DE202011107009U1

DE202011107009U1 - Abstandshalter für Blechpaket einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE202011107009U1
Application number: DE201120107009
Authority: DE
Original assignee: KLIMTEX GmbH
Current assignee: KLIMTEX GmbH
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2011-11-29
Anticipated expiration: 2021-10-21

Abstract

Elektrische Maschine in dem ein Stator (Ständer) angeordnet und ein Rotor (Läufer) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Stator und/oder im Rotor mindestens ein in axialer Richtung verlaufender Kühlkanal vorgesehen ist und dass im Stator und/oder Rotor mindestens ein radialer Kühlkanal derart vorgesehen ist, dass durch die Profilart und -form der Abstandshalter in den axialen oder radialen Kühlkanälen die Luftströmung und/oder die Stabilität des Stators und/oder Rotors verändert wird.

Description

Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Maschinen. Sie betrifft eine durch Kühlmedium gekühlte elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik:
Elektrische Maschinen wandeln mechanische in elektrische Energie (Generator) oder umgekehrt (Motor). Jede Maschine weist (mindestens) ein ruhendes und ein bewegliches Hauptelement auf; bei rotierenden Maschinen sind dies Stator und Rotor. in der Regel sind sie aus lamellierten Eisen aufgebaut und tragen Wicklungen aus isolierten Kupferleitern. Die Drehmomentbildung geschieht überwiegend elektromechanisch durch die Kraftwirkung auf stromdurchflossene Leiter im magnetischen Feld. Maßgebend dafür sind der Strombelag der Wicklung, die den Laststrom führt und die magnetische Flußdichte im Luftspalt zwischen Stator und Rotor. [Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau Seite V18]
Erwärmung und Kühlung von elektrischen Maschinen. Zur Gewährleistung einer angemessenen Lebensdauer ist die Erwärmung der Maschinen (insbesondere der Wicklungen) zu begrenzen. Maßgebend sind dafür vor allem Grenztemperaturen der Isolierung entsprechend der eingesetzten Isolierwerkstoffe. Mit Bezug auf eine Umgebungstemperatur ergeben sich daraus die zulässigen Grenz-Übertemperaturen. Dabei wird eine Heißpunkt-Übertemperatur eingerechnet, die den Unterschied zwischen der Temperatur der heißesten Stelle und der durch Messung bestimmten (mittleren) Übertemperatur berücksichtigt. [Dubbel Seite V20]
Die in der Maschine entstehende Wärme wird an ein primäres Kühlmittel abgegeben, das sich entweder dauernd ersetzt oder in einem Wärmetauscher durch ein sekundäres Kühlmittel rückgekühlt wird. Die Kühlmittel können dabei gasförmige (Luft, Wasserstoff, etc.) oder flüssige (Wasser, Öl, etc.) Stoffe sein. Die Kennzeichnung der verschiedenen Kühlarten erfolgt in DIN VDE 0530 Teil 6 unter Verwendung von Kennziffern. [Dubbel Seite V21]
Die Gaskühlung von elektrischen Maschinen wird verschiedenartig realisiert. Im folgenden wird eine mögliche Art zur Kühlung von elektrischen Maschinen beschrieben.
Im Rotor ist jeweils mindestens ein in axialer Richtung verlaufender Kühlkanal derart vorgesehen, dass ein gasförmiges Kühlmedium in einem geschlossenen Kühlkreislauf geführt wird. Die elektrische Maschine erhält also zur Kühlung (Wärmeabfuhr) einen inneren offenen oder geschlossenen Kühlkreislauf und einen äußeren offenen oder geschlossenen Kühlkreislauf.
Der innere Kühlkreislauf wird durch einen Gasstrom realisiert, der an den heißen Motorteilen (Ständerwicklung, Ständerblech, Läuferwicklung, Läuferblech) Wärme aufnimmt und an kalte Motorteile Wärme abgibt. Es können auch Wärmetauscher vorgesehen sein, an die Wärme abgegeben wird. Das abgekühlte Gas strömt dann wieder zu den heißen Motorteilen, wodurch der Kreislauf geschlossen wird.
1, 2, 3 zeigt ein Beispiel für den inneren geschlossenen Kühlkreislauf. Innerhalb des Motorgehäuses ist die Rotor (1) tragende Motorwelle (2) drehbar gelagert. Das Ständerblechpaket (3) besitzt axiale (4) und/oder radiale (5) Kühlkanäle.
Das Läuferpaket besitzt ebenfalls axiale (6) und/oder radiale (7) Kühlkanäle. Durch diese Bauweise ergeben sich zwei Kühlkreisläufe A und B.
Das Kühlmedium tritt jeweils in axialer Richtung nach innen in das Läuferpaket ein. Es strömt durch das Läuferpaket in radialer Richtung über das Ständerpaket nach außen.
Jeder der beiden symmetrisch verlaufenden Kühlströme (2) A und B teilt sich durch die radialen Kühlkanäle in Teilströme (A1–A7 und B1–B7) auf. Der zur Durchströmung der radialen Kanäle erforderliche Druck wird durch Rotation der radialen Läuferkühlkanäle erzeugt.
Dieser Druck kann bei Bedarf durch in der Zeichnung nicht dargestellte, auf die Motorwelle montierte Lüfter vergrößert werden.
3. Sowohl im Stator als auch im Rotor sind mehrere über den Umfang verteilte axiale Kühlkanäle (K1–K18) vorgesehen, wobei diese axialen Kühlkanäle je nach Kühlluftverteilungsanforderung gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Die axialen Kühlkanäle haben vorzugsweise runde bzw. kreisrunde Querschnittsformen. Es sind aber auch andere, von der runden Form abweichende Querschnittsformen möglich.
Das Kühlmedium nimmt im Bereich des Rotors und/oder Stators Wärme auf und gibt diese im Bereich des Stators und über einen Wärmetauscher ab.
Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine mit höherer Kühlleistung, unter Berücksichtigung einer stabilen Ausführung und hoch belastbaren Flächenpressung der Abstandshalter, zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen und den in den Ansprüchen folgenden Merkmalen gelöst.
Darstellung der Erfindung:
Skizzen:
1 Skizze elektrische Maschine innengekühlt mit Wärmetauscher
2 Skizze Läufer mit Welle (mit axialen Kühlkanälen und radialen Kühlschlitzen)
3 Skizze Ständerpaket mit Wicklung (mit radialen Kühlschlitzen)
4 Skizze Läuferblech mit geraden Nuten
5 Skizze Ständerblech
6 Skizze Abstandshalterformen
7 Skizze Profilformen
Ausführungsvarianten:
8 Radiale Abstandshalterformen
9 Radiale Abstandshalter in Sternform
10 Axiale Reduzierbleche
11 Axiale Reduzierhülsen
12 Axiale Abstandshalter/Luftschottbleche
13 Läuferblech mit angeschrägtem Nutgrund
14 Läuferblech mit wellenförmigem Abstandshalter
15 Läuferblech mit wellenförmigen und reduziertem Abstandshalter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau Seite V18 [0002]
Dubbel Seite V20 [0003]
DIN VDE 0530 Teil 6 [0004]
Dubbel Seite V21 [0004]

Claims

Elektrische Maschine in dem ein Stator (Ständer) angeordnet und ein Rotor (Läufer) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Stator und/oder im Rotor mindestens ein in axialer Richtung verlaufender Kühlkanal vorgesehen ist und dass im Stator und/oder Rotor mindestens ein radialer Kühlkanal derart vorgesehen ist, dass durch die Profilart und -form der Abstandshalter in den axialen oder radialen Kühlkanälen die Luftströmung und/oder die Stabilität des Stators und/oder Rotors verändert wird.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Stator und/oder Rotor mehrere über den Umfang verteilte axiale Kühlkanäle vorgesehen sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Luftkanäle durch Reduzierbleche, Reduzierhülsen oder axiale Abstandshalter verjüngt bzw. erweitert werden.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Stator und/oder Rotor mehrere über den Umfang verteilte radiale Kühlkanäle vorgesehen sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter vorwärtsgekrümmt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter rückwärtsgekrümmt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter geradlinig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter wellenförmig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter zick-zack-förmig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter S-förmig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter rückwärts abgewinkelt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Abstandshalter vorwärts abgewinkelt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter rechteckig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter quadratisch ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter rund ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter elliptisch ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter T-förmig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter doppel T-förmig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter U-förmig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilart der Abstandshalter mehrkant wabenförmig ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter ein oder mehrere Führungselemente aufweisen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter ein oder mehrere Positionsführungen bzw. formschlüssige Positionierstifte aufweisen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter gleiche oder verschiedene Höhen, Breiten oder Längen haben.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter zwischen die Blechpakete gepreßt, geklemmt, gelötet, geschweißt oder geklebt werden.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter mittels eines Ringes radial sternförmig nach innen gerichtet angebracht sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter mittels eines Ringes radial sternförmig nach außen gerichtet angebracht sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierbleche als Endbleche der Teilblechpakete dienen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 3 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierbleche kreisförmige, elliptische, runde, rechteckige, quadratische oder vieleckige Durchlaßöffnungen haben.
Elektrische Maschine nach Anspruch 3 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierhülsen kreisförmige, elliptische, runde, rechteckige, quadratische oder vieleckige Außenkonturen und ebensolche Durchlaßöffnungen haben.
Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die axialen Kühlkanäle Abstandshalter/Luftschottbleche eingebracht sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschottbleche Luftführungsöffnungen enthalten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungsöffnungen auf den Luftschottblechen rechteckig, quadratisch, vieleckig oder kreisrund sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschottbleche mit Luftleitblechen/-ausklinkungen gestuft oder ungestuft ausgeführt sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter am Nutgrund anliegen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter aus den Endblechen ausgeklinkt und aufgebogen sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten vorzugsweise schräg angeordnet sind.