DE1943361A1 - Elektromotor - Google Patents

Description

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Dr.-lng. HANS^SCHKE

Dipl.-lng. HlINZ AGULAR 1943361

8 München 80. Pienzenauerstr. 2

unser Zeichen; E 429 26. Aug.1969

EMERSOH ELECTRIC, St. LOUIS / Miss.,-(V.St.A)

.Elektromotor

Die Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen und betrifft ein hochwirksames Luftkuhlsystem für vollständig geschlossene Elektromotoren.

Vollständig geschlossene gebläsegekühlte Elektromotoren haben herkömmlich ein vollständig geschlossenes Gehäuse mit nichtperforierten₅ festen Stirnwänden, in welchen die Rotorwelle gelagert ist, wobei an den Stirnseiten des Rotors radiale flügel zum Ingangsetzen einer Luftumwälzung im Innern des Gehäuses vorgesehen sind. Diese Konstruktionen weisen ferner Kühlrippen an der Außenseite des Gehäuses, eine Lufterkammer, welche an der einen Stirnseite dss Gehäuses,die ein vom Rotor getriebenes Gebläse und eine Ablenkeinrichtung einschließt, um umgebende Luft axial über die Außenfläche der Gehäusewand zu bewegen.

Diese Konstruktionen sind beträchtlich weniger wirksam sum Abführen der Wärme· vom Stator, Läufer und vom Gehäuse als frei durchlüftete, gsbläsagekühlta Konstruktionen, Daraus ergaben sich wesentlich kostspieligere Konstruktionen ala bei freier Durchlüftung₉ iia wesentlichen wegen das höheren Ieladungsgewichtθsv

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Gegenstand der Erfindung ist eine Elektromotor-Konstruktion mit einem weitgehend verbesserten Luftkühlsystem, das gleichzeitig die Wartungseigenschaften eines vollständig geschlossenen, gebläsegekühlten Motors hat.

Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung an einen Elektromotor, welcher ein Gehäuse, einen in diesen Gehäuse befestigten Stator und einen in diesem Stator drehbaren Läufer, mit einer sich von beiden Stirnseiten erstreckenden Welle, wobei das Gehäuse Stirnahöchnitte axial an beiden Stirnseiten des Ständers und des Läufers aufweist, und wobei diese Stirnabschnitte zylindrische Innenflächen aufweisen und eine Stirnblende umfassen, welche an jeder Stirnseite des Gehäuses befestigt ist und die Enden der Läuferwelle lagern, dadurch ^eI9*t^¹IoL.net,· daß dieser Motor gekennzeichnet ist durch eine Wand in jedem Stirnabschnitt des Gehäuses zwischen den Stirnseiten des Stators und des Rotors einerseits und diesen Stirnblenden andererseits, axial im Abstand von den Stirnseiten des Stators und des Läufers und von den Stirnblenden, wobei diese Wände mit dem Rotor drehbar verbunden .sind und sioh radial von der Welle zu kreisförmigen Umfangsflachen erstrecken, die einen engen Laufsitz mit den inneren Zylinderfläohen der Gehäusestirnabschnitte aufweisen, ferner gekennzeichnet ist durch ©ine Elügeleinrichtung zwischen den sioh drehenden Wandert und den Stirnseiten des Stators und·des Rotors_f um Luft in dieser von.den Gehäusewänden bzw« dem Gehäuse umschlossenen Kammer zirkulieren zu lassen, durch Durchgänge in den Stirnblenden und kreismäßig im Abstand voneinander angeordnete Durohgänge in den Gehäusewänden zwischen den sich drehenden

ORIGINAL INSPECTEÖ."

Wänden und den Stirnblenden, und durch eine Plügeleinrichtung an den Außenflächen der sich drehenden Wände um umgebende Luft durch diese Zwischenräume zwischen den sich drehenden Wänden und den Stirnblenden zirkulieren zu lassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigen

Pig. 1 einen leilaxialschnitt durch einen Wechselstrommotor gemäß Erfindung;

Pig. 2 eine Stirnansicht des in Pig. 1 gezeigten Motors;

Pig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Pig. 1;

Pig. 4 einen !Eeilsehnitt entlang der Linie 4-4 in Pig. und

Pig. 5 einen !eilaxialschnitt, wobei ein anderes Verfahren zum Befestigen der Stirnblenden am Statorgehäuse gezeigt ist.

In den Zeichnungen ist ein Elektromotor mit einem zylindrischen Gehäuse 10 dargestellt, in welchem ein lamellenartiger Statorkern 12 mit kreisförmigem Umfang mit Hilfe "bekannter Mittel eingepaßt und befestigt ist. Der Statorkern hat eine Bohrung 14 und Wicklungen,

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deren Außenumfang bei 16 gezeigt sind. Der Motor weist weiterhin einen Läufer 18 auf, welcher drehbar in der Statorbohrung 14 gelagert ist. Das Gehäuse erstreckt sich von den Stirnseiten" des Läufers und des Stators über die Wicklungen hinaus axial nach außen. An jeder Stirnseite ist das Gehäuse 12 mit einer Endblende bzw, einem Deckel 20 verbunden. Der Läufer 18 hat eine Welle 22 mit an den Enden sitzenden Kugellagern 24, welche in den inneren mittigen Ausnehmungen 26 in den Deckeln 20 liegen.

Die Kugellager 24 sitzen mit Schiebesitz in den Lagersitzringen 28, die lose in den Ausnehmungen 26 liegen und darin mittels eines Klebers verkittet sind, wobei dieser Kleber in weicher Pastenform aufgebracht wird und anschließend härtet, so daß die Ringe 28 starr in den Ausnehmungen der Storndeckel befestigt sind.

Die Deckel 20 weisen icurze, axiale Randabschnitte auf, welche eng über bearbeitete Oberflächen 32 am Ende des Gehäuses 10 passen.

Die Deckel sind an ihrem Umfang mit den Endkanten des Gehäuses 10 mit Hilfe eines Klebers befestigt, welches in flüssiger Form an der Verbindung zwischen den Oberflächen der Handabschnitte 30 und den bearbeiteten Flächen 32 aufgebracht wird, nachdem die Deckel aufgesetzt sind. Der flüssige Kleber wird über die ganzen Oberflächen der Umfangsverbindungen durch Kapillarwirkung verteilt und wärmegehärtet, um die Deckel am Gehäuse festzulegen.

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Die verklebten Umfangsverbindungen zwischen den Randabschnitten 30 des Deckels und den bearbeiteten Oberflächen 32 können jedoch mit geeigneten Werkezguen aufgebrochen werden, um die Deckel abzunehmen, um Reparaturen während der Herstellung odar später durch Reparaturbetriebe zu erlauben.

Die Deckel können nach Durchführung der Reparaturen wieder an dem Gehäuse verklebt werden.

Ein anderes Verfahren zum lösbaren Befestigen der Deckel an den Enden des Gehäuses 10 ist in Fig. 5 gezeigt. Bei diesem Verfahren werden entfernbare Muttern 34 mit rechteckigen Zapfenabschnitten 36 durch in Umfangsabstand voneinander angeordnete/ rechtwinklige Löcher 38 in der Gehäusewand in der Bähe serner Enden radial in das Gehäuse eingesetzt* In die Muttern 34 sind in gleichem Abstand voneinander angeordnete Bolzen 40 eingeschraubt, welche Löcher 42 in den Deckeln. 20 durchsetzen. Diese Anordnung ist jedoch etwas kostspieliger, wenn sie auch eine bessere Befsstigbarkeit und Lösbarkeit der Deckel als die in Fig» 1 gezeigte Anordnung ergibt. Das Verfahren zum Befestigen der Deckel an dem Gehäuse nach Fig. 1 ist im· allgemeinen die bevorzugte Methode für kleinere Motcren, während die nach Fig. 5 itn allgemeinen die bevorzugte Methods bei größeren Motoren ist.

Der Läufer ist mit gegossenen Stirnringen 44 versehen_? von welchen sich einstückig radiale Flügel 46 axial nach außen erstrecken» Ein Paar sich drehender Stirnwände aus in der Mitte geloohtan Blochscheibsn 48 aind an der Welle 22 befestigt und mittala Sohraubsn 52 an den

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Enden der Hügel 46 befestigte und mit engem lauf sitz an ihren Umfangsflachen an der Gehäusewand 10 liegende gewölbte Ringwände umgeben den läufer und den Stator.

Die Ringwände 50 -weisen si.ch von den Innenflächen rechtwinklig erstreckende und sich von den Außenflächen

54 rechtwinklig erstreckende angegossene Radialflügel '56 auf. Die Ringwände 50 sind mit sich axial einwärts erstreckenden Umfangsrandabsehnitten 58 versehen, und das Gehäuse weist ein Paar Labyrintringe 60 auf, welche an der Umfangswand befestigt sind und von der Wand in Abstand axial verlaufende Abschnitte 61 aufweisen, welche die Utnfangsrandabschnitte 58 der Ringwände überlappen, um somit eine Labyrinthdichtung zu schaffen.

Das Gehäuse 10 weist eine Anzahl von Durchgängen 62 auf, welche um die Wand im Abstand voneinander .verteilt in der Nähe eines jeden Endes zwischen der Labyrinthdichtung der Ringwände 50 und den Deckeln angeordnet sind. Über diesen Durchgängen 62 sind Leitringe 64 vorgesehen, welche sowohl als tropfdichte Abdeckungen und als Ablenkbleche dienen, welche die aus den Durchgängen 62 austretende Luft axial über die Außenfläche des Gehäuses 10 leiten.

Beim Zusammenbau des Motors wird der Statorkern 12 eingesetzt und im Gehäuse 10 befestigt. Dann wird der Läufer 18 mit den auf der Welle 22 befestigten Kugellagern 24 in die Statorbohrung 14 eingesetzt und darin Axial und konzentrisch mit Hilfe kreismäßig im Abstand voneinander angeordneter, entfernbares Abstandastreifen.

ORIGINAL INSPEGTED

"befestigt, wie das /bei 66 gezeigt ist. Die Lagerringe 28 werden dann über die äusseren Laufringe geschoben und ein Kleber 27 in Pastenform auf die äußeren Oberflächen aufgebracht. Die Deckel 20 werden dann axial aufgesetzt, wobei die TJmfangsränder 30 auf den bearbeiteten Gehäuseflächen 32 sitzen. Wenn die Deckel axial in diese Lage bewegt sind, wird der Kleber über die äueseren Flächen der Ringe 28 und über die axialen Wände der Aussparungen 26 verteilt, so daß der kreisförmige Raum zwischen den lose passenden Ringen und den Wänden der Ausnehmungen ausgefüllt ist. Der Kleber 27 wird dann durch Wärmebehandlung gehärtet, wodurch die Ringe in den Ausnehmungen fluchtend mit der Welle 22 und konzentrisch zum Statarkern starr befestigt werden. Dann wird auf das Bindemittel Wärme angewandt, um es zu erhärten und die Lagerringe 28 starr in den Blendenausnehmungen 26 zu befestigen.

Ein Deckel und die benachbarte Ringwand 50 werden dann entfernt, um die Abstandsscheiben 66 axial herausziehen zu können, nachdem die Abstandsscheiben herausgezogen sind, wird die Ringwand wieder aufgesetzt und mit Stellschrauben 52 befestigt und der Deckel wird auf das Gehäuse aufgesetzt. Ein Epoxyharz-Kleber in dünnflüssiger Form wird dann auf die Verbindung zwischen dem Rand 30 des Deckels und den Oberflächen 32 des Gehäuses aufgetragen. Der Kleber ist eine handelsübliche flüssige Form eines synthetischen Harzes, welches sich über die verbundenen Oberflächen durch Oberflächenspannung verteilt.

Schließlich wird Wärme aufgebracht, um dieses Bindemittel auszuhärten, wodurch die Deckel starr am Gehäuse befestigt werden.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die; KlebVerMiiduiig zwischen den Deckeln und dem Gehäuse kann: aber ohne; Zerstörung der verbundenen Teile für Reparaturen gelöst und dann wieder zus3?ammen> gesetzit und-verklebt werden, wobei entsprechende Werkzeuge, wie, sie'im'Herstellungsbetrieb oder in, Reparaturbetrieben vorhanden sind, verwendet werden.

Wenn die; Deckel am: Gehäuse-,, wie in Fig. 5 gezeigt, durch Sehrauben, befestigt werden, müssen für die herausnehmbaren. Muttern: 34- und^! den Gewindebolzen 40 die: äußeren Eßfcen,.d;er Flügel 56 ausgeschnitten werden:,, um-d:en ncftigen Platzv zu :schaffen* Dadurch entsteht: ein Spalte in weCLchem^ durch die. Strömungsverz.ög-e;rung:_: Xeictoti Turbulenz: auftreten kann." Um diss^ zu vermeidien, ist; ein/Iieitringi 68 zum Ableiten der StrO:mung(: von-: diie-sem; freien: Raum: in beliebiger Weise an., d S

Die> KugsellBger; 2i4 sind; mit- irmexen. Dichtungselementen verleihen;,,· dsie> auis^ eäner- dünnen mit einer Mittelöifnung:

versetoeraenr: Sen;eii:b;ee 2$-\. bB>s?tehit, d:ier auf die Welle 22-in - DicMtung^sanfLagiefc in: bsiie^iger¹ Weiseraufgeaachobenv ' wsM: KeKßesdiigtx Ist; und? an: - ihrem. Umfang;. einem engend IÄ^i^sji.tzig«:gani.d:e:n::Iiag^r.sftüfe^

Änordniasng; wird» ejindiringendie^ Feucht igteeät ^ vonxdier;-abgeleitet und« ani d;ea:: DimhrtungB:seheibe; 25- od«irⁱ: angr:en~ z:end«n;.Äb;s«hinäJ;tenndie^^r W;iü.le; siehi sammelnd«'·:

fceit: wird-Λ duafecnv¹ ZSiatrifug^lfcraift; naeti: auften dert^ Mne?: &&&&£&- Dichitüaig;: 2Ψ aus- kautschukar,tigem Werks*©igfr laieg#» uim?rd©nii n^cnl · außien;, vorspringendsen; WellejniSifcuum:eiL. am; einemiiEMie&desi Motors^ DdIe; Dichtung 2Fl iist^v am Beekfel·; in; balieiba^sr r Wed set befestigt vm& hat. GIe itsitz· aui'ier: WeiLlef 2E.. Ani;d@r ande^cenv Stirnseite: dies;

d5a;S;Iia^ri dü^JOfc ed
Imr

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Beim Betrieb werden durch Luft die inneren Flügel 46 und 54 mit hoher Geschwindigkeit in Umlauf gesetzt und strömt über die Stirnflächen von Stator und Rotor um und über die Wicklungsendschleifen 16 über die Innenflächen der Scheiben 48 und der Ringwände 50, die zusammen die rotierenden Abschlußwände bilden und über die freiliegende Innenfläche des Gehäuses. Im Stator, Rotor und den Wicklungen erzeugte Hitze wird deshalb auf die rotierenden Stirnwände und die Endabschnitte der Gehäusewand übertragen. Ferner wird Wärme aus dem Statorfcern auf den mittleren Abschnitt der Gehäusewand durch Leitung übertragen.

Durch Lüftungsschlitze 70 wird Umgebungsluft unter die Deckel 20 angesaugt und mit hoher Geschwindigkeit durch die Flügel 56 nach außen gefördert, wo sie über die Außenfläche der durch die Scheiben 48 und die Ringwände 50 gebildeten Abschlußwände und durch die Durchgänge 62 im Gehäuse nach außen strömt. Die austretende Luft wird dann über die Außenfläche des Gehäuses 10 von beiden Stirnseiten aus axial nach innen abgelenkt. Die Flügel 54 und 56 wirken außer ihrer Funktion als Lüfterschaufeln auch als Rippen zur wesentlichen Erhöhung des Oberflächenbereichs der rotierenden AbSchlußwände, so daß sie die Wärmeübertragung fördern. Τί,βηη auch die Ringwände 50 in jeder beliebigen Weise hergestellt sein können, so hat das Gießen in einem Stück.mit den Schaufeln aus dem gleichen Metall doch wesentliche Vorteile im Hinblick auf die Wärmeübertragung, wobei das Metall z. B. Aluminium oder ein anderes Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit sein kann. '

Die Leitringe 64 können aus mehreren Einzelheiten bestehen, wie in Pig. 3 gezeigt, deren jeder eine oder mehrere der Öffnungen 62 abdeokt. Die Leitringe können am Gehäuse

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auf beliebige Weise ζ. Β. durch Kleben befestigt sein. Es wurde durch Versuche festgestellt, daß eine größere Kühlung der Außenfläche des Gehäuses 10 dann erreicht wird, wenn die Leitringe 64 so angeordnet sind, daß
ihre Öffnungen axial fluchten, als wenn sie gestaffelt angeordnet sind. Der Fachmann kennt zahlreiche Abwandlungstnöglichkeiten-der dargestellten Ausführungsformen der Erfindung.

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Claims (1)

1. Pat entansprüehe;

   1.)/Elektromotor mit einem Gehäuse, einen im Gehäuse ^ "befestigten Stator und einen drehbar im Stator gelagerten Rotor, wobei der Rotor eine an seinen beiden Enden vorspringende Welle einschließt und das Gehäuse axial an beiden Enden über den Stator und Rotor vorspringende und zylindrische Innenflächen aufweisende Stirnabschnitte aufweist und Deckel an jedem Ende des Gehäuses' befestigt sind und die Rotorwelle lagern, gekennzeichnet durch eine Wand 48, 50 in jedem Endbereich des Gehäuses (10). axial im Abstand zwischen den Stirnflächen des Stators (12) und Rotors: (18.). einerseits und den Deckeln (2o)-^^derexseits» wobei die Wände (48, 50) mit dem Rotor (18) drehbar an diesem befestigt sind und radial von der Welle (22) zu kreisförmigen ümfangs'flächen (58) verlaufen, die an den inneren zylindrischen Flächen der Endabschnitte des Gehäuses (TQ) dicht anliegen, wobei die Flügel (46, 54) zwischen den rotierenden Wänden (48, 50) und den Stirnflächen des; Stators (12) und Rotors (18) zur Ingangsetzung einer Luftzirkulation in dem durch die: Absehlußwände (48, 50) unddem Gehäuse (10) gebildeten abgeschlossenen Raum vorgesehen sind und Durchgänge (70) in den. De ekeln: (20) und in Umfangsrichtung in Abstand liegende Durchgänge (62) in der Gehäusewand (10) zwischen den rotierenden Wänden (48, 50) und den Deckeln (20) vorgesehen sind und Flügel (56) an den Außenflächen der rotierenden Wändet(48, 50) zur Ingangsetzung einer Zirkulation von:Umgebungsluft durch die zwischen den rotierenden Wänden; (48» 50). und den Deckeln. (20) gebildeten Kammern vorgesehen sind.

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   2. Elektromotor nach Anspruch. 1, gekennzeichnet durch, eine Le it anordnung (64) an jedem Ende des Gehäuses' ('1O): zum Ablenken der aus den Gehäusedurchgängen (62) austretenden Luft axial nach der Mitte zu über die Außenfläche des Gehäuses.

   3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitanordnung Leitringe (64) einschließt, die an der Außenfläche des Gehäuses (10) befestigt sind und über den in Umfangsriehtung "verteilten Durchgängen. (62} im Gehäuse (10) liegen derart, daß sie dieDurchgänge (62) abdecken und die aus diesen austretende Luft axial über die Außenfläche des .

   (10)· ablenken.^

   4« Elektromotor naeh einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,

   dadurch gekennzeichnet + . daß die Schaufeln zur Ingang-

   Setzung;:■: einer- Luftzirkulation im InnenraUTja in Ümfangs-.tvgrt eilte Radial schaufeln (46)^; einschließ en _f ^:in Terbindung, stehen,. ax;ial

   djg& Kotors (1S-); und d:e:n v-(48> 50) und ra:diä! ^; in Höhe deE --des · ^:R©i?ors verlauf en und- ferner in Umf aiigs;-rtcntung verteilt;^; än^eoEdnerte Rädäialsöhaufeln (54), die aiii;rd#r Inii@nf%:äch;e;-der roiJierendien^: Wand (4B_r 50)- liegen;:

   binnen- vörsipringen undi radial über

   (1:2): vei?lam"fen.

   >Eli©kt3&öffl®Hior nu(^ einem dei· Ansfrüölie 1 bis 4, dadmren

   daß d£e Soüäufelti an detr AuißemflEehen; en- Wände■■-(48 y 50) in Ütuf angsriofttutig verteilte Radialflügel -■· (56) einschließ en,ν die mit den Außenflächen der rötleTcenden^ Wände (48, 50) verbunden sind und- von diesen Vorspringen und über eine Hohe entsprecnend^ wesBiitllohen Abschnitten der StIrnflachen von Rotor (12) und: Stator (18) verlaufen.

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   6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der in Umfangsrichtung verteilten mit den Innen- "bzw. Außenflächen der rotierenden ¥ände (48, 50) verbundenenund von diesen vorspringenden Flügel (.54 bzw. 56) ungleich ist.

   7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch eine axial vorspringende Ringrinne (60, 61) in jedem Endabschnitt des Gehäuses (10), in welchem die rotierenden Wände (48, 50) mit axialen Umfangsrandabschnitten (58) liegen und mit Laufsitz die axial vorspringenden Flächen (61) in Form einer Labyrinthdichtung übergreifen.

   8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Wände aus einer an der Welle (22) befestigten inneren Scheibe (48) und einer äußeren Ringwand (50) bestehen und die Schaufeln (54, 56) an der rotierenden Wand in Umfangsrichtung verteilt radial über die Ringwand (50) verlaufen.

   9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwand (50) und die Schaufeln (54» 56) an beiden Seiten mit dieser aus einem Stück durch Gießen hergestellt sind.

   10* Elektromotor nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ringwände (50) eine konkavkonvexe Form aufweisen, wobei die konkave Seite auf die Stirnseite des Stators (12) zu gerichtet ist und axial nach außen in Abstand von den Endwindungen (16) der Statorwioklung liegen und daß die in Umfangsrichtung verteilten, radial verlaufenden Sohaufeln (54)

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   H -

   an der Innenseite der rotierenden Wände im wesentlichen radial über den konkaven äußeren Eingabschnitt verlaufen.

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   Le e rs ei te