DE1928358B2

DE1928358B2 - Anordnung zur kuehlung von rotationskoerpern

Info

Publication number: DE1928358B2
Application number: DE19691928358
Authority: DE
Inventors: Paul Dr.rer.nat; Schulze Peter Dipl.-Ing.; 8520 Erlangen Fries
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-06-04
Filing date: 1969-06-04
Publication date: 1972-06-15
Also published as: DE1928358C3; DE1928358A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kühlung eines auf einer Hohlwelle angeordneten Läufers einer elektrischen Maschine mittels eines verdampfbaren Kühlmittels, das in einem von den zu kühlenden Teilen des Läufers bestimmten Verdampfungsabschnitt in der Hohlwelle verdampft und in einem Kondensationsabschnitt an einem Ende der hermetisch abgeschlossenen Hohlwelle kondensiert, wobei durch die Rotation des Läufers ein geschlossener Kreislauf des Kühlmittels nach Art eines Wärmerohres mit der Zentrifugalkraft erzeugbar ist, durch die die Innenwandung der Hohlwelle mit dem Kühlmittel ausgekleidet und das Kühlmittel vom Kondensationsabschnitt zum Verdampfungsabschnitt zurückführbar ist, wobei der Kondensationsabschnitt und der Verdampfungsabschnitt gleichen Durchmesser haben, nach Patentanmeldung P 19 00 411.6-32.

Der auf einer solchen Hohlwelle angeordnete rotierende Läufer hat im allgemeinen ein verhältnismäßig großes Gewicht. Dementsprechend ist auch eine starke Wandung der Hohlwelle aus einem festen Metall, vorzugsweise Stahl, erforderlich. Stahl hat aber einen großen Wärmewiderstand. Die Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, daß die Wärmeabführung der Kühlanordnung wesentlich verbessert werden kann, wenn der Wärmewiderstand der Hohlwelle wenigstens im Bereich eines der Kondcnsierungsabschnitte vermindert wird.

Aus der USA.-Patentschrift 2 364000 ist bereits eine Anordnung zur Kühlung eines auf einer Hohlwelle angeordneten Läufers einer elektrischen Maschine mittels eines verdampfbaren Kühlmittels bekannt, bei der die Zentrifugalkraft der rotierenden Hohlwelle zur Auskleidung Ihrer inneren Wandung mit dem Kühlmittel verwendet wird. Das Kühlmittel, vorzugsweise flüssiges Frlgen, wird dabei in das eine Ende der Hohlwelle eingeleitet und innerhalb der rotierenden Hohlwelle durch die Verlustwärme der Maschine verdampft. Der Zulauf ist so bemessen, daß eine kleine Menge des Kühlmittels flüssig bleibt und die innere Wandung auskleidet. Um den Wärmeübergang von dem Rotor über die Wand der Hohlwelle zum Kühlmittel zu erleichtern, kann die Hohlwelle dabei aus Silber, einem guten Wärmeleiter, bestehen, Das verdampfte Kühlmittel wird durch öffnungen am anderen Ende der Hohlwelle und durch den Ringspalt zwischen Stator und Rotor nach außen abgeführt. Im Gegensalz zur eingangs genannten Anordnung handelt es sich also hierbei um eine Durchlaufkühlung mit beidseitig offener Hohlwelle, bei der für das verdampfte Kühlmittel fortlaufend flüssiges Kühlmittel nachgeliefert werden muß.

Die Aufgabe, bei der eingangs genannten Anordnung die Kühlwirkung weiterhin zu verbessern, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hohlwelle wenigstens zum Teil aus einem gut wärmeleitenden Material besteht. Vorzugsweise besteht die Hohlwelle wenigstens an einem Ende aus einem gut wärmeleitenden Material. An dem besagten Teilslück der Welle können zweckmäßig noch besondere Mittel zur Beschleunigung der Wärmeabführung, insbesondere ein Lüfter angebracht sein. Es kann auch die Einwirkung eines zusätzlichen Kühlmediums vorgesehen sein. Unter Umständen, beispielsweise bei elektrischen Maschinen mit Läufern verhältnismäßig geringer Ausdehnung, kann auch die gesamte Hohlwelle aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt sein.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der als Ausführungsbeispiel eine Anordnung zur Kühlung einer elektrischen Maschine schematisch veranschaulicht ist.

Auf einer als Hohlwelle 2 ausgebildeten Läuferwelle einer elektrischen Maschine ist ein Läufer 3 angeordnet, der vom Ständer 4 durch einen nicht näher bezeichneten Luftspalt getrennt ist. Die Hohlwelle 2 ist nach der Hauptanmeldung als dochtfreies Wärmerohr ausgestaltet. Sie enthält ein flüssiges Arbeitsmedium, das unter der Einwirkung der Rotation der Hohlwelle 2 die Innenwandung der Welle auskleidet, durch die zugeführte Wärme im Verdampfungsabschnitt? verdampft, in den Kondensierungsabschnitten 9 und 11 wieder kondensiert und an der Innenwand der Hohlwelle 2 zum Verdampfungsabschnitt 7 zurückwandert. Die Kondensierungsabschnitte werden zwecks besserer Abführung der Kondensationswärme zusätzlich gekühlt. Zu diesem Zweck kann im Abschnitt 11 auf der Welle ein Kühlsystem 16 angeordnet sein, das beispielsweise Kühlrippen enthalten kann, durch Luftumwälzung eine zusätzliche Kühlung dieses Teiles der Hohlwelle 2 herbeiführt und die Wärme an die Raumluft abführt, wie durch Pfeile 17 angedeutet ist. Solche Maschinenwellen sind im allgemeinen aus schlecht wärmeleitendem Material, insbesondere aus Stahl, hergestellt. Zur Verbesserung der Wärmeabführung wird deshalb nach der Erfindung ein Ende 18 der Hohlwelle 2 aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Kupfer, hergestellt, dessen Wärmewiderstand etwa eine Größenordnung kleiner ist als der Wärmewiderstand von

Stahl. Durch diese Gestaltung wird die Wärmeabführung wesentlich verbessert. Durch die Anordnung einer zusätzlichen Kühleinrichtung 19, beispielsweise eines Lüfters, auf dem Wellenencle 18 wird die Wärmeabführung aus dem Kondensierungsabschnitl 9 nochmals verbessert, Der Lüfter 9 kann zweckmäßig ebenfalls aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen.

zustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kühlung eines auf einer Hohlwelle angeordneten Läufers einer eleklri· sehen Maschine mittels eines verdampfbaren Kühlmittels, das in einem von den zu kühlenden Teilen des Läufers bestimmten Verdampfungsabschnitt in der Hohlwelle verdampft und in einem Kondensationsabschnitt an einem Ende der hermetisch abgeschlossenen Hohlwelle kondensiert, wobei durch die Rotation des Läufers ein geschlossener Kreislauf des Kühlmittels nach Art eines Wärmerohres mit der Zentrifugalkraft erzeugbar ist, durch die die Innenwandung der Hohlwelle mit dem Kühlmittel ausgekleidet und das Kühlmittel vom Kondensationsabschnitt zum Verdampfiingsabschnitt zurückführbar ist, wobei der Kondensationsabschnitt und der Verdampfungsabschnitt gleichen Durchmesser haben, nach Patentanmeldung P 19 00 411.6-32, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (2) wenigstens zum Teil aus einem gut wärmeleitenden Material besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (2) wenigstens an einem Ende (18) aus einem gut wärmeleitenden Material besteht.

3. Anordnung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Hohlwelle (2) aus einem gut wärmeleitenden Material besteht.