DE2162105B2 - Flussigkeitsgekuhlte Hochstromdurch fuhrung fur elektrische Maschinen - Google Patents

Description

2. Flüssigkeitsgekühlte HochstromdunJifüh- geordneten Kühlflüssigkeitszu- und/oder -abführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, rungsbohnmgen.

daß in jeder der beiden Stirnseiten (11, 15) des 35 Eine derartige flüssigkeitsgekühlte Hochstrom-Einsatzes (8) eine der Sackbohrungen (12, 16) durchführung für elektrische Maschinen ist aus der über jeweils einen diesen zugeordneten radialen deutschen Patentschrift 1 080 210 bekannt. Dabei ist Verbindungskanal (13, 17) mit dem Ringkanal der Durchführungsleiter aus zwei elektrisch leitenden (14, 18) verbunden ist (Fig. 1, 2). und dicht aneinanderliegenden, konzentrischen

3. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurchfüh- 40 Rohrteilen zusammengesetzt und wenigstens einer rung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Rohrteile über seine ganze Länge mit Nuten zur daß in einer der beiden Stirnseiten (11, 15) des Hindurchleitung eines Kühlmittels versehen. Dieses Einsatzes (8) zwei zur Achse des Einsatzes (8) Kühlmittel tritt dabei an einer Seite der Durchfühparallele Sackbohrungen (19, 20) vorgesehen rung radial von außen in die mehrgängig angeordnesind, die über radiale Verbindungskanäle (21, 22) 45 ten wendeiförmigen Nuten ein und wird am anderen mit je einem der jeweils nur die Hälfte der Nuten Ende der Nuten umgelenkt und durch eine Zentral-(10', 10") erfassenden Teilringkanäle (23, 24) bohrung im inneren Rohrteil zurückgeführt. Ferner verbunden sind und daß an der anderen Stirnseite ist an die Rohrteile ein Anschlußkopfstück mit mehdie eine Hälfte der Nuten (10') mit der anderer. reren parallelen Stromanschlußlaschen angeschlos-Hälfte der Nuten (10") entweder über einen um- 50 sen, wobei diese Anschlußlaschen ebenfalls Innenkalaufenden zweiten Ringkanal oder über zwei über näle zur Führung des Kühlmittels aufweisen.

einen Durchmesserkanal verbundene zweite Teil- Bei einer derartigen Ausbildung der Durchführung

ringkanäle in Verbindung stehen (F i g. 3, 4). ergeben sich jedoch Schwierigkeiten durch die ra-

4. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurclifüh- diale Einleitung des Kühlmittels, da hierbei die rung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 55 Fläche für das Anbringen der Stromanschlußstücke gekennzeichnet, daß die Nuten (10) parallel zur beschränkt ist. Darüber hinaus ist bei einer derartigen Achse des Einsatzes (8) verlaufen. Ausbildung der Durchführung und der Anschluß-

5. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurchfüh- stücke als parallele Kontaktlaschen eine Kühlung rung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch insbesondere der Anschlußstücke nur sehr unzureigekcnnzeichnet, daß die Nuten wendelförmig ver- 60 chend. da das Verhältnis von KühlmittelobcrfHiche laufen. zu zu kühlender Fläche sehr ungünstig ist — abgese-

6. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurchfüh- hon davon, daß derartige Anschlußlaschen insbesonrung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch dere wegen Anpassungs-Schwierigkeiten praktisch gekennzeichnet, daß der Einsatz (8) aus leiten- nicht einsatzfähig sind. Gerade aber diese Stromandem Material besteht und an seinen beiden En- 65 schlußstücke der Durchführungen müssen besonders den mit dem Durchführungsleitcr (1) fest verbun- gut gekühlt werden, da durch den Kontaktwiderstand den ist. zwischen Durchführungsleitcr und Stromanschluß-

7. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurchfüh- stücken sowie wegen des Wärmeflusses aus den Strom-

anschlußstücken, die nicht direkt gekühlt werden, diese Bereiche thermisch hoch beansprucht sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochstromdurchführung zu schaffen, die einerseits frei von radialen Kühlmittel-Anschlußstutzen ist und bei der darüber hinaus eine einwandfreie Kühlung der DMTchführungsenden auch im Bereich der Stromanschlußstücke sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird bei einer flüssigkeitsgekühlten Höchst romdurchfühnang der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stromanschlußstücke rohrförmig sind und auf den Durchführungsleiter aufgeschoben sind, daß der über seine gesamte Länge Nuten aufweisende Einsatz massiv ausgeführt ist und dieselbe Länge wie der Durchführunssleiter aufweist und daß die Kühhiüssigkeitszu- und oder -abführungsbohrungen als Sackbohrungen aufgeführt sind und mit mindestens einem an die Nuv;p angeschlossenen ersten Ringkanal bzw. Teilringkanal an der Oberfläche des Einsatzes in dem an die Stirnseiten des Einsatzes angrenzenden und innerhalb der Stromanschlußstücke liegenden Umfangsbercich des Einsatzes in Verbindung stehen.

Durch diese zentrale Zu- und Abführung des Kühlmittels an den Enden des Einsatzes wird der rohrförmige Durchführungsleiter über seine gesamte Länge und damit auch im Bereich der Stromanschlußstücke sicher gekühlt. Darüber hinaus sind keine radialen Kühlmittelanschlüsse erforderlich, so daß die Durchführungsenden frei für das Anbringen der Anschlußstücke sind.

Dabei kann in jeder der beiden Stirnseiten de« Einsatz eine der Sackbohrungen über jeweils einen diesen zugeordneten radialen Verbindungskanal mit dem Ringkanal verbunden sein.

Es ist aber auch möglich, das Kühlmittel nach dem Gegenstromprinzip zu führen. Dazu sind in einer der beiden Stirnseiten des Einsatzes zwei zur Achse des Einsatzes parallele Sackbohrungen vorgesehen, die über radiale Verbindungskanäle mit je einem der jeweils nur die Hälfte der Nuten erfassenden Teilringkanäle verbunden sind und daß an der anderen Stirnseite die eine Hälfte der Nuten mit der anderen Hälfte der Nuten entweder über einen umlaufenden zweiten Ringkanal oder über zwei über einen Durchmesscrkanal verbundene zweite Teilringkanäle in Verbindung stehen.

Die Nuten in dem Einsatz können dabei parallel zur Achse desselben oder wendelförmig in Form einer mehrgängigen Schraube verlaufen.

Ferner ist es möglich, daß der Einsatz aus leitendem Material besteht und dabei an seinen beiden Enden mit dem Durchführungsleiter durch Lötung oder Schweißung fest verbunden ist.

Es ist aber auch möglich, daß der Einsatz aus einem nicht leitenden Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff, besteht und dann an seinen beiden Enden über O-Ringdichtungcn gegen den Durcliführungsleiter abgedichtet ist. Zum Ausgleich von unteischicdüchen Wärmedehnungen ist es dabei jedoch zweckmäßig, den Einsatz geteilt mit einem Dchnspalt auszuführen. Diese Teilung ist jedoch nur bei Durchströmung der Nuten in einer Richtung moglieh. Bei der Kühlung des Durchl'ührungslcitcrs im Gegcslromprinzip ist es demgegenüber zweckmäßiger, wenn der Durchführungslcitcr an einem Ende zu einem auf die Stirnseite des Einsat/es aufgesetzten Flüssigkeitsanschlußkopf einen Dehnspalt aufweist und übci entsprechende Dichtungen gegen den Einsatz und die Kühlnuten abgedichtet ist

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine entsprechende Durchführung mit wendelförmig verlaufenden Nuten und Kühlmitteldurchströmung in einer Richtung,

ίο Fig.2 einen Querschnitt durch ein Durchführungsende nach F i g. 1 entsprechend der Schnittlinie H-II,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil des innenliegenden Durchführungsendes mit Kühlung des Durchführungsleiters im Gegenstrompinzip,

F i g. 4 einen Querschnitt durch das Durchführunesende entsprechend der Schnittlinie IV-IV nach Fig. 3,

F i g. 5 einen Teiiiängsschnitt durch den Durchführungslcitci" mit geteiltem Einsatz und

F i g. 6 einen Teillängsschnitt durch den Durchführungsleiter mit Dehnspalt gegenüber dem Kühlmittelanschlußkopf.

Nach F i g. 1 besteht die Durchführung aus einem

rohrförmigen Durchführungsleiter 1, der über einen aus einzelnen Lagen gewickelten und insgesamt ebenfalls rohrförmig ausgebildeten Isolierkörper 2 und dem darüber geschobenen Flanschrohr 3 mit dem Flansch 4 am nicht näher dargestellten Maschinengehäuse abgestützt ist. Über das nach außen überstehende Ende des Durchführungsleiters 1 und die Isolierung 2 ist dabei noch eine Glocke S geschoben, die über Dichtungen 6 am Durchführungsleiter 1 und Dichtungen 7 am äußeren Ende des Flanschroh-

res 3 eine Abdichtung der verbleibenden Spalte zwischen Durcl: uhrungsleiter. Isolierzylinder und Flanschrohr sicherstellt.

Da oftmals die Forderung gestellt ist, unmittelbar auf dem Schaft der Stromdurchführung einen Stromwandler anzubauen, muß dafür zur Einhaltung der vorgeschriebenen Mindestschlagweite /um geerdeten Wandlcrgchäuse die Stromdurchführung um das Maß der Wandlerhöhe verlängert werden. Eine derartige Verlängerung der Durchführung wirkt sich jedoch — insbesondere bei höheren Strömen — sehr nachteilig auf die Kurzschlußfestigkeit aus, da die Durchführungsisolation am Flansch wegen des dort angreifenden Biegemomentes sehr viel stärker — wenn nicht gar unzulässig hoch — beansprucht wird.

so Aus diesem Grunde ist nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Flansch 3 hülsenartig über die gesamte Höhe des Wandlers verlängert. Dadurch wird die Kurzschlußfestigkeit der Durchführung wegen des jetzt kleineren Biegemomentes erhöht. Darüber hinaus ist die Verschraubungsstelle zwischen der Verlängerung des Flansches 3 und der Glocke 5 auch bei angebautem Wandler möglich.

Erfindungsgemäß ist nunmehr der Durchführungslciter 1 auf seiner gesamten Lange von einem massiven Einsatz 8 ausgefüllt. Dieser Einsatz kann dabei aus leitendem Material — wie der Durchführungslciter 1 — bestehen und wegen der gleichen Wärmedehnung an beiden Enden mit dem Durchführungslciter verlötet oder verschweißt sein.

Zur Kühlung des Durchführungsleiters 1 und insbesondere der Anschlußenden des Durchführungsleiters, auf die ebenfalls rohrförmige Stromanschlußstücke 9 und 9 ο aufgeschoben sind, sind nach dem

dargestellten Ausführungsbeispiel in die Mantel- mittel über eine Durchmesserbohrung in einen weite-

fläche des massiven Einsatzes 8 wendelförmig verlau- rcn Teilringkanal zu den unteren Nuten 10" geführt,

fende Nuten K) eingeschnitten, die in mehreren par- durch die es dann zur Strinseite 15 des Einsatzes 8

allelen Gängen ausgeführt sein können. Diese Nuten zurückströmt. Hierbei tritt das aufgewärmte Kühl-

10 sind von einem flüssigen Kühlmittel beaufschlagt, s mittel aus den Nuten 10" in denen das Kühlmittel

so daß die Vcrlustwärmc über die gesamte Länge der zurückströmt, in den unteren Teilringkanal 24 ein

Durchführung, einschließlich der Anschlußenden, und von hier über den radialen Verbindungskanal 22

unmittelbar am Entstehungsort angeführt wird. und die Sackbohrung 20 nach außen aus.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbei- Zur Umlenkung des Kühlmittels am außenliegenspiel ist dabei zur Zuführung des Kühlmittels in die io den Ende des Einsatzes ist es auch möglich, alle Nuaußenliegende Stirnseite 11 des Einsatzes 8 eine ten über einen umlaufenden Ringkanal zu verbinden, axiale Sackbohrung 12 eingeschnitten, von der — so daß dann durch die entsprechenden Druckdifferewie insbesondere auch aus dem Querschnitt nach zen das Kühlmittel von den Nuten 10' in die Nuten Fig. 2 hervorgeht — radiale Verbindungskanäle 13 10" übertritt.

ausgehen, die in einen am Umfang des Einsatzes 8 15 Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen vereingeschnittenen Ringkanal 14 münden. Von diesem laufen die Nuten 10 wendelförmig am Umfang des Ringkanal 14 gehen dann die einzelnen Kühlnuten Einsatzes 8. Es ist aber auch möglich, diese Nuten 10 aus, wobei nach dem vorliegenden Ausführungs- parallel zur Achse der Durchführung verlaufen zu beispiel etwa acht entsprechende Kühlnuten vorgese- lassen,
hen sind. 20 Wenn der Einsatz 8 aus einem nicht leitenden Ma-

An der innenliegenden Stirnseite 15 des Einsat- terial — wie beispielsweise Kunststoff — hergestellt

zes8 ist ebenfalls eine axiale Sackbohrung 16 mit ra- ist, so müssen besondere Maßnahmen vorgenommen

dialen Verbindungskanälen 17 und einer Ringnut 18 werden, um die unterschiedliche Wärmedehnung von

vorgesehen, in die die einzelnen Kühlnuten einmün- Einsatz 8 und Durchführungsleiter 1 auszugleichen,

den; somit wird das Kühlmittel über ein gleiches Ka- 25 in dem Längsschnitt nach F i g. 5 durch ein Ende der

nalsystem wie auf der Eintrittsseite aus dem Einsatz Durchführung wird die unterschiedliche Wärmedeh-

abgeführt. Durch die axiale Zu- und Ableitung des nung dadurch ausgeglichen, daß der Einsatz 8 geteilt

Kühlmittels entfallen alle radialen Anschlüsse im Be- ausgeführt ist. Dabei ergibt sich ein Dehnspalt 30,

reich des Durchführungsleiters, wodurch auch eine der auch vom Kühlmittel gefüllt ist. Eine derartige

einwandfreie Kühlung der Kontaktflächen an den 3° Ausführungsform ist jedoch nur möglich, wenn die

Stromanschlußstücken 9 und 9 α sicher gewährleistet Kühlnuten 10 in einer Richtung — wie in den F i g. 1

ist. Die Zuführung des Kühlmittels kann auch durch und 2 dargestellt — durchströmt werden. Zur Ab-

die axiale Sackbohrung 16 an der innenliegenden dichtung nach außen sind dabei zwischen einem an

Stirnseite 15 erfolgen, der Austritt des Kühlmittels der Stirnseite angesetzten Kühlmittelanschlußkopf 31

erfolgt dann aus der axialen Sackbohrung 12 an der 35 und dem Einsatz 8 eine O-Ringdichtung 32 und zwi-

außenliegenden Stirnseite 11. sehen dem Ende des Durchführungsleilers 1 und dem

Es ist aber auch möglich, das Kühlmittel nach dem Kühlmittclanschlußkopf 31 eine weitere O-Ringdich-Gegenstromprinzip zu führen. Dabei wird — wie in tung 33 in entsprechende Nuten eingelegt,
dem Teillängsschnitt durch das innere Ende des Ein- Bei Führung des Kühlmittels nach dem Gegensatzes 8 nach F i g. 3 und dem entsprechenden Quer- 40 stromprinzip ist der Dehnspalt in den Durchfühschnitt nach F i g. 4 dargestellt ist — jeweils nur eine rungsleiter 1 gelegt (F i g. 6). Das bedeutet, daß die-Hälfte der Kühlnuten von dem Kühlmittel einer Strö- ser Durchführungsleiter 1 in einem bestimmten Abmungsrichtung beaufschlagt. In die Stirnseite 15 sind stand vor dem Kühlmittelanschlußkopf 31 endet, so dabei zwei, parallel zur Achse verlaufende Sackboh- daß sich damit ein Dehnspalt 34 ergibt. Hierbei sind rangen 19 und 20 eingeschnitten, von denen je ein 45 entsprechende O-Ringdichtungen 35 zwischen Kühlradialer Verbindungskanal 21 und 22 zu je einem mittelanschlußkopf 31 und Einsatz 8 sowie weitere Teilringkanal 23 und 24 führt. Diese Teilringskanäle Dichtungen 36 und 37 am Umfang des Einsatzes 8 23 und" 24 erfassen dabei jeweils nur eine Hafte 10' zum Durchführungsleiter 1 hin angeordnet.
bzw. 10" der Kühlnutanordnung der Kühlnuten 10. Mit der beschriebenen Ausführung der Hoch-

Wie aus den Strömungspfeilen im Querschnitt 5<> stromdurchführung und der Kühlmittelzu- und -ab-

nach F i g. 4 zu ersehen ist, wird das Kühlmittel über führung ist auf einfache Weise eine sichere Kühlung

die Sackbohrung 19 zugeführt und strömt von hier des Durchfühningsleiters auf der gesamten Länge

über den radialen Verbindungskanal 21 und den einschließlich der Stromanschlußstücke, die bei-

Teüringkanal 23 zu der oberen Hälfte 10' der Kühl- spielsweise auch aus elastischen Bändern bestehen

nuten. Am außenliegenden Ende 11 des Einsatzes 8 55 können, sichergestellt. Damit ist auch eine hohe

wird über einen nicht näher dargestellten Teilringka- Strombelastbarkeit insbesondere der Kontaktflächen

nal das aus den oberen Nuten ausströmende Kühl- an den Anschlußstellen möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 rung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch Patentansprüche: gekennzeichnet, daß der Einsatz (8) aus nicht lei tendem Werkstoff besteht und an seinen beiden

1. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurchfüh- Enden über O-Ringdichtungen (32,33,35 bis 37) rung für elektrische Maschinen mit einem an sei- 5 gegen den Durchführungsleiter (1) abgedichtet nen Enden mit Stromanschlußstücken versehe- ist.

nen, rohrförmigen Durchfühnmgsleiter, der über 8. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurchfüh-

einen rohrförmigen Isolierkörper und über einen rung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

Befestigungsflansch an dem Gehäuse der elektri- daß der Einsatz (8) geteilt mit einem Dehnspalt

sehen Maschine befestigt ist, mit einem an der In- io (30) ausgeführt ist (F i g. 5).
nenfläcbe des rohrförmigen Durchführungsleiters 9. Flüssigkeitsgekühlte Hochstromdurchfüh-

dicht anliegenden Einsatz, der an seiner Ober- rung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

fläche Kühlkanäle bildende Nuten aufweist, mit daß der Durchführungsleiter (1) mindestens an

mindestens an einem Ende des Einsatzes an- einem Ende zu einem auf die Stirnseite des Eingeordneten KühlQüssigkeitszu- und/oder -abfüh- 15 satzes (8) aufgesetzten Flüssigkeitsanschlußkopf rungsbohnmgen, dadurch gekenn^eich- (31) einen Dehnspalt (34) aufweist (Fig. 6).

net, daß die Stromanschlußstücke (9, 9 ä) rohrförmig sind und auf den Durchführungsleiter (1)

aufgeschoben sind, daß der über seine gesamte

Länge Nuten (10) aufweisende Einsatz (8) massiv ao
ausgeführt ist und dieselbe Länge als der Durch-

tunrungsleiter (1) aufweist und daß Jie Kiihlflüs- Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsge-

sigkeitszu- und/oder -abführungsbohrungcn als kühlte Hochstromdurchführung für elektrische Ma-Sackbohrungen (12, 16; 19, 20) ausgeführt sind schinen mit einem an seinen Enden mit Stroman- und mit mindestens einem an die Nuten (10; 10'. 35 schlußstücken versehenen, rohrförmigen Durchfüh-10") angeschlossenen ersten Ringkanal (14 18) rungslei'er, der über einen rohrförmigen Isolierkörbzw. Teilringkanal (23, 24) an der Oberfläche per und über einen Befestigungsflansch an dem Gedes Einsatzes (8) in dem an die Stirnseiten (11, häuse der elektrischen Maschine befestigt ist, mit 15) des Einsatzes angrenzenden und innerhalb einem an der Innenfläche des rohrförmigen Durclider Strom anschlußstücke (9, 9 a) liegenden Um- 30 führungsleiters dicht anliegenden Einsatz, der an seifangsbereich des Einsatzes (8) in Verbindung ste- ner Oberfläche Kühlkanäle bildende Nuten aufweist, hen. mit mindestens an einem Ende des Einsatzes an-