ВЕНТИЛЯТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области электромашиностроения. Вентилятор предназначен для охлаждения обмотки статора электропривода.
Уровень техники.
Из уровня техники известно техническое решение по патенту на изобретение JPH 1032961, HITACHI LTD; HITACHI KEIYO ENG, F04D 29/44; H02K 5/20; H02K 9/06; (IPC1-7): F04D 29/44; H02K 5/20; H02K 9/06, опубл. 02.03.1998 г., в котором представлено описание конструкции вентилятора, предназначенного для охлаждения асинхронного электродвигателя, содержащего радиально направленные лопасти, разделенные в радиальном направлении пространственными промежутками и кожуха для формирования множества потоков воздуха, кожуха вращающейся электрической машины; направление обдува внешней поверхности корпуса в основном не зависит от состояния (формы) множества потоков воздуха, которое обеспечивается разделением.
Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: вентилятор охлаждения электродвигателя, содержащий лопатки, разделенные пространственными промежутками.
Техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании вышеописанного аналога полезной модели, заключается в том, что радиальное расположение лопаток вентилятора не позволяет значительно увеличить эффективность охлаждения статора асинхронного электродвигателя.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является техническое решение по патенту US 6139275, TOSHIBA KK (JP), F04D 25/08; F04D 29/24; F04D 29/34; F04D 29/38; F04D 29/66; H02K 9/06; H02K 9/14; (IPC1-7): F04D 29/66, опубл. 31.10.2000 г., в котором представлено описание крыльчатки вентилятора, предназначенной для охлаждения электромоторной машины, такой как электродвигатель, включающей диск и множество лопастей, расположенных на диске, по окружности в неравных промежутках так, что угловое положение theta n n-лопасти определяется уравнением theta n = theta n0 + theta maxxsin {2 pi xmx(n-1)/Z}, где Z - количество лопастей, theta n0 - позиционный угол, определяющий положение n-й лопасти, когда лопасти, число которых Z, расположены на диске в равных пространствах, где 1</=n</=Z, theta max является максимально допустимой разностью углов, и m является степенью частоты вращения и принимает любое целое число от 1 до Z-1. Количество лопастей составляет от 5 до 18.
Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: крыльчатка, включающая диск и множество лопастей, расположенных на диске по окружности с промежутками; количество лопастей может составлять от 5 до 18, в том числе быть равным 9.
Техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании наиболее близкого аналога полезной модели, заключается в том, что описываемая конструкция крыльчатки, снижая уровень шума вентилятора, не влияет на эффективность охлаждения электродвигателя, что приводит к относительному увеличению нагрева статора и, как, результат, со временем сокращается срок службы изделия за счет увеличения токов потребления, более быстрому высыханию изоляционных материалов и утрате ими диэлектрических свойств, в результате чего возникают межвитковые замыкания и выгорание обмоток статора.
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является увеличение эффективности охлаждения обмотки статора электропривода, что достигается выполнением конструкции вентилятора, содержащего диск и ступицу с расположенными на них лопастями, разделенными пространственными промежутками, при этом лопасти расположены тангенциально относительно ступицы с возможностью их однонаправленного вращения по часовой стрелке. Лопасти имеют удлиненную форму и прямолинейный профиль. Лопасти являются двухсторонними, выступают за пределы двух противоположных сторон поверхности диска. Лопасти выступают за пределы верхней поверхности диска.
Увеличение эффективности охлаждения обмотки статора электропривода происходит за счет изменения угла установки лопастей, их формы и расположения относительно диска. Лопасти с целью эффективной подачи охлаждающего воздуха при однонаправленном вращении вала электропривода по часовой стрелке выполнены тангенциально относительно ступицы, удлиненной, прямолинейной формы. Расположение лопастей за пределами верхней поверхности диска повышает интенсивность охлаждения обмоток статора, а, следовательно, увеличивается эффективность охлаждения статора.
Краткое описание чертежей.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вентилятор (изометрическая проекция), на фиг. 2-4 представлен общий вид вентилятора (вид спереди, вид сбоку, вид сзади), на фиг. 5 представлен общий вид лопасти (вид в разрезе), на фиг. 6 представлен вентилятор в составе собранного электропривода (изометрическая проекция).
Позициями на фигурах обозначены:
1 - вентилятор,
2 - диск,
3 - ступица,
4 - лопасть,
5 - отверстие для вала электропривода,
6 - вал электропривода,
7 - кожух электропривода,
8 - отверстия кожуха электропривода,
9 - щит подшипниковый задний,
10 - статор,
11 - щит подшипниковый передний,
12 - внешний диаметр диска,
13 - внешний диаметр ступицы,
14 - внутренний диаметр обмотки статора.
Осуществление полезной модели.
Вентилятор 1 состоит из диска 2, ступицы 3 и расположенными на них лопастями 4, разделенными равными пространственными промежутками. Количество лопастей равно 9. Вентилятор 1 с помощью предусмотренного в ступице 3 отверстия для вала электропривода 5 закреплен на валу электропривода 6, закрытого кожухом электропривода 7, при вращении по часовой стрелке перемещающего воздушный поток через отверстия кожуха электропривода 8, щит с подшипником задний 9, статор 10 и щит с подшипником 11. Диск 2 имеет внешний диаметр 12, размер которого меньше размера внутреннего диаметра обмотки статора 14. Лопасти 4 установлены тангенциально, соединяя внешний диаметр ступицы 13 и внешний диаметр диска 12 и проходя по касательной к ступице 3, имеют прямолинейный профиль и удлиненную форму. Лопасти 4 являются двухсторонними, одна часть профиля лопастей 4 выступает за пределы поверхности диска 12 с передней стороны вентилятора, а другая часть профиля лопастей 4 выступает за пределы поверхности диска 12 с задней стороны вентилятора. Лопасти являются открытыми в верхней части вентилятора, так как они выступают выше границы внешнего диаметра диска 12. Вентилятор 1 изготовлен из пластика и выполнен гладкой обтекаемой формы с целью достижения наименьшего сопротивления воздушному потоку.
Вентилятор работает следующим образом.
Работа вентилятора 1, предназначенного для охлаждения электропривода, осуществляется совместно с работой электропривода. Для приведения этой системы в рабочее состояние вентилятор 1, содержащий диск 2 и лопасти 4, устанавливают на вал электропривода 6, на котором его закрепляют посредством имеющегося в ступице 3 отверстия для вала электропривода 5. После приведения во вращательное движения вала электропривода 6, закрытого кожухом электропривода 7, происходит вращение вентилятора 1 по часовой стрелке, при этом вентилятор 1 за счет своего вращения непрерывно засасывает воздух через отверстия кожуха электропривода 8, в результате чего нагнетается охлаждающий воздушный поток, который поступает на щит подшипниковый задний 9, статор 10 и щит подшипниковый передний 11. В результате происходит охлаждение нагретых частей электропривода. Интенсивность охлаждения обмоток статора в значительной степени определяется тем, что лопасти установлены тангенциально, соединяя внешний диаметр ступицы 13 и внешний диаметр диска 12 и проходя по касательной к ступице 3, выступая за пределы внешнего диаметра диска 12, так как диск 2 имеет внешний диаметр 12 меньше размера внутреннего диаметра обмотки статора 14.
После исследования существующих конструкций было теоретически выявлено, что повышение ресурса электропривода возможно добиться увеличением эффективности охлаждения обмотки статора. Далее уже эмпирическим методом, в ходе многократных опытных исследований с экспериментальным заявляемым вентилятором, было решено достичь этой цели путем создания новой конструкции вентилятора с измененными углами установки лопастей, их формы и расположения относительно диска. За счет применения тангенциального расположения лопастей, увеличенного их количества, открытой формы расположения лопастей с внешней части вентилятора, значительно повышается площадь рабочей поверхности вентилятора, что приводит к нагнетанию более интенсивного потока воздуха, а, следовательно, более эффективному охлаждению статора.