DD213798A1

DD213798A1 - SWIVELING DEVICE FOR ELECTRICAL MACHINES

Info

Publication number: DD213798A1
Application number: DD24809983A
Authority: DD
Inventors: Bernd Halbedel; Dieter Oesingmann; Guenter Gaebe; Peter Gottschalt
Original assignee: Suhl Elektrogeraete Veb K
Priority date: 1983-02-21
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1984-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wirbeleinrichtung zur Kuehlung elektrischer Maschinen, insbesondere Kleinmotorenmit bewickeltem Anker. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wirbeleinrichtung aus bereits vorhandenen Bauteilen zu schaffen, die eine intensive Kuehlung der Wickelkoepfeund des Kommutators gewaehrleistet, Ablagerung von Kohstaub und VersVerschleissteilchen des Kommutators auf den kommutatorseitigen Wickelkoepfen verhindert und die technologisch einfach herstellbar ist Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurchgeloest, dass die bei elektrischen Maschinen mit bewickeltem Anker verwendeten Nutverschlusskeilringe am Umfang oder einzelnen Nutzverschlusskeile am Ende mit radial nach aussen stehenden Wirbelelementen versehen werden.The invention relates to a vortex device for cooling electrical machines, in particular Kleinmotorenmit wound anchor. The aim and object of the invention is to provide a vortex device from existing components, which ensures an intensive cooling of the winding body and the commutator, prevents deposition of coal dust and VersVerschleissteilchen the commutator on the commutator winding core and technologically easy to manufacture according to the invention is achieved the task in that the groove lock wedge rings used in the case of electrical machines with wound anchors are provided on the circumference or individual payload wedges at the end with radially outwardly directed swirl elements.

Description

Wirbeleinrichtung für elektrische MaschinenWhirling device for electrical machines

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Wirbeleinrichtung zur Kühlung elektrischer Maschinen, insbesondere Kleinmotoren mit bewickeltem Anker.The invention relates to a vortex device for cooling electrical machines, in particular small motors with wound anchor.

Characteristic of the known technical solutions

Ss ist bekannt, zur Erzeugung eines KUhlluftstroraes und somit zur Herabsetzung der Temperaturen in der elektrischen Maschine auf der Rotorwelle einen Lüfter anzuordnen.It is known to arrange a fan for generating a cooling air stream and thus for reducing the temperatures in the electric machine on the rotor shaft.

Jedoch wird hier die Kühlluft ohne zusätzliche Leiteinrichtungen kaum über die Wickelköpfe und den Kommutator geführt. Gerade die Wickelköpfe sind aber bei elektrischen Maschinen, insbesondere Kleinmotoren, aufgrund ihrer großen OberflächenHowever, here the cooling air is hardly passed over the winding heads and the commutator without additional guide devices. But the winding heads are in electrical machines, especially small engines, due to their large surfaces

für die Wärmeabführung der Wicklungen maßgebend. Bei saugbelüfteten Kommutatormaschinen kommt hinzu, daß sich der vom Kühlluftstrom mitgeführte Kommutator- und Bürstenabrieb in dem zwischen Kommutator und kommutatorseitige Läuferseite •vorhandenen Totraumgebiet auf den Wicklungsteilen ablagert und dadurch die elektrische Festigkeit und Lebensdauer der elektrischen Maschine verringert.governing the heat dissipation of the windings. In the case of suction-ventilated commutator machines, the commutator and brush abrasion entrained by the cooling air flow is deposited on the winding parts in the dead space area present between commutator and commutator-side rotor side, thereby reducing the electrical strength and service life of the electrical machine.

Aus diesen Gründen werden bekanntlich die Kommutatorsegmente selbst als Lüfterflügel ausgebildet oder unmittelbar an den Stirnseiten des Rotors auf separaten Stützelementen Lüfterschaufeln befestigt (AS 11 60 084) sowie auf dem Kommutator (AS 10 67 518) bzw. über dem kommutatorseitigen Wickelkopf (AS 10 47 298) ein Lüfter angeordnet.For these reasons, as is known, the commutator segments themselves are designed as fan blades or mounted directly on the end faces of the rotor on separate support elements fan blades (AS 11 60 084) and on the commutator (AS 10 67 518) or on the commutator winding head (AS 10 47 298 ) arranged a fan.

In den genannten Fällen handelt es sich allerdings stets um Belüftungseinrichtungen, die zusätzliche Bauteile erfordern und deren Aufbau kompliziert und Herstellung aufwendig ist.In the cases mentioned, however, it is always aeration devices that require additional components and their construction complicated and expensive to manufacture.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Wirbeleinrichtung für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinmotoren, mit bewickeltem Anker zu schaffen, die aus bereits vorhandenen Bauteilen der elektrischen Maschinen besteht und die technologisch einfach herstellbar ist»The aim of the invention is to provide a whirling device for electrical machines, especially small motors, with wound anchor, which consists of existing components of electrical machines and which is technologically easy to produce »

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirbeleinrichtung für elektrische Maschinen der anfangs genannten Art so zu gestalten, daß die Wickelköpfe und der Kommutator intensiv gekühlt werden und Ablagerungen von Kohlestaub und Verschleißteilchen auf den kommutatorseitigen Wickelkopfen verhindert werden.The invention has for its object to make the whirl device for electrical machines of the type mentioned above so that the winding heads and the commutator are cooled intensely and deposits of carbon dust and wear particles on the commutator winding head are prevented.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch, gelöst, daß.die bei elektrischen Maschinen mit bewickeltem Anker verwendeten Nutverschlußkeilringe am Umfang oder einzelnen Nutverschlußkeile am Ende mit Wirbelelementen versehen werden. Die V/irbelelemente stellen Luftersohaufein dar, deren Höhe und Länge wesentlich größer sind als ihre Dicke. Sie stehen radial nach außen und schließen mit der Kontur der Wickelköpfe des Läufers ab. Damit werden bei Rotation des Läufers im Bereich der Wickelköpfe ständig Strömungsturbulenzen angeregt, die den konvektiven Wärmeaustausch der Wicklungen und des Kommutators wesentlich verbessern sowie den anfallenden Kommutator- und Bürstenabrieb aufwirbeln, so daß er mit dem Kühlluftstrom aus der elektrischen Maschine heraustransportiert wird oder sich an anderen elektrisch nicht beanspruchten Konstruktionsteilen ablagert.According to the invention, the object is achieved in that. The Nutverschlußkeilringe used in electrical machines with wound anchor on the circumference or individual Nutverschlußkeile be provided at the end with swirl elements. The vortex elements represent air voids whose height and length are substantially greater than their thickness. They are radially outward and close with the contour of the winding heads of the rotor. Thus, during rotation of the rotor in the winding heads constantly flow turbulence is excited, which significantly improve the convective heat exchange of the windings and the commutator and stir up the resulting commutator and brush abrasion, so that it is transported out with the cooling air flow from the electric machine or at others deposits not electrically stressed construction parts.

Die Herstellung der Wirbeleinrichtung kann in vorteilhafter .'/eise so erfolgen, daß entweder die Wirbelelemente unmittelbar an den Nutverschlußkeilring angespritzt bzw. gepreßt werden oder die einzelnen Nutverschlußkeile an einem Ende zu Wirbelelementen plastisch verformt werden. Solche Wirbeleinrichtungen erfordern keine zusätzlichen Bauteile für die elektrische-.? Maschine und sie sindltechnologisch einfach realisierbar.The production of the vortex device can take place advantageously in such a way that either the vortex elements are molded or pressed directly against the slot closure key ring or the individual slot closure keys are plastically deformed at one end to form vortex elements. Such vortex devices do not require additional components for the electrical. Machine and they are technologically easy to implement.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Wirbeleinrichtungen leicht herstellbar und modifizierungsfähig sind. So kann die Wirbeleinrichtung insbesondere bei elektrischen Maschinen mit hohen Drehzahlen verwendet v/erden, indem zu ihrer Fertigung Plastmaterialien eingesetzt werden. Ebenso ist die Wirbeleinrichtung besonders bei selbstbelüfteten Maschinen oder geschlossenen oberflächenbelüfteten elektrischen Maschinen vorteilhaft, um hier den konvektiven Wärmeaustausch im Inneren der Maschine zu vergrößern. Des v/eiteren können die Wirbeleinrichtungen durch AusführungFurther advantages of the invention are that the vortex devices are easy to prepare and modify. Thus, the vortex device can be used in particular in electrical machines with high speeds v / ground by plastic materials are used for their production. Likewise, the vortex device is particularly advantageous in self-ventilated machines or closed surface-ventilated electrical machines to increase the convective heat exchange inside the machine here. Des v / eiteren can the vortex devices by execution

.-ungerader radialer 'Wirbelelemente drehrichtungsabhängig oder.uneven radial 'vortex elements depending on the direction of rotation or

durch Anbringung von gekrümmten bzw. axial verdrehten Wirbel-by the application of curved or axially twisted

elementen drehrichtungsabhängig gestaltet werden. Im letzteren Fall erreicht man in der für die elektrische Maschine festgelegten Drehrichtung eine intensivere Kühlwirkung durch die Wirbeleinrichtung.elements are designed to be dependent on the direction of rotation. In the latter case, a more intense cooling effect is achieved by the vortex device in the direction of rotation defined for the electric machine.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werdenThe invention will be explained below with reference to an embodiment

In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: In the accompanying drawing show:

Fig. 1: eine Seitenansicht des bewickelten Läufers einer elektrischen Maschine mit kommutatorseitiger Wirbeleinrichtung,1 is a side view of the wound rotor of an electrical machine with commutator vortex device,

Fig. 2: die Vorderansicht der Wirbeleinrichtung und Fig.3: die Schnittdarstellung der Wirbeleinrichtung.Fig. 2: the front view of the vortex device and Figure 3: the sectional view of the vortex device.

Gemäß der Darstellung in Figur 1 ist auf dem kommutatorseitigen Wickelkopf 1 des bewickelten Läufers 2 einer elektrischen Kommutatormaschine eine Wirbeleinrichtung 3 mit geraden radialen, am Umfang des Nutverschlußkeilringes gleichmäßig verteilten Wirbelelementen 4 und Nutverschlußkeilen 5 angeordnet. Die Wirbeleinrichtung 3 wird über den Kommutator 6 mit den Nutverschlußkeilen 5 in die teilweise geschlossenen Nuten 7 des Läuferblechpaketes 8 des bewickelten Läufers 2 geschoben. Die inneren Abmessungen der Wirbeleinrichtung 3 sind der Nutausfüllung und der äußeren Kontur des kommutatorseitigen Wickelkopfes 1 eng angepaßt. Die axiale Länge der. Nutverschlußkeile 5 kann so ausgelegt werden, daß die Nutverschlußkeile 5 die Nuten 7 des Läuferblechpaketes 8 vollständig oder nur teilweise schließen·As shown in FIG. 1, a swirl device 3 with straight radial swirl elements 4 and slot wedges 5 distributed uniformly around the circumference of the slot lock wedge ring is arranged on the commutator end winding head 1 of the wound rotor 2 of an electric commutator machine. The vortex device 3 is pushed via the commutator 6 with the Nutverschlußkeilen 5 in the partially closed grooves 7 of the rotor core 8 of the wound rotor 2. The inner dimensions of the vortex device 3 are the Nutausfüllung and the outer contour of the commutator winding head 1 closely matched. The axial length of the. Slot closure wedges 5 can be designed so that the slot closure wedges 5 completely or only partially close the grooves 7 of the rotor core 8.

In jedem Fall sitzt die Wirbeleinrichtung 3 ausreichend fest am Läufer 2 der elektrischen Maschine. Die Länge der 7/irbelelemente 4 der V/irbeleinrichtung 3 richtet sich nach derIn any case, the vortex device 3 sits sufficiently firmly on the rotor 2 of the electric machine. The length of the 7/4 irbelelemente the V / irbeleinrichtung 3 depends on the

Größe des kommutatorseitigen Wickelkopfes Λ* Sie ist möglichst voll auszunutzen. Die Höhe der Wirbelelemente 4 ist zweckmäßig dem freien Raum zwischen dem Wickelkopf 1 und dem Ständer der elektrischen Maschine anzupassen. Bei Blechpaketlängen des Läufers 2, die kleiner als die. Ständerblechpaketlänge sind, darf der Außendurchmesser der Wirbelelemente 4 maximal dem Läuferdurchmesser entsprechen. Ist jedoch die Blechpaketlänge des Läufers 2 größer als die Ständerblechpaketlänge der elektrischen Maschinen, können die Wirbelelemente 4 den Läuferdurchmesser überragen·Size of the commutator-side winding head Λ * It should be used as fully as possible. The height of the vortex elements 4 is expedient to adapt to the free space between the winding head 1 and the stator of the electric machine. In laminated core lengths of the rotor 2, which is smaller than the. Ständerblechpaketlänge are allowed, the outer diameter of the vortex elements 4 maximum correspond to the rotor diameter. However, if the laminated core length of the rotor 2 is greater than the stator laminated core length of the electrical machines, the swirl elements 4 may project beyond the rotor diameter.

Wie aus den Figuren 2 und Fig. 3 weiterhin hervorgeht, stellt die Wirbeleinrichtung 3 einen als konstruktive Einheit herstellbaren Ring dar. Sr wird für elektrische Kleinmotore zweckmäßig aus einem Plastwerkstoff gepreßt oder gespritzt. Damit entsteht eine technologisch.einfache und ohne zusätzliche Teile herstellbare und anbringbare Wirbeleinrichtung 3 für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinmotoren, mit bewickeltem Läufer 2. Sie gewährleistet, daß bei Rotation des Läufers 2 im Bereich des kommutatorseitigen Wickelkopfes 1 und des Kommutators 6 ständig Turbulenzen angeregt werden, die eine intensive Kühlung des Wickelkopfes 1 und des Kommutators 6 garantieren und Ablagerungen von Kohlestaub und Verschleißteilchen auf den Wicklungsteilen verhindern..As is further apparent from FIGS. 2 and 3, the vortex device 3 constitutes a ring which can be produced as a structural unit. Sr is expediently pressed or sprayed from a plastic material for small electrical motors. This ensures a technologically simple and produced without additional parts and attachable vortex device 3 for electrical machines, especially small motors, with wound rotor 2. It ensures that upon rotation of the rotor 2 in the commutator winding head 1 and the commutator 6 6 turbulence is constantly excited that guarantee intensive cooling of the winding head 1 and the commutator 6 and prevent deposits of carbon dust and wear particles on the winding parts ..

Claims

Srfindungsansprüche:

Λ, Whirling device for electrical machines with wound anchor, characterized in that the Nutverschlußkeilringe on the circumference or individual Nutverschlußkeile in the winding head area with radially outwardly straight or axially curved or offset vortex elements whose height and length are substantially greater than their thickness, are provided wherein the slot wedge ring or slot wedge and the swirl element always form a constructive unit ·

2. vYirbeleinrichtung according to item 1, characterized in that the dimensions of the vortex device of the outer contour of the winding head and the winding in the grooves of the Läufererblechpaketes are closely matched.

3 · vortex device according to point ι 1>, characterized in that the vortex elements in electrical machines whose Läufererblechpaketlänge is greater than the stator lamination packet length, project beyond the rotor diameter.

4th vortex device after. , Punkt -], characterized in that it sits in self-ventilated commutator on the commutator winding head and self-ventilated or closed surface-ventilated electric machines on both winding heads of the wound rotor.

For this Λ sheet drawings