DE1026843B

DE1026843B - Belueftungsanordnung einer Gleichpolmaschine mit Zahnradlaeufer

Info

Publication number: DE1026843B
Application number: DES36941A
Authority: DE
Inventors: Lorenz Soelch; Kurt Hellmuthaeuser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-12-22
Filing date: 1953-12-22
Publication date: 1958-03-27

Description

Belüftungsanordnung einer Gleichpolmaschine mit Zahnradläufer Die Erfindung befaßt sich mit der Belüftung einer Gleichpolmaschine mit Zahnradläufer. Der Läufer einer solchen Maschine, die vorzugsweise als Hochfrequenzgenerator verwendet wird, ist genutet und trägt keine Wicklung. Zur Abführung der während des Betriebes auftretenden Wärme, die durch die Kupfer-, Eisen- und Reibungsverluste erzeugt wird. hat man bisher eine Axialbelüftung vorgesehen, wie sie üblicherweise als Selbst-, Eigen- oder Fremdbelüftung zur Kühlung elektrischer Maschinen verwendet wird. Hierzu wird bei größeren Maschinen <las Eisen in Blechpakete so unterteilt, daß radiale Kühlschlitze von beispielsweise etwa 10 mm Breite entstehen. Außerdem können innerhalb der Blechpakete noch axiale Kühlschlitze vorgesehen werden.
Bei einer Gleichpolmaschine stellen die Zahnlücken im Läufer axial verlaufende Kanäle dar, die zum Luftspalt hin offen sind. Um eine ausreichende Kühlung zu erzielen, muß eine genügend große Kühlluftmenge diese Zahnlücken durchströmen. Weiterhin muß die Kühlluftführung so ausgebildet sein, daß Geräusche sowie zusätzliche Reibungsverluste vermieden werden. Bei den bisher bekannten Belüftungsanordnungen für Gleichpolmaschinen mit Zahnradläufer wird der ungestörte Eintritt der Kühlluft in die axial verlaufenden Kanäle am Luftspalt sowie die ausreichende Zufuhr der zur Kühlung erforderlichen Kühlluftmenge dadurch erschwert, daß beim Eintreten der Kühlluft in die Zahnlücken ein Eintrittsstoß erfolgt, der die durchströmende Luftmenge drosselt, so daß die Kühlluft über .einen Parallelweg mit geringerem `Widerstand, beispielsweise über die im Ständereisen vorgesehenen axialen Kanäle, fließt. Außerdem führt die eintretende Wirbelbildung zur Erhöhung des von einer solchen Gleichpolmaschine abgestrahlten Geräusches.
Gemäß der Erfindung wird eine wesentlich verbesserte Belüftung einer Gleichpolmaschine mit Zahnradläufer dadurch erzielt, daß den Zahnlücken des Läufers ein Kühlluftstrom zwangläufig zugeführt wird. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Gleichpolmaschinen mit Zahnradläufern, d. h. bei Maschinen, deren Läufer keine Wicklung tragen, zur besseren Kühlung eine zwangsweise Zuführung des Kühlluftstromes zu den Zahnlücken des Läufers erforderlich ist. :Eine solche Führung des Kühlluftstromes zu den wicklungslosen Nuten des Läufers einer Gleichpolmaschine hielt man bisher nicht für erforderlich, vielmehr war man der Meinung, daß eine allgemeine Axialbelüftung auch für eine Gleichpolmaschine mit Zahnradläufer ausreicht. Bei einer Gleichpolmaschine mit allgemeiner Axialbelüftung ist aber der Eingangswiderstand des Kühlluftstromes in den Zahnlücken so groß, daß die Kühlluft praktisch ausnahmslos den Weg über den Ständer nimmt, so daß der Läufer, obwohl er keine Wicklung trägt, nicht ausreichend gekühlt wird.
Um die zwangläufige Zuführung des Kühlluftstromes zu den wicklungslosen Nuten des Läufers einer Gleichpolmaschine zu erzielen, kann man sich der an sich für die Belüftung elektrischer Maschinen bekannten Blenden und/oder Leitapparate bedienen. Diese Blenden können dabei, wie an sich ebenfalls bekannt, in ihrer radialen Höhe einstellbar ausgebildet werden. Mit Hilfe dieser Blenden oder Leitapparate sowie durch entsprechende Ausbildung der Lüfter bzw. Teillüfter kann die Aufteilung der Kühlluft auf die einzelnen Wege so aufeinander abgestimmt werden, daß stets eine ausreichende Durchlüftung der Kanäle im Ständer der '.Maschine sowie der am Luftspalt befindlichen Zahnlücken des Läufers gewährleistet ist.
Bei Maschinen mit großen Zahnquerschnitten genügt es mitunter, längs des Läuferumfanges eine Stirnseitige Abdeckung der axialen Kanäle vorzusehen. Die Menge der den Zahnlücken des Läufers zugeführte Kühlluft wird dann durch Änderung der radialen Höhe der Abdeckplatten eingestellt.
Der Läufer einer elektrischen Maschine besitzt ein mehr oder weniger großes axiales Spiel, so daß er Pendelungen in axialer Richtung ausführt. Diese axialen Pendelungen wirken sich aber unter Umständen störend auf die Belüftungsverhältnisse der Maschine aus. Um dies zu vermeiden, kann eine zweite Abdeckung dicht hinter der ersten vorgesehen werden, so daß die Belüftungsverhältnisse bei allen Lagen des Läufers stets die gleichen sind. Der Leitapparat sowie die Abdeckplatten werden vorzugsweise aus unmagnetischem Material mit niedriger Leitfähigkeit oder aus Preßstoff hergestellt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig.1 zeigt einen Längsschnitt einer Gleichpolmaschine mit genutetem Läufer und Fig.2 in vergrößertem Maßstab die mit einem Kreis bezeichnete Stelle der Fig. 1; in Fig. 3 ist dieselbe Maschine mit Lüfter und Leitapparat im Querschnitt dargestellt; Fig. 4 und 5 zeigt eine Ausführung einer Gleichpolmaschine mit Abdeckblechen.
In Fig. 1 ist mit 1 der aus Blechpaketen gebildete Ständer bezeichnet, der mit radialen Kühlschlitzen 2 und axialen Kühlschlitzen 3 versehen ist. In den radialen Kühlschlitzen 2 ist die Gleichstromerregerwicklung 4 untergebracht. Mit 5 ist die Ständerwicklung und mit 6 sind die Jochbalken bezeichnet. Der Läufer 7 ist mit Hilfe der Speichen 8 an der Welle 9 befestigt. Um bei der Drehung des Läufers eine zeitliche Änderung des magnetischen Flusses und damit die Erzeugung einer Wechselspannung zu erreichen, ist der Läufer 7 mit über dem Umfang gleichmäßig verteilten Zahnlücken 10 versehen. Da der Läufer keine Wicklung trägt, bilden die Zahnlücken 10 Kanäle, durch die die Kühlluft im Betrieb gefördert wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Gleichpolmaschine ist mit Eigenlüftung versehen, d. h., der Lüfter ist am Läufer befestigt bzw. wird von ihm angetrieben. Mit 11 sind die am Läufer befestigten Lüfter der Maschine bezeichnet. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird der der Maschine zugeführte Kühlluftstrom durch eine Blende 12 geteilt, so daß ein Teil der Kühlluft durch die im Läufer befindlichen Kanäle 10 und den Luftspalt und ein anderer Teil über die Wickelköpfe der Ständerwicklung in die axialen Kühlschlitze 3 des Ständers geführt wird. Die Kühlluftführung ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet.
Die Maschine mit Lüfter und Leitapparat ist in Fig.3 im Querschnitt dargestellt, die Schaufeln des Leitapparates sind mit 13 bezeichnet und durch die strichpunktierten Linien angedeutet.
In Fig.4 ist eine Gleichpolmaschine mit großem Zahnquerschnitt dargestellt, deren Kühlluftzufuhr zu den Kanälen am Läuferumfang durch Änderung der radialen Höhe der Abdeckplatten geregelt wird. Mit 21 ist der aus Blechpaketen gebildete Ständer bezeichnet, der mit radialen. Kühlschlitzen 22 und axialen Kühlschlitzen 23 versehen ist. In den radialen Kühlschlitzen 22 ist die Gleichstrom-Erregerwicklung 24 untergebracht. Mit 25 ist die Ständerwicklung und mit 26 sind die Jochbalken bezeichnet. Der Läufer 27 ist gleichfalls mit radialen Kühlschlitzen 28 und axialen Kühlschlitzen 29 versehen. Mit 30 sind die durch die Zahnlücken am Läuferumfang gebildeten Kanäle bezeichnet. Der Läufer 27 ist auf der Welle 31 befestigt. Die Maschine ist gleichfalls mit Eigenbelüftung versehen. Wie aus Fig.5, die eine vergrößerte Darstellung der mit einem Kreis angegebenen Stelle der Fig.4 wiedergibt, zu ersehen ist, befinden sich am Läufer 27 Lüfterflügel 32, die der Erzeugung des Kühlluftstromes dienen. Mit 33 sind die Abdeckplatten für die axialen Kanäle am Läuferumfang bezeichnet. Durch Änderung der radialen Höhe der Platten 33 kann die den Kanälen zugeführte Kühlluftmenge variiert werden. Die dicht hinter den Abdeckplatten 33 angeordnete zweite Abdeckplatte 34 dient zur Vermeidung von Störungen der Belüftungsverhältnisse bei axialen Pendelungen des Läufers. Die Kühlluftführung innerhalb der Maschine ist wieder durch Pfeile angedeutet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Belüftungsanordnung einer Gleichpolmaschine mit Zahnradläufer, dadurch gekennzeichnet, daß den Zahnlücken des Läufers zwangläufig ein Kühl-Luftstrom zugeführt ist. z. Belüftungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzufuhr zu den Zahnlücken des Läufers mittels im Kühlluftstrom angeordneter Blenden erfolgt. 3. Belüftungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden in ihrer radialen Höhe einstellbar sind. 4. Belüftungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in den Teil-Lüftern bzw. in dem Lüfter und die Widerstände der parallelen Zweige der Luftwege so abgestimmt sind, daß eine genügende Durchlüftung der axialen Kanäle und des Luftspaltes der Maschine gewährleistet ist. 5. Belüftungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung der Kühlluft zu den axialen Kanälen am Läuferumfang ein Leitapparat verwendet ist. 6. Belüftungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei großen Zahnquerschnitten nur eine stirnseitige Abdeckung der axialen Kanäle am Läuferumfang vorgesehen ist und die Kühlluftzufuhr durch Änderung der radialen Höhe der Abdeckplatten einstellbar ist. 7. Belüftungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dicht hinter der ersten Abdeckung eine- zweite vorgesehen ist. B. Belüftungsanordnung nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Abdeckung bzw. der Leitapparat aus unmagnetischem Metall mit niedriger Leitfähigkeit gefertigt ist. 9. Belüftungsanordnung nach Anspruch 2 oder 6; dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Abdeckung bzw. der Leitapparat aus Preßstoff gefertigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 242 695, 313 823, 495 266, 616 524; 705 915, 845 667, 878-400.