DE1126498B

DE1126498B - Cooling arrangement for closed, surface-cooled electrical machines, especially for the drive of loading winches on ships

Info

Publication number: DE1126498B
Application number: DEB60037A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herbert Rentzsch
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1960-11-10
Filing date: 1960-11-10
Publication date: 1962-03-29
Also published as: CH390376A

Description

Kühlanordnung für geschlossene, oberflächengekühlte elektrische Maschinen, insbesondere für den Antrieb von Ladewinden auf Schiffen Oberflächengekühlte elektrische Maschinen besitzen meist Gehäuse mit axialen parallelen Rippen, über die ein an der Nichtantriebsseite angebrachter, mit der Maschinenwelle in Verbindung stehender Lüfter Kühlluft bläst. Bei Motoren für große Schalthäufigkeit bringt die Lüftung durch einen vom Motor selbst angetriebenen Lüfter häufig keine ausreichende Kühlung mehr, da bei Motoren dieser Art der Lüfter nur selten mit seiner Nenndrehzahl laufen kann und, da die Luftfördermenge bei kleiner werdender Drehzahl viel stärker als diese fällt, somit die anfallende Verlustwärme nicht abgeführt werden kann. Motoren dieser Art werden daher oft ohne Außenlüfter gebaut, aber größer dimensioniert. Bei manchen Ausführungen, wie z. B. bei Rollgangsmotoren, werden radiale Rippen am Gehäuse vorgesehen. Da eine Vergrößerung des Modells aber auch eine Vergrößerung des Schwungmomentes mit sich bringt, kann es zweckmäßiger sein, anstatt der Modellvergrößerung einen Lüfter anzuordnen, der durch einen besonderen, dauernd laufenden Lüftermotor angetrieben wird. Lüfter dieser Art werden im allgemeinen ebenfalls axial an den zu belüftenden Motor angeflanscht.Cooling arrangement for closed, surface-cooled electrical machines, especially for the drive of loading winches on ships surface-cooled electric Machines usually have housings with axially parallel ribs over which a attached to the non-drive side and connected to the machine shaft Fan blows cooling air. For motors with a high switching frequency, the ventilation provides often insufficient cooling due to a fan driven by the motor itself more, since the fan rarely runs at its rated speed in this type of engine can and, since the air flow rate with decreasing speed is much stronger than this falls, so that the resulting heat loss cannot be dissipated. Engines of this type are therefore often built without an external fan, but are larger in size. In some designs, such. B. in roller table motors, radial ribs provided on the housing. Since an enlargement of the model is also an enlargement of the moment of inertia brings with it, it may be more appropriate instead of enlarging the model to arrange a fan, which is powered by a special, continuously running fan motor is driven. Fans of this type are also generally axially attached to the Flanged motor to be ventilated.

Bei Hebezeugmotoren muß jedoch das zweite Wellenende herausgeführt werden, um auf der Nichtantriebsseite eine Bremse anbauen zu können. Bei diesen Motoren ist also der axiale Anbau eines Fremdlüfters schwer möglich, so daß der Lüfter meist getrennt angeordnet sein muß. Es sind Ausführungen bekannt, z. B. bei Motoren zum Antrieb von Ladewinden auf Schiffen, bei denen die Gehäuserippen U-förmig angeordnet sind und die Kühlluft durch einen Luftstutzen an dem einen Ende senkrecht zur Motorachse zugeführt und am anderen Ende durch einen weiteren Luftstutzen senkrecht zur Motorachse abgeführt wird. Die beiden Luftstutzen können zu einer Einheit vereinigt sein. Es besteht auch die Möglichkeit, den Lüfter selbst in dem Luftstutzen unterzubringen. Bei Anordnungen dieser Art ist das zweite Wellenende frei, so daß die notwendige Bremse angebaut werden kann.In the case of hoist motors, however, the second shaft end must be led out in order to be able to mount a brake on the non-drive side. With these Motors, the axial attachment of an external fan is difficult, so that the Fan must usually be arranged separately. There are known designs, for. B. at Motors for driving loading winches on ships, in which the housing ribs are U-shaped are arranged and the cooling air through an air nozzle at one end vertically to the motor axis and at the other end vertically through another air nozzle is discharged to the motor axis. The two air nozzles can be combined into one unit be. There is also the possibility of accommodating the fan itself in the air nozzle. In arrangements of this type, the second shaft end is free, so that the necessary Brake can be attached.

Motorgehäuse mit U-förmigen Rippen sind aber formtechnisch kompliziert und damit teuer in der Herstellung. Zudem entsteht durch die U-förmigen Rippen für den Kühlluftstrom ein erhöhter Luftwiderstand und damit ein erhöhter Kraftbedarf sowie eine, wenn auch geringe, zusätzliche Erwärmung, die den Kühleffekt verschlechtert.Motor housings with U-shaped ribs are, however, complicated in terms of shape and therefore expensive to manufacture. In addition, the U-shaped ribs for the cooling air flow an increased air resistance and thus an increased power requirement as well as an additional heating, albeit a slight one, which worsens the cooling effect.

Strömungstechnisch günstiger ist die Kühlung eines Motorgehäuses mit radialen Rippen, um das die Kühlluft konzentrisch herumgeleitet wird. Dies setzt voraus, daß ein breiter Kühlluftstrom niedriger Höhe erzeugt wird, was bei den normalerweise verwendeten Axiallüftern jedoch Schwierigkeiten bereitet, weil der Luftstrom eines Axiallüfters im Querschnitt rund und stark verwirbelt ist. Für die Umwandlung eines kreisförmigen Luftstromes in einen rechteckigen, im Verhältnis zur Höhe sehr breiten Luftstrom ist ein Übergangsstück von merklicher Länge erforderlich, wenn die gleichmäßige Verteilung der geförderten Luft erreicht werden soll, was mit Rücksicht auf eine gleichmäßige Kühlung des Motorgehäuses notwendig ist.Cooling a motor housing with is more favorable in terms of flow technology radial ribs around which the cooling air is concentrically directed. This continues assume that a wide flow of cooling air is generated at a low level, which is normally the case with the Axial fans used, however, causes difficulties because the air flow of a Axial fan is round and strongly swirled in cross section. For converting a circular air flow into a rectangular one, very broad in relation to the height Airflow requires a transition piece of appreciable length if the uniform Distribution of the conveyed air should be achieved with consideration for a uniform cooling of the motor housing is necessary.

Die Erfindung ist gegenüber den vorher geschilderten Kühlanordnungen von geschlossenen, oberflächengekühlten elektrischen Maschinen mit über den ganzen Umfang des Maschinengehäuses verlaufenden ringförmigen Kühlrippen, die von einem Mantel umgeben sind, so daß Ringkanäle für die Führung der Kühlluft entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel sich nach unten oder einer Seite hin in eine nach unten bzw. der betreffenden Seite offene Kammer fortsetzt, die durch eine Zwischenwand in je einen sich über die ganze Länge der Maschine erstreckenden Zuluft- und Abluftstutzen unterteilt ist, die ihrerseits an eine die ringförmigen Rippen am Gehäuse miteinander verbindende und die Ringkanäle im Bereich der Kammer begrenzende Längsrippe anschließt, und daß in einem dieser Stutzen ein Tangentiallüfter bekannter Art angeordnet ist, der einen im wesentlichen gleichmäßig über die Länge der Maschine verteilten, die Ringkanäle gleichmäßig durchströmenden Kühlluftstrom erzeugt. Der erfindungsgemäß zur Verwendung kommende Tangentiallüfter besitzt nicht nur einen wesentlich günstigeren Wirkungsgrad als ein Axiallüfter, er erzeugt auch den für eine gedrängte Bauart erforderlichen Luftstrom von rechteckigem Querschnitt, bei dem das Verhältnis Breite zur Höhe groß ist. Der Lüfter ist vorzugsweise als Drucklüfter gebaut, der die Luft durch die Kanäle, die durch die Rippen und den diese umgebenden Mantel gebildet sind, drückt. Der Motor kann direkt mit dem Lüfterrad gekuppelt und im Luftkanal oder in einer mit diesem verbundenen Kammer angeordnet sein. Ebensogut kann der Motor auch außerhalb des Luftkanals angebracht sein.The invention is compared to the previously described cooling arrangements of closed, surface-cooled electrical machines with over the whole Circumference of the machine housing extending annular cooling fins from a Sheath are surrounded so that ring channels for the guidance of the cooling air are created thereby characterized in that the housing jacket extends downwards or one side into a downward or the side in question open chamber continues through a partition in one supply air and one exhaust air nozzle each extending over the entire length of the machine is divided, in turn, one of the annular ribs on the housing with each other connecting longitudinal rib that delimits the annular channels in the area of the chamber, and that a tangential fan of a known type is arranged in one of these nozzles, the one distributed substantially evenly over the length of the machine, the Ring channels generated evenly flowing through cooling air stream. Of the Tangential fans used according to the invention not only have one much more favorable efficiency than an axial fan, it also generates the for a compact design required air flow of rectangular cross-section where the ratio of width to height is large. The fan is preferably a pressure fan built that the air through the ducts that go through the ribs and those surrounding them Coat are formed, presses. The motor can be coupled directly to the fan wheel and be arranged in the air duct or in a chamber connected to it. As well the motor can also be mounted outside the air duct.

Die Anordnung der einzelnen Teile geht aus den Fig.1 und 2 der Zeichnung hervor.The arrangement of the individual parts can be seen in FIGS. 1 and 2 of the drawing emerged.

Fig.1 zeigt den Motor in Ansicht, Fig. 2 im Schnitt.Fig. 1 shows the engine in view, Fig. 2 in section.

Der Motor 1 ist mit radialen Kühlrippen 2 versehen. Die Kühlrippen 2 werden durch einen Mantel 3 konzentrisch umfaßt. In der Fig.1 ist der Mantel 3 aufgeschnitten, so daß die Kühlrippen 2 sichtbar sind. Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, ist unter dem Motor eine Kammer 4 angebracht, in die der Mantel 3 übergeht und gasdicht mit jener verbunden ist. Die Kammer 4 ist durch eine Zwischenwand 5, die mit einer Längsrippe 10 des Motorgehäuses verbunden ist, in zwei Räume geteilt, so daß ein Zuluftstützen 6 und ein Abluftstutzen 7 entstehen. Der Tangentiallüfter 8, dessen Antriebsmotor nicht eingezeichnet ist, saugt, wenn er rotiert, Kühlluft an und drückt diese, wie durch Pfeile angedeutet ist, durch die Kanäle, die von den Motorgehäuserippen 2 und dem Mantel 3 gebildet werden, entzieht den Rippen Wärme und drückt die erwärmte Luft durch den Abluftstutzen 7 wieder heraus.The motor 1 is provided with radial cooling fins 2. The cooling fins 2 are concentrically encompassed by a jacket 3. In FIG. 1, the jacket 3 is cut open so that the cooling fins 2 are visible. As can be seen from FIG. 2, a chamber 4 is mounted under the motor, into which the jacket 3 merges and is connected to it in a gas-tight manner. The chamber 4 is divided into two rooms by an intermediate wall 5 which is connected to a longitudinal rib 10 of the motor housing, so that an air inlet support 6 and an air outlet connection 7 are formed. The tangential fan 8, the drive motor of which is not shown, sucks in cooling air when it rotates and, as indicated by arrows, presses it through the channels formed by the motor housing ribs 2 and the jacket 3, extracts heat from the ribs and presses the heated air out through the exhaust port 7 again.

Der Antriebsmotor für den Tangentiallüfter kann im Luftstutzen oder in einer nicht gezeichneten Erweiterung desselben, vorzugsweise in Form eines Anbaues, an einer Stirnseite angeordnet sein.The drive motor for the tangential fan can be in the air socket or in a not shown extension of the same, preferably in the form of an extension, be arranged on one end face.

Der Luftstutzen kann, wenn der Motor außer Betrieb ist, durch einen Deckel 9 verschlossen werden. Diese Anordnung wird insbesondere verwendet, wenn Motoren der beschriebenen Art zum Antrieb von Ladewinden auf Schiffen verwendet werden sollen. Der beschriebene Deckel ist dabei nur bei stillstehendem Motor geschlossen und verhindert das Eindringen von Wasser in den Luftkanal. Um zu verhindern, daß der Motor bei geschlossenem Deckel eingeschaltet wird, besteht auch die Möglichkeit, die Schalteinrichtung für die Betätigung des Motors durch einen Endschalter so zu verriegeln, daß die Schalteinrichtung nur bei geöffnetem Deckel eingeschaltet werden kann, so daß die Belüftung der Maschine stets sichergestellt ist.When the engine is not in operation, the air vent can be through a Cover 9 are closed. This arrangement is particularly used when Motors of the type described used to drive loading winches on ships should be. The cover described is only closed when the engine is at a standstill and prevents water from entering the air duct. To prevent that the motor is switched on with the lid closed, there is also the possibility of the switching device for the actuation of the motor by a limit switch so too lock so that the switching device is only switched on when the cover is open so that the ventilation of the machine is always ensured.

Die Erfindung ist auf die beschriebene Ausführung nicht beschränkt. So ist es z. B. möglich, den Lüfter als Sauglüfter auszubilden und ihn in Abluftstutzen anzuordnen. Eine solche Anordnung bietet insofern einen gewissen Vorteil, als die durch die Reibung und die Kompression der Luft im Lüfter erzeugte Wärme nicht in den Motor gelangt. Da ein Tangentiallüfter auch einen breiten Luftstrom niedriger Höhe ansaugt, ist dafür Sorge getragen, daß aus jedem der zwischen den Rippen des Gehäuses bestehenden Kühlkanälen etwa die gleiche Kühlluftmenge angesaugt wird. Auch kann die gesamte Lüftungsanordnung anstatt unterhalb des Motorgehäuses z. B. links oder rechts neben dem Motorgehäuse angeordnet sein. In Sonderfällen besteht auch die Möglichkeit, den Tangentiallüfter in einem Winkel zur Motorachse anzuordnen und diesen durch Umleitungsteile mit dem Zuluftstutzen zu verbinden.The invention is not limited to the embodiment described. So it is z. B. possible to train the fan as a suction fan and put it in the exhaust port to arrange. Such an arrangement offers a certain advantage in that heat generated by the friction and compression of the air in the fan is not in reaches the engine. Because a tangential fan also lowers a wide airflow Height, care is taken that from each of the between the ribs of the Housing existing cooling channels approximately the same amount of cooling air is sucked in. Also, the entire ventilation arrangement can instead of below the motor housing z. B. be arranged to the left or right of the motor housing. In special cases there is also the possibility of arranging the tangential fan at an angle to the motor axis and to connect it to the supply air nozzle by means of diversion parts.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cooling arrangement for closed, surface-cooled electrical machines, especially for the drive of loading winches on ships, with ring-shaped cooling fins running over the entire circumference of the machine housing, which are surrounded by a jacket, so that ring channels for guiding the cooling air arise, characterized in that the housing jacket is down or one Continues on the side into a chamber that is open at the bottom or the side in question, which extend through a partition wall in one over the entire length of the machine Supply air and exhaust air connection is divided, which in turn is connected to one of the ring-shaped Ribs on the housing interconnecting the annular channels in the area of the chamber delimiting longitudinal rib adjoins, and that a tangential fan in one of these nozzles known type is arranged, the one substantially uniformly over the length the machine distributed cooling air flow evenly through the ring channels generated.

2. Cooling arrangement for closed, surface-cooled electrical machines according to claim 1, characterized in that the tangential fan is in the exhaust air connection is arranged and sucks the heated cooling air.

3. Cooling arrangement for closed, Surface-cooled electrical machines according to Claim 1 or 2, characterized in that; that also the fan drive motor in the relevant air socket or an attachment the same is housed.

4. Cooling arrangement for closed, surface-cooled electrical machines according to one of claims 1 to 3, characterized in that supply air and exhaust air nozzles can be closed by a common cover. Considered publications: Deutsche Auslegeschriften Nos. 1003 844, 1076 248.