Elektrische Maschine Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit Läufer und mit axialem Luftspalt zwischen zwei koaxialen magnetischen Kronen, von welchen mindestens eine mit Wicklungen versehen ist und wobei die eine der Kronen fest und an einer Stützwand, die andere beweglich und auf einem auf der Läuferwelle befestigten Träger angeordnet ist.
Diese Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Abfuhr der während des Betriebes erzeugten Wärme. Die elektrischen Maschinen mit axialem Luft spalt bekannter Bauart weisen eine Kühlungsanord nung auf, welche ihrer Formgebung schlecht ange passt ist. Diesem Problem trägb die neue Konzeption Rechnung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen jeder Krone und dem zugeordneten Träger Kanäle ausgebildet sind, deren Enden mit dem Mittel teil bzw. dem Aussenteil der Maschine in Verbindung stehen, um Luft sowohl im Mittelteil der Maschine wie aussen über die Oberfläche der Kronen und die Köpfe der Spulen zu treiben.
Dadurch wird systematisch die Wärme auf Grund erzwungener Konvektion abgeführt, und zwar direkt von der die Teile, in welchen die Verluste auftreten, begrenzenden Oberfläche. Diese wärmeabführenden Oberflächen sind einerseits diejenigen des magneti schen Kreises, wo die Hysteresisverluste und die Verluste durch Foucaultsche Wirbelströme entstehen und anderseits die Spulenoberfläche für die Joule- schen Wärmeverluste.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes werden anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Asynchron motor offener Bauart und axialem Luftspalt im Aus schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie X-X' der Fig. 1, Fig. 3 einen axialen Ausschnitt durch einen Asynchronmotor geschlossener Bauart und axialem Luftspalt.
Die in diesen Figuren dargestellten Motoren be sitzen einen als magnetische Krone 1 ausgebildeten Stator, der mit einer Wicklung versehen ist. Deren Köpfe sind schematisch dargestellt, und zwar ein äusserer Kopf 2 und ein innerer Kopf 3 einer gleichen Spule sowie ein Läufer mit magnetischer Krone 4 und mit einem Käfiganker, von welchem der äussere und der innere Kurzschlussring 5 bzw. 6 dargestellt sind.
Die Statorkrone 1 ist mittels Bolzen 7 auf Trenn stegen oder radialen Armen 8 zwischen Ventilations kanälen 9 befestigt. Diese Kanäle 9 sind an ihren beiden Enden offen und stehen damit mit dem Au ssenraum in Verbindung, um die Kühlung des inneren Teils der Maschine durch erzwungene Konvektion sicherzustellen.
Die Läuferkrone 4 ist mit Schrauben 10 auf Trennstegen oder radialen Armen eines Trägers 12 zwischen Ventilationskanälen 13 befestigt, welche an ihren Enden im Sinne der erwähnten Kühlung offen sind.
Der Träger 12 ist auf einer Welle 14 aufgekeilt, die in Kugellagern 15 und 16 von Lagerstützen 17 und 18 läuft.
Beim Motor offener Bauart (Fig. 1) sind die Lagerstützen 17 und 18 mit Lufteintrittsöffnungen 19 gegenüber den Kanälen 9 versehen, welche öff- nungen 19 durch einen Belüftungsdeckel 20 abge deckt sind. Dieser Deckel 20 ist mit einer Gruppe Einström- und Austrittsöffnungen 21 bzw. 22 ver sehen.
Die Lüftung wird durch die Kombination der Trennstege 11 des Trägers 12 und eines Zentrifugal- ventilators mit Schaufeln 23, in dessen Nähe sich ein Umlenkorgan 24 befindet, sichergestellt. Die Be lüftung erfolgt in zwei erzwungenen Kühlströmen 25 und 26, welche parallel geschaltet und in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind.
Der Strom 25 bestreicht am Eintritt des Kanals 9 teilweise die hintere Ebene 27 der Statorkrone 1, anschliessend die innenliegenden zylindrischen Ober flächen 28 und 29 der beiden Kronen sowie die zentralen Köpfe 3 der Statorspulen, hierauf den Innenkurzschlussring 6 und endlich die hintere ebene Fläche 30 der Läuferkrone 4 im Kanal 13, bevor er durch die Öffnungen 22 der Lagerstützwand 18 entweicht.
In gleicher Weise bestreicht der Luftstrom 26 am Eintritt des Kanals 9 teilweise die hintere ebene Fläche 27 der Statorkrone 1, dann die äusseren zy- lindrischen Flächen der beiden Kronen 1 und: 4, die aussen liegenden Köpfe 2 der Statorspulen, den äusseren Kurzschlussring 5, worauf die Luft durch die Öffnungen 22 der Lagerstütze 18 ausströmt.
Auf diese Weise werden die die Eisen- und Kupferteile begrenzenden Flächen, in denen die Ver luste entstehen, mehr oder weniger vollständig und direkt dem Abtransport der erzeugten Wärme durch aufgezwungene Konvektion unterworfen. Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt des Trägers 12 gemäss X-X' zeigt die relative Lage der Kanäle 13, der Trennstege 11 und der Schaufeln 23.
Bei der geschlossenen Bauart des Motors gemäss Fig. 3 sind die Lagerstützen 17 und 18 sowohl mit äusseren wie mit inneren Rippen 32 bzw. 31 ver sehen, welche dem Kühlen der inneren Luft durch die Aussenluft dienen. Die Aussenluft wird dabei mittels eines Zentrifugalventilators 33 auf einer Welle 14 in Verbindung mit einer Belüftungshaube 34 mit Öffnungen 35 ständig in Bewegung gehalten.
Die Innenventilation - Gedanke der vorliegen den Erfindung - wird durch Bewegung der ganzen inneren Luftmasse in geschlossenem Kreislauf sicher gestellt, wobei diese Bewegung als Mittelweg 36 gestrichelt und mit Pfeilen für die Angabe der Luft zirkulationsrichtung dargestellt ist. Zu dieser Luft bewegung tragen auch die radialen Arme 11 des Trägers 12 und dessen Verlängerung 12a entspre chender Form am Umfang bei.
Die Gruppe von Kanälen 9 und 13 wirkt am Entstehen des einzigen Luftstromes zwecks Zwangskonvektion wie bei der offenen Bauart mit, wobei das direkte Bestreichen praktisch aller Aussenflächen erfolgt, welche die ent sprechenden Teile, in denen die abzuführenden Ver luste entstehen, begrenzen. Dies geschieht sowohl im Inneren der koaxialen Kronen 1 und 4 wie an ihren Aussenteilen, womit für die erwähnten Teile eine homogene Temperaturverteilung sichergestellt ist.
Anstelle eines Radialventilators kann auch ein Schraubenventilator eingebaut werden, um die Luft zirkulation im Inneren der einen oder anderen Bauart sicherzustellen. Bei geschlossener Bauart kann die Zirkulationsrichtung der äusseren Luft gleich oder umgekehrt sein wie die im Inneren durch den Venti lator geschaffene.
Diese Art von Ventilation ist für jede elektrische Maschine mit axialem Luftspalt für Gleich- oder Wechselstrom anwendbar, sofern, sie nach irgend einem Zyklus für den Energieaustausch arbeitet. Es kann ein Motor oder eine Dynamomaschine sein, in welcher die magnetischen Kreise zwei koaxiale, aus magnetischem Weich- oder Hartmetall bestehende unterteilte oder massive -Kronen umfassen, welche mit Spulen versehen sein können.
Anderseits können radiale Luftzirkulationskanäle nicht nur in Stützen in Form von durch Stege ge trennte Kanäle oder als Zwischenteille zwischen sich folgenden Armen ausgebildet sein, sondern auch als Nuten in den Kronen selbst, welche Nuten direkt und gleichzeitig mit den für die Aufnahme der Spulen vorgesehenen Ausnehmungen hergestellt werden.
Gegenüber den bisherigen Ausführungen weist die erfindungsgemässe Maschine die folgenden Vor teile auf: Bedingt durch die Ventilationskanäle stellen die magnetischen Kronen äusserst wichtige Kühlflächen dar. Die von den hinteren Teilen der magnetischen Kronen abgegebene Wärme muss, um abgeführt zu werden, nicht mehr über die Zwischenstufe der Wärmeleitung durch die ganze Dicke des Trägers durchgeleitet werden, sondern wird direkt durch er zwungene Konvektion von den hinteren Flächen der Kronen weggeführt.
Dank den Ventilationskanälen ist die Mittelpartie der Maschine thermisch nicht mehr von den Aussen partien isoliert, wie dies der Fall ist, wenn die Kronen direkt an ihren Trägern befestigt sind. Auf diese Weise wird durch Zwangsaustausch die ent wickelte Wärme sowohl auf der zylindrischen Innen fläche der Kronen als auch auf den Innenköpfen der Spulen und auf den entsprechenden wärmeab gebenden äusseren Oberflächen abgeführt.