DE2125386A1

DE2125386A1 - Elektrische Dynamomaschine

Info

Publication number: DE2125386A1
Application number: DE19712125386
Authority: DE
Inventors: Peter Shipley Yorkshire Hunt (Großbritannien). HOIr 39-30
Original assignee: Rotax Ltd
Current assignee: Lucas Support Services Ltd
Priority date: 1970-05-26
Filing date: 1971-05-21
Publication date: 1971-12-09
Also published as: FR2093783A5; GB1358844A; US3689786A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Dynamomaschinen und insbesondere auf derartige Maschinen, bei welchen umlaufende Maschinenteile mit einem Kühlfluid gekühlt werden. Dabei besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine elektrische Dynamomaschine mit einer besonders zuverlässigen Anordnung für die Zuführung des Kühlfluides zu den umlaufenden Teilen der Maschine zu entwickeln, wobei die Zufuhr des Kühlfluides in jedem Falle gewährleistet ist.

Erfindungsgemäss kennzeichnet sich die elektrische Dynamomaschine mit einer drehbaren, wenigstens ein in drehfester Verbindung damit stehendes Maschinenteil tragende Welle dadurch, dass die Welle eine axiale Bohrung für den Durchtritt eines Kühlfluides besitzt und einen Verteiler für das Kühlfluid trägt, der aus einer ringförmigen, mit der axialen Bohrung verbundenen Kammer besteht, wobei eine Steuerung vorgesehen ist, die einen gleichmässigen oder im wesent-

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_ γ.

lichen gleichmässigen Fluidaustritt hieraus mittels Zentrifugalkraft ermöglicht, wenn sich die Welle, das Maschinenteil und der Verteiler für das Kühlfluid während des
Betriebes drehen.

In geeigneter Weise kann das Maschinenteil eine Rotorwicklung oder ein Umformer sein.

Die Steuerung für die Strömung besteht zweckmässig aus
einem ringförmigen Damm, der so angeordnet ist, dass seine freie Kante radial nach innen in Richtung auf mehrere Öffnungen weist, die in einer Wandung der ringförmigen Kammer ™ vorgesehen sind und durch welche das Kühlfluid während des Betriebes zwischen die ringförmige Kammer.und den ringförmigen Damm gelangen kann; somit wird während des Betriebes ein ringförmiges Reservoir des Kühlfluides hinter dem Damm bei der Drehung der Welle gebildet, welches tatsächlich
durch die Kühlflüssigkeit gefüllt wird, die durch die öffnungen strömt, und die dann hinter dem Damm durch Zentrifugalkraft gehalten ist.

Gegebenenfalls wird der ringförmige Damm innerhalb einer
weiteren ringförmigen Kammer angeordnet, die in ihrer Aussenwandung mehrere öffnungen besitzt, durch welche während des h Betriebes Kühlflüssigkeit austritt, wobei die Öffnungswandung eine Trennung zwischen den beiden ringförmigen Kammern bildet.

Wenn das genannte Maschinenteil eine Rotorwicklung ist,
werden die Endwindungen der Wicklung vorteilhaft mit axialem Abstand voneinander angeordnet, so dass das kontrolliert
austretende Kühlfluid zwischen die Endwindungen gelangt,
um eine besonders wirkungsvolle Kühlung derselben zu gewährleisten.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die
■ Zeichnungen Bözug genommen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Schnittdarstellung einer Aus-

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führungsform einer erfxndungsgemässBn, elektrischen Dynamomaschine,

Fig. 2 die Endwindungen einer Rotorwicklung, die den auf der Welle der elektrischen Dynamomaschine befindet

und

Fig. 3 einen teilweisen Schnitt eines Teiles der elektrischen Dynamomaschine der Fig. 1 in vergrösserter Darstellung.

In Fig. 1 wird ein Alternator als Ausführungsbeispiel dargestellt, der einen Stator 10 mit Statorwxcklungen erkennen lässt. Zweckmässig befindet sich der Stator in einem Zylinder 12, der an der Innenwandung des Gehäuses 13 des Alternators anliegt. Eine auf der Innenseite des Gehäuses 13 vorgesehene Schneckenwindung 14 wird durch den Zylinder so abgeschlossen, dass ein Strömungsweg für öl oder ein anderes Kühlfluid geschaffen wird, welches beim Durchgang durch die Schneckenwindung die Kühlung des Stators bewirkt.

Eine Welle 15 ist in beidendig vorgesehenen Lagern drehbar gelagert, wobei das rechte Ende der Welle 15, wie Fig. 1 zeigt, geeigneterweise für den Anschluss eines zeichnerisch nicht dargestellten Antriebes des Alternators ausgeführt ist.

Ein Maschinenteil in Form einer Rotoranordnung 16 ist auf der Welle 15 angebracht, um deren Drehung mitzumachen; Wicklungen, von denen lediglich die Endwindungen 17 dargestellt sind, sind auf dem Rotorkern 18 so vorgesehen, dass eine Anzahl Pole gebildet werden. Die Welle 15 besitzt eine axiale Bohrung 19, um einen Durchgang für ein Kühlfluisi zu bilden, welches durch zeichnerisch nicht näher

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dargestellte Mittel durch eine Leitung 20 im Gehäuse in die Schnecke 14 und von da durch eine weitere Leitung 20 in die Bohrung 19 gepumpt wird.

Der Verteiler für das Kühlfluid, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 22 versehen ist, ist gleichfalls auf der Welle 15 montiert, um deren Drehbewegung mitzumachen, wobei der Kühlfluidverteiler radial in den Endwicklungen 17 der Rotorwindungen angeordnet ist. Der Kühlfluidverteiler 22 besteht aus einer ersten ringförmigen Kammer 2 3 und einer zweiten ringförmigen Kammer 24 mit einer ringk förmigen Trennung 25 dazwischen. Die erste ringförmige Kammer 23 ist mit der Bohrung 19 durch eine verhältiismässig grosse Öffnung 26 und mit der zweiten ringförmigen Kammer 2 durch mehrere, sich in axialer Richtung erstreckende kleinere öffnungen 27 verbunden, weichletztere sich in Nähe der radialen Aussenkante der Trennwand 2 5 befinden. Die zweite Kammer 24 besitzt in ihrer äusseren peripheren Wandung 28 eine Vielzahl von Öffnungen, die vorzugsweise in Form sich axial erstreckender, am Umfang beabstandeter Schlitze 29

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ausgeführt/, durch die während des Betriebes Kühlfluid gelangen kann. Diese zweite Kammer ist weiterhin mit einer Strömungssteuerung 30 ausgeführt, um zu gewährleisten, dass ein gleichmässiger oder im wesentlicher gMchmässiger Austritt des Fluides aus den Schlitzen 24 in der äusseren peripheren Wandung 28 der zweiten Kammer 24 mittels Zentrifugalkraft während des Betriebes erfolgt, wobei sich die Welle 15, die Rotoranordnung 16 und der Kühlfluidverteiler 22 drehen. Die erwähnte Strömungssteuerung 30 besteht aus einem IyIindräschen Rohr 31, dessen äusserer Umfang an seinem von der Rotoranordnung 16 entfernten Ende mit dem inneren der äusseren Umfangswandung der ersten Kammer 23 im Eingriff steht und einen radial sieh nach innen erstreckenden ringförmigen Anschlag 32 besitzt, der mit dem anderen Ende des zylindrischen Rohrs 31 verbunden oder damit einteilig ausgebildet ist; der ,Anschlag 32 bildet tatsächlich einen ringförmigen Damm. Letzterer ist so ausgeführt,

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•dass seine freie Kante nach innen in Richtung auf die "Öffnungen 27 in der Trennwand 25 gerichtet ist, so dass tatsächlich ein ringförmiges Reservoir für das Kühlungsfluid hinter dem Damm gebildet wird, wenn sich die Welle 15 dreht, wobei das Reservoir durch das Kühlfluid gefüllt wird, welches aus der Öffnung 26 in die erste Kammer 23 durch Zentrifugalkraft gelangt; das Kühlfluid fliesst von dort durch die Trennwandöffnungen 27 und wird dann hinter dem Damm durch Zentrifugalkraft gehalten. Wenn das Reservoir während des Betriebes gefüllt ist, gelangt die Kühlflüssigkeit hinter den Damm und tritt von dort durch die Schlitze 29 in der peripheren Wandung der zweiten Kammer durch Zentrifugalkraft aus. Die Verwendung des Dammes gewährleistet einen gleichmässigen oder im wesentlichen gleichmässigen Austritt des Fluides aus den genannten Schlitzen, die sich infolge ihrer Ausdehnung nicht verstopfen können und somit die Gefahr örtlicher Überhitzungen als Folge ungleichmässiger Kühlung bei den Rotorwindungen auf einen Mindestwert verringern. Das für die Kühlung der Rotorwindungen verwendete Kühlfluid gelangt in einen nicht dargestellten Pumpensumpf und kann von dort in einen Wärmeaustauscher gepumpt werden.

Bei bislang bekannten Ausführungsformen haben für die Kühlung von auf der Welle elektrische Dynamomaschinen angeordneten Teilen entweder kleine Öffnungen in der Wellenwandung oder Sprühdüsen unmittelbar auf der Welle oder eine mit der Welle verbundene Hülse Verwendung gefunden. Jedoch waren diese Öffnungen, durch welche Kühlfluid austrat , schon infolge ihrer geringen Ausdehnung ungeeignet, da sie sich verstopften, so dass es zu örtlichen Überhit zungen an den zu kühlenden Teilen kommen konnte.

Wenngleich die Erfindung vorstehend in Bezug auf einen Alternator und eine Kühlung von dessen Rotor beschrieben wurde, lässt sie sich gleichfalls bei irgendwelchen anderen elektrischen Dynamomaschinen verwenden, bei welchen

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ein Teil, wie zum Beispiel eine Wicklung oder ein Umformerteil, durch ein Kühlfluid zu kühlen ist.

Darüber hinaus ist der Schneckengang 14 nicht erfindungswesentlich und kann gegebenenfalls auch fortgelassen werden, In diesem Falle kann man gleichfalls auf die Leitungen 20 und 21 verzichten, wobei dann das Kühlfluid in die axiale Bohrung 19 durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Durchtritt auf der einen Seite des Alternatorgehäuses gelangt.

Weiterhin ist es auch möglich, dass auf die zweite ring- w förmige Kammer 24· verzichtet wird.

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Claims

Patentansprüche

Elektrische Dynamomaschine mit einer drehbaren, wenigstens ein in drehfester Verbindung damit stehendes Maschinenteil tragenden Welle, dadurch gekennzeichnet₃ dass die Welle (15) eine axiale Bohrung $19) für den Durchtritt eines Kühlflüides besitzt und einen Verteiler (22) für das Kühlfluid trägt, der aus einer ringförmigen , mit der axialen Bohrung (19) verbundenen Kammer (23) besteht, wobei eine Steuerung vorgesehen ist, die einen gleichmässigen oder im wesentlichen gleichmässigen Fluidaustritt hieraus mittels Zentrifugalkraft ermöglicht, wenn sich die Welle (15), das Maschinenteil und der Verteiler (22) für das Kühlfluid während des Betriebes drehen.
2. Elektrische Dynamomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet3 dass das Maschinenteil eine Rotorwicklung ist.
3. Elektrische Dynamomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_Λ dass das Maschinenteil ein Umformer ist.
4. Elektrische Dynamomaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für das Fluid aus einem ringförmigen Damm (32) besteht, der derart angeordnet ist, dass seine freie Kante nach innen in Richtung auf mehrere Öffnungen (27) in einer Wandung der ringförmigen Kammer (23) weist, durch welche öffnungen (27) während des Betriebes Kühlfluid zwischen die ringförmige Kammer (23) und den ringförmigen Damm (32) gelangen kann, wobei sich während

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des Betriebes ein ringförmiges Reservoir des Kühlfluides hinter dem Damm (32) bei Drehung der Welle ausbildet, welches sich mit Kühlfluid auffüllt, die durch die Öffnungen (27) strömt und sodann hinter dem Damm (32) durch Zentrifugalkraft gehalten ist.
5. Elektrische Dynamomaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet₃ dass der ringförmige Damm (32) in einer weiteren ringförmigen Kammer (24) liegt, die in ihre Aussenwandung mit mehreren Öffnungen ausgebildet ist, durch die Kühlfluid während des Betriebes austreten kann, wobei die mit Öffnungen versehene Wandung die beiden ringförmigen Kammern (23, 24) voneinander trennt.
6. Elektrische Dynamomasiiine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der peripheren Wandung der zweiten ringförmigen Kammer (24) vorgesehenen Öffnungen sich axial erstreckende, am Umfang beabstandete Schlitze (29) sind.
7. Elektrische Dynamomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet₃ dass die Endwicklungen (17) der Rotorwicklung voneinander derart axial beabstandet sind, dass das über die Steuerung zugeführte Kühlfluid zwischen die Endwindungen gelangt und deren Kühlung verbessert.

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