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Elektrischer Kurzschlußläufermotor großer axialer Länge der nassen
Bauart mit kegelförmigem Läufer Das Hauptpatent 1049 969 betrifft einen elektrischen
Kürzschlußläufermotor großer axialer Länge der nassen Bauart mit mehrfach unterteiltem
Läufer, insbesondere für den Einbau in Bohrlöcher. Die Teilrotoren, des Läufers
sind an Stützkörpern gelagert, die in das Ständerblechpaket eingeführt sind. Nach
Anspruch 6 des Hauptpatents sind die Teilrotoren zur Erzielung einer besonders wirksamen
Schmierung des zwischen ihnen angeordneten Stützlagers von oben nach unten oder
umgekehrt kegelförmig verjüngt. Hierdurch wird neben. einer guten Schmierung des
mittleren Stützlagers eine gerichtete Strömung der im Läuferspalt befindlichen.
Flüssigkeit erreicht, durch die die Wärme von allen gefährlichen Wärmepunkten gut
abgeführt wird.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine weitere Ausbildung dieses
Gegenstandes des Hauptpatents und die Anwendung dessen Erfindungsgedankens bei einteiliger
Ausbildung des Kurzschlußläufers. Hierzu gibt die Erfindung die Lehre, den Kurzschlußläufer
als Doppelkegel auszubilden, der in der Mitte seinen kleinsten Durchmesser hat.
Durch diese doppelkegelförmige Ausbildung des Läufers wird im Läuferspalt eine nach
den beiden, den größten Durchmesser aufweisenden Enden des Läufers gerichtete Flüssigkeitsströmung
und damit ein Unterdruck erzeugt, wobei die Flüssigkeit nach beiden Seiten aus dem
Läuferspalt herausgedrückt wird. Hierdurch werden die hydraulische Reibung des Läufers
sowie die hiermit verbundene Erwärmung der Flüssigkeit im Läuferspalt stark verringert
und der Wirkungsgrad des Motors wesentlich verbessert.
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Die doppelkegelförmige Begrenzung des Läuferspalts kann in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung von einer die zylindrische Innenbohrung des Ständers
umhüllenden, insbesondere aus Gießharz bestehenden Isoliermasse gebildet sein, die
in an sich bekannter Weise die Ständerwicklung umschließt. Hierdurch wird neben
einer flüssigkeitsdichten Isolierung der Ständerwicklung in einfacher Weise der
Läuferspalt , auch bei einer zylindrischen Ständerbohrung in der gewünschten. Form
erhalten, ohne daß die- Ständerbleche in ihrem Durchmesser abgestuft zu sein brauchen.
Der Läufer kann dabei auch als einfacher Kegel ausgebildet sein.
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Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den in der Zeichnung im Schnitt
veranschaulichten Ausführungsheispielen des Erfindungsgegenstandes. In der Zeichnung
zeigt im Längsschnitt Fig. 1 einen Tauchmotor mit in eine Isoliermasse eingebetteter
Ständerwicklung und einem kegelförmig nach unten verjüngten Läufer, Fig. 2 einen
Tauchmotor mit doppelkegelförmigem Läufer, Fig. 3 einen Tauchmotor, bei dem sowohl
die Innenflache des Ständers als auch der Läufer doppelkegelförmig ausgebildet sind,
Fig. 4 einen Tauchmotor mit einer anderen Ausführungsform des doppelkegelförmigen
Läufers.
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Bei der Ausführungsform des Tauchmotors gemäß F ig. 1 ist der von
einem rohrförmigen Gehäuse 11 umschlossene Ständer 12 mit seiner Wicklung 13 in
eine Isoliermasse 14, z. B. Gießharz. auf der Grundlage von Äthoxylinharz, eingebettet.
Dieses Gießharz umhüllt auch die zylindrische Innenfläche 15 des Ständers, der dadurch
vollständig vor dem das Innere des Motorgehäuses 11 anfüllenden Wasser geschützt
ist.
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Der Kurzschlußläufer 16 hat eine sich nach unten verjüngende Kegelform,
so daß der Läuferspalt 17 am unteren Ende des Läufers 16 am weitesten ist und sich
nach oben allmählich verengt. Die senkrechte Läuferwelle 18 ist in einem oberen
Gleitlager 19 und einem unteren Gleitlager 20 geführt. Beide Lager sind als wassergeschmierte
Gleitlager ausgebildet, ihre Gehäuse weisen Durchtrittsöffnungen 21, 22 auf, durch
die das im Motorinneren befindliche Wasser zu den Lagerflächen gelangt. Das untere
Ende der Welle 18 ruht auf einem Spurlager 23; das ebenfalls als wassergeschmiertes
Gleitmittel ausgebildet und mit einem Kanal 24 für den Zutritt des Wassers versehen
ist, das durch eine im Lagergehäuse 20 vorgesehene Ausnehmung 25 zum Spurlager 23
gelangt. Das untere
Ende des Motorgehäuses ist von einer Fußkappe
26 abgeschlossen, die durch eine Öffnung 27 mit dem Motorinneren in Verbindung steht
und an ihrer Unterseite ein Filter 28 enthält, durch das das Außenwasser in das
Motorinnere gelangen kann. Ein zweites Filter 29 ist an dem oberen Lager 19 vorgesehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Läufer 46 doppelkegelförmig
ausgebildet und hat in der Mitte den kleinsten Durchmesser, der sich nach beiden
Enden hin vergrößert. Der Läuferspalt 47 ist daher wegen der zylindrischem Ständerbohrung
in der Mitte am weitesten und an beiden Enden am engsten. Die Ständerwicklung 33
ist aus flüssigkeitsfest isolierten Leitern gebildet und nicht in eine Isoliermasse
eingebettet.
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Beim Umlauf des Läufers wird das im Läuferspalt 47 hefindliche Wasser
von der Mitte aus nach oben und unten abgezogen und damit aus dem Läuferspalt entfernt,
wodurch die hydraulische Reibung des Läufers verringert oder sogar vollständig beseitigt
wird, wenn der äußere hydrostatische Druck nicht zu groß ist, d. h. der Motor nur
wenig unter der Wasseroberfläche eingetaucht ist. Bei schnellaufenden Motoren genügt
bereits eine geringe Konizität von beispielsweise 0,5 mm, gerechnet auf den größten
Läuferdurchinesser, um diese nach beiden Seiten gerichtete Wasserströmung zu erhalten.
Das hierbei aus dein Läuferspalt 47 verdrängte Wasser wird in an sich bekannter
Weise durch ein Ausgleichselement aufgenommen, das oberhalb des Motors, z. B. an
dessen höchster Stelle, angeordnet ist und durch eine unterhalb der Stopfbuchse
38 mündende Schlauch- oder Rohrleitung 39 mit dem Motorinneren in Verbindung steht.
Iin Motorful) 26 ist ein weiteres Ausgleichselement in Form eines Faltenbalges 35
vorgesehen.
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Falls der Läuferspalt 47 zur Verbesserung der Wärmeabführung dauernd
mit Wasser gefüllt sein soll, können in der "litte des doppelkegelförmigen Läufers
46 radiale Bohrungen 48 vorgesehen sein, die mit einer axialen Bohrung 49 in Verbindung
stehen. Diese Bohrung mündet am unteren Ende der Läuferwelle 18 und steht in Verbindung
mit dem im Spurlager 23 vorgesehenen Kanal 24. Beim Betrieb des Motors wird daher
der Mitte des Läuferspalts 47 durch die axiale Bohrung 49 und die, radialen Kanäle
48 Wasser zugeführt, und durch den Läuferspalt 47 fließt ein dauernder Kühlwasserstrom,
der eine besonders wirksame Kühlung des Motors ermöglicht.
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Wird der doppelkegelförmige Läufer bei einem Tauchmotor mit in eine
Gießmasse, z. B. Gießharz, eingebetteter Ständerwicklung verwendet, so kann gemäß
Fig. 3 der an der Innenfläche des Ständers 52 vorgesehene Gießharzmantel 55 doppelkegelförmig
ausgebildet sein. Diese Form wird durch einen Dorn erhalten, der im allgemeinen
beim Eingießen des Gießharzes den Läuferraum ausfüllt und meistens schwach kegelförmig
ausgebildet ist, damit er nach dem Erhärten der Gießmasse wieder herausgezogen werden
kann. Die doppelkegelförmige Ausgestaltung des Läuferspalts 57 ergibt sich daher
aus der notwendigen guten Entformbarkeit des Dornes. Zweckmäßig ist der Gießdorn
in der Motormitte geteilt, damit er nach dem Erkalten der Gießmasse nach beiden
Seiten entfernt «-erden kann. In gleicher Weise wird auch der doppelkegelförmige
Läufer 56 in der Mitte: geteilt, seine beiden Hälften sind dabei durch eine Steckkupplung
58 miteinander verbunden, so daß sie, leicht in den Ständer eingebaut werden können.
Hierbei hat der Läuferspalt 57 auf seiner ganzen Länge die gleiche Weite, da die
-Mantelflächen der Doppelkegel des Läufers 56 und des Ständermantels 55 parallel
zueinander verlaufen.
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Die übrige Ausgestaltung dieses Gießharzmotors kann gemäß Fig. 1 gewählt
werden, oder es kann der Motor mit den als Atmungseinrichtung dienenden Ausgleichselementen
der Fig. 2 ausgerüstet sein. Auch kann der doppelkegelförmige Läufer 56 zur Verbesserung
der Kühlung mit den Kanälen 48, 49 der Fig. 2 versehen sein.
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Um die durch die Doppelkegelform des Läufers erreichte Wasserströmung
zu verbessern, können gemäß Fig. 4 die Stirnseiten des Läufers 60 mit einer zweckmäßig
stromlinienförmigen Verkleidung 65 versehen sein, wodurch die Ausströmung des Wassers
aus dem Läuferspalt 67 verbessert wird. An dieser Verkleidung 65 können zusätzliche
Schaufeln 68 angebracht sein, die die Pumpwirkung aus. der Mitte des I_ä uferspalts
67 vergrößern und damit einen besonders wirksamen Kühlwasserstrom durch den Motor
herbeiführen.
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Diese Verkleidungen der Stirnflächen des Läufer können auch bei den
übrigen Ausführungsformen vorgesehen sein.
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Die Kegel- oder Doppelkegelform der Innenfläche des Ständers ist nicht
auf mit einer Isoliermasse ausgegossene Motoren beschränkt, sondern kann auch bei
Motoren Anwendung finden, deren Wicklung entsprechend Fig. 2 nach dem Isolierader
prinzip ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Kegelform des Ständers durch unterschiedliche
Innendurchmesser der Ständerbleche erhalten werden, wie dies z. B. bei Bremsmotoren
od. dgl. bekannt ist. Eine solche Ausführung empfiehlt sich jedoch nur bei der Massenfertigung.
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Je nachdem, ob man eine verbesserte Durchströmung des Läuferspalts
mit gerichteter Wasserströmung im Motor und damit eine verbesserte Wärmeabführung
erreichen will, oder ob man die Flüssigkeitsreibung im Läuferspalt verringern will,
werden Filter entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 1 oder Atmungseinrichtungen
mit Ausgleichselementen entsprechend den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 vorgesehen.
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Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Tauchmotoren mit senkrechter
Welle zum Absenken in Bohrlöcher u. dgl., sie kann aber mit gleichem Vorteil auch
bei Tauchmotoren mit waagerechter oder geneigter Welle Anwendung finden, die z.
B. zum Antrieb von Schiffspropellern od. dgl. dienen.