DE2138752A1 - Elektrische Dynamomaschine - Google Patents

Description

ROTAX LIMITED, Well Street, Birmingham, England

Elektrische Dynamomaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Dynamomaschine mit einer drehbaren Welle für wenigstens ein mit dieser umlaufendes Maschinenteil, sowie mit .Flüssigkeitskühlung.

Bei derartigen Maschinen dient die Flüssigkeitskühlung der Ableitung der beträchtlichen, während des Betriebes erzeugten Wärme, wobei die Kühlflüssigkeit auf die zu kühlenden Teile der Maschine gerichtet ist.

Jedoch kommt es während des "Betriebes zu einem Schäumen der Kühlflüssigkeit. Hierdurch wird die Kühlwirkung erheblich beeinträchtigt, da der Schaum weniger Wärme aufnehmen kann als die Flüssigkeit selbst; und darüberhinaus das von der Maschine genutzte Flüssigkeitsvolumen durch den Schaumanteil verringert wird.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Dynamomaschine der einleitend beschriebenen Art so auszubilden, daß die Kühlleistung hierbei erheblich verbessert ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Welle mit einer axialen Bohrung für den Durchtritt der Kühlflüssigkeit ausgeführt ist, und daß weiterhin eine Entschäumung skammer vorgesehen ist, die mit der Welle verbunden ist und mit ihr umläuft, wobei sie mit der axialen Bohrung der Welle derart kommuniziert;, daß die Kühlflüssigkeit in sie eintritt und durch Zentrifugalkraft entschäumt oder im wesentlichen entschäumt wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Kammer¹ rait mehreren Trennwänden an ihrer· Innenwand ausgebildet, die sich radial nach innen erstrecken; zweckmäßig besitzt jede Trennwand wenigstens eine, sich radial erstreckende öffnung, die mit einer Öffnung in der Kammer in Verbindung steht; letztere ist weiterhin mit einer öffnung ausgeführt ₉ die mit "einem ringförmigen Durchtritt kommuniziert, der von einem feststehenden Teil derart gebildet wirdj daß die entschäumte oder im wesentlichen entschäumte Kühlflüssigkeit in den Durchtritt gelangt, von wo aus sie mit einer Pumpe in den Kreislauf der Kühlflüssigkeit zurückgeführt wird, wohingegen Luft, Schaum oder überschüssige Kühlflüssigkeit oder irgendeine Mischung der letzteren durch die vorerwähnten öffnungen in den Trennwänden austritt.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die einen Querschnitt einer elektrischen Dynamomaschine in erfindungsgemäßer Ausführungsform in Verbindung mit einer Übertragungsanordnung darstellt.

In der Zeichnung ist ein Alternator als Beispiel dargestellt, der einen Stator 10 mit Statorwindungen 11 besitzt. In einem Gehäuse 12 des Alternators ist eine Welle 13 drehbar gelagert, zu welchem Zweck sich an beiden Enden der Welle 13 Lager befinden, Das in der Zeichnung dargestellte rechte Ende der

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Welle 13 ist für den Anschluß an eine Antriebsmaschine für den Alternator vorgesehen, wie nachstehend beschrieben wird.

Ein Maschinenteil in Form einer Rotor-Anordnung 14 befindet sich auf der Welle 13, um sich mit dieser zu drehen, wobei Windungen 15 auf dem Rotorkern 16 angebracht sind, um eine Anzahl von Polen zu bilden. Die Welle 13 ist mit einer axialen Bohrung 17 versehen, um einen Durchtritt für die Kühlflüssigkeit zu bilden, die durch eine zeichnerisch nicht dargestellte Pumpe in die Bohrung 17 gepumpt wird.

Für die Verteilung der Kühlflüssigkeit sind weiterhin Verteiler 18 mit der Welle 13 verbunden, um mit dieser umzulaufen, so daß sie die Kühlflüssigkeit auf die Rotorwindungen austreten lassen. Der Kühlflüssigkeitsverteiler 18 kann in "

irgendeiner beliebigen Art und Weise ausgeführt werden und ist zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung P 21 25 386.1 beschrieben.

Weiterhin ist eine Entluftungskammer 19 vorgesehen, die mit der VJelIe 13 verbunden ist und sich hiermit dreht. Diese Kammer besitzt mehrere Trennwände 20, die auf der Innenwandung der Kammer 19 mit Umfangsabständen derart befestigt sind, daß sie sich von hier ausgehend radial nach innen erstrecken. Jede der Trennwände 20 besitzt wenigstens eine sich radial erstreckende öffnung 21, die mit einer öffnung 2 2 in der Wandung der Kammer 19 kommuniziert. Der von der Welle 13 entfert lie- ^ gende axiale Abschnitt der Kammer 19 ist von einem Ringraum 23 umgeben, der vom stirnseitigen Gehäuse einer Übertragungsvorrichtung ausgehend vorsteht.

Die Übertragungsvorrichtung selbst besitzt eine Ausgangswelle 24j die als Ausgang einer Übertragungseinheit 25 mit kontinuierlich veränderbarem Übersetzungsverhältnis dient. Die Ausgangswelle 24 treibt eine Zwischenwelle 26 an, die mit der erstgenannten Welle 13 der elektrischen Dynamomaschine verbunden ist, so daß die Rotor-Anordnung 14 und die Welle 13 mittels

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der Übertragungsvorrichtung mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Der Eingang in die Übertragungseinheit 2 5 mit veränderlichem Übertragungsverhältnis erfolgt über eine Zwischenwelle 27 eines Zahnradvorgeleges 28.

Die im Übersetzungsverhältnis veränderbare Einheit 25 ist ein Reibrollengetriebe, welches aus drei Toroidscheiben 29, 30 und 31 beslört, zwischen denen zwei Sätze von Rollen 32 und 33 im Rollreibungseingriff stehen, wobei die mittlere Toroidscheibe 30 zweiseitig ausgebildet ist. Die mittlere Toroidscheibe 30 ist mit der Zwischenwelle 27 mit der Möglichkeit eines geringen axialen Spiels verbunden und auf Lagern angeordnet, die eine Hülse 34a umgeben. Die äußere Toroidscheibe 29 ist mit der Ausgangswelle 24 verbunden, um sich mit dieser zu drehen, wobei sie in Bezug auf die Welle 24 axial festliegt, während die äußere Toroidscheibe 31 mit der Ausgangswelle 24 axial verschieblich verbunden ist, um sich mit dieser zu drehen. Das Antriebsverhältnis der veränderlichen Einheit 25 wird in bekannter Weise durch Veränderung des Winkelverhältnisses der Rollen verändert, also des Winkels um eine tangentiale Neigungsachse, die den Abstand von der Getriebeachse bestimmt, in welchem die Rollen 32, 33 an den Toroidscheiben angreifen. Die Rollen 32, 33 sind mit einem Winkelverhältnis dargestellt, in welchem sie an der mittleren Toroidscheibe 33 mit gleichem Radius wie an den äußeren Toroidscheiben 29 und 31 angreifen; somit übermittelt die veränderbare Einheit im dargestellten Falle den Antrieb in einem Verhältnis von 1:1.

Die Rollen 32, 33 sind in Rollenträgern 34b angeordnet; die Steuerung des Winkelverhältnisses wird durch räumliches Verschieben der Träger in im wesentlichen tangentialen Richtungen in Bezug auf die Zahnradachse durchgeführt, wobei die Rollen dann die Möglichkeit haben, sich auf ein anderes Winkelverhältnis selbst einzustellen, wie es im einzelnen im · britischen Patent 1 146 321 beschrieben ist.

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Die vorerwähnte Entschäumungskammer 19 besitzt weiterhin an ihrem von der Welle 13 entfernten Abschnitt eine Öffnung 35, die mit einem ringförmigen Durchtritt 36 in Verbindung steht, der vom Ringraum 23 gebildet wird. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, kann in der Entschäumungskammer 19 ein Teil, wie zum Beispiel ein Stromrichter 37 angeordnet werden, so daß es von der in die Entschäumungskammer gelangenden Kühlflüssigkeit gekühlt wird.

Während des Betriebes wird die Welle 13 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über das Übertragungssystem angetrieben; Kühlflüssigkeit wird der axialen Bohrung 17 in der Welle 13 zugeführt. Ein Teil dieser Kühlflüssigkeit gelangt von der axialen Bohrung 17 über den Flüssigkeitsverteiler 18 auf die Rotorwindungen 15, Ein "anderer Teil der Kühlflüssigkeit, die in die axiale Bohrung 17 gelangt, fließt jedoch in die Kammer 19, wobei es sich um diejenige Kühlflüssigkeit handelt, die im wesentlichen geschäumt ist. Die in die Entschäumungskammer 19 gelangende Kühlflüssigkeit wird durch Zentrifugalkraft gegen die Außenwandung dieser Kammer 19 geschleudert, so daß die Kühlflüssigkeit eine ringförmige Schicht auf der Innenfläche der Wandung der Entschäumungskammer 19 bildet. Da die Kühlflüssigkeit selbst schwerer als Luft oder Schaum ist., gelangt entschäumte oder im wesentlichen entschäumte Kühlflüssigkeit in Nähe der Innenfläche der Wand 19, während Schaum und Luft sich im Anschluß an die entschäumte oder im wesentlichen entschäumte Kühlflüssigkeit in radialer Richtung nach innen absetzen. Die entschäumte Kühlflüssigkeit tritt dann durch die Öffnung 13 in den ringförmigen Durchtritt 36, von wo sie mit Hilfe einer Pumpe zum Zwecke der Rückführung in den Kreislauf entnommen wird; man kann derartig entschäumte Kühlflüssigkeit beispielsweise im Schmiersystem der Übertragungsvorrichtung verwenden, Luft, Schaum oder überschüssige Kühlflüssigkeit oder irgendeine Mischung der letzteren kann unter anderem durch die Öffnungen 21 austreten, die sich in den Trennwänden 20 befinden. Es ist von Vorteil, daß jegliche in der'Kammer 19 bei Drehung der Welle 13 radial nach außen in

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den Abschnitten der öffnungen 21, die von der Wandung der Kammer 19 entfernt sind, abgeschiedene Kühlflüssigkeit sodann durch die öffnung 35 in den ringförmigen Durchtritt 3 6 gelangt. Weiterhin werden sämtliche Kühlflüssigkeit, Luft oder Schaum, die während des Betriebes an radial nach innen liegender Stelle der erwähnten Abschnitte der öffnungen 21 abgeschieden werden, durch die öffnungen 21 in den Trennwänden 20 und von dort durch die Öffnungen 22 in der Wandung der Kammer 19 durch Zentrifugalkraft nach außen geführt.

Wenngleich bei der vorbeschriebenen Ausführungsform der Erfindung auf die Verwendung mehrerer Trennwände 21 an der Innenfläche der Entschäumungskammer 19 Bezug genommen wurde, können diese Trennwände auch durch sich radial erstreckende Röhren ersetzt sein, die durch die Wand der Entschäumungskammer 19 nach innen vorstehen, so daß ihre Ininenenden einen vorbestimmten radialen Abstand von der Innenfläche der Wand der Entschäumungskammer 19 besitzen. Diese Röhren dienen dann dem gleichen Zweck wie die vorerwähnten öffnungen in den Trennwänden 20.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE;

   ill Elektrische Dynamomaschine mit einer drehbaren Welle für wenigstens ein mit dieser umlaufendes Maschinenteil, sowie mit Flüssigkeitskühlung, daduroh gekennzeichnet ₃ daß die Welle (13) mit einer axialen Bohrung (17) für den Durchtritt der Kühlflüssigkeit ausgeführt ist, und daß weiterhin eine Entschäumungskammer (19) vorgesehen ist, die mit der Welle (13) verbunden ist und mit ihr umläuft, wobei sie mit der axialen Bohrung der Welle derart kommuniziert, daß die Kühlflüssigkeit in sie eintritt und durch Zentrifugalkraft entschäumt oder im wesentlichen entschäumt wird,

   2, Elektrische Dynamomaschine nach Anspruch 1, daduroh gekenn zeichnet _Λ daß die Entschäumungskammer (19) mit mehreren Trennwänden (20) an ihrer Innenwand ausgeführt ist, die sich radial nach innen erstrecken.

   3, Elektrische Dynamomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß jede Trennwand (20) mit wenigstens einer, sich radial erstreckenden öffnung (21) ausgeführt ist, die mit einer in der Kammerwand bestehenden öffnung (22) in Verbindung steht,

   4, Elektrische Dynamomaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet_Λ daß in der Wandung der Entschäumungskammer (19) eine weitere Öffnung (3 5) vorgesehen ist, die eine unmittelbare Verbindung zwischen der Kammer und einem Ringraum (36) herstellt, der durch ein feststehendes, die Öffnung umgebendes Teil gebildet ist,

   5, Elektrische Dynamomaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet_s daß ein Verteiler (18) für die Kühlflüssigkeit auf der Welle (13) für die Zufuhr von Kühlflüssigkeit auf das zu kühlende Teil vorgesehen ist.

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   6. Elektrische Dynamomaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromrichter (37) oder ein anderes Teil in der Entschäumungskammer (19) derart angeordnet ist, daß es durch in die Entschäumungskammer gelangende Kühlflüssigkeit gekühlt wird.

   7. Elektrische Dynamomaschine nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet_s daß mehrere, sich in Radialer Richtung erstreckende Röhren vorgesehen sind, die von der Wand der Entschäumungskammer nach innen vorstehen.

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