DE204998C

DE204998C -

Info

Publication number: DE204998C
Application number: DE1907204998D
Authority: DE
Filing date: 1907-05-04
Anticipated expiration: 1927-05-05

Description

wn, beiwn, at 3ia'teezY\ cfjcvt 3ia'teezY \ cfjcvt

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Kühlung raschlaufender elektrischer Maschinen, insbesondere von Turbodynamos, bietet große Schwierigkeiten, weil die zur Abkühlung nutzbare Fläche nur klein ist im Verhältnis zur Leistung und demgemäß zu den Verlusten der Maschine.The cooling of high-speed electrical machines, especially turbo dynamos, offers great difficulties because the area that can be used for cooling is relatively small on the performance and, accordingly, on the losses of the machine.

Es sind bis jetzt verschiedene Anordnungen bekannt geworden, welche zwar alle die genannten Schwierigkeiten bis zu gewissemUp to now, various arrangements have become known, including all of the above Difficulties up to a certain point

ίο Grade überwinden, welche aber doch mancherlei Mangel aufweisen, Diese Anordnungen lassen sich in drei' Gruppen teilen.ίο Overcoming degrees, but which are various Have deficiencies, These arrangements can be divided into three 'groups.

Bei der einen Gruppe wird die Kühlluft im Statoreisen im wesentlichen nur in radialen Luftschlitzen geführt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Wärme den inneren Partien der Blechpakete nicht unmittelbar entzogen wird, sondern von Blech zu Blech durch die isolierenden Zwischenlagen übertragen werden muß.In one group, the cooling air in the stator iron is essentially only radial Air slots out. However, this arrangement has the disadvantage that the heat the internal Parts of the laminated core is not withdrawn immediately, but from sheet to sheet must be transmitted through the insulating intermediate layers.

Bei der zweiten Gruppe wird die Kühlluft nur durch achsiale Kanäle im Statoreisen geführt, wobei eine Unterteilung des letzteren in eine größere Anzahl Blechpakete durch radiale Luftschlitze nicht zur Anwendung kommt. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß einerseits die Erreichung einer genügend großen Kühlfläche in den achsialen Kanälen Schwierigkeiten bereitet, andererseits die An-In the second group, the cooling air is only guided through axial channels in the stator iron, whereby a subdivision of the latter into a larger number of laminated cores by radial Air slots are not used. This arrangement has the disadvantage that on the one hand, the achievement of a sufficiently large cooling surface in the axial channels Causes difficulties, on the other hand the approach

.30- Ordnung der nötigen großen Anzahl achsialer Kanäle viel Abfall bei der Fabrikation bedingt und eine-wesentliche Vergrößerung desDurchmessers des aktiven Eisens nötig macht.
- Eine dritte Artordnung ist durch das amerikanische Patent 730401 bekannt geworden, bei welcher durch eine Vereinigung der erst erwähnten radialen Luftschlitze mit den achsialen Kanälen nach der zweiten Anordnung eine wirksamere Ausnutzung der Kühlluft und damit eine bessere Kühlung des Statoreisens erzielt wird. Aber auch diese Anordnung hat noch verschiedene Mangel, welche ein zuverlässiges Arbeiten der Kühleinrichtung in Frage stellen. Da nämlich bei dieser Kühleinrichtung sämtliche radialen Luftschlitze mit dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor und gleichzeitig mit den achsialen Kanälen in Verbindung stehen, wird sich die Kühlluft nur dann in den erforderlichen Mengen auf die so geschaffenen zwei Luftwege verteilen, wenn die Querschnitte derselben richtig bemessen sind, was aber großen Schwierigkeiten begegnet. Ferner kann bei dieser Anordnung die vom Rotor abgeschleuderte Luft das beabsichtigte Eintreten der Kühlluft in den Luftspalt zwischen Stator und Rotor und schließlich sogar in die achsialen Kanäle verhindern..30- order of the necessary large number of axial canals causes a lot of waste in manufacture and necessitates a substantial increase in the diameter of the active iron.
- A third order of the species is known from the American patent 730401, in which a more effective use of the cooling air and thus better cooling of the stator iron is achieved by combining the first mentioned radial air slots with the axial channels according to the second arrangement. But this arrangement also has various deficiencies which call the reliable operation of the cooling device into question. Since all radial air slots in this cooling device are connected to the air gap between the stator and rotor and at the same time to the axial ducts, the cooling air will only be distributed in the required quantities over the two airways created in this way if the cross-sections of the same are correctly dimensioned which, however, encounters great difficulties. Furthermore, with this arrangement, the air thrown off by the rotor can prevent the intended entry of the cooling air into the air gap between the stator and rotor and ultimately even into the axial channels.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Anordnung zur Kühlung elektrischer Maschinen, bei welcher unter Verwendung der bekannten radialen Luftschlitze und achsialen Kanäle die Kühlluft gezwungen wird, einen, ganz bestimmten Weg· innerhalb des wirksamen Eisens zu durchfließen, welcher derselben an keiner Stelle ein Entweichen durch Nebenwege gestattet und bei welcher eine Störung der durch die radialen.Schlitze in das aktive Eisen eintretenden' Luft durch die vom Rotor abgeschleuderte Luft Unmöglich gemacht ist. Es werden zu diesem'Zwecke diejenigen radialen'Luftschlitze, welche die Kühlluft' in das wirksame Eisten - einführen (Einströmungsluftschlitze) durch geeignet angeordnete Zwischenlage^ gegen den LuftspaltThe present invention relates to an arrangement for cooling electrical machines, in which using the known radial louvers and axial Channels the cooling air is forced to follow a very specific path · within the effective Iron to flow through, which of these at no point can escape By-pass routes are permitted and in which the radial slots in the active iron entering 'air through the from Rotor thrown off air is made impossible. There will be those for that purpose radial 'air slots that allow the cooling air' into the effective ice - insert (inflow air slots) by a suitably arranged intermediate layer ^ against the air gap

zwischen Stator und Rotor ganz oder teilweise abgeschlossen, wogegen bei einigen Ausführungsformen diejenigen radialen Luftschlitze, welche die aus den achsialen Kanälen austretende Luft abführen (Ausströmungsluftschlitze) gegen den Luftspalt zwischen Stator und Rotor hin ganz oder teilweise offen bleiben, wodurch eine Unterstützung der Luftströmung in den Ausströmungsluftschlitzen durch die vom Rotor abgeschleuderte Luft bewirkt wird.between stator and rotor completely or partially closed, whereas with some Embodiments those radial air slots, which from the axial channels Remove escaping air (outflow air slots) against the air gap between The stator and rotor remain completely or partially open, thereby supporting the Air flow in the outflow louvers through that thrown off by the rotor Air is effected.

Das einfachste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. I. Dieselbe stellt einen Querschnitt durch den oberen Teil des Stators einer elektrischen Maschine dar. Das wirksame Eisen besteht hier aus den drei Blechpaketen a. Zwischen den Blechpaketen sind zwei Luftschlitze b und V angeordnet, welche durch die im mittleren Blechpaket angeordneten achsialen Kanäle c miteinander in Verbindung stehen. Gegen den Rotor hin sind die Luftschlitze b und b' durch Zwischenlagen d abgeschlossen, e ist die im wirksamen Eisen eingebettete Wicklung, / das gußeiserne Gehäuse des Stators. Eine bis an das mittlere Blechpaket α heranreichende Rippe g zwingt die Kühlluft, das wirksame Eisen zu durchströmen, verhindert also den direkten Durchgang derselben quer durch das Gußgehäuse.The simplest embodiment of the invention is shown in Fig. I. The same shows a cross section through the upper part of the stator of an electrical machine. The effective iron here consists of the three laminated cores a. Two air slots b and V are arranged between the laminated cores and are connected to one another through the axial channels c arranged in the central laminated core. Towards the rotor, the air slots b and b 'are closed by intermediate layers d , e is the winding embedded in the effective iron, / the cast iron housing of the stator. A rib g reaching up to the middle laminated core α forces the cooling air to flow through the effective iron, thus preventing the same from passing directly through the cast housing.

Die Kühlluft, welche in bekannter Weise durch Ventilatoren oder sonst geeignete Mittel in das Gußgehäuse auf der einen Seite hineingedrückt wird, tritt, den punktiert gezeichneten Pfeilen folgend, durch den Luftschlitz b in das wirksame Eisen ein, durchströmt die achsialen Kanäle c~ und tritt durch den Luftschlitz V auf der anderen Seite des Gußgehäuses ins Freie aus.The cooling air, which is pressed into the cast housing on one side in a known manner by fans or other suitable means, enters the effective iron through the air slot b, following the dotted arrows, flows through the axial channels c ~ and passes through the air slot V on the other side of the cast housing to the outside.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist hier der in Fig. 1 dargestellte Weg der Kühlluft zweimal, gewissermaßen in Hintereinanderschaltung, wiederholt. Die Kühlluft folgt hierbei wieder dem durch den punktierten Pfeil angedeuteten Weg. Sie tritt also auf der linken Seite des Gußgehäuses ein und auf der rechten Seite desselben aus.Fig. 2 shows another embodiment of the invention. It is the one in FIG. 1 here The illustrated path of the cooling air is repeated twice, as it were in series connection. The cooling air here again follows the path indicated by the dotted arrow. So it occurs on the left side of the Cast housing one and on the right side of the same.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbildung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles.FIG. 3 shows a further development of the embodiment shown in FIG.

Die Kühlluft wird hier gewissermaßen in Parallelschaltung durch zwei Luftwege nach der in Fig. ι dargestellten Art. geführt, und zwar tritt sie zu beiden Seiten in das Gußgehäuse ein, während der Austritt in der Mitte der Maschine durch den Schlot h stattfindet. Selbstverständlich können die beiden Ausströmungsluftschlitze V bei dieser Anordnung auch zu einem einzigen vereinigt werden. Obwohl in Fig. 3 nicht nur die Einströmungsluftschlitze b, sondern auch die Ausströmungsluftschlitze b' gegen den Rotor hin abgeschlossen dargestellt sind, kann man die letzteren gegen den Rotor hin auch offen lassen, so daß die in dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor fließende Kühlluft durch die Ausströmungsluftschlitze V einen Abzug findet. Es wird hierdurch die Wirkung der Anordnung nicht nur nicht gestört, sondern die gesamte Kühlwirkung noch erhöht, da die Luft, welche in den Luftspalt zwischen Stator und Rotor gleichfalls hineingepreßt wird, in gleicher Richtung wie die aus den achsialen Kanälen c kommende Luft durch die Schlitze V. entweicht. The cooling air is as it were guided here in parallel by two air paths to the in Fig ι. Manner shown., Namely it occurs on both sides in the cast housing, while the discharge takes place h in the middle of the machine through the vent. Of course, the two outflow air slots V can also be combined into a single one in this arrangement. Although in Fig. 3 not only the inflow air slots b, but also the outflow air slots b ' are shown closed towards the rotor, the latter can also be left open towards the rotor, so that the cooling air flowing in the air gap between stator and rotor through the outflow louvers V finds a vent. The effect of the arrangement is not only not disturbed by this, but the overall cooling effect is increased, since the air, which is also pressed into the air gap between stator and rotor, passes through the slots in the same direction as the air coming from the axial channels c V. escapes.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem eine noch größere Anzahl von Einströ-' mungs- und Ausströmungsluftschlitzen im wirksamen Eisen miteinander abwechselnd angeordnet ist, und zwar stellt Fig. 4 die Anordnung im Längsschnitt, Fig. 5 dieselbe im Querschnitt durch einen Einströmungsluftschlitz b und Fig. 6 im Querschnitt durch einen Ausströmungsluftschlitz b' dar. Bei dieser Anordnung stehen sämtliche Einströmungsluftschlitze b mit einem im Gußgehäuse ausgebildeten gemeinsamen Einströmungsraum i, sämtliche Ausströmung'sluftschlitze V mit einem gleichfalls im Gußgehäuse ausgebildeten Ausströmungsraum k in Verbindung. Letzterer mündet nach oben in den Schlot h. 4, 5 and 6 show an embodiment of the invention in which an even larger number of inflow and outflow air slots are alternately arranged in the effective iron, namely FIG. 4 shows the arrangement in longitudinal section, FIG . the same b 5 in cross-section through a Einströmungsluftschlitz and FIG. 6 in cross-section through a Ausströmungsluftschlitz b '. in this arrangement, all Einströmungsluftschlitze are b having formed in the cast housing common Einströmungsraum i, all Ausströmung'sluftschlitze V with a likewise formed in the mold case Ausströmungsraum k in connection. The latter opens up into the chimney h.

Es ist hierbei nötig, den Einströmungsraum i samt den mit ihm in Verbindung stehenden Einströmungsluftschlitzen b durch geeignete Anordnung der Zwischenlagen d von dem Ausströmungsraum k und den mit diesem in Verbindung stehenden Ausströmungsluftschlitzen h' zu trennen. Dies geschieht nach Fig. 4 bis 6 dadurch, daß die Zwischenlagen d für die Einströmungsluftschlitze b in der oberen Hälfte, für die Ausströmungsluftschlitze V dagegen in der unteren Hälfte des wirksamen Eisenringes an dessen äußerem Umfang angeordnet sind. Außerdem sind die Einströhuingsluftschlitze b am inneren Umfang des wirksamen Eisens ringsherum durch Zwischenlagen d gegen den Rotor hin entweder ganz oder nahezu ganz abgeschlossen. Die Zwischenlagen d schließen sich hierbei an achsial verlaufende, bis an den äußeren Umfang des wirksamen Eisenringes reichende Rippen in des Gußgehäuses in der Art an, daß der gewünschte Abschluß des Einströmungsraumes i gegen den Ausströmungsraum k gesichert ist. Auch bei dieser Anordnung können, wie das insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, die Ausströmungsluftschlitze V gegen den Luftspalt zwischen Stator und Rotor hin teilweise offen bleiben, um die bei der Anordnung nach Fig. 3 beschriebenen Wirkungen zu erreichen.It is necessary here to separate the inflow space i together with the inflow air slots b connected to it by suitable arrangement of the intermediate layers d from the outflow space k and the outflow air slots h 'connected to it. This is done according to FIGS. 4 to 6 in that the intermediate layers d for the inflow air slots b are arranged in the upper half, for the outflow air slots V, however, in the lower half of the effective iron ring on its outer circumference. In addition, the inflowing air slots b on the inner circumference of the effective iron are either completely or almost completely closed off all around by intermediate layers d against the rotor. The intermediate layers d adjoin axially extending ribs in the cast housing that extend to the outer circumference of the effective iron ring in such a way that the desired closure of the inflow space i is secured against the outflow space k. In this arrangement, too, as can be seen in particular from FIG. 4, the outflow air slots V can remain partially open towards the air gap between the stator and rotor in order to achieve the effects described in the arrangement according to FIG. 3.

Verfolgt man den Weg, welchen die Kühl-If you follow the path taken by the cooling

luft bei der Anordnung nach den Fig. 4 bis 6 durch die Maschine nimmt, so sieht man, daß die Kühlluft von beiden Seiten der Maschine her durch die Ventilatoren I gegen die Wicklungsköpfe getrieben wird, von dort nach dem im unteren Teil der Maschine befindlichen Einströmungsraum i, von da durch die Einströ- ■ mungsluftschlitze b durch die achsialen Kanäle c, von dort durch die Ausströmungsluftschlitze V in den Ausströmungsraum k strömt, um von dort durch den Schlot h ins Freie zu gelangen. Bei der Anordnung nach Fig. 4air takes through the machine in the arrangement according to FIGS. 4 to 6, it can be seen that the cooling air is driven from both sides of the machine by the fans I against the winding heads, from there to the inflow space located in the lower part of the machine i, from there through the inflow air slots b through the axial channels c, from there through the outflow air slots V into the outflow space k , in order to get from there through the vent h into the open. In the arrangement according to FIG

. bis 6 braucht man die achsialen Kanäle in den Blechpaketen nicht voneinander zu trennen, Avie das in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sondern man kann sie durch sämtliche Blechpakete miteinander kommunizierend durchführen. . up to 6 you do not need to separate the axial channels in the laminated cores, Avie that is shown in Figs. 2 and 3, but you can through all the laminated cores perform communicating with each other.

Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Anordnung ist nur eines der verschiedenen möglichen Ausführungsbeispiele der in den Fig. 1 bis 3 im Prinzip dargestellten Kühleinrichtungen und bleiben Abweichungen in der Konstruktion innerhalb des Geltungsbereiches des vorliegenden Patentes, sofern nur das Prinzip der Anordnung: »Der Kühlluft einen genau bestimmten Weg durch das aktive Eisen ohne Nebenwege zu geben und die Luft auf einem Teil des äußeren Umfanges durch die Einströmungsluftschlitze in das aktive Eisen ein- und nach Durchfließen der achsialen Kanäle auf einem anderen Teil des äußeren Umfanges durch die Ausströmungsluftschlitze austreten zu lassen«, beibehalten wird.The arrangement shown in FIGS. 4 to 6 is only one of the various possible Embodiments of the cooling devices shown in principle in FIGS. 1 to 3 and deviations in construction remain within the scope of the present patent, provided that only that Principle of the arrangement: »The cooling air follows a precisely defined path through the active Iron to pass without byways and the air on part of the outer circumference the inflow air slots in the active iron and after flowing through the axial Channels on another part of the outer circumference through the outflow louvers to let out «is retained.

Es wäre ebenfalls nur ein weiteres Aüsführungsbeispiel der beschriebenen Anordnungen, wenn man die Einströmung bzw. Ausströmung der Kühlluft nicht nach Fig. 4 bis 6 auf der unteren bzw. oberen Hälfte des wirksamen Eisenkörpers, sondern an einer beliebigen Anzahl räumlich getrennter, um den Umfang des wirksamen Eisens verteilter Sektoren erfolgen ließe.It would also be just another exemplary embodiment of the arrangements described, if the inflow or outflow of the cooling air is not according to FIGS. 4 to 6 on the lower or upper half of the effective iron body, but on any Number of spatially separated sectors distributed around the perimeter of the effective iron could be done.

Claims

Godfather sayings:

1. Device for cooling electrical machines, in which the sheet-metal layered effective iron of the fixed part is provided with radial air slots, of which one or a number (inflow air slots) supplies the cooling air to axial channels in the laminated core, while another air slot or a number the same (outflow air slots) which discharges the air emerging from the axial channels, characterized in that the inflow air slots are closed off by a suitable arrangement of intermediate layers against the air gap between stator and rotor. ^:

2. Embodiment of the device according to claim 1, characterized in that that the cooling air in the inflow air slots, which with an expedient im Cast housing formed common inflow space in communication, only on a part of the outer circumference enters the effective iron and on another part of the outer circumference through the outflow air slots, which with a corresponding common outflow space in the cast housing in Are connected, exits, wherein the inflow space and the inflow air slots closed off from the outflow space and the outflow air slots are.

3. embodiment of the device according to claim 1 and 2, characterized in that so that both the part of the circumference used for the inflow and the part of the circumference used for the outflow of the cooling air is subdivided is that several departments are located at spatially separate points on the circumference arise for which a corresponding number of inflow and outflow spaces to be ordered.

1 sheet of drawings.