DE2538561B2 - Induktionsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsmotor mit einem Stator und Rotor flüssigkeitsdicht umschließenden Gehäuse, das vollständig mit einer Kühlflüssigkeit, insbesondere öl, gefüllt ist, die mitteln einer Umwälzpumpe in einem geschlossenen, eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Kühlvorrichtung zum Rückkühlen der Kühlflüssigkeit aufweisenden Kühlkreislauf umwälzbar ist.

Bei einem bekannten Induktionsmotor dieser Art (US-PS 25 56 435), der als Antriebsaggregat für eine Unterwasserpumpe verwendet wird, sitzt die Kühlflüssigkeitspumpe bzw. ihr Pumpenrad drehfest auf der Motorwelle und läuft mit dieser um. Die Rückkühlung der im Kühlkreislauf von der Pumpe umgewälzten Kühlflüssigkeit erfolgt in der Kühlvorrichtung, die von dem durch das Pumpenaggregat geförderten Wasser umströmt wird. Solche mit zwangsumgewälzter Kühlflüssigkeit, insbesondere öl, gekühlte Motoren haben unabhängig von ihrem Verwendungszweck gegenüber den herkömmlichen, luftgekühlten Motoren den Vorteil der wesentlich größeren Leistung bei gleichem Bauvolumen, da die im Innern des Motors entstehende Stromwärme unmittelbar und optimal abgeführt werden kann. Dabei ist jedoch auch von ausschlaggebender Bedeutung, inwieweit sichergestellt ist, daß die Kühlflüssigkeit in der Kühlvorrichtung genügend stark und genügend schnell rückgekühlt werden kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Induktionsmotor ist diese Kühlvorrichtung im Minblick auf den Verwendungszweck des Motors, nämlich als Antriebsaggregat für eine Wasserpumpe, konzipiert und ausgelegt. Dies hat den Nachteil, daß der für die bestimmte Kühlleistung der Wasserpumpe in der Kühlvorrichtung ausgelegte Motor ausschließlich nur richtig bemessen ist im Einsatz mit einer solchen Wasserpumpe. Für einen anderen Verwendungszweck ist er nicht geeignet, vielmehr muß er vollkommen neu berechnet werden und seine Daten an die bei dem neuen Verwendungszweck zur Verfügung stehende Kühlleistung angepaßt werden. Eine solche spezielle Anpassung des Induktionsmotors an einen bestimmten Verwendungszweck steht aber einer universellen Verwendbarkeit des Motors entgegen.

Aber noch ein weiterer Nachteil haftet dem bekannten Induktionsmotor an. Will man bei einer solchen Wasserpumpe veränderliche Förderleistungen erzielen, so muß der Induktionsmotor in seiner Drehzahl regelbar ausgebildet werden. Dies geschieht üblicherweise durch Herabsetzen der Statorspannung, entweder durch leistungslose Regelung oder durch Vorschaltwiderslände, seltener durch Zusatzwiderstände in der Rotorwicklung. In allen drei Fällen steigen aber die Stromwärmeverluste bei sinkender Drehzahl an. Gleichzeitig wird aber dadurch, daß das Pumpenrad der Kühlflüssigkeitpunipe auf der Motorwelle sitzt, auch die Umlaufgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit sinken. Hinzu kommt, daß mit geringerer Förderleistung auch die Wassermenge und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, das durch die Kühlvorrichtung fließt, abnimmt, somit die durch die Kühlvorrichtung fließende Kühlflüssigkeit weniger stark rückgekühlt wird. Durch diesen doppelten Effekt, wird also die Kühlleistung der Kühlflüssigkeit unverhältnismäßig stark herabgesetzt und zwar zu einem Zeitpunkt, wo die im Motor anfallende, durch die Kühlflüssigkeit abzuführende Wärme ansteigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Induktionsmotor der eingangs genannten Art anzugeben, der universell verwendbar ist und bei dem sichergestellt ist, daß die anfallende Verlustwärme unter allen Betriebsbedingungen bei jeglicher Einsatzart des Motors sicher abgeführt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem in seiner Drehzahl regelbar ausgebildeten Induktionsmotor die Umwälzpumpe von einer unabhängig von der Motordrehzahl mit konstanter Drehzahl umlaufenden Welle angetrieben ist, auf der ein die Kühlvorrichtung mit Kühlluft beaufschlagender Ventilator drehfest angeordnet ist.

Auf diese Weise wird enmal sichergestellt, daß die Fördergeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit und damit ihre Durchtrittsgeschwindigkeit durch das Innere des Motors unabhängig von der jeweiligen Drehzahl des Motors annähernd kontant ist, und andererseits dafür Sorge getragen, daß diese Kühlflüssigkeit in der Kühlvorrichtung stets genügend rückgekühlt wird, da der Kühlvorrichtung durch den mit annähernd konstanter Drehzahl umlaufenden Ventilator unabhängig von dem speziellen Verwendungszweck des Induktionsmotors und unabhängig von dessen derzeitigen Betrieb, d. h. der Drehzahl des Motors, stets die gleiche Rückkühlleistung zur Verfügung gestellt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Motor einen unabhängig von der Drehzahl des Rotors mit konstanter Drehzahl umlaufenden Zusatzrotor auf, der drehfest mit der Umwälzpumpe und Ventilator antreibenden Welle verbunden ist. Induktionsmotoren mit einem unabhängig von der Drehzahl des Rotors mit annähernd konstanter Drehzahl umlaufenden Zusatzrotor sind bekannt (US-PS 34 56 141, DE-OS 19 35 246). Mit dem Zusatzrotor ist jedoch lediglich ein Lüfter drehfest verbunden, der Kühlluft durch das Innere des Motorgehäuses, insbesondere durch die Stator- und Rotorwicklungen, treibt. Wie eingangs bereits erwähnt, sind solche luftgekühlten Motore jedoch den flüssigkeitsgekühlten Motoren, die mit Zwangsumlauf der Kühlflüssigkeit und

Rückkühlung der Kühlflüssigkeit außerhalb des Motorgehäuses arbeiten, im Leistungs-Bauvolumen-Verhältnis weit unterlegen.

Durch die Erfindung wird somit ein einfaches, wenig aufwendiges Kühlsystem passend !ür jeden Motor angegeben, das unabhängig von der Abtriebsdrehzahl der Motorwelle eine gleichbleibende Kühlung gewahrleistet, wobei ohne zusätzlichen Aufwand die Leistung eines Motors ohne weiteres bis auf das Dreifache oder mehr gesteigert wird oder bei gleicher Leistung die Abmessungen und das Gewicht wesentlich herabgesetzt werden. Dies ist ein entscheidender Fortschritt gegenüber sämtlichen bekannten Anordnungen und Maßnahmen, die sich für einen üblichen Motor wegen des besonderen Aufwandes nicht eignen.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel schematisch im Längsschnitt ein Induktionsmotor als Drehstrom-Kurzschlußläufer mit regelbarer Drehzahl dargestellt.

In dem Gehäuse I ist der Stator 2 mit der Statorwicklung J angebracht. Innerhalb des Stators 2 läuft der Rotor 4 mit dem Kurzschlußring 5 um, der auf der Motorwelle 6 sitzt. Zu beiden Seiten des Gehäuses 1 ist auf der einen Seite ein Lagerschild 7 und auf der anderen Seite ein Lagerschild 16 angebracht, in denen die durchgehende Motorwelle 6 gelagert ist. Im Bedarfsfalle können in dem Stator 2 und in dem Rotor 4 noch Längsdurchbohrungen 20 vorgesehen sein. Das gesamte Gehäuseinnere 22 ist mit säurearmem öl gefüllt.

Das Lagerschild 7 ist nach dem Gehäuseinnern 22 zu durch eine Zwischenwand 8 abgeschlossen, welche jedoch nicht abdichtend zu sein braucht. An geeigneter Stelle sind in der Zwischenwand 8 eine oder mehrere öffnungen 9 vorgesehen, so daß das öl unbehindert zu einer Umwälzpumpe 10 gelangen kann. Die Umwälzpumpe 10 drückt das öl in den Pumpenraum 11. Von dort aus führt eine öffnung 12 in dem Lagerschild 7 nach außen.

Außerhalb des Motors ist an die Anschlußöffnung 12 eine Kühlvorrichtung nach Art einer Kühlschlange 18 angeordnet. Diese besteht aus mehreren Windungen von dünnwandigen Rohren, in denen das öl umläuft. Im Anschluß an die Kühlschlange 18 führt eine ölrückleitung 19 an eine oder mehrere Eintrittsöffnungen 15 in demgegenüberliegenden Lagerschild 16.

Das eintretende öl wird in dem Gehäuseinnern 22 durch den Spalt 21 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 4 sowie durch die Längsbohrungen 20 gepreßt und der Umwälzpumpe 10 zugeführt, worauf das öl durch die Kühlschlange 18 in gekühltem Zustand über die Eintrittsöffnungen 15 wieder dem Gehäuseinnern 22 zugeführt wird.

Um eine einwandfreie Kühlung durch das öl zu gewährleisten, sind an den beiden Stirnseiten des Gehäuses 1 Abdichtungen 14 angeordnet, so daß die Lagerschilde 7 und 16 öldicht mit dem Gehäuse 1 verbunden sind. Die Motorwelle 6 durchsetzt die Lagerschilde 7 und 16 in Abdichtungen 13, so daß keine Ölverluste auftreten können. Dies bedeutet, daß der vorbeschriebene Motor stets mit öl gefüllt und zuverlässig gekühlt wird.

Der Rotor 4 ist ferner noch mit einem Zwischenläufer 23 versehen, der innerhalb des Stators 2 konzentrisch mit der gleichen Drehzahl wie der Rotor 4 umläuft. Innerhalb des Zwischenläufers 23 liegt der Lüfterrotor 24, der auf der hohlen Lüfterwelle 25 sitzt, welche die Motorwelle 6 konzentrisch umgibt und das Lagerschild 7 gleichfalls durchsetzt. Das Pumpenrad der Umwälzpumpe 10 und der Ventilator 17 sitzen drehfest auf der Lüfterwelle 25. Die Lüfterwelle 25 hat also stets die gleiche Umdrehungszahl wie der Lüfterrotor 24 und zwar unabhängig von dem Rotor 4 mit der Motorwelle 6. Infolgedessen wird die Umwälzpumpe 10 innerhalb des Lagerschildes 7 und der Ventilator 17 außerhalb dem Lagerschild 7 durch die Lüfterwelle 25 stets mit gleichbleibend hoher Drehzahl angetrieben. Auf diese Weise ist eine Kühlung des Motors unabhängig von dessen Umdrehungszahl stets gewährleistet. Auch hier können im Bedarfsfalle die Umwälzpumpe und der Ventilator auch getrennt von dem Motor angeordnet werden.

Ganz allgemein hat die Trennung der Kühlung von dem Elektromotor den Vorteil, daß die aufiretenden Verlustenergien nicht in dem gleichen Raum an die Oberfläche abgegeben werden. Aus diesem Grunde hat eine Kühlung in einem anderen Raum den Vorteil, daß die Antriebseinheiten ohne weiteres auch in voll klimatisierten Räumen installiert werden können.

Im übrigen kann ein Induktionsmotor nach der Erfindung, also mit thermischem Kühlkreislauf, für jede beliebige Drehzahl und Leistung gleichermaßen eingesetzt werden und zwar in den verschiedensten Einsatzbereichen, so z. B. bei Textilmaschinen, bei Wickelantrieben, bei Kunststoffmaschinen, Werkzeugmaschinen, bei Kranantrieben, bei Verpackungsmaschinen, bei Pumpenaggregaten, bei Kältemaschinen (ohne Berührung mit aggressiven Kühlmedien) usw. und zwar gleichgültig, ob mit gleichbleibender Drehzahl oder mit Änderung der Drehzahl bis zu kleinsten Umdrehung. Ein weiterer Vorteil besteht ferner darin, daß der Motor mit optimalem Schutz auch bei chemischen oder explosiven Umwelteinflüssen ohne jede Veränderung verwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Induktionsmotor mit einem Stator und Rotor flüssigkeitsdicht umschließenden Gehäuse, das vollständig mit einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Ul, gefüllt ist, die mittels einer Umwälzpumpe in einem geschlossenen, eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Kühlvorrichtung zum Rückkühlen der Kühlflüssigkeit aufweisenden Kühlkreislauf umwälzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in seiner Drehzahl regelbar ausgebildeten Induktionsmotor die Umwälzpumpe (10) von einer unabhängig von der Motordrehzahl mit konstanter Drehzahl umlaufenden Welle (25) angetrieben ist, auf der ein die Kühlvorrichtung (18) mit Kühlluft beaufschlagender Ventilator (17) drehfest angeordnet ist.

2. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen unabhängig von der Drehzahl des Rotors (4) mit konstanter Drehzahl umlaufenden Zusaizrotor (24) aufweist, der drehfest mit der Umwälzpumpe (10) und Ventilator (17) antreibenden Welle (25) verbunden ist.