полюс погружной электрической машины с жидкостным охлаждением

Формула изобретения

1. Полюс погружной электрической машины с жидкостным охлаждением, содержащий сердечник и обмотку, охватывающую сердечник и выполненную из водостойкого обмоточного провода, отличающийся тем, что он снабжен элементами из немагнитного материала, закрепленными на сердечнике или установленном на нем каркасе перпендикулярно поверхности намотки обмотки по всему периметру намотки с шагом не более 1/4 периметра намотки и не менее одного диаметра или стороны прямоугольного обмоточного провода по высоте сердечника или каркаса, а между элементами из немагнитного материала размещена обмотка и/или ее секции, при этом элементы из немагнитного материала образуют каналы для охлаждения проводов обмотки.

2. Полюс погружной электрической машины с жидкостным охлаждением по п.1, отличающийся тем, что между соседними проводами и/или группой проводов обмотки по всему периметру намотки перпендикулярно и/или параллельно поверхности намотки обмотки между элементами из немагнитного материала с шагом не более 1/4 периметра намотки и/или по высоте элементов из немагнитного материала с шагом не менее одного диаметра круглого или стороны прямоугольного провода установлены прокладки из немагнитного материала, которые образуют дополнительные каналы охлаждения, а провода между элементами из немагнитного материала, соседними по высоте сердечника и/или каркаса, закреплены.

3. Полюс погружной электрической машины с жидкостным охлаждением по п.1 или 2, отличающийся тем, что обмотка размещена внутри кожуха из немагнитного материала с отверстиями для прохождения охлаждающей жидкости.

4. Полюс погружной электрической машины с жидкостным охлаждением по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в сердечнике выполнены отверстия для крепления полюса к машине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть применено в высокоиспользованных электрических машинах переменного тока, в частности при изготовлении электромагнитных перемешивателей жидкого металла для машин непрерывного литья заготовок.

Известна катушка электрической машины, содержащая обмотку, витки которой расположены коаксиальными слоями, и изоляционные прокладки, размещенные между слоями с образованием каналов для хладагента [авт. свид. N 739690, кл. H 02 К 3/24, 1980 г.].

Недостатками устройства являются невысокая надежность и сложная конструкция.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототипом) является полюс погружной электрической машины с косвенным жидкостным охлаждением, предназначенной преимущественно для перемешивания жидкого металла в кристаллизаторе непрерывного литья заготовок, содержащий сердечник и обмотку, выполненную из изолированного провода, охватывающую сердечник, а полюс снабжен установленным с зазором относительно сердечника герметичным кожухом из немагнитного теплопроводного материала, внутри которого расположена примыкающая к нему обмотка, выполненная из секций, соединения между которыми расположены внутри кожуха [авт. свид. N 1552295, кл H 02 К 3/24, 9/19, 1990 г.].

Недостатками прототипа являются низкая надежность и ремонтопригодность. Так, например, при погружении полюса в воду с давлением 10 ати, применяемую для охлаждения на машине непрерывного литья заготовок, вода через трещины в кожухе и в электроизоляции проникает к проводам обмотки, что приводит к снижению сопротивления электрической изоляции обмотки на корпус ниже предельно допустимого. Так как кожух и примыкающая к нему залитая компаундом обмотка неразборные, то при пробое электроизоляции на корпус полюс ремонту не подлежит.

Заявляемое техническое решение устраняет перечисленные выше недостатки аналогов и прототипа тем, что полюс снабжен элементами из немагнитного материала, закрепленными на сердечнике или установленном на нем каркасе перпендикулярно к поверхности намотки обмотки из водостойкого провода с шагом не более 1/4 периметра намотки по всему периметру и не менее одного диаметра и/или стороны прямоугольного обмоточного провода по высоте сердечника или каркаса, а между элементами размещена обмотка и/или ее секции, при этом элементы образуют каналы для охлаждения проводов обмотки. Кроме того, между соседними проводниками или группой проводников обмотки по всему периметру намотки перпендикулярно и/или параллельно к поверхности намотки между элементами с шагом не более 1/4 периметра и/или по высоте элементов с шагом не менее одного диаметра круглого или стороны прямоугольного провода установлены прокладки из немагнитного материала, при этом прокладки образуют дополнительные каналы охлаждения, а проводники между элементами, соседними по высоте сердечника или каркаса, закреплены. При этом обмотка размещена внутри кожуха из немагнитного материала с отверстиями для прохождения охлаждающей жидкости, а в сердечнике выполнены отверстия для крепления полюса к машине.

Заявленное устройство полюса погружной электрической машины с жидкостным охлаждением поясняется фиг. 1...5.

На фиг. 1 представлена конструкция полюса (вид сбоку) с секциями обмотки, расположенными одна над другой, на фиг. 2 - то же, но вид в плане, на фиг. 3 - то же, но вид с разрезом по АА, на фиг. 4 - то же, но вид с разрезом по ББ, на фиг. 5 - поперечный разрез при внутренней установке полюса с отверстиями для крепления полюса к машине.

Полюс погружной электрической машины с жидкостным охлаждением состоит из сердечника 1, закрепленного к основанию 2 или к корпусу машины 13. Обмотка выполнена из водостойкого обмоточного провода 3, например, круглого сечения, разделена на секции. На фиг. 1 показаны пять секций обмотки по семь проводников в каждой, на фиг. 3 показаны две секции обмотки по четыре слоя проводников в каждой, расположенные одна над другой по высоте полюса. Обмотка может быть размещена внутри кожуха 4 из немагнитного материала с отверстиями для прохождения охлаждающей жидкости (условно показан только на фиг. 3). На сердечник 1 полюса или на каркас 6 установлены перпендикулярно к направлению намотки элементы 5 из немагнитного материала, например планки, разделяющие обмотку на секции. На фиг. 1 показаны элементы 5, установленные, например, с шагом 1/6 периметра в направлении намотки, а на фиг. 2 - с шагом 1/8 периметра. Наибольший шаг установки элементов 5 - 1/4 периметра. По высоте сердечника или каркаса шаг элементов 5 не может быть меньшим диаметра одного проводника 3, как показано на фиг. 1, при этом элементы 5 образуют каналы для охлаждения проводников обмотки. На фиг. 3 показано для примера, что элементы 5 (планки) разделяют обмотку на две секции по четыре радиальных ряда проводов. Для улучшения условий охлаждения проводников 3 между соседними в направлении намотки элементами 5 установлены прокладки 10 из немагнитного материала с образованием каналов охлаждения. Такие прокладки рационально устанавливать в секциях обмотки, содержащих не менее двух обмоточных проводов 3 между элементами 5 по высоте сердечника 1.

Прокладки 10 могут устанавливаться как в радиальном, так и в аксиальном направлениях. В верхней части фиг. 2 показаны прокладки 10, установленные только в направлении, перпендикулярном направлению намотки. В нижней части фиг. 2 показан вид полюса в плане, между элементами 5 которого установлены в направлении, перпендикулярном направлению намотки, прокладки 10, а также прокладки 15, установленные параллельно поверхности намотки. Образованные прокладками 10 и 15 каналы охлаждения показаны на фиг. 4. При этом для повышения жесткости проводников на участке между элементами 5 и прокладками 10 или 15 проводники 3 по высоте сердечника 1 или каркаса 6 между соседними элементами 5 закреплены в направлении, перпендикулярном направлению намотки, например, скобами 7 через изоляционные прокладки 8 при помощи винтов 9. Каркас 6 с намотанной на нем обмоткой, состоящей из проводников 3, прижимается к сердечнику 1 планками 11 при помощи болтов 12.

Для крепления полюса к машине в сердечнике выполнены отверстия 14, например, резьбовые, как показано на фиг 5.

Устройство работает следующим образом.

При обтекании обмотки полюса переменным током в проводниках 3 выделяется тепло, и медная жила водостойкого провода начинает разогреваться. Так как полюс полностью погружен в охлаждающую воду, она свободно проникает к обмотке через отверстия в разборном кожухе 4 и благодаря наличию каналов, образованных между слоями проводников 3 при помощи элементов 5 и прокладок 10 или 15. Вода начинает циркулировать в каналах охлаждения, как показано стрелками на фиг. 3, и омывает каждый проводник 3 обмотки. Достигается интенсивное охлаждение обмотки полюса. При этом наличие давления порядка 10 ати в среде воды не приводит к снижению сопротивления электроизоляции обмотки на корпус, так как герметичность кожуха не требуется, а водостойкий провод выдерживает без повреждения изоляции давление води до 100 ати. Наличие крепления проводов между соседними по высоте обмотки элементами повышает жесткость проводов на участках между элементами 5 и прокладками 10 или 15. В связи с этим уменьшается амплитуда колебаний этих участков проводников в магнитном поле при протекании переменного тока, тем самим уменьшается истирание электрической изоляции проводников, в результате надежность полюса повышается.

Технический результат заявляемого полюса погружной электрической машины с жидкостным охлаждением, являющийся целью изобретения, выражается в том, что улучшается охлаждение, повышается надежность, упрощается конструкция. При необходимости полюс можно разобрать, перемотать обмотку и восстановить его с использованием всех деталей. Таким образом достигается повышенная ремонтопригоднось полюса.