RU205579U1

RU205579U1 - ROTOR OF VAN INDUCTION MOTOR

Info

Publication number: RU205579U1
Application number: RU2020136446U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Авазович Чукреев
Original assignee: Вячеслав Авазович Чукреев
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-07-21

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно роторам электрических машин с несколькими роторами или статорами, и может быть использована в двигателях транспортных средств. Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения ротора вентильно-индукторного двигателя. Для достижения указанного технического результата предлагается ротор вентильно-индукторного двигателя, состоящий из по меньшей мере одного зубчатого пакета ротора, закрепленного на валу, при этом пакет ротора набран из металлических пластин, изготовленных из листового металла, а в центральной части пластин пакета ротора выполнены сквозные отверстия, при этом отверстия в каждой следующей пластине пакета выполнены со смещением относительно отверстий предыдущей пластины таким образом, что каналы в пакетах ротора, образованные отверстиями в пластинах пакетов ротора, направлены вокруг оси ротора.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely the rotors of electrical machines with multiple rotors or stators, and can be used in vehicle engines. The technical result to be achieved by the present utility model consists in increasing the efficiency of cooling the rotor of the valve-inductor motor. To achieve the specified technical result, a rotor of a valve-inductor motor is proposed, consisting of at least one gear rotor package fixed on a shaft, while the rotor package is made up of metal plates made of sheet metal, and through holes are made in the central part of the plates of the rotor package , wherein the holes in each subsequent plate of the package are offset relative to the holes of the previous plate in such a way that the channels in the packages of the rotor, formed by the holes in the plates of the packages of the rotor, are directed around the axis of the rotor.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно роторам электрических машин с несколькими роторами или статорами, и может быть использована в двигателях транспортных средств.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely the rotors of electrical machines with multiple rotors or stators, and can be used in vehicle engines.

Известен секционированный вентильно-индукторный двигатель с системой воздушного охлаждения (патент на изобретение № RU 2358371 от 09.07.2008), содержащий корпус, в котором на подшипниках установлен вал, замкнутую систему принудительного воздушного охлаждения, конструктивно сопряженную с корпусом, и секции, размещенные в корпусе, при этом каждая секция содержит зафиксированные на валу зубчатые пакеты ротора, станину, в расточке которой закреплены кольцевая обмотка возбуждения и зубчатые пакеты статора с уложенными в их пазах фазными обмотками, а система принудительного воздушного охлаждения - каналы наружного охлаждения, образованные между внутренней поверхностью корпуса и оребренной в аксиальном направлении наружной поверхностью станины каждой секции, каналы внутреннего охлаждения, сообщенные внутрисекционной камерой и попарно выполненные в аксиальном направлении под пазами пакетов статора каждой секции, по меньшей мере, одну межсекционную камеру и замкнутый на корпус воздуховод, в котором размещены вентилятор и воздухоохладитель.Known sectional valve-inductor motor with an air cooling system (patent for invention No. RU 2358371 dated 09.07.2008), containing a housing in which a shaft is installed on bearings, a closed forced air cooling system, structurally coupled with the housing, and sections located in the housing , while each section contains gear packages of the rotor fixed on the shaft, a frame in the bore of which an annular excitation winding and gear stator packages with phase windings laid in their slots are fixed, and the forced air cooling system contains external cooling channels formed between the inner surface of the housing and the outer surface of the frame of each section ribbed in the axial direction, internal cooling channels communicated by the intra-section chamber and made in pairs in the axial direction under the grooves of the stator packs of each section, at least one inter-section chamber and an air duct closed to the housing, into the cat The fan and air cooler are located.

Известен также комбинированный двигатель (патент № CN 103178666 от 26.06.2013). Изобретение раскрывает комбинированный двигатель с переключаемыми реактивными двигателями и двухдисковым двигателем с постоянными магнитами с осевыми магнитными полями. Комбинированный эффективный двигатель отличается тем, что диск левого ротора, средний статор и диск правого ротора образуют двигатели с постоянными магнитами двухдискового типа с осевыми магнитными полями, диск левого ротора, диск правого ротора, левый SRM (статор с переключаемым реактивным двигателем) и правый статор SRM образуют два переключаемых реактивных двигателя, а левый статор SRM и правый статор SRM расположены на торцевых крышках. Статор разделяется на двухдисковые двигатели с постоянными магнитами с осевыми магнитными полями; и каждый двигатель с постоянным магнитом дискового типа и соответствующий коммутируемый реактивный двигатель совместно используют соответствующий диск ротора, зубчатые гнезда на окружностях дисков ротора представляют собой вентиляционные отверстия двигателей постоянного магнита дискового типа для реализации охлаждающих эффектов, а также используются в качестве зубьев ротора. Переключаемые реактивные двигатели, а также зубчатые гнезда и статоры SRM образуют переключаемые реактивные двигатели.A combined engine is also known (patent No. CN 103178666 dated 06/26/2013). The invention discloses a combined switchable jet engine and a two-disk permanent magnet engine with axial magnetic fields. The combined efficient motor is characterized in that the left rotor disk, the middle stator and the right rotor disk form double-disk type permanent magnet motors with axial magnetic fields, the left rotor disk, the right rotor disk, the left SRM (Switchable Jet Motor Stator) and the SRM right stator form two switchable jet motors, and the left SRM stator and the right SRM stator are located on the end caps. The stator is divided into two-disk permanent magnet motors with axial magnetic fields; and each disk-type permanent magnet motor and a corresponding commutated jet motor share a corresponding rotor disk, the toothed slots on the circumferences of the rotor disks are the ventilation holes of the disk-type permanent magnet motors to realize cooling effects, and are also used as rotor teeth. Switchable jet motors as well as SRM gear seats and stators form switchable jet motors.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является ротор вентильно-индукторного двигателя с принудительным воздушным охлаждением (патент на полезную модель №89785 от 07.08.2009), ротор содержит зубчатые пакеты ротора, закрепленные на валу, установленном в опорах вращения. Двигатель содержит также корпус с аксиально-оребренной поверхностью, вентилятор, подающий охлаждающий воздух в торец корпуса, и размещенные во внутренней полости корпуса зубчатые пакеты статора с фазными обмотками, кольцевые обмотки возбуждения, при этом в зубчатых пакетах статора выполнены аксиальные каналы внутреннего охлаждения, а оребренная поверхность корпуса, по меньшей мере, частично покрыта приваренными к вершинам ребер стальными листами с созданием каналов наружного охлаждения между ребрами.The closest technical solution, selected as a prototype, is the rotor of a valve-inductor motor with forced air cooling (patent for utility model No. 89785 dated 07.08.2009), the rotor contains toothed rotor packages fixed on a shaft installed in rotation supports. The engine also contains a housing with an axially ribbed surface, a fan supplying cooling air to the end of the housing, and gear stator packages with phase windings located in the inner cavity of the housing, ring excitation windings, while axial internal cooling channels are made in the gear packages of the stator, and ribbed the surface of the body is at least partially covered with steel sheets welded to the tops of the ribs with the creation of external cooling channels between the ribs.

Недостатком вышеописанных аналогов является применение в конструкции устройства воздушного охлаждения, реализованного за счет дополнительного устройства нагнетания воздуха, которое является низкоэффективным и энергозатратным и направлено, в большей степени, на охлаждение статоров.The disadvantage of the above-described analogs is the use of an air cooling device in the design, implemented due to an additional air injection device, which is low-efficient and energy-intensive and is aimed, to a greater extent, at cooling the stators.

Задачей заявляемой полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков.The objective of the claimed utility model is to eliminate the above disadvantages.

Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения вентильно-индукторного двигателя.The technical result to be achieved by the present utility model is to increase the cooling efficiency of the valve-inductor motor.

Для достижения указанного технического результата предлагается ротор вентильно-индукторного двигателя, состоящий из по меньшей мере одного зубчатого пакета ротора, закрепленного на валу, при этом пакет ротора набран из металлических пластин, изготовленных из листового металла, а в центральной части пластин пакета ротора выполнены сквозные отверстия, при этом отверстия в каждой следующей пластине пакета выполнены со смещением относительно отверстий предыдущей пластины таким образом, что каналы в пакетах ротора, образованные отверстиями в пластинах пакетов ротора, направлены вокруг оси ротора.To achieve the specified technical result, a rotor of a switched-inductor motor is proposed, consisting of at least one gear rotor package fixed on a shaft, while the rotor package is made up of metal plates made of sheet metal, and through holes are made in the central part of the plates of the rotor package , wherein the holes in each subsequent plate of the package are offset relative to the holes of the previous plate in such a way that the channels in the packages of the rotor, formed by the holes in the plates of the packages of the rotor, are directed around the axis of the rotor.

В предпочтительном варианте исполнения, ротор содержит два пакета ротора, закрепленных на общем валу и смещенных друг относительно друга на 45°. Ротор, в предпочтительном варианте исполнения, может быть использован в конструкции вентильно-индукторного двигателя, содержащего электронную систему управления, два зубчатых статора с фазными обмотками на зубцах, два зубчатых пакета ротора, закрепленных на общем валу и смещенных друг относительно друга на 45°, систему охлаждения, которая включает металлические пластины, размещенные на торцевой поверхности статоров и плотно прилегающие к ней, а также размещенные на пластинах трубы для подачи охлаждающей жидкости, прилегающие к обмоткам зубцов статора. Таким образом, в двигателе организовано воздушное охлаждение, благодаря каналам ротора, обеспечивающим циркуляцию воздуха внутри двигателя, а также эффективный отвод тепла с помощью пластин и водяного охлаждения в трубопроводе, что в комплексе составляет эффективную систему охлаждения, не допускающую перегрев элементов двигателя.In a preferred embodiment, the rotor comprises two rotor packages mounted on a common shaft and offset from each other by 45 °. The rotor, in a preferred embodiment, can be used in the design of a valve-inductor motor containing an electronic control system, two gear stators with phase windings on the teeth, two gear rotor packages fixed on a common shaft and offset from each other by 45 °, a system cooling, which includes metal plates placed on the end surface of the stators and tightly adjacent to it, as well as pipes placed on the plates for supplying coolant, adjacent to the stator teeth windings. Thus, air cooling is organized in the engine, thanks to the rotor channels that circulate air inside the engine, as well as efficient heat removal using plates and water cooling in the pipeline, which together constitute an effective cooling system that does not allow overheating of engine elements.

Пакеты ротора и статоры набраны из стальных пластин, изготовленных из листового металла методом лазерной резки или штамповки. Электродвигатель собран с использованием стальных шпилек, на которые последовательно насаживают элементы двигателя. Для обеспечения заданного расстояния между статорами, а также между каждым статором и торцевыми крышками двигателя, используются доборы, которые также выполнены в виде пакетов из металлических пластин, изготовленных из листового металла методом лазерной резки или штамповки.The rotor and stators packs are assembled from steel plates made of sheet metal by laser cutting or stamping. The electric motor is assembled using steel pins, on which the engine elements are sequentially mounted. To ensure a predetermined distance between the stators, as well as between each stator and the end covers of the motor, extensions are used, which are also made in the form of packages of metal plates made of sheet metal by laser cutting or stamping.

Сущность полезной модели поясняется изображениями и чертежами.The essence of the utility model is illustrated by images and drawings.

На фиг. 1 представлена 3D модель двигателя, в конструкции которого использован заявленный ротор с двумя пакетами ротора; на фиг. 2-5 представлены примеры пяти соседних пластин одного из пакетов ротора, где:FIG. 1 shows a 3D model of the engine, in the design of which the declared rotor with two rotor packages is used; in fig. Figures 2-5 show examples of five adjacent plates of one of the rotor packages, where:

1 - пластины системы охлаждения;1 - plates of the cooling system;

2 - трубы системы охлаждения;2 - pipes of the cooling system;

3 -вал ротора;3 - rotor shaft;

4 - статоры;4 - stators;

5 - пакеты ротора;5 - rotor packages;

6 - каналы охлаждения ротора;6 - rotor cooling channels;

7 - пластины пакетов ротора;7 - plates of the rotor packages;

8 - отверстия в пластинах ротора, образующие каналы охлаждения.8 - holes in the rotor plates that form cooling channels.

Ротор содержит два зубчатых пакета ротора 5, закрепленных на общем валу 3. В центральной части пластин 7 пакетов ротора 5 выполнены сквозные отверстия 8, образующие в пакетах каналы воздушного охлаждения 6, при этом отверстия 8 в каждой следующей пластине 7 пакета выполнены со смещением, предпочтительно на 0,3°, относительно отверстий предыдущей пластины, таким образом, каналы 6, образованные отверстиями 8 в пластинах 7 ротора, направлены вокруг оси ротора и при его вращении обеспечивают вихревое движение воздуха внутри двигателя охлаждая его.The rotor contains two toothed packages of the rotor 5, fixed on a common shaft 3. In the central part of the plates 7 of the packages of the rotor 5, through holes 8 are made, forming air cooling channels 6 in the packages, while the holes 8 in each subsequent plate 7 of the package are made with an offset, preferably by 0.3 °, relative to the holes of the previous plate, thus, the channels 6 formed by the holes 8 in the plates 7 of the rotor are directed around the axis of the rotor and, during its rotation, provide a vortex movement of air inside the engine, cooling it.

Смещение отверстий может быть от 0,1° до 0,5° в зависимости от толщины листового материала, из которого изготовлены пакеты ротора 5, и необходимой скорости потока воздуха.The displacement of the holes can be from 0.1 ° to 0.5 °, depending on the thickness of the sheet material from which the packages of the rotor 5 are made, and the required air flow rate.

Двигатель содержит два трехфазных вентильно-индукторных двигателя, роторы которых используют общий вал 3, а пакеты роторов 5 расположены со смещением на 45º относительно друг друга. Охлаждение двигателя обеспечивает система охлаждения, состоящая из медных труб 2 и медных пластин 1 плотно прикрученных к торцам статоров 4, каналы 6, образованные отверстиями в пластинах пакетов ротора 5, направлены вокруг оси ротора, обеспечивая еще большее охлаждение благодаря циркуляции воздуха внутри двигателя. Электродвигатель собран с использованием стальных шпилек (на фигурах не показаны).The motor contains two three-phase valve-inductor motors, the rotors of which use a common shaft 3, and the packages of the rotors 5 are located with an offset of 45º relative to each other. Cooling of the engine is provided by a cooling system consisting of copper pipes 2 and copper plates 1 tightly screwed to the ends of the stators 4, channels 6 formed by holes in the plates of the rotor packages 5 are directed around the rotor axis, providing even greater cooling due to air circulation inside the engine. The electric motor is assembled using steel studs (not shown in the figures).

Все элементы двигателя, за исключением вала ротора, изготовлены из листового материала методом лазерной резки или штамповки, что обеспечивает технологичность и простоту производства двигателя.All elements of the engine, with the exception of the rotor shaft, are made of sheet material by laser cutting or stamping, which ensures the manufacturability and ease of production of the engine.

Двигатель, включающий в своей конструкции заявленный ротор, работает следующим образом.The engine incorporating the claimed rotor in its design operates as follows.

На фазные обмотки статоров от внешних источников подается напряжение. Магнитные потоки, создаваемые фазными обмотками, замыкаются через пакеты ротора. Принцип действия двигателя основан на магнитном притяжении зубца пакета ротора к ближайшему зубцу статора. Соответствующие токи в фазных обмотках, задаваемые питающими их вентильными преобразователями, и неравенство зубцов статора и ротора обеспечивают плавное вращение вала с регулируемой частотой и требуемым вращающим моментом.Voltage is applied to the phase windings of the stators from external sources. The magnetic fluxes created by the phase windings are closed through the rotor packages. The principle of operation of the motor is based on the magnetic attraction of the tooth of the rotor package to the nearest tooth of the stator. The corresponding currents in the phase windings, set by the valve converters supplying them, and the inequality of the stator and rotor teeth, ensure smooth rotation of the shaft with an adjustable frequency and the required torque.

Охлаждение двигателя осуществляется путем подачи охлаждающей жидкости в трубы системы охлаждения, которая подводится к двигателю с помощью внешнего циркуляционного насоса. Охлаждение жидкости производится во внешнем радиаторе. Пластины системы охлаждения осуществляют отвод тепла с торцов статоров благодаря охлаждающей жидкости, циркулирующей по трубам, размещенным на пластинах, кроме того, обеспечивается эффективный отвод тепла с обмоток статора за счет прилегания труб системы охлаждения к обмоткам. Роторы, вращаясь, создают вихревые потоки воздуха благодаря каналам охлаждения в пакетах ротора, направленным вокруг оси ротора.The engine is cooled by supplying coolant to the pipes of the cooling system, which is supplied to the engine using an external circulation pump. The liquid is cooled in an external radiator. The plates of the cooling system carry out heat removal from the ends of the stators due to the cooling liquid circulating through the pipes placed on the plates; in addition, efficient heat removal from the stator windings is ensured due to the adjoining of the cooling system pipes to the windings. Rotors, rotating, create vortex air flows due to the cooling channels in the rotor packages, directed around the rotor axis.

Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» заявляемой полезной модели.Analysis of the patent and scientific and technical literature did not reveal technical solutions with such a set of essential features, which allows us to conclude that the claimed utility model meets the “novelty” criterion.

Claims

The rotor of a valve-inductor motor, consisting of at least one gear rotor package, assembled from metal plates made of sheet metal and fixed on a shaft, characterized in that through holes are made in the central part of the plates of the rotor package, with holes in each the next plate of the package is made with an offset relative to the holes of the previous plate in such a way that the channels in the rotor package, formed by the holes in the plates of the rotor package, are directed around the rotor axis.