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.
Device for cooling the sheet metal body of rotating electrical machines The endeavor to increase the cooling of electrical machines is well known. The result of the increased cooling is the elimination of the harmful heating of electrical machines, a better specific utilization, a higher degree of efficiency and thus an increase in the performance of an electrical machine in relation to a certain machine size.
Numerous solutions are known for cooling the sheet metal body of electrical machines. The most common are radial and axial cooling.
With radial cooling, the sheet metal body is divided into sheet metal stacks and ventilation slots are arranged between the sheet metal stacks. The cooling then flows between the shaft and the inner borehole of the laminated rotor into the rotor and escapes. in the radial direction through the ventilation slots, if, also, cooling. of the runner. is desirable. The escaping air continues to flow through the air slots of the stator against the casing, if the stator core is also provided with ventilation slots.
In this. System, the air flow is guaranteed through the rotor's ventilation inserts, which are designed as fan blades.
With axial ventilation, the sheet metal body is not divided into packages. To achieve an air flow, holes are punched in the sheet metal in one or more rows, depending on the cooling surface required.
From the sheets manufactured in this way who the. Sheet metal body assembled, which have axial ventilation channels through which the cooling air flows.
The axial cooling can be advantageous in many cases, for. B. for the purpose of reducing the length of the sheet metal body of the machine, since in the axia len cooling, the length of the machine to the Platzbe allowed the radial vents is smaller. This results in: the critical speed of the machine is more favorable, the length of the winding copper is shorter, which means that the copper losses from the stator and rotor and the space required by the machine in the longitudinal direction are reduced.
The use of the axial ventilation ducts and their cooling effect are adversely affected by several factors. Only ducts with given dimensions and a limited number can be accommodated in a row. If this is not sufficient for the required cooling surface, the channels must be arranged in several rows, but their effectiveness is significantly reduced by the considerable heat loss between the rows of channels. The channels arranged in several rows also increase the crown height of the sheet metal body and thereby the diameter and weight of the machine.
With a given rim height or given dimensions, the number of channels that can be arranged in a row and the number of rows is also limited by the magnetic flux of force, since the given flux of force between the channel walls must be included.
Is known in the axial cooling a solution in which in the wreath of the sheet metal body axially runaway and axially: ribbed cooling tubes attached to who. A gap is left between the metal sheets and the finned cooling pipe through which surfaces. the coolant flows through. The coolant also flows inside the pipe. This execution also increases the rim height considerably if sufficient cooling is to be achieved.
It is known that there is also a solution in which ribs formed by pressing are located on the periphery of the rim of the sheet metal body from the sheet metal body itself. In this embodiment, however, in the wreath of the machine from the winding in grooves to the ribs arranged on the circumference, there is also a significant heat loss.
A significant heat drop also arises in the ribs formed from the alloyed sheets and on the surfaces of the ribs. The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages of the known axial cooling methods described above and to increase the effectiveness of the cooling.
It is therefore proposed according to the invention a device for cooling the sheet metal body of rotating electrical shear machines with cooling plates inserted between the sheets. This device is characterized in that ribs are punched out in cooling plates outside and / or inside the sheet metal body of the stator and pivoted about their center line so that their surfaces are at least approximately perpendicular to the plane of the cooling plate and that in the over the outer circumference of the sheet metal body of the Stand protruding part of the cooling plates are arranged in ach senparalleler direction cooling tubes.
Embodiments are shown in the accompanying drawings, namely: FIG. 1 shows a longitudinal section through a rotating machine, FIG. 2 shows an enlarged detail from the stator of the machine from FIG. 1, FIG. 3 shows a side view of FIG. 4 shows a detail from the rotor of the machine from FIG. 1, FIG. 5 shows a side view of FIG. 4,
FIG. 6 shows a detail from the stator of another embodiment, FIG. 7 shows a side view of FIG. 6.
Between the sheets 1 of the iron body consisting of individual sheets, cooling plates 2 of good thermal conductivity are inserted from the material at any distance. The task of these Kühlplat th 2 is that they dissipate the heat that is generated in the windings embedded in the grooves, in the teeth and in the ring of the machine, in the direction of the ribs 3 attached to the circumference of the ring of the machine or on the circumference of the ring located cooling tubes 4, significantly increase. On part of the surface of the cooling plates, ribs 3 are punched out perpendicular to the plate surface to ensure the axial flow of the coolant and the heat dissipation from the plates, which form short interrupted surfaces. This arrangement increases the heat transfer between the coolant and the ribs 3.
The ribbed cooling plates 2 are arranged between the iron sheets 1 in such a way that they protrude over the same when the wreath, while they are arranged in the rotor so that they are located within the Blechpake tes.
In a closed machine as shown in Fig. 1, cooling plates protruding from the rim are arranged so that an axial row of cooling tubes is placed between the ribbed part and the rim, which passes through the cooling plates and connects to the end face of the machine, with the cooling plates with their flanged parts connect with good thermal conductivity. As a result, good heat conduction can be achieved from the iron body towards the cooling pipes in which a coolant flows.
As can be seen from Figure 7, multi-pronged ge corrugated or ribbed cooling inserts 6 are built into the cooling tubes to increase the cooling surface and the heat transfer to the external coolant. This is appropriate when the coolant is gaseous. If the coolant is a liquid, inserts with good metallic thermal conductivity can be fitted into the cooling tubes 4 through which the coolant flows.
Connecting and distribution pipes and pipe fittings (not shown), which serve to conduct the coolant, are connected to the ends of the pipes 4. According to FIG. 1, the cooling medium cooling the winding body and the rotor in a closed circuit is recooled on the ribbed surfaces 3 of the cooling plates 2. According to FIGS. 6 and 7, the cooling plates 2 protruding beyond the rim can also be formed from
that in their ribbed part 3 two rows of cooling tubes are arranged outside the ring.
As can be seen from Fig. 4 and 5, the mounted in the rotor cooling plates 2 are designed so that their ge ribbed part is inside the iron body. In the water version holes are punched into the iron sheets 1 at the Stel len where the ribbed parts 3 of the cooling plates 2 are located. The coolant cools the iron body between the ribs of the cooling plates located in the holes by flowing through it.
This arrangement is useful and advantageous when cooling the rotor, since the heat does not have to flow through the full height of the ring and the heat loss in the planes of the metal sheets can thereby be considerably reduced. Of course, the design with the cooling plates protruding over the rim of the iron sheets, as well as those with the cooling plates located in the holes in the rim, can be used in both open and closed-type machines. In open-plan machines, the coolant flows from the external environment into the machine and escapes into the external environment, flowing through the machine and the finned cooling system and thus cooling the machine.
When using the cooling system in closed-type machines, the machine is cooled by the coolant inside the machine flowing through the cooling system. The coolant can be recooled in a heat exchanger (not shown) built into the machine and then flows again into the cooling system,
creating a closed circuit within the machine.
The cooling effect of the cooling system can be increased in that the cooling plates 2 inserted between the iron sheets 1 also protrude between the teeth of the iron sheets. In order to improve the cooling even more, the cooling plates can be made of the metal with good thermal conductivity, advantageously made of copper or aluminum or alloys thereof.