BRPI1003599A2 - proteÇço tÉrmica ventilada de motor de induÇço para mancais - Google Patents
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Abstract
PROTEÇçO TÉRMICA VENTILADA DE MOTOR DE INDUÇçO PARA MANCAIS. A presente invenção refere-se a uma máquina dinamoelétrica, tal como um motor de indução resfriado por ventilador totalmente fechado (TEFC) que tem uma proteção térmica de caixa de mancal de parede dupla que envolve e isola termicamente a caixa de mancal do resto do interior de alojamento de motor. A proteção define um canal de ar entre as paredes externa e interna de proteção. Opcionalmente o canal de ar pode ser construído para capacitar fluxo de ar de circulação através de uma entrada de proteção em comunicação com uma fonte de fluxo de ar, tal como ar canalizado do ventilador de resfriamento axial de motor TEFC. O canal de ar também define uma saída. Fluxo de ar dentro do canal de ar transfere calor para fora do alojamento de motor, abaixando temperatura de operação de caixa de mancal. Taxa de fluxo de ar pode ser variada em resposta a parâmetros operacionais de motor.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROTEÇÃO TÉRMICA VENTILADA DE MOTOR DE INDUÇÃO PARA MANCAIS".
Antecedentes da Descrição 1. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a proteções térmicas de mancai de eixo para máquinas eletrodinâmicas, incluindo motores de indução elétri- ca. Uma aplicação exemplar específica da presente invenção refere-se a proteções térmicas de mancai para motores resfriados por ventilador total- mente fechados (TEFC).
2. Descrição da Técnica Anterior
Motores de indução geram calor à medida que eles convertem energia eletromagnética em energia cinética necessária para girar o eixo de motor sob uma carga aplicada. Motores resfriados por ventilador totalmente fechados (TEFC) têm alojamentos selados. Calor é transferido do rotor e estator internos para aletas de resfriamento periféricas no alojamento de mo- tor. O eixo de acionamento de motor se projeta a partir de uma extremidade axial do motor. A outra extremidade do eixo incorpora um ventilador de res- friamento circundado por uma estrutura de alojamento/envoltório que dire- ciona ar axialmente ao longo da circunferência de motor, a fim de aumentar transferência de calor convectivo do motor para a atmosfera. Embora o ven- tilador acionado ajude na transferência de calor das montagens de rotor e estator dentro do motor, uma potencial área para acumulação de calor é o mancai de lado de acionamento oposto ao ventilador acionado. O mancai de lado de acionamento não tem acesso direto para o ar de resfriamento de ventilador acionado.
No passado, uma solução para fornecer ar de resfriamento para o mancai de acionamento era construir o motor com um outro ventilador no lado de acionamento. Uma construção como esta acrescenta comprimento adicional e complexidade ao motor.
Uma outra solução tem sido adicionar dutos e defletores de res- friamento selados dentro do alojamento de motor e ao longo de sua periferia circunferencial a fim de direcionar fluxo de ar de resfriamento do ventilador diretamente para o alojamento de motor. Esta solução tenta abaixar tempe- ratura de alojamento de motor nas proximidades do mancai de lado de acio- namento. O mancai de lado de acionamento, entretanto, ainda fica exposto ao calor gerado pelo motor. De fato esta solução tenta introduzir ar de resfri- amento nas proximidades da caixa de mancai, a fim de aprimorar transfe- rência de calor convectivo para longe do mancai. A taxa de fluxo de ar varia- rá como uma função da velocidade de motor. Quando um motor sob alta carga e RPM reduz sua velocidade segue-se que a taxa de fluxo de ar con- vectivo gerado pelo ventilador de motor diminui precisamente quando o mo- tor está com maior necessidade de fluxo de ar aumentado para reduzir ca- pacitância de calor no alojamento de motor. Isto aumenta o risco de acumu- lação de calor inaceitável na caixa de mancai de lado de acionamento.
Outros projetos de motor de indução, tais como motores de eixo vertical, têm construído poços lubrificantes para fornecer um reservatório de óleo circundando o mancai e alojamento. Alguns motores verticais têm in- corporado trocadores de calor óleo/ar auxiliares para ajudar no resfriamento de óleo. Também, outros motores encerrados hermeticamente têm incorpo- rado pulverizações de refrigerantes líquidos de clorofluorcarbono de mudan- ça de fase sobre caixas de mancai. Entretanto, estas soluções de resfria- mento não são praticamente aplicáveis a motores TEFC de indução de eixo horizontal em aplicações industriais típicas.
Com relação a motores com alojamento ventilado, outras tentati- vas foram feitas no passado para colocar defletores de ar de chapa de metal na cavidade interna de motor entre o mancai de motor de lado de aciona- mento e as montagens de rotor/estator mais quentes de maneira que fluxo de ar de resfriamento na cavidade conduzisse calor para longe da região de caixa de mancai. Tal proteção também pode fornecer resistência térmica adicional para transferência de calor convectivo do rotor/estator para o man- cal. Entretanto, durante operação contínua de motor uma proteção como esta eventualmente absorve calor de motor e ela por sua vez irradia calor para a caixa de mancai. A proteção/defletor parcial de camada única de fato somente fornece proteção térmica transitória para o mancai até a proteção alcançar sua temperatura de operação.
Assim, existe uma necessidade na técnica de uma solução de resfriamento de mancai de motor que reduza transferência de calor do rotor e estator de motor para o mancai de lado de acionamento de motores TEFC e de outros tipos de máquinas eletrodinâmicas. Sumário da Invenção
Desta maneira, um objetivo da invenção é capacitar funciona- mento de resfriador de mancais de eixo de máquina dinamoelétrica, incluin- do mancais de acionamento de motor de indução TEFC.
É um outro objetivo da presente invenção capacitar funciona- mento de resfriador de mancais de eixo de máquina dinamoelétrica em mo- tor de indução TEFC de projeto atual e em outros mancais de acionamento de motor com um mínimo de reformulação de projeto e fabricação. É um outro objetivo da presente invenção aperfeiçoar motores
de indução TEFC atualmente instalados e outros motores, para capacitar funcionamento de resfriador de mancais de eixo.
Estes e outros objetivos são alcançados de acordo com a pre- sente invenção por meio de uma proteção de mancai de motor de indução de parede dupla que define uma câmara de canal de ar entre as paredes externa e interna de proteção. As paredes interna e externa podem ter con- dutividade de transferência de calor diferente, com o invólucro de parede externa tendo uma maior ou menor condutividade do que o invólucro interno, dependendo da solução de aplicação escolhida. Condutividade das respecti- vas paredes de invólucro pode ser concretizada por meio do uso de materi- ais físicos diferentes (por exemplo, cobre versus aço) ou revestimentos apli- cados aos invólucros (por exemplo, aprimoramento de condutividade versus revestimentos de isolamento) e/ou camadas isolantes. Espaço de ar inativo dentro da câmara de canal de ar reduz transferência de calor do invólucro externo para o invólucro interno.
Opcionalmente a câmara de canal de ar entre os invólucros in- terno e externo pode ser construída para capacitar fluxo de ar de circulação que arrasta calor para longe do alojamento de motor enquanto isolando ter- micamente a caixa de mancai. Nesta modalidade da presente invenção a proteção térmica tem uma entrada que está em comunicação com uma fonte de fluxo de ar, tal como ar canalizado proveniente de um ventilador de resfri- amento axial de motor TEFC. Uma câmara de fluxo de ar de circulação co- mo esta também define uma saída para permitir circulação de fluxo de ar dentro da câmara. Nesta modalidade o fluxo de ar dentro da câmara transfe- re calor para fora do alojamento de motor, abaixando temperatura de opera- ção dentro do alojamento de motor. Colocar uma zona de ar relativamente mais resfriado dentro da câmara entre o rotor/estator relativamente mais quente e a caixa de mancai também inclui uma resistência de barreira térmi- ca à transferência de calor adicional para manter temperatura isolada relati- vamente mais baixa na zona de caixa de mancai. Palhetas de direcionamen- to de fluxo de ar opcionais podem ser construídas na câmara de fluxo de ar entre os invólucros interno e externo.
A presente invenção é facilmente adaptada às geometrias inter- nas de motores de indução existentes incluindo projetos de motor TEFC e- xistentes, e pode ser aperfeiçoada em campo ou oficina para motores ope- racionais existentes.
Um outro aspecto da presente invenção direciona fluxo de ar ex-
terno para a proteção térmica a partir de uma fonte de ar auxiliar. A fonte de ar externa pode incluir um ventilador acionado por motor de velocidade vari- ável e/ou um trocador de calor para fornecer ar mais resfriado do que a tem- peratura ambiente para a proteção térmica de motor. A taxa de fluxo, tempe- ratura e umidade de fonte de ar auxiliar podem ser controladas pelo contro- lador de acionamento do motor, de maneira que taxas de resfriamento são casadas com as necessidades de transferência de calor do motor que vari- am com carga e RPM aplicadas ou em resposta às mudanças nas condições de operação de motor detectadas pelo controlador. Breve Descrição dos Desenhos
Os preceitos da presente invenção podem ser prontamente en- tendidos ao considerar a descrição detalhada a seguir em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:
A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um motor de in- dução resfriado por ventilador totalmente fechado (TEFC) incluindo o duto defletor de ar de proteção térmica da presente invenção;
A figura 2 é uma vista de extremidade em elevação do lado de
acionamento do motor TEFC da figura 1;
A figura 3 é uma vista seccional transversal axial do motor da fi- gura 1 feita ao longo de 3-3 do mesmo;
A figura 4 é uma vista seccional transversal axial da proteção térmica da figura 3 sem os componentes de motor, a fim de mostrar a orien- tação relativa e função dos componentes de proteção térmica;
A figura 5 é uma vista em perspectiva da proteção térmica da fi- gura 1 removida do motor e duto defletor de ar, mostrando em uma parte recortada palhetas de direcionamento de circulação de ar opcionais forma- das na mesma;
A figura 6 é uma vista em perspectiva do duto defletor de ar da
figura 1; e
A figura 7 é uma vista esquemática da proteção térmica da figura 1 acoplada a um ventilador de resfriamento e trocador de calor auxiliares que são controlados por meio de um controle de acionamento de motor.
Para facilitar entendimento, números de referência idênticos fo- ram usados, onde possível, para designar elementos idênticos que são co- muns às figuras. Descrição Detalhada
Após considerar a descrição a seguir, os versados na técnica i-
dentificarão claramente que os preceitos da invenção podem ser prontamen- te utilizados em uma máquina dinamoelétrica da presente invenção.
As figuras 1-3 mostram um motor de indução TEFC exemplar 10 que incorpora a proteção térmica da presente invenção. O motor 10 tem um alojamento 12 com um conjunto de aletas de resfriamento axiais circunfe- renciais 14. Um estator 15 de perfil de uma maneira geral anular é retido dentro do alojamento 10. Um eixo de acionamento giratório 16 e o rotor 17 são montados concentricamente dentro do furo anular do estator 15. Focali- zando na extremidade de acionamento do motor, o lado direito das figuras 1 e 3, o eixo de acionamento 16 é suportado pelo suporte de mancai 18 e por um suporte similar na extremidade de lado de ventilador oposta do motor.
O eixo de acionamento 16 gira nos rolamentos 19A que por sua vez são re- tidos nas caixas de mancai 19. A caixa de mancai de extremidade de acio- namento é acoplada ao suporte de mancai 18. O envoltório de ventilador 20 direciona fluxo de ar de resfriamento gerado pelo ventilador de eixo de acio- namento 21 radialmente para fora para a periferia circunferencial do aloja- mento 12 e axialmente de uma maneira geral paralelo ao longo das aletas de resfriamento 14, tal como representado pelas setas indicadas de forma exemplar por "A". Tal como pode ser entendido pela referência às setas de fluxo de ar A, da figura 1, segue-se que a corrente de ar do ventilador 21 sopra diretamente sobre a caixa de mancai de lado de ventilador 19'. Dada a construção do motor 10, não é possível o ventilador 21
soprar sobre a caixa de mancai de lado de acionamento 19 porque ela está bloqueada axialmente pelas estruturas do estator 15 e do rotor 17. Recursos de construção do motor 10 descritos até agora são de projeto conhecido convencional. Estes recursos conhecidos por si mesmos não fornecem circu- lação de ar de resfriamento para a caixa de mancai de lado de acionamento 19 que é orientada de outro modo dentro dos limites selados relativamente quentes do alojamento de motor juntamente com o estator 15 e rotor 17 ge- rando calor. Ausente a presente invenção, a caixa de mancai de lado de a- cionamento 19 está sujeita a todo o fluxo de calor radiante e convectivo ge- rado pelo estator 15 e pelo rotor 17. A caixa de mancai 19 em construção de motor conhecida também está sujeita à transferência de calor condutivo dire- to proveniente do eixo de acionamento 16, entretanto essa transferência é relativamente pequena quando comparada com a transferência de calor convectivo e radiante causada pelo estator 15 e pelo rotor 17. Focalizando agora nas figuras 2-6, a proteção térmica 40 da
presente invenção isola termicamente a caixa de mancai de lado de aciona- mento 19 e o rolamento 19A das fontes de geração de calor térmico do esta- tor 15 e do rotor 17 dentro do alojamento de motor 12. A proteção térmica 40 opcionalmente e de forma preferível fornece uma derivação de calor de ar de circulação em volta da caixa de mancai quando acoplada a uma fonte de circulação de ar, tal como o duto defletor de ar 30, descrito a seguir. Referin- do-se à figura 4, a proteção térmica 40 é acoplada ao suporte de mancai de lado de acionamento 18 tal como será descrito a seguir, e está em comuni- cação fluídica com uma abertura de saída 22 definida pelo suporte de man- cai. Uma abertura de entrada 24 definida pelo suporte de mancai 18 está em mútua comunicação fluídica com a proteção térmica 40 e o duto defletor de ar 30 que passam pela abertura de entrada.
Tal como mostrado na figura 6, o duto defletor de ar 30 tem um flange de montagem 32 para acoplamento ao suporte de mancai 18 com os parafusos 34. A entrada de duto 36 intercepta o fluxo de ar axial A sobre uma parte das aletas 14 do alojamento de motor 12 e desvia o fluxo de ar interceptado através da saída de duto 37 que está em comunicação com a abertura de entrada de suporte de mancai 24, tal como mostrado na figura 1. A gaxeta de duto 38, entre o flange de montagem de duto 32 e o suporte de mancai 18 inibe perda de fluxo de ar na junção desses dois componentes de casamento.
Referindo-se às figuras 2, 4 e 5, a proteção térmica de mancai
40 da presente invenção tem um flange de montagem 42 que fica apoiado na face interna do suporte de mancai 18. A proteção térmica 40 tem um in- vólucro externo 44 dentro do qual é alojado o invólucro interno 46, cuja mo- dalidade exemplar mostrada nestas figuras tem um perfil de tronco de cone para facilidade de fabricação. Deve ser entendido que outros perfis podem ser escolhidos pelos versados na técnica enquanto ainda praticando a pre- sente invenção.
O flange anular 48 une o invólucro externo 44 e o interno 46 alo- jados e recebe o eixo de acionamento dentro do furo anular do mesmo. O furo interno de flange anular é construído para ter um diâmetro de aproxi- madamente 3 mm - 6 mm (0,125 - 0,250 polegada) maior que o diâmetro do eixo de acionamento 16 para permitir folga para expansão térmica, vibração e flutuações de fluxo de ar. Os invólucros externo 44 e interno 46 da prote- ção térmica 40 envolvem inteiramente e isolam termicamente a caixa de mancai 19 e o rolamento 19A do calor gerado pelo estator 15 e pelo rotor 16. Fluxo de ar e transferência de calor convectivo através da folga anular entre o flange anular 48 e o eixo de acionamento 44 são relativamente pequenos em comparação com o calor total gerado pelo estator 15 e pelo rotor 17, cuja transferência para a caixa de mancai de lado de acionamento é atenuada efetivamente pela proteção térmica 40.
A parede interna 46 e a parede externa 44 da proteção térmica 40 podem ter diferentes propriedades de condutividade de transferência de calor, com o invólucro de parede externa 44 tendo uma menor condutividade que o invólucro interno 46, se existir um espaço de não circulação de ar ina- tivo entre esses invólucros. Espaço de ar inativo entre os invólucros interno e externo 46, 44 reduz transferência de calor do invólucro externo para o invó- lucro interno. De modo oposto, o invólucro externo 44 pode ter uma maior condutividade que o invólucro interno 46 se existir ar de circulação entre os respectivos invólucros, tal como será descrito em uma modalidade preferida alternativa a seguir. Condutividade das respectivas paredes de invólucro 44, 46 pode ser concretizada por meio do uso de materiais físicos diferentes (por exemplo, cobre versus aço) ou revestimentos aplicados aos invólucros (por exemplo, aprimoramento de condutividade versus revestimentos de isola- mento) e/ou camadas isolantes.
Preferivelmente, a proteção térmica 40 da presente invenção in- corpora provisões para fluxo de ar forçado de pressão ambiente ou de maior pressão entre os invólucros externo 44 e interno 46. Tal como mostrado na figura 4, o canal de ar 54 é uma câmara anular de tronco de cone fechado definida pelas superfícies internas espaçadas opostas dos invólucros interno 46 e externo 44, pelo flange de montagem 42 e pelo flange anular 48. O flange de montagem de proteção térmica 42 define uma entrada de proteção 50 que está em comunicação fluídica com a saída de duto defletor de ar 37 através da abertura de entrada de suporte de mancai 24. O flange de mon- tagem 42 também define uma saída de proteção 52 que está em comunica- ção fluídica com a abertura de saída de suporte de mancai 22.
O canal de ar 54 facilita circulação de fluxo de ar ao receber ar de circulação do duto defletor 30 através da entrada de proteção 50 e expelir ar através da saída de proteção 52. Circulação de ar dentro do canal de ar 54 transfere calor do invólucro externo 44 que fica exposto ao estator 15 e ao rotor 16 relativamente mais quente. O ar de circulação dentro do canal 54 funciona como um dissipador de calor para o estator 15 e o rotor 17, e assim coloca uma barreira térmica funcional entre a caixa de mancai 19 e o resto do interior de motor. As palhetas de fluxo opcionais 55 podem ser construí- das dentro do canal de ar 54 para direcionar fluxo de ar dentro do canal. Também é possível eliminar o flange anular 48 na construção de proteção térmica como uma questão de opção de projeto, reconhecendo que sua eli- minação capacitará transferência de calor convectivo adicional do estator 15 e do rotor 17 mais quentes para a caixa de mancai e permitirá que circulação de ar dentro do canal de ar 54 derive através da folga entre os invólucros interno 46 e externo 44 para dentro do alojamento de motor.
A gaxeta de flange 56 é colocada entre o flange de montagem de proteção térmica 42 e o suporte de mancai 18, impedindo efetivamente correntes de calor convectivo no alojamento de motor geradas pelo estator 15 e pelo rotor 17 mais quentes de derivar em volta da proteção térmica 40 para a caixa de mancai 19. Os parafusos de proteção 58 acoplam o flange de proteção térmica 42 ao suporte de mancai 18. Quando a proteção térmica 40 é acoplada ao motor 10 tal como descrito, a caixa de mancai 19 é intei- ramente circundada de forma axial e radial pelo restante dos componentes do alojamento de motor 12, exceto o eixo 16 e a folga radial de passagem de ar relativamente pequena que existe entre o diâmetro externo do eixo 16 e o diâmetro interno do flange anular 48 que circunda o eixo.
Tal como os versados na técnica compreenderão a partir da descrição anterior e das figuras anexas, a proteção térmica 40 da presente invenção envolve e isola termicamente a caixa de mancai de acionamento 19 e o rolamento 19A do calor convectivo e radiante direto gerado pelo esta- tor 15 e pelo rotor 17 durante operação do motor 10. Analisando de uma maneira geral transferência de calor das fontes de geração de calor estator e rotor 17 para a caixa de mancai de lado de acionamento 19, o rotor e o estator são a fonte de calor primária que pode transferir diretamente calor de forma convectiva e radiante para a caixa de mancai já que eles estão todos contidos no alojamento de motor 12. A proteção térmica 40 da presente in- venção fornece uma barreira térmica significativa para esses regimes de transferência de calor do rotor 17 e do estator 15, por causa de sua constru- ção de duplo invólucro 44, 46. Ar de circulação dentro do canal de ar 54 car- rega para longe calor absorvido pelo invólucro externo 44. O eixo 16 é um caminho de transferência de calor secundário do estator 15 e do rotor 17 por causa de sua conexão direta para a estrutura de rotor, mas os versados na técnica podem perceber que este caminho de transferência de calor secun- dário é relativamente pequeno quando comparado aos caminhos de aque- cimento diretos primários descritos anteriormente. O caminho de transferên- cia de calor de eixo do eixo 16 para a caixa de mancai de lado de aciona- mento 19 é por aquecimento condutivo direto levado ao acoplamento térmico de eixo para o mancai 19 e transferência de calor convectivo do eixo para o alojamento. É notado que a película de óleo hidrodinâmico colocada entre a superfície de munhão do eixo 16 e o mancai de casamento 19 fornece uma resistência térmica relativamente alta para transferência direta de calor con- dutivo. Circular óleo formando a película de óleo também carrega calor para longe. Igualmente, transferência de calor convectivo do eixo 16 para a caixa de mancai é atenuada pela passagem de ar entre esses componentes.
Nas modalidades mostradas nas figuras 1-6, a fonte de ar de circulação para a proteção térmica 40 do motor TEFC 10 é o ventilador axial 21, tal como defletido pelo envoltório de ventilador 20 e pelo duto defletor de ar 30 para a entrada de proteção 50. É possível fornecer outras fontes de ar de circulação para a entrada de proteção 50, tal como mostrado esquemati- camente na figura 7. Um duto de fonte de ar externa 70 é acoplado ao duto defletor de ar 30' que por sua vez é acoplado à entrada de proteção 50. A estrutura da proteção 40 é construída e opera tal como descrito anteriormen- te. A fonte de fluxo de ar do duto externo 70 está representada pelas setas Α. O duto externo 70 pode ser acoplado a um ventilador de velocidade única ou variável 75 e ao trocador de calor 76 que por sua vez é acoplado a uma unidade de resfriamento 80. O ventilador 75 e o trocador de calor 76 podem variar a temperatura, teor de umidade e taxa de fluxo da fonte de fluxo de ar A. Um controlador de acionamento de motor conhecido 85 acoplado ao mo- tor 10 controla velocidade de operação de motor e geração de energia, entre outras coisas. O controlador de motor 85 por sua vez controla o ventilador por meio do caminho de comunicações 86 e a unidade de resfriamento 80 por meio do caminho de comunicações 87, de maneira que o controlador de motor pode variar seletivamente taxa de fluxo, temperatura e umidade do ar de circulação A, assim como outros parâmetros conhecidos, em resposta às mudanças de condições de operação de motor estabelecidas ou detectadas pelo controlador. Por exemplo, o controlador 85 pode enviar comandos ope- racionais preestabelecidos para o ventilador 75 e para a unidade de resfria- mento 80 quando ele induz o motor 10 a mudar parâmetros de operação (por exemplo, mudar velocidade ou carga). O controlador 85 também pode enviar comandos operacionais responsivos para o ventilador 75 e para a unidade de resfriamento 80 em reação às mudanças de condição de opera- ção de motor detectadas pelo controlador (por exemplo, temperaturas de óleo de mancai de motor ou do alojamento de motor 12 excedendo limiares).
Embora várias modalidades da invenção tenham sido mostradas e descritas neste documento, os versados na técnica compreenderão que mudanças e modificações podem ser feitas sem divergir do espírito e escopo da invenção tal como exposto nas reivindicações anexas.
25
Claims (20)
1. Proteção térmica de mancai, em uma máquina dinamoelétrica tendo um alojamento incluindo no mesmo um eixo girável dentro de pelo menos uma caixa de mancai montada no alojamento de máquina, compre- endendo: invólucros externo e interno alojados espaçados lado a lado de- finindo uma cavidade de canal de ar entre eles, que envolvem completamen- te e isolam termicamente a caixa de mancai de comunicação térmica com o restante do alojamento de máquina.
2. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente um flange anular recebendo o eixo no mesmo e um flange de proteção térmica para acoplar ao alojamento de máquina, ambos os flanges sendo acoplados aos invólucros interno e externo.
3. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 1, em que os invólucros interno e externo têm propriedades condutivas de calor diferentes.
4. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente uma respectiva entrada e uma saída de pro- teção, ambas em comunicação com o canal de ar, a entrada de proteção para receber fluxo de ar de circulação para dentro do canal de ar e a saída de proteção para expelir fluxo de ar do canal de ar.
5. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 4, compreendendo adicionalmente um duto defletor de ar em comunicação fluídica com a entrada de proteção para encaminhar fluxo de ar para o canal de ar.
6. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 5, compreendendo adicionalmente um ventilador de velocidade variável em comunicação fluídica com o duto defletor de ar para variar seletivamente taxa de fluxo de ar para dentro do canal de ar.
7. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 5, compreendendo adicionalmente um trocador de calor em comunicação térmica com o duto defletor de ar para variar seletivamente temperatura de fluxo de ar para dentro do canal de ar.
8. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 4, compreendendo adicionalmente palhetas de direcionamento de fluxo de ar definidas dentro do canal de ar.
9. Proteção térmica de mancai de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: um flange anular recebendo o eixo no mesmo e um flange de proteção térmica para acoplar ao alojamento de máquina, ambos os flanges sendo acoplados aos invólucros interno e externo; uma respectiva entrada e uma saída de proteção definidas pelo flange de proteção térmica, ambas em comunicação com o canal de ar, a entrada de proteção para receber fluxo de ar de circulação para dentro do canal de ar e a saída de proteção para expelir fluxo de ar do canal de ar; e um duto defletor de ar em comunicação fluídica com a entrada de proteção para encaminhar fluxo de ar para o canal de ar.
10. Motorde indução, compreendendo: um alojamento incluindo no mesmo: um estator de uma maneira geral anular; um rotor orientado dentro do estator; um eixo giratório acoplado ao rotor; pelo menos uma caixa de mancai capacitando rotação do eixo na mesma; e uma proteção térmica de mancai tendo invólucros externo e in- terno alojados espaçados lado a lado definindo uma cavidade de canal de ar entre eles, que envolvem completamente e isolam termicamente a caixa de mancai de comunicação térmica com o restante do alojamento de motor.
11. Motor de indução de acordo com a reivindicação 10, em que a proteção térmica de mancai compreende adicionalmente: um flange anular recebendo o eixo na mesma e um flange de proteção térmica para acoplar ao alojamento de máquina, ambos os flanges sendo acoplados aos invólucros interno e externo.
12. Motor de indução de acordo com a reivindicação 11, em que a proteção térmica de mancai compreende adicionalmente: uma respectiva entrada e uma saída de proteção, ambas em comunicação com o canal de ar, a entrada de proteção para receber fluxo de ar de circulação para dentro do canal de ar e a saída de proteção para expe- lir fluxo de ar do canal de ar.
13. Motor de indução de acordo com a reivindicação 12, com- preendendo adicionalmente: um duto defletor de ar em comunicação fluídica com a entrada de proteção para encaminhar fluxo de ar para o canal de ar.
14. Motor de indução de acordo com a reivindicação 13, com- preendendo adicionalmente: um ventilador de velocidade variável em comu- nicação fluídica com o duto defletor de ar para variar seletivamente taxa de fluxo de ar para dentro do canal de ar.
15. Motor de indução de acordo com a reivindicação 13, com- preendendo adicionalmente: um trocador de calor em comunicação térmica com o duto defletor de ar para variar seletivamente temperatura de fluxo de ar para dentro do canal de ar.
16. Motor de indução de acordo com a reivindicação 13, em que o motor é um motor de indução resfriado por ventilador totalmente fechado tendo um ventilador acoplado ao eixo, em comunicação fluídica com o duto defletor de ar, para gerar fluxo de ar para dentro do canal de ar de proteção térmica.
17. Motor de indução de acordo com a reivindicação 10, em que: o motor é um motor de indução resfriado por ventilador totalmen- te fechado tendo um ventilador acoplado ao eixo para gerar fluxo de ar para o alojamento de motor, e tem um suporte de mancai de lado de acionamento que define aberturas de entrada e de saída de suporte de mancai; a proteção térmica de mancai compreende adicionalmente: um flange anular recebendo o eixo no mesmo e um flange de proteção térmica para acoplar ao suporte de mancai de lado de acionamen- to, ambos os flanges sendo acoplados aos invólucros interno e externo; uma respectiva entrada e uma saída de proteção definidas pelo flange de proteção térmica, ambas em comunicação com o canal de ar, a entrada de proteção em comunicação fluídica com a abertura de entrada de suporte de mancai, para receber fluxo de ar de circulação para dentro do canal de ar, e a saída de proteção em comunicação com a abertura de saída de suporte de mancai, para expelir fluxo de ar do canal de ar; e um duto defletor de ar em comunicação fluídica com a entrada de proteção e o ventilador para encaminhar fluxo de ar gerado pelo ventila- dor para o canal de ar.
18. Método de regular transferência de calor do motor, em um motor de indução tendo um alojamento incluindo no mesmo: um estator de uma maneira geral anular; um rotor orientado dentro do estator; um eixo gi- ratório acoplado ao rotor; pelo menos uma caixa de mancai capacitando ro- tação do eixo na mesma; uma proteção térmica de mancai tendo: invólucros externo e interno alojados espaçados lado a lado definindo uma cavidade de canal de ar entre eles, os quais envolvem completamente e isolam termica- mente a caixa de mancai de comunicação térmica com o alojamento de mo- tor, uma respectiva entrada e uma saída de proteção, ambas em comunica- ção com o canal de ar, a entrada de proteção para receber fluxo de ar de circulação para dentro do canal de ar e a saída de proteção para expelir flu- xo de ar do canal de ar, compreendendo : acoplar a entrada de proteção térmica a um duto defletor de ar para comunicação fluídica entre eles; e introduzir fluxo de ar no duto defletor de ar e canal de ar a fim de transferir calor do alojamento de motor; e variar pelo menos um de parâmetros de taxa de fluxo de ar, temperatura ou de umidade no duto defletor de ar como uma função de con- dições de operação de motor.
19. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a etapa de variar parâmetro de fluxo de ar é executada por um controlador de acio- namento de motor que controla parâmetros operacionais de motor.
20. Método de acordo com a reivindicação 19, em que o contro- lador de acionamento de motor executa a etapa de variar parâmetro de fluxo de ar quando ele induz o motor para mudar parâmetros operacionais ou em reação às mudanças de condição de operação de motor detectadas pelo controlador.
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|---|---|---|---|---|
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| US11209006B2 (en) * | 2014-09-09 | 2021-12-28 | Twin City Fan Companies, Ltd. | Motor cooling device and method |
| CN104600908B (zh) * | 2015-02-12 | 2018-06-15 | 徐东旭 | 用于带内屏蔽通风口电动机的电磁启闭内屏蔽组件 |
| US10655532B2 (en) * | 2016-04-07 | 2020-05-19 | Borgwarner Inc. | Electric charging device with rotor cooling |
| JP6428737B2 (ja) * | 2016-09-29 | 2018-11-28 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機システム |
| US10917983B2 (en) * | 2017-10-27 | 2021-02-09 | L3 Technologies, Inc. | Thermal isolation of flight recorder memory core |
| US10802552B2 (en) | 2017-10-27 | 2020-10-13 | L3 Technologies, Inc. | Vacuum protected flight recorder memory |
| EP3588748A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-01 | ABB Schweiz AG | A two-pole tefc electric motor and an electric motor drive arrangement |
| JP7453827B2 (ja) * | 2020-03-26 | 2024-03-21 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | 回転電機 |
| CN114060109B (zh) * | 2021-11-23 | 2023-12-08 | 闫小龙 | 一种汽轮机进汽节能导流装置 |
| CN116231932A (zh) * | 2021-12-02 | 2023-06-06 | 中车永济电机有限公司 | 一种全封闭自通风式电机冷却结构 |
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Family Cites Families (13)
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|---|---|---|---|---|
| US3062976A (en) * | 1960-11-18 | 1962-11-06 | Gen Motors Corp | Dynamoelectric machine |
| US3407317A (en) * | 1966-02-21 | 1968-10-22 | Allis Chalmers Mfg Co | Ventilation system for rotating electrical machinery |
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| US3610976A (en) | 1970-07-06 | 1971-10-05 | Emerson Electric Co | Cooling means for electric motors |
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| US3761748A (en) | 1972-07-10 | 1973-09-25 | Gen Electric | Dynamoelectric machine having end shields for improved ventilation |
| US3870907A (en) | 1973-10-11 | 1975-03-11 | Gen Electric | Lubricant cooling apparatus for a vertical electric motor |
| CH629045A5 (de) | 1978-06-09 | 1982-03-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Elektrische maschine mit einem axialluefter. |
| US4742257A (en) * | 1987-01-29 | 1988-05-03 | General Motors Corporation | Totally enclosed fan cooled induction motor with improved cooling |
| US6527970B1 (en) * | 1994-08-04 | 2003-03-04 | Verde Environmental, Inc. | Microbiological aqueous film forming foam (AFFF) fire-fighting formulation |
| US6589018B2 (en) * | 2001-08-14 | 2003-07-08 | Lakewood Engineering And Manufacturing Co. | Electric fan motor assembly with motor housing control switch and electrical input socket |
| US6914355B2 (en) | 2002-12-19 | 2005-07-05 | Honeywell International Inc. | Common radial plane motor cooling |
| US20080078384A1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-04-03 | Invacare Corporation | Breathing gas delivery system with user feedback |
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