DE1961597U

DE1961597U - COOLANT GUIDE FOR THE INTERNAL COOLANT CIRCUIT OF HIGH-SPEED CLOSED ELECTRIC MACHINES.

Info

Publication number: DE1961597U
Application number: DEB48791U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1962-04-06
Filing date: 1962-04-06
Publication date: 1967-06-08

Description

BBC
BROM ,BOTEEI & CIEBBC
BROM, BOTEEI & CIE

Mannheim, den 3.4,1962 Pat/_H/WMannheim, 3.4.1962 Pat / _H / W

.-Ir, 556/62.-Ir, 556/62

KiDilmitte !führung für den inneren Kühlmittelkreislauf schnelllaufender geschlossener elektrischer Mas chineη _a KiDilmitte! Guide for the internal coolant circuit of high-speed, closed electrical machine _a

Geschlossene elektrische laschinen weisen meist· zum Umwälzen des gasförmigen Kühlmittels im Inneren der Maschine!ein oder mehrere Lüfterräder auf, die auf der Welle der Maschine "befestigt sind und damit auch mit der Drehzahl der Welle umlaufendes Kühlmittel wird an Wärmeaustauschflächen vorbeigeführt und gibt an diese die Verlustwärme der Maschine oder ein Teil hiervon a"b₀ Die Wärmeaustauschflächen werden häufig durch das Kühlmittel eines zweiten äusseren Kühlmittelkreislaufes gekühlt «Mir den äusseren Kühlmittelkreislauf kann nicht nur ein gasförmiges, sondern auch ein flüssiges Kühlmedium "benutzt werden»Closed electrical machines usually have one or more fan wheels for circulating the gaseous coolant inside the machine, which are fastened to the shaft of the machine Heat loss from the machine or part of it a "b ₀ The heat exchange surfaces are often cooled by the coolant of a second external coolant circuit« With the external coolant circuit, not only a gaseous, but also a liquid cooling medium can be used »

Die zum Antrieb des lüfterrades benötigte Leistung geht der Nutzleistung des Motors verloren» setzt also den Wirkungsgrad des Motors herab» Bei sehr schnellaufenden, z_oB, aus Netzen mit erhöhter Frequenz gespeisten Drehfeldmaschinen, kann die Verlustleistung des Lüfterrades einen wesentlichen Teil der vom Motor abgegebenen leistung verbrauchen«The of the fan wheel power required for driving is lost the net engine "So sets the efficiency of the motor down" At very high-speed, z _o B, from networks with increased frequency-fed polyphase machine, the power dissipation of the fan wheel can be a substantial portion of output of the engine consume power "

Feuerung
Es ist die Aufgabe der2gaX3ä!2i££I& ^ie Belüftungsverluste von sehr sohne]laufendeη elektrischen Maschinen zu. verkleinern und damit dere.n Wirkungsgrad zu verbessern,, Die Erfindung betrifft eine Kühlluftführung für den inneren Kühlmittelkreislauf schnelllaufender gasolffy^j^g&jF elektrischer Maschinen« Der genannte 2weok wird nach dey3EEBTOW3B^ dadurch erreicht, dass bei Wegfall eines inneren Lüfters die luteη des Ständers schräg gestellt sind und die Mutenkeile mit Abstand von der Innenfläche der Ständerboh·» rung angeordnet sind, eo dass die der Innenfläche der Stfinderboa-Firing
It is the task of the 2gaX3ä! 2i ££ I & ^ ie ventilation losses from very son] running electrical machines . reduce the size and thus improve the efficiency, the invention relates to a cooling air duct for the inner coolant circuit of high-speed gasolffy ^ j ^ g & jF electrical machines are placed and the nut wedges are arranged at a distance from the inner surface of the stator hole, so that the inner surface of the stinderboa-

- 2 - 556/62- 2 - 556/62

rung zugekehrten Teile der Nuten Kanäle für den inneren Kühlmittel kreislauf "bilden und dass das Ständerblechpaket nahe seinem äusseren Umfang axiale DurchtrittsÖffnungen oder Ausnehmungen für das Kühlmittel aufweist«tion facing parts of the grooves channels for the internal coolant circuit "and that the stator core close to its outer Scope of axial passage openings or recesses for the coolant has "

neuerungs-Bei der SÄSSSMüSgemässen Anordnung erfolgt die förderung des gasförmigen Kühlmittels für den inneren Kühlmittelkreislauf der elektrischen Maschine dadurch, dass das von dem rotierenden Läufer tangential zu diesem "beschleunigte Kühlgas in die Kühlmittelkanäle, die dadurch zustande kommen, dass die Nutenkeile in einem gewissen Anstand vom äusseren Hutenende angeordnet sind, gepreset wird und durch die geschrägten Ständernuten in Richtung der Schrägung atfliesat« Durch das Abfliessen des Kühlgases aus dem einen Wickelkopfraum entsteht in diesen Wickelkopfräumen ein Unterdruck, der dazu führt, dass das Kühlgas durch am äusseren Teil des Blechpatetes angeordnete öffnungen nachfliessen kann. Bei derInnovation-In the SÄSSSMüSgemässen arrangement, the promotion of the gaseous coolant for the internal coolant circuit of the electrical machine in that the cooling gas "accelerated tangentially to the rotating rotor" into the coolant channels, which come about because the slot wedges are arranged at a certain distance from the outer end of the cap, pressed is and through the inclined stator slots in the direction of the incline atfliesat «By the cooling gas flowing out of the a winding head space creates a negative pressure in these winding head spaces, which leads to the fact that the cooling gas can flow through openings arranged on the outer part of the sheet metal patent. In the

Lüftungsanordnung ist unter "Vermeidung besonderer leistungsverzehrender Luftförderungseinrichtungen eine ausreichende Abführung der Verlustwärme möglicheVentilation arrangement is sufficient under "Avoidance of special power-consuming air conveying devices Dissipation of the heat loss possible

Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Belüftungsanordnung ist in den Fig« 1-3 dargestellt, Pig_e 1 zeigt einen axialen Längsschnitt durch die elektrische Maschine und die Fig«, 2 einen Querschnitt in Höhe des Ständerblechpakete8« In der FIg* 3 ist ein Ausschnitt aus dem Ständerblechpaket von der Bohrung aus gesehen, dargestellteAn exemplary embodiment of such a ventilation arrangement is shown in FIGS. 1-3, Pig _e 1 shows an axial longitudinal section through the electrical machine and FIGS. 2 a cross section at the level of the stator core. FIG. 3 shows a section from the stator core seen from the hole, shown

In den Figuren ist mit 1 der Rotor, mit 2 das Ständerblechpaket, mit 3 einer der Wickelköpfe und mit 4 der Luftspalt zwischen Rotor und Stator bezeichnet, Die Hüten sind mit 5 bzw,, mit 6 bezeichnet« Die Nuten sind sehr tief ausgebildet und von der Wicklung nur in dem dem Ständerrücken zugekehrten Teil ausgefüllt« Die von der Wicklung ausgefüllte Nut ist durch Keile 7 verschlossen, die in einem gewissen gleichen Abstand von der Ständerbohrung nach innen angeordnet sind« Oberhalb der Keile 7, zur Ständerbohrung zugewandt, entstehen dadurch von der Wicklung nicht ausgefüllte Nuträume 5» die als Kühlmittelkanäle dienen» Die Hüten sind geschrägt angeordnet, wie dies von Läuferblechpake tea her bekannt ist« Die Sohrä«=In the figures, 1 is the rotor, 2 is the stator core, 3 denotes one of the winding heads and 4 denotes the air gap between the rotor and stator, the hats are denoted by 5 or "6" The grooves are very deep and are only filled by the winding in the part facing the stator back The filled groove is closed by wedges 7, which are arranged at a certain equal distance inwards from the stator bore «Above the wedges 7, facing the stator bore, this creates slot spaces 5 that are not filled by the winding »which serve as coolant channels» the hats are arranged at an angle, as it is known from Läuferblechpake tea "Die Sohrä" =

- 3 - ■ : 556/62 ^- 3 - ■: 556/62 ^

gung kommt dadurch zustande, dass der Keil 8 schräg zur Maschinenaohse in dem Maschinengehäuse angeordnet ist» Beim Schichten der Ständerbleche verdrehen sich diese jeweils von Blech zu Blech um einen gewissen WinkeIbetrag, so dass, obwohl die Bleche vollkommen gleiche Abmessungen besitzen, zur Motorachse schräge Ständernuten entstehen. In die StändertIeehe sind nahe vom Aussenrand Öffnungen 12 eingestanzt, durch die der Druckausgleich zwischen den "beiden mit A und B bezeichneten Wickelkopfräumen erfolgen kann. Im Ausführungsbeispiel sind diese Öffnungen konzentrisch zur Motorwelle angeordnet. Die Öffnungen können auch als Ausnehmungen am äusseren Rand der Ständerbleche angeordnet sein, wie bei 13 angedeutet ist« Bei einer solchen Anordnung wird allerdings der direkte Wärmeübergang vom Ständerblechpaket zum Gehäuse verschlechtert, während eine gewisse Verbesserung der Wärmeabgabe des Zühlgases an das Motorgehäuse stattfindet. This comes about because the wedge 8 is inclined to the machine axis is arranged in the machine housing »When the stator sheets are stacked, they twist each other from sheet metal to Sheet metal at a certain angle so that, although the sheets have completely the same dimensions, inclined stator slots are created in relation to the motor axis. In the StestandIeehe are close to the outer edge Openings 12 punched through which the pressure equalization between the "two winding head spaces marked A and B can be done. In the exemplary embodiment, these are openings arranged concentrically to the motor shaft. The openings can also be arranged as recesses on the outer edge of the stator plates be, as indicated at 13, “With such an arrangement, however, the direct heat transfer from the stator core to the housing deteriorated while some improvement the heat dissipation of the cooling gas to the motor housing takes place.

Weiterhin ist mit 10 der innere Mantel des MasGhinengehäuses, in die das Blechpaket eingeschichtet ist, bezeichnete Mit 11 ist ein ringförmiger Hohlraum, der den inneren Mantel umgibt, bezeichnete Der Hohlraum 11 kann von einem flüssigen oder einem gasförmigen Kühlmittel durchströmt sein,,Furthermore, with 10 the inner jacket of the MasGhinen housing, in which the laminated core is layered, designated 11 is an annular cavity surrounding the inner jacket, designated The cavity 11 can be of a liquid or a gaseous coolant flowing through it,

Beim Rotiereii des Käufers ι wird das im luftspalt befindliphe Kühlgas durch den Rotor in Rotation versetzt und durch die Zentrifugalkraft nach aussen in die Kühlmittelkanäle gepresst, wo es durch deren schräge Führung nach der einen Maschinenseite strömt. Es gelangt, nachdem es dem Rotorkörper 1 die Verlustwärme entzogen hat, in den Wickelkopfraum B, wo es die Wickelköpfe 3 kühlt und an den inneren Mantel 10 seine Wärme abgibt« Das nunmehr abgekühlte Gas wandert nun durch die Öffnungen 12, wobei dem Ständerblechpaket ein Teil seiner. Verlustwärme entzogen wird und gelangt in den Wickelkopfraum B, wo es sich an der Innenseite des inneren Mantels 10 erneut abkühlt. Es umfliesst anschlieBsend den Wickelkopf 3> wobei dieser gekühlt wird und führt dann seinen Kreislauf in der oben geschilderten Weise weiter fort.When the buyer rotates, the lip is located in the air gap Cooling gas set in rotation by the rotor and pressed outwards into the coolant channels by centrifugal force, where it is due to their inclined guidance on one side of the machine flows. After it has withdrawn the heat loss from the rotor body 1, it arrives in the winding head space B, where it is the winding heads 3 cools and gives off its heat to the inner jacket 10 " The now cooled gas now migrates through the openings 12, with the stator core part of it. Removed heat loss is and arrives in the winding head space B, where it is located on the Inside of the inner jacket 10 cools down again. It flows around then the winding head 3> this being cooled and then circulating in the manner described above further on.

- 4 - 556/62- 4 - 556/62

Der wesentliche Anteil der Ständerblechverluste und der Kupferverluste des Ständers wird bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten elektrischen Maschine durch direkte Wärmeleitung an den inneren Gehäusemantel 10 abgegeben, der durch das im Hohlraum 11 umlaufende äussere Kühlmittel rückgekühlt wird* The main part of the stator core losses and the copper losses the stator is in the electrical machine shown in the embodiment by direct heat conduction the inner housing jacket 10, which is recooled by the external coolant circulating in the cavity 11 *

Der Motor kann anstelle von einem Kuhlmantel auch mit Kühlrippen ■versehen sein« Die Kühlrippen sind dann direkt auf dem als innerer Mantel bezeichneten !eil 10 aufgebrachte Die Rippen können vom einem Kühlluftstrom? der von einem "besonderen Ventilator
erzeugt sein, kann, belüftet sein.» Der mit Hippen versehene Mantel kann aber auch durch Strahlung und Konvektion die Wärme an seine Umgebung abgeben.Instead of a cooling jacket, the motor can also be provided with cooling fins. that of a "special fan
be generated, can, be ventilated. " The jacket, which is provided with hips, can also give off heat to its surroundings through radiation and convection.

Claims

Protection claims:

Cooling center If guiding for the internal coolant circuit without frequent closed electrical machines »characterized in that the slots of the stator are inclined and the slot wedges are arranged at a distance from the inner surface of the stator bore so that the parts of the hats facing the inner surface of the stator bore channels for form the inner cooling circuit, and that the stator core has axial passage openings or recesses for the coolant near its outer circumference.

Use of a coolant duct according to claim 1 in machines with external liquid cooling «

Use of a coolant duct according to Claim 1 in machines with external cooling by means of cooling fins on the machine housing c