РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Полезная модель относится к области электромашиностроения, в частности, к электрическим машинам переменного и постоянного тока с жидкостным охлаждением ротора.
Известна явнополюсная синхронная электрическая машина (авторское свидетельство SU 400249 A1, МПК: H02K 1/32, H02K 9/16, опубликовано 05.08.1976) [1], в которой для повышения эффективности охлаждения в сердечниках полюсов ротора в аксиальном направлении установлены трубки с циркулирующей в них охлаждающей жидкостью.
Недостатком этих систем является высокая трудоемкость их изготовления из-за наличия большого количества деталей и сложной сборки. Так же недостатком является то, что если система охлаждения не является испарительной, то отвод охлаждающей жидкости осуществляется как самотечный слив в сливные емкости. Такой способ отвода жидкости из ротора электрической машины не применим в замкнутых автономных системах охлаждения, например, используемых на транспорте (автомобильные жидкостные системы охлаждения).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является система жидкостного охлаждения ротора турбогенератора, (авторское свидетельство SU 152907 A1, МПК: H02K 9/16, H02K 1/32, H02K 13/02, опубликовано 01.01.1963) [2], в состав которого входит, ротор турбогенератора, содержащий трубу для прохода охлаждающей жидкости, расположенную в центральном аксиальном отверстии вала, и изолированные от вала соединительные токовые шины, размещенные между обмоткой и контактными кольцами, вынесенными за подпятник. Соединительные шины расположены концентрично по отношению к трубе, изолированы между собой и от металлического кожуха, защищающего соединительные токовые шины от проникновения жидкости и образующего с наружной поверхностью трубы канал для слива охлаждающей жидкости.
Недостаток устройства - сложность в изготовлении, так как требует изготовления большого количества дополнительных сборочных единиц и деталей (токопроводы в виде медных полуколец, корпусы токопроводов, уплотнительные кольца, и т.д.), дополнительных видов работ (изолировка токопроводов, герметизация камеры токопроводов, регулировка зажатия уплотнительных колец и т.д.). Кроме того, слив охлаждающей жидкости осуществляется по каналу, образующемуся между металлическим кожухом, защищающим соединительные токовые шины, и наружной поверхностью трубы. В этом случае отвод охлаждающей жидкости возможен по кольцевидному каналу только самотеком в специализированную сливную емкость. Применить такое устройство охлаждения ротора в электрических машинах с автономной замкнутой системой охлаждения невозможно.
Технической задачей полезной модели является упрощение устройства жидкостного охлаждения ротора и применения предлагаемого технического решения в электрических машинах, использующих системы автономного замкнутого жидкостного охлаждения.
Техническим результатом полезной модели является - снижение трудоемкости ее изготовления, что способствует увеличению интенсивности охлаждения и повышению надежности.
Поставленная задача решается благодаря тому, что ротор электрической машины с жидкостным охлаждением, содержит вал ротора с отверстиями внутри и трубы для протекания охлаждающей жидкости. Отличием является то, что подвод и отвод охлаждающей жидкости осуществляется по замкнутой автономной системе. Внутри вала ротора проходят два осевых эксцентричных отверстия. Одно осевое эксцентричное отверстие и радиальные отверстия для подвода охлаждающей жидкости расположены под одним углом в плоскости, перпендикулярной оси электрической машины. Другое осевое эксцентричное отверстие и радиальные отверстия для отвода охлаждающей жидкости, расположены под другим углом в плоскости, перпендикулярной оси электрической машины. Подвод и отвод охлаждающей жидкости осуществляется с одного и того же конца вала ротора.
Предлагаемое техническое решение поясняется иллюстрациями фиг.1, фиг.2 и фиг.3. На фиг.1 представлен ротор электрической машины с жидкостной системой охлаждения с продольным разрезом. На фиг.2 показан поперечный разрез вала ротора - сечение А-А. На фиг.3 изображен поперечный разрез вала ротора - сечение Б-Б.
В устройство ротора электрической машины с жидкостным охлаждением входит:
1 - вал ротора;
2 - осевое эксцентричное отверстие для подвода охлаждающей жидкости;
2' - осевое эксцентричное отверстие для отвода охлаждающей жидкости;
3 - магнитная система ротора;
4 - обмотка ротора;
5 - радиальные отверстия для подвода охлаждающей жидкости;
5' - радиальные отверстия для отвода охлаждающей жидкости;
6 - входные штуцеры;
6' - выходные штуцеры;
7 - внешние входные трубки для подвода охлаждающей жидкости;
7' - внешние выходные трубки для отвода охлаждающей жидкости;
8 - внутренние трубки для охлаждающей жидкости.
Осевое эксцентричное отверстие для подвода охлаждающей жидкости 2 в валу ротора 1 соединено с радиальными отверстиями для подвода охлаждающей жидкости 5, которые соединены с входными штуцерами 6. Внешние входные трубки для подвода охлаждающей жидкости 7 соединены с внутренними трубками для охлаждающей жидкости 8, которые соединены с внешними выходными трубками для отвода охлаждающей жидкости 7'. Внешние выходные трубки для отвода охлаждающей жидкости 7' через выходные штуцеры 6' соединены с радиальными отверстиями для отвода охлаждающей жидкости 5', которые соединены с осевым эксцентричным отверстием для отвода охлаждающей жидкости 2'.
Устройство работает следующим образом:
Охлаждающая жидкость подается в осевое эксцентричное отверстие для подвода охлаждающей жидкости 2 (фиг.1) и попадает в радиальные отверстия 5, смещенные на угол α в плоскости, перпендикулярной оси электрической машины сечение А-А (фиг.2) для подвода охлаждающей жидкости к магнитной системе ротора 3, а затем через входные штуцеры 6 и внешние входные трубки для подвода охлаждающей жидкости 7 попадает во внутренние трубки 8, охлаждая магнитную систему ротора 3 и обмотку ротора 4. Подогретая выделяемым теплом ротора охлаждающая жидкость из магнитной системы ротора 3 через внешние выходные трубки для отвода охлаждающей жидкости 7' и выходные штуцеры 6' попадает в радиальные отверстия 5' смещенные на угол  в плоскости, перпендикулярной оси электрической машины сечение Б-Б (фиг.3) для отвода нагретой охлаждающей жидкости из магнитной системы ротора 3. Затем через осевое эксцентричное отверстие 2' охлаждающая жидкость попадает в теплообменник (на рисунке не показано), после которого холодной возвращается в осевое эксцентричное отверстие для подвода охлаждающей жидкости 2 для следующего цикла охлаждения ротора электрической машины.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность использования ротора электрической машины с жидкостным охлаждением в электрических машинах с автономной замкнутой системой жидкостного охлаждения, например, в автомобилях, где исключен самотечный слив охлаждающей жидкости в отдельные емкости и устранена утечка охлаждающей жидкости, а также осуществлен подвод и отвод охлаждающей жидкости с одного и того же конца вала ротора.
В полезной модели достигнуто упрощение устройства охлаждения ротора элеэктрической машины, что способствует увеличению интенсивности охлаждения, повышению надежности и улучшению экологии, так как предлагаемое техническое решение обеспечивает его использование в электрических машинах с автономной замкнутой системой жидкостного охлаждения. Таким образом, поставленная техническая задача решена.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
[1]. Авторское свидетельство SU 400249 A1, МПК: H02K 1/32, H02K 9/16, опубликовано 05.08.1976.
[2]. Авторское свидетельство SU 152907 A1, МПК: H02K 9/16, H02K 1/32, H02K 13/02, опубликовано 01.01.1963.