электрическая машина

Формула изобретения

Электрическая машина, содержащая явнополюсный ротор с радиальными вентиляционными каналами, статор с сердечником, обмоткой, и элементами крепления ее лобовых частей при выходе из сердечника, корпусом и отверстиями в зоне расположения лобовых частей обмотки, камеру холодного воздуха вокруг корпуса и воздухоразделяющие щиты в торцевой зоне, один из которых установлен над торцом статора и примыкает к корпусу на своей внешней поверхности и охватывает головки лобовых частей, другой воздухоразделяющий щит установлен над торцом ротора с минимальным зазором относительно лобовых частей в месте расположения элементов их крепления при выходе из сердечника, охватывает часть ротора и полюса и закреплен непосредственно на роторе, щиты обеспечивают проход воздуха между ними и образуют с торцевыми частями статора радиально-кольцевую камеру, вход которой сопряжен с камерой холодного воздуха, а выход - со входом в вентиляционные каналы ротора, отличающаяся тем, что закрепленный непосредственно на роторе щит выполнен в виде двух, имеющих одну ось вращения параллельно расположенных колец, одно из которых непосредственно примыкает к ротору и радиальная его длина равна радиальной длине вентиляционных каналов ротора, а другое охватывает часть ротора и полюса и имеет минимальный зазор относительно лобовых частей в месте расположения их крепления при выходе из сердечника, кольца соединены между собой радиальными равномерно расположенными по окружности ребрами, высота которых обеспечивает достаточное пространство между дисками для образования радиального вентиляционного канала и прохода по нему охлаждающего воздуха, а радиальная длина соответствует радиальной длине кольца более удаленного от ротора, при этом кольцо на наружном диаметре и торцы ребер соединены с полым цилиндром, расположенным между этим кольцом и полюсами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электромашиностроения и предназначено для использования в крупных электрических машинах с явнополюсным ротором с самовентиляцией, в частности в гидрогенераторах.

Наиболее близкой по техническому решению к заявляемой - прототипом - является электрическая машина (патент Российской Федерации №2035111, кл. Н 02 К 9/02, 1995 г.), содержащая явнополюсный ротор с радиальными вентиляционными каналами, статор с сердечником, обмоткой и элементами крепления ее лобовых частей при выходе из сердечника, корпусом и отверстиями в зоне расположения лобовых частей обмотки, камеру холодного воздуха вокруг корпуса и воздухоразделяющие щиты в торцевой зоне, один из которых установлен над торцом статора, примыкает к корпусу на своей внешней поверхности и охватывает головки лобовых частей, другой воздухоразделяющий щит установлен над торцом ротора с минимальным зазором относительно лобовых частей в месте расположения элементов их крепления при выходе из сердечника, охватывает часть ротора и полюса и закреплен непосредственно на роторе, щиты обеспечивают проход воздуха между ними и образуют с торцевыми частями статора радиально-кольцевую камеру, вход которой сопряжен с камерой холодного воздуха, а выход - со входом в вентиляционные каналы ротора.

Недостатком этой электрической машины является относительная сложность изготовления ротора за счет выполнения радиальных вентиляционных каналов, эффективность вентилирующего действия которых ограничивается их радиальным размером. При этом необходимость большого количества каналов на роторе ослабляет и механическую прочность ротора.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, повышение прочности и повышение эффективности охлаждения электрической машины.

Технический результат достигается тем, что в электрической машине, содержащей явнополюсный ротор с радиальными вентиляционными каналами, статор с сердечником, обмоткой и элементами крепления ее лобовых частей при выходе из сердечника, корпусом и отверстиями в зоне расположения лобовых частей обмотки, камеру холодного воздуха вокруг корпуса и воздухоразделяющие щиты в торцевой зоне, один из которых установлен над торцом статора, примыкает к корпусу на своей внешней поверхности и охватывает головки лобовых частей, другой воздухоразделяющий щит установлен над торцом ротора с минимальным зазором относительно лобовых частей в месте расположения элементов их крепления при выходе из сердечника, охватывает часть ротора и полюса и закреплен непосредственно на роторе, щиты обеспечивают проход воздуха между ними и образуют с торцевыми частями статора радиально-кольцевую камеру, вход которой сопряжен с камерой холодного воздуха, а выход - со входом в вентиляционные каналы ротора, закрепленный непосредственно на роторе щит выполнен в виде двух имеющих одну ось вращения, параллельно расположенных колец, одно из которых непосредственно примыкает к ротору, и радиальная его длина равна радиальной длине вентиляционных каналов ротора, а другое охватывает часть ротора и полюса и имеет минимальный зазор относительно лобовых частей в месте расположения их крепления при выходе из сердечника, кольца соединены между собой радиальными равномерно расположенными по окружности ребрами, высота которых обеспечивает достаточное пространство между дисками для образования радиального вентиляционного канала и прохода по нему охлаждающего воздуха, а радиальная длина равна радиальной длине кольца, более удаленного от ротора, при этом кольцо на наружном диаметре и торцы ребер соединены с полым цилиндром, расположенным между этим кольцом и полюсами.

Предлагаемая электрическая машина изображена на чертеже, где показан продольный вертикальный ее разрез (частично).

Электрическая машина содержит ротор 1 с полюсами 2, с радиальными вентиляционными каналами 3, статор 4 с сердечником 5, обмоткой 6 и элементами ее крепления 7 при выходе из сердечника, корпусом 8 с отверстиями 9 в зоне расположения лобовых частей обмотки 6, камеру холодного воздуха 10 вокруг корпуса, а также систему воздухоразделяющих щитов 11 и 12 в торцевой зоне электрической машины. Воздухоразделяющий щит 11 установлен над торцом статора 4, примыкает к корпусу 8 на своем внешнем диаметре и охватывает головки 13 лобовых частей обмотки 6 на внутреннем диаметре. Воздухоразделяющий щит 12 установлен над торцом ротора 1 с минимальным зазором относительно лобовых частей обмотки 6 в месте расположения элементов их крепления 7 при выходе из сердечника 5 на своем внешнем диаметре, охватывает часть ротора 1 и полюса 2 и закреплен непосредственно на роторе 1. Щит 12 выполнен в виде двух параллельно расположенных колец 14 и 15, имеющих одну ось вращения 16. Кольцо 14 непосредственно примыкает к ротору 1, и радиальная его длина равна радиальной длине вентиляционных каналов 3 ротора 1. Кольцо 15 охватывает часть ротора 1 и полюса 2 и имеет на своем внешнем диаметре минимальный зазор относительно лобовых частей обмотки 6 в месте расположения элементов их крепления 7 при выходе из сердечника 5. Кольца 14 и 15 соединены между собой радиальными равномерно расположенными по окружности ребрами 17, высота которых обеспечивает достаточное пространство между кольцами для образования радиального вентиляционного канала 18 и прохода по нему охлаждающего воздуха, а радиальная длина соответствует радиальной длине кольца 15. В радиальном вентиляционном канале 18 напорным элементом являются ребра 17. Кольцо 15 на наружном диаметре и ребра 17 соединены с полым цилиндром 19, который расположен между кольцом 15 и полюсами 2 и, как кольцо 15, имеет минимальный зазор относительно лобовых частей обмотки 6 в месте расположения элементов их крепления 7 при выходе из сердечника 5. Соединение колец 14 и 15 с ребрами 17 и полого цилиндра 19 с кольцом 15 и ребрами 17 может быть выполнено, например, сваркой, а на роторе щит 12 закреплен, например, посредством болтов 20. Щит 11 и кольцо 15 щита 12 имеют между собой пространство для прохода воздуха и образуют совместно с торцевыми частями статора 4 радиально-кольцевую камеру 21. Входом воздуха в камеру 21 из камеры холодного воздуха 10 являются отверстия 9. Выход из камеры 21 сопряжен со входом в вентиляционные каналы 3 ротора 1 и во вновь созданный вентиляционный канал 18.

При работе электрической машины под воздействием вентиляционного эффекта ротора 1 с полюсами 2 и радиальными вентиляционными каналами 3, а также радиальных вентиляционных каналов 18 с напорными элементами - ребрами 17 воздух, пройдя через ротор 1, щит 12, сердечник 5 и среднюю часть корпуса 8, поступает в камеру холодного воздуха 10, откуда через отверстия 9 он поступает в радиально-кольцевую камеру 21, охлаждает лобовые части обмотки 6 и, выходя через пространство между щитами 11 и 12, попадает в вентиляционные каналы 3 ротора 1 и радиальные вентиляционные каналы 18 на торцах ротора 1.

В предлагаемой конструкции за счет появления новых радиальных вентиляционных каналов на торце ротора обеспечивается возможность уменьшения количества радиальных вентиляционных каналов на роторе, прежде всего на его торцах, что упрощает его конструкцию и повышает механическую прочность. При этом повышается и эффективность охлаждения, т.к. в новых радиальных вентиляционных каналах на торцах ротора напор создается за счет ребер, имеющих большую радиальную длину, чем длина напорных элементов радиальных вентиляционных каналов ротора. При этом наличие на вращающемся щите на большем диаметре наиболее удаленного от ротора кольца полого цилиндра обеспечивает направленное движение охлаждающего воздуха в междуполюсное пространство ротора.