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Einrichtung zur Kühlung elektrischer Maschinen mittels gasförmigen
Kühlmittels Bei durch gasförmige Kühlmittel, beispielsweise Luft, gekühlten elektrischen
Maschinen hat man in neuerer Zeit vielfach die Anordnung so getroffen, daß die Kühlluft
durch zwischen den Blechpaketen des wirksamen Eisens angeordnete, aus axialen Zuführungskanälen
gespeiste Kühlschlitze (Eintrittsschlitze) vom Rücken her in die Maschine eingeführt
wird, darauf durch im wirksamen Eisen angeordnete Axialkanäle nach anderen Kühlschlitzen
(Austrittsschlitze), die zweckmäßig mit den Eintrittsschlitzen in axialer Richtung
abwechseln, geleitet und schließlich durch die Austrittsschlitze aus der Maschine
herausgeführt wird.
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Da hier also immer ein Radialschlitz nur zur Einführung der Kühlluft
in das Innere der Maschine, ein anderer Radialschlitz nur zur Abführung der erwärmten
Luft aus der Maschine dient, hat man, um eine gegenseitige Störung der ein- und
austretenden Kühlmittelströme zu verhindern, die Ausströmschlitze gegen die axial
über den Rücken des Ständereisens verlaufenden Zuführungskammern und die Einströmschlitze
gegen die zwischen den Einführungskammern liegenden und daher gleichfalls axial
verlaufenden Austrittsräume durch Distanzstücke abgeschlossen. Diese Anordnung hat
jedoch den Nachteil, daß von- dem gesamten Umfang des wirksamen Eisens sowohl im
Einström- als auch im Ausströmschlitz nur etwa die Hälfte für die Führung des Kühlmittels
ausgenutzt werden kann.
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Nach der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß. die
absperrenden Distanzstücke in den Kühlschlitzen etwa winkelförmig nach innen gezogen
sind, so daß innerhalb der Radialschlitze an sich bekannte taschenartige Räume abgetrennt
werden. In diese münden ein oder mehrere durch das wirksame Eisen axial geführte
Kanäle, die einen Teil des durch irgendeinen Kühlschlitz strömenden Kühlmittels
nach den benachbarten Kühlschlitzen hinüberleiten. Hierdurch wird der zur Verfügung
stehende Querschnitt der Kühlmittelwege an den engsten Stellen entlastet und unter
Vermeidung toter Räume die volle Ausnutzung des ganzen Umfanges in jedem Kühlschlitz
ermöglicht.
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An Hand der Zeichnung soll der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
beschrieben werden. Die Abb. i und z stellen Längsschnitte durch einen Teil des
Ständers nach den Ebenen A-B bzw. C-D (Abb. 3 und 4) dar, während Abb.3 -einen Schnitt
nach der Ebene E'-F durch einen Einströmschlitz, Abb.4 einen Schnitt nach der Ebene
G-H durch einen Ausströmschlitz (Abb. i) darstellt. Mit i ist der Läufer, mit z
das wirksame Ständereisen und mit 3
das Gehäuse der Maschine bezeichnet.
Innerhalb des Gehäuserückens sind Einströmkammern q. angeordnet, welche das Kühlmittel,
z. B. Luft, den im wirksamen Eisen angeordneten Kühlschlitzen zuführt. Hierbei ist
die Anordnung so gedacht, daß Ein- und Ausströmschlitze in axialer Richtung miteinander
abwechseln, so daß, von den beiden Stirnseiten beginnend, der erste Kühlschlitz
5 im wesentlichen dem Lufteintritt, der zweite 6 dem Luftaustritt, der dritte 5'
wieder dem Lufteintritt, der vierte 6' wieder dem Luftaustritt dient usw. Zu diesem
Zweck sind naturgemäß. auch hier Absperrungen erforderlich, welche eine gegenseitige
Störung des ein- und austretenden Kühlmittels verhindern.
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Gemäß der Erfindung werden nun die Absperrungen derart ausgebildet,
daß. tote Räume unter den Absperrstücken vermieden werden. In dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies durch winkelförmige Ausbildung der absperrenden
Zwischenstücke 7 erreicht, wodurch in den Kühlschlitzen die erwähnten taschenartigen
Räume abgegrenzt werden. Im Bereiche dieser taschenartigen Räume sind im wirksamen
Eisen axiale Kühlkanäle 8 angeordnet, welche eine Verbindung zwischen den benachbarten
Ein- und Ausströmschlitzen herstellen. Ferner sind auch in der Nähe der Wicklungsnuten
Axialkanäle 9 angeordnet. Hierbei nimmt das Kühlmittel folgenden Weg durch die Maschine:
Aus den Druckkammern io des Gehäuses, in welchen die Luft entweder durch an den
Stirnseiten des Läufers angeordnete Ventilatoren oder in sonst geeigneter Weise
beispielsweise durch außerhalb der Maschine angeordnete Luftbeweger unter Überdruck
gegen Atmosphäre ;gesetzt wird, tritt ein Teil der Luft durch die Einströmkammern
¢ des Gehäuses in die Einströmschlitze 5, 5' des wirksamen Eisens vom Rücken her
ein und strömt durch die in der Nähe der Wicklung angeordneten Axiallkanäle 9 in
die Ausströmschlitze 6, 6', ein anderer Teil der Kühlluft tritt aus der Zuführungskammer
4. in die durch die winkelförmigen Distanzstücke 7 abgegrenzten Taschen der Ausströmschlitze
6, 6', geht von dort durch die Axialkanäle 8 in die Einströmschlitze und vereinigt
sich mit dem ersterwähnten Teil der Kühlluft, um gemeinsam mit diesem durch die
Kanäle 9 in die Austrittsschlitze und von dort in die Ausströmkammer i i des Gehäuses
auszutreten.
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Um zu verhindern, daß die in die Einströmschlitze 5, 5' vom Rücken
her eintretende Luft durch die vom Läufer nach dem Rücken zu weggeschleuderte Luft
,gestört wird, sind die Eintrittsschlitze in an sich bekannter Weise gegen den Luftspalt
zwischen Ständer und Läufer durch Zwischenstücke 1a abgegrenzt. Die Ausströmschlitze
6, 6' können dagegen, da sowohl der aus den Axialkanälen 9 als auch der vom Luftspalt
zwischen Ständer und Läufer in sie eintretende Luftstrom die gleiche Richtung von
innen nach außen haben, nach dem Luftspalt hin offen bleiben.
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Der durch die Erfindung erreichte technische Fortschritt ergibt sich
am deutlichsten aus den .Abb. 3 und q.. Der durch die Einströmschlitze 5, 5' eintretenden
Kühlluft wird von den taschenartigen Räumen der beiden benachbarten Ausströmschlitze
noch eine erhebliche Luftmenge zugeführt, andererseits findet die aüs den Ausströmschlitzen
6, 6' nach der Ausströmkammer i i abfließende Kühlluft noch einen Ausweg durch die
Axialkanäle 8 und die taschenartigen Räume der Eintrittsschlitze 5, 5' in die Ausströmkammer
i i. Hierdurch wird sowohl für die einströmende wie für die ausströmende Luft der
Querschnitt an den sonst engsten Stellen verdoppelt. Wie die Abb.3 und q. deutlich
zeigen, gibt es bei dieser Anordnung tote Räume in den Luftwegen überhaupt nicht
mehr.
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Wie bereits erwähnt, ist die in der Zeichnung dargestellte Anordnung
nur -ein Ausführungsbeispiel. Statt der Verwendung von Luft zur Kühlung der Maschine
ist gemäß der Erfindung auch die Anwendung anderer für die Kühlung elektrischer
Maschinen bekannten Gase, beispielsweise Wasserstoff, Stickstoff, Kohlensäure u.
dgl., möglich, ohne daß andere Maßnahmen an der Maschine notwendig wären, als eine
sorgfältige Abdichtung gegen die Atmosphäre. Statt das Kühlmittel von den Stirnseiten
her durch die Kammern 4. den Kühlschlitzen zuzuführen, kann man die Druckkammer
io auch nach der Mitte der Maschine verlegen und die Luft von dort nach den Stirnseiten
zu in die Kühlschlitze einführen.
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Ferner beschränkt sich die Erfindung nicht auf den in der Zeichnung
dargestellten Fall, daß die Luft auf ihrem Wege durch in der Nähe der Wicklungsnuten
angeordnete Axialkanäle 9 weitergeführt wird, sondern man kann _sie, wo dies zweckmäßig
erscheint, statt oder außer durch diese Axialkanäle 9, wie bekannt, auch durch den
Luftspalt zwischen Ständer und Läufer in die Austrittsschlitze führen. Man kann
auch die Axialkanäle 9 als Vertiefung der Wicklungsnut in an sich bekannter Weise
unmittelbar an die Wicklung heranrücken, so daß dann zwischen Wicklung und Luftstrom
ein trennender Eisensteg nicht mehr besteht. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß
die Wicklung
wenigstens an einer ihrer Seiten unmittelbar von der
Kühlluft bespült wird.
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Eine zweckmäßige Änderung der Anordnung ergibt sich, wenn man das
Kühlmittel nicht durch die Maschine hindurchdrückt, sondern durch dieselbe hindurchsaugt.
Es wird dann nämlich die durch den Kompressionsdruck und die Verluste des Luftbewegers
verursachte Vorwärmung des Kühlmittels, die immerhin einige Grad Celsius betragen
kann, wie bekannt, vermieden.