DE2558405B2 - Geschlossene, oberflächenbelüftete elektrische Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf cmc geschlossene, obcrflächenbclüftetc elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine solche geschlossene, obcrflächenbelüfteie elektrische Maschine ist aus der DE-PS b J2 H^r>4 bekannt.

Dort isl eine Maschine beschrieben, deren Gehäuse im Bereich, in dem es das Eiscnhleehpiiket eng umschließt, lediglich mit Kühlrippen für die Abführung der im Ständerblechpaket entstandenen Wärme versehen ist. während seitlich neben den Kühlrippen, zwischen diesen und dem Lagerschild, die ktihlclcmcnic für die Rückkühlung des Inncnlufistroms ungeordnet sind.

Diese Kühlclcmcnic besitzen auch die l'unkiion von rückführenden, axial gerichteten Kanälen, deren unterbrochene Eingänge nur einem kleineren Teil der Luft die Ausnutzung der Umfangsgesehwimligkeitskomponente erlauben, wogegen die Mehrzahl dieser Luft auf Hindernisse trifft, bevor sie die Kühlflächen erreicht, wodurch der Koeffizient der Konvektion wesentlich hcrabgcsei/t. tier Koeffizient des aerodynamischen l.uftwiedcrslandes jedoch erhöht wird

Hei dieser bekannten Aiisführungsform mit I .aiifei va nälen isl eine l.uflansaiigung an der Seite neben dem Lagerschild \orgcsehcn, wodiinh ein relativ niedriger .iifldurchsatz über die Kühlfläche· ermöglicht wird.

Gemäß ιΙ<τ US-PS 24 ^r>H 010 und der GH 1", > K> ()(>"> sind auch Aiisfiihrungsforrnen von geschlossene!! elektrischen Maschin:·!; lick,inn¹ l· ι denen die Wärme ableitung des Innenlufistroms durch eine Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche an den Lagerschildern erzielt wird.

Diese bekannien Ausführungsformen betreffen Maschinen ohne Außenlüfter, der Läufer besitzt keine Luftkanäle, so daß sie mit einem Innenlüfier üblicher Ausführung bei Maschinen höherer Leistungen und stärkerer Verluste in gegebenem Maschinenvolumen nicht zufriedenstellend sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer geschlossenen, oberflächenbelüfteten elektrischen Maschine der eingangs genannten Art durch eine möglichst einfache Konstruktion der Maschine eine Strömung mit ■:ineni hohen Luftdurchsatz über die Kühlflächen für die Innenluft und über die Wickelköpfe bei einer möglichst hohen Umfangskomponente der l.uftgeschwindigkeil aus dem Lüfter und über eine möglich.) grolle Würmeaustüuschfläche zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch I ^kennzeichneter: Merkmale geiösi.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unieransprüchen gekennzeichnet.

Mit der erfindungsgemäUen Lösung isl durch einen Doppellüfter die Ansaugung aus dem Wickelkopfraum und dadurch ein höherer Durchsatz über die Kühlflächen und die Witfcelköpfc möglich. Ils wird auch ermöglicht, daß der Luftstrom b'.'i einem minimalen aerodynamischen Widerslandskoeffizienien und bei hoher Umfangsgeschwindigkeit unmittelbar an den Rippen und/oder Nuten an der Wärmeaustauschfliiche an gleicher Seite, an der sich der Außenlüfter befindet, vorbeistromi. Durch diese charakteristische Anordnung als auch durch die Anordnung der Rotorkanäle sowie ihre aerodynamische Verbindung mit den l.iiflerschaufelreihen ist die Wärmeabführung vom Läufer auf die Inneiiliifi und von der Innen auf die Außcnlufl wesentlich erhöhl.

Eine beispielsweise Ausfühning<,',>rm der Ertindung wird im (olgenden anhand der heiligenden ein/igen ligur erläutert.

Diese l'igur ist ein .Schnitt durch einen Teil einer elektrischen Maschine. Die Welle !.die über das Lager 2 am Gehäuse } gelagerl isl, iragl ein Rotorpakei 4 sowie einen Außenlüfler 5 und einen allgemein mn f> bezeichneten Innenlüfier.

Der Aiißenlüftcr 5 ,ragt Schaufeln 7. die einen Luftstrom Q\ von der Stirnseite der Maschine ansaugen und ihn nach Umlenkung über einen Gclvusedcckel 8 längs der Außenfläche der zylindrischen Gchäuscwandung 9 slrumen lassen, die mil Kippen 10 versehen sein kann.

Der Innenlüfter b enthält einen inneren Sch.iufelkr.inz M. der als »druckloser» Schaufelkran/ bezeichnet werden kann. Dies bedeutet, dall dieser Schatifelkranz den statischen Druck der hindurchströmende!! Luft nicht merklich verändert. Durch eine Trennwand 12 von dem inneren .Schaufelkranz getrennt, ist der äußere .Schaufelkranz Π angeordnet, der sich zusammen mn dem Schaiifelkran/ Il mil der Welle I dreht. Die m.minalcn Durchmesser des inneren Scli.iufelkranzes Il und des alliieren Schaiifclkran/es I) sind voneniiin der verschieden. So kann ler maximale Dun hinessei des äußeren Schaiiielkran/es Il beispielsweise 'la¹· I."> bis 2fache des maximale. Dur; hmesser- :les inneren Sch.lufelkr.in/es Il betragen In radialer R'< liiuni: n,u h außen zu ist der äulie'e Si haufclkr.it!,' I! du· Ii eine ! renir.viind 14 abgeschlossen Λκ -ten /■■:■■■■' !'in>.-^re!' -!er Maschine i'enchtrten Parul der" I ι ■ m···*» ,uh! !2 s hlfHt

sich ein Mantel 15 an, der sich bis zu den Luftkanälen 16, 17 erstreckt, die im Läufer vorgesehen sind. Der Kanal 16 befindet sich außerhalb, der Kanal 17 jedoch innerhalb des Mantelbereichs 15. Zur Verbesserung der Würmeubertragung von der Innenluft nach außen ist die /ylindrische GehäusewandL'ng 9 mit Nuten 18 versehen, durch die die Innenfläche dieser zylindrischen Außenwand vergrößer; wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Abmessungen dieser Nuten 18 so in bemessen, daß die Innenfläche der Gehäusewandung 9 um wenigstens 40%, vorzugsweise um 50 bis 70%. gegenüber der glatten Fläche vergrößert i--t.

Wenn nun der Rotor in Drehung vernetzt wird, dann entsteht außer dem durch den Auüenlüfter 5 verursach- '> ten Außenluftstrom Qi noch ein Innenliiftsimm. der durch den Innenlüfter6 verursacht wird. In dem ,uißeren -Schaufelkranz 13 wird nun der Druck der hindurchströtuenden Luft erhöht und die radial nach außen austretende Luft wird in zwei Strömungen, naniiieh die 2n Strömung Q-_£ und Qi aufgespalten. Der Luftstrom Q: tritt durch den inneren Schaufelkran/ 11 in R'chuing auf das Innere der elektrischen Maschine hindurch und wird dann innerhalb des Mantels 15 bis /n dem Kanal 17 im Läufer geführt. Dort kann er in den äußeren Kanal 16 :■> übertreten und strömt dann wieder /uruck /u dem äußeren Schaufelkran/ 13 des Innenlüfters 6. Der /weite aus dem äußeren Schaufelkran/ abge/weigte Tcilstrom C^i spaltet sich wiederum auf und strömt /um Teil direkt wieder /um Eingang des äußeren Schaufelkran/es 13. J» zum anderen Teil umströmt er jedoch die Stalorwieklung 19. kühlt diese Wicklung und kehrt dann ebenfalls /um Einlaß des äußeren Schaufelkr,in/es 13 zurück.

Damil die Wärme rasch nach außen abgeführt werden kann, ist die Innenfläche der zylindrischen Gehäiisewandung 9, die von dem Teilluftstrom Qi umspült wird, durch die Nuten (z. B. kreisförmige Nuten) oder Rippen vergrößert.

Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene •\usbildung des Innenlüfters und die Aufteilung in einen drucklosen und in einen druckerzeugenden Schaufelkran/ wird erreicht, daß dieser Innenlüfter zweimal in entgegengesetzten Richtungen durchströmt werden kann, wobei ein Luftstrom in das Innere des l.äulers geführt wird, während der andere Luftstrom die Eeldwicklung umspült und Wärme an die Gehäusewund abgibt.

Die Vorteile dieser Konstruktion sind offensichtlich, da durch einen ein/igen Innenlüfter verschiedene Luftströmungen erzeugt und geführt uerdon und dieser Innenlüfter in A\ialrichtung verhältnismäßig wenig Platz, einniriml. so daß die Länge der elektrischen Maschine nicht ungebührlich vergröß< ι wird.

Die Aufteilung des aus dem iiiißei en SeKjüfeikt an/. 13 austretenden Luftstromes in einen /weigstroni ζλ und Q₁ wird selbstverständlich durch die Abmessungen, insbesondere durch den Abstand der Trennwand 12 vom Lagerschild 20 bestimmt. Die Verteilung der Luftmenge auf die Teiiströme Q_: und Qi wird je nach Art der Maschine gewählt, so daß den Teilen der elektrischen Maschine, in denen eine stärkere Wärmeentwicklung stattfindet, auch ein entsprechender Kühlluftstrom zugeordnet wird.

Die elektrische Maschine kann ein elektrischer Motor oder ein elektrischer Generator sein. Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lüftungseinrichtung ist prinzipiell für alle geschlossenen elektrischen Maschinen anwendbar.

I lier/.u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Palentansprüche:

1. Geschlossene, oberflächenbelüfieie elektrische Maschine mit einem Außenlüfter mit einem innerhalb eines geschlossenen stirnseitigen Wickelkopfraumes angeordneten und einen ersten Sehaufelkranz aufweisenden Innenlüfter und mit Wärmeaus· tauschflächen an der dem Wickelkopfraum umgebenden zylindrischen Gehäusewandung, dadurch gekennzeichnet, dall radial innerhalb des äußeren ersten .Schaufelkranzes (13) des Intienlüfters (6) durch eine Trennwand (12) getrennt ein innerer /weiter Schaufelkranz (ti) angeordnet ist. daß die Trennwand (12) des Innenlüfters (6) durch einen Mantel (15) bis zur Stirnseite des Läufers verlängert ist, daß innerhalb des Läufers axiale Kühlkanäle (16, 17) vorgesehen sind, die teils radial außerhalb und teils radial innerhalb in den stirnseiliger. Wickelkopfraum münden und innerhalb des Läufers

lllllLIIIUIIViCt III · kl uiliwuii^ ..,«...τ..,, ....*. ν*··» w.~ Wärmcaustauschflächcn an der Innenseite der zylindrischen Gehäusewandung vorgesehene Nuten (18) und/oder Rippen sind.

2. Geschlossene, oberflächcnbelüftelc elektrische Maschine nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der zylindrischen Gehäusewandung (9) durch die Nuten (18) und/oder Rippen um mindestens 40% im Vergleich /u einer glatten Flächi· vergröbert ist.

3. Geschienene, oberflächenbelüfieie elektrische Maschine nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchmesser des äußeren Schaufelkran/es (13) d:.s 1,5 bis 2fiiche des maximalen Durchmessers des in.pcreu Schaufclkran zes(ll) beträgt.