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Kühleinrichtung für elektrische Maschinen.
Bekanntlich ist eine elektrische Maschine dann am besten ausgenutzt, wenn bei ihrer betriebsmässigen Höchstbeanspruchung in allen ihren Teilen die zulässigen IIöchsttemperaturen gerade erreicht werden. Es ist nun ausgeschlossen und wird auch in Zukunft ausgeschlossen bleiben, die Erwärmung der einzelnen Teile einer elektrischen Maschine einigermassen genau vorauszuberechnen, da die Abkühlungsverhältnisse allzu sehr von der Form und Beschaffenheit
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Beeinflussung der Maschinenteile abhängen, um rechnerisch einwandfrei erfasst werden zu können. Man ist daher der Hauptsache nach auf Erfahrungszahlen und auf Versuche angewiesen. Die beste Ausnutzung der Maschine wird daher bei der Vorausberechnung zwar erstrebt, aber fast nie erreicht.
Meist tritt die zulässige Höchsttemperatur in einem Teil der Maschine zuerst auf, wodurch die obere Leistungsgrenze der ganzen Maschine gegeben ist.
Besonders bei schnellaufenden Maschinen ist es schwierig, die einzelnen Teile der Maschine so zu kühlen, dass die Temperatur des Läufers und des Ständers gleichmässig ihrem zulässigen Höchstwerte zustrebt. Die ursprünglich übliche Bauart zeigt Fig. i, in der ein normaler Flieh- kraftwntilator v mit nach aussen offenen Laufkanälen angeordnet ist. Man erkennt, dass die Kühlluft für den Läufer l diesen nicht unmittelbar trifft, sondern in ihrer Richtung umgekehrt werden muss, so dass s'e entgegengesetzt der Fliehkraft gegen die Welle w hin zurückströmen muss. Die Kühlluft muss daher den bedeutenden Gegendruck überwinden, der von der Flieh- kraft der mit dem Läufer rotierenden Luft herrührt.
Der nötige Druck zur Überwindung dieses Gegendruckes muss vom Ventilator v erzeugt werden ; bei der in Fig. i dargestellten üblichen Anordnung entsteht der Höchstdruck nicht innerhalb des Ventilators selbst, sondern in den weiter aussen liegenden Buchten und Wulsten des Gehäuses, in denen auch die Umkehr der Richtung des für den Läufer bestimmten Luftstromes erfolgt. Bisweilen ist der Strömungswiderstand, den die Luft im Luftspalte zwischen Ständer-und Läufereisen vorfindet, so klein, dass ein Teil der Luft in den Luftspalt eintritt und dadurch die Läuferventilation erheblich schwächt, indem sie für die durch die senkrecht zur Achse hegenden Läufertuftschlitze gebildeten Ventilatoren einen Gegendruck darstellt.
Um dennoch genügend Luft zur Kühlung des Läufers zur Verfügung zu haben, müsste man die Kanalquerschnitte im Läuferquerschnitt vergrössern ; eine Grenze für diese Vergrösserung ist aber dadurch gegeben, dass man aus magnetischen Gründen das Läufereisen und aus mechanischen Gründen den Wellenquerschnitt nicht verkleinern darf. Dieser bedeutende Platzbedarf für die Luftkanäle ist auch bei der an sich einwandfreien Lösung der Aufgabe vorhanden, wenn man dem Ständer und Läufer die Kühlluft durch getrennte Kanäle zuführt.
Die genannten Nachteile werden vermieden bei Verwendung eines Fliehkraftventilators mit axial gerichtetem Luftaustritt, bei dem der grösste Druck im Innern des Ventilators selbst auftritt. Der Luftaustritt findet an der dem Läufer der Maschine zugekehrten Seite des Ventilators statt (Fig. 2). Auf den ersten Blick scheint ein solcher Ventilator zum Durchtreiben der Kühlluft durch den Läufer ungeeignet, weil er an den seiner Nabe benachbarten Teilen nur geringen Druck erzeugt.
Das ist aber auch nicht nötig ; denn die Läuferventilation kommt durch den Läufer selbst zustande, dessen senkrecht zur Achse liegende Luftschlitze als Ventilatoren wirken und die Luft durch die Längskanäle des Läufers hindurchsaugen. Da die Luft zwischen
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Ventilator und Rotor mitrotiert. bietet dieser Raum der LäuferkühHuft keinen Widerstand.
Derjenige Teil der Luft. der zur Kühlung des Stators verwendet werden soll, tritt durch einen Spalt aus. der zwischen dem Ventilatorrand und dem Läufer freigelassen wird, und je nach der Grösse dieses Spaltes stellt sich zwischen Ventilator und Läufer der Gegendruck ein. Aus diesem Spalt tritt die Kühlluft nicht stossweise, wie bei den Ventilatoren mit radialer Öffnung, sondern in einer kontinuierlichen Scheibe aus. Daher läuft der Ventilator nach Fig. 2 geräuschloser als derjenige nach Fig. I.
Erfindungsgemäss ist der Abstand zwischen der offenen Austrittsseite des Ventilators und dem Läufer der Maschine regelbar, demnach kann der Spalt zwischen Ventilatorrand und Läufer so eingestellt werden. dass sich die KÜhlluft im gewünschten, d. h. im günstigsten Verhältnis auf Ständer und Läufer verteilt.
Dies ist aus Fig. 2 zu ersehen. Die bei a in den Ventilator 21 eintretende Luft strömt je nach der Grösse des im Spalt s sich ihm bietenden Widerstandes zum Teil durch die Kanäle k
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streicht. Die Grösse des Spaltes s kann dadurch geändert werden, dass man den Ventilator v auf dem Gewindeteil g der Welle @ verstellt. Die Art der axialen Verschiebung des Ventilators ist für die Erfindung natürlich gleichgültig. Die Flügel des Ventilators können radial oder schräg stehen, gerade oder gekrümmt sein.
Statt den ganzen Ventilator kann man auch einen Teil desselben. verschieben. Auch kann man die die Flügel des Ventilators umschliessende äussere Leitwand stillstehen lassen und für sich im Gehäuse verschiebbar machen, während die Nahe mit den Flügeln auf der Welle starr befestigt ist.
PATEXT-ANSPRÜCHE: i. Kühleinrichtung für elektrische Maschinen mit einem Fliehkraftventilator mit axial gegen den Läufer hin gerichtetem Luftaustritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (v),
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verschoben werden kann. zum Zwecke, die Luftverteilung auf Ständer und Läufer zu regeln und damit die Wärmeabfuhr von den einzelnen Maschinenteilen auszugleichen.