DD272588A3

DD272588A3 - CLOSED ELECTRIC MACHINE WITH AN INTERNAL CIRCUIT AND SURFACE VEHICLE

Info

Publication number: DD272588A3
Application number: DD30045187A
Authority: DD
Inventors: Klaus Panzner; Ingolf Hahn; Eduard Maloszeck
Original assignee: Dessau Elektromotorenwerk
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1989-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine geschlossene elektrische Maschine mit einem Innenluftkreislauf und Oberflaechenbelueftung, auf dessen Aussenumfang parallel zur Maschinenachse verlaufende Kuehlrippen und Kuehlkanaele angeordnet und deren Luftein- und Luftaustrittsoeffnungen zum Maschineninneren bei Maschinengehaeusen in Gussausfuehrung vorgegossen sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Materialeinsatz fuer das Gehaeuse bei optimaler Ausnutzung der Oberflaeche fuer eine intensive Waermeabfuehrung auf ein Minimum zu senken. Dabei soll die Achshoehe, trotz der erforderlichen Rippen- und Kuehlkanalhoehe, moeglichst klein sein. Die Erfindung loest die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Statorgehaeusemantel im Bereich der Lufteintrittsoeffnungen zylindrisch gestaltet und im Bereich der Luftaustrittsoeffnungen bis zum Staenderende konisch erweitert ist. Das Statorgehaeuse ist hierbei anlageflanschlos ausgefuehrt. Die aeusseren Stirnseiten der Kuehlkanaele bilden Befestigungsflaechen fuer die Nocken der Lagerschilde.The invention relates to a closed electric machine with an inner air circulation and Oberflaechenbelueftung, arranged on the outer circumference parallel to the machine axis extending Kuehlrippen and Kuehlkanaele and their Luftein- and Luftaustrittsoeffnungen are precast to the machine interior in Maschinengehaeusen in Gussausfuehrung. The object of the invention is to reduce the material used for the case with optimal utilization of the surface for an intensive heat removal to a minimum. The Achshoehe, despite the necessary ribs and Kuehlkanalhoehe, should be as small as possible. The invention solves this problem by the fact that the Statorgehäususemantel in the region of Lufteintrittsoeffnungen cylindrically shaped and is conically widened in the air outlet to the end of the stator. The Statorgehaeuse is here executed plant flanschlos. The outer end faces of the cooling channels form mounting surfaces for the cams of the end shields.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine geschlossene, oberflächenbelüftete elektrische Maschine, vorzugsweise mit einem Gußgehäuse, auf dessen Außenumfang im Wechsel axial verlaufende Kühlrippen und Kühlkanäle vorgesehen sind und dessen Bohrung das Ständereisenblechpaket eng umfaßt, wobei die rohrartig ausgebildeten Kühlkanäle zum Gehäuseinnenraum im Bereich der Wicklungsköpfe Öffnungen haben und ein Innenlüfter einen Kreislauf der Innenluft unter Einbeziehung der Kühlkanäle erzeugt. Sie kann bei geschlossenen Elektromaschinen mittlerer Leistungen und unterschiedlichen Maschinenarten, z. B. bei Asynchron-, Synchron-, Gleichstrom- u.a. Maschinen, angewendet werden.The invention relates to a closed, surface-ventilated electric machine, preferably with a cast housing, on the outer circumference in alternation axially extending cooling fins and cooling channels are provided and the bore closely surrounds the stator iron sheet package, wherein the tube-like cooling channels to the housing interior in the region of the winding heads have openings and a Internal fan generates a cycle of the internal air including the cooling channels. It can be closed electric machines of medium power and different types of machines, eg. B. asynchronous, synchronous, DC u.a. Machines, to be applied.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der OE-AS 1488561, H 02 K, 9/18 ist eine oberflächengekühlte elektrische Maschine mit einem Stator beschrieben, auf dessen Außenumfang im Wechsel kurze und lange Kühlkanäle angeordnet sind. Die kurzen Kühikanäle münden in Öffnungen, die konzentrisch zur Lage der Wicklungsköpfe im Statormante! vorgesehen sind. Andererseits enden die langen Kühlkanäle axial außerhalb der Wickiungsköpfe in Räumen, in denen der Lüfter für den Innenkreislauf rotiert und entgegengesetzt die gekühlte InnenKift wieder in das Maschineninnere eintritt. Neben dem Innenluft-Eintrittsraum ist, durch den Lagerschild getrennt, der Außenlüfter angeordnet, welcher von der Schutzhaube überdeckt ist. Mit ihrem zylindrischen Teil überragt sie noch ein Teilstück der Kühlkanälo. Bedingt durch die langen Kühlkanäle und die senkrecht zum Statormantel eingearbeiteten Luftdurchtrittsöffnungen ist die Maschine, bezogen auf die Länge des Eisenblechpaketes einschließlich der Wicklung außergewöhnlich lang, womit das Masse/Leistungsverhältnis ungünstig beeinflußt wird.In OE-AS 1488561, H 02 K, 9/18 a surface-cooled electric machine is described with a stator on the outer circumference alternating short and long cooling channels are arranged. The short cooling channels open into openings that are concentric with the position of the winding heads in the stator edge! are provided. On the other hand, the long cooling channels terminate axially outside of the winding heads in spaces in which the fan for the inner circuit rotates and opposite the cooled InnenKift re-enters the interior of the machine. In addition to the inside air inlet space, separated by the end shield, the external fan is arranged, which is covered by the protective hood. With its cylindrical part, it still towers over a section of the Kühlkanälo. Due to the long cooling channels and the air passage openings incorporated perpendicular to the stator jacket, the machine is exceptionally long in relation to the length of the iron core, including the winding, whereby the mass / power ratio is adversely affected.

Mit der DE-PS 894129,21 d 1,55/51 ist eine gekapselte elektrisch? Maschine mit einem Rohrsystem bekannt geworden, bei dem ein Innsnlufler die Innenluft der Maschine durch senkrecht zum Gehäusemantel angeordnete Rohrstutzen in die Kühlrohre bläst, während ein außerhalb der Maschine auf einem Wellenstumpf sitzender Lüfter Außenluft über die Rohre fördert. Als nachteilig bei dieser Ausführung ist nicht nur der hohe Fertigungsaufwand für ein derartiges Rohrsystem anzusehen, sondern auch die Richtung des Luftein· und -austritts am Rohrsystem, in dem durch zweimalige rechtwinklige Luftumlenkung erhebliche Strömungsverluste entstehen.With the DE-PS 894129.21 d 1.55 / 51 is an encapsulated electrically? Machine has become known with a pipe system, in which a Innsnlufler blows the inside air of the machine by perpendicular to the housing shell arranged pipe socket in the cooling tubes, while a outside of the machine sitting on a stub shaft fan outside air promotes the pipes. A disadvantage of this design is not only the high production cost of such a pipe system, but also the direction of the air inlet and outlet on the pipe system, in which considerable losses of air flow caused by two right-angle air deflection.

In der DE-PS 899390,21 d 1,55/51 wird in umgekehrter Kühlweise durch einen Innenlüfter die erwärmte Luft in konzentrisch zum Statorblechpaket verlaufende Kammern geblasen, die von einem parallel zur Maschinenachse verlaufenden Rohrsystem durchsetzt sind. Ein Aufeenlüfter drückt Außenluft durch Rohre, wobei die Verlustwärme der Maschine über die Rohrwandungen an die Umgebungsluft abgeleitet wird.In DE-PS 899390,21 d 1.55 / 51, the heated air is blown in concentric with the stator lamination stack extending chambers in reverse cooling by an internal fan, which are penetrated by a parallel to the machine axis pipe system. A Aufeenlüfter pushes outside air through pipes, whereby the heat loss of the machine is derived via the pipe walls to the ambient air.

Auch diese Ausführung erfordert einen großen Material- und Arbeitszeitaufwand, führt zu einer relativ großen Achs- und Bauhöhe, großem Volumer und ungünstigem Masse/Leistungsverhältnis.This design also requires a lot of material and labor, resulting in a relatively large axle and height, large volume and unfavorable mass / power ratio.

Verbesserungen in der Zirkulation des Innenluftkreislaufes einer elektrischen Maschine sind in der DE-AS 1034753,21 d 1,5G/51 erkennbar, da die Luftein- und Austrittsöffnungen zu den Kühlkanälen konzentrisch zu den Wicklungsköpfen schräg verlaufen. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, daß die Einströmung der vom Außenlüfter geförderten Kühlluft in die Räume zwischen den Kühlrippen durch starke Umlenkung sehr beeinträchtigt ist, und es zusätzlicher Mittel zur Umlenkung der Luft an der Schutzhaube bedarf.Improvements in the circulation of the inner air circuit of an electrical machine can be seen in DE-AS 1034753.21 d 1.5G / 51, since the air inlet and outlet openings are inclined to the cooling channels concentric with the winding heads. However, this has the disadvantage that the inflow of the subsidized by the outdoor fan cooling air is very impaired in the spaces between the cooling fins by strong deflection, and it requires additional means for deflecting the air to the guard.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist eine geschlossene elektrische Maschine mit einem Stator mit auf dem Statorrücken angeordneten, längs verlaufenden, ins Gehäuseinnere mündenden Kühlkanälen und dazwischen liegenden Kühlrippen, bei dem eine intensivere Abführung der im Maschineninnern im Stator und Rotor entstehenden Wärme erfolgt. Damit soll bei einer Reduzierung der Gesamtmasse des Stators ein Wärmeausgleich zwischen Stator und Rotor mit erzielt werden, dor dio Voraussetzungen schafft, daß in einer Statorgröße gleiche Leistungen für Kurzschluß- und Schleifring^ jferausführungen untergebracht werden können. Ein weiteres Ziel ist hierbei eine reduzierte Achshöhe als Voraussetzung für ein optimiertes Masse/Leistungsverhältnis.The object of the invention is a closed electric machine with a stator arranged on the Statorrücken, longitudinal, opening into the housing interior cooling channels and intermediate cooling fins, in which there is a more intense dissipation of heat generated in the interior of the stator and rotor heat. This is to be achieved with a reduction of the total mass of the stator, a heat balance between the stator and the rotor, the dio conditions creates that in a stator size same performance for short circuit and slip ring ^ jferausführungen can be accommodated. Another goal here is a reduced shaft height as a prerequisite for an optimized mass / power ratio.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Siatorausführung für eine geschlossene elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Häuf tanspruches zu schaffen, bei der einerseits der Kreislauf für die Innenkühlluft sowohl für die Stator- als auch für die Läuferwicklung möglichst kurz gehalten wird und nachteilige Umlenkungen waitgehendst vermieden werden und bei dor andererseits der vom Au3enlüfter erzeugte Kühlluftstrom ohne nennenswerte Umlenkverluste und Behinderungen durch Bauteilzusammenfügungen an den Kühlrippen und Kühlkanäfen entlang gefeitet wird.The invention has for its object to provide a Siatorausführung for a closed electric machine according to the preamble of the hoop tanspres, in which on the one hand the circuit for the internal cooling air for both the stator and the rotor winding is kept as short as possible and disadvantageous deflections waitorgst avoided On the other hand, the cooling air flow generated by the outer fan is guided along the cooling fins and cooling cans without appreciable deflecting losses and obstructions by component assemblies.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Statorgehäusemantel am innenlüfterseitgen Ende im Bereich der Lufteintrittsöffnungen zylindrisch und der Luftaustrittsöffnungen zur Lagerschildanlagefläche konisch erweitert ist. Beide Statorgehäuseenden sind dazu an'sgeflanschlos ausgeführt, indem die äußeren Stirnseiten der Kühlkanäle als Lagerschildbefestigungs'.lächen ausgebildet sind.This object is achieved in that the Statorgehäusemantel on Innenlüfterseitgen end in the region of the air inlet openings is cylindrical and the air outlet openings to the bearing plate abutment surface is widened. Both Statorgehäuseenden are designed to ansgeflanschlos by the outer end faces of the cooling channels are designed as Lagerschildbefestigungs'.lächen.

Die konische Gehäusesrweiterung bietet den Vorteil, daß die Luft aus den Kühlkaiiälen ungehindert austreten und sich gleichmäßig im Wicklungskopfraum verteilen kann, obwohl die Wicklungsköpfe konzentrisch zu den Kanalausgängen liegen und sich bis in die Lagerschildwölbung erstrecken. Damit ist gewährleistet, daß die Wicklungsköpfe einerseits im Luftwirbel der Innenkühlluft liegen und andererseits der Lagerschild durch intensive Berührung mit dem Kühlluftstrom aktiv in die Wärmeabgabe einbezogen wird.The conical housing extension offers the advantage that the air from the Kühlkaiiälen escape unhindered and can distribute evenly in the winding head space, although the winding heads are concentric with the channel outputs and extend into the Lagerschildvölbung. This ensures that the winding heads are on the one hand in the air vortex of the internal cooling air and on the other hand, the bearing plate is actively involved in the heat output by intensive contact with the cooling air flow.

Die anlageflanschlose Ausführung des Stators und der Lagerschilde, d.h. Anwendung schmaler Zentrierungen und Anformung mehrerer Nocken am Lagerschildumfang, die sich mit den Kühlkanälen decken, gestatten ein 'ingehindertes axiales Einfließen der vom Außenlüfter geförderten Kühlluft in die Freiräume zwischen Kühlrippen und Kühlkanälen.The plant flangeless design of the stator and the end shields, i. Use of narrow centering and molding of several cams on the end of the bearing plate, which coincide with the cooling channels, allow 'ingehindertes axial flow of the funded by the outdoor fan cooling air into the spaces between cooling fins and cooling channels.

Vorteilhaft überragt der Stator mit seiner konischen Erweiterung die Ausladung der Wickelköpfe nur in dem Maße, daß unter Berücksichtigung der Lagersohildwöibung ein Luftquerschnitt zwischen Ständerinnendurchmesser und Wickelkopfe entsteht, der dem Querschnitt der Kühlkanäle entspricht.Advantageously, the stator with its conical extension extends beyond the projection of the winding heads only to the extent that, taking into account the Lagersohildwöibung an air cross-section between stator inner diameter and winding heads is formed, which corresponds to the cross section of the cooling channels.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutertThe invention will be explained using an exemplary embodiment

In don Zeichnungen zeigen: In don drawings show:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch die obere Hälfte einer elektrischen Maschine, Fig. 2: einen Teil-Querschnitt eines Statorgußteiles.Fig. 1: a longitudinal section through the upper half of an electric machine, Fig. 2: a partial cross section of a Statorgußteiles.

Der Stator 1 weist Kühlkanäle 2 und Kühlrippen 3 auf, die in nahezu gleichen Abständen auf dem Umfang verteilt wird. Die Rippen und Kühlkanäle erstrecken sich über die gosamte Statorlänge mit Ausnahme einiger Kühlkanäle, die in den Klemmenkastenanschluß 4 münden. Zwei sich über die Statorlänge erstreckende Kühlkanäle bilden den Träger für die Fußprofile 14. Die Kühlkanäle 2 haben Öffnungen 5; 6, welche konzentrisch zu den Wicklungsköpfen 8; 8' angeordnet sind. Die Öffnungen 5 sind im zylindrischen Teil der Statorwand eingearbeitet und axial so groß ausgebildet, daß sowohl erwärmte Luft ' om Wicklungskopf der im Statorblechpaket 7 liegenden Wicklung als auch durch den Sog des Innenlüfters herangeführte Warmluft vom Läufer 9 in die Kühlkanäle hineingedrückt werden kann. Die in Pfeilrichtung durch die Kühlkanäle geflossene abgekühlte Luft tritt durch die schräg zur Maschinenachse gelegenen Öffnungen 6 wieder in den Maschineninnenraum ein, umspült den Wicklungskopf 8 und fließt nach Durchtritt durch den I äufer 9 dem Innenlüfter 12 zu. Mit i>r Umspülung des Wicklungskopfes 8 und Einlenkung der Innenkühlluft in die Wölbung des Lage/schildes 10 durch den hineinragenden Wicklungskopf werden auch die Lagerschildoberflächen aktiv in die Wärmeabführung der Maschine einbezogen. Der Außenlüfter 13 erzeugt einen Luftstrom, welcher, durch die Wölbung der Schutzhaube 11 umgelenkt, in voller Rippen- und Kanalhöhe in die freien Räume zwischen Kühikanäle und Kühlrippen geblasen wird. (Gestrichelte Pfeile) Die Stirnseiten der Kühlkanäle bilden die Anlagenflächen für die 8efestigungsnocken der Lagerschilde. Durch diese Belestigungsweise wird bei reduziertem Lagerschilddurchmesser und minimalem Materialaufwand ein wirkungsvoller Luftstrom über die Kühlrippen geleitet.The stator 1 has cooling channels 2 and cooling fins 3, which is distributed at almost equal intervals on the circumference. The fins and cooling ducts extend over the gated stator length except for a few cooling ducts which open into the terminal box connection 4. Two cooling channels extending over the stator length form the support for the foot profiles 14. The cooling channels 2 have openings 5; 6, which concentric with the winding heads 8; 8 'are arranged. The openings 5 are incorporated in the cylindrical part of the stator and axially formed so large that both heated air 'om winding head lying in the stator lamination 7 winding as well as by the suction of the indoor fan zoom brought warm air from the rotor 9 can be pressed into the cooling channels. The cooled air which has flowed through the cooling channels in the direction of the arrow passes through the openings 6 at an angle to the machine axis back into the machine interior, surrounds the winding head 8 and, after passing through the injector 9, flows toward the interior fan 12. With l> r rinsing of the winding head 8 and deflection of the internal cooling air in the curvature of the layer / shield 10 by the projecting winding head and the bearing shield surfaces are actively involved in the heat dissipation of the machine. The external fan 13 generates an air flow which, deflected by the curvature of the protective hood 11, is blown into the free spaces between cooling ducts and cooling ribs at full rib and channel height. (Dashed arrows) The end faces of the cooling channels form the contact surfaces for the 8 mounting cams of the end shields. With this mounting method, an effective air flow is passed over the cooling fins with a reduced bearing plate diameter and minimal material expenditure.

Claims

1. Closed electric machine with an inner air circulation and surface ventilation, preferably with a cast housing, on the outer circumference in alternation axially extending cooling fins and cooling channels are provided, the bore of the stator iron sheet package tight and its tubular cooling channels to Gehauseinneren in the winding heads have openings through which is performed with the help of an internal fan, a cycle of the internal air of the machine, characterized in that the stator housing shell at the inside fan end in the region of the air inlet openings (5) cylindrical and tvn D-side end in the region of the winding heads (8) and the air outlet openings (6) is conically widened to the stator end, wherein the stator housing is executed at both ends plant flange and the outer end faces of the cooling channels form Lagerschildbefestigungsflächen.

2. Closed electric machine according to claim 1, characterized in that the stator with its conical extension projects beyond the projection of the winding heads only to the extent that, taking into account the Lagerschildvölbung an air passage cross section between the stator inner diameter and winding head is formed, which corresponds to the cross section of the cooling channels.