В Башкортостане разработали электрическую машину с улучшенным охлаждением
- Торцевые диски с внутренними полостями распределяют хладагент из полого вала по каналам магнитопровода.
- Радиальные отверстия под углом 15–45° орошают лобовые части обмотки статора; давление хладагента не превышает 0,1 МПа.
- По словам авторов, конструкция обеспечивает равномерное охлаждение ротора и статора.
Почему это важно: Высоконапорные насосы не нужны, поэтому энергозатраты на циркуляцию ниже.
Такие применяют в приводах электромобилей, авиационных стартер-генераторах, промышленных двигателях и компрессорах.
У известных машин с жидкостным охлаждением есть общие минусы. Где-то распределительная пластина стоит в середине сердечника, делит его пополам и требует лишней герметизации — сборка усложняется. Где-то отверстия для разбрызгивания есть только с одной стороны, поэтому лобовые части обмотки охлаждаются неравномерно. В других конструкциях охлаждение вообще воздушное или нет направленного орошения обмотки. У ближайшего аналога каналы в сердечнике разделены жёсткой перегородкой: при отклонениях геометрии или засорении поток идёт неравномерно, а изготовление детали усложняется.
Изображение: ChatGPT
Принципиальные отличия разработки состоят в следующем. Торцевые диски сделали с внутренними полостями, связанными с каналами полого вала. Аксиальные каналы в магнитопроводе сообщаются с этими полостями. Таким образом хладагент проходит через магнитопровод. Радиальные отверстия в дисках расположили под углом 15–45° к оси вращения и направили на лобовые части обмотки статора. Давление хладагента на входе в вал — до 0,1 МПа.
При подаче напряжения на обмотку статора возникает вращающееся магнитное поле. Оно взаимодействует с полем постоянных магнитов ротора и раскручивает его. При работе возникают потери — вихревые токи, гистерезис, нагрев обмотки. Чтобы отвести тепло, хладагент подают в полый вал под давлением не выше 0,1 МПа. Оттуда через каналы он попадает во внутренние полости торцевых дисков, которые работают как распределители. Часть жидкости идёт через аксиальные каналы магнитопровода и охлаждает ротор. Другая часть через радиальные отверстия разбрызгивается и орошает лобовые части обмотки статора. Потом жидкость стекает вниз корпуса или уходит через дренаж.
Угол 15–45° даёт оптимальную траекторию распыления: струя не бьёт в вал или корпус, а орошение получается равномерным. Давления до 0,1 МПа хватает, чтобы преодолеть сопротивление каналов и стабильно распылять жидкость. Высоконапорные насосы при этом не нужны — энергозатраты на циркуляцию ниже. Авторы отмечают, что такая конструкция имеет более эффективное охлаждение за счёт оптимизации гидродинамики. Ротор и статор охлаждаются равномерно.
