Рубашка охлаждения статора электромашины

Полезная модель относится к системам жидкостного охлаждения статоров электрических машин, и может быть использована в машиностроении.
Известна простая система жидкостного охлаждения электрической машины (Методика расчета системы охлаждения электрических двигателей в составе трансмиссии колесной машины. Н.Г. Терентьев, С.В. Кондаков, Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение», 2013, том 13, №1, с. 66), представляющая собой полость между внутренней и внешней цилиндрической поверхностью рубашки охлаждения с подачей охлаждающей жидкости через левый и отводом через правый патрубок.
Недостатком данной системы охлаждения является большая неравномерность скорости движения жидкости внутри полости охлаждения, где имеются зоны с "нулевой" скоростью и как следствие этого - низкий отвод тепла от статора.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является система жидкостного охлаждения электрической машины (прототип) (Методика расчета системы охлаждения электрических двигателей в составе трансмиссии колесной машины. Н.Г. Терентьев, С.В. Кондаков, Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение», 2013, том 13, №1, с. 67), представляющая собой рубашку охлаждения статора электромашины, выполненную в виде спирального трубчатого элемента с патрубками входа и выхода охлаждающей жидкости и предназначенную для установки между статором и корпусом электромашины. Отличительной особенностью прототипа является то, что его конструкция включает спиральный канал, в котором охлаждающая жидкость не имеет возможности произвольно менять свое направление и скорость внутри объема, как это имеет место в аналоге.
Существенным недостатком прототипа является одностороннее протекание хладагента вдоль спирального канала, вызывающее температурную дестабилизацию и деформацию статора из-за разности температур на его концах.
При протекании вдоль якоря в одном направлении хладагент постепенно нагревается, в результате чего, звенья (иначе - витки) спирального трубчатого элемента, расположенные на одном конце статора, обладают более низкой температурой, чем выходные звенья спирального трубчатого элемента, расположенные на другом конце статора. Вследствие этого эффективность работы как системы охлаждения, так и охлаждаемой ей электрической машины крайне низка.
Задачей полезной модели является разработка эффективной системы охлаждения статора электрических машин, позволяющего обеспечить равномерное понижение температуры на всей длине статора.
Технический результат - повышение эффективности охлаждения.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в рубашке охлаждения статора электромашины, выполненной в виде спирального трубчатого элемента с патрубками входа и выхода охлаждающей жидкости и предназначенной для установки между статором и корпусом электромашины, спиральный трубчатый элемент выполнен в виде двух спиральных ветвей, одна из которых включает входной патрубок с одного торца и витки, выполненные так, что между ними размещены витки второй ветви с выходным патрубком с того же, что и входной патрубок, торца, при этом обе ветви гидравлически соединены между собой с противоположного патрубкам торца.
Полезная модель поясняется изображениями, где на:
Фиг. 1 - Схема рубашки охлаждения статора электромашины;
Фиг. 2 - Температурный график охлаждения статора.
Рубашка 1 охлаждения статора электромашины (Фиг. 1) выполнена в виде двух трубчатых спиральных ветвей 2 и 3, ветвь 2 - включает входной патрубок 4 с правого торца статора (статор на рисунке не изображен) и звенья (витки) 5, выполненные таким образом, чтобы между ними (в осевом направлении) могли размещаться звенья (витки) 6 второй ветви 3, включающей помимо указанных звеньев выходной патрубок 7 с правого торца статора, причем полости обеих ветвей соединены, например, плавным переходом 8 со стороны левого торца статора.
Полезная модель работает следующим образом.
1Впм
2Впм
пм
пр
пр
В рубашке 1 охлаждения статора электромашины посредством входного патрубка 4 и выходного патрубка 7 создается проток теплоносителя. В качестве теплоносителя используется, например, вода с добавлением антикоррозионных агентов. По мере движения трубчатой рубашке 1 теплоноситель, забирая тепло статора электрической машины, нагревается. Изменение температуры теплоносителя по длине рубашки 1 (как правило, совпадает с длиной Lc статора) показано в виде изменения температуры теплоносителя в ветвях 2 - T и 3 - Т. При этом, за счет встречного расположения звеньев 5 и 6 соответственно ветвей 2 и 3, средняя температура теплообменника стремиться по всей длине к равновесному значению Тcp (Фиг. 2), чем и обеспечивается равномерное понижение температуры по всей длине статора Тст в предложенной полезной модели в отличии от прототипа, в котором перепад температуры канала Тз влечет такой же перепад падения температуры Тст, по всей длине статора, что позволяет сделать вывод о повышении эффективности заявленного теплообменника по сравнению с прототипом.
Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о том, что поставленная задача - разработка эффективной системы охлаждения статора электрических машин, позволяющей обеспечить равномерное понижение температуры на всей длине статора - решена, а заявленный технический результат - повышение эффективности - достигнут.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к теплообменникам систем жидкостного охлаждения статоров электрических машин, и может быть использован в машиностроении;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.