ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА


RU (11) 2075150 (13) C1

(51) 6 H02K9/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93048733/07 
(22) Дата подачи заявки: 1993.10.22 
(45) Опубликовано: 1997.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР № 453521, кл. Н 02 К 9/20. 1987. 
(71) Заявитель(и): Кузнецов Николай Федотович 
(72) Автор(ы): Кузнецов Николай Федотович 
(73) Патентообладатель(и): Кузнецов Николай Федотович 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 

Использование: в мощных электрических машинах. Сущность изобретения: машина содержит в пазах статора 1 тепловые трубы (ТТ) 8; витковую m-фазную обмотку 2. Проводники 3 обмотки 2 выполнены в виде ТТ с внутренними продольными полостями 4, содержащими жидкий теплоноситель. Пазовые и лобовые части проводников 3 является испарителями ТТ. Проводники 3 выведены из мест электрических соединений 5 их лобовых частей далее за пределы витков обмотки в канал 6 с охладителем, являющимся нетокопроводящим агентом, где свободные от изоляции участки 8 проводников 3 образуют конденсаторы ТТ. Благодаря совмещению проводников 3 с ТТ тепло от меди проводников идет не через большое сопротивление их изоляции, а вдоль ТТ проводников. Затем с их участков 8 без изоляции отдается охладителю. Машина имеет при высоком использовании низкие нагревы, увеличенные срок службы, ресурс и надежность работы, улучшенные удельные массогабаритные показатели. 4 з. п. ф-лы, 5 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам, охлажденным тепловыми трубами (ТТ).

Известна электрическая машина, содержащая распределенную по пазам статора витковую обмотку, пазовые и лобовые части витков или полувитков которой, составляющие токопроводящую часть обмотки, выполнены из покрытого слоем электроизоляции полого проводника трубопровода с продольным герметичным каналом, содержащим теплоноситель, и образуют испарители ТТ, конденсаторы которых выполнены в виде ребра из диэлектрика, омываемого охладителем. Причем каждый виток присоединен к соседнему в зоне между ребром и токопроводящей частью обмотки.

Отличительными существенными признаками не является то, что каждый виток или полувиток обмотки выполнен составным, по меньшей мере из двух частей, соединенных швом и сообщающихся гидравлически через герметичный внутренний канал теплопередачи с теплоносителем. Одна из частей, токопроводящая и нагревательная, обpазует по меньшей мере полувиток. Другая часть теплорассеивающая, выполнена в виде ребра из диэлектрика, теплопроводность которого значительно меньше теплопроводности проводника, из которого выполнена токопроводящая часть витка или полвитка обмотки. Поэтому и теплопередача ее к охладителю будет значительно снижена, что определяет существенно более низкий по отношению к заявленному решению технический результат: более низкую нагрузочную способность обмотки, ухудшенные массогабаритные показатели, повышенные нагревы, а из-за этого меньше ресурс, срок службы и надежность работы. Кроме того, из-за множества соединительных швов между разнородными материалами токопроводящими и нетокопроводящими частями обмотки в ней трудно обеспечить при длительной эксплуатации герметичность внутренних каналов 5, что также снижает надежность, срок службы и ресурс работы обмотки.

Цель изобретения улучшение удельных массогабаритных показателей машины, снижение нагревов распределенной по пазам статора витковой обмотки, а благодаря этому повышение срока службы, ресурса и надежности работы.

Поставленная цель достигается следующим образом. В известной электрической машине, содержащей распределенную по пазам статора витковую обмотку, пазовые и лобовые части витков или полувитков которой, составляющие токопроводящую часть обмотки, выполнены из покрытого слоем электроизоляции полого проводника-трубопровода с продольным герметичным каналом, содержащим теплоноситель, и образуют испарители ТТ, конденсаторы которых омываются охладителем, вводятся существенные отличия, а именно следующие. Конденсаторы ТТ выполнены в виде продолжения проводников пазовых и лобовых частей обмотки, при этом проводники выведены из мест электрических соединений их лобовых частей далее за пределы витков обмотки в канал машины с охладителем, выполненным нетокопроводящим.

Канал может быть выполнен в корпусе машины, например в виде винтовой или кольцевой проточек снаружи корпуса машины, закрытых кожухом.

Канал выполняется в кольцевом коллекторе из электроизоляционного материала, который расположен у мест электрических соединений лобовых частей проводников обмотки.

Канал может быть образован между корпусом машины и расположенным на нем кожухом вентилятора, колесо которого установлено на роторе машины, или между наружными продольными ребрами корпуса машины.

Благодаря такой совокупности существенных признаков машины тепло, выделяющееся в испарителях ТТ пазовых и лобовых частях проводников распределенной по пазам статора обмотки, переносится паром теплоносителя по внутренним продольным каналам проводников далее мест электрических соединений их лобовых частей за пределы витков обмотки в канал с нетокопроводящим охладителем, где с участков проводников без изоляции, являющихся конденсаторами ТТ, тепло рассеивается в охладитель.

На фиг. 1 изображена продуваемая газом синхронная машина с явнополюсным ротором, имеющая расположенную по пазам статора витковую М-фазную обмотку, выполненная согласно предложению.

На фиг. 2 показан отдельный виток этой обмотки, состоящий из двух соединенных электрически в лобовых частях проводников стержней машины по фиг. 1.

На фиг. 3 изображена закрытая синхронная машина с когтеобразным ротором, имеющая распределенную по пазам статора витковую М-фазную обмотку, выполненная согласно предложению. Причем свободные от изоляции участки проводников этой обмотки, образующие конденсаторы ТТ, выведены в каналы, выполненные в корпусе машины и в кольцевом коллекторе, расположенном у мест электрических соединений лобовых частей проводников.

На фиг. 4 показана асинхронная машина с короткозамкнутой обмоткой на роторе, имеющая распределенную по пазам статора витковую М-фазную обмотку, выполненная согласно предложению. Причем свободные от изоляции участки проводников этой обмотки, образующие конденсаторы ТТ, выведены в канал, образованные между корпусом машины и расположенным на нем кожухом вентилятора, колесо которого установлено на роторе машины, и между наружными продольными ребрами корпуса.

На фиг. 5 показана отдельная катушка обмотки статора машины по фиг. 4.

Продуваемая газом машина (фиг. 1) имеет на статоре 1 распределенную по его пазам витковую М-фазную обмотку 2, отдельные проводники 3 (фиг. 2) которой выполнены в виде ТТ с внутренними продольными герметичными полостями 4, содержащими жидкий теплоноситель. Указанные проводники 3 в своих лобовых частях электрически соединены в местах 5, например пайкой своими наружными поверхностями друг с другом, образуя витки обмотки 2. Так как при работе машины в меди проводников 3 в пределах этих витков протекает токи, вызывающие их нагревы, то пазовые и лобовые части этих проводников будут работать как испарители ТТ.

Из мест 5 соединений проводники 3 в виде продолжения пазовых и лобовых частей обмотки 2 проходят далее за пределы витков обмотки в канал 6 машины с охлаждающим воздухом, где они имеют свободные от изоляции 7 участки 8 с ребрами 9, которые при работе машины являются конденсаторами ТТ. Концы проводников 3, оставшиеся не соединенными электрически между собой в лобовых частях, являются выводами 10 обмотки 2 и отделены от корпуса 11 изоляционными втулками 12. Движение воздуха в канале 6 машины осуществляется посредством колеса 13 вентилятора, установленного на роторе 14. Движение охладителя здесь и на других фигурах показано стрелками.

В закрытой машине (фиг. 3) свободные от изоляции 7 участки 8 проводников 3 распределенной по пазам статора 1 витковой М-фазной обмотки 2, образующие конденсаторы ТТ, находятся в канале 6 корпуса 11 машины, выполненном, например в виде винтовой или кольцевых проточек снаружи корпуса 11, закрытых кожухом 15, и в канале 6 кольцевого коллектора 16, выполненного из электроизоляционного материала, например методом литья из пластмассы, и расположенного у мест 5 электрических соединений лобовых частей проводников 3 обмотки 2. В каналах 6 могут циркулировать как жидкие нетокопроводящие охладители (например, кремнийорганические жидкости, жидкие азот или гелий, керосин, минеральные масла, дистиллированная вода) или их пары, так и газообразные охладители (например, воздух, азот, гелий, смеси газов). Из-за высокой теплоотдачи к жидкому охладителю свободные от изоляции 7 участки 8 проводников 3, являющиеся конденсаторами ТТ, могут выполняться без ребер (фиг. 3).

В закрытой машине (фиг. 4) свободные от изоляции 7 участки 8 проводников 3 катушек (фиг. 5) распределенной по пазам статора 1 витковой М-фазной обмотки 2, образующие конденсаторы ТТ, могут находиться в канале 6, образованном между корпусом 11 и расположенным на нем кожухом 17 вентилятора, колесо 13 которого установлено на роторе 14, и в каналах 6 между наружными продольными ребрами 18 корпуса 11 машины.

Как видно из изложенного, в машине в виде ТТ могут быть выполнены как отдельные проводники 3, составляющие полвитка обмотки 2 (фиг. 2), так и целые витки или многовитковые катушки (фиг. 5) распределенных по пазам статора 1 М-фазных обмоток 2. Причем из мест 5 соединений лобовых частей проводники 3 могут выходить за пределы витков обмотки 2 как по одну сторону статора 1 (фиг. 4), так и по обе его стороны (фиг. 1, 3). Это определяется условиями размещения машины на объекте применения, местом прохождения там охладителя, конструктивными требованиями и др.

Проводники 3 обмотки 2 могут содержать в своих внутренних полостях 4 фитили, пористые структуры разных конструкций или выполняться без них в работать в режиме термосифона. Так в машине (фиг. 4) работа ТТ проводников 3 обмотки 2 статора 1 в режиме термосифона может осуществляться при ориентации оси статора 1 в направлении поля гравитации, когда участки 8 проводников 3, являющихся конденсаторами ТТ, расположены в поле гравитации выше статора 1.

При работе машины тепло от выделившихся потерь мощности в пазовых и лобовых частях отдельных проводников 3 (фиг. 2) или целых витков и многовитковых катушек (фиг. 5) обмотки 2, минуя электроизоляцию 7, поступает непосредственно в паровые каналы 4 проводников 3. Затем по каналам 4 тепло переносится паром теплоносителя вдоль проводников 3 далее мест 5 соединений их лобовых частей за пределы витков обмотки 2, где со свободных от изоляции 7 участков 8 проводников 3 тепло отдается газовому, жидкому или паровому нетокопроводящему охладителю, находящемуся в каналах 6 машины. Так как тепловое сопротивление изоляции на пазовых и лобовых частях проводников 3 на много порядков больше теплового сопротивления самих ТТ проводников 3, то теплопередача от меди через изоляцию практически не происходит. Теплопередача осуществляется вдоль ТТ проводников и благодаря их исключительно высокой теплопроводности существенно снижаются нагревы обмотки. При этом превышение температуры меди обмотки 2 над охладителем будет составлять около 10 - 15oС при газовом охладителе и несколько градусов при жидкостном охладителе, что значительно меньше превышений температуры меди распределенной витковой обмотки известных аналогов. А это позволяет существенно повысить срок службы, ресурс и надежность работы машины. За счет совмещения проводников обмотки с ТТ плотности тока в меди проводников могут достигать десятков ампер на мм2 поперечного их сечения, что позволяет существенно уменьшить сечение проводников обмотки и размеры пазов статора и, соответственно, габариты и массу машины при той же ее мощности. Или при тех же размерах и массе машины значительно увеличить ее мощность.

Наибольший технический эффект изобретение может дать при использовании в машинах большой мощности, например в турбогенераторах, в высокоиспользованных машинах, применяемых на транспортных средствах различного назначения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Электрическая машина, содержащая распределенную по пазам статора витковую обмотку, пазовые и лобовые части витков или полувитков которой выполнены из покрытого слоем электроизоляции полого проводника-трубопровода с продольным герметичным каналом, содержащим теплоноситель, и образуют испарители тепловых труб, конденсаторы которых омываются охладителем, отличающаяся тем, что конденсаторы тепловых труб выполнены в виде продолжения проводников пазовых и лобовых частей обмотки без электроизоляции и выведены в канал машины с охладителем, выполненным нетокопроводящим.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что канал с охладителем выполнен в виде винтовой или кольцевых проточек снаружи корпуса машины, закрытых кожухом.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что канал с охладителем выполнен в кольцевом коллекторе из электроизоляционного материала, расположенном у мест электрических соединений лобовых частей проводников обмотки.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что канал с охладителем образован между корпусом машины и расположенным на нем кожухом вентилятора, колесо которого установлено на роторе машины.

5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что канал с охладителем образован между наружными продольными ребрами корпуса машины.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru