BRPI0709889B1 - Máquina elétrica - Google Patents

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Abstract

<b>máquina elétrica<d>a invenção refere-se a uma máquina elétrica (1) tendo um estator (4) e um rotor (3), com o rotor (3) tendo uma pluralidade de canais de resfriamento (8) disposta axialmente e uma primeira (5a) e uma segunda (5b) faces de extremidade, e uma unidade de ventilador (6) sendo dispostas adjacentes a cada face de extremidade e compreendendo pelo menos dois segmentos de ventilador (7), com um segmento de ventilador (7) em cada caso sendo associado com um canal de resfriamento (8) e sendo disposto alternadamente adjacente à primeira (5a) e à segunda (5b) faces de extremidade, e com o segmento de ventilador (7) tendo pelo menos um canal de guia de ar (7a) e pelo menos uma parede de guia de ar (7b).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÁQUINA ELÉTRICA.
[0001] A invenção refere-se a uma máquina elétrica tendo um estator e um rotor, com o rotor tendo uma pluralidade de canais de resfriamento dispostos axialmente e uma primeira e uma segunda face de extremidade, e com uma unidade de ventilador sendo disposta em cada face de extremidade e compreendendo pelo menos dois segmentos de ventilador, com um segmento de ventilador em cada caso sendo associado com um canal de resfriamento e sendo disposto alternadamente na primeira face de extremidade e na segunda face de extremidade.
[0002] Durante a operação de máquinas elétricas ocorrem perdas de calor, e devem ser apropriadamente dissipadas. É conhecido por máquinas elétricas, em particular de um tipo fechado, para ser equipado com circuitos internos de resfriamento que asseguram o resfriamento apropriado através da equalização das diferenças de temperatura no interior da máquina.
[0003] DE 42 42 132 A1 descreve uma máquina elétrica fechada em que um ventilador interno é disposto no eixo do rotor em cada uma das duas faces de extremidade do seu rotor e canais de resfriamento de rotor, que se estendem por todo o comprimento axial do núcleo laminado do rotor, são providos no núcleo laminado do rotor. O fluxo passa através dos canais de resfriamento do rotor tanto da extremidade de acionamento quanto para a extremidade de não acionamento ou vice-versa, isto é, o fluxo ocorre em direções opostas. Os ventiladores internos são na forma de ventiladores radiais integrais, e são dispostos diretamente no eixo do rotor.
[0004] DE 616 902 descreve um arranjo de resfriamento para rotores para máquinas elétricas completamente fechadas, em que o rotor é resfriado por circulação de fluxos de ar que são passados alternaPetição 870190047983, de 22/05/2019, pág. 4/20
2/9 damente através de canais axiais em uma direção diferente e são movidos por ventiladores nas faces de extremidade do rotor, com ventiladores sendo dispostos em ambas as faces de extremidade da máquina e sendo providos na sua parte de cubo com canais que são usados para guiar os fluxos de ar.
[0005] Uma desvantagem nesse caso é que os ventiladores podem ser usados somente para máquinas elétricas de um tamanho específico, uma vez que eles são integralmente formados. Outros ventiladores devem, dessa maneira, ser usados para máquinas elétricas de outros tamanhos.
[0006] DE 470 020 descreve um arranjo de resfriamento para rotores de um tipo completamente fechado, em que o ar de resfriamento é sugado por ventiladores, que são ajustados às superfícies de extremidade do rotor, através de canais axiais no rotor da extremidade de acionamento para a extremidade de não acionamento, e vice-versa.
[0007] DE 199 08 246 A1 descreve uma máquina elétrica de rotação de superfície resfriada, em que um rotor tem canais de rotor, com alguns dos canais de rotor sendo conectados a um ventilador radial em uma extremidade do rotor. O ventilador radial é desenhado de modo que cada canal de rotor alternado tem uma peça de conexão tubular ajustada a ele, que efetua um transporte de refrigerante por sucção durante o movimento giratório do rotor.
[0008] A invenção é baseada no objetivo de desenvolver uma máquina elétrica desse tipo genérico de modo que os ventiladores possam ser usados para resfriamento interno de máquinas elétricas de diferentes tamanhos.
[0009] O objetivo é alcançado pelas características da invenção.
São encontrados desenvolvimentos vantajosos nas concretizações.
[00010] A máquina elétrica de acordo com a invenção tem um estator e um rotor com uma pluralidade de canais de resfriamento axialPetição 870190047983, de 22/05/2019, pág. 5/20
3/9 mente dispostos. Uma unidade de ventilador é disposta em cada das duas faces de extremidade do rotor e compreende pelo menos dois segmentos de ventilador, com um segmento de ventilador em cada caso sendo associado com um canal de resfriamento. Neste caso, os segmentos de ventilador são dispostos alternadamente nas duas faces de extremidade, de modo que os segmentos de ventilador de cada caso em uma face de extremidade são associados com cada canal de resfriamento alternado. O segmento de ventilador tem um canal de guia de ar e duas paredes de guia de ar, com as paredes de guia de ar se estendendo em dois lados do canal de guia de ar e com as paredes de guia de arde dois segmentos de ventilador adjacentes se sobrepondo ou sendo conectados um ao outro, pelo menos em seções.
[00011] A unidade de ventilador compreende pelo menos dois segmentos de ventilador, isto é, uma unidade de ventilador funcional é formada por uma pluralidade de segmentos de ventilador. Um segmento de ventilador está, em cada caso, associado com um canal de resfriamento e são dispostos alternadamente na primeira e na segunda face de extremidade, de modo que os segmentos de ventilador de, em cada caso, uma face de extremidade são dispostos em cada canal de resfriamento alternado. Se o rotor tem um total de um para n (1-n) canais de resfriamento, então os segmentos de ventilador na primeira face de extremidade são, em cada caso, dispostos nos canais de resfriamento com números ímpares, e os segmentos de ventilador na segunda face de extremidade são dispostos correspondendo aos canais de resfriamento com números pares. Por exemplo, se o rotor tem seis canais de resfriamento, então os segmentos de ventilador na primeira face de extremidade são dispostos no primeiro, terceiro e quinto canais de resfriamento, e os segmentos de ventilador na segunda face de extremidade são dispostos no segundo, quarto e sexto canais de resfriamento. Isso resulta em um arranjo descentralizado dos segmenPetição 870190047983, de 22/05/2019, pág. 6/20
4/9 tos de ventilador nas duas faces de extremidade. Em consequência, o fluxo passa de uma maneira correspondente em direções opostas através dos canais de resfriamento, tanto da extremidade de acionamento para a extremidade de não acionamento, ou vice versa.
[00012] O segmento de ventilador compreende um canal de guia de ar e duas paredes de guia de ar. O meio de resfriamento, por exemplo, ar, é transportado no canal de guia de ar. A seção transversal do canal de resfriamento em ângulos retos para o eixo de rotor, por conseguinte, corresponde essencialmente à seção transversal do canal de guia de ar, uma vez que o ar é sugado através de canais de resfriamento e é então emitido através do canal de guia de ar do segmento de ventilador. O segmento de ventilador pode também ter uma pluralidade de canais de guia de ar, por exemplo, dois.
[00013] As paredes de guia de ar são preferivelmente projetadas de modo que as paredes de guia de ar de dois segmentos de ventilado adjacentes sejam conectadas uma à outra ou sobrepostas uma à outra pelo menos em colocações. Essa sobreposição ou conexão das paredes de guia de ar que existe pelo menos em colocações, resulta no fluxo de ar sendo guiado de uma maneira definida na máquina elétrica, como a seguir: o ar é primeiro de tudo sugado pela unidade de ventilador, por exemplo, compreendendo três segmentos de ventilador, na primeira face de extremidade e flui através dos canais de resfriamento associados, correspondentemente através do primeiro, terceiro e quinto canais de resfriamento, se existe um total de seis canais de resfriamento. O ar então emerge dos canais de guia de ar dos três segmentos de ventilador, flui via a bobina de extremidade para a parede de alojamento da máquina elétrica, e então volta para o segundo, quarto e sexto canais de resfriamento do rotor uma vez que o ar é agora sugado pela unidade de ventilador na segunda face de extremidade.
[00014] As paredes de guia de ar são vantajosamente dispostas
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5/9 paralelas à primeira ou segunda face de extremidade no canal de guia de ar. A parede de guia de ar é disposta paralela quando a unidade de ventilador está, por exemplo, na forma de um ventilador radial. Nesse caso, o ar para ser emitido é essencialmente defletido através de 90°. A unidade de ventilador pode, no entanto, também estar na forma de um ventilador diagonal, em cujo caso a parede de guia de ar não seria disposta paralela à primeira ou segunda face de extremidade. A título de exemplo, a parede de guia de ar poderia então estar disposta de modo que o ângulo entre a parede de guia de ar e a primeira ou segunda face de extremidade esteja essencialmente a 45°. O ajuste da parede de guia de ar resulta no fluxo de ar sendo guiado de uma maneira definida dentro da máquina elétrica, por conseguinte, resultando em resfriamento uniforme.
[00015] A segunda parede de guia de ar está preferivelmente disposta mais perto da primeira ou segunda face de extremidade do rotor. O arranjo descentralizado das paredes de guia de ar torna possível para as paredes de guia de ar de segmentos de ventilador adjacentes sobreporem-se. Isso resulta em uma parede de guia de ar comum, estável para os segmentos de ventilador adjacentes, como um resultado do que o fluxo de ar é passado de uma maneira definida para os canais de resfriamento correspondentes do rotor. Por exemplo, a segunda parede de guia de ar do primeiro segmento de ventilador é, por conseguinte, movida sob a primeira parede de guia de ar do segundo segmento de ventilador, uma vez que ambas as paredes guias de ar são descentralizadas e paralelas à face de extremidade do rotor.
[00016] O segmento de ventilador é preferivelmente produzido de alumínio fundido. Isso possibilita a produção a baixo custo, particularmente para grandes quantidades. O segmento de ventilador pode, no entanto, também ser produzido de outros materiais, por exemplo, de plástico, aço ou outros metais.
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6/9 [00017] O segmento de ventilador é preferivelmente ligado por um parafuso à face de extremidade do rotor. A título de exemplo, durante a montagem por meio de conexões de parafuso, o rotor pode ser balanceado nos parafusos através de arruelas sendo ajustadas. Outros tipos de ligação são, é claro, também possíveis. Por exemplo, um segmento de ventilador pode ser ligado aos canais de resfriamento do rotor por meio de uma conexão por ação de encaixe. As conexões por ação de encaixe fazem uso da elasticidade dos materiais, por exemplo, de plásticos ou aço de mola, de modo a conectar dois componentes. A título de exemplo, são ajustados ganchos ao segmento de ventilador e então o gancho, de preferência destacadamente, nos canais de resfriamento. No evento de reparo, um segmento de ventilador pode então ser facilmente substituído.
[00018] A unidade de ventilador é preferivelmente na forma de um ventilador radial ou diagonal. O ar é sugado em paralelo a ou axialmente com respeito ao eixo do rotor através dos canais de resfriamento uma vez que a rotação do rotor resulta em uma pressão reduzida sendo criada nos canais de resfriamento. O ar é, por conseguinte, sugado nos canais de resfriamento e é passado para a unidade de ventilador, isto é, aos segmentos de ventilador. O ar é então apropriadamente defletido e é emitido radial ou diagonalmente.
[00019] A modalidade da unidade de ventilador na forma de segmentos individuais de ventilador torna possível usar os segmentos de ventilador para máquinas elétricas de diferentes tamanhos. Isso é governado essencialmente pelo tamanho das paredes de guia de ar dos segmentos de ventilador. Uma faixa de diâmetro específica do rotor e dos canais de guia de ar pode ser coberta pelos segmentos de ventilador fisicamente idênticos por causa da variabilidade na sobreposição das paredes de guia de ar. Por exemplo, no caso de máquinas elétricas com um diâmetro de rotor relativamente pequeno, a sobreposição
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7/9 das paredes de guia de ar é maior do que no caso de máquinas com um diâmetro de motor maior.
[00020] Além do mais, o uso de segmentos de ventilador em vez de ventiladores integrais reduz o número de variantes de ventilador. Além disso, não existe necessidade por qualquer usinagem mecânica adicional dos segmentos de ventilador. No caso de ventiladores convencionais, o diâmetro do cubo, o comprimento ou o diâmetro externo frequentemente tem que ser invertido em um torno mecânico.
[00021] Características e detalhes adicionais da invenção serão explanados em mais detalhes na seguinte descrição em conjunção com os desenhos em anexo e na base de modalidades exemplares. Nesse caso, as características e relações que são descritas em variantes individuais podem, a princípio, ser transferidas para todas as modalidades exemplares. Nos desenhos:
A Figura 1 mostra uma ilustração de seção longitudinal de uma máquina elétrica de acordo com a invenção;
A Figura 2 mostra uma ilustração de uma seção transversal de uma máquina elétrica de acordo com a invenção;
A Figura 3 mostra uma primeira modalidade de um segmento de ventilador;
A Figura 4 mostra uma segunda modalidade de um segmento de ventilador; e
A Figura 5 mostra uma vista plana de um segmento de ventilador como mostrado na Figura 4.
[00022] A Figura 1 mostra uma ilustração de seção longitudinal de uma máquina elétrica 1 de acordo com a invenção. A máquina elétrica tem um estator 4 com bobinas de extremidade 9, e tem um rotor 3 que é disposto no eixo do rotor 2. A unidade de ventilador 6 é disposta em cada das duas faces de extremidade 5a, 5b do rotor 3, e compreende uma pluralidade de segmentos de ventilador 7. Além do mais, o
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8/9 rotor 3 tem uma pluralidade de canais axiais de resfriamento 8. Os segmentos de ventilador 7 são dispostos alternadamente nas duas faces de extremidade 5a, 5b. O meio de resfriamento, em particular ar, é sugado pelas unidades de ventilador 6 que são formadas nas duas faces de extremidade 5a, 5b, e flui através dos canais de resfriamento 8 e dos segmentos de ventilador 7 via as bobinas de extremidade 9 para a parede interna do alojamento 10 e da blindagem de mancal 11 volta para os canais de resfriamento 8. A unidade de ventilador 6 compreende uma pluralidade de segmentos de ventilador 7, formando, por conseguinte, um ventilador radial funcional.
[00023] A Figura 2 mostra uma ilustração em seção transversal de uma máquina elétrica 1 de acordo com a invenção, olhando na primeira face de extremidade de rotor 5a. Isso claramente mostra os canais de resfriamento 8 do rotor 3, com um total de 16 canais de resfriamento 8 sendo providos. Cada canal de resfriamento 8 tem um segmento de ventilador associado 7 resultando, por conseguinte, em oito segmentos de ventilador sendo dispostos em cada face de extremidade 5a, 5b. Além do mais, o canal de guia de ar 7a e as paredes de guia de ar 7b e 7c são ilustrados. As paredes de guia de ar 7b e 7c são dispostas paralelas à face de extremidade 5a que é mostrada. Como já descrito em mais detalhes, as paredes de guia de ar 7b e 7c são dispostas descentralizadas de modo que a segunda parede de guia de ar 7c é disposta mais perto da face de extremidade 5a. Isso leva à sobreposição 12, uma vez que a segunda parede de guia de ar 7c de um segmento de ventilador 7 é movida abaixo da primeira parede de guia de ar 7b do segmento de ventilador adjacente 7. Uma primeira parede de guia de ar pode, é claro, também ser movida sob a segunda parede de guia de ar. É também possível para as paredes de guia de ar não se sobreporem em absoluto, mas justo serem conectadas uma a outra. Além do mais, a Figura 2 mostra que as paredes de guia de ar 7b e 7c
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9/9 são designadas de modo que os canais de guia de ar 8 que são usados para alimentar realimentar o ar remanescente correspondentemente livre de modo que o ar tem livre acesso aí, sugado pela unidade de ventilado, que não é ilustrada, para a face de extremidade oposta do rotor 3.
[00024] A Figura rotor 3 mostra uma primeira modalidade de um segmento de ventilador 7. O segmento de ventilador 7 compreende um canal de guia de ar 7a e uma parede de guia de ar 7b. O ar é transportado ou sugado no canal de guia de ar 7a. A parede de guia de ar 7b é disposta no canal de guia de ar 7a, paralela a uma das duas faces de extremidade 5a ou 5b, embora isso não esteja ilustrado aqui. A parede de guia de ar é desenhada de modo que é conectada a ou sobrepõe um segmento de ventilador adjacente, que não é mostrado, pelo menos em colocações.
[00025] A Figura estator 4 mostra uma segunda modalidade de um segmento de ventilador 7. O segmento de ventilador 7 tem o canal de guia de ar 7a e duas paredes de guia de ar 7b e 7c, que se estendem em lados opostos do canal de guia de ar 7a. Como pode ser visto particularmente bem na Figura estator 4, as paredes de guia de ar 7b e 7c são dispostas descentralizadas com respeito uma a outra, com a parede de guia de ar 7c sendo disposta mais perto da face de extremidade do rotor o que não é ilustrado. Isso permite uma sobreposição durante a montagem dos segmentos de ventilador 7.
[00026] A Figura 5 mostra uma vista plana de um segmento de ventilador 7 como mostrado na Figura 4. Como pode ser visto a partir da Figura 5, as paredes de guia de ar 7b e 7c não se estendem por todo o canal de guia de ar 7a, mas somente para tal extensão em que os canais de resfriamento que não são mostrados permanecem livres para o ar ser realimentado.

Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Máquina elétrica (1) tendo um estator (4) e um rotor (3), com um rotor (3) tendo uma pluralidade de canais de resfriamento axialmente dispostos (8) e uma primeira (5a) e uma segunda (5b) face de extremidade, e com uma unidade de ventilador (6) sendo disposta em cada face de extremidade e compreendendo pelo menos dois segmentos de ventilador (7), com um segmento de ventilador (7) em cada caso sendo associado com um canal de resfriamento (8) e sendo disposto alternadamente na primeira face de extremidade (5a) e na segunda face de extremidade (5b), caracterizada pelo fato de que o segmento de ventilador (7) tem pelo menos um canal de guia de ar (7a) e duas paredes de guia de ar (7b, 7c), com as paredes de guia de ar (7b, 7c) se estendendo em dois lados do canal de guia de ar (7a) e com as paredes de guia de ar (7b, 7c) de dois segmentos de ventilador (7) adjacentes se sobrepondo ou sendo conectadas uma à outra pelo menos em seções.
  2. 2. Máquina elétrica (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as paredes de guia de ar (7b, 7c) no canal de guia de ar (7a) são dispostas paralelas à primeira ou segunda face de extremidade (5a, 5b) do rotor.
  3. 3. Máquina elétrica (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a segunda parede de guia de ar (7c) é disposta mais perto da primeira ou segunda face de extremidade (5a, 5b).
  4. 4. Máquina elétrica (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o segmento de ventilador (7) é produzido de alumínio fundido.
  5. 5. Máquina elétrica (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o segmento de ventilador (7) é ligado por um parafuso à face de extremidade (5) do
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    2/2 rotor (3).
  6. 6. Máquina elétrica (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a unidade de ventilador (6) está na forma de um ventilador radial ou diagonal.
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