DE29707172U1 - Electrical machine with fluid cooling - Google Patents
Electrical machine with fluid coolingInfo
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Description
Anmelder : Struckmeier GmbH AntriebstechnikApplicant: Struckmeier GmbH Antriebstechnik
Frankfurter Str. 22 D-65527 Niedernhausen/Ts.Frankfurter Str. 22 D-65527 Niedernhausen/Ts.
Erfinder: Dipl.-Ing, Dieter Struckmeier Frankfurter Str. 22 D-65527 Niedernhausen/Ts.Inventor: Dipl.-Ing, Dieter Struckmeier Frankfurter Str. 22 D-65527 Niedernhausen/Ts.
Dipl.-Ing. Wilhelm Müller-van Kann Heidedyle 59 D-47802 KrefeldDipl.-Ing. Wilhelm Müller-van Kann Heidedyle 59 D-47802 Krefeld
Vertreter: Sozietät ILBERG · WEIßFLOH Patentanwälte Am Weißiger Bach 93 D-01747 Schönfeld-WeißigRepresentative: ILBERG · WEIßFLOH Patent Attorneys Am Weißiger Bach 93 D-01747 Schönfeld-Weißig
Titel:Title:
Elektrische Maschine mit FluidkühlungElectric machine with fluid cooling
Weißig, den 12.04.97Weissig, 12.04.97
- 2 - 297016iDE/2(13;- 2 - 297016iEN/2(13;
Elektrische Maschine mit FluidkühlungElectric machine with fluid cooling
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit Fluidkühlung, beispielsweise Generator, Motor, Transformator oder Drossel·The invention relates to an electrical machine with fluid cooling, for example a generator, motor, transformer or choke·
Die Leistungsfähigkeit und Alterungsbeständigkeit einer elektrischen Maschine wird wesentlich von der bei der Energieumwandlung auftretenden Verlustwärme, der Temperaturbeständigkeit der verwendeten Werkstoffe und der Intensität der Kühlung bestimmt. Das Bemühen, bei gleichbleibender Größe immer stärkere Maschinen zu entwickeln, bzw. bei gleichbleibender Leistung die Größe der Maschine zu verringern, hängt deshalb direkt von der Effizienz des Kühlsystems ab. Die Erfindung beschreibt eine Verbesserung der Kühlung für eine Maschine der oben beschriebenen Gattung. The performance and aging resistance of an electrical machine is largely determined by the heat loss that occurs during energy conversion, the temperature resistance of the materials used and the intensity of the cooling. The effort to develop ever more powerful machines while maintaining the same size, or to reduce the size of the machine while maintaining the same performance, therefore depends directly on the efficiency of the cooling system. The invention describes an improvement in the cooling for a machine of the type described above.
Aus der DE 30 26 892 Al ist bereits ein quadratisches, selbsttragendes Ständerblechpaket für eine Drehstrommaschine bekannt, bei dem in den Eckbereichen versetzt geschichteter Teilblechpakete kleinere Aussparungen angeordnet sind, die entweder als Durchbruch für das Ständerblechpaket zusammenhaltende Zuganker, als funktionsgleiche Druckgußkanäle oder als Axialkanäle für einen zusätzlichen Innenkühlkreilauf dienen. Jedoch ist die Kühlwirkung infolge des geringen Kühlluftdurchsatzes durch die vergleichsweise sehr kleinen Kühlkanäle stark begrenzt.A square, self-supporting stator core for a three-phase machine is already known from DE 30 26 892 Al, in which smaller recesses are arranged in the corner areas of offset layered partial cores, which serve either as openings for tie rods holding the stator core together, as die-cast channels with the same function, or as axial channels for an additional internal cooling circuit. However, the cooling effect is greatly limited due to the low cooling air flow through the comparatively very small cooling channels.
Bei einer rotierenden elektrischen Maschine nach EP 0 903 Al weist zur Kühlung des Ständerpaketes der Eckbereich mehrere kleine, runde, axiale Kanäle auf, wobei die Zufuhr der Kühlluft zum Ständerpaket ausschließlich über von denIn a rotating electrical machine according to EP 0 903 Al, the corner area has several small, round, axial channels for cooling the stator core, whereby the supply of cooling air to the stator core is exclusively via
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- 3 - 297016iDE/3(13)- 3 - 297016iEN/3(13)
übrigen Maschinenteilen getrennte Kühlkanälen erfolgt. Im Bereich der Stirnflächen haben die Kühlkanäle zur Erhöhung der Wärmedichte eine gegenüber den übrigen Abschnitten der Kühlkanäle vergrößerte, insbesondere sternförmige oder ovale Wärmeaustauschoberfläche und/oder verkleinerten Strömungsquerschnitt. Die Erfindung soll eine Kühlung nahe dem Entstehungsort ermöglichen, ohne daß Staub und Feuchtigkeit stromführende Maschinenteile erreichen. Allerdings ist für eine signifikante Verbesserung der Kühlung aufgrund der im Querschnitt sehr kleinen Kühlkanäle und des damit einhergehenden großen Strömungswiderstandes der Kühlluft ein starkes Kühlgebläse notwendig, dessen Motor seinerseits im übrigen wiederum Leistungswärme erzeugt.other machine parts. In the area of the front surfaces, the cooling channels have a larger, in particular star-shaped or oval, heat exchange surface and/or a smaller flow cross-section compared to the other sections of the cooling channels to increase the heat density. The invention is intended to enable cooling close to the point of origin without dust and moisture reaching live machine parts. However, a powerful cooling fan is required for a significant improvement in cooling due to the very small cross-section of the cooling channels and the associated high flow resistance of the cooling air, the motor of which in turn generates power heat.
Ein weiteres quadratisches Ständerblechpaket nach EP 0254 930 Al hat in den Eckbereichen je zwei geschlossene Durchbrüche und je eine zur Außenmantelfläche hin offene, schlitzartige Ausnehmung, In die unteren offenen Ausnehmungen sind den Motorfuß bildende Winkelschienen und in die oberen Ausnehmungen sind schienenförmige Verankerungen für den Klemmkasten eingeschoben. Die Durchbrüche bilden acht das Statorblechpaket in axialer Richtung durchdringende Lüftungskanäle. Der Motor besitzt zusätzlich eine Lüfterhaube, die zur Verbesserung der Kühlung Kühlrippen besitzt. Damit erhöht sich die Baugröße.Another square stator core according to EP 0254 930 Al has two closed openings in each corner area and one slot-like recess open towards the outer surface. Angle rails forming the motor base are inserted into the lower open recesses and rail-like anchors for the terminal box are inserted into the upper recesses. The openings form eight ventilation channels penetrating the stator core in the axial direction. The motor also has a fan cover with cooling fins to improve cooling. This increases the size.
In der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 92 18 066 Ul ist ein Ständerblechpaket für gehäuselose Drehstrommaschinen beschrieben worden, bei dem in den Kühlluftfenstern der Eckbereiche, deren äußere Berandung durch die Öffnung des Preßrahmens gebildet wird, Längs- und Querkühlstege angeordnet sind, die an mindestens drei Seiten berippt sind, um die zur Verfügung stehende Kühlfläche zu vergrößern. Die Querkanäle werden durch den inneren Rand der unmittelbar in den Ecken angeordneten größeren Fertigungsöffnungen gebildet. Diese Fertigungsöffnungen sollen zwar nach einer weiteren Ausbildung ebenfalls mit Kühlrip-In the German utility model DE 92 18 066 Ul a stator core for frameless three-phase machines has been described, in which longitudinal and transverse cooling bars are arranged in the cooling air windows of the corner areas, the outer edge of which is formed by the opening of the press frame, which are ribbed on at least three sides in order to increase the available cooling surface. The transverse channels are formed by the inner edge of the larger production openings arranged directly in the corners. These production openings are also to be equipped with cooling fins after further development.
- 4 - 297016iDE/4 (13)- 4 - 297016iEN/4 (13)
pen versehen sein können, jedoch verbietet sich das an sich durch den Umstand, daß durch diese Fertigungsöffnungen - technologisch bedingt - Werkzeuge eingreifen. Die Fertigungsöffnungen sind nach Aufnahme der das Ständerblechpaket zusammenziehenden Spannbolzen im übrigen auch nicht in der Lage, einen wirkungsvollen Kühlluftstrom zu führen, weshalb die Querkühlstege nur einseitig gekühlt werden und so trotz Vergrößerung der Kühlfläche insgesamt die Kühlleistung noch nicht optimal ist.pens, but this is not possible due to the fact that tools can reach through these production openings - for technological reasons. The production openings are also not able to provide an effective flow of cooling air after the clamping bolts that pull the stator core together have been inserted, which is why the cross cooling bars are only cooled on one side and so, despite the increase in the cooling surface, the cooling performance is still not optimal overall.
Aus der DE 296 11 039 Ul ist ein Ständer einer gehäuselosen Drehstrommaschine mit Kühlkanälen in den Eckbereichen bekannt, die etwa gleichgroße, rippenfreie Strömungsquerschnitte aufweisen, die durch V-förmige, im wesentlichen radial verlaufende Stege gleicher Breite voneinander getrennt sind und wobei der Strömungsquerschnitt jedes Kühlkanals etwa dem Querschnitt der Fertigungsöffnung entspricht. Infolge dieser Dimensionierung verschmälern sich die Kühlstege zwischen den Kühlkanälen über ihre gesamte Länge derart, daß sie nicht in der Lage sind, nennenswert Wärme in die äußeren Eckbereiche zu transportieren. Diese können demzufolge auch nur eine geringe Wärmemenge mit den außenseitigen Oberflächenzonen der Kühlkanäle tauschen. Als Kühlmedium dient ausschließlich Luft.DE 296 11 039 Ul discloses a stator for a frameless three-phase machine with cooling channels in the corner areas, which have approximately equal-sized, rib-free flow cross-sections that are separated from one another by V-shaped, essentially radially extending webs of the same width, and the flow cross-section of each cooling channel corresponds approximately to the cross-section of the production opening. As a result of this dimensioning, the cooling webs between the cooling channels narrow over their entire length in such a way that they are not able to transport any significant heat to the outer corner areas. These can therefore only exchange a small amount of heat with the outer surface zones of the cooling channels. Air is used exclusively as the cooling medium.
Letztlich ist in der EP 0 726 635 Al eine elektrische Maschine beschrieben, die in die abgerundeten Eckbereiche des Ständerpaketes glattwandige Kühlluftkanäle bis auf einen geringen Materialsteg heranführt. Es wird zwar der für Kühlzwecke nutzbare Raum voll in Anspruch genommen, jedoch nicht intensiv genutzt, da zusätzliche Maßnahmen zur Oberflächenvergrößerung der Kühlkanäle ebenso wie optimierte Kühlstege fehlen. Die Kühlung erfolgt mit Luft.Finally, EP 0 726 635 A1 describes an electrical machine that leads smooth-walled cooling air ducts into the rounded corner areas of the stator package, right up to a small material web. Although the space available for cooling purposes is fully utilized, it is not used intensively, since additional measures to increase the surface area of the cooling ducts and optimized cooling webs are missing. Cooling is carried out with air.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Maschinen zu schaffen, Blechpakete, optimal den jeweiligen zu erwartenden Bedingungen angegepaßt, zur axialen Innen-The invention is based on the task of creating electrical machines, laminated cores, optimally adapted to the respective expected conditions, for axial internal
- 5 - 297016iDE/5{13) kühlung ausgenutzt werden.- 5 - 297016iDE/5{13) cooling can be exploited.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennnzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen zeigen die Unteransprüche auf.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Further advantageous embodiments are shown in the subclaims.
Wahlweise werden mehrere unmittelbar fluiddurchströmte, axialen KühlkanäleOptionally, several axial cooling channels with direct fluid flow
a) zur Führung eines gasförmigen Kühlmediums odera) for the conduction of a gaseous cooling medium or
b) zur Führung eines flüssigen Kühlmedium oderb) for carrying a liquid cooling medium or
c) zur voneinander getrennten Führung beider Kühlmedien eingesetzt, wobei in einer bevorzugten Ausführung bei gleichzeitiger Führung eines gasförmigen und eines flüssigen Kühlmediums nach c) die flüssigkeitsdurchströmten Kühlkanäle zur Wärmequelle hin liegen und die gasdurchströmten Kühlkanäle zum Außenrand des Blechpaketes hin liegen.c) used to guide both cooling media separately from one another, whereby in a preferred embodiment with simultaneous guidance of a gaseous and a liquid cooling medium according to c), the liquid-flowing cooling channels are located towards the heat source and the gas-flowing cooling channels are located towards the outer edge of the laminated core.
Dabei erstrecken sich nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Kühlkanäle in etwa radialer Richtung bis unmittelbar zum Außenrand, wobei jeder Kühlkanal nochmals in kleinere Kühlkanäle aufgeteilt ist und ein oberflächenvergrößerndes Profil haben kann. Die etwa radiale Richtung der bis zum Blechrand langgestreckten Kühlstege tragen dabei der von der Wärmequelle vorzugsweise strahlenförmig verlaufenden Wärmestromleitung Rechnung. Durch rippen-, zacken- oder wellenartige Ausbildung der Kühlstege als auch technologisch geeignete oberflächenvergrößernde Maßnahme wird der Wärmeübergangskoeffizient und damit der Wärmetausch entscheidend vergrößert, ohne die Wärmeleitfähigkeit in den Kühlstegen und den Kühlstrom in den Kühlkanälen merklich zu beeinträchtigen.According to an advantageous development of the invention, the cooling channels extend in an approximately radial direction right up to the outer edge, whereby each cooling channel is again divided into smaller cooling channels and can have a surface-enlarging profile. The approximately radial direction of the cooling webs, which extend to the edge of the sheet, takes into account the heat flow conduction that preferably runs radially from the heat source. By forming the cooling webs in the form of ribs, jagged edges or waves, as well as technologically suitable surface-enlarging measures, the heat transfer coefficient and thus the heat exchange are significantly increased without noticeably impairing the thermal conductivity in the cooling webs and the cooling flow in the cooling channels.
Weiterhin ist es für eine gute Wärmeabführung aus dem Inneren der Maschine von Vorteil, wenn die Querschnittsfläche der einzelnen Kühlkanäle in Richtung Außenrand zunimmt. Die inneren, flüssigkeitsdurchströmten KühlkanäleFurthermore, it is advantageous for good heat dissipation from the inside of the machine if the cross-sectional area of the individual cooling channels increases towards the outer edge. The inner, liquid-flowing cooling channels
- 6 - 297016iDE/6(13)- 6 - 297016iEN/6(13)
führen dann bei entsprechender Strömungsgeschwindigkeit und zumutbarem Volumenstrom die größte Wärmemenge ab, wobei diese Wärmeabfuhr unterstützt wird durch die in diesem Bereich nach einer weiteren Ausbildung breiteren Kühlrippen. then dissipate the largest amount of heat at the appropriate flow speed and reasonable volume flow, whereby this heat dissipation is supported by the cooling fins which are wider in this area after further development.
Für gehäuselose elektrische Maschinen mit einem etwa quaderförmigen Stator werden vorzugsweise in jedem Eckbereich in kleinere Kühlkanäle unterteilte Kühlkanäle angeordnet, wobei ein auf dem Rotor sitzender Ventilator bei geschlossenen Maschinen das Kühlgas im Kühlkreislauf durch die gasführenden Kanäle im Ständer und zurück über die Läuferkühlkanäle und zum geringen Teil über den Luftspalt zwischen Ständer und Läufer treibt, um die Wärme im Bereich der inneren, flüssigkeitsdurchströmten Ständerzone zu tauschen. Dabei lassen sich die ein Kühlmedium führenden Kühlkanäle in Reihe, parallel oder in einer kombinierten Reihen-/Parallelanordnung verbinden und so jedem gewünschten Kühlbetrieb anpassen.For housing-less electrical machines with an approximately cuboid-shaped stator, cooling channels divided into smaller cooling channels are preferably arranged in each corner area, whereby a fan sitting on the rotor drives the cooling gas in the cooling circuit through the gas-carrying channels in the stator and back via the rotor cooling channels and to a small extent via the air gap between the stator and rotor in closed machines in order to exchange the heat in the area of the inner, liquid-flowing stator zone. The cooling channels carrying a cooling medium can be connected in series, parallel or in a combined series/parallel arrangement and thus adapted to any desired cooling operation.
Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung kann dabei die Lenkung der Kühlmedien und Aufteilung der Kühlströme durch die Kühlkanäle jeweils durch die Zu- und Abführungskanäle in den äußeren Druckplatten bestimmt werden.According to a further development of the invention, the routing of the cooling media and distribution of the cooling flows through the cooling channels can be determined by the supply and discharge channels in the outer pressure plates.
Um die Kühlkanäle fluiddicht zu bekommen, kann in Fortbildung des Erfindungsgedankens das Blechpaket vollflächig verklebt ist.In order to make the cooling channels fluid-tight, the laminated core can be glued over its entire surface in a further development of the inventive concept.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels und der zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail using an embodiment and the accompanying drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen symmetrischen Quadrant eines erfindungsgemäßen Ständerbleches einer rotierenden elektrischen Maschine,Fig. 1 shows a symmetrical quadrant of a stator sheet according to the invention of a rotating electrical machine,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine rotierende elektrische Ma-Fig. 2 shows a section through a rotating electrical machine
- 7 - 297016iDE/7(13)- 7 - 297016iEN/7(13)
schine in geschlossener, vollgeblechter Bauweise rait etwa quadratischem Ständerblechpaket.Machine in closed, fully laminated design with approximately square stator core.
In die Eckbereiche 1 eines im wesentlichen quadratischen Blechpakets 2 sind Kühlkanäle 3 durch Ausstanzen der einzelnen Ständerbleche so eingebracht, daß sich zwischen ihnen Kühlrippen 4 in etwa radialer Richtung bis zum Randbereich des Blechpaketes 2 erstrecken. Beiderseits davon sind zwei weitere Durchbrüche 5 angeordnet, durch die nach dem Stapeln der Ständerbleche zu dem Blechpaket 2 nicht näher dargestellte Spannbolzen zum Verspannen dieser Ständerbleche 2 unter Zuhilfenahme von außenseitigen Druckplatten (Fig. 2) gehen. Durch die Kühlkanäle 3 werden im Betrieb der Maschine die Kühlmedien geführt. Die Kühlkanäle 3 bzw. die Kühlrippen 4, was auf das gleiche kommt, sind durch ein Noppenprofil 6 stark oberflächenvergrößert. Anstelle des Noppenprofils 6 können selbstverständlich auch andere Profilformen Anwendung finden, beispielsweise ein Zahn- oder Wellenprofil. Das Noppenprofil 6 läuft über die gesamte Länge der Kühlrippen 4, wodurch sich insgesamt ein hervorragender Wärmetausch zwischen dem Ständereisen und den verwendeten Kühlmedien ergibt, der weiter optimiert wird, sofern der Querschnitt der Kühlrippen 4 in Richtung zum Außenrand etwas abnimmt. Dadurch wird eine größere Wärmekapazität in den Randbereich geführt, die Wärme verteilt sich im zur Verfügung stehenden Eckbereich annähernd homogen und die Kühlleistung erhöht sich, da die durch die Oberfläche der Kühlrippen hindurchtretende Wärmemenge in der Zeiteinheit proportional dem Temperaturunterschied gegen die Kühlmedien ist.Cooling channels 3 are introduced into the corner areas 1 of an essentially square sheet stack 2 by punching out the individual stator sheets in such a way that cooling fins 4 extend between them in an approximately radial direction to the edge area of the sheet stack 2. Two further openings 5 are arranged on either side of these, through which clamping bolts (not shown in detail) pass after the stator sheets have been stacked to form the sheet stack 2 in order to clamp these stator sheets 2 with the aid of external pressure plates (Fig. 2). The cooling media are guided through the cooling channels 3 when the machine is in operation. The cooling channels 3 or the cooling fins 4, which amounts to the same thing, have a greatly enlarged surface area thanks to a knob profile 6. Instead of the knob profile 6, other profile shapes can of course also be used, for example a tooth or wave profile. The nub profile 6 runs over the entire length of the cooling fins 4, which results in an overall excellent heat exchange between the stator iron and the cooling media used, which is further optimized if the cross section of the cooling fins 4 decreases slightly towards the outer edge. As a result, a larger heat capacity is directed to the edge area, the heat is distributed almost homogeneously in the available corner area and the cooling performance is increased because the amount of heat passing through the surface of the cooling fins in the unit of time is proportional to the temperature difference with the cooling media.
Ferner sind die einzelnen Kühlkanäle 3 durch Trennrippen nochmals in kleinere Kühlkanäle unterteilt. Selbstverständlich können nach anderen Ausführungen der Erfindung die Kühlkanäle 3 nach Fig. 1 auch durch einzelne runde, quadratische, sternförmige u.a. kleinere Kühlkanäle gebildet sein.Furthermore, the individual cooling channels 3 are further divided into smaller cooling channels by separating ribs. Of course, according to other embodiments of the invention, the cooling channels 3 according to Fig. 1 can also be formed by individual round, square, star-shaped and other smaller cooling channels.
297016iDE/8(13;297016iDE/8(13;
Die Kühlkanäle 3 werden je nach der gewünschten Kühlungsart von Kühlgas, Kühlflüssigkeit oder - in voneinander getrennten Kühlkanälen - von beiden Kühlmedien durchströmt· Bei gemischter Kühlung werden die inneren, kleineren Kühlkanäle 3 mit der Kühlflüssigkeit beaufschlagt, was die besten Kühlergebnisse zeitigt. Mittels Verteilungen in den Druckplatten (Fig. 2) lassen sich Reihen-, Paralleloder Reihen-Parallelschaltungen der Kühlkanäle 3 herstellen, womit festgelegt wird, wo Kühlgas und wo Kühlflüssigkeit durchgeleitet werden soll. Damit können die Kühlströme optimal entsprechend der zu erwartenden Einsatzbedingungen angepaßt werden.Depending on the type of cooling required, cooling gas, cooling liquid or - in separate cooling channels - both cooling media flow through the cooling channels 3. With mixed cooling, the inner, smaller cooling channels 3 are supplied with the cooling liquid, which produces the best cooling results. By means of distributions in the pressure plates (Fig. 2), series, parallel or series-parallel connections of the cooling channels 3 can be created, which determines where cooling gas and where cooling liquid should be passed through. This allows the cooling flows to be optimally adapted to the expected operating conditions.
In Fig. 2 ist eine gehäuselose, rotierende elektrische Maschine im Halbschnitt dargestellt. Auf einer Motorwelle 8 sitzt ein Läufer 9, dessen Blechkern mit axialen Kühlkanälen 10 durchzogen ist. Mit 11 sind seine Kurzschlußringe bezeichnet. Der Läufer 9 dreht sich innerhalb des mit einer Ständerwicklung versehenen Ständers 13. Von der Ständerwicklung sind die Wickelköpfe 12 dargestellt. Zwischen dem Läufer 9 und dem Ständer 13 befindet sich ein sehr feiner Luftspalt 14. Das Blechpaket des Ständers 13 wird mittels Druckplatten 15 verspannt.Fig. 2 shows a half-section of a housing-less, rotating electrical machine. A rotor 9 is mounted on a motor shaft 8, the core of which is traversed by axial cooling channels 10. Its short-circuit rings are designated by 11. The rotor 9 rotates within the stator 13, which is provided with a stator winding. The winding heads 12 of the stator winding are shown. There is a very fine air gap 14 between the rotor 9 and the stator 13. The laminated core of the stator 13 is clamped using pressure plates 15.
Lagerschilder 16 und 17 dichten den Motorinnenraum nach außen ab und tragen die Lager 18, 19 für die Motorwelle 8. Im Innern der Maschine sitzt auf der Motorwelle 8 des weiteren ein Ventilator 20 für eine Innenlüftung. Der Ständer 13 wird in Nähe des Außenrandes von mehreren axialen Kühlkanälen 21, 22 durchzogen, von denen im Beispiel zwei sichtbar dargestellt sind. In die Druckplatten 15 sind Kanäle 16 eingelassen, die die Zuordnung der Kühlkanäle 21, 22 zueinander festlegen. Außerdem sind die Druckplatten 15 für die Gaszuführung und Gasabführung in die gasgekühlten Kühlkanäle 21 mit Durchbrüchen 23 sowie mit Stutzen 24 versehen, die aus der Maschine von den flüssig-Bearing plates 16 and 17 seal the interior of the motor from the outside and carry the bearings 18, 19 for the motor shaft 8. Inside the machine, a fan 20 for internal ventilation is also located on the motor shaft 8. The stand 13 is traversed by several axial cooling channels 21, 22 near the outer edge, two of which are visible in the example. Channels 16 are set into the pressure plates 15, which determine the assignment of the cooling channels 21, 22 to one another. In addition, the pressure plates 15 are provided with openings 23 for the gas supply and gas discharge into the gas-cooled cooling channels 21, as well as with nozzles 24, which lead out of the machine from the liquid-
- 9 - 297016iDE/9(13)- 9 - 297016iEN/9(13)
keitsgekühlten Kühlkanälen 22 für einen externen Kühlflüssigkeitsanschluß herausführen.air-cooled cooling channels 22 for an external coolant connection.
Im Betrieb wird die Maschine durch Kühlmedium gekühlt, das unmittelbar durch die Kanäle 21, 22 strömt. Dabei können drei Betriebsarten vorgegeben werden:During operation, the machine is cooled by cooling medium that flows directly through channels 21, 22. Three operating modes can be specified:
1. Es erfolgt eine reine Gaskühlung.1. Pure gas cooling is used.
2. Es erfolgt eine reine Flüssigkeitskühlung.2. Pure liquid cooling is used.
3. Es erfolgt eine kombinierte Kühlung mit Kühlgas und Kühlflüssigkeit.3. Combined cooling is carried out with cooling gas and cooling liquid.
Letztere Betriebsart soll näher beschrieben werden.The latter mode of operation will be described in more detail.
Durch den Stutzen 24 wird Kühlflüssigkeit von außen durch die Kühlkanäle 22 geleitet, wobei die Verteilung innerhalb der Kühlkanäle 22 durch die Art der verwendeten Druckplatten 15 bestimmt wird, beispielsweise sind mehrere Kühlkanäle 15 durch Umlenkungen 16 in Serie geschaltet. Nach Passieren des letzten für Flüssigkeitskühlung vorgesehenen Kühlkanals 22 wird die Kühlflüssigkeit wieder aus der Maschine herausgeführt und z.B. durch einen nicht näher dargestellten externen Kühler geführt, bevor sie erneut die Maschine durchströmt. Zusätzlich baut sich eine Innengaskühlung auf, indem Innengas vom Ventilator 20 durch die im äußeren Ständerblechpaket liegenden axialen Kühlkanäle 21 getrieben wird. Beim Passieren der Kühlkanäle 21 wird Wärme an die Kühlflüssigkeit in den Kühlkanälen 22 abgegeben und von dieser nach außen abgeführt. Das jetzt abgekühlte Kühlgas verläßt durch die Durchbrüche 23 den Ständer 13 und strömt über einen ersten Wickelkopf 12, über die Kühlkanäle 10 im Läufer 9 und einen zweiten Wickelkopf 12 des Ständers 13, wo es Wärme aufnimmt, zurück zum Ventilator 20. Ein geringer Anteil strömt zusätzlich durch den Luftspalt 14 zwischen Läufer 9 und Ständer 13. Der Ventilator 20 kann in an sich bekannter Weise das Kühlgas sowohl mit Überdruck als auch mit Unterdruck im inneren Kühlkreislauf umwälzen. Als Kühlgas kommt beispielsweiseCooling liquid is fed from the outside through the cooling channels 22 through the nozzle 24, whereby the distribution within the cooling channels 22 is determined by the type of pressure plates 15 used, for example several cooling channels 15 are connected in series by deflectors 16. After passing through the last cooling channel 22 intended for liquid cooling, the cooling liquid is led out of the machine again and, for example, led through an external cooler (not shown in detail) before it flows through the machine again. In addition, internal gas cooling is established by driving internal gas from the fan 20 through the axial cooling channels 21 located in the outer stator core. When passing through the cooling channels 21, heat is given off to the cooling liquid in the cooling channels 22 and is carried away by it to the outside. The now cooled cooling gas leaves the stator 13 through the openings 23 and flows over a first winding head 12, over the cooling channels 10 in the rotor 9 and a second winding head 12 of the stator 13, where it absorbs heat, back to the fan 20. A small proportion also flows through the air gap 14 between the rotor 9 and the stator 13. The fan 20 can circulate the cooling gas in the internal cooling circuit in a manner known per se with both overpressure and underpressure. The cooling gas used, for example, is
- 10 - 297016iDE/10 (13) Luft oder Inertgas in Betracht.- 10 - 297016iEN/10 (13) Air or inert gas may be considered.
Insgesamt erreicht man durch die angegebene verbesserte Kühlung eine hohe Packungsdichte und eine hohe Lebensdauer der Maschine.Overall, the specified improved cooling achieves a high packing density and a long service life of the machine.
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- 13 - 2970161DE/13 (13)- 13 - 2970161EN/13 (13)
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