DE4443427C2 - Elektrische Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine.

Eine solche Maschine ist z. B. durch das DE-U-18 13 190 bekannt. Bei dieser Maschine ist zur Umwälzung der Kühlluft im Innen­ kühlkreis der Maschine axial vor dem entsprechenden Wickel­ kopf der Ständerwicklung auf der Läuferwelle ein gesonderter Radiallüfter vorgesehen. Um den Kühlluftstrom des Innenkühl­ kreises in ausreichendem Maße zu den Wickelköpfen zu lenken, sind weiterhin entsprechende Leitvorrichtungen im Ständer an­ geordnet. Dies bedeutet einen zusätzlichen Material- und Mon­ tageaufwand.

Aus der DE 595 012 ist eine Einrichtung zur Verhinderung der unzulässigen Erwärmung von gekapselten Getrieben bekannt, die mit einem geschlossenen durch einen Innenlüfter gekühlten E­ lektromotor zusammengebaut sind. Dabei ist außer der Kapsel­ wand des Getriebes eine weitere Trennwand zwischen Maschine und Getriebe angeordnet, die den erwärmten Maschinenkühlluft­ strom von diesem abhalten soll.

Die US 53 06 972 beschreibt einen Wechselstrommotor mit einer Vielzahl von Lüftungskanälen. Dabei befinden sich am Rotor Leitvorrichtungen, die einen durch den Läufer führenden Kühl­ luftstrom radial ablenken.

In der DE 91 12 631 U1 ist eine flüssigkeitsgekühlte elektri­ sche Maschine beschrieben, bei der die Kühlflüssigkeit durch im Gehäuse der Maschine bereichsweise ausgebildeten Kühlkanä­ le geleitet und über an mindestens einem der Lagerschilde vorgesehenen Zu- und Abfuhrstutzen zu- bzw. abgeführt ist. Bei der Maschine ist ferner zwischen Lagerschild und Maschi­ nengehäuse Dichtelement eingefügt, welche den oder die einem gemeinsamen Bereich des Maschinengehäuses angeordneten Kühl­ kanäle konturenmäßig umschließen.

Aus der DD 204 187 ist ein Ständerblechpaket einer elektri­ schen Maschine mit axialen Kühlkanälen und nicht rotations­ symmetrische Kontur für durchzugsbelüftete gehäuselose elekt­ rische Maschinen bekannt, bei dem nahe dem äußeren Umfang des Ständerblechs eine Vielzahl tangential nebeneinanderliegender Kühlkanalausschnitte angeordnet sind, die schichtweise ver­ setzt oder verdreht zueinander geschichtet sind, wobei die Kühlkanalausschnitte gegenüber der Symmetrielinie der Nutöff­ nungen einen tangentialen Versatz und/oder radialen Versatz aufweist.

Inder DE 17 69 889 U1 ist eine elektrische Maschine be­ schrieben mit in sich geschlossenem inneren Kühlluftstrom wo­ bei auf beiden Seiten des Läufers im Bereich der Wickelköpfe liegende Lüfter vorhanden sind und wobei der eine Lüfter den Hauptkreislauf und der andere Lüfter einen vom Hauptkreislauf abgezweigten und in diesen zurückkehrenden Nebenkreislauf zur besonderen Kühlung des Wickelkopfes erzeugt.

Aus der DD 272 588 A3 ist eine geschlossene elektrische Ma­ schine mit einem Innenkreislauf und Oberflächenbelüftung be­ kannt, auf dessen Außenumfang im Wechsel axial verlaufende Kühlrippen und Kühlkanäle vorgesehen sind dessen Bohrung das Ständereisenblechpaket eng umfasst und dessen rohrartig aus­ gebildete Kühlkanäle im Gehäuseinneren im Bereich der Wick­ lungsköpfe Öffnungen haben, durch welche mit Hilfe eines In­ nenlüfters ein Kreislauf der Innenluft der Maschine vollzogen wird, wobei der Statorgehäusemantel am innenlüfterseitigen Ende im Bereich der Lufteintrittsöffnung zylindrisch und am D-seitigen Ende im Bereich der Wicklungsköpfe und der Luft­ austrittsöffnungen bis zum Statorende konisch erweitert ist, wobei das Statorgehäuse an beiden Enden anlageflanschlos aus­ geführt ist und die äußeren Stirnseiten der Kühlkanäle Lager­ schildbefestigungsflächen bilden.

Nachteilig bei den aufgeführten Vorschlägen zur Verbesserung der Kühlung ist u. a. der zusätzliche Aufwand an Material und Montage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß eine ausreichende Kühlung ohne gesonderte Leitvorrich­ tungen erreicht wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk­ male. Durch die am Läufer vorgesehenen, radial innerhalb des einen Ständerwickelkopfes liegenden Lüfterflügel wird der Kühlluftstrom direkt gegen diesen Wickelkopf geblasen. Über die am Ständerumfang angeordneten Sekundär-Kühlkanäle strömt die Kühlluft zur anderen Maschinenseite und dort über den Wi­ ckelkopf zum Läufer und tritt schließlich in die Läufer­ kühlkanäle ein, von denen aus sie wieder zu den Lüfterflügeln gelangt. Durch die axial vor den Lüfterflügeln angeordnete Scheibe wird ein geschlossener Raum geschaffen, der sich vom Austritt der Läuferkühlkanäle an der betreffenden Läufer­ stirnseite bis zu den Lüfterflügeln erstreckt. Damit wird die Luftführung des Innenkühlkreises wesentlich verbessert. Für die Sekundärkanäle ist praktisch kein zusätzlicher Aufwand erforderlich, weil diese durch Ausstanzungen in den Blechen des Ständerblechpaketes gebildet sind. Besonders günstig ist es, wenn die Scheibe direkt an der ra­ dial verlaufenden Stirnkante der Lüfterflügel anliegt oder axial geringfügig gegenüber diesen Stirnkanten beabstandet ist. Damit werden Leckströme gegenüber dem die Läuferkühl­ kanäle durchsetzenden Kühlluftstrom praktisch gänzlich unter­ drückt.

Der Vermeidung von am Wickelkopf vorbeiführenden Verzwei­ gungsströmen dient es, daß sich die Scheibe radial mindestens bis zur radial außenliegenden Umfangskante der Lüfterflügel erstreckt.

Wird die Scheibe drehfest auf der Welle angeordnet, dann ent­ fallen gesonderte am Maschinengehäuse vorzusehende Halte­ rungen.

Besitzt die Maschine einen Kurzschlußläufer, dann können die Lüfterflügel vorteilhafterweise an dem entsprechenden Kurz­ schlußring angeformt werden. Damit erübrigt sich ein geson­ dertes Herstellen der Lüfterflügel und deren Montage am Läu­ fer.

Bei einer viereckigen Ausbildung des Ständers ist es beson­ ders vorteilhaft, in dessen Eckbereichen die Primärkühlkanäle und zwischen diesen Eckbereichen die Sekundärkühlkanäle vor­ zusehen. Über das zwischen den zwei Eckbereichen liegende Ma­ terial des Ständers bzw. des Ständergehäuses wird die Wärme von den Sekundärkühlkanälen zu den Primärkühlkanälen gelei­ tet.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spieles wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine elektrische Maschine im Längsschnitt,

Fig. 2 eine elektrische Maschine gemäß Fig. 1 im Querschnitt.

Mit 1 ist das Gehäuse einer elektrischen Maschine bezeichnet, in welchem ein mit einer Ständerwicklung 2 versehenes Stän­ derblechpaket 3 eingesetzt ist. In der Ständerbohrung 4 des Ständerblechpaketes 3 ist der mit seiner Welle 5 in am Gehäu­ se befestigten Lagerschilden 6 drehbar gelagerte Läufer 7 der Maschine angeordnet. Der Läufer 7 ist als Kurzschluß­ käfigläufer ausgebildet und an dem einen Kurzschlußring 8 des Läufers 7 sind Lüfterflügel 9 angeformt. Diese Lüfterflügel 9 sind vorwärts gekrümmt, so daß sie die Luft in radialer Rich­ tung fördern.

Axial vor den Lüfterflügeln 9 ist eine eine geschlossene Flä­ che aufweisende Scheibe 10 drehfest auf der Welle 5 ange­ ordnet. Die Scheibe 10 ist mit geringem axialem Abstand ge­ genüber der Stirnkante 11 der Lüfterflügel 9 angeordnet. Da­ mit wird bei einer aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehenden Scheibe 10 ein Stromfluß in der Scheibe 10 ver­ mieden. Besteht die Scheibe 10 beispielsweise aus Kunststoff, dann kann sie auch direkt an der Stirnkante 11 der Lüfterflü­ gel 9 anliegen. In radialer Richtung erstreckt sich die Scheibe 10 bis zu der Umfangskante 12 der Stirnkanten 11. Hierdurch wird ein vorzeitiges seitliches Wegströmen des zwi­ schen den Lüfterflügeln 9 hindurchströmenden Kühlluftstromes verhindert.

Der durch Pfeile angedeutete Kühlluftstrom wird von den Lüf­ terflügeln 9 gegen den einen Ständerwicklungskopf 13 geför­ dert. Dabei strömt die Kühlluft teilweise durch an dem Wi­ ckelkopf 13 bestehende Lücken und teilweise umströmt die Kühlluft den Wickelkopf 13, wobei sie dann auch zwangsläufig an dem betreffenden Lagerschild 6 entlangströmt und auch die­ ses kühlt. Durch im Ständerblechpaket 3 zwischen den Eck­ bereichen 14 des Gehäuses 1 liegende Sekundär-Kühlkanäle 15, welche durch in den einzelnen Ständerblechen vorgesehene Aus­ stanzungen 16 gebildet sind, gelangt die Kühlluft zur anderen Maschinenseite. Dort strömt sie durch und über den anderen Ständerwicklungskopf 17 am betreffenden Lagerschild 6 entlang zu im Läuferblechpaket 18 vorhandenen Läuferkühlkanälen 19. Durch diese Läuferkühlkanäle 19 gelangt die Kühlluft zur an­ deren Läuferseite und wird daraufhin von den Lüfterflügeln 9 wieder neu gefördert.

In den Eckbereichen 14 des quadratisch ausgebildeten, das Ständerblechpaket 3 umschließenden Gehäuses 1 sind Primär- Kühlkanäle 20 ausgebildet, die von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmedium durchsetzt werden. Über das gut wärme­ leitende metallische Gehäuse 1 und das Ständerblechpaket 3 erfolgt der Wärmeaustausch zwischen den Primär- und Sekundär­ kühlkanälen 20 und 15.

Durch die an dem einen Kurzschußring 8 angeformten Lüfter­ flügel 9 und die axial vor diesen Lüfterflügel 9 angeordnete Scheibe 10 wird auf einfache Weise und nahezu ohne geson­ derten Aufwand ein leistungsstarker Innenlüfter für die Ma­ schine geschaffen. Infolge des großen Fördervolumens dieses Lüfters ergibt sich eine intensive Kühlung der Maschine, wo­ bei auch die Lager infolge der an den beiden Lagerschilden 6 entlanggeführten Kühlluft ausreichend gekühlt werden. Außer­ dem werden die Lager infolge der intensiven Kühlung des Läu­ fers 7 von vornherein weniger stark erwärmt.

Claims (6)

1. Elektrische Maschine mit einem Ständerblechpaket (3) in einem eckig ausgebildeten Gehäuse (1) und mit einem Läufer (7), bei der am Gehäuseumfang von einem Kühlmedium durch­ strömte Primär-Kühlkanäle (20) in den Eckbereichen (14) des Gehäuses (1) für einen Außenkühlkreis vorgesehen sind, und die einen Innenkühlkreis aus mit den Primär-Kühlkanälen (20) in Wärmeaustausch stehen­ den Sekundär-Kühlkanälen (15) und den Läufer (7) axial durch­ setzenden Läufer-Kühlkanälen (19) aufweist, in welchem als Kühlmedium Luft umgewälzt ist, bei der die Sekundär-Kühl­ kanäle (15) am Umfang des Ständerblechpakets (3) zwischen den Eckbereichen (14) durch Ausstanzungen (16) in den Blechen des Ständerblechpakets (13) gebildet sind, bei der auf einer Läuferstirnseite sich axial erstreckende, radial fördernde Lüfterflügel (9) im Läufer (7) vorgesehen sind und bei der axial vor diesen Lüfterflügel (9) eine sich bis zur Welle (5) des Läufers (7) erstreckende ge­ schlossene Scheibe (10) angeordnet ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Scheibe (10) direkt an der radial verlaufenden Stirnkante (11) der Lüfterflügel (9) anliegt oder axial geringfügig gegenüber diesen Stirnkanten (11) beabstandet ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Scheibe (10) radial mindestens bis zur radial außen lie­ genden Umfangskante (2) der Lüfterflügel (9) erstreckt.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Scheibe (10) drehfest auf der Welle (5) angeordnet ist.

5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei bei einer Ausbildung des Läufers (7) als Kurz­ schlussläufer die Lüfterflügel (9) an dem entsprechenden Kurzschlussring (8) angeformt sind.

6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei der Ständer viereckig ausgebildet ist.