DE2318090C3

DE2318090C3 - Kühlsystem für eine gasgekühlte elektrische Maschine

Info

Publication number: DE2318090C3
Application number: DE19732318090
Authority: DE
Inventors: Manfred 1000 Berlin Barthelmes
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-04-07
Filing date: 1973-04-07
Publication date: 1981-06-04
Also published as: DE2318090A1; DE2318090B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Anordnung ist durch die DE-PS 37 104 bekanntgeworden. Bei diesem Kühlsystem strömt das Kühlgas von den axialen Zufuhrkanälen des Stators in den Radialschlitzen des Blechpaketes /um Luftspalt, wird dort in Umfangsrichtung abgelenkt und strömt dann wieder zu den zwischen den axialen Zufuhrkanälen befindlichen Abschnitten der radial äußeren Oberfläche des Statorblechpaketes, wo es dieses verläßt. Das den Läufer aus dessen axialen Kühlkanälen über die damit in Verbindung stehenden Querkanäle verlassende Kühlgas muß ebenfalls durch die radialen Kühlschlitze des Statorblechpakets abgeführt werden. Dabei tritt aber eine mit der Läuferdrehzahl pulsierende Behinderung des Läuferkühlgases beim Austritt desselben in den Luftspalt, jeweils an den Stellen auf, wo das Kühlgas des Stators in den Luftspalt eintritt.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung dieser Art (DE-AS 10 31 414) hat man aus diesem Grunde für die Lagerkühlung noch je einen gesonderten Lüfter an beiden Stirnseiten für eine zusätzliche Druckerhöhung Im Läufer vorgesehen. Um nun aber wieder die Kühlung des Ständerblechpaketes wegen des höheren Gasdrucks im Läufer nicht zu behindern, hat man Abdeckungen im mittleren Läuferbereich vorgesehen, die aus zwischen den in den Luftspalt überstehenden Nutkeilen des Ständers sich erstreckenden und an denselben befestigten Blechen bestehen, welche das aus den radialen Schlitzen des Ständers austretende Kühlgas zwingen, in axialer Richtung zu strömen. Damit nun diese axialen Strömungswege nicht zu lang werden, hat man die in den radialen Schlitzen befindlichen Abstandsstege von Schlitz zu Schlitz abwechselnd nach links oder rechts zur radialen Richtung geneigt, angeordnet, so daß sich in axialer Richtung gesehen Zufuhr- und Abfuhrstellen des Statorblechpaketes aufeinanderfolgend am Luftspalt ergeben. Hierbei ist aber noch nachteilig, daß. abgesehen von dem größeren Material- und Arbeitsauf-

[o wand, wegen der Abdeckbleche Druckverluste des Kühlgases aufgrund der engen Kanäle hinter den Abdeckblechen und der damit verbundenen scharfen Umlenkung sowie aufgrund der schräg angeordneten Abstandsstege auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, mit

einfachen Mitteln für eine möglichst wirkungsvolle, insbesondere gleichmäßige Kühlung des Ständers zu sorgen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Hierbei ist es auch noch zweckmäßig vorzusehen, daß

die Zahl der in axialer Richtung aufeinanderfolgenden

Abschnitte gerade ist. Man hat hierbei den Vorteil, daß

man nur mit einer einzigen Ausführung der axialen

Zufuhrkanäle auskommt.

Bei einer anderen, aus der DE-OS 19 49 939 bekannten, ähnlichen Kühlanordnung werden zwar auch Rohre für a.i Zuführung des Kühlgases verwendet, und das Kühlgas wird abschnittweise über in axialer Richtung voneinander beabstandete innere Kammern den radialen Kühlschlitzen des Statorblechpaketes zugeführt. Dort hat man aber zu dem Zwick ein aufwendiges Kammersystem mit radial äußeren, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zufuhr- und Abfuhrkammern und radial inneren Zufuhr- und Abfuhrkammern für das Kühlgas vorsehen müssen. Nachteilig ist dabei auch noch, daß das Kühlgas, um in die Abfuhrkammern zu gelangen, ein Stück in Längsrichtung der Läuferoberfläche strömen muß, wofür die unterstützende Förderwirkfje der Läuferrotation nicht wirksam ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das mit den Fig. 1, 2. und 3 dargestellt ist. Dabei zeigt im einzelnen

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine und

F i g. 2 und 3 jeweils Querschnitte dazu. Dabei besteht der Stator der elektrischen Maschine 1 im wesentlichen aus dem die Wicklung 3 tragenden Blechpaket 5 mit den radialen Kühlschlitzen 12. Der Läufer 20 trägt die Wicklung 4 und weist axiale Kühlkanäle 6 und an jeder Maschinenseite Lüfter 9 und 10 auf, die das Kühlgas sowohl zu den Kühlkanälen 6 des Läufers als auch zu den Zufuhrkanälen 8 des Stators fördern. In den Figuren ist die Kuhlgasführung durch Pfeile angedeutet, wobei die weißen Pfeile das eintretende und die schwarzen Pfeile das austretende Kühlgas kennzeichnen. Die Zufuhrkanäle 8 bestehen hier aus Rohren mit kreisförmigem Querschnitt, welche ohne weiteres im Handel erhältlich sind.

Abschnittweise sind in diese Zufuhrkanäle öffnungen 13 eingearbeitet, die jeweils in solchen Abschnitten der Zufuhrkanäle liegen, die von Kammern 11 umschlossen sind, die aus Seitenblechen 14, Endblechen 15 und Deckblechen 16 gebildet sind. Dabei sind jeweils mehrere Rohre bezüglich einer Kammer zusammengefaßt. In Umfangsrichtung betrachtet, also wie aus den Schnitten gemäß F i g. 2 und 3 ersichtlich, erkennt man,

daß sich solche Abschnitte am äußeren Umfang des Statorblechpakets, die eine Kammer aufweisen, und solche, die keine Kammer aufweisen, abwechseln. Gleicherweise aber wechseln sich, in axialer Richtung gesehen, Abschnitte 17, die Kammern aufweisen und solche, 18, die keine Kammern aufweisen, ab.

Insgesamt gesehen, ergibt sWi also, wenn man sich den Statorumfang abgewickelt denkt, eine schachbrettartige Verteilung von Zufuhrabschnitten 17, also solchen, die eine Kammer 11 aufweisen und Abfuhrabschnitten 18 der Statoroberfläche. Hierdurch ergibt sich eine größtmögliche Gleichmäßigkeit der Kühlung des Stators, da auf diese Weise den relativ wärmeren Teilen des Blechpakets, also den Teilen, in denen das relativ wärmere Kühlgas strömt, die größtmögliche Oberfläche derjenigen Teile des Blechpakets gegenübersteht, welche das relativ kühlere Kühlgas aufweisen.

Aber auch die Kühlung des Läufers wird durch die erfindungsgemäße Anordnung vergleichmäßigt. Es ist nämlich der Widerstand aufgrund der mit der Drehzahl pulsierenden Anströmung des Läufers zu jeder Zeit in jedem der Kanäle 6 der gleiche, nur in den kurzen Querkanälen kann sich dieser pulsierende Widerstand auswirken, spielt aber insgesamt gesehen keine größere Rolle mehr, so daß die Druckverluste im Läufer, hervorgerufen durch pulsierende Strömung, durch diese Anordnung besonders goring gehalten werden können.

Sieht man wie im Ausführungsbeispiel eine gerade Zahl, in axialer Richtung gesehen, von Zufuhr- und Abfuhrabschnitten 17 und 18 vor.so kommt man mit einer einzigen Ausführung von Zufuhrkanälen 8 aus, da sich die, in Umfangsrichtung gesehen, an sich verschiedenen Ausführungen der Zufuhrkanäle spiegelbildlich gleichen und man also nur die gleiche Ausführung teilweise entgegengesetzt anzuordnen, z. B. also in die verlängerte Druckplatte 19 des Ständers einzuschweißen braucht Dies ergibt noch eine gewisse Ersparnis an Arbeitsaufwand.

Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine durchzugsbelüftete Maschine. Es ist aber auch möglich, das erfindungsgemäße Kühlsystem bei einer geschlossenen Maschine anzuwenden und die Kühlluft jeweils in Kühlern wieder zurückzukühlen.

Man hat auch noch durch die Anordnung der Rohre 8 den Vorteil, daß sie praktisch einen tragenden Bestandteil des Ständergehäuses bilden und dieses wesentlich versteifen. Zweckmäßig sind ^uch die Rohre 8, wie aus der Zeichnung ersichtlich, eine radial äußere Begrenzung der Kammern 11, da sich in diesem Fall die einfachste Formgebung und Befestigungsmöglichkeit der Endbleche 15 der Kammern 11 ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlsystem für eine gasgekühlte elektrische Maschine mit Kühlgaseintrittsöffnungen am Läufer und Ständer jeweils an mindestens einer Stirnseite und Abfuhr des erwärmten Kühlgases über den Statorblechpaketrücken, mit radialen Kühlschlitzen im Ständerblechpaket und Kühlkanälen im Läufer, die Verbindungen zum Luftspalt aufweisen, und mit außerhalb des Statorblechpaketes in axialer Richtung über die gesamte Blechpaketlänge innerhalb eines ringförmigen Abluftraumes verlaufenden, in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Zufuhrkanälen, an die die radialen Kühlschlitze des Statorblechpaketes für die Zufuhr des Kühlgases angeschlossen sind, wobei in Umfangsrichtung im Bereich des Statorblechpaketrückens Abschnitte für die Zufuhr und Abfuhr des Kühlgases einander abwechseln, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Zufuhrkanäle (8) aus gleichartigen Gruppen gegenüber dem Statorblechpaketrucken beanstandeter Rohre gebildet sind und daß auf der Statoroberfiäche der Anschluß der Zufuhrkanäle (8) an die radialen Kühlschlitze (12) des Statorblechpaketes (5) in axialer und in Umfangsrichtung ab schnittsweise durch eine schachbrettartige Verteilung von als Kammern (11) ausgebildeten Zufuhrabschnitten (17) sowie Abfuhrabschniiten (18) ohne Kammern erfolgt.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Abschnitte (17, 18) für die Zufuhr und Abfuhr des Kiihlgases. gerade ist.