CH228063A - Closed electrical machine with self-ventilation. - Google Patents

Closed electrical machine with self-ventilation.

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CH228063A
CH228063A CH228063DA CH228063A CH 228063 A CH228063 A CH 228063A CH 228063D A CH228063D A CH 228063DA CH 228063 A CH228063 A CH 228063A
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CH
Switzerland
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air
machine according
cooling
machine
fan
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Application number
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German (de)
Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication of CH228063A publication Critical patent/CH228063A/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/18Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing

Description

  

  Geschlossene elektrische Maschine mit Eigenbelüftung.    Geschlossene elektrische Maschinen muss  ten bisher immer wesentlich grösser bemessen       werden    als offene Typen gleicher Nenn  leistung, weil die Abführung der Wärme  verluste zu schwierig war. Das Ziel, eine ge  schlossene Maschine mit der gleichen Menge  aktiven Materials zu bauen wie die offene  Maschine gleicher Nennleistung, schien ein  unerreichbares Ideal zu bleiben. Zwar hat  man durch flüssige Kühlmittel, insbeson  dere durch Wasserkühlung, oder durch Küh  lung mit dem gut wärmeleitenden Wasser  stoff dem Ziel auf sehr kostspielige und für  den Betrieb lästige Weise näherkommen  können, doch ist es     bisher    nicht gelungen,  die erzeugte Wärme durch Kühlung mit ge  wöhnlicher Luft in ausreichendem Masse  fortzuschaffen.  



  Nach der Erfindung wird - was an sich  bekannt ist = zugleich Innen- und Aussen  belüftung der geschlossenen Maschine ange  wandt. Dadurch kann die Gesamtkühlung  derart forciert werden, dass die höchste Aus  nutzung des aktiven Materials in Ständer und    Läufer möglich wird. Die Erfindung besteht  darin, dass die Innenluft     mittels    mindestens       zweier    in Reihe liegender Lüfter durch axiale  Läuferkanäle, Rückkühltaschen der beiden  Lagerschilder und Längskanäle des Ständer  rückens hindurch umgewälzt, während die  Aussenluft von beiden Maschinenenden her  mittels je     zweier    paralleler Lüfter in zwei  Wegen,

   nämlich einmal zur Kühlung des  Ständergehäuses durch Umlenkkanäle hin  durch in Längsrichtung über das längsge  rippte Ständergehäuse bis zu einer die Ab  luft radial nach aussen lenkenden querliegen  den Mittelrippe und ferner zur Kühlung der  Kühltaschen zwischen diesen hindurch gebla  sen wird.  



  In der Zeichnung ist als Ausführungsbei  spiel für die     Erfindung    die obere Hälfte  eines grossen, raschlaufenden Drehstrom  motors vollständig gekapselter Bauart in  zwei Längsschnitten (Fig. 1) und zwei Quer  schnitten (Fig. 2) dargestellt, und zwar zeigt       Fig.    1 links den     Längsschnitt-    nach<I>A=A,</I>  rechts den nach     B-ss    der     Fig.    2, und     Fig.    2      links den Querschnitt nach C-C unter Weg  lassung der Wicklung und rechts den Quer  schnitt nach D-D durch die Kühltaschen  hindurch.  



  Auf der Welle 1 sitzt der Läuferkörper 2,  der innerhalb der Läuferwicklung 3 von  innengerippten Längskanälen 4 durchsetzt  ist. Auf beiden Stirnseiten münden die Ka  näle 4 je in ein gemeinsames Rohr 5 und 6,  von denen das eine, 5, auf der Aussenseite  seiner Stirnwand einen Lüfter 7, das andere,  6, auf der Innenseite seiner Stirnwand einen  Lüfter 8 trägt.

   Der Lüfter 7 saugt - den  gestrichelten Pfeilen folgend - in der Kühl  tasche 16 des rechten Lagerschildes rückge  kühlte Luft durch die Läuferkanäle 4 hin  durch an und treibt sie zunächst durch die  sie noch weiterhin rückkühlende Kühltasche  10 des linken Lagerschildes 9, von da über  die linksseitigen Köpfe der Ständerwicklung  11 und der Läuferwicklung 3; dann strömt  sie durch Längskanäle 12 des Ständerge  häuses 13 über Rückenteile des Ständereisens  14, wird vom Lüfter 8 über die rechtsseitigen  Köpfe der Wicklungen 3 und 11 gesaugt und  zwecks Rückkühlung durch die Kühltaschen  16 des rechten Lagerschildes 15 geblasen. Die  Kühltaschen 10 und 16 sind in ihrem Innern  je mit einer Leitwand 17 versehen. Zur wei  teren Verstärkung des Umlaufes der Innen  luft können innerhalb der Rohre 5, 6 noch  Schraubenlüfterflügel 18 angeordnet sein.

    



  Die Welle 1 ist in von den Lagerschilden  9 und 15 getragenen Wälzlagern 19 gelagert,  die mit einem als Fettmengenregler dienen  den Spalt 20 versehen sind. Dieser fördert  das überschüssige Fett durch Öffnungen 21  in der Nabe der Aussenlüfter 23, 24 hindurch  in die     Auffangrinne    22.  



  Jeder der beiden Aussenlüfter 23 treibt  seine Kühlluft, gemäss den punktierten Pfei  len, über die Aussenfläche der Kühltaschen  10 bezw. 16, die mit einer Haube 25 abge  deckt sind. Der Aussenlüfter 24 fördert Luft  durch die zwischen den Kühltaschen 10 bezw.  16 liegenden Umlenkkanäle 26 in den Lager  schilden 9 bezw. 15 hindurch über die Rippen  27 des Ständergehäuses 13 hinweg in der    Längsrichtung bis zur mittleren Querrippe  28, wo sie auf beiden Seiten wieder in die  Radialrichtung umgelenkt wird; dieser Luft  strom ist durch ausgezogene Pfeile angedeu  tet. Die Längsrippen 27 können dabei bis  fast zur Maschinenmitte durch je einen vor  teilhaft zwecks Reinigung abnehmbaren  Blechmantel 29 abgedeckt sein.  



  Rückführkanäle 12 für die Innenluft  wird man zweckmässig an der Stelle der Ge  häusefüsse, ferner an der Stelle der Zuleitun  gen anbringen, so dass der Klemmenkasten  auf einen solchen Kanal zu sitzen kommt.  Benutzt man den Hohlraum der Gehäusefüsse  jedoch für die Aussenluftführung, so kann  man auch ihn mit Längsrippen versehen.  



  Will man der Innenluft auch einen Par  allelweg durch den Luftspalt 30 der Ma  schine hindurch geben, was wegen der hier  ausserordentlich wirksamen Kühlflächen von  Ständer und Läufer oft sehr vorteilhaft ist,  so kann man gemäss Fig. 3 auf der Läufer  oberfläche eine schraubenförmige, dem Dreh  sinn angepasste Vertiefung 31 anbringen,  durch die dann ein Teil der Kühlluft in Rich  tung von der Tasche 16 zur Tasche 10 strömt.



  Closed electrical machine with self-ventilation. Up to now, closed electrical machines have always had to be dimensioned much larger than open types of the same nominal power because it was too difficult to dissipate heat losses. The goal of building a closed machine with the same amount of active material as the open machine with the same rated power seemed to remain an unattainable ideal. Although one has by liquid coolant, in particular by water cooling, or by Küh treatment with the highly thermally conductive hydrogen, the target can come closer to the goal in a very costly and annoying way, but it has not yet been possible to cool the heat generated with ge of ordinary air in sufficient quantities.



  According to the invention - which is known per se = at the same time indoor and outdoor ventilation of the closed machine is applied. As a result, the overall cooling can be forced in such a way that the greatest possible utilization of the active material in the stator and rotor is possible. The invention consists in that the inside air is circulated by means of at least two fans lying in series through axial rotor ducts, recooling pockets of the two end shields and longitudinal ducts of the stator back, while the outside air is circulated from both machine ends in two ways by means of two parallel fans,

   namely once to cool the stator housing through deflection channels through in the longitudinal direction over the Längsge ribbed stator housing up to a from the air radially outwardly directing transverse to the center rib and further to cool the cooling bags between these is blown through.



  In the drawing, the upper half of a large, high-speed three-phase motor of fully enclosed design is shown as Ausführungsbei game for the invention in two longitudinal sections (Fig. 1) and two cross-sections (Fig. 2), namely Fig. 1 shows the left longitudinal section - according to <I> A = A, </I> on the right the according to B-ss of Fig. 2, and Fig. 2 on the left the cross section according to CC, omitting the winding and on the right the cross section according to DD through the cooling bags.



  On the shaft 1 is the rotor body 2, which is penetrated within the rotor winding 3 by internally ribbed longitudinal channels 4. On both end faces the channels 4 open into a common pipe 5 and 6, one of which, 5, carries a fan 7 on the outside of its end wall, the other, 6, carries a fan 8 on the inside of its end wall.

   The fan 7 sucks - following the dashed arrows - in the cooling pocket 16 of the right bearing shield Rückge cooled air through the rotor channels 4 through and initially drives it through the cooling pocket 10 of the left bearing shield 9, which continues to cool, from there over the left side Heads of the stator winding 11 and the rotor winding 3; Then it flows through the longitudinal channels 12 of the Ständerge housing 13 over the back of the stator iron 14, is sucked by the fan 8 over the right-hand heads of the windings 3 and 11 and blown through the cooling pockets 16 of the right end shield 15 for recooling. The interior of the cooling bags 10 and 16 are each provided with a guide wall 17. To further increase the circulation of the inside air, screw fan blades 18 can still be arranged within the tubes 5, 6.

    



  The shaft 1 is supported in roller bearings 19 carried by the end shields 9 and 15, which are provided with a gap 20 that serves as a grease regulator. This conveys the excess fat through openings 21 in the hub of the external fans 23, 24 into the collecting channel 22.



  Each of the two external fans 23 drives its cooling air, according to the dotted arrows, over the outer surface of the cooling bags 10 respectively. 16, which are covered with a hood 25 abge. The external fan 24 conveys air through the between the cooling bags 10 respectively. 16 lying deflection channels 26 in the bearing shields 9 respectively. 15 through over the ribs 27 of the stator housing 13 away in the longitudinal direction to the central transverse rib 28, where it is deflected again on both sides in the radial direction; this air flow is indicated by solid arrows. The longitudinal ribs 27 can be covered almost to the middle of the machine by a sheet metal jacket 29 that can be removed for cleaning purposes.



  Return ducts 12 for the inside air will expediently be attached at the location of the Ge housing feet, also at the location of the supply lines, so that the terminal box comes to sit on such a channel. However, if the cavity of the housing feet is used for the outside air duct, it can also be provided with longitudinal ribs.



  If you want to give the inside air a par allel path through the air gap 30 of the machine, which is often very advantageous because of the extremely effective cooling surfaces of the stator and rotor, so you can according to Fig. 3 on the rotor surface a helical, the rotation Attach appropriate recess 31 through which part of the cooling air then flows in the direction from the pocket 16 to the pocket 10.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Geschlossene elektrische Maschine mit Kühlung durch Innen- und Aussenluftströme, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenluft mittels mindestens zweier in Reihe liegender Lüfter durch axiale Läuferkanäle, Rückkühl taschen der beiden Lagerschilder und Längs kanäle des Ständerrückens hindurch umge wälzt, während die Aussenluft von beiden Maschinenenden her mittels je zweier par alleler Lüfter in zwei 'Wegen, PATENT CLAIM: Closed electrical machine with cooling by means of internal and external air flows, characterized in that the internal air circulates by means of at least two fans in series through axial rotor channels, recooling pockets of the two end shields and longitudinal channels of the stator back, while the external air circulates from both machine ends by means of two parallel fans in two ways, nämlich einmal zur Kühlung des Ständergehäuses durch Um- lenkkanä.le hindurch in Längsrichtung über das längsgerippte Ständergehäuse bis zu einer die Abluft radial nach aussen lenkenden querliegenden Mittelrippe und ferner zur Kühlung der Kühltaschen zwischen diesen hindurch geblasen wird. UNTERANSPRtrCHE 1. Maschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass sich an die Läu- ferkanäle stirnseitig je ein axiales Luftfüh rungsrohr anschliesst, von denen das eine einen Radiallüfter auf der Aussenseite seiner Stirnwand, das andere einen solchen auf der Innenseite seiner Stirnwand trägt. 2. namely once for cooling the stator housing through Um- Lenkkanä.le through in the longitudinal direction over the longitudinally ribbed stator housing to a transverse central rib which directs the exhaust air radially outwards and furthermore to cool the cooling pockets between them. SUBSTANTIAL CLAIM 1. Machine according to claim, characterized in that an axial air duct connects to the front side of the rotor ducts, one of which carries a radial fan on the outside of its front wall, the other one on the inside of its front wall. 2. Maschine nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass innerhalb der Luftführungsrohre zusätzliche Schrauben lüfterschaufeln angebracht sind. 3. Maschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zu dem durch die Läuferkanäle führenden Innenluftstrom par allel ein Luftstrom durch den Luftspalt der Maschine getrieben wird. 4. Maschine nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass der Läufer auf seiner Oberfläche eine schraubenförmig ver laufende Vertiefung zur Luftführung besitzt. 5. Maschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der beiden parallelen Aussenluftströme beid seitig je ein Doppellüfter angeordnet ist. 6. Maschine nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass die Naben der Doppellüfter auf der Welle beidseitig ausser halb der Wellenlager angebracht sind. Machine according to dependent claim 1, characterized in that additional screw fan blades are attached within the air guide tubes. 3. Machine according to claim, characterized in that an air flow is driven through the air gap of the machine to the leading through the rotor channels inside air flow par allel. 4. Machine according to dependent claim 3, characterized in that the runner has on its surface a helically ver running recess for air guidance. 5. Machine according to claim, characterized in that a double fan is arranged on both sides to generate the two parallel external air flows. 6. Machine according to dependent claim 5, characterized in that the hubs of the double fan are mounted on the shaft on both sides outside the half of the shaft bearings. 7. Maschine nach Unteranspruch 6, ge kennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Lüfternabe, dass die Spaltförderung des Fettmengenreglers des Lagers durch diese Nabe hindurch erfolgt. 7. Machine according to dependent claim 6, characterized by such a design of the fan hub that the gap conveying of the grease regulator of the bearing takes place through this hub.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1000104B (en) * 1953-09-28 1957-01-03 Siemens Ag Internal fan for a closed electrical machine
DE1047927B (en) * 1952-06-13 1958-12-31 Siemens Ag Encapsulated, surface-cooled electrical machine with high performance and high speed
DE1069275B (en) * 1959-11-19
DE1104047B (en) * 1958-11-12 1961-04-06 Westinghouse Electric Corp Cooling device for a closed electrical machine with inside and outside fan

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