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Kühleinrichtung für elektrische Maschinen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Kühleinrichtung für elektrische Maschinen, insbesondere geschlossene, oberflächengekühlte
elektrische Maschinen, mit einem Lüfter zum Ansaugen eines Frischluftstromes.
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Elektrische Maschinen erzeugen während des Betriebes Wärme, die zu
Beschädigungen der Maschine führen kann, wenn die Isolation der Wicklung überhitzt
wird. Die Erwärmung einer elektrischen Maschine während einer längeren Betriebsdauer
bestimmt die Leistungsfähigkeit der Maschine. Die Temperaturerhöhung kann durch
besondere Kühlmittel für die Maschine begrenzt werden, so daß ein baulich kleiner
Motor das gleiche leisten kann wie ein größerer Motor. Es ist deshalb von großer
Bedeutung, daß die Temperaturerhöhung der elektrischen Maschine während des Betriebes
so weit als möglich begrenzt wird.
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Es sind verschiedene Kühleinrichtungen bekannt, wobei die Kühlwirkung
von einem äußeren Kühlluftstrom erzeugt wird. Die einfachste Art der Kühlung ist,
einen Kühlluftstrom durch die Maschine zu schicken,, der von einem auf der Welle
befestigten Lüfter bewegt wird. Die Bedingungen, unter denen die Maschinen aufgestellt
werden, erfordern des öfteren, daß sie vollständig geschlossen sind, um das Eindringen
von Schmutz, Staub, Fasern und anderen unerwünschten Fremdkörpern zu verhindern.
Die Käpselung der Maschine erschwert das Kühlproblem erheblich. Um diese Schwierigkeiten
zu überwinden, ist es bekannt, einen inneren Lüfter vorzusehen, der einen Luftstrom
im Inneren der Maschine erzeugt, und einen Außenlüfter, der einen Außenkühlluftstrom
über die wärmeübertragende Oberfläche der Maschine bewegt. Um die erzeugte Verlustwärme
noch schneller abzuführen, haben manche Maschinen Kühlrippen auf der Oberfläche.
Der Kühlluftstrom bläst längs an den Kühlrippen entlang, die auf dem zylindrischen
Gehäuse des Motors in axialer Richtung und auf dem Lagerschild in radialer Richtung
angeordnet sind. Auch bei einer bekannten Anordnung, bei der zur Erhöhung des Widerstandsmoments
auf dem Lagerschild konzentrisch zur Wellenachse Rippen angeordnet und diese Rippen
zur Kühlung des Motors verwendet sind, werden die Rippen vom Kühlstrom in Längsrichtung
bestrichen. Die vollständig geschlossenen Motoren werden vorzugsweise dort verwendet,
wo die umgebende Luft mit Sch riiutz, Staub, Fasern und anderen Fremdkörpern erfüllt
ist. Alle Ecken, Vorsprünge und andere Unebenheiten an der Oberfläche bieten Punkte,
an denen sich diese Fremdkörper festsetzen können. Wenn sich die Fremdkörper an
solchen Punkten einmal festgesetzt haben, werden diese durch vom Kühlluftstrom der
Maschine angesaugte zusätzliche Fremdkörper noch vermehrt, so daß sich eine beträchtliche
Ansammlung solcher Fremdkörper an diesen Punkten bildet. Kühlrippen sind für die
Anhäufung dieser unerwünschten Fremdkörper in besonderem Maße geeignet. Diese Wirkung
ist höchst unerwünscht, weil die Ansammlung von Fremdkörpern zwischen den Kühlrippen
der Maschine die Übertragung der Wärme von der Maschine zu dem Kühlluftstrom verhindert
oder beeinträchtigt. Mittel zur Verhinderung einer Ablagerung von Staub und Fremdkörpern
an oder zwischen den Rippen sind bei den bekannten Anordnungen nicht vorgesehen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühleinrichtung für elektrische
Maschinen, insbesondere für geschlossene elektrische Maschinen zu schaffen, die
neben einer großen wirksamen Oberfläche zur Übertragung der Wärme Mittel aufweist,
die eine Anhäufung von Fremdkörpern an dieser Oberfläche verhindern.
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Erfindungsgemäß haben die Lüfterflügel auf der dem einen stirnseitigen
Gehäuseschild zugekehrten Seite nutenförrnige Aussparungen, die beim Umlaufen mit
entsprechend geformten, am Gehäuseschild längs mehrerer zur Wellenachse konzentrischer
Kreisringe angeordneten Kühlrippen kämmen.
An Hand des in dpa F
i g,1, und 2; der. Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt das Ende einer elektrischen Maschine im Längsschnitt,
, .., . . . , F i g. 2 zeigt, eine Teilansicht eines, Lüfters und eines Lagerschildes.
; .. i-. : r . ; ';' : . Die elektristthb: Mäschim': nach F-i'g,#@l hat. ein zylindrisches
Gehäuse 12,, an dem die aus. Blechen 16 bestehenden Pole 1I4 befestigt sind, die
die Wicklungsspulen 18 tragen. Das Gehäuse 12 ist auf der einen Seite
mittels eines Schildes 20 und auch auf der anderen Seite mittels eines ähnlichen,
nicht dargestellten Schildes abgeschlossen. Der Schild 20 kann an dem Ständergehäuse
auf irgendeine Art befestigt sein, und. ear.»aittpls.einegFlansches,22. Ein L-förmiger
Außenring 24 besteht mit dem Schild 20 aus einem Stück und hat einen
Fortsatz 26, der sich in axialer Richtung erstreckt. Teile des Ringes 24 sind ausgeschnitten,
um radiale Luftöffnungen 28 zu.. bilden, die als Austrittsöffnqngen für die Kühlluft
dienen. Ein Lüftergehäüße JÖ ist an dem Ring 24 des Schildes 20 auf irgendeine
Art befestigt, und zwar mittels einer Zentrierung 32. Das Lüftergehäuse
30
hat eine große Lufteintrittöffnung 34.
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Der aus Blechen.37: bestehend Läufer 36 ist auf der Welle
38- befestigt . und - trägt . eine Wicklung 40. Die Welle 38 erstreckt sich
durch eine Bohrung 39 im Schild 20 und ist in dem Lager 42 gelagert,
das in dem Lüftergehäuse 30 angeordnet; ist: Das Lager 42
kann irgendein
Lager, sein,,, beispielsweise ein Kugellager; wie dargestellt.' hie' Welle kann
sich, wenn gewünscht, durch eine Öffnung 31 der Lüfterabdeckung erstrecken. Der
Schild 20 ist.:an dein: Ständergehäuse 12 auf irgendeine Weise so
befestigt, da.ß eine dichte Verbindung besteht. Das, Lüftergehäuse 30 bildet ein
Lagergehäuse 44, in dem das Lager 42 angeordnet ist. Ein innerer Lageraeckel
46 schließt das Lager 42 ab und ist an dem Lagergehäuse 44, beispielsweise
mittels Schrauben 48, befestigt.
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Um einen Kühlluftstrom zu erzeugen, ist ein Lüf-
ter 58 vorgesehen,
der ' LÜferflügel52 und eine Nabe 54' hat,' die auf der Welle 38 befestigt
ist. Der Lüfter 50 erzeugt einen Innenkühlluftstrom im Inneren der Maschine.
Ein Außenlüfter 56 hat Flügel 58 und eine Nabe 61, die ebedaM auf der Welle 38 befestigt
ist. Er erzeugt' einen Außenkühlluftstrom über die wärmeübertragende Oberfläche
der Maschine. Der Lüfter 50 ist zwischen der Wicklung 40 und dem Schild 20
und der Lüfter 56 in dem Raum zwischen dem Lüftergehäuse 30 und dem
Schild 20 auf der Welle 38 angeordnet. Das Lüftergehäuse 30 bildet einen
Berührungsschutz für die umlaufenden Lüfterflügel 58. Ein rnermiges Leitblech 59
ist an der Innenfläche des Lüftergehäuses befestigt und dient als Führung zwischen
der einströmenden und ausströmenden Luft. An der Außenfläche des Schildes
20 sind; unmittelbar an dem Lüfter 56 anliegend, mehrere Kühlrippen
60 angeordnet. Die Lüfterfiügel 58 des Lüfters 56 liegen nahe der-Außenfläche
des Schildes 20 und der Kühlrippen 60. Die Lüfterflügel
58 sind mit mehreren nutenförmigen Aussparungen 62 versehen, die mit den
Kühlrippen 60 kämmen. Die Anordnung der Kühlrippen 60 kann der F i g. 2 entnommen
werden.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind die Kühlrippen längs mehrerer zur.-
.Welle 38 konzentrischer Kreisringe angeordnet. Sie sind längs der Kreisringe von
ebenen Flächen 'des Gehäuseschildes unterbrochen. Die Unterbrechungsstellen de Rippen
auf den verschiedenen Kreisringen decken sich in radikaler ,Ricli_tur$. nicht; .
_ ,_:.. . _ Die usspatungen 62 eis , jedem Lü£terlingels/58 sind i #rädialer Richtung
so ängeördnetdäß' sie mit.den Kreisringen, auf denen die Kühlrippen 60
liegen,-
übercn,stimmen. Sie sind um einen geringen Betrag weiter als die Kühlrippen
60 und um einen geringen Betrag tiefer, so daß sie die Kühlrippen eng umschließen.
Diese Anordnung ermöglicht, daß die Lüfterflügel sehr nahe der Außenfläche des Endschildes
und der Kühlrippen angeordnet werden können, um so eine optimale Abführung der Wärme
von den Endschilden zu ermöglichen. Die Anordnung der Kühlrippen an dem Endschild
20 ermöglicht zusätzlich eine von den Lüfterflügelzacken immer wieder 'unterbrochene
Wirbelströmung. ;des Äußenkühllüftstromes, um so eine noch größere Wärritemenge
abzuführen.
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her wesentliche Vorteil der Ausbildung des. Lüfters 56 und der Kühlrippen
6t1 besteht in der Slbstreinigung. Die. Kühlrippen bilden Oberflächen und Ecken,
an 'denen sich Fasern, Schmutz und Staub festsetzen können. Da die Zacken 64 der
Lüfterflügel 58, die durch die Aussparungen 62 gebildet sind, in die Zwischenräume
zwischen den Kühlrippeu 60 eingreifen, wird jede größere Ansammlung von Fremdkörpern
durch die Zacken 64 weggewischt und dann von dem Luftstrom weggeblasen, der
von dem Lüfter 56 erzeugt wird. Die geringe Anhäufung, die in dem Zwischenraum
zwischen den Zacken 64 und den Kühlrippen bleibt, kann leicht durch den Luftstrom
weggeblasen werden. Wenn eine solche-Ansammlung von Fremdkörpern zurückbleiben könnte,
dann würde diese eine wärmeisolierende Lage bilden; die zu einer Überhitzung der
Maschine führen würde.
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Während des Betriebes laufen die Lüftet 50 und 56 mit der Welle
38 um. Die Lüfterflügel 52 des Lüfters 50 bewirken einen inneren
Luftstrom durch die Maschine, der an dem Endschild umgelenkt -wird. Das Endschild
20 und die Kühlrippen 60 nehmen den größten Teil der Wärme des inneren
Kühlluftstromes auf und übertragen diesen auf den Außenkühlluftstrom, der auf der
Außenseite des Endschildes 20
vorbeiströmt. Die Wärme wird vor dem Endschild
20
durch den Außenlüfter 56 fortgeführt, der einen stärken Außenkühlluftstrom
durch die Öffnung 34 ansaugt und durch die Öffnungen 28 ausbläst. Zur gleichen
Zeit werden Staub und andere Fremdkörper, die durch die Eintrittöffnung
34 eingedrungen sind und sich an den Kühlrippen festsetzen wollen, durch
die Zacken 64 der Lüfterflügel 58 weggewischt.