DE2052839A1

DE2052839A1 - Running cooling in electrical asynchronous machines

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. Rotor cooling in electrical asynchronous machines The invention relates on an arrangement for cooling the Iiäufererkäfigs of electrical asynchronous machines.

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.In apparatus engineering and in nuclear power plants, larger ones are used for transportation Amounts of heat heat pipes are used. These essentially consist of a hermetically sealed tube, which with a relatively easy vaporizable liquid is partially filled. In an evaporation section heat is applied to the pipe so that the liquid evaporates. The steam flows then to a cooling section of the pipe, in which heat is extracted from the pipe, so that the steam condenses there again. The return of the liquid to the evaporation section can be done either by means of weight forces or by means of static heat pipes Capillaries. In the first case, the pipes must be between the evaporation section and cooling section have a geodetic height difference. In the second case if the inner walls of the tubes are provided with a fabric with a capillary structure, see above that then the position of the pipe for the return of the liquid is irrelevant.

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.It is also already known to use pipes of this type for heat dissipation to use the rotor of electrical machines, the (hollow) rotor shaft as Heat pipe is used. Then, as a result of the rotation, it is possible to do the otherwise required Gravity to return the condensed liquid through the Centrifugal force to replace and thus avoid the wicking of the capillary tissue.

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.The invention is based on the object of an even more effective arrangement for cooling the rotor of electrical machines, especially asynchronous machines with cage barrel he to show off.

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.This object is achieved according to the invention in that the cage bars and the short-circuit rings formed coherently hollow and only partially with one easily evaporable liquid are filled, and an external heat dissipation element Eurzschlussringe is provided.

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.The liquid is thus on the one hand by the hot elektrikhs Conductor (gäfigstab) made to evaporate itself, so the cooling arrangement is direct built into the heat source. The short-circuit rings on the other hand can be very cool lightly and extensively so that the heat can be dissipated intensively there. The heat dissipation by means of the evaporating liquid takes place 1btLa 100 times faster than with conventional heat conduction through the laminated core.

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.For better heat transfer from the liquid vapor to the cooling ones Short-circuit rings are arranged within the same cooling fins. One also sees advantageous the short-circuit rings axially outwards also with cooling fins, which then are designed as fan blades. So that the heat dissipation through the short-circuit rings ventilating coolant further improved.

Für das elektrische Verhalten der Läuferwicklung ist es in Weiterbildung der Erfindung besonders günstig, für den Hohlraum der Käfigstäbe einen dreieckförmigen Querschnitt vorzusehen.It is currently being developed for the electrical behavior of the rotor winding of the invention particularly favorable, a triangular shape for the cavity of the cage bars Provide cross-section.

Damit wird insbesondore bei keilförmigen gäfigstäben hinsicht lich des Querschnitte des elektrisch leitfähigen Stabmaterials ein Zustand erreicht, der der Stabaufteilung bei einem Doppelkäfig entspricht.This is especially important for wedge-shaped cage bars with regard to Lich the cross-section of the electrically conductive rod material reaches a state which corresponds to the rod division in a double cage.

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.Sin embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below: The figure shows in section along the machine shaft one half of an end space of an electrical asynchronous machine with a Squirrel cage. The laminated core 7 of the rotor is arranged on the machine shaft 8. In the laminated core 7 are distributed over the circumference, the cage bars 1, on which outside of the laminated core 7, the Eurzschlussringe 2 attached to the two end faces of the machine are. The cage bars 1 and the Eurzschlussringe 2 are connected according to the invention hollow and partially filled with the easily evaporable liquid 3. By means of an air stream corresponding to the arrow 6, the heat is removed from the short-circuit rings 2 discharged.

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.In order that the invention may be better illustrated, are in Figure outside of the laminated core 7 of the cage bar 1 and the short-circuit ring 2 cut out shown. The liquid 3 is shown in the position in which it is at rotating rotor is located as a result of centrifugal force. The liquid 3 must be of such a nature be that they developed in the cage bar 1 as a result of electrical losses Heat evaporated and condensed again in the cooled short-circuit ring 2. The evaporation area for the liquid 3 lies in the area of the cage bar 1 within the laminated core 7. The condensation of the liquid 3 is then supported by the cooling fins 4, which are arranged within the short-circuit ring 2. For better heat transfer on the EühlluStstrom shown by the arrow 6 are on the outside of the short-circuit ring 2 the cooling fins 5 attached, which also act as fan blades for the cooling air flow be used.

Die Kühlanordnung nach der Erfindung läßt sich besonders vor--nilhaft bei Käfigläufern hochausgenutzter Drehstromasynchron-@sch@@@@ für Hochspannung tix Leistungen v@@ @@@@ @@ .The cooling arrangement according to the invention can be particularly advantageous three-phase asynchronous @ sch @@@@ for high voltage tix Services v @@ @@@@ @@.

mehr anwenden. Dadurch können dann die Maschinen erheblich kleiner gebaut bzw. bei gleicher Größe weit stärker ausgenutzt werden.apply more. This allows the machines to be considerably smaller can be built or used to a far greater extent for the same size.

4 Seiten Beschreibung 5 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 1 Figur4 pages description 5 claims 1 sheet of drawing with 1 figure

Claims

Claims 1. Arrangement for cooling the rotor cage by electrical asynchronous machines, characterized in that the cage bars (1) and the short-circuit rings (2) coherently hollow and only partially with an easily evaporable Liquid (3) are filled, and an external heat dissipation via the short-circuit rings. (2) is provided.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the hollow short-circuit rings (2) cooling fins (4) are arranged.

3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that that the short-circuit rings (2) are provided axially outwards with cooling ribs (5).

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the outer Cooling fins (5) are designed as fan blades.

5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that that a triangular cross-section is provided for the cavity of the cage bars (1) is.

L e r s e i t e