DE568024C - Kuehleinrichtung fuer elektrische Maschinen, insbesondere fuer grosse Kommutatormaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
13. JANUAR 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2Id¹ GRUPPE 55 oi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. April 1927 ab

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für elektrische Maschinen, insbesondere für größere Kommutatormaschinen, bei denen die Kühlluft aus der Umgebung angesaugt und wieder in die Umgebung abgegeben wird, also im allgemeinen keinen Kreislauf beschreibt. Bei solchen Maschinen arbeitet man in der Regel mit sogenannter Durchzugsbelüftung, bei der die Kühlluft gewissermaßen im Überschuß durch das Maschineninnere hindurchgetrieben wird. Diese Belüftungsart ergibt eine wirbelreiche Strömung, die Luft sucht sich für ihren Durchgang in der Hauptsache die Stellen größten Querschnitts aus, strömt also gerade an denjenigen Raumteilen am raschesten, an denen am wenigsten aktives, die Strömung störendes Material angehäuft ist, und meidet Stellen mit kleinem Durchschnittsquerschnitt, also

ao z. B. Luftspalte zwischen den Wicklungsköpfen im Eisenblechpaket usw. Infolge der wirbelreichen Strömung lagern sich den aktiven Maschinenteilen insbesondere an allen einspringenden Ecken Luftpolster mit wirbelförmiger Strömung vor. Die in ihnen enthaltenen Luftmassen nehmen an der allgemeinen Durchzugsbewegung kaum teil, ergeben deshalb nicht bloß eine minderwertige Kühlung, sondern sperren auch den Zutritt der Frischluft zu den aktiven Maschinenteilen. Dabei ist es im wesentlichen gleichgültig, ob dieser Kühlluftstrom durch Saug- oder durch Druckbelüftung hindurchgeblasen wird. Geschieht dies durch Druckbelüftung, beispielsweise durch einen auf der Maschinenwelle sitzenden Lüfter, so ergibt sich noch der besondere Nachteil, daß sich den schon vorhandenen Wirbeln die durch die Lüfterbewegung erzeugten Wirbel überlagern. Auch wird die der Maschine zugeführte Luft um einen den Lüfterverlusten äquivalenten Wärmebetrag vorgewärmt und dadurch der Temperaturgradient zwischen den aktiven Maschinenteilen und der sie bespülenden Kühlluft verkleinert. Auch dadurch geht der Wirkungsgrad der Kühleinrichtung zurück. Die Verhältnisse werden auch nicht dadurch geändert, daß zwei Lüfter angewendet werden, von denen der eine saugt, der andere drückt.

Diese Mängel der bekannten Kühleinrichtungen werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß man im Maschineninnern zunächst einen nicht unerheblichen; Unterdruck erzeugt. Um diesen Unterdruck zu erhalten, muß man dafür sorgen, daß die Kühlluft nur durch verhältnismäßig enge Spalte unter Drosselwirkung in das Maschineninnere eindringen kann. Infolge des Unterdruckes expandiert die Luft im Maschineninnern und kühlt sich dabei nach bekannten Gesetzen etwas ab. Dadurch wird der Temperaturgradient zwischen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Max Dieterlen in Nürnberg.

den aktiven Maschinenteilen und der Kühlluft erhöht und der Wirkungsgrad der Kühlung gesteigert.

Ein ganz erheblicher Vorteil besteht aber noch darin, daß wegen der Drosselung der eintretenden Luft das überschüssige Durchblasen der Kühlluft mit der nachteiligen Wirbelbildung verhütet wird und sich eine mehr oder weniger geordnete Luftströmung ergibt, to die ausgiebig sämtliche aktiven Maschinenteile bestreicht.

Ein weiterer Vorteil besteht noch in folgendem: Das Innere einer elektrischen Maschine enthält einen aus zahlreichen Kanälen und Spalten zusammengesetzten Hohlraum, der labyrinthartige Durchgänge für die Kühlluft bildet, wobei diese Durchgänge oft erheblich verschiedene Strömungswiderstände haben. Die Kühlluft hat nun an sich das Bestreben, den Durchgang mit kleinstem Strömungswiderstand zu bevorzugen, so daß also nur die an diesen Durchgang angrenzenden aktiven Teile gekühlt werden. Die Vorschaltung der verhältnismäßig engen und drosselnd wirkenden Eintrittsspalte für die Kühlluft vor diesen Durchgängen verwischt diese großen Unterschiede in den Strömungswiderständen mit der Folge, daß sich eine gleichmäßige Strömungsverteilung über die einzelnen Durchgänge ergibt. Es werden deshalb auch diejenigen aktiven Teile, die an enge Durchgänge grenzen, kräftig gekühlt.

Bei der Kühleinrichtung für elektrische Maschinen, die den Gegenstand der Erfindung bildet, tritt in an sich bekannter Weise die Luft aus der Umgebung durch die radial innerhalb der Wicklungsköpfe liegenden Stirnräume der Maschine ein und gelangt durch die kammerartig eingekapselten, zwisehen dem Ständerrande und den Ankerwicklungsköpfen liegenden äußeren Stirnräume wieder in die Umgebung zurück. Erfindungsgemäß erzeugen in diesen äußeren eingekapselten Stirnräumen mit der Saugseite angeschlossene, auf den vom Anker herausragenden Wicklungsteilen, auf dem Tragkörper oder auf den Wicklungsstützen des Läufers befestigte Lüfter, die die Kapselung der äußeren Stirnräume bilden, einen Unterdruck. Zwecks Verbesserung der Ständerkühlung können auch in an sich bekannter Weise im Ständerjoche zusätzliche Lufteintrittsöffnungen angebracht werden.

Die Erfindung soll an Hand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert werden.

Die Abb. 1 zeigt im Schema einen Axialschnitt durch die eine Hälfte einer Kommutatormaschine.

Abb. 2 zeigt dieselbe Maschine in der Stirnansicht von der Kommutatorseite.

Auf der Maschinenwelle 1, die bei 2 und 3 gelagert ist, sitzt der Stromwender 4 mit den axialen Kühlkanälen 5 und der Läufer 6 mit den Kanälen 7 in den Gußteilen und mit Kühlschlitzen 8 im Blechpaket 9. Auf Bandagen der Läuferwicklung 10 sitzen zu beiden Stirnseiten der Maschine die Lüfterscheiben 11, 12; sie schließen den Raum (äußere Stirnräume a) zwischen den vorstehenden Teilen der Ankerwicklung und den Rändern 13 des Ständergehäuses 14 ab. In dem Ständer sind zwischen den Polen 15 die Kühlkanäle 16 angebracht.

Die Lüfterscheiben 11,12 saugen die Luft aus dem Innern der Maschine ab. Im Gehäuse entsteht ein Unterdruck, 4er ein Nach-, strömen der Luft durch die Kanäle 5, 7, 8,16 (innere Stirnräume b) zur Folge hat. Ein Teil der Kühlluft wird auch zwischen den Stromwenderfahnen und den Wicklungsköpfen eingesaugt. Auf diese Weise wird eine kräftige Kühlung sämtlicher aktiven Maschinenteile erzielt.

Claims (2)

1. 85 Patentansprüche:

   i. Kühleinrichtung für elektrische Maschinen, insbesondere für große Kommutatormaschinen, bei denen die Kühlluft aus der Umgebung durch die radial innerhalb der Wicklungsköpfe des Ankers liegenden Stirnräume eintritt und durch die kammerartig eingekapselten, radial außerhalb dieser Wicklungsköpfe liegenden Stirnräume des Maschinengehäuses wieder in die Umgebung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen äußeren eingekapselten Stirnräumen mit der Saugseite angeschlossene, auf den vom Anker herausragenden Wicklungsteilen, auf dem Tragkörper oder auf den Wicklungsstützen des Läufers befestigte Lüfter (11, 12), die die Kapselung der äußeren Stirnräume bilden, einen Unterdruck erzeugen.
2. 2. Kühleinrichtung für elektrische Maschinen, insbesondere mit ausgeprägten Ständerpolen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polen (15) und in der Ständermitte Lufteintrittsschlitze angebracht sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen