RU230814U1 - Высокоэффективный бесконтактный электродвигатель для беспилотных летательных аппаратов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электрических двигателей для беспилотных летательных аппаратов. Технический результат: повышение эффективности охлаждения электродвигателя. Высокоэффективный бесконтактный электродвигатель содержит статор, внешний ротор, систему охлаждения. Статор состоит из пакета статора с отверстиями в зубцах и ярме, станины-радиатора, с установленными на ней элементами Пельтье и плитой с отверстиями. Для достижения технического результата в системе предусмотрены тепловые трубы, установленные в отверстия в зубцах и ярме статора и плите и контактирующие с элементами Пельтье. Пространство между тепловыми трубами и отверстиями в зубцах и ярме статора и в плите заполнено теплопроводящим материалом. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области электрических двигателей для беспилотных летательных аппаратов.

Известен статор электрической машины с трубчатой системой охлаждения [патент РФ №2719287, МПК H02K 3/24, Н02К 1/20, опубликовано 17.04.2020 г.], содержащий магнитопровод с уложенными в нем обмоткой с проводниками и силиконовыми трубками, в котором обмотка статора расположена внутри силиконовых трубок с возможностью омывания хладагентом поверхности проводников, при этом силиконовые трубки выполняют также функции пазовой изоляции, а в области лобовых частей обмотки силиконовые трубки присоединены к тройникам, изготовленным из немагнитного материала, с возможностью прохождения хладагента через отверстия, при этом один из тройников имеет отверстие, через которое герметично выведены проводники обмотки.

Недостатком технического устройства является сложность конструкции, ввиду наличия большого количества мест соединения элементов охлаждения, что приводит к необходимости тщательной герметизации системы охлаждения.

Известна двухзаходная жидкостная рубашка охлаждения статора электромашины [патент РФ №221298, МПК H02K 9/19, H02K 1/20, H02K 5/20, опубликовано 30.10.2023 г.], выполненная в виде спирального трубчатого элемента из двух ветвей, включающих патрубок входа и патрубок выхода охлаждающей жидкости, предназначенная для установки между статором и корпусом электромашины, содержащая левосторонний и правосторонний патрубки входа, а ветви спирального трубчатого элемента выведены к патрубку выхода, расположенному между левосторонним и правосторонним патрубками входа, при этом в области патрубка выхода расположена матрица штырьков-турбулизаторов.

Недостатками технического устройства являются невысокие показатели эффективности и надежности ввиду неравномерного распределения охлаждающей жидкости, при неравномерном балансировании потоков между двумя ветвями, что приводит к локальным перегревам статора.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой полезной модели является электрическая машина [патент РФ №180841, МПК H02K 5/18, опубликовано 28.06.2018 г.], содержащая статор и ротор, установленный в подшипниках скольжения с картерной системой смазки и теплоотводящими устройствами (маслоохладителями) с модулями из элементов Пельтье, в которой в качестве источника питания элементов Пельтье используется вторичная обмотка трансформатора напряжения, установленного на фазных выводах статорной обмотки электрической машины.

Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности установки на беспилотные летательные аппараты, ввиду высоких массо-габаритных показателей.

Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности охлаждения электродвигателя.

Технический результат достигается тем, что в электродвигателе, содержащем статор, ротор, систему охлаждения с элементами Пельтье, согласно полезной модели, ротор выполнен внешним, а статор содержит пакет статора с отверстиями в зубцах и ярме, станину-радиатор, закрепленную во внутренней цилиндрической поверхности пакета статора, плиту с отверстиями, а система охлаждения устроена таким образом, что в отверстия в зубцах и ярме пакета статора и плиты установлены тепловые трубы, контактирующие с элементами Пельтье, закрепленными на станине-радиаторе, причем пространство между тепловыми трубами и отверстиями в зубцах и ярме пакета статора и плите заполнено теплопроводящим материалом.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 показано продольное сечение 3d модели высокоэффективного бесконтактного электродвигателя. На фиг.2 поперечное сечение пакета статора с отверстиями в зубцах и ярме высокоэффективного бесконтактного электродвигателя.

Высокоэффективный бесконтактный электродвигатель содержит статор, внешний ротор 1 (фиг. 1), систему охлаждения с элементами Пельтье 2. Статор состоит из пакета статора 3, в котором выполнены отверстия в зубцах 4 (фиг. 2) и ярме 5 (фиг. 2), из станины-радиатора 6 (фиг. 1), на которой закреплены плита 7 с отверстиями и элементы Пельтье 2. В отверстия в зубцах 4 (фиг.2) и ярме 5 (фиг.2) пакета статора 3 и плиты 7 (фиг. 1) установлены тепловые трубы 8, проходящие по всей длине пакета статора 3 и по всей длине плиты 7 и контактирующие с элементами Пельтье 2. Пространство между тепловыми трубами 8 и отверстиями в зубцах 4 (фиг. 2) и ярме 5 (фиг. 2) пакета статора 3 и плите 7 (фиг. 1) заполнено теплопроводящим материалом.

Высокоэффективный бесконтактный электродвигатель (фиг.1) работает следующим образом. В процессе работы электродвигателя происходит нагрев пакета статора 3 протекающими по обмоткам (на фиг. не показаны) статора токами. Создаваемое при этом тепло отводится от пакета статора 3 конвекцией, а также тепловыми трубами 8 пористой структуры, установленными в отверстиях в зубцах 4 (фиг.2) и ярме пакета статора 3 и в плите 7 (фиг.1). Применение таких тепловых труб обеспечивает возможность работы электродвигателя в любом пространственном расположении. Далее происходит передача тепла от тепловых труб 8 плите 7 и от плиты 7 на холодную сторону элемента Пельтье 2, подключенного к стороннему источнику питания (на фиг.1 не показан). От горячей стороны элемента Пельтье 2 тепло передается на станину-радиатор 6 и рассеивается в окружающее пространство. При вращении ротора 1 (фиг.1) электродвигателя также вращается воздушный винт, установленный на нем, который нагнетает поток воздуха и усиливает отведение тепла от станины радиатора 6.

В режиме максимальной нагрузки электродвигателя происходит отключение элемента Пельтье 2. Это связано с тем, что наиболее эффективный режим работы элемента Пельтье 2 соответствует номинальному режиму работы электродвигателя, когда количество тепла, передаваемого на холодную часть элемента Пельтье 2, значительно меньше, чем мощность самого элемента Пельтье 2. Как только частота вращения ротора 1 начинает соответствовать значению, характерному для номинального режима работы, подключается элемент Пельтье 2. Это позволяет улучшить теплоотвод и уменьшить потери в пакете статора 3, и добиться увеличения дальности полета беспилотного летательного аппарата, за счет меньшего потребления тока силовой установкой беспилотного летательного аппарата.

Повышение эффективности охлаждения электродвигателя достигается за счет интенсивного отвода тепла от пакета статора электродвигателя к
станине-радиатору с помощью тепловых труб и элемента Пельтье.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет улучшить охлаждение электродвигателя для беспилотных летательных аппаратов.

Claims (1)

1. Высокоэффективный бесконтактный электродвигатель, содержащий статор, ротор, систему охлаждения с элементами Пельтье, отличающийся тем, что ротор выполнен внешним, а статор содержит пакет статора с отверстиями в зубцах и ярме, станину-радиатор, закрепленную во внутренней цилиндрической поверхности пакета статора, плиту с отверстиями, а система охлаждения устроена таким образом, что в отверстия в зубцах и ярме пакета статора и плиты установлены тепловые трубы, контактирующие с элементами Пельтье, закрепленными на станине-радиаторе, причем пространство между тепловыми трубами и отверстиями в зубцах и ярме пакета статора и плите заполнено теплопроводящим материалом.