CH403053A - Closed-type electrical machine with surface-cooled stator housing - Google Patents

Closed-type electrical machine with surface-cooled stator housing

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CH403053A
CH403053A CH1129562A CH1129562A CH403053A CH 403053 A CH403053 A CH 403053A CH 1129562 A CH1129562 A CH 1129562A CH 1129562 A CH1129562 A CH 1129562A CH 403053 A CH403053 A CH 403053A
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CH
Switzerland
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tubes
electrical machine
machine according
housing
sheet metal
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Application number
CH1129562A
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German (de)
Inventor
Max Dipl Ing Andres
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
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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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  

  Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit     oberflächengekühltem        Ständergehäuse       Bei oberflächengekühlten elektrischen Maschinen  geschlossener Bauart ist es bekannt, die für den  Wärmeaustausch zwischen dem inneren und dem  äusseren Kühlluftstrom erforderliche Kühlfläche  durch zylindrische Rohre zu gewinnen, welche in  einer oder mehreren konzentrischen Reihen axial  über dem     Ständerblechpaket    angeordnet und von  der     Aussenluft    durchströmt und von der     Innenluft     umströmt werden.

   Bei den bekannten Ausführungen  dieser Art sind die Rohrenden in zylindrische Bohr  löcher der     Flanschringe    des     Ständergehäuses    einge  walzt, welche gleichzeitig das Gehäuseinnere nach  aussen hin abschliessen.  



  Diese bekannten Ausführungen rohrgekühlter ge  schlossener Maschinen haben aber folgende Nach  teile:  Infolge des kreisrunden Querschnittes der Rohre  ist die     Querschnittsform    des freien Raumes zwischen  den Rohren für den Innenluftstrom,<B>d.</B> h. für die  erwärmte Luft aus der Maschine, die aussen entlang  der Rohre strömen     muss,    ungünstig, weil die Luft  die Aussenfläche der Rohre nicht vollständig be  streicht und eine gleichmässige Luftverteilung bei  mehreren konzentrischen Rohrreihen nicht erreicht  werden kann. Infolgedessen ist der Wärmeübergang  von der warmen     Innenluft    zur kalten Aussenluft,  die durch die Rohre strömt, relativ schlecht.

   Ein  besserer Wärmeaustausch könnte durch die Ver  wendung einer grösseren Anzahl Rohre kleineren  Durchmessers erreicht werden, aber dies bedingt  geringere Rohrabstände, was für den     Innenluftein-          tritt    und -austritt quer zu den Rohren sich sehr  ungünstig auswirkt und auch     fabrikatorisch    schwie  riger ist.  



  Ferner ist die Befestigung der Rohrenden in  den zylindrischen Bohrlöchern der Gehäuseflanschen    durch     Einwalzen    und das Bohren der Löcher in den  dicken Gehäuseflanschen ein aufwendiges Verfah  ren, welches die Herstellungskosten der Maschine  wesentlich vergrössert. Das Auswechseln von be  schädigten Rohren ist bei dieser Befestigungsart mit  Schwierigkeiten verbunden.  



  Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine  elektrische Maschine geschlossener Bauart mit ober  flächengekühltem     Ständergehäuse    mittels konzen  trisch über dem     Ständerblechpaket    auf die ganze  Gehäuselänge angeordneten, axial verlaufenden Kühl  rohren, die von der     Aussenluft    durch- und von der       Innenluft    umströmt werden, bei welcher die er  wähnten Nachteile der bisherigen Ausführungsart  vermieden werden.

   Gemäss der Erfindung wird dies  dadurch erreicht,     dass    die Kühlrohre beiderseits des  Gehäuses in mit gestanzten Löchern versehene Blech  segmente eingesetzt sind, welche unter Zwischen  lage einer Dichtung auf das Gehäuse aufgeschraubt  sind, wobei die Rohre mindestens am einen Ende  mit den Blechsegmenten verankert sind.  



  Anhand der Zeichnung sei ein Ausführungsbei  spiel für die Erfindung näher erläutert, und zwar  zeigt die     Fig.   <B>1</B> einen Motor geschlossener Bauart  im Längsschnitt. Die     Fig.    2 zeigt einen Endteil eines  Kühlrohres. in vergrössertem Massstab, ebenfalls im  Längsschnitt, während in     Fig.   <B>3</B> verschiedene     Quer-          schnittsfonnen    der Kühlrohre dargestellt sind.  



  Das     Ständergehäuse   <B>1</B> des Motors ist an' beiden  Seiten mit einem äusseren     Flanschring    2 und einem  inneren     Flanschring   <B>3</B> versehen, die dem Gehäuse  die nötige     Steifigkeit    verleihen. Zwischen den inneren       Flanschringen   <B>3</B> sind axiale Leisten 4 für die Auf  nahme des     Ständerblechpaketes   <B>5</B> eingeschweisst.

   Der  zylindrische Raum für die Kühlrohre<B>6</B> zwischen  Ständer und Gehäuse ist beiderseits durch Blech-           segmente   <B>7</B> abgeschlossen, die auf beiden Seiten  des Gehäuses<B>1</B> unter Zwischenlage von Dichtungen<B>8</B>  auf die     Flanschringe    2,<B>3</B> aufgeschraubt sind. Diese  Blechsegmente<B>7</B> bestehen vorzugsweise aus meh  reren dünnen Blechschichten, deren Stärke das Stan  zen der Löcher für die Rohre<B>6</B> gestattet und die  nachher durch Punktschweissen zu steifen Platten  vereinigt werden.

   Nachdem die Rohre<B>6</B> in den  Blechsegmenten<B>7</B> eingesetzt sind, werden sie durch  Weichlöten oder mittels eines thermoplastischen  Giessharzes mit den Blechsegmenten verbunden, wo  bei es unter Umständen genügt, wenn diese Ver  bindung nur an einem Rohrende vorgesehen wird,  was bezüglich der axialen Wärmedehnung der Rohre  von Vorteil ist. Mit<B>9</B> ist der Ventilator für die  Umwälzung der Innenluft und mit<B>10</B> derjenige für  die Beförderung der Aussenluft durch die Kühlrohre<B>6</B>  bezeichnet.  



  Abgesehen von der     fabrikatorischen    Vereinfa  chung und Verbilligung, die sich durch die Ver  wendung von Blechsegmenten mit ausgestanzten Lö  chern anstelle von massiven     Flanschringe    n- mit Bohr  löchern ergibt, besteht auch die Möglichkeit, von  kreisrunden Kühlrohren abzugehen und solche mit  rechteckigem, ovalem oder     trapezförmigem    Quer  schnitt zu verwenden, da die entsprechenden Löcher  in den Blechsegmenten ohne weiteres gestanzt werden  können.

   In der     Fig.   <B>3</B> sind verschiedene     Quer-          schnittsformen    für die Kühlrohre veranschaulicht,  und mit Rohren ovalen     Querschnittes    lassen sich  optimale     Wärmeübergangszahlen    erreichen, beson  ders in solchen Fällen, wo mehr als eine Rohr  reihe notwendig ist, um die erforderliche     Kühlfläche:     zu erreichen. Ferner ergibt sich auch noch ein sehr  wesentlicher Vorteil durch die sehr einfache Be  festigung der Rohrenden in den     Flanschringen.  



  Closed-type electrical machine with surface-cooled stator housing In closed-type, surface-cooled electrical machines, the cooling surface required for the heat exchange between the inner and outer cooling air flow can be obtained by means of cylindrical tubes, which are arranged in one or more concentric rows axially above the stator core and from the outside air flows through and the inside air flows around it.

   In the known designs of this type, the pipe ends are rolled into cylindrical drilling holes of the flange rings of the stator housing, which at the same time close the housing interior to the outside.



  However, these known designs of pipe-cooled closed machines have the following disadvantages: As a result of the circular cross-section of the pipes, the cross-sectional shape of the free space between the pipes for the internal air flow is, d. unfavorable for the heated air from the machine, which has to flow outside along the pipes, because the air does not completely paint the outer surface of the pipes and an even air distribution cannot be achieved with several concentric rows of pipes. As a result, the heat transfer from the warm indoor air to the cold outdoor air that flows through the pipes is relatively poor.

   A better heat exchange could be achieved by using a larger number of tubes with a smaller diameter, but this requires smaller tube spacings, which has a very unfavorable effect on the indoor air inlet and outlet across the tubes and is also more difficult to manufacture.



  Furthermore, the fastening of the pipe ends in the cylindrical bores of the housing flanges by rolling and drilling the holes in the thick housing flanges is a complex process, which significantly increases the manufacturing costs of the machine. The replacement of be damaged pipes is associated with difficulties with this type of fastening.



  The invention now relates to an electrical machine of a closed type with a surface-cooled stator housing by means of concentrically arranged over the stator core on the entire length of the housing, axially extending cooling tubes that are flowed through by the outside air and around by the inside air, in which the disadvantages he mentioned the previous design can be avoided.

   According to the invention, this is achieved in that the cooling tubes on both sides of the housing are inserted into sheet metal segments provided with punched holes, which are screwed onto the housing with a seal in between, the tubes being anchored to the sheet metal segments at least at one end.



  Using the drawing, an exemplary embodiment for the invention will be explained in more detail, namely, FIG. 1 shows a closed-type motor in longitudinal section. Fig. 2 shows an end part of a cooling pipe. on an enlarged scale, also in a longitudinal section, while various cross-sectional shapes of the cooling tubes are shown in FIG. 3.



  The stator housing <B> 1 </B> of the motor is provided on both sides with an outer flange ring 2 and an inner flange ring <B> 3 </B>, which give the housing the necessary rigidity. Axial strips 4 for receiving the stator core <B> 5 </B> are welded in between the inner flange rings <B> 3 </B>.

   The cylindrical space for the cooling tubes <B> 6 </B> between the stator and the housing is closed on both sides by sheet metal segments <B> 7 </B>, which are sandwiched on both sides of the housing <B> 1 </B> of seals <B> 8 </B> are screwed onto the flange rings 2, <B> 3 </B>. These sheet metal segments <B> 7 </B> preferably consist of several thin sheet metal layers, the thickness of which allows the holes for the tubes <B> 6 </B> to be punched and which are then combined to form rigid plates by spot welding.

   After the pipes <B> 6 </B> have been inserted into the sheet metal segments <B> 7 </B>, they are connected to the sheet metal segments by soft soldering or by means of a thermoplastic casting resin, where it may be sufficient if this connection is made is only provided at one end of the pipe, which is advantageous with regard to the axial thermal expansion of the pipes. <B> 9 </B> denotes the fan for circulating the inside air and <B> 10 </B> the one for conveying the outside air through the cooling tubes <B> 6 </B>.



  Apart from the manufacturing simplification and cheaper, which results from the use of sheet metal segments with punched holes instead of solid flange rings with drill holes, there is also the possibility of circular cooling tubes and those with a rectangular, oval or trapezoidal cross cut, as the corresponding holes in the sheet metal segments can easily be punched.

   In FIG. 3, various cross-sectional shapes for the cooling tubes are illustrated, and tubes of oval cross-section can be used to achieve optimum heat transfer coefficients, especially in those cases where more than one row of tubes is necessary to required cooling surface: to be achieved. Furthermore, there is also a very important advantage due to the very simple fastening of the pipe ends in the flange rings.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit oberflächengekühltem Ständergehäuse mittels kon zentrisch über dem Ständerblechpaket auf die ganze Gehäuselänge angeordneten, axial verlaufenden Kühl rohren, die von der Aussenluft durch- und von der Innenluft umströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre beiderseits des Gehäuses in mit gestanzten Löchern versehene Blechseginente einge setzt sind<B>'</B> -welche unter Zwischenlage einer Dichtung auf das Gehäuse aufgeschraubt sind, wobei die Rohre mindestens am einen Ende mit den Blechsegmenten verankert sind. <B> PATENT CLAIM </B> Electric machine of closed design with surface-cooled stator housing by means of axially extending cooling tubes arranged concentrically over the stator core over the entire length of the housing, which the outside air flows through and the inside air flows around, characterized in that the Cooling tubes on both sides of the housing are inserted into sheet metal segments provided with punched holes - which are screwed onto the housing with a seal in between, the tubes being anchored to the sheet metal segments at least at one end. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Elektrische Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden in die Löcher der Segmente weich eingelötet sind. 2. Elektrische Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden in die Löcher der Segmente mittels eines Giessharzes be festigt sind. <B>3.</B> Elektrische Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre einen kreis runden Querschnitt aufweisen. 4. Elektrische Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre einen ovalen Querschnitt aufweisen. <B> SUBClaims </B> <B> 1. </B> Electrical machine according to patent claim, characterized in that the pipe ends are softly soldered into the holes of the segments. 2. Electrical machine according to claim, characterized in that the pipe ends are fastened in the holes of the segments by means of a casting resin BE. <B> 3. </B> Electrical machine according to claim, characterized in that the tubes have a circular cross-section. 4. Electrical machine according to claim, characterized in that the tubes have an oval cross section. <B>5.</B> Elektrische Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre einen trapez- förmigen Querschnitt aufweisen. <B>6.</B> Elektrische Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechsegmente, in welchen die Rohre eingesetzt sind, aus mehreren durch Schweissen miteinander verbundenen dünnen Blechlagen bestehen. <B> 5. </B> Electrical machine according to claim, characterized in that the tubes have a trapezoidal cross-section. <B> 6. </B> Electrical machine according to claim, characterized in that the sheet metal segments in which the tubes are inserted consist of several thin sheet metal layers connected to one another by welding.
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CH472134A (en) * 1966-12-14 1969-04-30 Mini Ind Constructillor Cooling device for closed type electric machine
US7756182B2 (en) * 2007-03-28 2010-07-13 Coherent, Inc. RF excited CO2 slab laser tube housing and electrodes cooling

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GB985410A (en) 1965-03-10

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