DE10125611A1 - Mit mindestens einem Fremdlüfter belüftete Gleichstrommaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit mindestens einem Lüfter fremdbelüftete Gleichstrommaschine (6) mit einem Ständerblechpaket (40), Ständerwicklungen, einem Läufer mit Läuferwicklungen, einem Kommutator und Kommutatorbürsten. Dabei verläuft die Strömungsrichtung von zumindest Anteilen des durch einen Fremdlüfter (2) erzeugten Kühlluftstroms (18) über den Kommutator zum Fremdlüfter (2) hin.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit mindestens einem Fremdlüfter belüftete Gleichstrommaschine mit einem Ständer­ blechpaket, Ständerwicklungen, einem Läufer mit Läuferwick­ lungen, einen Kommutator und Kommutatorbürsten, wobei Wärme­ quellen der Gleichstrommaschine mit einem Kühlluftstrom beaufschlagbar sind.

Dem Fachmann sind fremdbelüftete Gleichstrommaschinen mit ei­ nem Ständerblechpaket, Ständerwicklungen, einem Läufer mit Läuferwicklungen, einen Kommutator und Kommutatorbürsten, wo­ bei Wärmequellen der Gleichstrommaschine mit einem Kühlluft­ strom beaufschlagbar sind, wobei der Fremdlüfter im Bereich des Kommutators aufgesetzt ist, bekannt. Der Fremdlüfter bläst, d. h. drückt einen Kühlluftstrom in den Bereich des Kommutators bzw. der Kommutatorbürsten, wobei der Kühlluft­ strom danach oder zugleich in das Ständerblechpaket mit den Ständerwicklungen geführt ist. Dadurch dass der Fremdlüfter Kühlluft gegen den Strömungswiderstand in die Gleichstromma­ schine hinein drückt, wird sowohl der Kommutator mit den Kom­ mutatorbürsten als auch der Ständer, das Ständerblechpaket, der Läufer und die Wicklungen von Ständer und Läufer, ge­ kühlt.

Aufgrund einer derartigen Kühlanordnung wird der Kommutator entsprechend den Erfordernissen gut gekühlt, da dieser am An­ fang der Kühlkette von Kommutator, Kommutatorbürsten, Läufer, Läuferwicklungen, Ständer und Ständerwicklungen liegt. Stän­ derwicklungen sind z. B. Polwicklungen und/oder Wendepolwick­ lungen. Da der vom Kommutator in die Gleichstrommaschine füh­ rende Kühlluftstrom zunächst den Kommutatorbereich kühlt, um danach als bereits erwärmter Kühlluftstrom zur Kühlung der anderen Wärmequellen wie Wicklungen im Ständer und Läufer zu dienen, führt dies zu reduzierten Kühlwirkung des Kühlluft­ stroms im Vergleich zum Bereich des Kommutators. Hieraus er­ gibt sich eine Reduzierung der leistungsmäßigen Beanspruch­ barkeit der luftgekühlten Gleichstrommaschine durch eine re­ duzierte Kühlungswirkung der Wicklungen. Darüber hinaus ge­ langen über den Luftstrom Fremdpartikel, wie sie insbesondere auch durch den Abrieb von Bürsten und Kommutator entstehen, in den Bereich von Ständer und Läufer. Feiner Staub und/oder Fremdpartikel können Beschädigungen, insbesondere an den Wicklungen und deren Isolierung hervorrufen. Dieses Problem verschärft sich, insbesondere durch die kinetische Energie der Partikel selbst und dem Umstand, dass die elektrische Gleichstrommaschine bewegte Teile wie den Läufer, aufweist. Der Läufer ist z. B. beschädigbar, wenn er in seiner Bewegung an Ablagerungen von Partikeln streift. Weiterhin können durch eine elektrisch leitende Eigenschaft der Teilchen, d. h. ins­ besondere durch Bürstenstaub oder durch Abrieb vom Kommutator Schäden entstehen, insbesondere dann, wenn sich Ablagerungen bilden. Ein Beispiel für Schäden sind beschädigte Isolierun­ gen von Wicklungen, so dass insbesondere in Verbindung mit Ablagerungen leitender Teilchen Kurzschlüsse und Überströme entstehen, welche einen Ausfall von Teilen der Gleichstromma­ schine z. B. durch thermische Belastung ermöglichen. Werden Isolationen nur teilweise beschädigt so erhöht sich auch die durch Teilentladung entstehende Gefahr bei Isolationsmateria­ lien. Durch im Kühlluftstrom vorhandene Fremdpartikel sind Beschädigungen der Gleichstrommaschine, hervorrufbar wie auch bei durch Fremdpartikel entstandene Ablagerungen. Dies sind Gründe für Ausfälle der Gleichstrommaschine und einer Redu­ zierung der Lebensdauer.

Bei der Auslegung der Gleichstrommaschine erfolgt zumeist ei­ ne Betrachtung entsprechend der zulässigen maximalen Tempera­ tur. Die Erwärmung des Kommutators, welcher sich auf der Be­ dienseite befindet, hat unter anderem zwei Ursachen. Zum ei­ nen erfolgt die Erwärmung durch den wärmeleitenden Kontakt zu den Wicklungen des Läufers und zum anderen ergibt sich eine Erwärmung aus den Wechselwirkungen zwischen Kommutator und Kommutatorbürsten, wie z. B. durch Reibung oder durch Über­ gangswiderstände. Abhängig von der Temperatur des Kommutators und der Bürsten ändert sich elektrisch und/oder mechanisch der Bürstenkontakt zum Kommutator. Der Bürstenkontakt verbes­ sert sich zunächst mit steigender Temperatur, nimmt dann al­ lerdings wieder ab. Die Auslegung der Gleichstrommaschine er­ folgt unter Berücksichtigung der Bedingungen bei einem defi­ nierten Betrieb, wobei dieser von der jeweiligen Anforderung an die Gleichstrommaschine abhängt. Die Auslegung eines Typs einer Gleichstrommaschine erfolgt gemäß den Vorgaben zur ma­ ximalen Betriebstemperatur und auch unter Berücksichtigung der Bürstenkontakttemperatur, welche vorzugsweise in einem vorbestimmten Temperaturbereich zu erhalten ist. Bei Betrieb der Gleichstrommaschine außerhalb der gewünschten Bürstenkon­ takttemperatur ist gegebenenfalls mit Funkenbildung und einem erhöhten Bürstenabrieb zu rechnen. Dies führt zu erhöhtem Verschleiß an den Bürsten, sowie am Kommutator, gegebenen­ falls zur Beschädigung des Kommutators selbst und zu einer höheren Verschmutzung und demzufolge auch zu einer Reduzie­ rung der Betriebsstundenzeit der Gleichstrommaschine.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Op­ timierung einer luftgekühlten Gleichstrommaschine anzugeben. Die Optimierung bezieht sich auf eine verbesserte Kühlung, auf die Reduzierung der Verschmutzung der Gleichstrommaschine wie durch den Kommutator und die Kommutatorbürste und auf das Vermeiden von Nachteilen des bisherigen Standes der Technik.

Diese Aufgabe wird durch eine mit mindestens einem Fremdlüf­ ter belüftete Gleichstrommaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Strömungsrichtung von zumindest ei­ nem Teil des Kühlluftstroms über den Kommutator zum Fremdlüf­ ter hin, verläuft.

Bei einem Verlauf des Kühlluftstromes von den Kommutator­ bürsten und dem Kommutator hin zu einem Fremdlüfter ist es notwendig, dass dieser die Kühlluft ansaugt und somit einen Kühlluftstrom über den Kommutator und dessen Bürsten erzeugt. Vorteilhaft dabei ist, dass Fremdpartikel wie Bürstenstaub bzw. auch Abriebmaterial des Kommutators nicht in den Bereich des Ständers bzw. auch des Läufers und den dazugehörigen Wicklungen gelangen. Nach dem Ansaugen der Kühlluft durch den Fremdlüfter wird diese in die Umgebung abgegeben, d. h., abge­ blasen. Die abgegebene Luft, welche nun möglicherweise durch Bürstenstaub oder ähnliche Fremdpartikel auch von anderen Verschmutzungsquellen kontaminiert ist dient nicht der direk­ ten Kühlung von Wicklungen des Ständers oder Läufers, allen­ falls dient diese zur Kühlung der Oberfläche des Ständers. Ständer, Läufer und/oder Wicklungen sind zumindest durch ei­ nen Teil des von einem Fremdlüfter erzeugten Kühlluftstromes kühlbar, welcher dem Bereich des Kommutators entzogen ist. Beispielsweise wird zunächst Luft, welche als Kühlluft fun­ giert auf der Antriebsseite der Gleichstrommaschine angesaugt und über den Bereich des Ständers und Läufers zur Bedienseite weitergeführt. Dort ist diese zur Kühlung des Bereiches des Kommutators verfügbar. Dies ist insbesondere bei der Verwen­ dung nur eines Lüfters vorteilhaft. Befindet sich der Kommu­ tator der Gleichstrommaschine auf der Antriebsseite so wird die Luft, welche als Kühlluft fungiert beispielsweise auf der Bedienseite der Gleichstrommaschine angesaugt und über den Bereich des Ständers und Läufers zur Antriebsseite weiterge­ führt. Dort ist diese zur Kühlung des Bereiches des Kommuta­ tors verfügbar. Auch in diesem Fall ist dies insbesondere bei der Verwendung nur eines Lüfters vorteilhaft. Führungen der Kühlluft bei einem bedienseitigen Kommutator sind analog auch bei antriebsseitigen Kommutatoren vorsehbar. Weist die Gleichstrommaschine zumindest zwei Lüfter auf, so ist zumin­ dest ein Fremdlüfter als Sauglüfter zur Kühlung des Bereichs des Kommutators ausführbar. Ein zweiter Fremdlüfter zur Küh­ lung des Bereiches von Läufer und Ständer ist sowohl als Sauglüfter als auch als Drucklüfter, welcher Kühlluft in die Gleichstrommaschine bläst, ausführbar. Die Antriebsseite ei­ ner elektrischen Maschine ist diejenige Seite, welche über Mittel zur Ankopplung der Bewegung des Läufers an eine Last verfügt. Im Gegensatz dazu ist die Bedienseite ihrerseits die der Antriebsseite gegenüberliegende Seite einer elektrischen Maschine, auf welcher sich im Falle der Gleichstrommaschine zumeist der Kommutator befindet. Bei manchen Gleichstromma­ schinen befindet sich der Kommutator auf der Antriebsseite.

Ein Einzellüfter saugt einen Kühlluftstrom durch die elektri­ sche Maschine. Dieser Kühlluftstrom ist anfangs über Wärme­ quellen wie die Ständer- und Läuferwicklungen führbar und da­ nach über den Bereich des Kommutators bzw. den Bereich der Kommutatorbürsten. So sind wesentliche Wärmequellen der Gleichstrommaschine kühlbar. Im Ansaugbereich ist insbesonde­ re im Fall von verschmutzter Umgebungsluft ein Filter vorzu­ sehen, welcher die Ansaugluft säubert. Eine Saugfunktionali­ tät eines Fremdlüfters ist auch gegeben, wenn zwei Fremdlüf­ ter zum Einsatz gebracht sind. Dabei saugt zumindest ein Fremdlüfter Luft aus dem Bereich des Kommutators und der Kom­ mutatorbürsten ab um so einen Kühlluftstrom für diese zu er­ zeugen und eventuelle Fremd- und Schmutzpartikel aus diesem Bereich zu entfernen.

Dieser Kühlluftstrom ist teilweise oder vollständig von einem zweiten Kühlluftstrom getrennt, welcher zur Kühlung von Stän­ der, Läufer und deren Wicklungen erzeugt ist. Dabei handelt es sich entweder um einen Sauglüfter wie im Fall des Kühl­ luftstroms im Kommutatorbereich oder um einen blasenden Lüf­ ter, welcher Außenluft ansaugt und diese durch den Bereich von Ständer, Läufer und deren Wicklungen bläst. Auch in die­ sem Fall mit mehr als einem Fremdlüfter ist optional ein Fil­ ter für die angesaugte Luft vorsehbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der von einem Lüfter erzeugbare Kühlluftstrom zumindest zwei, zu­ mindest teilweise voneinander räumlich getrennte Kühlluft­ ströme auf, wobei zumindest einer der Kühlluftströme zur Küh­ lung des Kommutators beiträgt.

Mit Hilfe der Aufspaltung eines Kühlluftstromes in zumindest teilweise voneinander räumlich getrennte Kühlluftströme ist es möglich unterschiedlichen Kühlanforderungen von Kommutator und Ständer- bzw. Läuferwicklungen Rechnung zu tragen. Für den Fall der Verwendung nur eines Lüfters, d. h. eines Einzel­ lüfters sind Teile eines angesaugten Kühlluftstromes bzw. von Kühlluftströmen bei mehreren Ansaugöffnungen wie Ansaug­ schlitzen, so abzuspalten bzw. zu separieren, dass ein ab­ gespaltener Kühlluftstrom weniger stark zur Kühlung von Stän­ der, Läufer und deren Wicklungen beiträgt wie der dafür vor­ gesehen. Zumindest ein abgespaltener Kühlluftstrom ist insbe­ sondere zur Kühlung des Kommutators und des Bereichs der Kom­ mutatorbürsten verwendbar. Die Abspaltung eines oder mehrerer Kühlluftströme ist im Einlassbereich der Gesamtluft möglich wie auch an einen anderen Ort der Gleichstrommaschine.

Zur Kühlung des Bereichs des Kommutators ist insbesondere auch die Sogwirkung eines bereits bestehenden Kühlluftstromes ausnutzbar, indem dieser über Lufteinlassschlitze äußere Luft mitreißt. Zusätzliche Einlassschlitze sind insbesondere im Bereich des Kommutators sinnvoll, da hier die Saugwirkung des Sauglüfters von großer Bedeutung ist. Um allerdings die Saug­ leistung bezüglich des Kühlluftstromes für Ständer, Läufer und deren Wicklungen nicht unzulässig zu vermindern sind zu­ sätzliche Lufteinlässe in ihren Querschnitt und ihrer Anzahl den Umständen entsprechend zu begrenzen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Gleich­ strommaschine ist der zur Kühlung des Kommutators verwendete Kühlluftstrom räumlich getrennt von anderen Wärmequellen.

Erhöhten Kühlanforderungen des Bereiches des Kommutators wird dadurch Rechnung getragen, dass noch nicht vorgewärmte Kühl­ luft für den Kommutatorbereich vorsehbar ist. Dies geschieht beispielhaft einerseits durch zusätzliche Kühllufteinlässe im Bereich des Kommutators andererseits aber auch durch Bypass- Kanäle, welche zur Führung von Kühlluft vorsehbar sind. Bypass-Kanäle führen Kühlluft vom Ansaugpunkt über Bypässe, d. h. nicht über Ständerwicklungen oder Läuferwicklungen, wel­ che Wärmequellen darstellen, zum Kommutator. Auf diese Weise ist ein höheres Temperaturgefälle zwischen Kühlluft und Wär­ mequelle für den Bereich des Kommutators nutzbar. Bypasskanä­ le sind so ausbildbar, dass diese innerhalb des Ständers und/oder außerhalb des Ständers in zusätzlichen Kanälen ver­ laufen. Innerhalb des Ständers sind Kanäle z. B. durch Stan­ zungen der Ständerbleche ausbildbar. Die Kühlluft innerhalb der Kanäle ist beispielsweise durch gesonderte Luftgitter reinigbar. Bypasskühlkanäle sind in ihrem Querschnitt und/oder ihrer Form beliebig ausführbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Gleich­ strommaschine weist diese Mittel zur Führung des Kühlluft­ stromes bzw. der Kühlluftströme, insbesondere Kanäle, Leit­ bleche, Formteile oder Gehäuseformgebungen auf bzw. sind die­ se vorsehbar. Durch diese ist der oder sind die Kühlluftströ­ me an vorgebbare Bereiche der Gleichstrommaschine leitbar. Die bereits beschriebenen Bypass-Kanäle sind beispielhaft als Kanäle ausführbar bzw. ausgeführt, welche zumindest einen Kühlluftstrom an einen vorgebbaren Bereich wie den Kommutator oder die Kommutatorbürsten leiten. Führen Kanäle nicht direkt zu einem vorgebbaren Bereich so ist ein Kühlluftstrom vor­ teilhaft durch beispielsweise Leitbleche oder entsprechend ausgeführte Formteile an den jeweiligen Bereich führbar. Ge­ häuseformgebungen sind so ausgeführt, dass auch zusätzliche Einlässe für Kühlluft so ausgestaltet sind, dass der eintre­ tenden Kühlluft bereits eine Strömungsrichtung vorgegeben ist. Beispielhaft ist dies mit Hilfe einer Gehäuseabdeckung des Kommutatorbereiches ausgeführt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Gleichstrom­ maschine Lüftungsschlitze in der Abdeckung des Kommutators zum Lufteinlass auf.

Lüftungsschlitze dienen dem Einlass von Kühlluft. Weiterhin wird durch diese ermöglicht Kühlluft als Kühlluftstrom bzw. Kühlluftströme zuzuführen und die Größe des Kühlluftstromes zu bestimmen. Die Größe des oder der Kühlluftströme ist auch abhängig von der benötigten Kühl- und Saugleistung in Bezug auf die Kühlung anderer Wärmequellen. In vorteilhafter Weise ist zumindest ein Lüftungsschlitz so ausgeführt, dass diese zumindest einen Kühlluftstrom an den Kontaktbereich des Kom­ mutators mit Kommutatorbürsten führt. So ist nicht nur eine intensivere Kühlung hervorrufbar, sondern auch der Abtrans­ port von Fremdpartikel wie Bürstenstaub, beförderbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zei­ gen:

Fig. 1 eine Gleichstrommaschine mit einem bedienseitig ange­ brachten Fremdlüfter,

Fig. 2 eine Gleichstrommaschine mit einem antriebsseitig ange­ brachten Fremdlüfter,

Fig. 3 eine Gleichstrommaschine mit einem mittig angebrachten Fremdlüfter,

Fig. 4 eine Gleichstrommaschine mit einem axial angebrachten Fremdlüfter ohne Bypass-Kanäle,

Fig. 5 eine Gleichstrommaschine mit einem axial angebrachten Fremdlüfter mit Bypass-Kanälen,

Fig. 6 einen einzelnen in einer Ecke des Ständerblechpaketes angebrachten Bypass-Kanal,

Fig. 7 zwei in einer Ecke des Ständerblechpaketes angebrachte Bypass-Kanäle in Dreiecksausführung und

Fig. 8 zwei in einer Ecke des Ständerblechpaketes angebrachte runde Bypass-Kanäle.

Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine Gleichstrommaschine 6, mit einem Ständer 23 und einem nicht näher dargestellten Läu­ fer. Die Gleichstrommaschine 6 ist grob in drei Bereiche gliederbar. Im rechten Bereich der Fig. 1 befindet sich der nicht sichtbare Kommutator in der Gleichstrommaschine 6 mit einer Kommutatorabdeckung 26 und ein Fremdlüfter 2, wobei dieser Bereich als Bedienseite 14 gekennzeichnet ist. Links im Anschluss an die Bedienseite 14 befindet sich der Ständer­ bereich 22. In diesem Bereich befindet sich neben dem Ständer 23 auch der Läufer der Gleichstrommaschine 6 und die dazuge­ hörigen nicht näher dargestellten Wicklungen für Ständer und Läufer. Weiterhin wird der Ständerbereich 22 von einem Wick­ lungskühlluftstrom 24 und einem Kanalkühlluftstrom 20 durch­ kämmt, wobei sich der Kanalkühlluftstrom 20 in Kanälen 8, welche sich im Ständerblechpaket 40 befinden, ausbildet. In der Fig. 1 ist die Gleichstrommaschine 6 in einer seitlichen Aufsicht gezeigt, wobei die Kanäle 8 im Ständerblechpaket 40 durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Die Gleichstrom­ maschine 6 weist ein Mittel zur Aufstellung 42 auf, wobei dieses in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist. Die linke Hälfte der Fig. 1 wird als Antriebsseite 12 bezeichnet und umfasst unter anderen die Motorachse 16, das Lagerschild 44, den Filter 4 und einen Kühlluft-Aufteilungsbereich 46. Innerhalb des Kühlluft-Aufteilungsbereiches 46 teilt sich die Kühlluft in einen Kanalkühlluftstrom 20, bzw. in Kanalkühl­ luftströme 20, welche in Kanälen 8 im Ständerblechpaket 40 verlaufen und in einen Wicklungskühlluftstrom 24 auf. Sowohl der Kanalkühlluftstrom 20 kann sich seinerseits durch mehrere im Umfang verteilte Kanäle 8 in verschiedene Kühlluftströme weiter aufspalten wie auch der Wicklungskühlluftstrom 24 in­ nerhalb des Innenbereichs des Ständers 23 und des Läufers weiter in unterschiedliche Wicklungskühlluftströme 24 auf­ teilbar ist. Über einen Filter 4, welcher über eine ausrei­ chende Anzahl von Lufteintritten 32 verfügt, wird der Kühl­ luft-Aufteilungsbereich 46 mit Kühlluft gespeist. Der Filter 4 reinigt die Luft. Beschädigungen der Gleichstrommaschine 6 durch verschmutzte Kühlluft sind so vermeidbar.

Eine genaue Ausführung des Lufteintritts 32 in den Filter 4 ist in Fig. 1 nicht spezifiziert, wobei der Filter 4 selbst ein optionales Element der Gleichstrommaschine 6 darstellt.

Mit Hilfe der in der Fig. 1 dargestellten Pfeile, welche bei­ spielhaft den Lufteintritt 32, den Kühlluftstrom 18, den Wicklungskühlluftstrom 24, den Kanalkühlluftstrom 20, oder den axialen Luftaustritt 30 kennzeichnen und nicht in jedem Fall ein Bezugszeichen haben, wird schematisch der Verlauf der Kühlluft dargestellt. Dieser schematische Verlauf zeigt, dass die Kühlluft durch den Fremdlüfter 2 durch die Gleich­ strommaschine 6 gesaugt wird. Kanäle 8 im Ständerblechpaket 40 leiten über das Filter 4 angesaugte Kühlluft ohne größere Erwärmung direkt zum Kommutator auf die Bedienseite 14, wo dieser gemeinsam mit dem Bereich der Kommutatorbürste mit frischerer Kühlluft kühlbar ist. Dadurch ist dort eine erhöh­ te Kühlwirkung erzielbar als dies alleine mit dem Wicklungs­ kühlluftstrom 24, welcher bereits Wärme der Wicklungen von Ständer und Läufer aufgenommen hat, möglich wäre. Als Saug­ lüfter saugt der Fremdlüfter 2 über die Bedienseite 14 die Kühlluft an, so dass mit dieser Kühlluft auch Bürstenstaub, der Bürstenabrieb der Kommutatoren oder andere Kleinstteile und Fremdpartikel, seien diese nun elektrisch leitend oder nicht leitend, über zumindest einen Luftaustritt, z. B. einen axialen Luftaustritt 30, an die Umgebung abgebbar ist. Da­ durch ist eine geminderte Verschmutzung der Gleichstromma­ schine 6 erreichbar, da diese stets durch eine Art Staubsau­ ger, d. h. einen saugenden Fremdlüfter 2 reinigbar ist und die angesaugte Kühlluft zu Beginn des Ansaugvorgangs durch einen Filter 4 führbar ist. Dies erhöht die Lebensdauer der Gleich­ strommaschine und vermindert Wartungs- und Säuberungsarbei­ ten. Durch die Verwendung von Kanalkühlluftströmen 20 und beispielsweise zusätzlichen Ansaugöffnungsschlitzen 10 in der Kommutatorabdeckung 26 sind der Kommutator und dessen Bürsten gut gekühlt, so dass nur geringfügige oder keine Leistungs­ einbußen im Vergleich zu einem blasenden Lüfter, d. h. einen Drucklüfter, ergeben. Ein einzelner blasender Fremdlüfter 2 bläst Kühlluft zunächst in die Gleichstrommaschine 6 ein um anfangs den Kommutatorbereich zu kühlen und anschließend erst den Bereich des Ständerblechpaketes 40 mit Ständer 23 Läufer und den dazugehörigen Wicklungen.

Ansaugöffnungsschlitze 10 werden derart ausgebildet, dass durch diese frische Kühlluft ansaugbar ist. Deren Dimensio­ nierung ist derart zu wählen, dass die Ansaugleistung des Fremdlüfters 2 im Bereich des Filters 4 nicht unzulässig ge­ mindert ist. Das Ansaugen über die Ansaugöffnungsschlitze 10 wird verstärkt, indem in Ansaugrichtung an diesen zumindest Teile des Wicklungskühlluftstromes 24 und/oder des Kanalkühl­ luftstromes 20 vorbeigeführt sind. Alleine durch die bereits vorhandene Strömung der Kühlluft ist eine Saug- bzw. Sogwir­ kung erzielbar.

Die Darstellung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich zu Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass als Anbringungsort des Fremdlüf­ ters 2 nicht die Bedienseite 14 sondern die Antriebsseite 12 gewählt ist. Wie in Fig. 1 wird der Fremdlüfter 2 als Sauglüf­ ter betrieben. Über Ansaugöffnungsschlitze 10 auf der Bedien­ seite 14 sowie auch über zusätzliche Lufteintritte 32 auf der Stirnseite der Kommutatorabdeckung 26 findet der Lufteintritt 32 auf der Bedienseite 14 und somit der rechten Hälfte der Fig. 2 statt. Entsprechend den Pfeilrichtungen für den bzw. die Kanalkühlluftströme 20, oder den bzw. die Wicklungskühl­ luftströme 24 verläuft die Kühlluft von der Bedienseite 14 über den Bereich des Ständerblechpaketes 22 zur Antriebseite 12. Von dort wird die Kühlluft weiter über den Kühlluftauf­ teilungsbereich 46 in den Ansaugbereich des Lüfters 28 ge­ bracht. Der angesaugte Kühlluftstrom 18 wird mit dem Fremd­ lüfter 2 über axiale Luftaustritte 30 und/oder radiale Luft­ austritte 34 abgeblasen. Um eine Verschmutzung der Ständer- und Läuferwicklungen im Bereich des Ständerblechpakets 40 zu minimieren, ist im Bereich der Bedienseite 14 die Luftführung so ausgestaltet, dass Bürstenstaub und Abriebspartikel von Bürsten und Kommutator vorzugsweise nicht in den Wicklungs­ kühlluftstrom 24 gelangen, sondern über den Kanalkühlluft­ strom 20 in den Kanälen 8 abgesaugt werden. Auch hieraus er­ geben sich eine längere Lebensdauer geringere Kosten und län­ gere Wartungszyklen der Gleichstrommaschine, da der Bereich der Wicklungen weniger stark verschmutzt wird. Von Vorteil ist weiterhin, dass bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung der Bereich des Kommutators immer ohne weitere zusätzliche Mittel von frischer Kühlluft gekühlt wird, welche noch keinen Erwärmungsprozess unterworfen war.

Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt wie Fig. 1 und Fig. 2 eine Gleichstrommaschine 6 mit einem Fremdlüfter 2, wobei der Fremdlüfter im Ständerbereich 22 angebracht ist. Im Unter­ schied zur Fig. 2 erfolgt die Absaugung der Kühlluft für den Kommutatorbereich über ein bedienseitigen Kühlluftstrom 38. Dieser ergänzt den Kanalkühlluftstrom 20, welcher wie bereits in Fig. 2 beschrieben auch die Funktion des Abtransportes der für den Kühlvorgang des Kommutators verwendeten Kühlluft ü­ bernimmt. In einer in der Fig. 3 nicht dargestellten vorteil­ haften Ausgestaltung ist auf Kühlkanäle 8 zu verzichten, so dass allein über einen bedienseitigen Kühlluftstrom 38 der Abtransport der Kühlluft aus dem Kommutatorbereich erfolgt. Im Vergleich zur Fig. 2 hat sich in Fig. 3 die Anordnung der Kühleinrichtung für Ständer, Läufer und deren Wicklungen nur insofern verändert, dass sich der Ansaugbereich des Fremdlüf­ ters 2 in Richtung der Bedienseite 14 verschoben hat und der Kühlluftstrom 18 nun einen antriebsseitigen Kühlluftstrom 36 und einen bedienseitigen Kühlluftstrom ausprägt.

Mit Hilfe einer variablen Anbringung des Fremdlüfters 2 an einem Bereich zwischen Antriebsseiten 12 und Bedienseiten 14 wird die Flexibilität und die Anpassbarkeit an den Aufstel­ lungsort der Gleichstrommaschine 6 erhöht. Durch den Wegfall von Kanälen 8 sind Kosten zu minimieren und es wird eine Rei­ nigung von Bereichen, welche z. B. mit Bürstenstaub ver­ schmutzt sind erleichtert, da das Mittel zum Leiten des be­ dienseitigen Kühlluftstromes 38 vorzugsweise leichter zugäng­ lich und reinigbar ist als Kanäle 8 im Ständerpaket 40. Zur Reinigung von Kanalkühlluftströmen 20 sind gegebenenfalls Luftfilter vorsehbar, jedoch in der Figur nicht dargestellt.

Die Darstellung gemäß Fig. 4 zeigt ähnlich wie Fig. 1 bis 3 ei­ ne Gleichstrommaschine 6, jedoch mit dem wesentlichen Unter­ schied einer verlängerten Bedienseite 14. Auf die Kommutato­ rabdeckung 26 ist ein Lüfter 28 aufgesetzt, welcher wie be­ reits in Fig. 1 dargestellt Luft über einen Filter 4 von der Antriebsseite 12 ansaugt. Bei diesem Lüfter 28 handelt es sich vorzugsweise um einen Fremdlüfter, wobei allerdings auch der Einsatz eines Eigenlüfters möglich ist. Ein weiterer Un­ terschied besteht darin, dass auf Kühlkanäle 8 in Fig. 4 ver­ zichtet ist, da die Kühlluft für die Kühlung des Kommutator­ bereiches über Ansaugöffnungsschlitze 10 in der Kommutatorab­ deckung 26 auf der Bedienseite 14 eintritt. Die Argumentation bezüglich der Größe und Anzahl der Ansaugöffnungsschlitze 10 entspricht der von Fig. 1. Die Saugleistung des Lüfters 28 im Bereich des Filters 4 ist zu beachten, wegen beschränkender Einflüsse auf die Anzahl und Größe der Ansaugöffnungsschlitze 10.

Die Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt eine elektrische Gleich­ strommaschine 6 die sich im Vergleich zur Fig. 4 im wesentli­ chen dadurch unterscheidet, dass auch der Lufteintritt 32 für den Wicklungskühlluftstrom 24 über Ansaugöffnungsschlitze 10 erfolgt. Weiterhin tragen zusätzlich zu Ansaugschlitzen 10 im Bereich der Kommutatorabdeckung 26 zur Kühlung des Kommuta­ torbereiches auch Kanalkühlluftströme 20 in Kanälen 8 zur Kühlung des Kommutators bei. Die in den Fig. 1 bis 5 verwende­ ten Bezugszeichen spiegeln jeweils ähnliche Funktionen wie­ der, die jedoch zumeist explizit nur einmal in einer FIG be­ schrieben sind. Entscheidende Unterschiede wurden herausge­ stellt und beschrieben. Insbesondere die Fig. 4 und 5 le­ gen die Verwendung eines Eigenlüfters nahe, welcher auf der Motorachse 16 der Gleichstrommaschine auf der Bedienseite 14 aufgesetzt ist. Fremdlüfter sind vorzugsweise dann bei einer Gleichstrommaschine durch einen Eigenlüfter ersetzbar, wenn bei benötigter Kühlung eine ausreichende Drehzahl voraussetz­ bar ist.

Die Darstellung gemäß Fig. 6 zeigt den Ausschnitt eines Quer­ schnitts eines Ständerblechpaketes 40 mit einem am Randbe­ reich liegenden Kanal 8. Kanäle 8 für Kanalkühlluftströme 20 können sowohl in allen oder auch nur in einigen Ecken des Ständerblechpaketes 40 liegen, wobei auch jede andere Positi­ on innerhalb des Ständerblechpaketes 40 denkbar ist und die Anzahl, Größe bzw. Form des Kanals 8 vorteilhaft auszugestal­ ten ist. Die Vorteilhaftigkeit ist beispielsweise auf die Herstellung der Kanäle 8 bezogen oder auch auf die zu erzie­ lende Steifigkeit des Ständerblechpaketes 40.

Die Darstellung gemäß Fig. 7 zeigt im Querschnitt die Ecke ei­ nes Ständerblechpaketes 40 mit zwei Kanälen 8, welche symmet­ risch angeordnet sind.

Die Darstellung gemäß Fig. 8 zeigt zwei Kanäle 8 in einer Ecke eines Ständerblechpaketes 40 in geometrisch runder Ausfüh­ rungsform. Durch die Geometrie des Kanals ist das Strömungs­ verhalten zu beeinflussen. Weiterhin beeinflusst die Oberflä­ che zum Ständerblechpaket 40 auch die Wärmeaufnahme bzw. Ab­ gabe und das Verhalten bezüglich Ablagerungen von sich in der Kühlluft befindenden Fremdpartikel bzw. Schmutzpartikel.

Claims (5)

1. Mit mindestens einem Fremdlüfter (2) belüftete Gleich­ strommaschine (6) mit einem Ständerblechpaket (22), Ständer­ wicklungen, einem Läufer mit Läuferwicklungen, einem Kommuta­ tor und Kommutatorbürsten, wobei Wärmequellen der Gleich­ strommaschine (6) mit einem Kühlluftstrom (18) beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung von zumindest Anteilen des Kühlluft­ stroms (18) über den Kommutator zum Fremdlüfter (2) hin, ver­ läuft.

2. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Fremdlüfter (2) erzeugbare Kühlluftstrom (18) zumindest zwei zumindest teilweise voneinander räumlich getrennte Kühlluftströme (18) aufweist, wobei zumindest einer der Kühlluftströme (18) zur Kühlung des Kommutators beiträgt.

3. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Kühlung des Kommutators verwendete Kühlluftstrom (18) räum­ lich getrennt von anderen Wärmequellen verläuft.

4. Gleichstrommaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Führung des Kühlluftstromes (18), insbesondere Kanäle (8), Leitbleche, Formteile oder Gehäuseformgebungen vorgese­ hen sind, durch welche der Kühlluftstrom (18) an vorgebbare Bereiche der Gleichstrommaschine (6) leitbar ist.

5. Gleichstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckung des Kommutators (26) Lüftungsschlitze zum Lufteinlass aufweist.