DE1967298U

DE1967298U - Belueftete elektrische maschine.

Info

Publication number: DE1967298U
Application number: DES48464U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-04-10
Filing date: 1964-04-10
Publication date: 1967-08-31

Description

M.385 UWZ 7.67

SIEMENS AKTLEIGESELLSCHAII Aktζ. S 48 464/2ld Gbm

Unser Zeichen PLA 64/1219 Le/Hb.

Belüftete elektrische Maschine

Bei elektrischen Maschinen ist es üblich, die Abgabe der Verlustwärme an die Umgebung durch mögliehst intensive Belüftung des Motors zu verstärken. Handelt es sich um vollkommen geschlossene Motoren5 deren Inneres nicht belüftet werden kann, dann bringt man außerhalb des Motors auf dessen Welle einen Lüfter an, dessen Luftstrom mittels einer Haube auf den G-ehäuseumfang gelenkt wird. Das Gehäuse wird somit in seiner ganzen länge von dem luftstrom bestrichen und gekühlt. Die Wärmeabgabe des Gehäuses an den Luftstrom kann dabei durch Kühlrippen verstärkt werden.

Dieses Kühlsystem, welches darauf beruht, daß die im Motor ruhende Yerlustwärme über das Ständerpaket auf das Gehäuse übertragen und von diesem an die Kühlluft abgeführt wird, läßt nun offenbar keine wesentliche Steigerung der spezifischen Wärmeabfuhr mehr zu. Daraus wiederum ergibt sich aber, daß die Ausnutzung derartiger Motoren bei einem gegebenen Bauvolumen kaum mehr gesteigert werden kann.

Die leuerung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine belüftete elektrische Maschine mit einer erhöhten Wärmeabfuhr zu schaffen.

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Sie gellt dabei von elektrischen Maschinen aus, deren Ständer mit einem Kühlrohrsystem versehen ist und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Kühlrohre in an sich bekannter Weise den Ständer bzw. das Gehäuse umgeben und sich bis zu einem auf der läuferwelle sitzenden lüfterrad, dieses ebenfalls umschließend, erstrecken und eine durch natürliche Konvektion umlaufende Kühlflüssigkeit enthalten. D.h. also, daß hier nicht mehr wie bisher die Kühlluft nahe an den Ständer bzw» das diesen umgebende Gehäuse herangeführt, sondern umgekehrt die Wärme vom Ständerpaket weg an eine Stelle gebracht wird, wo es konstruktiv einfacher und leichter möglicht ist, die Wärme an die Kühlluft überzuführen.

Im nachfolgenden sind einige Ausführungsbeispiele einer neuerungsgemäßen Maschine an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen in rein schematischer Darstellung die

Fig. 1 und 2 je einen Motor in verschiedener Ausführung im Längsschnitt,

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Fig. 3 einen Querschnitt nach der linie A-B in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Motor einer weiteren Ausführung und

Fig. 5 eine Draufsicht von oben auf einen Motor mit senkrechter Welle.

In Fig« 1 ist mit 1 ein Ständerpaket "bezeichnet und mit 2 der auf der Welle 3 sitzende Läufer eines Motors. Gemäß der Neuerung ist das Ständerpaket 1 konzentrisch von Ringrohren 4 umgeben, die am höchsten und am tiefsten Punkt durch je eine Längsleitung 5 und 6 miteinander verbunden sind. Die Rohre 4 und die Leitungen 5 und 6 sind gemeinsam mit dem Ständerpaket 1 mit Aluminium oder einem sonstigen gut wärmeleitenden Metall umspritzt oder umgössen, welches einen G-ehäusemantel 7 bildet. Auf der Welle 3 sitzt ein Lüfterrad 8, das ebenfalls von Ringrohren 9 umgeben ist. Die beiden Querleitungen 5 und 6 reichen aus dem G-ehäusemantel 7 heraus bis zu den Ringrohren 9 und verbinden diese untereinander sowie mit den Rohren 4. Es ergibt sich aomit ein warmeaufnehmendes Kühlrohrsystem 4 und ein wärmeabgebendes Teil 9, die miteinander verbunden und mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt sind. Diese Kühlflüssigkeit nimmt die Wärme aus dem Ständer 1 auf und führt diese zum wärmeabgebenden !eil 9, der im Bereich des vom Lüfterrad 8 erzeugten Kühlluftstromes liegt, so daß die Wärme an letzteren abgegeben wird. Der Umlauf des Kühlmittels erfolgt durch die Anordnung der Yerbindungsleitungen 5 und 6 im höchsten und im tiefsten Punkt des Systems durch natürliche Konvektion.

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Bei der Ausführung nach den I¹Xg. 2 und 3 "besteht der wärmeaufnehmende Teil des Kühlsystems aus zwei innerhalb des Gehäusemantels 7 um den Ständer 1 zickzackförmig verlaufenden Rohrschlangen 10. Deren aus dem Gehäusemantel 7 austretenden Enden 11 sind wiederum mit dem wärmeabgebenden Seil -verbunden, der ebenfalls aus das Lüfterrad umgebenden zickzackförmig verlaufenden Rohrschlangen 12 besteht. Die Wirkungsweise ist hier die gleiche, wie die nach Mg. 1, jedoch fallen hier die vielen Verbindungsstellen der Ausführung nach I¹Ig. 1 fort, da nur zwei in sich geschlossene Rohrschlangen notwendig sind.

Fig. 4 zeigt einen Motor üblicher Bauart, nämlich mit einem das Ständerpaket 13 umgebenden Gehäuse 14, welches mit Kühlrippen 15 versehen ist. Ist eine solche Motorausführung notwendig, weil ein Gehäusemantel aus Aluminium aus technologischen Gründen nicht zu verwenden ist und das Gehäuse aus Gußeisen od.dgl. bestehen muß, dann kann man die Rohre 16 des wärmeaufnehmenden Teiles des Kühlsystems zwischen den Rippen 15 des Gehäuses anordnen. Um dabei einen guten Wärmeübergang vom Gehäuse auf die Rohre zu erhalten, befestigt man letztere zwischen den Rippen durch Eingießen (Bezugszeichen 17) oder durch Löten oder in sonstiger geeigneter Weise-r Auch hier werden die Rohre 17 mit dem das Lüfterrad umgebenden wärmeabführenden Teil des Kühlsystems verbunden*

Wendet man das neuerungsgemäße Kühlsystem bei Maschinen mit

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vertikaler Anordnung der Welle an, dann muß dafür gesorgt werden, daß die Kühlflüssigkeit ebenfalls umläuft. Zu diesem Zweck gestaltet man die Kühlung des wärmeabnehmenden Teiles unsymmetrisch, indem - wie in Pig. 5 dargestellt - ein Teil der das Lüfterrad 18 umgebenden Rohrschlangen 19 gegenüber dem Luftstrom abgedeckt wird. Dies erreicht man durch einen zwischen Lüfterrad und Rohrschlangen angeordneten Schirm 20, der sich etwa über 180° in Umfangsriehtung erstreckt. Die Kühlluft, in Pig. 5 durch Pfeile angedeutet, umstreieht nun nur die eine Hälfte der Rohrschlangen des wärmeabführenden Teiles, so daß lediglich die in diesen umstriehenen Rohrteilen enthaltene Kühlflässigkeit gekühlt wird. Dadurch wiederum kann die Kühlflüssigkeit aus den wärmeren Teilen der Rohrschlangen nach den kühleren Teilen hin fließen, und man erhält somit den notwendigen Kühlmittelumlauf.

Die Neuerung ist selbstverständlich nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise zur Intensivierung des Kühlmittelumlaufes im wärmeaufnehmenden Teil die Rohre zum Teil mit dem Ständer bzw. dem Gehäuse gut wärmeleitend (durch Eingießen, Löten usw.) und zum anderen Teil gegen Wärmeübergang isoliert verbunden werden. Besonders zweckmäßig ist dies bei senkrechtem Einbau von Motoren.

Im wärmeabnehmenden Teil des Kühlsystems kann der Wärmeübergang an die Kühlluft noch dadurch verbessert werden, daß die

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Oberfläche der die Kühlflüssigkeit führenden Rohre durch Anbringen von Kühlfahnen, Erweiterung der Rohre zu flachen Körpern und ähnlichen Maßnahmen vergrößert wird.

Als Kühlflüssigkeit wird ia der Regel Wasser zu verwenden sein, da die Temperaturen bei derartigen Maschinen nich allzu hoch liegen. Wo dies der Fall ist, wird man eine Flüssigkeit mit höherem Siedepunkt als Wasser verwenden. Gegen Einfrieren der Flüssigkeit kann diese mit den an sich bekannten Zusätzen versehen werden.

Die bei dem neuerungsgemäßen Kühlsystem erfolgende Verlagerung der Wärmeabfuhr vom Gehäuse weg ist in konstruktiver Hinsicht sehr vorteilhaft. !Trotz intensiver Kühlung wird man in weitaus großem Maße auf die bisherigen Kühlrippen verzichten können, so daß der zur Verfugung stehende Raum besser ausgenutzt werden kann. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn der Verwendungszweck eines Motors den Gehäusedurchmesser desselben beschränkt.

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Claims

PA.385UM2.7.67 SIEMENS AKTIEIG-ESELLSCHAi1T Aktz. S 48 464/21d Unser Zeichen PLA 64/1219 Le/HlD. Schutζansprüche

1. Belüftete elektrische Maschine, deren Ständer mit Kühlrohren versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre in an sich "bekannter Weise den Ständer bzw. das Gehäuse umgeben und sich bis zu einem auf der Läuferwelle sitzenden Lüfterrad, dieses ebenfalls umschließend, erstrecken und eine durch natürliche Kernreaktion umlaufende Kühlflüssigkeit enthalten«

2ο Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre aus einzelnen, den Ständer (1) bzw. das Gehäuse und das Lüfterrad (8) konzentrisch umgebenden Ringrohren (4, 9) bestehen, die untereinander durch Querleitungen (5, 6) verbunden sind.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der viärmeaufnehmende Teil der Kühlrohre in an sich bekannter Weise aus den Ständer (1) bzw. das Gehäuse Zickzack- oder meanderförmig umgebenden Rohrschlangen (10) besteht, deren Enden (11) mit dem wärmeabgebenden Teil der Rohre verbunden sind.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeabgebende Teil ebenfalls aus das Lüfterrad (8) Zickzack- oder meanderförmig umgebenden Rohrschlangen (12) besteht.

5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4 für Maschinen mit waagerecht angeordneter Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerbindungsleitungen (5, 6, 11) zwischen wärmeaufnehmendem und wärmeabgebendem Teil der Rohre am höchsten und am tiefsten Punkt desselben vorgesehen sind.

6. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den wärmeaufnehmenden Heil des Kühlaggregates bildenden Eohre (4, 10) in ein gut wärme- leitendes Metall eingebettet sind.

7« Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ständerpaket (1) mit den ihn umgebenden Kühlrohren (4, 10) mit Aluminium (7) umspritzt ist.

8. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den wärmeaufnehmenden Teil bildenden Rohre (16) zwischen den Kühlrippen (15) des Gehäuses (14) angeordnet und dort mit dem Gehäuse durch Eingießen (17), löten od.dgl. wärmeleitend verbunden sind.

9» Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den wärmeaufnelimenden Seil bildenden Rohre mit dein Ständer bzw. Gehäuse teilweise gut wärmeleitend und zum anderen (Deil gegen Wärmeübergang isoliert verbunden sind.

10. Maschine nach Anspruch 1, für Maschinen mit senkrecht angeordnet Welle, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeabgebende Teil (Rohrschlangen. 19) der Kühlrohre teilweise gegenüber dem luftstrom abgedeckt ist (Schirm 20).

11. Maschine nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im wärmeabgebenden Teil der Kühlrohre die Oberfläche durch Abflachen der Rohre, durch Anbringung von Kühlfahnen oder durch sonstige bekannte Maßnahmen vergrößert ist.

Hinweis: Diese Unterlage (Beschreibung und Schuteanspr.) Ist die zuletzt eingereichte; sie weicht von der Wortfassung der ursprünglich eingereichten Unterlagen ab. Dia ractitiiche Bedeutung der Abweichung Ist nicht geprüft. Die ursprünglich eingereichten Unterlagen befinden sich in den Arntsakfcrs. Sie können jederzeit ohne Nachweis eines rechtlichen Interesses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag werden hiervon auch Fotokopien oder FiImzu den übttchen Preisen geliefert. Deutsches Patentamt, Gebrauchsmusterstelle.