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Vorrichtung zur Kühlung des Blechkörpers rotierender elektrischer Maschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung des Blechkörpers rotierender elektrischer Maschinen mit zwischen den Blechen in vorbestimmten Abständen angeordneten Kühlplatten, die an von dem Blechkörper abstehenden Abschnitten mit Kühlrippen versehen sind.
Bekannt ist das Bestreben nach einer erhöhten Kühlung elektrischer Maschinen. Das Ergebnis der erhöhten Kühlung ist die Beseitigung der schädlichen Erwärmung elektrischer Maschinen, eine bessere spezifische Ausnützung, ein höherer Wirkungsgrad und hiemit die Erhöhung der in eine Einheit einbaubaren Leistung der elektrischen Maschine.
Für die Kühlung des Blechkörpers elektrischer Maschinen sind zahlreiche Lösungen bekannt. Am weitesten verbreitet sind die radialen und axialen Kühlungen.
Bei der radialen Kühlung wird der Blechkörper in Blechpakete aufgeteilt und zwischen den Blechpaketen werden Lüftungsschlitze ausgestaltet. Die Kühlluft, wenn diese auch den Läufer durchströmt, strömt zwischen der Welle und der inneren Bohrung des Läuferblechkörpers in den Läufer und entweicht in radialer Richtung durch die Lüftungsschlitze. Die entweichende Luft strömt weiter durch die Lüftungsschlitze des Ständers gegen die Ummantelung zu, falls auch der Ständerblechkörper mit Lüftungsschlitzen versehen ist. In diesem System wird die Luftströmung durch die Ventilationseinlagen des Läufers (als Ventilatorflügel) gewährleistet.
Bei der axialen Lüftung wird der Blechkörper nicht in Pakete unterteilt. Zur Sicherung der Luftströmung werden in einer oder mehreren Reihen, der nötigen Kühlfläche entsprechend, Löcher in die Bleche eingestanzt.
In dem aus den, auf diese Weise gefertigten Blechen zusammengestellten Blechkörper entstehen axiale Lüftungskanäle, durch die die Kühlluft strömt.
Die axiale Kühlung kann in vielen Fällen z. B. zum Zwecke der Verkürzung der Länge des Blechkörpers der Maschine erwünscht sein, da bei der axialen Kühlung die Länge der Maschine um den Platzbedarf der radialen Lüftungsschlitze vermindert wird. Dadurch kann sich die kritische Drehzahl der Maschine günstiger gestalten, die Länge des Wicklungskupfers wird kürzer, wodurch die Kupferverluste des Ständers und des Läufers, sowie der Platzbedarf der Maschine in Längsrichtung, usw. kleiner werden.
Die Anwendung der axialen Lüftungskanäle und deren Kühlwirkung werden durch mehrere Faktoren ungünstig beeinflusst. In einer Reihe können nur eine gewisse Anzahl von Kanälen mit gegebenen Abmessungen untergebracht werden. Falls das für die Kühlfläche unausreichend ist, so müssen die Kanäle in mehreren Reihen angeordnet werden, doch wird deren Wirksamkeit durch den erheblichen Wärmeabfall zwischen den Kanalreihen bedeutend erniedrigt. Die in mehreren Reihen angeordneten Kanäle erhöhen die Kranzhöhe des Blechkörpers und dadurch den Durchmesser und das Gewicht der Maschine. Bei gegebener Kranzhöhe, bzw. Abmessungen wird die Anzahl der in einer Reihe anzuordnenden Kanäle und die Anzahl der Reihen auch durch den magnetischen Kraftfluss
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beschränkt, nachdem der gegebene Kraftfluss zwischen den Kanalwänden untergebracht werden muss.
Bekannt ist bei der axialen Kühlung eine Lösung, bei der in dem Kranz des Blechkörpers axial durchgehende und axial gerippte Kühlrohre angebracht werden. Zwischen den Blechen und dem gerippten Kühlrohr wird ein Zwischenraum freigelassen, durch welchen das Kühlmittel durchströmt. Im
Inneren des Rohres strömt ebenfalls das Kühlmittel. Diese Ausführung erhöht auch beträchtlich die
Kranzhöhe, falls eine entsprechende Kühlung erreicht werden soll.
Bekannt ist auch eine Lösung, bei der sich am Umfang des Kranzes des Blechkörpers, aus dem
Blechkörper selbst durch Pressen ausgebildete Rippen befinden. Bei dieser Ausführung entsteht jedoch im Kranz der Maschine von den in Nuten eingelegten Wicklungen bis zu den am Umfang angeordneten
Rippen ebenfalls ein erheblicher Wärmeabfall. Ein bedeutender Wärmeabfall entsteht auch in den aus den legierten Blechen ausgestalteten Rippen und auch an den Oberflächen der Rippen.
Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile der bekannten axialen Kühlmethoden für die Kühlung des Blechkörpers rotierender elektrischer Maschinen, sowie die Erhöhung der Wirksamheit der Kühlung.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Stator und bzw. oder der Rotor der
Maschine mit axial verlaufenden Kühlkanälen versehen sind bzw. ist und in diesen die genannten
Kühlplatten zu in der Kanalrichtung liegenden Kühlrippen verformt sind. Es ist die Aufgabe der
Kühlplatten, dass sie die Ableitung der in den Nuten eingebetteten Wicklungen, in den Zähnen und im
Kranz der Maschine entstehenden Wärme im Kranz, oder in Richtung der am Umfang des Kranzes der Maschine angebrachten Rippen, bzw. am Umfang des Kranzes befindlichen Kühlrohre, bedeutend erhöhen. An einem Teil der Oberfläche der Kühlplatten sind zur Gewährleistung der axialen Strömung des Kühlmittels und der Wärmeableitung aus den Platten senkrecht zur Plattenoberfläche Rippen ausgebildet, die in der Strömungsrichtung des Kühlmittels kurze unterbrochene Flächen bilden.
Diese Anordnung erhöht vorteilhaft die Wärmeübergabe zwischen dem Kühlmittel'und den Rippen. Die gerippten Kühlplatten können zwischen den Eisenblechen derart angeordnet werden, dass sie über den Kranz hinausragen, oder können dieselben auch so angeordnet werden, dass sie sich bloss im Kranz befinden.
Die Kühlplatten können auch so ausgebildet werden, dass ihr gerippter Teil in das Innere des Kranzes des Eisenkörpers gelangt. Bei dieser Ausführung müssen in die Eisenbleche an den Stellen Löcher eingestanzt werden, so sich die gerippten Teile der Kühlplatten befinden werden. Das Kühlmittel kühlt den Eisenkörper (die Maschine) zwischen den Rippen der in den Löchern befindlichen Kühlplatten durchströmend. Diese Anordnung ist zweckmässig und mit Vorteil bei Läufern zu verwenden, da bei dieser Anordnung die Wärme nicht die volle Höhe des Kranzes durchströmen muss und dadurch der Wärmeabfall in den Ebenen der Bleche erheblich erniedrigt werden kann.
Selbstverständlich kann die Ausführung mit den über den Kranz der Eisenbleche herausragenden Kühlplatten, wie auch diese mit den in den Löchern des Kranzes befindlichen Kühlplatten sowohl bei Maschinen offener als auch geschlossener Bauart verwendet werden. Bei Maschinen offener Bauart strömt das Kühlmittel aus der äusseren Umgebung in die Maschine und entweicht die Maschine und das gerippte Kühlsystem durchströmend und die Maschine kühlend in die äussere Umgebung, wobei die Maschine gekühlt wird.
Bei Verwendung des Kühlsystems bei Maschinen geschlossener Bauart, wird die Maschine durch das im Inneren der Maschine befindliche Kühlmittel das Kühlsystem durchströmend gekühlt, das Kühlmittel wird dann in dem, in die Maschine eingebauten Wärmeaustauscher rückgekühlt und strömt nachher erneut in das Kühlsystem, wodurch ein geschlossener Kreislauf innerhalb der Maschine entsteht.
Die Kühlwirkung des Kühlsystems kann vorteilhaft dadurch gesteigert werden, dass die zwischen die Eisenbleche eingelegten Kühlplatten auch zwischen die Zähne der Eisenbleche hineinragen.
Die Kühlung wird ferner noch verbessert, wenn die Kühlplatten aus gut wärmeleitendem Metall, vorteilhaft aus Kupfer oder Aluminium oder Legierungen derselben hergestellt werden.
Die zweckmässige Ausführung der erfindungsgemässen Kühlanordnung wird in den Zeichnungen veranschaulicht. Fig. l zeigt die Kühlanordnung, im Kranz des geblechten Eisenkörpers untergebracht ; Fig. 2 veranschaulicht eine Seitenansicht derselben.
In den geblechten Eisenkörper --1- ragt die Kühlplatte-2-herein. Anden Kühlplatten befinden sich die aus den Kühlplatten herausgeformten Rippen--3--.
Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Kühlanordnung vermindern sich die aktiven Abmessungen der elektrischen Maschine, die Länge des Läuferblockes, der Ständer- und Läuferwicklungen, wodurch die Kupferverluste und die Erregerleistung, wie auch der Durchmesser der Maschine erniedrigt werden.