DE1901221A1 - Elektrische Maschine mit Kuehleinrichtung - Google Patents

Elektrische Maschine mit Kuehleinrichtung

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DE1901221A1
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Germany
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coolant
electrical machine
cooling
cooling device
carbon
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DE19691901221
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English (en)
Inventor
Dr Hans Eder
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Rheinmetall Air Defence AG
Original Assignee
Oerlikon Contraves AG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/902—Heat storage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

Dipl.-Ing. W. PAAP 8 MÜNCHEN 22. Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH a*-**«™*to
Telefon: (0811) *2?i6 84
Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Dr. rer. nat.W. KÖRBER 10· Januar 1969 PATENTANWÄLTE /Bra.
CONTRAVES AG
CH-8052 Zürich/Schweiz Schaffhauser Straße 580
Patentanmeldung Elektrische Maschine mit Kühleinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, mit einer Kühleinrichtung, in welcher die zur Phasenänderung des Kühlmittels erforderliche Wärme wirksam ist.
Es ist bekannt, daß alle Stoffe, auch bei ständiger Wärmezufuhr, während einer Aggregatszustandsänderung ihre Temperatur nicht erhöhen, -solange noch zwei Phasen, z.B. fest und flüssig oder flüssig und gasförmig, vorhanden sind. T ie Wärme wird als Schmelzwärme bzw. Verdampfungswärme verßraucht.
Es sind Kühlexnrichtungen bekannt, bei denen in zu kühlenden Maschinenteilen Kühlflüssigkeit verdampft wird. Diese Art der Kühlung erfordert aber Wegführungen für entstehenden Dampf und in den meisten Fällen auch Zuführungen für flüssiges Kühlmittel, sowie Kühler für die Kondensation des Kühlmittels. Für den Transport der Kühlflüssigkeit im Kühlsystem sind Pumpen notwendig. Besondere Schwierigkeiten bietet die leckfreie Zu- und Wegführung von Kühlmittel zu bewegten Teilen, wie z.B. den Rotoren elektri-
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scher Maschinen. Bei gewissen !Typen von Stell- oder Torquemotoren kann trotz nur kurzzeitigen hohen Belastungen auf die Kühlung des Rotors nicht verzichtet werden. Diese Motoren arbeiten bei maximaler Belastung mit sehr hohen Verlustleistungen von 5o - 60 $>. Umgekehrt liegt die Verlustleistung dieser Motoren bei kleinerer Belastung prozentual viel tiefer. Eine wirksame Kühlung bei solchen Maschinen unter Vermeidung der vorgenannten Schwierigkeiten zu erreichen, ist Aufgabe der Erfindung.
Erfindungsgemäss ist die vorgeschlagene elektrische Maschine mit Kühleinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem sich erwärmenden Maschinenteil mindestens ein Hohlraum vorhanden ist, der festes, schmelzbares Kühlmittel enthält, dessen Schmelzpunkt über einer vorgegebenen Betriebstemperatur und unter einer zulässigen Höchsttemperatur liegt.
Die vorliegende Kühlung stellt eine sehr einfache, wartungsfreie und mit minimalem Aufwand zu verwirklichende Lösung des Kühlproblems dar. Vor allem fallen bei bewegten Teilen die üblichen, konstruktiv aufwendigen, leckfreien Verbindungen mit dem übrigen Kühlsystem weg. Verwendet man als Kühlmittel erfindungegemäß nieder- oder höhermolekulare Kohlen-Wasserstoff-Verbindungen, z.B. eine Paraffin-Verbindung oder Eicosan , so ist es ohne weiteres möglich, dass die Kühlung für maximale Stoßbelastungen von 2o - I00 Minuten Dauer ausreicht. Als Kühlmittel kann beispielsweise ein gewöhnliches, im Handel erhältliches Industrieparaffin mit folgenden Kenngrössen verwendet werden: Schmelzpunkt —~54° C, Schmelzwärme .— 35 kcal/kg, Siedepunkt 0, Spezifische Wärme .-—ό,5kcal/kg G-rad.
Die Verwendung eines festen schmelzbaren Kühlmittels erlaubt die Benutzung geschlossener Hohlräume, da der Speicherraum mit dem Kühlraum identisch sein darf. In Kühlsystemen, welche die Verdampfungswärme des Kühlmittels ausnützen, ist es dagegen praktisc unmöglich, einen einzigen Hohlraum gleichzeitig als Kühl- und
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Speicherraum zu verwenden. Die Volumenänderung bei der Phasenänderung flüssig - gasförmig ist zu groß. Anderseits können die entstehenden Drucke sehr hoch sein. Druckerhöhungen haben die Erhöhung des Siedepunktes von Flüssigkeiten zur Folge, womit die erwünschte Kühlwirkung verloren geht.
Bei nur kurzzeitiger maximaler Belastungs wie es z.B. bei Stellmotoren der Fall ist, wird sich, sobald die Schmelztemperatur des Kühlmittels erreicht ist, das Kühlmittel verflüssigen. In der Zeit zwischen zwei Belastungsspitzen kann sich das Kühlmittel unter Wärmegabe wieder teilweise oder vollständig verfestigen. Das Kühlmittel wirkt als Wärmespeicher oder Wärmesenke, wobei gespeicherte Wärme in den Zeiträumen geringer Belastung wieder an die Umgebung abgegeben wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen elektrischen Stellmotor, der im wesentlichen aus dem Stator 1 mit dem St-atorgehäuse 11 und dem Permanentmagenten 12, sowie dem Rotor 2 mit der Rotorwicklung
22 besteht. Das Rotorgehäuse 21 enthält den abgeschlossenen Hohlraum 20, der mit einem Kühlmittel 3 gefüllt ist. Die Kühlrippen
23 haben den Zweck, den Wärmeaustausch zwischen dem Rotorgehäuse und dem Kühlmittel 3 zu verbessern.
Der Rotor 2 des Stellmotors habe im Normalbetrieb die Temperatur Tn* Tn ^eBe noch unterhalb Ts, dem Schmelzpunkt des Kühlmittels 3. Bei einer kurzzeitigen hohen Stoßbelastung mit zusätzlicher Wärmeentwicklung, steigt die Temperatur des Rotors 2 und des noch festen Kühlmittels 3 bis zur Temperatur Ts. Ts liege unterhalb der zulässigen Höchsttemperatur des Rotors, Sobald Ts erreicht ist, steigt die Temperatur nicht weiter. Zusätzlich im Rotor 2 entstehende Wärme, wird zur Phasenänderung d.h. zur Verflüssigung des Kühlmittels 3 verbraucht. Erst nachdem sämtliches Kühlmittel 3 verflüssigt ist, wird die Temperatur des Rotors 2 mit dem Kühlmit-
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tel weiter ansteigen. Die Kühlung soll so dimensioniert sein, daß im Betrieb der Zustand, daß sämtliches Kühlmittel 3 verflüssigt ist, nicht erreicht wird, da sonst die Gefahr der Überhitzung der Maschine besteht*
Ansprüche:
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Claims (5)

- 5 A η sp r Ü c h e
1. Elektrische Maschine mit einer Kühleinrichtung, in welcher die zur Phasenänderung des Kühlmittels erförderliche Wärme wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem sich erwärmenden Maschinenteil mindestens ein Hohlraum (2o) vorhanden ist, der festes, schmelzbares Kühlmittel (3) enthält, dessen Schmelzpunkt über einer vorgegebenen Betriebstemperatur und unter einer zulässigen Höchsttemperatur liegt.
2. Elektrische Maschine, als Stellmotor ausgebildet, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mindestens einen Hohlraum (2o) mit festem, schmelzbarem Kühlmittel (3) enthält.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (3) eine Kohlen-Wasserstoff -Verbindung ist.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (3) eine höhermolekulare Kohlen-Wasserstoff-Verbindung, insbesondere Eicosan, ist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (3) eine niedermolekulare Kohlen-Wasserstoff-Verbindung, insbesondere ein Paraffin, ist.
Der Patentanwalt
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Leerseite
DE19691901221 1968-02-02 1969-01-10 Elektrische Maschine mit Kuehleinrichtung Pending DE1901221A1 (de)

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CH162668A CH476411A (de) 1968-02-02 1968-02-02 Elektrische Maschine mit Kühleinrichtung

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CH (1) CH476411A (de)
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GB (1) GB1199904A (de)
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FR2001247A1 (de) 1969-09-26
SE363441B (de) 1974-01-14
GB1199904A (en) 1970-07-22
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CH476411A (de) 1969-07-31

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