DE1094353B

DE1094353B - Belueftungseinrichtung fuer eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE1094353B
Application number: DEW24771A
Authority: DE
Inventors: James H Penney
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1958-01-07
Filing date: 1958-12-30
Publication date: 1960-12-08

Description

Belüftungseinrichtung für eine elektrische Maschine Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung für elektrische Maschinen. Die Leistung einer elektrischen Maschine wird außer anderen Dingen durch die Maximaltemperatur begrenzt, welche die inneren Teile der Maschine ohne Zerstörung oder dauernde Schädigung ertragen können. Um die Temperatur der inneren Teile einer elektrischen Maschine möglichst niedrig zu halten, ist gewöhnlich auf der Motorwelle ein Lüfter angebracht, der einen Umlauf der Kühlluft durch das Motorgehäuse erzeugt.
Bei der Anordnung einer Belüftungseinrichtung für eine bestimmte elektrische Maschine sind mindestens drei Dinge zu beachten, nämlich die gesamte Wärmemenge, welche abzuführen ist, die für die Abführung dieser Wärmemenge vorhandene Oberfläche und die erforderliche Kühlluftmenge. Wenn die über die inneren Teile der Maschine strömende Kühlluftmenge zu klein ist, wird die Kühlluft bald dieselbe Temperatur wie die zu kühlende Oberfläche erreichen, so daß nur eine sehr kleine Wärmemenge abgeführt wird. Wenn die Kühlluftmenge eine bestimmte Größe überschreitet, steigt die Temperatur der Kühlluft nur wenig, und ein nicht nennenswertes Anwachsen der Kühlfähigkeit wird die Folge sein. Solch eine Lüftungseinrichtung würde eine kaum nennenswerte Steigerung der Leistungsfähigkeit zur Folge haben und sich als unwirtschaftlich erweisen.
Die Schwierigkeit, einen genügenden Betrag von Kühlluft durch die zu kühlenden Innenflächen der Maschine hindurchzubekommen, wird noch dadurch vergrößert, daß die Widerstände, welche die Luft auf ihren parallelen Wegen, durch welche sie fließen muß, zu überwinden hat, verschieden groß sind. Man hat deshalb, um die Kühlluft zu verteilen, bereits vorgeschlagen, hinter dem auf der Motorwelle sitzenden Lüfterrad eine Leitvorrichtung anzuordnen, durch welche der von dem L üfterrad erzeugte Kühlluftstrom in mehrere auf die zu kühlenden Innenflächen gerichtete Teilströme aufgeteilt wird. Die Leitvorrichtung besteht dabei aus einer ringförmigen, mit zur Motorwelle axialen und auf der dem Lüfterrad zugewandten Seite etwa radialen Rippen besetzten Scheibe.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine derartige Belüftungseinrichtung und bezweckt eine besonders günstige Ausgestaltung einer solchen, um eine höchstmögliche Kühlwirkung auf den Motor zu erzielen. Sie erreicht dies dadurch, daß die Tragscheibe des Lüfterrades sowie auch die vorerwähnte Leitscheibe konkav ausgebildet sind und daß der die Lüfterflügel tragende, von einer zweiten, feststehenden, ebenfalls konkaven Leitscheibe umgebene äußere Teil der Lüftertragscheibe in die die radialen Rippen enthaltende konkave Wölbung der in ihrem äußeren Bereich noch mit verteilt angeordneten Durchbrechungen versehenen Leitscheibe hineinragt, so daß die von dem Lüfter geförderte Kühlluft zum Teil in axialer Richtung durch die Öffnungen auf den Ständer und seine Wicklung und zum anderen Teil auf der Rückseite der Tragscheibe des Lüfterrades entlangfließend in Richtung auf die Motorwelle umgelenkt und durch eine Mittelöffnung der Leitscheibe auf den Läufer und die auf ihm angeordnete Wicklung gerichtet wird. Auf diese Weise wird der Kühlluftstrom so verteilt, daß sämtliche. wärmeabgebenden Oberflächen im Inneren der Maschine gleichmäßig und gut gekühlt werden, obgleich hierfür nur eine verhältnismäßig geringe Luftmenge aufzuwenden ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Maschine dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 dieselbe im Längsschnitt und Fig.2 die auseinandergezogenen Teile dieser Maschine in perspektivischer Darstellung, während Fig. 3 eine Ansicht (von links in Fig. 2) auf die Leitscheibe ist.
Die dargestellte Maschine hat ein Gehäuse 1 mit einem Ständerrahmen 2, welcher Polstücke 3 und Feldwicklungen 4 trägt. Der Ständerrahmen ist an dem einen Ende durch eine glockenförmige Kappe 5 und am anderen Ende durch eine ebenfalls glockenförmige Kappe 6 verschlossen. In den beiden Kappen sind Lager für die Motorwelle 7 vorgesehen, auf der ein Blechpaket 8 mit einer Wicklung 9 und ein Kollektor 10 sitzen. Bürsten 11 gleiten auf dem Kollektor 10 und sind von dem Ständer 1 mit einer dort angebrachten, an sich bekannten Halterung 12 getragen, wie sie bei einem Gleichstrommotor üblich ist. Die Belüftungseinrichtung besteht aus einem Lüfterrad 13, das etwa radiale Lüfterflügel 14 besitzt und auf der Motorwelle 7 an dem dem Kollektor 10 gegenüberliegenden Ende befestigt ist. Die Kappe 5 hat Öffnungen 15 für den Eintritt der, Kühlluft, während die für den Austritt der Luft dienende Kappe 6 Austrittsöffnungen 15a hat. Eine ringförmige Leitscheibe16 ist hinter derLufteintrittsöffnung 15 innerhalb derKappe5 angeordnet und dort mit geigneten Mitteln befestigt. Durch diese -Scheibe16 wird die eingesaugte Kühlluft den Eintrittsöffnungen des Lüfterrades 13 zugeführt. Hinter diesem Lüfterrad 13 ist eine zweite ringförmige Leitscheibe 17 angeordnet, die an dem Ständergehäuse 1 durch geeignete Mittel befestigt ist. Die Leitscheibe 17istkonkav ausgebildet (18) undbesitzt radiale Rippen 21. Sie hat ferner einen nach hinten vorspringenden zylindrischen Ansatz 19 der die Motorwelle 7 konzentrisch umgibt und mit dieser zusammen einen verengten Luftdurchtrittskanal bildet. Das Lüfterrad 13 sitzt zwischen den beiden Leitscheiben 16 und 17.
Die zweite Leitscheibe 17 ist ferner so ausgebildet, daß sie die Kühlluft möglichst vorteilhaft auf den Läufer 8 und den Ständer 2 verteilt. Sie hat zu diesem Zweck eine Mehrzahl von Öffnungen 22 für den Durchtritt der Kühlluft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich vier um 90° versetzte Öffnungen 22 zwischen den radialen Rippen 21, jedoch kann auch eine andere Anordnung der Öffnungen vorgesehen werden, um die Luft in günstiger Weise zu verteilen.
Beim Betrieb wird die durch die Öffnung 15 eingesaugte und von dem Lüfterrad 13 beförderte Kühlluft in zwei bestimmte Ströme unterteilt, deren jeder eine bestimmte Luftmenge haben muß, um die Wärme von den inneren Teilen der Maschine möglichst wirksam abzuführen.
Der erste Teilluftstrom geht durch die Öffnungen 22 in der zweiten Leitscheibe 17 und fließt zwischen der Wicklung 4 und dem Ständer 2 hindurch. Dieser Weg bietet dem Luftstrom nur einen geringen Widerstand entsprechend der natürlichen Ausbildung einer üblichen, mit vorspringenden Polen versehenen Maschine. Die Kühlluft, welche in die Gegend des Ständerteiles fließt, hat einen niedrigen Druck und ein großes Volumen, das insbesondere durch die Größe und die Zahl der Öffnungen 22 in der Leitscheibe 17 bestimmt ist.
Der übrige Teil der Kühlluft fließt auf einem zweiten Weg durch die Maschine. Diese Luft wird bei ihrem Durchgang durch das Lüfterrad 13 leicht zusammengepreßt. Die radialen Rippen 21 und die konkave Seite 18 teilen den Rest der Kühlluft und lassen ihn gegen die ebenfalls konkave Oberfläche 23 des Lüfters 13 strötuen, so daß sie auf einen unmittelbar zu dem Läuferblechpaket führenden Weg gerichtet wird.
Durch die verengte Luftdurchführung 20 wird der größte Teil des Kühlluftstromes gezwungen, durch die üblichen Durchtrittskanäle 24 in dem Läufer 8 hindurchzuströmen, während etwas Luft durch die Köpfe der Wicklungen 9 hindurchgeht, die sich in den Zwischenräumen zwischen der Bandage 25 und dem Blechpaket 8 befinden.
Ein so gesteuertes Lüftungssystem stellt eine Belüftungseinrichtung dar, die geeignet ist, die elektrische Maschine innerhalb der für sie zulässigen Temperaturgrenze zu halten.

Claims

PATENTANSPRUCH: Belüftungseinrichtung für eine elektrische Maschine mit einem auf der Motorwelle sitzenden Lüfterrad und einer hinter diesem angeordneten Leitvorrichtung, durch welche der von dem Lüfterrad erzeugte Kühlluftstrom in mehrere auf die zu kühlenden Innenflächen der Maschine gerichtete Teilströme aufgeteilt wird, wobei die Leitvorrichtung aus einer ringförmigen, mit zur Motorwelle axialen und auf der dem Lüfterrad zugewandten Seite etwa radialen Rippen besetzten Scheibe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheibe des Lüfterrades (13) sowie auch die Leitscheibe (17) konkav ausgebildet sind und daß der die Lüfterflügel (14) tragende, von einer zweiten, feststehenden, ebenfalls konkaven Leitscheibe (16) umgebene äußere Teil der Lüftertragscheibe in die die radialen Rippen (21) enthaltende konkave Wölbung der in ihrem äußeren Bereich noch mit verteilt angeordneten Durchbrechungen (22) versehenen Leitscheibe (17) hineinragt, so daß die von dem Lüfterrad geförderte Kühlluft zum Teil in axialer Richtung durch die Öffnungen (22) auf den Ständer und seine Wicklung und zum anderen Teil auf der Rückseite der Tragscheibe des Lüfterrades entlangfließend in Richtung auf die Motorwelle (7) umgelenkt und durch eine Mittelöffnung (20) der Leitscheibe (17) auf den Läufer und die auf ihm angeordnete Wicklung (9) gerichtet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 495 266, 616 524, 741082; österreichische Patentschriften Nr. 153 460, 165 775; französische Patentschrift Nr. 1071766; britische Patentschrift Nr. 380 067.