DE4321577C2

DE4321577C2 - Electrical machine

Info

Publication number: DE4321577C2
Application number: DE19934321577
Authority: DE
Inventors: Rolf Bitz; Kurt Dipl Ing Plackner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2013-07-01
Also published as: DE4321577A1; NO942458L; NO942458D0

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to a electrical machine with the features of the preamble of Claim 1.

Eine solche Maschine ist aus der CH-PS 462 309 bekannt. Das kommutatorseitige Lagerschild weist eine Lufteintrittsöffnung mit Umlenkblechen auf, hinter der ein Radiallüfter fest auf der Maschinenwelle angeordnet ist. Die Lüfterflügel des Radiallüfters sind an ihrem radial außenliegenden Ende mit Staubtaschen versehen. Der Radial lüfter saugt Umgebungsluft durch die Lufteintrittsöffnung an. An den Lüfterflügel abgeschiedene Fremdkörper und Feuchtig keit werden infolge der wirkenden Zentrifugalkräfte entlang der Lüfterflügel radial nach außen getrieben und gelangen so in die Staubtaschen. Diese Staubtaschen entleeren sich bei rotierendem Lüfter in eine Staubkammer. Die Staubkammer selbst wird im Stillstand oder während des Betriebes mittels entsprechender Abführkanäle entleert. Such a machine is from CH-PS 462 309 known. The end plate on the commutator side has one Air inlet opening with baffles on, behind the one Radial fan is fixed on the machine shaft. The The fan blades of the radial fan are radial on their Provide dust pockets on the outer end. The radial fan sucks in ambient air through the air inlet opening. Foreign matter and moisture separated on the fan blades speed due to the acting centrifugal forces the fan blades are driven radially outwards and get there in the dust pockets. These dust bags empty themselves rotating fan in a dust chamber. The dust chamber itself is at standstill or during operation by means of corresponding discharge channels emptied.

Die in der Lufteintrittsöffnung liegenden Umlenkbleche bewirken nur eine geringe Abscheidewirkung, da die Abstände zwischen den Umlenkblechen relativ groß sind. Im Luftstrom mitgeführte Wasser- und Fremdkörperteilchen werden zwischen den Umlenkblechen hindurchgefördert. Die Abscheidewirkung des Radiallüfters ist ebenfalls unbefriedigend, da nur die Fremdkörper und Wasseranteile, die an den Lüfterflügeln niedergeschlagen werden, vollständig abgeschieden werden. Alle im Luftstrom zwischen den Lüfterflügeln mitgeförderten Verunreinigungen der Kühlluft gelangen an den Staubtaschen vorbei ins Maschineninnere. Etwaig an der Tragscheibe des Radiallüfters niedergeschlagene Flüssigkeit oder Fremdkörper werden von der rotierenden Tagscheibe radial nach außen geschleudert. Hierbei wird nur der unmittelbar in die Staubtaschen geschleuderte Anteil der Verunreinigungen abgeschieden. Der Restanteil gelangt direkt in die ins Maschineninnere strömende Kühlluft. Den im nachfolgenden Strömungskanal liegenden Umlenkeinrichtungen kann ebenfalls keine nennenswerter Abscheidewirkung zugesprochen werden. Darüber hinaus beeinträchtigen die Staubtaschen die Lüfterwirkung.The baffles in the air inlet opening cause only a small separation effect, because the distances are relatively large between the baffles. In the air flow entrained water and foreign body particles are between conveyed through the baffles. The separation effect of the Radial fan is also unsatisfactory because only that Foreign bodies and water components on the fan blades be put down, completely deposited. All conveyed in the air flow between the fan blades Contamination of the cooling air reaches the dust pockets over to the inside of the machine. Maybe on the support disk of the Centrifugal precipitated liquid or foreign bodies are radially outward from the rotating day disc hurled. Here, only the directly in the Dust pockets flung the impurities deposited. The remainder goes directly to the ins Cooling air flowing inside the machine. The one below Deflection devices lying in the flow channel can also be used no significant separation effect can be attributed. In addition, the dust bags affect the Fan effect.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine innengekühlte, durchzugsbelüftete elektrische Maschine zu schaffen, die auch bei nassen Betriebsbedingungen eingesetzt werden kann, ohne daß Wasser ins Maschineninnere eintritt.The object of the present invention is a internally cooled, draft-ventilated electrical machine too create that used even in wet operating conditions can be without water entering the machine.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.The object is achieved by the features in Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine wird die Lufteintrittsöffnung, durch die die Umgebungsluft einströmt, von einem Abscheidegitter abgedeckt. Dieses Abscheidegitter hält den größten Teil der auftreffenden Flüssigkeit (bei einer Kühlung mit Umgebungsluft im allgemeinen Wasser) von der elektrischen Maschine ab. Das restliche, vom Abscheide gitter nicht zurückgehaltene Wasser wird von einer am Lüfter angeordneten Schleuderscheibe in eine Fangkammer geschleudert. Damit ist bei einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 1 sichergestellt, daß die während ihrer Betriebszeit zur Kühlung von Läufer und Ständer benötigte Umgebungsluft auch bei nassen Umgebungsbedingungen nach ihrem Eintritt in den Maschineninnenraum wasserfrei ist.In the electrical machine according to the invention Air inlet opening through which the ambient air flows in covered by a separation grid. This grille maintains most of the liquid ( cooling with ambient air in general water) from the electrical machine. The rest, from the deposit Water that is not held back by a grille on the fan arranged centrifugal disc in a catch chamber hurled. This is in accordance with an electrical machine Claim 1 ensures that during their operating time ambient air required for cooling the rotor and stand even in wet conditions after entering the interior of the machine is free of water.

Einen nochmals verbesserten Wasserschutz erhält man bei einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 2. Durch die Abdeckung der Luftaustrittsöffnung ist sichergestellt, daß auch bei Stillstand der elektrischen Maschine kein Wasser in den Maschineninnenraum gelangt. Der Innenraum einer solchen elek trischen Maschine ist damit allseitig gegen Auftreten von Strahlwasser entsprechend Schutzart IP X5 geschützt.You can get even better water protection from a electrical machine according to claim 2. Through the cover the air outlet opening ensures that even at The electrical machine is not in the water Machine interior. The interior of such an elek trical machine is therefore all-round against the occurrence of Jet water protected according to protection class IP X5.

Die Abscheidegitter an der Lufteintrittsöffnung und an der Luftaustrittsöffnung schützen den Maschineninnenraum nicht nur vor Wasser, sondern auch vor eindringenden Fremdkörper teilchen. Soll dieser Schutz nochmals verbessert werden, kann die elektrische Maschine gemäß den Ansprüchen 3 und 4 ausge staltet werden. Eine derartige Maschine ist gegen Fremd körperteilchen bis zu einer Größe von 1 mm Durchmesser geschützt (IP 4X).The grille on the air inlet opening and on the Air outlet openings do not protect the interior of the machine only from water, but also from penetrating foreign bodies particles. If this protection is to be improved again, can the electrical machine according to claims 3 and 4 out be designed. Such a machine is against other people body particles up to a size of 1 mm in diameter protected (IP 4X).

Die erfindungsgemäßen Schutzmaßnahmen können sowohl bei Innenläufermaschinen als auch bei Außenläufermaschinen zur Anwendung kommen. Sie sind darüber hinaus sowohl bei eigen belüfteten (Anspruch 5) als auch bei fremdbelüfteten Maschinen (Anspruch 6) möglich, wobei für fremdbelüftete Maschinen die in den Ansprüchen 7 bis 12 vorgeschlagenen Maß nahmen besonders vorteilhaft sind.The protective measures according to the invention can both Internal rotor machines as well as external rotor machines for Application come. You are also both at home ventilated (claim 5) as well as forced ventilation Machines (claim 6) possible, being for externally ventilated Machines the size proposed in claims 7 to 12 took are particularly advantageous.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unter ansprüchen.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of an embodiment based on the drawing and in connection with the sub claims.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine elektrische Maschine 1 dargestellt, die als Bohrmotor senkrecht ein gesetzt wird. Am Gehäuse der elektrischen Maschine 1 ist in bekannter Weise ein Klemmenkasten 2 befestigt.In the drawing, an electrical machine 1 is shown as an embodiment, which is set vertically as a drill motor. A terminal box 2 is fastened to the housing of the electrical machine 1 in a known manner.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die elektrische Maschine 1 durch ein angebautes Fremdlüfteraggregat 3, das ein Lüfterrad 4 aufweist, mit Umgebungsluft gekühlt. Am Fremdlüfteraggregat 3 ist ein Strömungskanal 5 angeordnet, der das Lüfterrad 4 umschließt. Der Strömungskanal 5 weist axial vor dem Lüfterrad 4 eine Lufteintrittsöffnung 6 auf, die von einem Abscheidegitter 7 mit hohem Abscheidegrad abgedeckt ist.In the exemplary embodiment shown, the electrical machine 1 is cooled with ambient air by an attached external fan unit 3 which has a fan wheel 4 . Am driven fan 3 a flow channel 5 is arranged, which surrounds the fan wheel. 4 The flow channel 5 has an air inlet opening 6 axially in front of the fan wheel 4 , which is covered by a separating grille 7 with a high separation degree.

Derartige Abscheidegitter sind an sich bekannt, beispielsweise aus dem Prospekt "Lüftungsgitter und Druckschutzsystem der Fa. Krapf & Lex Verkehrstechnik GmbH & Co. KG.Separation grilles of this type are known per se, for example from the prospectus "ventilation grilles and pressure protection system from Krapf & Lex Verkehrstechnik GmbH & Co. KG.

Das Abscheidegitter 7 hält den größten Teil des zusammen mit der Umgebungsluft auftreffenden Wassers vom Eintritt in die Lufteintrittsöffnung 6 ab. In den Strömungskanal 5 tritt damit im wesentlichen nur Umgebungsluft ein. Das im Abscheidegitter 7 zurückgehaltene Wasser wird an seiner Unterkante (Luftgeschwindigkeit ungefähr 0) nach außen abgeleitet. Zur Verdeutlichung des Strömungsverlaufs ist in der Zeichnung die Umgebungsluft mit Pfeilen 8 symbolisiert, wohingegen das abgeschiedene Wasser jeweils mit einem Pfeil 9 gekennzeichnet ist.The separating grate 7 keeps most of the water striking together with the ambient air from entering the air inlet opening 6 . Essentially only ambient air thus enters the flow channel 5 . The water retained in the separating grid 7 is discharged to the outside at its lower edge (air speed approximately 0). To clarify the course of the flow, the ambient air is symbolized by arrows 8 in the drawing, whereas the separated water is identified by an arrow 9 .

Das restliche, durch das Abscheidegitter 7 in die Luftein trittsöffnung 6 gelangte Wasser wird am Lüfterrad 4, dessen Tragscheibe 10 als Schleuderscheibe ausgebildet ist, in eine Fangkammer 11 befördert, wo es durch Bohrungen 12 ins Freie abgeführt wird (Pfeil 9).The rest, through the separating grate 7 in the air inlet opening 6 water is transported on the fan 4 , the support plate 10 is formed as a centrifugal disc, into a collecting chamber 11 , where it is discharged through holes 12 into the open (arrow 9 ).

Die Umgebungsluft (Pfeil 8) gelangt durch eine Einströmöff nung 13 in den Innenraum der elektrischen Maschine l. Um zu verhindern, daß zusammen mit der Umgebungsluft möglicherweise noch weiter in den Strömungskanal 5 vorgedrungene Wasser tropfen in den Maschineninnenraum gelangen, werden die an der Innenwand des Strömungskanals 5 ablaufenden Wassertropfen durch eine Schutzrinne 14 am Eindringen in die Einström öffnung 13 gehindert und in einen im Strömungskanal 5 ange ordneten Sammelraum 15 geführt. Hier sammeln sich auch die an den übrigen Innenwänden des Strömungskanals 5 ablaufenden bzw. frei fliegenden Wassertropfen, die durch Bohrungen 16 ebenfalls nach außen abgeführt werden (Pfeil 9).The ambient air (arrow 8 ) passes through an inlet opening 13 into the interior of the electrical machine l. In order to prevent that possibly further vorgedrungene into the flow channel 5 drops of water, together with ambient air entering the interior of the machine, the processes taking place on the inner wall of the flow channel 5 drops of water are opening by a protection channel 14 from entering the inflow prevented 13 and in an in Flow channel 5 is arranged collection space 15 out. The water droplets running or freely flying on the other inner walls of the flow channel 5 also collect here and are likewise discharged to the outside through bores 16 (arrow 9 ).

Die Umgebungsluft (Pfeil 8) kühlt nach ihrem Einströmen über die Einströmöffnung 13 in den Maschineninnenraum die elek trische Maschine 1. Nach dem Durchströmen des Maschineninnen raums wird die Umgebungsluft über eine Ausströmöffnung 17 in einen Auslaßraum 18, der an der Unterseite des Strömungs kanals 5 angeordnet ist, geführt. Aus dem Auslaßraum 18 strömt die Umgebungsluft über eine Luftaustrittsöffnung 19 wieder in die Umgebung zurück.The ambient air (arrow 8 ) cools the electrical machine 1 after flowing in via the inflow opening 13 into the interior of the machine. After flowing through the machine interior, the ambient air is guided via an outlet opening 17 into an outlet chamber 18 , which is arranged on the underside of the flow channel 5 . The ambient air flows out of the outlet space 18 back into the environment via an air outlet opening 19 .

Um zu verhindern, daß auch bei Stillstand des Fremdlüfter aggregats 3 Wasser über die Luftaustrittsöffnung 19 sowie die Ausströmöffnung 17 in die elektrische Maschine 1 gelangen kann, ist an der Luftaustrittsöffnung 19 ein Abscheidegitter 20 angeordnet. Das Abscheidegitter 20 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei hintereinander angeordneten Kiemenblechen. Durch die Abscheidegitter 7 und 20 erhält man einen allseitigen Schutz vor Strahlwasser entsprechend IP X5.In order to prevent that, even when the external fan unit 3 is at a standstill, water can get into the electrical machine 1 via the air outlet opening 19 and the outlet opening 17 , a separating grille 20 is arranged at the air outlet opening 19 . In the present exemplary embodiment, the separating grid 20 consists of two gill plates arranged one behind the other. The separation grids 7 and 20 provide all-round protection against water jets in accordance with IP X5.

Zur Erzielung eines optimalen Schutzes vor eindringenden Fremdkörperteilchen entsprechend IP 4X ist hinter dem Abscheidegitter 7 der Lufteintrittsöffnung 6 sowie zwischen den beiden Kiemenblechen des Abscheidegitters 20 jeweils ein Drahtgewebegitter angeordnet.To achieve optimal protection against penetrating foreign body particles corresponding to IP 4X, a wire mesh grating is arranged behind the separating grille 7 of the air inlet opening 6 and between the two gill plates of the separating grating 20 .

Die in der Zeichnung dargestellte elektrische Maschine ist damit gegen Umgebungseinflüsse entsprechend Schutzart IP 45 (Schutz gegen Fremdkörper bis 1 mm Durchmesser und gegen Strahlwasser) geschützt.The electrical machine shown in the drawing is thus against environmental influences in accordance with protection class IP 45 (Protection against foreign bodies up to 1 mm in diameter and against Water jets) protected.

Claims

1. Electrical machine with a fan designed as a radial fan ( 3 , 4 ), which distributes the ambient air flowing in via at least one air inlet opening ( 6 ) provided with a fan grille in the machine room and transports it out of the machine interior via at least one air outlet opening ( 19 ), with which fan the supporting disc ( 10 ) also acts as a centrifugal disc, characterized in that
that the fan grille is a separating grille ( 7 ) which almost completely separates the liquid striking together with the ambient air,
that the support disk ( 10 ) projects radially beyond the fan blades of the fan wheel ( 4 ) and the part that projects beyond the fan blades is surrounded by a trap chamber ( 11 ) that receives the residual liquid.

2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the air outlet opening ( 19 ) has a separating grid ( 20 ) through which liquid impinging from the outside is separated.

3. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the air inlet opening ( 6 ) has an inside wire mesh.

4. Electrical machine according to claim 2, characterized in that the air outlet opening ( 19 ) has an inside angeord netes wire mesh.

5. Electrical machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fan ( 4 ) is rotatably connected to the rotor of the electrical machine.

6. Electrical machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that an external fan unit ( 3 ) is provided as a fan.

7. Electrical machine according to claim 6, characterized in that the external fan unit ( 3 ) has a flow channel ( 5 ) through which the ambient air required for cooling at least partially flows before it enters the interior of the machine.

8. Electrical machine according to claim 7, characterized in that the flow channel ( 5 ) via an inflow opening ( 13 ) is connected to the interior of the machine.

9. Electrical machine according to claim 7, characterized in that the machine interior is connected to the flow channel ( 5 ) via an outflow opening ( 17 ).

10. Electrical machine according to claim 7, characterized in that the air inlet opening ( 6 ) with its separating grille ( 7 ) is arranged at the suction end of the flow channel ( 5 ).

11. Electrical machine according to claim 7, characterized in that the air outlet opening ( 19 ) with its separating grille ( 20 ) is arranged at the pressure-side end of the flow channel.