DE2411532C3 - DurchzugsbelUftete elektrische Maschine mit einem Ständerblechpaket und einem Rotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine durchzugsbelüftete elekische Maschine mit einem Ständerblechpaket, das aus cht deckungsgleich angeordneten ersten und zweiten echen geschichtet ist, wobei in den jeweils gegenüber :nachbarten Blechen radial überstehenden und Zwihenräume begrenzenden Teilen der Bleche miteinan- :r fluchtende und mit den stirnseitigen Räumen der laschine in Verbindung stehende, axial von Kühlluft -irchströmte Kühlluftöffnungen, die von schmalen legen umgeben sind, angeordnet sind.

Eine derartige durchzugsbelüftete elektrische Ma

schine ist aus der GB-PS 7 54 361 bekannt.

Es ist auch eine durchzugsbelüftete elektrische Maschine bekanntgeworden (s. die US-PS 16 45 496), mit jeweils aus einem Blechpaket aufgebauten Ständet und Rotor, der auf beiden Seiten des Rotorblechpaketes Lüfterflüge] trägt, mit die Ständerwicklungsköpfe umschließenden Luftführungswänden, die zur Welle konzentrische, runde öffnungen aufweisen, wobei die Kühlluft das Maschineninnere auf zwei zur Maschinenmitle symmetrischen Weilen im wesentlichen in radialer Richtung beströmt. Eine derartige bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß ein Schutz gegen das Eindringen von einen bestimmten Durchmesser überschreitenden Partikeln nicht gewährleistet ist, und daß keine ausreichend intensive Kühlung durch die direkte Kühlung des gesamten Blechpaketes erzielbar

Es ist auch eine durchzugsbelüftete elektrische Maschine bekannt (s. FR-PS 5 65 934) dessen Ständerblechpaket aus aufeinanderfolgend angeordneten runden Blechen und von der runden Form abweichenden zweiten Blechen besteht, die zumindest teilweise eine größer? radiale Ausdehnung auf die ersten Bleche aufweisen, wobei der Kühlluftstrom in Umfangsrichuing parallel zu den Blechen des Stators verläuft.

Eine derartige bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß durch den in Umfangsrichtung parallel zu den Blechen des Stators entlangstreichenden Kühlluftstrom keine ausreichende Kühlung des Ständerblechpaketes erzielbar ist, insbesondere da die zweiten Bleche an ihren die ersten Bleche überragenden Teilen homogen gestaltet sind und somit nur an ihrer Außenfläche vom Kühlluftstrom gekühlt werden können, wobei es auch nachteilig ist, daß beim Eintritt des Kühlluftslromes ins Innere der Maschine kein Schute vor dem Eindringen unerwünschter, einen größerer Durchmesser aufweisender Partikeln erzielbar ist.

Es ist auch eine luftgekühlte umlaufende elektrische Maschine bekannt (s. CH-PS 5 19 816), bei der eir äußerer Hohlraum zwischen dem Mantel und den Gehäuse und ein innerer Hohlraum vorgesehen ist, ir dem sich der Ständer und der Läufer befinden, wobei au¹ der Seite des Austrittes der Kühlluft der innere Hohlraum mit öffnungen für den Luftaustritt verseher ist, die in den äußeren Hohlraum münden, um aus den äußeren Hohlraum Luft zu schöpfen.

Eine derartige bekannte Vorrichtung weist jedocl den Nachteil auf, daß die Ejek,torwirkung hierbei vor der durch einen Luftstrom bewegten erwärmten Luf bewirkt wird, wodurch keine ausreichende Kühlung de Blechpakete erzielbar ist.

Es ist auch eine Wechselstrommaschine bekanntge worden (s. die DT-OS 14 88 630) bei der das den Stände bildende Blechpaket gänzlich aus nicht runden Blech scheiben gebildet wird, welche Luftöffnungen in dei Ecken aufweisen und die einzelnen Bleche in ihre Aufeinanderfolge so gegeneinander verdreht versetz angeordnet sind, daß sich Gewindekanäle bilden.

Eine derartige bekannte Vorrichtung weist dei gleichen Nachteil auf, daß ein Auffangen von in de Kühlluft enthaltener unerwünschter grober Partikel! nicht erzielbar ist, wobei auch durch eine derartig Gewindekanäle bildende Anordnung keine ausreichen de Kühlung der Blechpakete gewährleistet wird.

Es sind auch durchzugsbelüftete elektrische Maschi nen bekannt, bei denen die in der Stintzone de Ständerwicklung und der Läuferflügci eingeschlossen Luft sich bei ihrer Drehung intensiv mischt, wodurch cJi

Wärme von den Stirnseiten der Ständerwicklung abgeführt und über die Schilde und einen Teil des Gehäuses nach außen abgegeben wird. Zur Erhöhung der Intensität der Wärmeabfuhr von derartigen elektrischen Maschinen werden auch Außenlüfter vorgesehen, die dem in ihrer Nähe befindlichen Schild und dem Rippengehäuse von außen Kühlluft zuführen.

Es sind auch elektrische Maschinen mit Umlaufkühlung bekannt, bei denen eine bestimmte Luftmenge, die in ihrem Inneren eingeschlossen ist von einem zum anderen Ende der Maschine übertreten kann. Auf diese Weise gibt die abkühlende Luft ihre Wärme an einen größeren Teil der Innenoberfläche des Maschinenkörpers ab, so daß die Temperaturen der verschiedenen Zonen im Inneren der Maschine in gewissem Maße ausgeglichen werden.

Der Hauptnachteil bei diesen elektrischen bekannten Maschinen mit Umlaufkühlung besteht darin, daß die abkühlende Luft in ihrem Inneren nicht ersetzt werden kann, wobei bei bestimmten Schutzklassen keine frische kalte Luft zugeführt wird, womit die Abkühlung der eingeschlossenen Maschinenteile intensiviert werden könnte, so daß auch die technischen und die Betriebseigenschaften der Maschine verbessert werden könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durchzugsbelüftete elektrische Maschine zu schaffen, deren eingeschlossenen Teile durch ununterbrochen von außen eintretende Luft gekühlt werden, wobei insbesondere eine äußerst intensive Kühlung de* den Ständer bildenden Blechpakete ermöglicht werden soll und auch verhindert werden soll, daß mit dem von außen erfolgenden Eintritt von Kühlluft grobe verschmutzende Partikeln ins Maschineninnere eingetragen werden können.

Die Aufgabe v/ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ersten bleche eine runde und die zweiten Bleche eine die ersten Bleche überragende nicht runde Gestalt besitzen, daß die von den überstehenden Teilen der nicht runden Fläche gebildeten Zwischenräume schmale Schlitze sind, die jeweils mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen, so daß ein radial von Kühlluft beströmtes Kühlluftrippenrost entsteht, daß an den Stirnseiten Luftführungswände mit zur Maschinenwelle konzentrischen öffnungen vorgesehen sind, deren untere Hälften die Ständerwickelköpfe eng umschließend radial innerhalb der Kühlluftöffnungen der überstehenden Teile der nicht runden Bleche enden und die somit einen die konzentrischen öffnungen der Luftführungswände mit den Kühlluftöffnungen verbindenden Kanal bilden, und deren obere Hälften mit den inneren Oberflächen der Lagerschilde verbunden sind, und daß zwischen den Luftführungswänden und dem Ständerblechpaket jeweils Innenlüfter angeordnet sind.

Es ist vorteilhaft, wenn die Breite der Schlitze zwischen den zweiten Blechen gleich der Dicke des ersten Bleches ist.

Es ist zweckmäßig, wenn auf der Maschinenwelle ein Außenlüfter mit einer Lüfterhaube angeordnet ist, die an zwischen dem Ständerblechpaket und einem Gehäusemante! gebildete Kanäle anschließt, wobei nur die Kanäle im unleren Umfangsbereich dem Außenlüfter an der in axialer Richtung zum Außenlüfter entgegengesetzten Stelle durch eine Trennwand verschlossensind.

Es ist vorteilhaft; wenn die mittels der Kühlluftrippenroste axiale Kanäle bildenden Kühlluftöffnungen längs ihrer ganzen Länge durch Einsaugnetze umfaßt sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt der durchzugsbelüfteten elektrischen Maschine, wobei die in den unteren beiden Ecken durch gestrichelte Linien dargestellten Teile ein zweites Ausführungsbeispiel betreffen,

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie b-b-b-b gemäß Fig. 1, wobei der mit gestrichelten Linien dargestellte Teil das zweite Ausführungsbeispiel betrifft,

Fig. 3 eine der nicht runden mit öffnungen in ihren überstehenden Teilen gestalteten Ständerscheiben,

F i g. 4 eine der runden Ständerscheiben und

Fig. 5 das Profil eines den Innenlüfter bildenden Lüfterflügels.

Das Ständerblechpaket ist aus Blechpaketen mit runden Scheiben (Fig.4) und Paketen mit nicht runden Scheiben (Fig. 3) zusammengesetzt. Auf diese Weise werden der Länge nach an den vier Zcken des Siänderblechpaketes in axialer Richtung fluchtende Längskanäle bildende Kühlluftöffnungen K\, K₂, Ki, Ka (Fig. 1 und 2) gebildet. Diese weisen in Richtung quer zur Maschinenachse verlaufende Zwischenräume auf. welche durch schmale Schlitze gebildet werden, die mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen. Die Abmessungen dieser die Schlitze bildenden Zwischenräume werden entsprechend der gewünschten Schutzklasse zum Schutz gegen das Eindringen von groben Partikeln bestimmter Größe von außen her gewählt. Sie betragen z. B. 0,5 mm. Diese Abmessung kann gleich der Dicke einer runden Scheibe sein.

Die Stege Ml, Ml, M3, M4, die beim Stanzen der Kühlluftöffnungen K\ bis K₄ in den nicht runden Scheiben entstehen, bilden einen Kühlluftrippenrost KP.

Die Luftfüiirungswände B (Fig. 2) sind mit zur Maschinenwelle konzentrischen öffnungen vorgesehen, deren untere Hälften die Ständerwickelköpfe eng umschließend radial innerhalb der Kühlluftöffnungen K] und K₂ der überstehenden Teile der nicht runden Bleche enden und die somit einen in konzentrischen öffnungen der Luftzuführungswände B mit den Kühlluftöffnungen K\ und K₂ verbindenden Kanal bilden, wobei ihre oberen Hälften mit den inneren Oberflächen der Lagerschilde Fi und F₂ verbunden sind und zwischen den Luftführungswänden B und dem Ständerblechpaket jeweils Innenlüfter angeordnet sind. Die konzentrisch zur Maschinenwelle liegenden zentralen runden öffnungen der Luftführungswände B dienen dazu, die Luft zu den die Innenlüfter bildenden und an den Stirnseiten der Läufer angeordneten Lüfterflügel zu leiten. Die Profi'.e der den Innenlüfter bildenden Lüfterilügel (F i g 5) sind so gewählt, daß die Luft stoßfrei in die Kanäle eindringt und ein hoher Druck entsteht. Außerdem sind die Luftführungen mit möglichst minimalen aerodynamischen Verlusten ausgeführt.

Die Lagerschilde F₁ und F₂ (F i g. 2) berühren die äußere Umrißlinie (Kontur) der nicht runden Ständerendscheiben. In diesen Lagerschilden F, und F₂ ist auch die Maschinenwelle, entsprechend abgedichtet, gelagert. Gegenüber der Austrittsseite der Kühlluft ist auf uer Welle ein Außenlüfter BBbefestigt, der die Kühlluft axial durch das Gitter des Lüftermantels BK einsaugt und radial zwischen diesen und dem Lagerschild Fi drückt. Das am Eingangsende angeordnete Gitter dient dazu, die in der angesaugten Frischluft enthaltenen gröberen Partikeln aufzufangen und eine Berührung derselben mit dem Außenlüfter zu verhindern. Sie sichern jedoch nicht die notwendige Schutzklasse der

Maschine.

Die Lüftung beginnt mit dem Anlassen der Maschine und dem Beginn der Drehbewegung des Außenlüfters ßß. Dieser Außenlüftcr saugt unabhängig von seiner Drehrichtung frische Kühlluft ein, wobei ein Teil 5 derselben entlang der Pfeile 1 und 2 in die in den nicht runden Blechen angeordneten Kühlluftöffnungen K\ und K2 gebildeten Längskanäle gepreßt wird (Fig. 2) und der andere Teil entlang der Pfeile 1-8-9 auf dem Rücken des vorderen Lagerschiides 5t auftrifft, dann durch die Kanäle zwischen dem Kühlluftrippenrost KP und dem Maschinenkörper streicht, hierbei das Ständerpaket abkühlt und am anderen Ende aus der Maschine austritt.

Die vom Außenlüfter ßß entlang der Pfeile 1, 2 hineingedrückte Luft trifft am Boden des vom Maschinenkörper und vom Kühlluftrippenrost KP gebildeten Kanals auf die Trennwand Pdes Lagerschildes 52, tritt dann über dessen ganze Länge durch den Kühlluftrippenrost KP und dringt in die von den Kühlluftöffnungen K\ bzw. K₂ gebildeten Längskanäle ein, wobei sie deren Wärme abführt. Hier teilt sich der Luftstrom in zwei Teilströme 3-4-5, die von den entsprechenden Luftführungswänden ß gelenkt werden. Unter der Einsaugwirkung der passend profilierten, unabhängig von der Drehrichtung des Läufers wirkenden an den Stirnseiten des Läufers angebrachten Läuferflügel, tritt die Luft durch die konzentrischen zentralen Öffnungen der Luftführungswände ßund wird hierbei stark verwirbelt. Bei dieser Wirbelbildung und beim kontinuierlichen Eindringen von kalter Kühlluft werden die erwärmten Stirnseiten der Ständerblechpakete von allen Seiten beblasen und intensiv abgekühlt. Danach wird die erwärmte Luft mit minimaisn aerodynamischen Verlusten von den Luftführungswänden ßund den Lagcrschilden Fi und F2 geführt und untei der Wirkung der an den Stirnseiten des Läufer; angebrachten und den Innenlüfter bildenden Lüfterflü gel in die durch die oberen Kühlluftöffnungen Ks bzw Kt gebildeten Längskanäle entlang der Pfeile 6, 7 ausgeworfen. Von hier aus wird die erwärmte Kühllufl unter der ejizierenden Wirkung des vom Außenlüftei BB in Richtung 1, 9 gedrückten axialen Luftstromes durch den Kühlluftrippenrost KP, der durch die Kühlluftöffnungcn K_s bzw. K₄ gebildeten Längskanäle entlang der Pfeile 6,7,9 ausgeworfen.

Auf diese Weise wird eine ununterbrochene Zirkulation von frischer kalter Kühlluft entlang der Pfeile 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 geschaffen, mit der die erwärmten Innenteile der elektrischen Maschine abgekühlt werden und die Temperatur der Maschine abgesenkt wird.

Dieses gestattet beträchtliche Materialersparnisse beim Bau der Maschine, z. B. für Dynamobleche, Leiter Aluminiumlegierungen o. ä., wobei ihre Leistung erhalten bleibt oder bei gleichem Materialaufwand und Gewicht beträchtlich erhöht werden kann.

Gemäß einem anderen, in Fig. 1 in den unteren Ecken und in Fig. 2 im unteren Teil mit gestrichelten Linien dargestellten anderen Ausführungsbeispiel kann auch das Einsaugen von kalter Kühlluft ohne Außenlüfter BB erfolgen. Hierbei werden die mittels der Kühlluftrippenroste KP axiale Kanäle bildenden Kühlluftöffnungen K] bzw. K₂ längs ihrer ganzen Länge durch Einsaugnetze Numfaßt, wie das in den F i g. 1 und 2 durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Die Kühlluft tritt dann von außen durch die Einsaugnetze N in Richtung der Pfeile /λ-3-4 in die Maschine ein. Der Unterdruck im Inneren der Maschine wird dabei von den auf Innenlüfter wirksamen, durch an den Stirnseiten der Läufer angebrachte Läuferflügel bewirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   !. Durchzugsbelüftete elektrische Maschine mit einem Ständerblechpaket, das aus nicht deckungs- -^s gleich angeordneten ersten und zweite Rechen geschichtet ist, wobei in den jeweils ; enüber benachbarten Blechen radial überstehenden und Zwischenräume begrenzenden Teilen der Bleche miteinander fluchtende und mit den stirnseitigen ic Räumen der Maschine in Verbindung stehende, axial von Kühlluft durchströmte Kühlluftöffnungen, die von schmalen Stegen umgeben sind, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Bleche eine runde und nur die zweiten Bleche '5 eine die ersten Bleche überragende nicht runde Gestalt besitzen, daß die von den überstehenden Teilen der nicht runden Bleche gebildeten Zwischenräume schmale Schlitze sind, die jeweils mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen, so daß ein radial von Kühlluft durchströmt Kühlluftrippenrosi entsteht, daß an den Stirnseiten Luftführungswände (B) mit zur Maschinenwelle konzentrischen Öffnungen vorgesehen sind, deren untere Hälften die .Ständerwickelköpfe eng umschließend radial innerhalb der Kühlluftöffnungen (K\, K₂) der überstehenden Teile der nicht runden Bleche enden und die somit einen die konzentrischen öffnungen der Luftführungswände (B) mit den Kühlluftöffnungcn (K\, K₂) verbindenden Kanal bilden, und deren obere Hälften mit den inneren Oberflächen der Lagerschilde (F_h F₂) verbunden sind, und daß zwischen den Luftführungswänden (B) und dem Ständerblechpaket jeweils Innenlüfter angeordnet sind.
2. 2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze zwischen den zweiten Blechen gleich der Dicke des ersten Bleches ist.
3. 3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Maschinenwelle ein Außenlüfter (BB) mit einer Lüfterhaube (BK) angeordnet ist, die an zwischen dem Ständerblechpaket und einem Gehäusemantel gebildete Kanäle anschließt, wobei nur die Kanäle im unteren Umfangsbereich dem Außenlüfter an der in axialer Richtung zum Außenliifter entgegengesetzten Stelle durch eine Trennwand (P) verschlossen sind.
4. 4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Kühlluftrippenroste (KP) axiale Kanäle bildenden Kühlluftöffnungen (Ki, K2) längs ihrer ganzen Länge durch Einsaugnetze (N)umfaßt sind.