DE2052839A1

DE2052839A1 - Lauferkuhlung bei elektrischen Asynchronmaschinen

Info

Publication number: DE2052839A1
Application number: DE19702052839
Authority: DE
Inventors: Stamslav Dipl Ing Jor dan Klaus Günther Dipl Ing 1000 Berlin Weinhch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-10-21
Filing date: 1970-10-21
Publication date: 1972-04-27

Description

Läuferkühlung bei elektrischen Asynchronmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kühlung des Iiäuferkäfigs von elektrischen Asynchronmaschinen.
Im Apparatebau und in Kernkraftwerken werden zum Transport größerer Wärmemengen Wärmerohre (heat-pipes) verwendet. Diese bestehen im wesentlichen aus einem hermetisch abgeschlossenen Rohr, welches mit einer verhältnismäßig leicht verdampfbaren Flüssigkeit teilweise gefüllt ist. In einem Verdampfungsabschnitt wird dem Rohr Wärme zugeführt, so daß die Flüssigkeit verdampft. Der Dampf strömt dann zu einem Kühlabschnitt des Rohres, in welchem dem Rohr Wärme entzogen wird, so daß der Dampf dort wieder kondensiert. Die Rückführung der Flüssigkeit zum Verdampfungsabschnitt kann dabei bei ruhenden Wärmerohren entweder mittels Gewichtskräften oder aber durch Kapillaren erfolgen. Im ersten Fall müssen die Rohre zwischen Verdampfungsabschnitt und Kühlabschnitt einen geodätischen Höhenunterschied aufweisen. Im zweiten Fall sind die Innenwände der Rohre mit einem Gewebe mit Kapillarstruktur versehen, so daß dann die Lage des Rohres für die Rückführung der Flüssigkeit unerheblich ist.
Auch ist es bereits bekannt, derartige Rohre zur Wärmeabführung aus dem Läufer elektrischer Maschinen zu verwenden, wobei die (hohle) Läuferwelle als Wärmerohr verwendet wird. Dann ist es infolge der Rotation möglich, die sonst erforderliche Schwerkraft zur Rückführung der kondensierten Flüssigkeit durch die Fliehkraft zu ersetzen und damit das Kapillargewebe mit seiner Dochtwirkung zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine noch wirksamere Anordnung für die Kühlung des Läufers von elektrischen Maschinen, speziell von Asynchronmaschinen mit Käfigläuf er, anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Käfigstäbe und die Kurzschlußringe zusammenhängend hohl ausgebildet und nur teilweise mit einer leicht verdampfbaren Flüssigkeit gefüllt sind, und eine äußere Wärmeabfuhrilbr die Eurzschlußringe vorgesehen ist.
Die Flüssigkeit wird damit einerseits durch den heißen elektrikhs Leiter (gäfigstab) selbst zum Verdampfen gebracht, die Eühlanordnung ist also direkt in die Wärmequelle eingebaut. Die Kurzschlußringe andererseits lassen sich sehr leicht und ausgiebig kühlen, so daß dort die Wärme intensiv abgeführt werden kann. Die Wärmeableitung mittels der verdampfenden Flüssigkeit erfolgt dabei1btLa 100mal schneller als bei der konventionellen Wärmeleitung durch das Blechpaket.
Zum besseren Wärmeübergang von dem Elüssigkeitsdampf auf die kühlenden Kurzschlußringe sind innerhalb derselben Kühlrippen angeordnet. Auch versieht man vorteilhaft die Kurzschlußringe axial nach außen ebenfalls mit Kühlrippen, die dann als Lüfterschaufeln ausgebildet sind. Damit wird die Wärmeabfuhr durch das die Kurzschlußringe belüftende Kühlmittel weiter verbessert.
Für das elektrische Verhalten der Läuferwicklung ist es in Weiterbildung der Erfindung besonders günstig, für den Hohlraum der Käfigstäbe einen dreieckförmigen Querschnitt vorzusehen.
Damit wird insbesondore bei keilförmigen gäfigstäben hinsicht lich des Querschnitte des elektrisch leitfähigen Stabmaterials ein Zustand erreicht, der der Stabaufteilung bei einem Doppelkäfig entspricht.
Sin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in aer Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Die Figur zeigt im Schnitt längs zur Naschinenwelle die eine Hälfte eines Stirnraumes einer elektrischen Asynchronmaschine mit einem Käfigläufer. Auf der Maschinenwelle 8 ist das Blechpaket 7 des Läufers angeordnet. Im Blechpaket 7 liegen über den Umfang verteilt die Käfigstäbe 1, an denen außerhalb des Blechpakets 7 an den beiden Stirnseiten der Maschine die Eurzschlußringe 2 befestigt sind. Die Käfigstäbe 1 und die Eurzschlußringe 2 sind gemäß der Erfindung zusammenhängend hohl ausgebildet und teilweise mit der leicht verdampfbaren Flüssigkeit 3 gefüllt. Mittels eines Luftstroms entstpechend dem Pfeil 6 wird die Wärme von den Kurzschlußringen 2 abgeführt.
Damit die Erfindung besser veranschaulicht werden kann, sind in der Figur außerhalb des Blechpaketes 7 der Käfigstab 1 und der Kurzschlußring 2 auggeschnitten dargestellt. Die Flüssigkeit 3 ist dabei in der Lage gezeigt, in der sie sich bei rotierendem Läufer infolge der Fliehkraft befindet. Die Flüssigkeit 3 muß so beschaffen sein, daß sie bei der im Käfigstab 1 infolge von elektrischen Verlusten entwickelten Wärme verdampfte und im gekühlten Kurzschlußring 2 wieder kondensiert. Der Verdampfungsbereich für die Flüssigkeit 3 liegt im Bereich des Käfigstabes 1 innerhalb des Blechpaketes 7. Die Kondensation der Flüssigkeit 3 wird dann durch die Kühlrippen 4 unterstützt, die innerhalb des Xurzschlußringes 2 angeordnet sind. Zum besseren Wärmeübergang auf den durch den Pfeil 6 dargestellten EühlluStstrom sind außen am Kurzschlußring 2 die Kühlrippen 5 angebracht, die gleichzeitig als Lüfterflügel für den Kühlluftstrom verwendet werden.
Die Kühlanordnung nach der Erfindung läßt sich besonders vor--nilhaft bei Käfigläufern hochausgenutzter Drehstromasynchron-@sch@@@@ für Hochspannung tix Leistungen v@@ @@@@ @@ .
mehr anwenden. Dadurch können dann die Maschinen erheblich kleiner gebaut bzw. bei gleicher Größe weit stärker ausgenutzt werden.
4 Seiten Beschreibung 5 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. Anordnung zur Kühlung des Läuferkäfigs von elektrischen asynchronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eäfigstäbe (1) und die Kurzschlußringe (2) zusammenhängend hohl ausgebildet und nur teilweise mit einer leicht verdampfbaren Flüssigkeit (3) gefüllt sind, und eine äußere Wärmeabfuhrüber die Kurzschlußringe. (2) vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den hohlen Kurzschlußringen (2) Kühlrippen (4) angeordnet sind.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußringe (2) axial nach außen mit Kühlrippen (5) versehen sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kühlrippen (5) als Lüfterschaufeln ausgebildet sind.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Hohlraum der Käfigstäbe (1) ein dreieckförmiger querschnitt vorgesehen ist.

L e e r s e i t e