DE1931942U

DE1931942U - Elektromotor, insbesondere polumschaltbarer motor.

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Publication number: DE1931942U
Application number: DEH52503U
Authority: DE
Original assignee: Hinz Heinrich Elektromaschinen & Apparatebau
Current assignee: Hinz Heinrich Elektromaschinen & Apparatebau
Priority date: 1965-07-07
Filing date: 1965-07-07
Publication date: 1966-02-03

Description

P.A.348 323-7.7.65 ^{10 5Ο6}ί

PATENTANWÄLTE
DIPL-INCa. FRITZ THIELEKE DR.-ING. RUDOLF DDRINQ DR. JOACHIM FRICKE

BRAUNSCHWEIG - MÖNCHEN

Heinrich Hinz Elektromaschinen- und Apparatebau, Braunschweig, Hansestraße 30

"Elektromotor, insbesondere polumschaltbarer Motor"

Die Neuerung betrifft einen Elektromotor, insbesondere polumschaltbaren Motor, mit Kurzschlußläufer und im Iiäuferkreis liegenden, außerhalb des Läufers angeordneten Zusatzwiderständen für Schwerstantriebe, insbesondere zum Antrieb von diskontinuier- !} lieh arbeitenden Zuckerzentrifugen.

Bei Elektromotoren vorgenannter Art treten im Verhältnis zu ihrer Baugröße insbesondere im läuferkreis große Verluste und damit große Wärmemengen auf, die abgeführt werden müssen. Um bei der Abführung der Verlustwärme ein Aufheizen der Ständerwicklung durch die Lauferwiderstände zu vermeiden, hat man bei derartigen" Motoren getrennte Luftströme für den Stator und Rotor vorgesehen, indem man durch eine Trennwand zwischen Stator und Rotor zwei parallele Luftkanäle geschaffen hat, die von einem gemeinsamen Eintrittsstutzen aus durch Aufteilung der Kühlluft gespeist werden und in getrennten Austrittsöffnungen ausmünden. Bei dieser Ausbildung des Motors sind sehr erhebliche Luftmengen pro Zeiteinheit für die Kühlung erforderlich, welche bei rauhem Betrieb,

wie ζ. B. in Zuckerfabriken, schnell zur Verschmutzung der Mo tore führen, wobei durch diese Verschmutzungen besonders die Statorwicklungen gefährdet sind.

Die Eeinigung der Kühlluft durch filter oder die Heranführung von Fremdluft bringt infolge der für die großen Luftmengen erforderlichen Pilter- und Leitungsquerschnitte einen erhebliehen Aufwand mit sich, so daß man vielfach auf die Eeinigung der Kühlluft verzichtet und die notwendige häufige Demontage der Motoren und deren Eeinigung sowie Überholung in Kauf nimmt*

Man hat auch bereits versucht, die für die Kühlung erforderliche Luftmenge dadurch zu vermindern, daß man die Ständerblechpakete mit größeren Kühlflächen ausrüstete, indem man auf dem Umfang des Blechpaketes Kühlrippen angeordnet hat. Durch diese Vergrößerung der Kühlfläche wird jedoch der Bedarf an Kühlluft: nicht nennenswert herabgesetzt.

Die weiterhin bekannte Ausführung von Elektromotoren mit getrennter Innen- und Außenkühlung sowie im Kreislauf geführter Innenkühlluft reicht für die Abführung der Terlustwärme bei den obengenannten Motoren nicht aus, wenn diese für schweren Schaltbetrieb oder für den Sehwungmassenantrieb, wie beispielsweise für diskontinuierliche Zuckerzentrifugen, verwendet werden.

Aufgabe der Neuerung ist es, einen Motor der einleitend beschriebenen Art so auszubilden, daß er mit einer mögliehst geringen Kühlluftmenge pro Zeiteinheit betrieben werden kann, ohne bauliche Vergrößerungen der Maschinen in Kauf nehmen zu müssen.

Die Heuerung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die zulässige Erwärmung der einzelnen zu kühlenden Teile des Motors sehr . unterschiedlich ist und sieht vor, daß zur Führung des vorzugsweise durch fremdlufter erzeugten Kühlluftstromes Ständer und Läufer axiale Kühlkanäle aufweisen und der Standerraum auf der Seite der Zusatzwiderstände vom Lüfterraum sowie dem sieh axial hieran anschließenden Kaum für die Widerstände durch eine Zwischenwand getrennt ist, während er auf der den Widerständen abgekehrten Seite mit dem Läuferraum in offener Verbindung steht und daß das Motorgehäuse im Bereich des Ständerwickelkopfes auf der Seite der Zusatzwiderstände wenigstens eine 3JUfteintrittsöffnung und im Bereich des Widerstandsraumes wenigstens_: eine Luftaustrittsöffnung aufweist.

Durch diese neue Ausbildung des Motors erreicht man, daß die Kühlluft zunächst durch den Ständerraum geführt wird und die Ständerwicklungen'kühlt, bei denen nur eine verhältnismäßig geringe Übertemperatur zulässig ist. Nachfolgend wird die Kühlluft durch den Läufer und über die Läuferwiderstände geleitet, die eine hohe lib er temperatur zulassen. Bs wird somit die Kühl luft nach dem Durchströmen des Ständer- und Läuferraumes bereits verhältnismäßig stark erwärmt den Widerständen zugeführt, w© entsprechend den hier auftretenden Verlusten noch eine weitere Erwärmung erfolgt. - ""-..... .-^:-v

Da die zuzuführende Kühlluftmenge etwa"'umgekehrt proportional.. ■ ' dem zulässigen Temperaturunterschied der Kühlluft zwischen Eintritt und Austritt ist, wird somit die Kühlluftmenge stark ver-

mindert, "und es Wimen geringere Leitungs.quersehnitte/ sowie kleinere Filter als "bisher üblich verwendet werden. Der für die Kühlung erforderliche Aufwand wird durch die Neuerung erheblich vermindert. . ■ . ."'-.■■"■-"

Die aus dem Motor austretende stark erwärmte Abluft kann ohne weiteres nutzbringend verwendet werden. Beispielsweise ist es bei Filterung der Luft möglich, diese in Zuckerzentrifuge]! zur Hachtrocknung des abgeschleuderten Zuckers einzuführen oder sie als vorgewärmte Üuft für Kesselspeisung zu verwenden.

Um eine intensive und ausreichende Kühlung des Ständers zu erreichen, ist neuerungsgemäß vorgesehen, daß.zwischen Ständer und Gehäuse in axialer Richtung verlaufende Kühlspalte vorgesehen sind und der Ständer mit vergrößerter Mantelkühlfläche ausgebildet ist. Die Vergrößerung der Oberfläche des Statorbleehpaketes kann in bekannter Weise ohne effektive Vergrößerung des BIeGhbedarfs dadurch erfolgen, daß die sonst abfallenden Ecken des Zuschnitts für den normalen Eundschnitt wenigstens teilweise für die Vergrößerung der Oberfläche des Bleehpaketrüekens verwendet werden. Für eine gleichmäßige axiale Durchströmung und gute Auflage des Blechpaketes im Gehäuse werden- dabei zweckmäßig die Statorbleehe in einzelne Pakete unterteilt, welche absatzweise um ganzzahlige Vielfache der lutteilungen gegeneinander verdreht werden. . _; V : ■

Zum besonderen Schutz der Statorwicklungen gegen Verschmutzung kann nach einem weiteren Merkmal der !Teuerung der Stator in "der Schutzart P 33 nach DIl 40050 ausgeführt werden, wobei die vor-

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zugsweise vergossenen 'Ständerwiekelköpfe. durch bis an die Bleehpakete reichende Trennwände oder -kappen mit Kühlrippen versehen werden, wobei die Kappen bei vergossenen Wickelkopfen zweckmäßig von der Vergußmasse gebildet- sein können. Me Trennwände oder Kappen sind dabei durch Verrippung und durch den Kontakt mit der Yergußmasse ao ausgebildet, daß sie einen möglichst guten Wärmeaustausch zwischen Wickelkopf und Kühlluft ermöglichen.

Bei einer bevorzugten Ausführung des Elektromotors nach der Heuerung wird die Zwischenwand zur {Trennung des .Ständerraumes vom läufer- und Widerstandsraum als Stator einer Induktionsbremse ausgebildet oder als Träger für den Stator einer Induktionsbremse vorgesehen. Motoren mit derartigen Induktionsbremsen sind insbesondere für eine schnelle Verringerung der Drehzahl im unteren Drehzahlbereich und zur Erzeugung niedrigerer Drehzahlstufen,, als sie durch die höchste Polzahl der vorhandenen Drehstromwieklung vorgegeben sind, geeignet. Dabei dient der zwischen dem läufer und Stator der Induktionsbremse vorgesehene luftspalt zugleich als Spaltdichtung zwischen dem Ständer- und läufer- bzw. Widerstandsraum. "

Da die Kühlluft bei ihrem Austritt aus dem Motor beim Ausströmen ins i'reie infolge ihrer starken Erwärmung Haehteile verursachen kann, ist neuerungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß bei derartigen luftaustritten ins Freie die Austrittsöffnung mit einem Ejektor zur Beimischung von Außenluft zu der austretenden und erhitzten Kühlluft ausgerüstet ist. .

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel des neuartigen Motors wieder. . \ / . . -' _ -^: ~

!ig. 1 zeigt in sehematiseher Jorm einen leiIschnitt durch, eine Motorhälfte. . . : : - - - . -

!ig. 2 gibt einen Schnitt entlang der linie II-11 nach Fig. T wieder.

In den Figuren ist mit 1 das Gehäuse des neuen Elektromotors bezeichnet, welches mit den iagerschilden 2, 3 ausgerüstet ist.

Auf der Welle 4 ist in üblicher Weise der Rotor 5 drehsicher angeordnet, welcher seinerseits von dem im Gehäuse gehaltenen Ständer 6 unter Belassung des Luftspaltes ¹J umschlossen ist. Der Ständer 6 ist ausgerüstet mit Wicklungen,¹ welche außerhalb, des Ständers die Wickelköpfe 8 und 9 bilden.

Der Rotor 5 ist mit Rotorstäben 29 ausgerüstet, welche außerhalb des Rotors mit Widerstandsfahnen 10 verbunden sind, die ihrerseits über einen Ring 11 miteinander in Verbindung stehen.

Das Innere des Motors ist durch eine Zwischenwand 12, welche drehfest mit dem Rotor 5 verbunden ist, in einen Ständerraum 13 und einen Rotorraum 14 unterteilt, wobei sich an den Rotorraum der die Widerstände 10 aufnehmende Widerstandsraum 15 anschließt. Man erkennt, daß der Ständerraum 13 auf der den Widerständen TO abgekehrten Seite mit dem Iiäuferraum 14 in offener Verbindung, steht, während er im Bereich der Widerstände 10 durch die !Trennwand 12 sowohl vom. Rotorraum 14 -als. auGh vom Widerstandsraum 15 getrennt ist.

Das Gehäuse 1 ist im Bereich des Wickelkopfes 8, der sich auf

der Seite der Widerstände 10 befindet, mit einem Lufteintritts-. stutzen 16 und einer zugehörigen lufteintrittsöffnung 17 ausgerüstet, an den die Zuleitung eines tiüfteraggregates anschließbar ist. ^:

Statt eines einzelnen Eintrittsstutzens 16 können mehrere derartiger Stutzen auf dem Umfang des Motors verteilt angeordnet sein, wobei diese dann zweckmäßig mit einer Terteilerleitung und einer Haupt zuleitung zu dem lüfteraggregat in Verbindung stehen.

Die durch den Eintrittsstutzen 16 eintretende Kühlluft wird in Richtung der in der Figur wiedergegebenen Pfeile zunächst in den Ständerraum 13 im Bereich der Wickelköpfe. 8 geleitet und-gelangt von hier aus durch axiale Kühlkanäle 18 zu dem Wickelkopf 9 des Ständers, welcher von der Kühlluft umspült wird, ehe diese über die freie Yerbindungsöffnung in den Muf erraum 14.gelangt.

Der Ständer ist mit vergrößerter Mantelkühlfläche ausgebildet, so daß eine intensive Wärmeabfuhr insbesondere, auf dem Ständerrücken erfolgt und somit auch bei geringer Iiuftmenge pro Zeiteinheit durch entsprechende Erhöhung..der luftgeschwindigkeit ein ausreichender Wärmeentzug siehergestellt ist. Die Ständerwickelköpfe 8, 9 können dabei vergossen und mit Kühlrippen versehen sein.

Die in den lauferraum .14"eintretende Kühlluft durchströmt die im Läufer vorgesehenen axialen Kühlkanäle 20 und gelangt aus dem Muferraum 14 nach zusätzlicher; Erwärmung.durch die Wärmeabgabe des Läufers in den Widerstandsraum 15. Dort erfolgt wegen der-.

erhöhten Verlustwärme der Widerstände eine weitere Aufheizimg der Kühlluft, ehe diese zu der AustrittsÖffnung 21 gelangt, durch die sie entweder ins Freie oder zur Hutζanwendung über eine Abführungsleitung weitergeführt wird.

Die aus dem Rotorraum 14 austretende Kühlluft ist im Ausführungsbeispiel noch dazu vorgesehen, eine Kühlung des lagers 22 in dem Lagerschild 3 zu bewirken. Zu diesem Zwecke wird ein Ie.il der aus dem Rotorraum 14 austretenden Kühlluft abgezweigt und durch den Raum 23 zwischen den Widerständen 10 und der Welle 4 hindurch an dem lager 22 vorbei und um eine leitwand 24 zu der Austrittsöffnung 21 geführt. Die leitwand 24 dient dabei zugleich zur Abschirmung des lagers 22 gegen die von den Widerständen 10 abgestrahlte Wärme. ..

In dem Ausführungsbeispiel der !ig..1 ist weiterhin die Anordnung eines Bjektors 25 im Bereich der Kühlluftaustrittsöffnung 21 wiedergegeben, durch die eine Beimischung der Außenluft zu der erhitzten Kühlluft bewirkt wird. Der Ejektor 23 ist zu diesem Zwecke über Streben 26 mit dem lagerschild 3 verbunden und düsenförmig ausgebildet, so daß durch die hindurchströmende erhitzte Kühlluft von außen die ümgebungsluft angesaugt und mit der erhitzten Kühlluft vermischt wird. . .

Die Zwischenwand 12 ist im Ausführungsbeispiel der Zeichnung zugleich als Träger des Rotors 27 einer Induktionsbremse ausgebildet, deren Stator 28 auf der Innenseite des G-ehäuses 1 bzw. des lagerdeekels 3 befestigt ist. Der zwischen Stator 28 und Rotor 27 befindliche luftspalt der Induktionsbremse.dient zugleich

als Spaltdichtung zwischen dem Ständerraum 13 und.dem Widerstandsraum 15 bzw. der Luftaustrittsöffnung 21.

Statt des Egektors 25 kann sich eine Überführungsleitung an die Austrittsöffnung 21 anschließen, welche die erhitzte Luft beispielsweise in die !Trommel bzw. den Zuckersammelraum der anzutreibenden Zentrifuge weiterleitet oder aber als Verbrennungsluft einem Kessel zuführt. In diesem "Falle empfiehlt es sich., mehrere üuftaustrittsöffnungen 21 oder schlitzförmige Austrittsöffnungen vorzusehen, die in einem Sammelraum ausmünden, welcher von einer Umkleidung gebildet ist, die einen Anschlußstutzen für die Abführungsieitung aufweist. _--[■-. .

Zu der oben beschriebenen Ausführung der neuen.Maschine mit einem Stator in der Schutzart P 33 nach DIM" 40050 ist noch zu bemerken, daß diese Ausgestaltung der Maschine zwar eine etwas geringere Ausnutzung mit sich bringt, da bei dieser Anordnung etwas ungünstigere Kühlbedingungen für die Wickelkopfe in Kauf zu nehmen sind, jedoch bringt diese Ausführung den erheblichen Torteil mit sich, daß eine einfache Reinigung der Maschine ermöglicht wird,-welche ohne größere Demontage durch Hindurchblasen von Preßluft durch die Iiuftkanäle des Stators und Eotors ohne das sonst erforderliche Waschen, Trocknen und franken vorgenommen-werden kann.

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Claims

Sοhutζansprüehe - . ■--'"-■ :

1. Elektromotor, insbesondere polumschaltbarer Motor, mit Kurzschlußläufer und im Muferkreis liegenden, außerhalb des" läufer s angeordneten Zusatzwiderständen für Sehwerstantriebe, insbesondere zum Antrieb von diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifugen, dadurch gekennzeichnet, daß zur "Führung des vorzugsweise durch Premdlüfter erzeugten Kühlluftstromes Ständer (6) und Läufer (5) axiale Kühlkanäle (18,19-»20) aufweisen und der Standerraum (13) auf der Seite der Zusatzwiderstände (10) vom Iiäuferraum (1.4) sowie dem sich axial hieran anschließenden Kaum (15) für die Widerstände durch eine Zwischenwand (12) getrennt ist, während er auf der den Widerständen abgekehrten Seite mit dem Iiäuferraum in offener Verbindung steht, und daß das Motorgehäuse (1) im Bereich des Ständerwiefcelkopfes (8) auf der Seite der Zusatzwiderstände wenigstens eine Lufteintrittsöffnung (17) und im Bereich des Widerstandsraumes wenigstens eine Luftaustrittsöffnung (21) aufweist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e h nze i ο hn e t, daß zwischen Ständer (6) und Gehäuse (T) in axialer Eichtung verlaufende Kühlspalte (19) vorgesehen sind und der Ständer mit vergrößerter Mantelkühlflache ausgebildet ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 und 2, d a du r c h "g ek e η η ζ e i ehn et, daß die vorzugsweise vergossenen

Ständerwickelköpfe (8,9) durch bis an die Blechpakete reichende und in engem Wärmekontakt mit dem Wickelkopf befindliche Trennwände oder Kappen mit Kühlrippen versehen sind, wo "bei die Kappen zweckmäßig, von der Vergußmasse gebildet sind.

4. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (12) zur Trennung des Ständerraumes (13) vom .Läufer- und Widerstandsraum (14? 15) als Rotor (-27) einer Induktionsbremse ausgebildet ist oder.. den -Eotor einer Induktionsbremse trägt. . "■■:_"

5. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t, daß die Iiuftaustrittsöffnung (21) mit einem Ejektor (25) zur Beimischung von Außenluft zu der austretenden und erhitzten Kühlluft ausgerüstet ist.