RU2236741C1

RU2236741C1 - Electric machine operating in condition of high dust content

Info

Publication number: RU2236741C1
Application number: RU2002131986/09A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Захарова (RU); Н.А. Захарова; Г.А. Паньшин (RU); Г.А. Паньшин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное конструкторское бюро "Ротор"
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-09-20

Abstract

FIELD: electrical engineering, possibly development of electric machines for ground transport vehicles.

SUBSTANCE: electric machine includes fan and dust separator arranged in zone of bearing assembly boards provided with annular protrusions with radial ducts. Dust separator is in the form of inner annular protrusion having in addition annular turning normal relative to axes of radial ducts and designed for separating pure air. Annular protrusion is arranged in zone of shaft with central cavity having in wall radial ducts for passing contaminated air. Annular protrusion in zone of which fan is mounted is arranged at outer side of second bearing assembly board.

EFFECT: improved design due to cooling armature not only with use of pure air but also with use of contaminated air.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электрических машин для наземного транспорта.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of electrical machines for land transport.

Известны электрические машины, первая из которых содержит вентилятор, установленный на валу машины, и фильтры, через них охлаждающий воздух проходит в машину, а вторая содержит вентилятор, установленный за подшипниковым щитом машины, который создает в машине разрежение, вследствие чего воздух поступает в машину, через которую проходит сквозь, а затем вентилятором выталкивается наружу [1].Electric machines are known, the first of which contains a fan mounted on the machine shaft and filters, through which cooling air passes into the machine, and the second contains a fan installed behind the bearing shield of the machine, which creates a vacuum in the machine, as a result of which air enters the machine, through which it passes through, and then is pushed out by the fan [1].

Недостатки приведенных конструкцийThe disadvantages of the above designs

- для первой конструкции:- for the first design:

1) пониженная эксплуатационная надежность фильтров, требующих регулярной чистки и, следовательно, размещения такой электрической машины только в доступном для технического обслуживания месте;1) reduced operational reliability of filters requiring regular cleaning and, therefore, placing such an electric machine only in a place accessible for maintenance;

2) обеспечение режима очистки охлаждающего воздуха только при вращении машины;2) ensuring the regime of cleaning cooling air only during rotation of the machine;

- для второй конструкции:- for the second design:

1) необходимость подведения чистого от абразивной пыли воздуха, которая опасна для работы щеточно-коллекторного узла и обмоток.1) the need to bring clean air from abrasive dust, which is dangerous for the operation of the brush-collector assembly and windings.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (по общим элементам для очистки входящего в машину воздуха) является электрическая машина для работы в условиях высокой запыленности, содержащая вентилятор-пылеотделитель, рабочее колесо которого установлено на валу машины в зоне подшипникового щита, который с его внутренней стороны снабжен кольцевым выступом, размещенным в зоне рабочего колеса вентилятора, причем в кольцевом выступе выполнены равномерно по всей окружности в радиальном направлении каналы, между которыми размещены сквозные осевые каналы для прохода чистого воздуха [2].The closest technical solution to the proposed invention (for common elements for cleaning the air entering the machine) is an electric machine for working in high dust conditions, containing a dust separator fan, the impeller of which is mounted on the machine shaft in the area of the bearing shield, which is on its inside equipped with an annular protrusion located in the area of the fan impeller, and in the annular protrusion are made uniformly around the entire circumference in the radial direction of the channels between which E has through axial channels for the passage of clean air [2].

В этой машине при вращении рабочего колеса вентилятора-пылеотделителя воздух через вентиляционные окна подшипникового щита засасывается в вентилятор-пылеотделитель, где разделяется под действием центробежных и кориолисовых сил на загрязненный воздух, выбрасываемый радиально наружу через каналы кольцевого выступа, и чистый, поступающий по осевым каналам для охлаждения машины.In this machine, when the impeller fan of the dust separator is rotated, air is sucked in through the ventilation windows of the bearing shield into the dust separator fan, where it is separated by centrifugal and Coriolis forces into polluted air that is radially outwardly released through the channels of the annular protrusion, and clean, which flows through the axial channels for cooling machine.

Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:

1) отсутствие канала для использования загрязненного воздуха для охлаждения электрической машины, что снижает допустимые удельные электрические нагрузки машины и, следовательно, влияет на ее габариты и массу;1) the lack of a channel for the use of polluted air for cooling an electric machine, which reduces the allowable specific electric load of the machine and, therefore, affects its dimensions and weight;

2) обеспечение режима очистки охлаждающего воздуха только при вращении машины.2) ensuring the regime of cleaning cooling air only when the machine is rotating.

Технический результат заключается в создании условий для проектирования электрической машины с повышенными удельными электрическими нагрузками для работы в условиях повышенной запыленности за счет конструктивного выполнения в ее узлах устройства для разделения охлаждающего воздуха, вследствие инерционности частиц пыли, на чистый, поступающий для охлаждения обмоток и щеточно-коллекторного узла, и загрязненный, поступающий помимо них по каналу, выполняемому в валу, для охлаждения якоря.The technical result consists in creating the conditions for the design of an electric machine with increased specific electric loads for working in dusty environments due to the design of a device for separating cooling air, due to the inertia of dust particles, into a clean one for cooling windings and brush collector node, and contaminated, coming in addition to them through the channel running in the shaft, for cooling the armature.

Технический результат достигается тем, что в известной электрической машине, содержащей вентилятор-пылеотделитель, размещенный в зоне подшипникового щита, который с его внутренней стороны снабжен кольцевым выступом, размещенным в зоне рабочего колеса вентилятора, причем в кольцевом выступе выполнены равномерно по всей окружности в радиальном направлении каналы, между которыми размещены сквозные осевые каналы для прохода чистого воздуха, пылеотделитель выполнен в виде указанного кольцевого выступа, в котором дополнительно выполнена перпендикулярно осям радиальных каналов кольцевая проточка для отделения чистого воздуха, длина которой составляет 0,9-0,95 расстояния между внутренней поверхностью одного из двух подшипниковых щитов и торцевой активной частью якоря, на диаметре которого она расположена, причем кольцевой выступ размещен в зоне вала, который выполнен с центральной полостью, имеющей в стенке на наиболее удаленном от торца конце, который выполнен глухим, указанные радиальные каналы для прохода загрязненного воздуха, а рабочее колесо вентилятора размещено в зоне кольцевого выступа второго подшипникового щита, в котором его целесообразно выполнить с наружной стороны, целесообразно также для увеличения поверхности охлаждения в полости вала разместить теплопроводящий стержень с ребрами, диаметр описанной окружности по вершинам которых составляет 0,98-0,99 внутреннего диаметра вала, или часть вала выполнить в виде стержня с ребрами и их вершины разместить в пазах пакета якоря.The technical result is achieved in that in a known electric machine containing a dust separator fan located in the area of the bearing shield, which is provided on its inner side with an annular protrusion located in the area of the fan impeller, and in the annular protrusion made uniformly around the entire circumference in the radial direction channels between which through axial channels are placed for the passage of clean air, the dust separator is made in the form of the specified annular protrusion, which is additionally made perpendicular to the axes of the radial channels, an annular groove for separating clean air, the length of which is 0.9-0.95 of the distance between the inner surface of one of the two bearing shields and the end active part of the armature, on the diameter of which it is located, and the annular protrusion is placed in the shaft area, which is made with a Central cavity having in the wall at the end farthest from the end, which is made blind, these radial channels for the passage of contaminated air, and the impeller of the fan is placed in the zone of the annular protrusion of the second bearing shield, in which it is expedient to perform it from the outside, it is also advisable to increase the cooling surface in the shaft cavity to place a heat-conducting rod with ribs, the diameter of the circumference described at the vertices of which is 0.98-0.99 of the inner diameter of the shaft, or part of the shaft is made in the form of a rod with ribs and their vertices are placed in the grooves of the anchor package.

На чертеже показано продольное сечение электрической машины. Электрическая машина содержит средство вентиляции 1, якорь 2, подшипниковые щиты 3 и 4.The drawing shows a longitudinal section of an electric machine. The electric machine contains ventilation means 1, anchor 2, bearing shields 3 and 4.

Охлаждающий воздух под напором вентилятора 1 проходит через радиальные каналы кольцевого выступа подшипникового щита 3, где чистый воздух отделяется в проточку и далее проходит в сквозные осевые каналы над активной частью якоря 2 и выносится к вентилятору 1, а загрязненный, вследствие инерционности частиц пыли, проходит через радиальные каналы в стенке полости вала и под напором вентилятора выносится также к вентилятору 1, которым выталкивается наружу через радиальные каналы кольцевого выступа подшипникового щита 4 (направление движения воздуха обозначено стрелками) [3].The cooling air under the pressure of the fan 1 passes through the radial channels of the annular protrusion of the bearing shield 3, where clean air is separated into the groove and then passes into the through axial channels above the active part of the armature 2 and is carried out to the fan 1, and the contaminated, due to the inertia of the dust particles, passes through radial channels in the wall of the shaft cavity and under the pressure of the fan are also carried out to the fan 1, which is pushed out through the radial channels of the annular protrusion of the bearing shield 4 (direction of movement air is indicated by arrows) [3].

Таким образом, техническим решением достигнут положительный эффект, заключающийся в размещении в конструкции электрической машины устройства для очистки входящего охлаждающего воздуха, содержащего абразивную пыль, и канала для прохода загрязненного воздуха для охлаждения якоря помимо щеточно-коллекторного узла и обмоток, что позволяет при проектировании машины увеличивать удельные электрические нагрузки, применять полый вал для снижения момента инерции якоря и осуществлять безнадзорную эксплуатацию электрической машины.Thus, the technical solution has achieved a positive effect, consisting in the arrangement in the design of the electric machine of a device for cleaning incoming cooling air containing abrasive dust, and a channel for the passage of contaminated air for cooling the armature in addition to the brush-collector assembly and windings, which allows to increase specific electric loads, use a hollow shaft to reduce the moment of inertia of the armature and carry out unsupervised operation of an electric machine.

Предлагаемая конструкция выполнена в электродвигателе постоянного тока типа ЭДМ, проведены испытания образца. Результаты испытаний подтверждают эффективность и целесообразность применения предлагаемой конструкции для массового производства электрических машин.The proposed design is made in an electric motor of a direct current type EDM, the sample was tested. The test results confirm the effectiveness and feasibility of using the proposed design for mass production of electrical machines.

Источники информацииSources of information

1. Алексеев А.Е. Конструкция электрических машин. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958, стр.41, 50.1. Alekseev A.E. The design of electrical machines. M.-L.: Gosenergoizdat, 1958, p. 41, 50.

2. Авторское свидетельство СССР №413580 А1, Н 02 К 9/26, 5/20, 1974, БИ №4 (прототип).2. Copyright certificate of the USSR No. 413580 A1, N 02 K 9/26, 5/20, 1974, BI No. 4 (prototype).

3. Степанов Г.Ю. Зицер И.М. Инерционные воздухоочистители. М.: Машиностроение, 1986, стр.59.3. Stepanov G.Yu. Zitser I.M. Inertial air purifiers. M.: Mechanical Engineering, 1986, p. 59.

Claims

1. An electric machine containing a dust separator fan located in the area of the bearing shield, which is provided on its inner side with an annular protrusion located in the area of the fan impeller, and in the annular protrusion, channels are arranged uniformly around the entire circumference in the radial direction, between which there are through axial channels for the passage of clean air, characterized in that the dust separator is made in the form of the specified annular protrusion, which is additionally made perpendicular to the axes of the radial channels an annular groove for separating clean air, the length of which is 0.9-0.95 of the distance between the inner surface of one of the two bearing shields and the end active part of the armature, on the diameter of which it is located, and the annular protrusion is placed in the area of the shaft, which is made with a Central cavity having in the wall at the end farthest from the end, which is made blind, said radial channels for the passage of contaminated air, and the impeller of the fan is located in the zone of the annular protrusion of the second bearing shield.

2. The electric machine according to claim 1, characterized in that the bearing shield, in the area of which the fan impeller is located, is provided with the specified annular protrusion from its outer side.

3. The electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises a rod, which along the entire length is provided with at least a pair of ribs, while located diametrically, the outer diameter of which is 0.98-0.99 internal diameter shaft.

4. The electric machine according to claim 3, characterized in that the rod is made of aluminum.

5. Electric machine according to any one of claim 1 or 3, characterized in that the shaft is made in the form of a rod with ribs in the area of the anchor package, the inner surface of which is limited by a cavity.