CH490755A - Einrichtung zur Kühlung der Blechkörper rotierender elektrischer Maschinen - Google Patents

Description

      Einrichtung        zur        Kühlung    der     Blechkörper        rotierender        elektrischer        Maschinen       Das     Bestreben    nach einer erhöhten Kühlung elek  trischer Maschinen ist allgemein bekannt. Das Ergeb  nis der erhöhten     Kühlung    ist die Beseitigung der schäd  lichen Erwärmung elektrischer Maschinen, eine bessere  spezifische Ausnützung, ein höherer Wirkungsgrad und       damit    die Erhöhung der Leistung einer elektrischen  Maschine, bezogen auf eine bestimmte     Maschinen-          grösse..     



  Für die Kühlung des Blechkörpers elektrischer  Maschinen sind zahlreiche Lösungen bekannt. Am wei  testen verbreitet sind die radialen und axialen Kühlun  gen.  



  Bei der radialen Kühlung wird der Blechkörper in  Blechpakete aufgeteilt und zwischen den Blechpaketen  werden Lüftungsschlitze angeordnet. Die Kühlung  strömt     dann        zwischen    der     Welle    und- der inneren Boh  rung des     Läuferblechkörpers    in den- Läufer und ent  weicht. in     radialer    Richtung durch die Lüftungsschlitze,  falls,     auch,    eine     Kühlung.    des. Läufers. erwünscht ist. Die  entweichende Luft strömt weiter durch die Luftschlitze  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, welche als     Ventila-          torflügel    ausgebildet     sind,    gewährleistet.  



  Bei der axialen Lüftung wird der Blechkörper nicht  in Pakete unterteilt. Zur Erreichung einer Luftströ  mung werden in einer oder mehreren Reihen, der be  nötigten Kühlfläche entsprechend, Löcher in die Ble  che eingestanzt.  



  Aus den auf diese Weise gefertigten Blechen wer  den. Blechkörper zusammengestellt, welche axiale Lüf  tungskanäle aufweisen, durch die die Kühlluft strömt.  



  Die axiale Kühlung kann in vielen Fällen vorteil  hafter sein, z. B. zum Zwecke der Verminderung der  Länge des     Blechkörpers    der Maschine, da bei der axia  len Kühlung die Länge der Maschine um den Platzbe  darf der radialen Lüftungsschlitze kleiner wird.       Dadurch    gestaltet sich: die kritische Drehzahl der  Maschine günstiger, die Länge des Wicklungskupfers    wird kürzer, wodurch die Kupferverluste des Ständers  und des Läufers sowie der Platzbedarf der Maschine in  Längsrichtung kleiner werden.  



  Die Anwendung der axialen Lüftungskanäle und  deren Kühlwirkung werden aber durch mehrere Fakto  ren ungünstig beeinflusst. In einer Reihe können nur  Kanäle mit gegebenen Abmessungen und begrenzter       Anzahl    untergebracht werden. Falls das für die benö  tigte Kühlfläche nicht ausreichend ist, müssen die  Kanäle in mehreren Reihen angeordnet werden, doch  wird deren Wirksamkeit durch den erheblichen Wär  meabfall zwischen den Kanalreihen bedeutend ernied  rigt. Die in mehreren Reihen angeordneten Kanäle er  höhen ausserdem die Kranzhöhe des Blechkörpers und  dadurch den Durchmesser und das Gewicht der  Maschine.

   Bei gegebener Kranzhöhe bzw. gegebenen  Abmessungen wird die Anzahl der Kanäle, die in einer  Reihe angeordnet werden können, und die Anzahl der  Reihen auch durch den magnetischen Kraftfluss be  schränkt, nachdem der gegebene Kraftfluss zwischen  den Kanalwänden beinhaltet werden muss.  



  Bekannt ist bei der axialen Kühlung eine Lösung,  bei der in dem Kranz des Blechkörpers axial durchge  hende und axial: gerippte Kühlrohre angebracht wer  den. Zwischen den Blechen und dem gerippten Kühl  rohr wird ein Zwischenraum freigelassen, durch wel  chen. das Kühlmittel durchströmt. Im Inneren des Roh  res strömt ebenfalls das Kühlmittel. Auch diese Aus  führung erhöht die Kranzhöhe beträchtlich, falls eine  ausreichende Kühlung erreicht werden soll.  



  Bekanntlich ist auch eine Lösung, bei der sich am  Umfang des Kranzes des     Blechkörpers        aus    dem Blech  körper selbst durch Pressen ausgebildete Rippen befin  den. Bei     dieser        Ausführung        entsteht        jedoch        im        im        Kranz     der Maschine von den in Nuten eingelegten Wicklun  gen bis zu den am Umfang angeordneten Rippen eben  falls ein erheblicher Wärmeabfall.

   Ein bedeutender  Wärmeabfall entsteht auch in den aus den legierten  Blechen ausgebildeten Rippen sowie an den Oberflä  chen der     Rippen.         Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseiti  gung der vorstehend geschilderten Nachteile der be  kannten axialen Kühlmethoden sowie die Erhöhung  der Wirksamkeit der Kühlung.  



  Es wird deshalb nach der Erfindung eine Einrich  tung zur Kühlung der Blechkörper rotierender elektri  scher Maschinen mit zwischen die Bleche eingelegten  Kühlplatten vorgeschlagen. Diese Einrichtung ist  dadurch gekennzeichnet, dass in Kühlplatten     ausser-          halb    und/oder innerhalb des Blechkörpers des Ständers  Rippen ausgestanzt und um ihre Mittellinie geschwenkt  sind, so dass deren Flächen mindestens annähernd  senkrecht zur     Kühlplattenebene    stehen und dass in  dem über den äusseren Umfang des Blechkörpers des  Ständers herausragenden Teil der Kühlplatten in ach  senparalleler Richtung Kühlrohre angeordnet sind.  



  Auf beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungs  beispiele dargestellt, und zwar zeigen:         Fig.l    einen Längsschnitt durch eine rotierende  Maschine,       Fig.    2 einen vergrösserten Ausschnitt aus dem     Sta-          tor    der Maschine von     Fig.    1,       Fig.    3 eine Seitenansicht zu     Fig.    2,       Fig.4    einen Ausschnitt aus dem Rotor der  Maschine von     Fig.    1,       Fig.    5 eine Seitenansicht zu     Fig.    4,

         Fig.    6 einen Ausschnitt aus dem     Stator    einer weite  ren Ausführungsform,       Fig.    7 eine Seitenansicht zu     Fig.    6.  



  Zwischen die Bleche 1 des aus einzelnen Blechen  bestehenden Eisenkörpers sind in beliebiger Entfer  nung voneinander Kühlplatten 2 aus gut wärmeleiten  dem Material eingelegt. Die Aufgabe dieser Kühlplat  ten 2 ist, dass sie die Ableitung der Wärme, die in den  in den Nuten eingebetteten Wicklungen, in den Zähnen  und im Kranz der Maschine entsteht, in Richtung der  am Umfang des Kranzes der Maschine angebrachten  Rippen 3 bzw. am Umfang des Kranzes befindlichen  Kühlrohre 4, bedeutend erhöhen. An einem Teil der  Oberfläche der Kühlplatten sind zur Gewährleistung  der axialen Strömung des Kühlmittels und der Wärme  ableitung aus den Platten senkrecht zur Plattenoberflä  che Rippen 3 ausgestanzt, die kurze unterbrochene       Flächen    bilden. Diese Anordnung erhöht die Wärme  übergabe zwischen dem Kühlmittel und den Rippen 3.

    Die gerippten Kühlplatten 2 sind zwischen den Eisen  blechen 1 derart angeordnet, dass sie beim Kranz über  denselben hinausragen, während sie im Rotor so ange  ordnet werden, dass sie sich innerhalb des Blechpake  tes befinden.  



  Bei einer geschlossenen Maschinen wie in     Fig.    1  dargestellt, sind über den Kranz herausragende Kühl  platten so angeordnet, dass zwischen dem gerippten  Teil und dem Kranz eine axiale     Kühlrohrreihe    ange  bracht wird, welche die Kühlplatten durchsetzt und  sich an die Stirnfläche der Maschine anschliesst, wobei  sich die     Kühlplatten    mit ihren     ausgebördelten        Teilen     metallisch gut wärmeleitend anschliessen. Hierdurch  kann von dem Eisenkörper gegen die Kühlrohre zu, in  denen ein Kühlmittel strömt, eine gute Wärmeleitung  erreicht werden.  



  Wie aus     Fig.7    ersichtlich, sind in die Kühlrohre  zwecks Erhöhung der Kühlfläche und der Wärmeüber  tragung an das äussere Kühlmittel mehrzackige ge  wellte oder gerippte     Kühleinlagen    6     eingebaut.    Dies ist    dann am Platze, wenn das Kühlmittel gasförmig ist. Ist  das Kühlmittel eine Flüssigkeit, so können in die Kühl  rohre 4 Einlagen mit metallisch gutem     Wärmeleitver-          mögen    eingepasst werden, durch die das Kühlmittel  strömt.

   An die Enden der Rohre 4 schliessen sich     Ver-          bindungs-    und Verteilungsrohre sowie Rohrarmaturen  an (nicht dargestellt), die der Leitung des Kühlmittels  dienen.     Gemäss        Fig.    1 wird das die     Wickelkörper    und  den Läufer in geschlossenem Kreislauf kühlende Kühl  mittel an den gerippten Flächen 3 der Kühlplatten 2       rückgekühlt.        Gemäss        Fig.    6     und    7     können    die über  den Kranz herausragenden Kühlplatten 2 auch so aus  gebildet werden,

   dass in ihren gerippten Teil 3 zwei  Reihen von Kühlrohren ausserhalb des Kranzes ange  ordnet sind.  



  Wie aus     Fig.    4 und 5 ersichtlich, sind die im Rotor  angebrachten     Kühlplattem    2 so     ausgebildet,        dass    ihr ge  rippter Teil im Inneren des Eisenkörpers liegt. Bei die  ser Ausführung sind in die Eisenbleche 1 an den Stel  len Löcher eingestanzt, wo sich die gerippten Teile 3  der Kühlplatten 2 befinden. Das Kühlmittel kühlt den  Eisenkörper zwischen den     Rippen    der in den Löchern  befindlichen Kühlplatten durchströmend.

   Diese Anord  nung ist insofern     zweckmässig    und von     Vorteil    bei der  Kühlung des Läufers, da 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 Bau  art strömt das Kühlmittel aus der äusseren Umgebung  in die Maschine und entweicht, die Maschine und das  gerippte Kühlsystem durchströmend und damit die  Maschine kühlend, in die äussere Umgebung.  



  Bei Verwendung des Kühlsystems bei Maschinen  geschlossener Bauart wird die Maschine durch das im  Inneren der Maschine befindliche Kühlmittel das Kühl  system durchströmend gekühlt. Das Kühlmittel kann  dabei in einem     in    die Maschine     eingebauten        Wärmeaus-          tauscher    (nicht     dargestellt)        rückgekühlt    werden und  strömt nachher     erneut        in,    das     Kühlsystem,

          wodurch        ein          geschlossener        Kreislauf        innerhalb    der Maschine     entsteht.     



  Die Kühlwirkung des Kühlsystems kann dadurch  gesteigert werden, dass die zwischen die Eisenbleche 1  eingelegten Kühlplatten 2 auch zwischen die Zähne der  Eisenbleche     hineinragen.    Um die Kühlung noch zu ver  bessern, können die Kühlplatten aus gut wärmeleiten  dem Metall, vorteilhaft aus Kupfer oder Aluminium  oder Legierungen derselben hergestellt sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Kühlung der Blechkörper rotieren der elektrischer Maschinen mit zwischen die Bleche eingelegten Kühlplatten, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlplatten (2) ausserhalb und/oder innerhalb des Blechkörpers (1) des Ständers Rippen (3) ausge stanzt und um ihre Mittellinie geschwenkt sind, so dass deren Flächen mindestens annähernd senkrecht zur Kühlplattenebene stehen und dass in dem über den äusseren Umfang des Blechkörpers (1) des Ständers herausragenden Teil der Kühlplatten (2) in achsenpar- alleler Richtung Kühlrohre (4) angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, bei welcher durch in die Kühlplatten gestanzte und ausgebörtelte Löcher axial durchgehende, mit diesen in metallischer Verbindung stehende, in einer oder mehreren Reihen angeordnete Kühlrohre durchgeführt sind, dadurch ge kennzeichnet, dass an den ausserhalb des Ständer blechkörpers liegenden, die Kühlrohre überragenden Kühlplattenteilen oder zwischen den Kühlrohren be findlichen Kühlplattenteilen, die axiale Strömung des inneren Kühlmittels zulassende, um ihre Längsachse verdrehte und in der Richtung dieser Achse an beiden Enden an die Kühlplatten bzw.

   aneinander anschlies- sende, zu den Flächen der Kühlplatten senkrecht ste henden Rippen ausgebogen sind. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem aus- gebördelten Teil der Kühlplatten ein metallischer Pressring angebracht ist. 3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass für die gut wärmeleitende Verbindung zwischen den Kühlplatten und den Kühlrohren, die Kühlrohre von innen aufge- staucht sind. 4.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kühlrohre zum Zwecke der Erhöhung der Wärmeab leitung mehrastige Kühleinlagen bzw. Metalleinlagen (6) montiert sind. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-4., dadurch gekennzeichnet, dass auch an den Teilen der Kühlrohre über den Wickelköpfchen gerippte Kühlplatten angeordnet sind. 6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass an die axialen Kühlrohre Verbindungs- und Verteilungsele mente sowie Rohrarmaturen sich anschliessen, die zum Zwecke der Zu- bzw. Ableitung des äusseren Kühlmit tels, zweckmässig einer Flüssigkeit in die bzw. von den Kühlrohren dienen. 7.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass auch innerhalb des Blechkörpers des Läufers Kühlrippen ausgestanzt sind.