DE3314426C2

DE3314426C2 - Schenkelpolläufer für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE3314426C2
Application number: DE3314426A
Authority: DE
Inventors: Kenji Kobe Hyogo Sawatani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1983-04-21
Publication date: 1987-04-16
Also published as: SE8302258D0; CA1194531A; DE3314426A1; CH659552A5; US4496863A; SE455033B; SE8302258L

Abstract

Es wird eine elektrische Rotationsmaschine mit einem Rotor (18) angegeben, bei dem das Kühlmedium von der Rotorseite zu einer Luftspaltseite zwischen dem Rotor (18) und dem Stator (19) ausströmt, wobei Führungsabdeckungen (21) am Rotor (18) vorgesehen sind, so daß das Kühlmedium in einer Richtung ausströmt, die der Rotationsrichtung des Läufers oder Rotors (18) entgegengesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schenkelpolläufer für eine elektrische Maschine, bei der das Kühlmedium vom Läufer in den Luftspalt zwischen dem Läufer und dem Ständer ausströmt, wobei im Bereich der Läuferpole Führungen vorgesehen sind, die das Kühlmedium in einer der Rotationsrichtung des Läufers entgegengesetzten Richtung ausströmen lassen.
Eine derartige Anordnung ist im wesentlichen aus der DE-PS 3 15 791 bekannt, wobei dort Wicklungshalter verwendet sind, die zugleich eine Luftführungsfunktion haben. Die jeweiligen Wicklungshalter bestehen dabei aus Blechen, die zu Paketen zusammengesetzt sind und dadurch Wicklungshalterpakete bilden, die zwischen die Wicklungen fest eingebaut sind. Aus diesem Grunde müssen die Wicklungshalterpakete in ihrer Außenform genau an die Wicklungen angepaßt sein, um ihre Luftführungsfunktion ausüben zu können. Dies macht eine spezielle Formgebung aufgrund der vorhandenen Wicklungen erforderlich. Die Wicklungshalter sind dabei nicht zwischen die Pole selbst eingesetzt, vielmehr bilden sie integrale Bestandteile der Pole. Ein Umbau oder eine Nachrüstung von Luftführungen ist bei einer derartigen Konstruktion praktisch unmöglich, da zu diesem Zweck die Wicklungshalter entfernt und neue Wicklungshalter oder Führungen eingebaut werden müssen, was jedoch nur mit einer individuell angepaßten Formgebung möglich ist.
Die EP-OS 52 383 beschreibt einen Kühlmediumverteiler bei dem ein direktes radials Ausströmen der Luft vorgesehen ist. Der Verteiler für das Kühlmedium besteht dabei aus einem Verteilerkörper, der im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist und in die jeweilige Pollücke exakt eingepaßt sein muß, um seine Funktion überhaupt erfüllen zu können. Die Nachrüstung von solchen Luftführungen mit Standardelementen ist in der Praxis kaum möglich, da Toleranzabweichungen dann nicht ausgeglichen werden können. Ein tangentialer Austritt der Kühlluft läßt sich mit dem dort angegebenen Verteilerkörper nicht erzielen.
Um Ventilationsverluste bei elektrischen Maschinen mit Schenkelpolläufern zu verringern, ist es aus der DE-AS 14 63 786 bekannt, am Ende der Pole Leitschaufeln anzubringen. Über die Ausbildung und Anbringung von derartigen Leitschaufeln oder Luftführungen finden sich in der DE-AS 14 63 786 allerdings keine Angaben.
In der DE-AS 12 05 182 ist eine Anordnung zur Führung des Kühlmediums bei Schenkelpolläufern beschrieben, wobei die Kühlluftführungen von Gitterrosten gebildet sind, die mit gegebenenfalls gewölbt ausgebildeten Durchbrüchen versehen sind, um Strömungskanäle für die Kühlluft zu bilden. Dabei ist es jedoch erforderlich, den Gitterrost oder den Gitterblock mit seinen Außenabmessungen genau an die vorhandene Pollücke anzupassen, damit er sich überhaupt einsetzen und befestigen läßt. Insofern ist die dort beschriebene Anordnung zur Nachrüstung und raschen Montage wenig geeignet.
Die DE-AS 11 33 811 beschreibt eine Einzelpolausbildung für einen Schenkelpolläufer, wobei zur Luftführung lediglich die Angabe gemacht ist, daß die Innenflanken der Polspule gegen den Pol selbst durch einzelnen Stege aus Isoliermaterial abisoliert sind, um zwischen diesen Stegen Hohlräume als Kühlkanäle auszubilden. Ferner sind Fang- oder Leitbleche angesprochen, mit denen sich die Kühlluft durch den Staudruck an der Polschuhnase von außen nach innen drücken läßt. Nähere Angaben über die konstruktive Ausbildung einer derartigen Anordnung lassen sich der Druckschrift nicht entnehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schenkelpolläufer der eingangs genannten Art anzugeben, der unter Beibehaltung einer wirkungsvollen Kühlung einen konstruktiv einfachen Aufbau der Kühlluftführung besitzt, die sich ohne Berücksichtigung enger Toleranzwerte leicht nachrüsten läßt.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen derartigen Schenkelpolläufer so auszubilden, daß er folgende Merkmale aufweist: Die Führungen sind als separate einstückige Führungsflügel aus leichtem, nicht-magnetischem Material ausgebildet; die Führungsflügel sind an den Polschuhen angebracht; die Führungsflügel erstrecken sich über die gesamte axiale Länge zwischen benachbarten Polen, überspannen in Umfangsrichtung den Raum zwischen benachbarten Polen und bilden zusammen mit den Polschuhen eine äußere Umfangsfläche des Läufers; die Führungsflügel sind lösbar mit Tragteilen an den Polen oder am Läuferjoch befestigt; im Inneren bzw. an den umfangsseitigen Rändern der Führungsflügel sind eine Vielzahl von schräg angeordnet und der Rotationsrichtung des Läufers entgegengesetzt verlaufenden Ausströmöffnungen vorgesehen.
Mit dem erfindungsgemäßen Schenkelpolläufer wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Führungen separat aufgesetzt und lediglich an den Kopfteilen der Pole angebracht werden, wo sie sich leicht lösbar und auch nachrüstbar befestigen lassen. Die Führungen bestehen aus leichtem und gießfähigem Material, was Gewichtseinsparungen und leichte Herstellbarkeit mit sich bringt. Die Führungen sind dabei als Standardelemente ohne Anpassungsprobleme herstellbar, wobei sich keine Beeinträchtigungen der Kühlwirkung für die Pole oder die Spulen durch Befestigungsteile ergeben. Es erfolgt eine gleichmäßige Kühlung, ohne daß Wirbelströme durch die Führungen selbst erzeugt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 bis 8 verschiedene Seitenansichten, teilweise im Schnitt, von verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schenkelpolläufers.
Der schematische Aufbau des Schenkelpolläufers für eine elektrische Maschine, wie z. B. einen Elektromotor, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Man erkennt einen Läufer 18, der sich in Pfeilrichtung dreht, d. h. bei der Anordnung gemäß Fig. 1 nach rechts. Der Läufer 18 weist ein Läuferjoch 3 auf, an dem die einzelnen Pole 9 befestigt sind.
Die Pole 9 selbst sind als Polschuhe 10 ausgebildet, die Polspulen 11 tragen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Läufers 18 ist ein Ständer 14 vorgesehen, wobei Läufer 18 und Ständer 14 zwischeneinander einen Luftspalt bilden. Das Kühlmedium strömt vom Läufer in diesen Luftspalt zwischen dem Läufer und dem Ständer aus, wobei im Bereich der Läuferpole Führungen vorgesehen sind, welche das Kühlmedium in einer der Rotationsrichtung des Läufers 18 entgegengesetzten Richtung ausströmen lassen.
Die Führungen sind als separate einstückige Führungsflügel 21 ausgebildet, die aus leichtem, nicht-magnetischem Material bestehen. Als Materialien eignen sich rostfreies Aluminium, glasfaserverstärktes Kunststoffmaterial oder Laminate aus aushärtbaren Harzplatten.
Die Führungsflügel 21 sind an den Polschuhen 10 angebracht und erstrecken sich über die gesamte axiale Länge zwischen benachbarten Polen 9, wobei sie in Umfangsrichtung des Raum zwischen benachbarten Polen 9 überspannen und zusammen mit den Polschuhen 10 eine äußere Umfangsfläche des Läufers 18 bilden.
Die Führungsflügel 21 sind mit Tragteilen 24, die Schrauben 24 a und Muttern 24 b aufweisen, an den Polen 9 oder am Läuferjoch 3 befestigt. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist am umfangsseitigen Rand des jeweiligen Führungsflügels 21 eine schräg angeordnete und der Rotationsrichtung des Läufers 18 entgegengesetzt verlaufende Ausströmöffnung 22 vorgesehen. Die Ausströmungsrichtung des in den Luftspalt zwischen Läufer 18 und Ständer 14 austretenden Kühlmediums ist mit einem Pfeil w 2 angedeutet.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist das Tragteil 24 mit einer Mutter am Läuferjoch 3 befestigt und trägt an seiner gegenüberliegenden Seite einen Führungsflügel 21, der mit zwei Muttern 24 b befestigt ist, wobei der Führungsflügel 21 nicht mit dem Polschuh 10 des Poles 9 in Berührung steht.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform dieses Schenkelpolläufers. In diesem Falle ist der Führungsflügel 21 mit einer Mutter 24 b am Tragteil 24 befestigt und in radialer Richtung so angezogen, daß der Führungsflügel 21 auf der einen Seite gegen einen Polschuh 10 und auf der anderen Seite gegen einen Abstandshalter 21 b am benachbarten Polschuh 10 gezogen ist. Im übrigen ist die Anordnung in gleicher Weise aufgebaut wie die erste Ausführungsform gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im wesentlichen der Anordnung gemäß Fig. 1 entspricht. In diesem Falle ist der Führungsflügel 21 von zwei Muttern 24 b am Tragteil 24 gehalten, wobei der Führungsflügel 21 sowohl an seinem umfangsseitigen Rand als auch in seinem Inneren Ausströmöffnungen 22 bzw. 21 a besitzt, durch welche das Kühlmedium ausströmt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 ähnelt der Anordnung gemäß Fig. 2, da in diesem Falle der Führungsflügel 21 mit einer Mutter 24 b gegen den Polschuh 10 bzw. einen daran angebrachten Abstandshalter 21 b gezogen ist. Dabei hat der Führungsflügel 21, in ähnlicher Weise wie die Ausführungsform gemäß Fig. 3, eine Vielzahl von schräg angeordneten, der Rotationsrichtung des Läufers 18 entgegengesetzt verlaufenden Ausströmöffnungen 21 a in seinem Inneren.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Führungsflügel 21 mit Ausströmöffnungen 21 a versehen ist und sich von einem Pol 9 zum benachbarten Pol 9 erstreckt bzw. den Raum zwischen ihnen überspannt. Der Führungsflügel ist dabei mit Muttern 24 b am Tragteil 24 befestigt, das seinerseits am Läuferjoch 3 angeschraubt ist.
Fig. 6 zeigt eine der Fig. 5 ähnliche Ausführungsform, wobei der Führungsflügel 21 mit einer Mutter 24 b am Tragteil 24 befestigt und gegen die Polschuhe 10 von benachbarten Polen 9 gezogen ist.
Die Fig. 7 und 8 zeigen zwei Ausführungsformen für den Fall, wo der Läufer in der elektrischen Maschine sich wahlweise vorwärts oder rückwärts drehen kann. Die Ausströmöffnungen 21 a sind dabei in der in Fig. 7 und 8 im einzelnen dargestellten Weise vorgesehen und geformt. Die Befestigung der Führungsflügel 21 ist schematisch mit Befestigungsteilen 25 angedeutet. Das Kühlmedium strömt bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in Abhängigkeit von der durch Pfeile angedeuteten Drehrichtung in der gewünschten Weise aus, um die gewünschte Kühlwirkung auszuüben.

Claims

Schenkelpolläufer für eine elektrische Maschine, bei der das Kühlmedium vom Läufer in den Luftspalt zwischen dem Läufer und dem Ständer ausströmt, wobei im Bereich der Läuferpole Führungen vorgesehen sind, die das Kühlmedium in einer der Rotationsrichtung des Läufers entgegengesetzten Richtung ausströmen lassen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

- die Führungen sind als separate einstückige Führungsflügel (21) aus leichtem, nicht-magnetischen Material ausgebildet,

- die Führungsflügel (21) sind an den Polschuhen (10) angebracht,

- die Führungsflügel (21) erstrecken sich über die gesamte axiale Länge zwischen benachbarten Polen (9), überspannen in Umfangsrichtung den Raum zwischen benachbarten Polen und bilden zusammen mit den Polschuhen (10) eine äußere Umfangsfläche des Läufers,

- die Führungsflügel (21) sind lösbar mit Tragteilen (24, 24 a, 24 b) an den Polen (9) oder am Läuferjoch (3) befestigt,

-im Inneren bzw. an den umfangsseitigen Rändern der Führungsflügel (21) sind eine Vielzahl von schräg angeordneten und der Rotationsrichtung des Läufers (18) entgegengesetzt verlaufenden Ausströmöffnungen (21 a, 22) vorgesehen.