DE102008016946A1

DE102008016946A1 - Magnetvorrichtung einer elektrischen Maschine mit Kühlmittelleitung

Info

Publication number: DE102008016946A1
Application number: DE102008016946A
Authority: DE
Inventors: Erich Auernhammer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-15
Also published as: US20110025145A1; WO2009121732A3; CN101978575B; US8269381B2; RU2491698C2; WO2009121732A2; CN101978575A; RU2010144611A

Abstract

Die Montage eines Kühlmittelleitungssystems in einer Magnetvorrichtung einer elektrischen Maschine soll vereinfacht werden. Daher ist eine Magnetvorrichtung mit einem ferromagnetischen Grundkörper (4), der eine erste (3) und eine gegenüberliegende zweite Seite (5) aufweist und der durchgehende Bohrungen für Kühlmittelleitungen von der ersten Seite (3) zu der zweiten Seite (5) besitzt, sowie mehreren ersten Kühlmittelleitungsstücken (1), die durch die Bohrungen gesteckt sind, vorgesehen. Die ersten Kühlmittelleitungsstücke (1) sind U-förmig ausgebildet und jeweils mit ihren freien Schenkelenden (2) durch zwei der Bohrungen von der ersten Seite (3) so hindurchgesteckt, dass sie mit den Schenkelenden (2) aus der zweiten Seite (5) des Grundkörpers (4) herausragen. Jeweils zwei der Schenkelenden der ersten Kühlmittelleitungsstücke (1) werden durch ein zweites Kühlmittelleitungsstück verbunden. Damit werden für den Aufbau des Kühlmittelleitungssystems lediglich zwei Typen von Kühlmittelleitungsstücken benötigt und außerdem kann das Verbinden der Kühlmittelleitungsstücke an einer einzigen Seite (5) des Grundkörpers (4) erfolgen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetvorrichtung einer elektrischen Maschine mit einem ferromagnetischen Grundkörper, der eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist und der durchgehende Kanäle, z. B. Bohrungen, für Kühlmittelleitungen von der ersten Seite zu der zweiten Seite besitzt, sowie mehreren ersten Kühlmittelleitungsstücken, die durch die Kanäle gesteckt sind. Bei der elektrischen Maschine kann es sich um einen Elektromotor, einen Generator oder einen Transformator handeln.
Das Kühlmittelleitungssystem einer elektrischen Maschine, insbesondere das eines Stators eines Elektromotors, besteht gegebenenfalls aus mehreren rohrförmigen Leitungsstücken. Diese mehreren Leitungsstücke besitzen in aller Regel unterschiedliche geometrische Formen und sind miteinander zu einer geschlossenen Leitung verbunden. Die Verbindungsstellen befinden sich an verschiedenen Positionen der Magnetvorrichtung. So sind beispielsweise derartige Verbindungsstellen an den Stirnseiten eines Stators angeordnet.
Eine große Anzahl an Kühlmittelleitungsstücken führt zu einem hohen logistischen Aufwand, einer hohen Verwechslungsgefahr bezüglich der richtigen Anschlüsse oder des richtigen Leitungsstücks bei Montage und Reparatur. Insbesondere führt in der Praxis die Vielzahl unterschiedlicher Leitungen unter Umständen zu einer falschen Montage aufgrund der hohen Verwechslungsgefahr.
Eine weitere Problematik besteht darin, dass die Verbindungs- bzw. Schnittstellen der Kühlmittelleitungsstücke auf beiden Seiten des ferromagnetischen Grundkörpers der elektrischen Maschine (z. B. Statorstirnseiten) vorgesehen sind und daher beide Seiten des Grundkörpers bei der Montage und bei der Re paratur zugänglich sein müssen. Dies erfordert beispielsweise ein Drehen des Motors bzw. des Blechpakets oder eine Montage von beiden Seiten.
Ebenfalls problematisch ist die Lokalisierung eines Lecks des Kühlmittelsystems, das aus zahlreichen Kühlmittelleitungsstücken zusammengesetzt ist. Die Schnittstellen befinden sich dann an sehr vielen unterschiedlichen Orten, die es zu untersuchen gilt und die frei zugänglich sein müssen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Magnetvorrichtung einer elektrischen Maschine bereitzustellen, deren Kühlmittelleitungssystem montage- und reparaturfreundlich gestaltet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Magnetvorrichtung einer elektrischen Maschine mit einem ferromagnetischen Grundkörper, der eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist und der durchgehende Kanäle für Kühlmittelleitungen von der ersten Seite zu der zweiten Seite besitzt, und mehreren ersten Kühlmittelleitungsstücken, die durch die Kanäle gesteckt sind, wobei die ersten Kühlmittelleitungsstücke U-förmig ausgebildet sind und jeweils mit ihren freien Schenkelenden durch zwei der Kanäle von der ersten Seite so hindurchgesteckt sind, dass sie mit den Schenkelenden aus der zweiten Seite des Grundkörpers herausragen, und jeweils zwei der Schenkelenden der ersten Kühlmittelleitungsstücke durch ein zweites Kühlmittelleitungsstück verbunden sind.
In vorteilhafter Weise ist es durch die erfindungsgemäße Magnetvorrichtung möglich, die Schnittstellen der einzelnen Kühlmittelleitungsstücke lediglich an einer einzigen Seite eines ferromagnetischen Grundkörpers der elektrischen Maschine vorzusehen. Dadurch kann bei der Fertigung der elektrischen Maschine ein Drehen des Grundkörpers oder eine Montage an beiden Seiten des Grundkörpers vermieden werden. Außerdem muss bei der Reparatur von Schnittstellen der Kühlmittellei tungsstücke nur eine Seite der elektrischen Maschine zugänglich sein.
Vorzugsweise ist der Grundkörper der elektrischen Maschine ein aus Dynamoblechen gefertigtes Blechpaket. Die Kanäle bzw. Bohrungen verlaufen dann meist in der Stapelrichtung und die Kühlmittelleitungsstücke können an einer Stirnseite des Blechpakets miteinander verbunden werden.
Beispielsweise kann der Grundkörper ein Stator eines Elektromotors oder Generators sein. Darüber hinaus kann er auch den Kern eines Transformators bilden. In jedem Fall ergibt sich durch die erfindungsgemäße Lösung ein Montagevorteil.
Entsprechend einer speziellen Ausführungsform kann das zweite Kühlmittelleitungsstück U-förmig ausgebildet sein. Die Schenkel dieses U-förmigen Stücks besitzen dann vorteilhafterweise einen vorbestimmten Abstand, so dass sie ohne hohen Aufwand auf entsprechende Schenkelenden der ersten Kühlmittelleitungsstücke aufgesteckt werden können.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die beiden Schenkel des U-förmigen zweiten Kühlmittelleitungsstücks gegenüber einander unterschiedlich lang sind. Insbesondere kann sich damit die Konstellation ergeben, dass das zweite Kühlmittelleitungsstück mit der zweiten Seite des Grundkörpers in etwa ein Trapez bildet. Diese spezielle Form des zweiten Kühlmittelstücks führt zu zahlreichen Vorteilen. Insbesondere kann beispielsweise ein Stator hierdurch in seiner Baulänge verkürzt werden, da die Kühlmittelleitungsabschnitte kaskadenförmig übereinander angeordnet werden können. Ein weiterer Vorteil der verschieden langen Schenkel des zweiten Kühlmittelleitungsstücks besteht unter anderem darin, dass die Montage dieses Kühlmittelleitungsstücks automatisch die Lage weiterer gleichgeformter Kühlmittelleitungsstücke vorgibt. Speziell ist dies der Fall, wenn zwischen dem zweiten Kühlmittelleitungsstück und der zweiten Seite des Grundkörpers ein weite res zweites Kühlmittelleitungsstück verläuft, um ebenfalls Schenkelenden erster Kühlmittelleitungsstücke zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein U-förmiges erstes Kühlmittelleitungsstück;
2 mehrere erste Kühlmittelleitungsstücke eingesetzt in einen Stator einer elektrischen Maschine;
3 ein zweites Kühlmittelleitungsstück mit unterschiedlichen Schenkellängen;
4 eine Skizze zur Montage zweiter Kühlmittelleitungsstücke gemäß 3 auf die Schenkelenden erster Kühlmittelleitungsstücke gemäß 2 und
5 eine Draufsicht auf einen Teil des Statorblechpakets von 4.
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In 1 ist ein U-förmiges erstes Kühlmittelleitungsstück 1 dargestellt. Es besitzt zwei parallele, gleichlange Schenkel, die jeweils ein freies Schenkelende 2 besitzen.
Mehrere derartige erste Kühlmittelleitungsstücke 1 werden gemäß 2 von einer Seite 3 eines Statorblechpakets 4 in entsprechende Bohrungen (allgemein: Kanäle) dieses Statorblechpakets 4 geschoben. Die Einschubrichtung dieser ersten Kühlmittelleitungsstücke ist in 2 mit einem Pfeil 10 gekennzeichnet. Die Schenkel sämtlicher erster Kühlmittelleitungsstücke 1 sind so lang, dass sie mit ihren Schenkelenden 2 aus der der ersten Seite 3 gegenüberliegenden zweiten Seite 5 des Statorblechpakets 4 ragen. In sämtliche Kühlbohrungen des ferromagnetischen Grundkörpers, hier des Statorblechpakets 4, sind somit von einer Seite 3 aus lauter gleichförmige erste Kühlmittelleitungsstücke 1 eingeschoben.
Zur Verbindung der freien Schenkelenden 2 werden ebenfalls U-förmige zweite Kühlmittelleitungsstücke 6 gemäß 3 eingesetzt. Ein derartiges zweites Kühlmittelleitungsstück besitzt zwei parallele Schenkel: einen kurzen Schenkel 7 und einen langen Schenkel 8. Diese zweiten Kühlmittelleitungsstücke werden nun gemäß 4 dazu verwendet, die ersten Kühlmittelleitungsstücke 1 zu einem einzigen geschlossenen Rohr zu verbinden. Dazu werden die zweiten Kühlmittelleitungsstücke 6 an die Schenkelenden 2 der ersten Kühlmittelleitungsstücke 1 an der zweiten Seite 5 des Statorblechpakets 4 montiert. An der ersten Seite 3 des Statorblechpakets 4 ist keine weitere Montage notwendig. Die zweiten Kühlmittelleitungsstücke 6 werden in diesem Beispiel hierzu gemäß den Pfeilen 9 in 4 auf die Schenkelenden 2 aufgesetzt.
Die aus der Seite 5 des Statorblechpakets 4 ragenden Kühlmittelleitungsabschnitte bilden zusammen mit der Seite 5 jeweils in etwa ein Trapez. Dadurch lassen sie sich räumlich ineinander schachteln. Es kann also stets ein gegenüber der Seite 5 niedriger Kühlmittelleitungsabschnitt unter einem höheren Kühlmittelleitungsabschnitt verlaufen. In der Draufsicht auf das Statorblechpaket ergibt sich in etwa der in 5 dargestellte Anblick. Demnach verläuft das in 5 rechts dargestellte zweite Kühlmittelleitungsstück 6 mit seinem hohen Teil über dem niedrigen Teil des in der Mitte dargestellten zweiten Kühlmittelleitungsstücks 6. Dieses wiederum verläuft mit seinem höheren Teil über dem niedrigeren Teil des links dargestellten zweiten Kühlmittelleitungsstücks 6. Durch diese kaskadenförmig übereinander angeordneten Kühlmittelleitungsstücke lässt sich die axiale Baulänge eines Motors oder Generators verringern. Das räumliche Verschachteln der Kühlmittelleitungsabschnitte aufgrund der Schrägen erlaubt grundsätzlich eine Reduzierung der Baugröße beispielsweise auch bei Transformatoren.
Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist die geringe Anzahl der für das Kühlmittelleitungssystem notwendigen verschiedenen Teile neben der einfachen Montierbarkeit. Es wer den allenfalls noch Anschlusskomponenten benötigt, um die Enden des Kühlrohrsystems an der Seite 5, an der auch die zweiten Kühlmittelleitungsstücke 6 montiert sind, an ein Kühlsystem anzuschließen. Insgesamt ist also die Varianz der Leitungen gegenüber herkömmlichen Systemen stark reduziert. Im konkreten Fall sind nur zwei unterschiedliche Leitungstypen, nämlich erste Kühlmittelleitungsstücke 1 und zweite Kühlmittelleitungsstücke 6, erforderlich.
Aufgrund der geringen Anzahl an Typen von Leitungsstücken und deren deutlich unterschiedlicher Bauart ist eine Fehlmontage beim Einschieben der Leitungen in den Grundkörper bzw. Stator praktisch ausgeschlossen. Weiterhin ist eine Fehlmontage der Verbindungsleitungen (hier zweite Kühlmittelleitungsstücke 6) durch die unterschiedliche Schenkellänge ausgeschlossen, wenn eine erste Verbindungsleitung 6 montiert ist und die übrigen Verbindungsleitungen 6 ineinander greifen sollen.
Ein weiterer Vorteil, der oben bereits angesprochen wurde besteht darin, dass zur Montage, Fehlersuche und Reparatur nur eine Motorseite bzw. eine Seite der elektrischen Maschine zugänglich gemacht werden muss. Die Schnittstellen zwischen den Kühlmittelleitungsstücken befinden sich zudem alle auf einer Ebene, was die genannten Vorteile weiter vergrößert.

Claims

Magnetvorrichtung einer elektrischen Maschine mit – einem ferromagnetischen Grundkörper (4), der eine erste (3) und eine gegenüberliegende zweite Seite (5) aufweist und der durchgehende Kanäle für Kühlmittelleitungen von der ersten Seite (3) zu der zweiten Seite (5) besitzt, und – mehreren ersten Kühlmittelleitungsstücken (1), die durch die Kanäle gesteckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die ersten Kühlmittelleitungsstücke (1) U-förmig ausgebildet sind und jeweils mit ihren freien Schenkelenden (2) durch zwei der Kanäle von der ersten Seite (3) so hindurchgesteckt sind, dass sie mit den Schenkelenden (2) aus der zweiten Seite (5) des Grundkörpers (4) herausragen und – jeweils zwei der Schenkelenden (2) der ersten Kühlmittelleitungsstücke durch ein zweites Kühlmittelleitungsstück (6) verbunden sind.
Magnetvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (4) ein aus Dynamoblechen gefertigtes Blechpaket ist.
Magnetvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grundkörper (4) ein Stator eines Elektromotors oder Generators ist.
Magnetvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Kühlmittelleitungsstück (6) U-förmig ausgebildet ist.
Magnetvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die beiden Schenkel des U-förmigen zweiten Kühlmittelleitungsstücks (6) gegenüber einander unterschiedlich lang sind.
Magnetvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Kühlmittelleitungsstück (6) mit der zweiten Seite (5) des Grundkörpers (4) in etwa ein Trapez bildet.
Magnetvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem zweiten Kühlmittelleitungsstück (6) und der zweiten Seite (5) des Grundkörpers (4) mindestens ein weiteres zweites Kühlmittelleitungsstück (6) verläuft, um ebenfalls Schenkelenden (2) erster Kühlmittelleitungsstücke (1) zu verbinden.