DE19510018C2 - Elektromotor oder Generator mit Kühlrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor oder Generator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Elektromotor ist aus dem Sie­ mens-Prospekt "Röhrengekühlte Hochspannungsmotoren", Bestell­ nummer A19100-E721-A087.172257PA8841, Siemens AG, Erlangen bekannt. Er weist einen Ständer mit runden Blechpaketen auf, um die die Kühlrohre konzentrisch angeordnet sind. Es handelt sich hierbei somit um eine vollkommen geschlossene Maschine, um die herum ein Gehäuse mit Röhren angeordnet ist. Für die Belüftung kann ein innerer, geschlossener Kühlkreislauf sorgen, wobei nach Kühlart IC 0151 zusätzlich ein davon getrennter, äußerer Kühlkreislauf vorgesehen sein kann.

Aus der Entgegenhaltung GB-368,245 ist es bekannt, zur Ver­ größerung der Oberfläche und damit zur Verbesserung der Kühlung eines Motors mit Längsbohrungen im Ständer eine quaderförmige Querschnittsform zu wählen. Dieses quaderförmige Gehäuse ist wiederum in ein Chassis mit rundem Querschnitt eingekapselt. Als Belüftung ist ausschließlich ein auf der Motorachse angebrachter Innenlüfter vorgesehen.

Aus den Entgegenhaltungen US-5,084,642, JP 4-145 859A und EP 0 433 247 A1 sind axiale Kühlkanäle in den Ecken spezieller Blech­ schnitte bekannt, um die Kühlwirkung der Blechschnitte zu erhö­ hen, ohne den magnetischen Fluß zu behindern.

Aus den Entgegenhaltungen DE 81 30 486 U1 und DE 28 33 034 A1 sind schließlich aufgebaute Wärmetauscher nach Kühlart IC 0161 bekannt, die zur Vergrößerung der Kühlfläche in den Ecken Kühl­ rohre aufweisen.

Aus der Entgegenhaltung EP 0 301 318 A1 ist ein spezieller aufgebauter Wärmetauscher einer elektrischen Maschine bekannt, bei dem der Kühlluftstrom von den Stirnseiten des Wärmetauschers her angesaugt wird, wobei der Kühlventilator mit einer Abdeckhaube versehen ist, durch die zumindest ein Teil der Ausblasluft tangential auf die beiden Längsseiten der Maschine gelenkt wird.

Aus dem Siemens-Prospekt "High-Voltage Motor", Bestellnummer E 212/1368-10123301SB7710.5, Siemens AG, ist ebenfalls ein Hoch­ spannungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, der ein rundes Gehäuse des Elektromotors aufweist, wo­ bei auf das runde Gehäuse ein quaderförmiger Wärmetauscher aufgebaut ist.

Ein wesentlicher Nachteil derartig bekannter Maschinenanord­ nungen nach der Kühlart IC 0151 besteht darin, daß insbesondere bei aufgebautem Wärmetauscher der Raum unterhalb des Wär­ metauschers zumindest teilweise ungenutzt bleibt. Außerdem be­ steht bei Elektromotoren mit der Kühlart IC 0151 ein zunehmendes Bedürfnis darin, daß die Leistung des Wärmetauschers flexibel an den jeweiligen Anwendungsfall anpaßbar ist. So sind Anwendungen denkbar, bei denen ein äußerer getrennter Kühlkreislauf überhaupt nicht notwendig ist, so daß der Elektromotor alleine mit dem inneren geschlossenen Kühlkreislauf gefahren werden kann. Andererseits sollen die kostenaufwendigen Luft-Wasser-Kreislaufkühler nur dann Verwendung finden, wenn tatsächlich der Elektromotor mit seiner Maximallast gefahren wird. Bei den vorbekannten elektrischen Maschinen ist dagegen die Art des Wärmetauschers von vornherein festgelegt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Elektromotor der gat­ tungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem zum einen die Abfuhr der Verlustwärme wirkungsvoll verbessert ist und der zum anderen in seiner Kühlart flexibel zu betreiben ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der röhrenge­ kühlte Elektromotor oder Generator weist etwa die Form eines Quaders auf. Der Elektromotor oder Generator bzw. dessen Ge­ häuse hat also einen im wesentlichen rechteckigen oder quadra­ tischen Querschnitt. Im Bereich der Ecken des Elektromotors oder Generators sind Kühlrohre vorgesehen. Die Kühlrohre sind also nicht nur konzentrisch um das aktive Material (Ständerpaket und Läuferpaket) herum angeordnet, sondern auch in den verbleibenden Hohlräumen des die Form eines Quaders aufweisenden Elektromotors oder Generators. Diese verbleibenden Hohlräume sind ebenfalls mit Kühlrohren ausgestattet.

Hierdurch wird die Abfuhr der Verlustwärme verbessert. Bei der durch die erfindungsgemäße Lösung erreichbaren verbesserten Ab­ fuhr der Verlustwärme kann die Leistung des Elektromotors oder Generators gesteigert werden, ohne daß die zulässigen Tempera­ turen von Teilen wie Wicklung, Isolation, Lager, Gehäuse etc. überschritten werden.

Zum anderen wird aber auch durch die quaderförmige Form des Gehäuses die Möglichkeit geschaffen, einen beliebigen Wärme­ tauscher in modularer Bauweise aufzubauen. Je nach Anwendungs­ fall kann dabei auf den Aufbau des Wärmetauschers verzichtet werden, oder es werden Luft-Wasser-Kreislaufkühler oder Luft- Luft-Kreislaufkühler verwendet.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Vorzugsweise ist die Lüfterhaube rechteckig oder quadratisch ausgeführt. Der Querschnitt der Lüfterhaube entspricht dabei vorzugsweise dem Querschnitt des Elektromotors oder Generators bzw. des Gehäuses des Elektromotors oder Generators.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch entsprechende Luftleit­ bleche im Inneren der Lüfterhaube auch die zusätzlichen Kühl­ rohre in den Bereichen der Ecken des Elektromotors oder Gene­ rators mit Kühlluft versorgt werden. Hierdurch kann das Ausmaß der abgeführten Verlustwärme erheblich gesteigert werden.

Es ist ferner vorteilhat, die neue, erfindungsgemäße Anordnung der Kühlrohre mit herkömmlichen Kühlarten zu kombinieren. Es empfiehlt sich eine gewisse Reduzierung der Kühlrohre des Elek­ tromotors oder Generators, um den Luftstrom im Inneren des Elektromotors oder Generators nicht zu schwächen. Statt dessen oder zusätzlich empfiehlt sich ferner eine verstärkte Belüftung im Inneren des Elektromotors oder Generators, um auch die auf­ gebauten Wärmetauscher (Luft-Wasser-Kreislaufkühler bzw. Luft-Luft-Kreislaufkühler) wirkungsvoll mit erwärmter Luft zu versorgen. Die dabei erforderliche Luftführung auch über die aufgebauten Wärmetauscher wird vorteilhaft durch entsprechende Luftleitbleche bewerkstelligt.

Durch die Erfindung kann eine ganze Reihe von Vorteilen erreicht werden. Durch die bessere Wärmeabfuhr wird bei gleichem aktiven Volumen und praktisch gleichem Motorgewicht eine Leistungsstei­ gerung erreicht, verbunden mit einer Kostenreduzierung bezogen auf eine bestimmte Motorleistung. Es ist möglich, mit der Erfin­ dung ein durchgängiges Baukastenprinzip zu realisieren unter Einbeziehung der röhrengekühlten Version. Die nach einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehene, rechteckige oder quadratische Lüfterhaube ist gegenüber der bisherigen runden und unten abgeflachten Ausführungsform kostengünstiger. Bei einer Kombination des Elektromotors oder Generators mit einem Luft-Luft-Kühler in Verbindung mit einem etwas stärkeren Lüfter ist eine weitere Leistungssteigerung gegenüber der bisherigen Version mit einem Luft-Luft-Kühler möglich. Bei einer Kombination des Elektromotors oder Generators mit einem Luft-Wasser-Kreislaufkühler wird ein Höchstmaß an Kühlung erreicht, welches unter anderem für folgende Einsatzfälle Verwendung finden kann: Höchstmaß an Motorleistung bezogen auf das Einsatzgewicht; erhöhte Kühllufttemperatur; erhöhte Kühlwassertemperatur; Wärmerückgewinnung; Notbetrieb mit verminderter Leistung bei Ausfall der Wasserversorgung des Kühlers.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen röhrengekühlten Elektromotor,

Fig. 2 einen röhrengekühlten Elektromotor, kombiniert mit aufgebautem Luft-Wasser-Kreislaufkühler und

Fig. 3 einen röhrengekühlten Elektromotor, kombiniert mit aufgebautem Luft-Luft-Kreislaufkühler.

Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte, röhrengekühlte Elektromotor besteht aus einem Gehäuse 1, einem Ständer 2 und einem Läufer 3. Konzentrisch bzw. kreisförmig um das runde Blech­ paket des Ständers 2 sind Kühlrohre 4 angeordnet, durch die die im Motorinneren erzeugte Verlustwärme an die umgebende Luft abge­ geben werden kann. Die erforderliche Kühlluft wird dabei durch einen Eigenlüfter oder einen Fremdlüfter durch die Kühlrohre geblasen bzw. gedrückt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Gehäuse 1 die Form eines Quaders auf. Der in Fig. 1 gezeigte Querschnitt ist quadratisch. Er kann auch rechteckig sein. Ferner sind die Kühlrohre 4 nicht nur konzentrisch um das aktive Material, also das Ständerpaket und das Läuferpaket, angeordnet.

Es sind vielmehr auch die verbleibenden Hohlräume ebenfalls mit Kühlrohren 4 ausgestattet. Auch im Bereich der Ecken des Ge­ häuses 1 sind also Kühlrohre 4 vorgesehen.

In der Fig. 2 ist der Elektromotor mit einem aufgebauten Luft- Wasser-Kreislaufkühler 5 kombiniert. Der Luft-Wasser-Kreislauf­ kühler ist an der oberen Außenfläche des Gehäuses 1 befestigt.

In der Fig. 3 ist der röhrengekühlte Motor mit einem aufgebau­ ten Luft-Luft-Kreislaufkühler 6 kombiniert, der Kühlrohre 7 auf­ weist. Der Luft-Luft-Kreislaufkühler ist an der oberen Außen­ fläche des Gehäuses 1 des Elektromotors befestigt.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist die Anzahl der Kühl­ rohre der Elektromotoren geringer als die Anzahl der Kühlrohre 4 des Elektromotors gemäß Fig. 1. Diese Reduzierung der Kühlrohre empfiehlt sich, um den Luftstrom im Motorinneren nicht zu schwächen. Ferner empfiehlt sich für die Elektromotoren gemäß Fig. 2 und 3 eine verstärkte Belüftung im Motorinneren, um auch die aufgebauten Wärmetauscher 5 bzw. 6 wirkungsvoll mit erwärmter Luft zu versorgen. Die dabei erforderliche Luftführung auch über die aufgebauten Wärmetauscher wird durch entsprechende (in der Zeichnung nicht dargestellte) Luftleitbleche bewerk­ stelligt.

Claims (3)

1. Elektromotor oder Generator mit einem Gehäuse (1), einem Ständer (2), einem Läufer (3), einer Lüfterhaube und mit konzentrisch um das runde Blechpaket des Ständers (2) angeordneten Kühlrohren, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1) im wesentlichen die Form eines Quaders aufweist, wobei der Leerraum zwischen Gehäusewand und den konzentrisch angeordneten Kühlrohren mit zusätzlichen Kühl­ rohren ausgefüllt ist, und
daß in modularer Bauweise ein Luft-Wasser-Kreislaufkühler oder ein Luft-Luft-Kreislaufkühler auf das Gehäuse aufbaubar ist.

2. Elektromotor oder Generator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lüfterhaube ebenfalls die Form eines Quaders aufweist.

3. Elektromotor oder Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Lüfterhaube Luft­ leitbleche vorgesehen sind, durch welche die Kühlrohre (4) in dem Bereich der Ecken des Elektromotors oder Generators mit Kühlluft versorgt werden.