DE6930488U

DE6930488U - ARRANGEMENT FOR COOLING THE ROTORS OF ELECTRIC MACHINERY, IN PARTICULAR ELECTRIC SMALL MOTORS.

Info

Publication number: DE6930488U
Application number: DE6930488U
Authority: DE
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1971-11-25

Description

Der PXte'ntanwAi;!⁵ EtfjPL-lNG. VY.;,BeyerThe PXte'ntanwAi ;! ⁵ EtfjPL-lNG. VY.;, Beyer

FRANKFURT/MAIN FREIHERR-VOM-STEIN-STRASSE 1« FRANKFURT / MAIN FREIHERR-VOM-STEIN-STRASSE 1 «

In Sachen: A₇ .In terms of: A ₇ .

Aktiebolaget
Electrol-ux
Stockholm /SchwedenAktiebolaget
Electrol-ux
Stockholm / Sweden

Priorität der schwed. Patentanmeldung No.12 190/68 vom 11. September 1968Priority of the Swedish patent application No. 12 190/68 dated September 11, 1968

Anordnung zur Kühlung der Rotoren elektrischer Maschinen, insbesonderer elektrischer Kleinmotoren Arrangement for cooling the rotors of electrical machines, especially small electric motors

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kühlung der Rotoren elektrischer Maschinen, insbesonderer elektrischer Kleinmotoren, bei denen der Eisenkern des Rotors von einem mit Nuten zur Aufnahme der Wicklung versehenen Blechpaket gebildet ist und die Wickelköpfe von an den Paketenden angeordneten Stirnplatten aus Isoliermaterial abgestützt sind.The invention relates to an arrangement for cooling the rotors of electrical machines, especially electrical ones Small motors in which the iron core of the rotor is made up of a laminated core provided with grooves to accommodate the winding is formed and the winding heads are supported by end plates made of insulating material arranged at the package ends are.

Es ist bekannt, zur Erzeugung eines Kühlluftstromes und somit zur Herabsetzung der Rotortemperatur auf der Rotorwelle ein Lüfterrad anzuordnen. Ebenso ist es bekannt, unmittelbar an der Aussenseite wenigstens einer Rotorstirnplatte Lüfterschaufeln vorzusehen, die zusammen mit dem Rotor umlaufen. In beiden Fällen handelt es sich praktisch um Lüfterräder, durch welche sowohl das Gewicht wie die Kosten des Rotors steigen. Ausserdem werden bei den bekannten Anordnungen Wirbelungen innerhalb des Kühlluftstromes erzeugt, die sich nachteilig auf den Gesamtwirkungsgrad der Maschine auswirken.It is known to generate a flow of cooling air and thus to arrange a fan wheel to reduce the rotor temperature on the rotor shaft. It is also known immediately to provide fan blades on the outside of at least one rotor face plate, which together with the Rotate the rotor. In both cases it is practically fan wheels, through which both the weight and the The cost of the rotor increases. In addition, in the known arrangements, eddies are created within the cooling air flow generated, which have a detrimental effect on the overall efficiency of the machine.

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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen, indem weder ein gesondertes Lüfterrad noch unmittelbar an der bzw« den RotorstirnpiLatten angeordnete Lüfterschaufeln verwendet werden. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass an den zum Ständerblechpaket und zur Rotorwelle weisenden Enden der Stirnplatten Kanäle gebildet sind, die so angeordnet sind, daß zwischen ihren Endabschnitten bei der Drehung des Rotors eine Druckdifferenz entsteht;, die einei Kühlluft strom durch den Rotor zur Folge hat.The object of the invention is to eliminate these disadvantages by neither a separate fan wheel nor directly Fan blades arranged on or on the rotor face plates be used. According to the invention, this object is achieved in that on the stator core and to the rotor shaft facing ends of the end plates are formed channels which are arranged so that between their end sections when the rotor rotates, a pressure difference is created; the air flows through the rotor has the consequence.

Die einlaßseitigen Abschnitte der Kühlkanäle befinden sich dabei in der Nähe der Rotorwelle und die auslaßseitigen Abschnitte sind an der Peripherie des Rotors angeordnet. Wenn der Rotor sich um seine Achse dreh^, wird die Luft in μ The inlet-side sections of the cooling channels are located in the vicinity of the rotor shaft and the outlet-side sections are arranged on the periphery of the rotor. When the rotor turns around its axis, the air is in μ

denlKanälen beschleunigt, was ein Absinken des statischen ¥■ Druckes an den Kanalauslässen zur Folge hat. Es entsteht somit eine Druckdifferenz zwischen dem Einlaßabschnitt und dem Auslaßabschnitt eines jeden Kanals, wodurch ein Luftstrom durch den Rotor erzeugt wird. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit eines getrennten Lüfterrades zur Erzeugung des Kühiluftstromes durch den Rotor vermieden, während gleichzeitig eine beträchtliche Materialeinsparung sowie ein leichteres Rotorgewicht erreicht werden. Bei elektrischen Maschinen, die mit hohen Drehzahlen arbeiten, wie dies bei- || spielsweise bei Kleinmotoren der Fall ist, ist eine Anord- f| nung nach der Erfindung besonders vorteilhaft. W. accelerated denlKanälen what a drop in static pressure at the channel outlets ¥ ■ result has. There is thus a pressure difference between the inlet section and the outlet section of each channel, whereby an air flow is generated through the rotor. In this way, the need for a separate fan wheel to generate the cooling air flow through the rotor is avoided, while at the same time a considerable saving in material and a lighter rotor weight are achieved. With electrical machines that work at high speeds, like this at- || is the case, for example, with small motors, an arrangement f | tion according to the invention particularly advantageous. W.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach- ·*? stehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestell- |, ■ ten Ausführungsbeispiels. Es seigen :Further advantages of the invention result from the after- · *? standing description of a shown in the drawing |, ■ th embodiment. There are:

Fig. 1 die vollständige Ansicht eines Rotors für elektrische Maschinen,1 shows the complete view of a rotor for electrical machines,

Fig. 2 in Stirnansicht die Aussenseite einer Rotorstirnplatte , 2 shows the outside of a rotor face plate in an end view,

EIL 234 hgEIL 234 ed

693048825.11.71693048825.11.71

Fig. 3 eine Seitenansicht der Stirnplatte nach Fig. 2,Fig. 3 is a side view of the face plate according to Fig. 2,

Fig. 4- in perspektivischer Darstellung eine Ansicht der gegen das Ständerblechpaket gerichteten Seite einer Rotorstirnplatte,Fig. 4- is a perspective view of the directed against the stator core Side of a rotor faceplate,

Fig= 5 ein einzelnes Blech des Ständerblechpakets undFig = 5 a single sheet of the stator core and

Fig. 6 in Prinzipdarstellung einen Längsschnitt durch das Rotorblechpaket zur Verdeutlichung der im Blechpaket gebildeten Kühlkanäle.6 shows a schematic representation of a longitudinal section through the laminated rotor core for clarification the cooling channels formed in the laminated core.

Gemäss der Darstellung in Fig. 1 befindet sich auf einer Rotorwelle 1 ein Eisenkern in Form eines Blechpaketes 2. Die einzelnen Bleche 3 des Blechpakets sind mit Aussparungen zur Bildung von Nuten innerhalb des Ständerblechpaketes versehen, welche die Rotorwicklung aufnehmen«. Die Wickelköpfe 5»6 werden an beiden Seiten des Blechpakets von Stirnplatten 7»8 aus elektrischem Isoliermaterial abgestützt. An den einen Wickelkopf schließt sich ein Kommutator 9 auf der Rotorwelle 1 can, dessen Segmente in bekannter Weise mit den Drähten der Rotorwicklung verbunden sind.According to the illustration in Fig. 1 is located on one Rotor shaft 1 has an iron core in the form of a laminated core 2. The individual laminations 3 of the laminated core have cutouts to form grooves within the stator core, which take up the rotor winding «. the Winding heads 5 »6 are on both sides of the laminated core supported by end plates 7 »8 made of electrical insulating material. A commutator 9 on the rotor shaft 1 can, the segments of which in are connected to the wires of the rotor winding in a known manner.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht eine Jede Stirnplatte 7»8 aus einem die Rotorwelle 1 umschließenden zylindrischen Teil 10 und einem im wesentlichen radial an diesem anschließenden Flanschteil 11. Der Flanschteil 11 hat verzugsweise den gleicher». Querschnitt wie die Bleche 3 des Rotorblechpaketes 2. Der Einlaßabschnitt 12 der Kühlkanäle wird von einer Vielzahl axialer Aussparungen an der Innenseite des zylindrischen Teils 10 einer jeden Stirnplatte gebildet, und der Auslaßabschnitt 13 besteht aus einer Vielzahl radialer Ausnehmungen, die mit den axialen Ausnehmungen in Verbindung stehen und im Flanschteil 11 einer Jeden Stirnplatte vorgesehen sind.As can be seen from Fig. 2, there is each end plate 7 »8 from a cylindrical one surrounding the rotor shaft 1 Part 10 and a flange part 11 adjoining this essentially radially the same ». Cross-section like the sheets 3 of the Laminated rotor core 2. The inlet section 12 of the cooling ducts is formed by a plurality of axial recesses on the inside of the cylindrical part 10 of each end plate, and the outlet portion 13 consists of a plurality of radial recesses which are in communication with the axial recesses and in the flange part 11 a Each faceplate are provided.

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Während der Drehung des Rotors um die Achse der Rotorwelle 1 wird Luft aus dem Auslaßabschnitt 13 der Kühlkanäle mit einer Geschwindigkeit herausgeschleudert, die grosser als die Einlassgeschwindigkeit ist, aber durch einen Unterdruck im Auslaßabschnitt 13 im Verhältnis zum Einlaßab* schnitt 12 erzeugt wird. Diese Druckdifferenz ruft einen Luftstrom durch die Kühlkanäle hervor,, Bei ihrem Weg durch die Kühlkanäle kühlt die Luft die Rotorwicklung, insbesondere r -χ die Wickelköpfe und die Stirnseiten des RotorblechpaketesDuring the rotation of the rotor around the axis of the rotor shaft 1, air is thrown out of the outlet section 13 of the cooling ducts at a speed that is greater than the inlet speed, but is generated by a negative pressure in the outlet section 13 in relation to the inlet section 12. This pressure differential causes an air flow through the cooling ducts shown ,, At their path through the cooling passages, the air cools the rotor winding, particularly r the end windings and the end faces of the rotor core -χ

Eine wirksame Kühlung des Inneren des Rotorblechpakets 2 wird dadurch erhalten, dass in den Blechen 3 des Blechpakets 2 durchlässe vorgesehen sind, die parallel zur Rotorwelle 1 verlaufen und die Kühlkanäle in den beiden Stirnplatten 7,8 miteinander verbinden. Die Paketbleche 3» ä-ie aus dünnen Blechzuschnitten bestehen, haben gemäss Fig. 5 an ihrem Aussenumfang eine Vielzahl radial gerichteter Zähne, zwischen denen Nuten 4 zur Aufnahme der Rotorwicklung gebildet sind. In der Mitte sind die Bleche 3 mit je einer runden Durchbrechung 15 zur Montage auf der Rotorwelle 1 versehen. Die Zentraldurchbrechungen 15 sind an O ihrem Umfang mit Erweiterungen 16 versehen, welche im zusammengesetzten Rotorblechpaket 2 Kanäle bilden, die parallel zur Rotorwelle 1 verlaufen.Effective cooling of the interior of the laminated rotor core 2 is obtained in that in the laminations 3 of the laminated core 2 passages are provided which run parallel to the rotor shaft 1 and connect the cooling channels in the two end plates 7, 8 to one another. The package sheets 3 »ä-ie consist of thin sheet metal blanks, according to FIG. 5, have a large number of radially directed ones on their outer circumference Teeth, between which grooves 4 are formed for receiving the rotor winding. In the middle are the sheets 3 with a round opening 15 for mounting on the rotor shaft 1 provided. The central openings 15 are provided at O their circumference with extensions 16, which in the assembled Laminated rotor stack 2 form channels that run parallel to rotor shaft 1.

Durch Anordnung der Kühlluftkanäle teilweise in den Stirnplatten 7,8, teilweise im Rotorblechpaket 2 selbst wird eine wirksame Kühlung sowohl der Eotox"wicklung wie auch des Blechpsketes bei der Drehung des Rotors erhalten. Diese Kühlung wird allein durch geeignete Formgebung vorhandener Rotorteile ohne zusätzliche Benutzung kostensteigander sonstiger Teile in der Form eines Lüfterrades od.dgl. erreicht. Da die Stirnplatten 7,8 die Wickelköpfe tragen, sind sie vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt, der sich bei seiner Formgebung leicht mit den für die Kühlluftkanäle erforderlichen Aussparungen versehen läßt.By arranging the cooling air ducts partly in the end plates 7, 8 and partly in the rotor core 2 itself an effective cooling of both the Eotox "winding as well as of the Blechpsketes obtained during the rotation of the rotor. These Cooling becomes more costly simply through suitable shaping of existing rotor parts without additional use other parts in the form of a fan wheel or the like. achieved. Since the end plates 7,8 carry the winding heads, they are preferably made of a plastic that is easily shaped with the cooling air ducts can be provided required recesses.

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Es ist ebenso einfach, die Pakefbleche 3 beim Stanzen der Zähne 14 und der Zentraldurchbrechungen 15 mit den Erweiterungen 16 zmr Bildung der Axialkanäle 17 zu versehen. Durch Verwendung vorhandener Rotorteile, die bei der Drehung des Rotors einen Luftstrom erzeugen und leiten, wird eine einfache, leichte und billige Rotorkonstruktion erhalten.It is just as easy to remove the package sheets 3 when punching the teeth 14 and the central openings 15 with the extensions 16 to form the axial channels 17 Mistake. By using existing rotor parts that generate an air flow when the rotor rotates and conduct, a simple, light and cheap rotor construction is obtained.

Die vorbeschriebene und dargestellte Ausführungsform dient nur zur beispielsweisen Erläuterung der Erfindung, ohne diese zu beschränken. Es sind folglich verschiedene Abwandlungen innerhalb des Erfindungsgedankens denkbar. So können beispielsweise bei einer anderen Äusführungsform_t wenn die dortigen Bedingungen ein Ansaugen von Kühlluft über beide Stirnplatten des Rotors nicht erlauben, Axialkanäle 12 für den Lufteintritt nur in einer der beiden Stirnplatten vorgesehen sein, und der Kühllufttransport zu der anderen Stirnplatte wird dann über axiale Kanäle 17 i^i Ständerblechpaket geführt.The above-described and illustrated embodiment serves only to explain the invention by way of example, without restricting it. Various modifications are consequently conceivable within the concept of the invention. For example, in another Äusführungsform _t when the conditions there do not allow an intake of cooling air over both of the end plates of the rotor, axial channels 12 may be provided for the air inlet in only one of the two end plates, and the cooling air transport to the other end plate is then via axial channels 17 i ^ i stator core out.

Patentansprüche / EIL 234 hg/ 31.7.1969Claims / EIL 234 hg / 7/31/1969

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Claims

Note to Aktiebolaget Electirolux 'AzVs G 69 \ $ o 488.7 Stockholm / Sweden \ ^ claims

1. Arrangement for cooling the wound with a wire winding seen runner of a small electric motor, "

• Which the Vickel heads of the rotor are supported by end plates made of insulating material, on whose cylindrical hub parts encompassing the rotor shaft are attached to the end of a grooved sheet metal packet with the same cross-section as this adjacent flange part _? characterized in that the end plates (7, 8) have axially directed recesses (12) in the hub bore and recesses (13) running radially between the grooves on the flange sides facing towards the laminated core (2), which recesses (13) at the transition from the hub part ( 1o) connected to the flange part (11) and open at their free ends.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that parallel to the rotor shaft 1 passages (17) are arranged in the rotor core (2), which connect the recesses (12, 13) in the two end plates (7, 8) to one another.

3. arrangement according to claim 2, characterized in that that the passages (17) in the rotor core (2) by a number of radial extensions (16) the central opening (15) of each laminated core (3) receiving the rotor shaft (1) are formed.

EL 234 HG / 14.4.197-1

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