Способ охлаждения электрической машины

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскикСоциапистическикРеспублик в 881941(23) Приоритет(51)М. Кл,Н 02 К 9/20 Ьвударстееииы 1 кемитвт СССР ао делам иэебретеиий и аткрытиДата опубликования описания 17.11.81(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к электротех"нике и может быть использовано дляохлажцения активных частей электрических машин, применяемых на транспортных средствах.Одним из основных требований, предъявляемых к электротехническим устройствам, предназначенным для работы на транспортных средствах, является минимум весо-габаритных показателей. Снижение весо-габаритных пока 10зателей электротехнических устройствобеспечивается путем интенсификациипроцесса охлаждения нагретых частейэлектротехнических устройств и, в15частности, электрических машин,Известен способ охлаждения электрической машины гетерогенной средойдисперсно-пленочной структуры, полученной при разбрызгивании испаряю 20щейся жидкости вращающимся ротором,.ее испарении на нагретых поверхностях и отводе пара из объема машины.Этот способ подразумевает следующую последовательность операций: подают жидкость в полость электрической машины, перемешивают жидкость вращающимся ротором, разбрызгивают жидкость на нагретые поверхности и охлаждают нагретые поверхности (путем испарения жидкости) 111 .Недостатками этого способа, снижающими интенсивность охлаждения, являются отложения продуктов накипи и эрозии на поверхности теплообмена, и следовательно, возрастание терми" ческого сопротивления; нанесение жидкости на поверхность теплообмена лишь со стороны вращающегося ротора, что приводит к существенньк местным перегревам поверхностей теплообмена; гидромеханическое взаимодействие ротора и жидкости, вызывающее потери на трение, которые при повышенной частоте вращения ротора становятся соизмеримыми с мощностью машины.Известен способ охлаждения элект-, рической машины, заключающийся в том, 881941что в полость машины вводят одновременно в различных направлениях струижидкости и газа, перемешивают их,омывают смесью жидкости и газа нагре,тые части машины и удаляют смесь изполости машины 23Однако данный способ не обеспечивает необходимой степени охлаждения.Цель изобретения - повышение охлалдения. 1 ОЭта цель достигается тем, что визвестном способе охлаждения электрической машины, струю газа вводят внаправлении, пересекающем струюжидкости, с обеспечением продува жьщкости,При этом струя газа, продуваемаячерез слой жидкости, стремится вытолкнуть находящийся над ней столбжидкости, который под действием силгравитации получает встречное струегаза перемещение, Таким образом вполости электрической машины органы"эуется непроточный по жидкости динамический газо-жидкостный слой, при.котором имеет место взаимопроникновение вихрей жидкой и газообразнойфаз; существенно увеличивается поверхность тецлообмена между газом и омывающей нагретые части машины жидкостыб,а также выравнивается температурноеполе газо-жидкостной смеси. Увеличение поверхности раздела между жидкой и газовой фазами способствует сни-жению термического сопротивления напуты теплового потока, и процесстеплообмена между нагретой жидкостьюи холодньи газом интенсифицируется.Вместе с тем за счет равномерноститемпературногополя газо-жидкостной 4 Осмеси в полости машины интенсифицьруэтся процесс теплообмена через слойсмеси между нагретьип (лобовые частиобмотки ) и холодньии (корпус, подшипниковые щиты) частями электричес- ф 5кой машины, Кроме того, за счет про"дува жидкости газом создаются условия более интенсивного испарения наг.ретой жидкости с поверхности разделафаэ в продуваемый газ, Таким образом, 50процесс теплообмена нагретых частейэлектрической машины интенсифицируется за счет нагрева и удаления из по"лости продуваемого газа,. полноюо омывания поверхностей нагретых частей 55жидкостью, а также за счет испарениячасти жидкости и удаления паро-газовой смеси иэ полости машины,На чертеже приведен вариант исполнения предлагаемой электрической ма" шины с газо-жидкостным охлаждением.Электрическая машина содержит корпус 3, закрытый с торцов подшипниковьии щитами 2, В корпус 1 запрессован шихтованный пакет железа статора 3, в пазах которого уложена об" мотка 4. Статорная перегородка 5 помещена в расточку железа статора 3 и образует совместно с подшипниковьии щитами 2, корпусом 1 и пакетами статора 3 замкнутую полость 6, в которой размещены лобовые части обмотки 4 статора. В полости 6 помещены перегородка 7, образующая канал 8, соединенный одним концом с нижней частью полости 6, а другим - с верхней, Система подачи газа (не показана) соединена с полостью машины 6 при помощи патрубка 9, содержащего перфорированный конец 10. Патрубок 11 соединяет полость электрической машины с системой подачи жидкости.Охлаждение статора электрической машины осуществляется следующим образом. Через патрубок 11 в полость 6 подают жидкость, частично заполняющую полость 6, а через патрубок 9 подают газ. Выходящие из перфораций 1 0 струи газа продуваются через жидкость, и в полости 6 организуется непроточный по жидкости динамический пенный слой, " При омывании нагретых поверхностей ( поверхность обмотки 4, повер:;ность железа статора 3) динамическим пенным слоем на теплообменную поверхность наносят тонкую жидкостную пленку, которая, в результате контакта с нагретой поверхностью, нагревается, С поверхности пленки в динамический пенный слой отрывают и оттесняют нагретую жидкость, а иэ объема динамического. слоя к теплообменной поверхности подают охлажденную жидкость,.Охлаждение жидкости в объеме динамического слоя осуществляют струями и пузырями холодного газа, а также путем контакта жидкости с холодными поверхностями корпуса и под рийниковых щитов. Тепловой поток оттгнагретых поверхностей электрической машины передается жидкости, а от неепотоку газа, корпусу и подшипниковый щитам. В случае использования испаряющейся жидкости с поверхности нагретой пленки жидкости, контактирующей с на-.88194 формула изобретения гретой поверхностью электрической машины, испаряется часть жидкости, паровую фазу отводят из полости машины и таким образом дополнительно охлаждают жидкость, Удаление нагре" того газа (паро-газовой смеси) осуществляют через отверстие 12, выполненное в корпусе 1. Для предотвращения уноса капель жидкости канал 8 в зоне выходного отверстия 12 выполнен 10 расширяющимся. Отсепарированная жид" кость по каналу 8 возвращается в нижнюю часть полости б.Применение способа охлаждения электрической машины путем подачи в полость электрической машины жидкости и продува через слой жидкости струй газа при его реализации обеспе.4 чивает по сравнению с существующими способами охлаждения электрических машин повышенную интенсивность охлаждения за счет снижения термических сопротивлений от поверхностей нагретых частей к газо-жидкостной смеси, от нагретой газо-жидкостной смеси к холодным частям электрической машины и от холодной жидкости в смеси к газу в смеси, Кроме того, непре рывное взаимопроникновение вихрей при продуве газа через слой жидкости ве 30 дет к снижению диффузионного сопротивления - испарение жидкой фазы происходит при пониженных температурах 1 6поверхности нагретых частей электрической машины более интенсивно, чемв существующих способах и при этомобеспечивается удовлетворительное об"новление пленки жидкости на поверхности нагретой части, что препятствуетобразованию несмоченных участков по-.верхности, сопровождающихся местнымиперегревами и способствует интенсифн"кации охлаждения нагретых частей. Способ охлаждения электрическоймашины, заключающийся в том,что в полость машины вводят одновременно в различйых напралениях струи .жидкости и газаперемешивают их,омывают смесью жидкости и газа нагретыечасти машины и удаляют смесь из полости машин,:о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения интенсивности охлаждения, струю газа вводят в направлении, пересекающем струюжидкости, с обеспечением продува жидкости.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 559335, кл. Н 02 К 9/20, 1918.2. Авторское свидетельство СССРР 106721, кл, Н 02 К 9/20, 1954.Составитель Л, КарцеваРедактор М. Хома Техред М.Рейвес Корректор Г. ОгарЗаказ 9993/83 Тираж 733 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва БРаущская наб. д,4/5Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4