DE1833680U

DE1833680U - COOLING DEVICE FOR ELECTRIC MACHINERY.

Info

Publication number: DE1833680U
Application number: DEW20805U
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1958-11-03
Filing date: 1958-11-03
Publication date: 1961-06-29

Description

Kühleinrichtung für elektrische Maschinen. Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden USA-Patentanmeldung Serial-No. 705 582 vom 27.12.1957 beansprucht. eie Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für elektrische Die irfe tl- Maschinen, insbesondere geschlossene, oberflächengekühlte elektri- sche Maschinen, mit einem Lüfter zum Ansaugen eines Frischluftstro- mes. Cooling device for electrical machines. For this registration, the priority is derived from the corresponding USA patent application Serial-No. 705 582 from December 27, 1957 claimed. eie The invention relates to a cooling device for electrical The irfe tl- Machines, especially closed, surface-cooled electrical cal machines, with a fan for sucking in a fresh air flow mes.

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.Electric machines generate heat during operation, which leads to Damage to the machine can result if the insulation of the winding overheats will. The heating of an electrical machine during a long period of operation determines the performance of the machine. The temperature increase can through special coolant for the machine can be limited, so that a structurally smaller one Engine can do the same as a larger engine. It is therefore of great importance Meaning that the temperature increase of the electrical machine during operation is limited as much as possible.

Es sind verschiedene Kühleinrichtungen bekannt, wobei die Rühlwirkung 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 Kapselung 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. Die vollständig geschlossenen Motoren werden vorzugsweise dort verwendet, wo die umgebende Luft mit Schmutz, 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. ASepF » s Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine bessere Kühleinrichtung 7 für elektrische Maschinen, insbesondere für geschlossene elektri- IJittept sche Maschinen, zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Kühleinrichtung für vollständig geschlossene Maschinen mit einer grösseren und wirksameren Oberfläche zur Übertragung der Wärme zu schaffen, inp fernere und speziellere Aufgabe der Erfindung ist, eine Kühleinrichtung für elektrische Maschinen mit einer grösseren und wirksameren Oberfläche zur Übertragung der Wärme zu schaffen, die Mittel besitzt, um Anhäufungen von Fremdkörpern an dieser Obei fläche zu verhindern. vCser Erfinfruj'igGgemäss haben die Lüfterflügel auf der dem einen stirnsei- ..--ttegemass- tigen Gehäuseschild zugekehrten Seite nutenförmige Aussparungen, die beim Umlaufen mit entsprechend geformten, am Gehäuseschild längs mehrerer zur Wellenachse konzentrischer Kreisringe angeordneten Kühlrippen kämmen. An Hand des in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Aus- Xeses n führungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. führungsbeisp-4Leles wird die £,. 1- 4-3e--, tz Figur 1 zeigt das eine Ende einer elektrischen Maschine im Längsschnitt, Figur 2 zeigt eine Teilansicht eines Lüfters und eines Lagerschildes.Various cooling devices are known, the cooling effect being generated by an external cooling air flow. The simplest type of cooling is to send a flow of cooling air through the machine, which is moved by a fan attached to the shaft. The conditions in which the machines are installed often require that they be completely closed to prevent the ingress of dirt, dust, fibers and other undesirable foreign objects. The encapsulation of the machine makes the cooling problem considerably more difficult. In order to overcome these difficulties, it is known to provide an internal fan which generates an air flow inside the machine and an external fan which moves an external cooling air flow over the heat transferring surface of the machine. In order to dissipate the generated heat even more quickly, some machines have cooling fins on the surface. The fully enclosed motors are preferably used where the surrounding air is filled with dirt, dust, fibers and other foreign objects. All corners, protrusions, and other bumps on the surface provide points for these foreign objects to adhere to. Once the foreign bodies have settled at such points, they are increased by additional foreign bodies sucked in by the cooling air flow of the machine, so that a considerable accumulation of such foreign bodies forms at these points. Cooling fins are particularly suitable for the accumulation of these undesirable foreign bodies. This effect is highly undesirable because the accumulation of foreign matter between the cooling fins of the machine prevents the transfer of heat from the machine to the cooling air flow or impaired. ASepF »s It is therefore the object of the invention to provide a better cooling device 7th for electrical machines, especially for closed electrical IJittept cal machines to create. Another object of the invention is to provide a cooling device for completely closed machines with a larger and more effective surface for transferring the heat, another and more specific object of the invention is to provide a cooling device for electrical machines with a larger and more effective surface for transferring the heat, the means possesses to prevent accumulations of foreign objects on this obei area to prevent. vCser Successfully, the fan blades on one of the frontal ..-- ttegemass- grooved recesses on the side facing the housing shield, which, when rotating, mesh with correspondingly shaped cooling fins arranged on the housing shield along several circular rings concentric to the shaft axis. On the basis of the configuration shown in Figures 1 and 2 of the drawing Xeses n management example, the invention is explained in more detail. guide example-4Leles will be the £ ,. 1- 4-3e--, ct Figure 1 shows one end of an electrical machine in longitudinal section, Figure 2 shows a partial view of a fan and a bearing plate.

Die elektrische Maschine nach der Figur 1 hat ein zylindrisches. Gehäuse 12, an dem die aus Blechen 16 bestehenden Pole 14 befestigt sind, die die Vicklungsspulen 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.The electrical machine according to FIG. 1 has a cylindrical shape. casing 12, to which the poles 14 consisting of sheet metal 16 are attached, which form the Vicklungscoils 18 wear. The housing 12 is on the one hand by means of a shield 20 and also on the other side by means of a similar, not shown shield closed.

Der Schild 20 kann an dem Ständergehäuse auf irgend eine Art befestigt sein und zwar mittels eines Flansches 22. Ein L-formiger 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 Austrittöffnungen für die Kühlluft dienen. Ein Lüftergehäuse 30 ist an dem Ring 24 des Schildes 20 auf irgend eine Art befestigt und zwar mittels einer Zentrierung 32. Das Lüftergehäuse 30 hat eine grosse Lufteintritt8ffnung-34-< Der aus Blechen 37 bestehende Läufer 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 irgend ein Lager sein, beispielsweise ein Kugellager wie dargestellt. Die Welle kann sich, wenn gewünscht, durch eine. Öffnung 31 der Lüfterabdeckung erstrecken. Der Schild 20 ist an dem Ständergehäuse 12 auf irgend eine Weise so befestigt, dass eine dichte Verbindung besteht. Das Lüftergehäuse 30 bildet ein Lagergehäuse 44, in dem das Lager 42 angeordnet ist. Ein innerer Lagerdeckel 46 schliesst das Lager 42 ab und ist an dem Lagergehäuse 44, beispielsweise mittels Schrauben 48 befestigt.The shield 20 can be fastened to the stator housing in any way, namely by means of a flange 22. An L-shaped outer ring 24 is made in one piece with the shield 20 and has an extension 26 which extends in the axial direction. Portions of the ring 24 are cut out to form radial air openings 28, which serve as outlet openings for the cooling air. A fan housing 30 is fastened to the ring 24 of the shield 20 in some way, namely by means of a centering 32. The fan housing 30 has a large air inlet opening. The shaft 38 extends through a bore 39 in the shield 20 and is mounted in the bearing 42 which is arranged in the fan housing 30. The bearing 42 can be any type of bearing such as a ball bearing as shown. The shaft can, if desired, through a. Extending opening 31 of the fan cover. The shield 20 is attached to the stand housing 12 in some way so that there is a tight connection. The fan housing 30 forms a bearing housing 44 in which the bearing 42 is arranged. An inner bearing cover 46 closes off the bearing 42 and is fastened to the bearing housing 44, for example by means of screws 48.

Um einen Kühlluftstrom zu erzeugen, ist ein Lüfter 50 vorgesehen, der Lüfterflügel 52 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 ebenfalls auf der Welle 58 befestigt ist. Er erzeugt einen Aussenkühlluftstrom über die wärmeübertragende Oberfläche der Maschinen 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.In order to generate a flow of cooling air, a fan 50 is provided, the fan blade 52 and a hub 54 that is mounted on the shaft 38. Of the Fan 50 generates an internal cooling air flow inside the machine. An outside fan 56 has blades 58 and a hub 61 which is also fastened on the shaft 58. It generates an external cooling air flow over the heat transferring surface of the machines The fan 50 is between the winding 40 and the shield 20 and the fan 56 in FIG the space between the fan housing 30 and the shield 20 on the shaft 38. The fan housing 30 forms a protection against contact for the rotating fan blades 58.

Ein ringförmiges 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 Lüfterflügel 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 Figur 2 entnommen werden. Wie aus Figur 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 der Rippen auf den verschiedenen Kreisringen decken sich in radialer Richtung nicht.An annular baffle 59 is on the inner surface of the fan housing attached and serves as a guide between the incoming and outgoing air. On the outer surface of the shield 20, directly adjacent to the fan 56, are multiple cooling fins 60 arranged. The fan blades 58 of the fan 56 are close to the outer surface of the shield 20 and the cooling fins 60. The fan blades 58 are provided with several groove-shaped recesses 62. the one with the cooling fins 60 comb. The arrangement of the cooling fins 60 can be seen in FIG. As As can be seen from FIG. 2, the cooling fins are more concentric with the shaft 38 along a plurality of them Circular rings arranged. They are along the circular rings of flat surfaces of the housing shield interrupted. The interruption points of the ribs on the various circular rings do not coincide in the radial direction.

Die Aussparungen 62 eines jeden Lüfterflügels 58 sind in radialer Richtung so angeordnet, dass sie mit den Kreisringen, auf denen die Kühlrippen 60 liegen, übereinstimmen. Sie sind um einen geringen Betrag weiter als die Kühlrippen 60 und um einen geringe'n 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.The recesses 62 of each fan blade 58 are radial Direction arranged in such a way that they correspond to the circular rings on which the cooling fins 60 lie, match. They are a little further than the cooling fins 60 and a little lower so that they surround the cooling fins tightly. This arrangement enables the fan blades to be very close to the outer surface of the The end shield and the cooling fins can be arranged so as to provide optimal discharge to allow the heat from the end shields.

Die Anordnung der Kühlrippen an dem Endschild 20 ermöglicht zusätzlich eine Wirbelströmung des Aussenkühlluftstromes, um so eine noch grössere Wärmemenge abzuführen, Ein anderer wesentlicher Vorteil der Ausbildung des Lüfters 56 und der Kühlrippen 60 besteht in der Selbstreinigung. Die Kühlrippen bilden Oberflächen und Ecken, an denen sich Fasern, Schmutz und Staub festsetzen können, Da die Zacken 64 der Lüfterflügel 589 die durch die Aussparungen 62 gebildet sind, in die Zwischenräume zwischen den Kühlrippen 60, eingreifen, wird jede grossere 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 wegge- blasen werden. Wenn eine solche Ansammlung von Fremdkörpern zurückbleiben könnte, dann würde diese eine wärmeisolierende Lage bilden*, die zu einer Überhitzung der Maschine führen würde. :, Während des Betriebes laufen die Lüfter 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 von dem Endschild 20 durch den Bussenlüfter 56 fortgeführt, der einen starken Aussenkühluftstrom durch die Öffnung 34 ansaugt und durch die Öffnungen 28 ausbläst. Zur gleichen Zeit werden Staub und andere Fremdkörper, die durch die Eintrittöffnungen 34 eingedrungen sind und sich an den Kühlrippen festsetzen wollen, durch die Zacken 64 der Lüfterflügel 58 weggewischt.The arrangement of the cooling ribs on the end shield 20 also enables a vortex flow of the external cooling air flow in order to dissipate an even larger amount of heat. Another essential advantage of the design of the fan 56 and the cooling ribs 60 is self-cleaning. The cooling fins form surfaces and corners on which fibers, dirt and dust can adhere. Since the prongs 64 of the fan blades 589, which are formed by the recesses 62, engage in the spaces between the cooling fins 60, any large accumulation of foreign bodies is prevented the tines 64 wiped away and then blown away by the airflow created by the fan 56. the small accumulation in the space between the prongs 64 and the cooling fins remains, can easily be removed by the air flow. will blow. If such an accumulation of foreign bodies could remain, it would form a heat-insulating layer *, which would cause the machine to overheat. :, The fans 50 and 56 rotate with the shaft 38 during operation. The fan blades 52 of the fan 50 cause an internal air flow through the machine, which is deflected at the end shield. The end shield 20 and the cooling ribs 60 absorb most of the heat from the inner cooling air flow and transfer it to the external cooling air flow which flows past the outside of the end shield 20. The heat is carried away from the end shield 20 through the bus fan 56, which draws in a strong flow of external cooling air through the opening 34 and blows it out through the openings 28. At the same time, dust and other foreign bodies that have entered through the inlet openings 34 and want to adhere to the cooling fins are wiped away by the prongs 64 of the fan blades 58.

Claims

J </. a-en-claims che:

1. Cooling device for electrical machines, especially closed nice, surface-cooled electrical machines with a fan for sucking in a stream of fresh air, characterized in that the fan blades on the housing shield on the front CD

reverse side have groove-shaped recesses that mesh with correspondingly shaped cooling fins arranged on the housing shield along several circular rings concentric to the shaft axis when rotating.

2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the cooling fins along the circular rings of flat surfaces of the shield. interrupted are.

3. Cooling device according to claim 1 and 2, characterized in that that the interruption points of the various circular rings are in the radial direction not cover.

4. Cooling device according to claim 1 to 3, characterized in that that the recesses of the fan blades in their width and depth only by a small amount Dimensions are larger than the cooling fins on the housing shield and the fan as close to the Housing shield is arranged that only a narrow air gap remains.

5. Cooling device according to claim 1 to 4, characterized in that that when the machine is closed, the external fan has recesses is provided.