PL239425B1 - Układ chłodzenia czół uzwojenia maszyny elektrycznej - Google Patents

Abstract

W układzie chłodzenia czół uzwojenia maszyny elektrycznej z wirnikiem zewnętrznym lub wewnętrznym, przestrzeń pomiędzy czołem uzwojenia (1), rdzeniem magnetycznym (2), elementem nośnym (5) rdzenia magnetycznego oraz radiatorem bocznym (3) jest zalana żywicą ciepłoprzewodzącą (4). Dodatkowo powierzchnia radiatora bocznego (3) posiada rowki (7) umiejscowione od strony czół uzwojenia (1) oraz od strony tarczy wirnika (6). Rowki radiatora (3) mogą mieć kształt okręgu lub podłużne. Na wirniku (6) znajdują się łopatki (8). W tarczy wirnika (6) znajdują się łopatki oraz otwory.

Description

Przedmiotem wynalazku jest obudowa czół uzwojenia maszyny elektrycznej o dużej gęstości prądu w przewodach.

Znane są rozwiązania obudowy czół uzwojenia stojanów maszyn elektrycznych prowadzonych w różnych celach: w silnikach o budowie otwartej czoła uzwojenia chroni się przed narażeniami zewnętrznymi i uszkodzeniami, a w silnikach indukcyjnych klatkowych dużych mocy czoła zabezpiecza się przed działaniem dużych sił elektrodynamicznych działających w czasie rozruchu. Celem wynalazku jest aby obudowa czół uzwojenia w silnikach dobrze odprowadzała ciepło. Znane są rozwiązania stojanów maszyn elektrycznych zewnętrznych i wewnętrznych, które w zależności od budowy, mają układ chłodzenia dostosowany do konstrukcji. Problem chłodzenia maszyn elektrycznych jest szczególnie istotny w maszynach wzbudzanych magnesami trwałymi, gdyż temperatura wewnątrz maszyny nie może przekroczyć granicy, przy której magnesy trwałe rozmagnesowują się. Standardowym chłodzeniem maszyn elektrycznych jest powietrzny układ wentylacyjny. Wentylator jest zabudowany na wirniku i przedmuchuje strumień powietrza wewnątrz maszyny, a w silnikach budowy zamkniętej jest zabudowany także drugi wentylator, który przedmuchuje drugi strumień powietrza po żebrach zewnętrznych kadłuba. W maszynach elektrycznych o dużej gęstości mocy w jednostce objętości, przeznaczonych m.in. do pojazdów elektrycznych stosowane jest chłodzenie wodne. Płaszcz wodny, najczęściej w formie spirali, zabudowany jest w kadłubie maszyny (US7009317 B2). Ciepło wydzielone na skutek strat energii w uzwojeniu i pakiecie stojana odprowadzane jest do chłodzonego cieczą kadłuba poprzez powierzchnię styku pakiet - kadłub. Taki mechanizm chłodzenia stojana powoduje, że czoła uzwojenia mają wyższą temperaturę niż część żłobkowa uzwojenia. Wartość dopuszczalnej temperatury podczas pracy maszyny determinuje temperatura najgorętszego miejsca, która nie powinna przekraczać temperatury dopuszczalnej dla klasy termicznej izolacji. W maszynach elektrycznych o dużej gęstości prądu najwyższą temperaturę mają połączenia czołowe. Znane są rozwiązania zalewania czół uzwojenia stojana żywicą ciepłoprzewodzącą w celu poprawy skuteczności odprowadzania ciepła z połączeń czołowych bezpośrednio do chłodzonego kadłuba i/lub do pakietu (US20090273254 A1, US7067944 B2). Rozwiązania te cechują się skutecznością jedynie w przypadku zalewania niewielkich przestrzeni (objętości) czół uzwojenia. W maszynach o większych średnicach i dłuższych czołach nie jest to skuteczne.

Znane jest również rozwiązanie z opisu PL233086 B1, w którym czoła uzwojenia stojana są zalane w żywicy epoksydowej a ciepło poprzez żywicę epoksydową jest przekazywane do rdzenia magnetycznego stojana, radiatora bocznego oraz do konstrukcji nośnej. Takie rozwiązanie nie wykorzystuje w pełni potencjału radiatora bocznego, ponieważ nie wykorzystuje potencjału jaki może zagwarantować odpowiednie ukształtowanie powierzchni radiatora oraz zastosowanie łopatek montowanych na wirniku, które mogą zintensyfikować strumień powietrza omywającego radiator boczny.

Według wynalazku, układ chłodzenia czół uzwojenia maszyny elektrycznej z wirnikiem zewnętrznym lub wewnętrznym, w którym przestrzeń pomiędzy czołem uzwojenia, rdzeniem magnetycznym, elementem nośnym rdzenia magnetycznego oraz radiatorem bocznym jest zalana żywicą ciepłoprzewodzącą, natomiast powierzchnia radiatora bocznego ma rowki umiejscowione od strony czół uzwojenia oraz od strony tarczy wirnika. Rowki radiatora mogą mieć kształt okręgu lub mogą być podłużne. Na wirniku znajdują się łopatki oraz otwory.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie rozwiązania na rysunkach, na których przedstawiono:

fig. 1 - układ chłodzenia czół uzwojenia maszyny elektrycznej z wirnikiem zewnętrznym lub wewnętrznym, w którym przestrzeń pomiędzy czołem uzwojenia rdzeniem magnetycznym, elementem nośnym rdzenia magnetycznego oraz radiatorem bocznym jest zalana żywicą ciepłoprzewodzącą a powierzchnia radiatora bocznego ma rowki umiejscowione od strony czół uzwojenia oraz od strony tarczy wirnika, fig. 2 - radiator boczny z rowkami o kształcie okręgu, fig. 3 - radiator boczny z rowkami o kształcie podłużnym, fig. 4 - wirnik z łopatkami i otworami w tarczy wirnika.

Układ chłodzenia czół uzwojenia, który jest przedstawiony na wymienionych rysunkach, dotyczy maszyn elektrycznych z wirnikiem zewnętrznym lub wewnętrznym. Przestrzeń pomiędzy czołem uzwojenia 1, rdzeniem magnetycznym 2, elementem nośnym 5 rdzenia magnetycznego oraz radiatorem bocznym 3 jest zalana żywicą ciepłoprzewodzącą 4 znamienna tym, że powierzchnia radiatora

PL 239 425 B1 bocznego 3 ma rowki 7, umiejscowione od strony czół uzwojenia 1 oraz od strony tarczy wirnika 6 jak zostało to przedstawione na rysunku fig. 1.

Rowki radiatora 3 mogą mieć kształt okręgu 7.1 jak zostało to przedstawione na rysunku fig. 2 lub rowki radiatora 3 mogą mieć kształt podłużny 7.2 jak zostało to przedstawione na rysunku fig. 3.

Na wirniku 6 mogą znajdować się łopatki 8 jak zostało to przedstawione na rysunku fig. 1.

W tarczy wirnika 6 mogą znajdować się łopatki 9 oraz otwory 10 jak zostało to przedstawione na rysunku fig. 4.

Zastosowanie rowków 7 w radiatorze bocznym 3 ma na celu zwiększenie powierzchni oddawania ciepła jakie jest odbierane z czół uzwojenia 1 poprzez żywicę ciepłoprzewodzącą 4. Łopatki 8 powodują zwiększenie przepływu powietrza omywającego radiator 3. Zamiast łopatek 8 mogą występować łopatki 9, które powstają dzięki wykonaniu otworów 10 w tarczy wirnika 6.

Claims (4)

1. Układ chłodzenia czół uzwojenia maszyny elektrycznej z wirnikiem zewnętrznym lub wewnętrznym, w którym przestrzeń pomiędzy czołem uzwojenia (1), rdzeniem magnetycznym (2), elementem nośnym (5) rdzenia magnetycznego oraz radiatorem bocznym (3) jest zalana żywicą ciepłoprzewodzącą (4), znamienny tym, że powierzchnia radiatora bocznego (3) ma rowki (7) umiejscowione od strony czół uzwojenia (1) oraz od strony tarczy wirnika (6).

2. Układ chłodzenia czół według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki radiatora (3) mogą mieć kształt okręgu (7.1) lub podłużne (7.2).

3. Układ chłodzenia czół według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że na wirniku (6) znajdują się łopatki (8).

4. Układ chłodzenia czół według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że w tarczy wirnika (6) znajdują się łopatki (9) oraz otwory (10).