DE6941054U

DE6941054U - Elektrische maschine mit ausgepraegten laeuferpolen

Info

Publication number: DE6941054U
Application number: DE6941054U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-17
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1974-08-08

Description

Elektrische Maschine mit ausgeprägten Läuf?.rpolen

Neuerung

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Die vorliegende £*£i«Ätmg=betrifft eine elektrische Maschine mit ausgeprägten Läuferpolen, deren Läufer durch Luft gekühlt wird, welch⁰ die Pollücken axial durchströmt und radial über das Ständerblechpaket austritt. Diese den Läufer durchströmende Kühlluft ruft bekanntlich Ventilationsverluste hervor, die, insbesondere wenn es sich um Maschinen mit verhältnismäßig hoher Umfangsgeschwindigkeit handelt, im Leisturi.^shaushalt der elektrischen Maschine eine entscheidende Rolle spielen und den Wirkungsgrad merklich verschlechtern können. Da jedoch bei elektrischen Großmaschinen '»virkungsgradverbesserungen, auch wenn sie nur· an sich eine geringe Größe haben, äußerst wichtig sind, besteht die Aufgabe, die durch die ausgeprägten Pole hervorgerufenen VentilationsverlUvSte zu verringern.

Aus der deutschen Patentschrift 155 539 ist es bereits beginnt, zur Verringerung der Ventilationsverluste den ausgeprägte Pole besitzenden L&uferkörper einer elektrischen Maschine durch Zwischenstücke an der Kantelfläche der Pollücken und an den Stirnflächen zu einem glatten Zylinder umzubilden. Die Stirnseiten der Maschine sind dabei durch die vor den Polwicklungen liegenden Zwischenstücke völlig geschlossen, so daß dort keinerlei Kühlluft in die PollUcke eintreten kann, während die Zwischenstücke an den Mantelflächen Ventilationslöcher aufweisen. Durch diese bekannten Maßnahmen zur Herabsetzung der Ventilationsverluste ist also die Entwarnung der Lauferwicklungen weitgehend behindert.

Um den Durchtritt der Kühlluft zu verbessern und doch nur ge-

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ringe Ventilationsverluste zu haben, ist es weiterhin aus der deutschen Patentschrift 172 336 bekannt, den Schenkelpolläufer einer elektrischen Maschine durch eine das ganze Magnetsystem umschließende, zylindrische, von den Polschuhen durchsetzte Trommel abzudecken. Der Lufteintritt von den Stirnseiten der Pollücken her ist dann zwar nicht beeinträchtigt, jedoch kann nun die Kühlluft nicht radial durch das Ständerblechpaket abgeführt werden. Außerdem wird durch diese sehr aufwendige Abdeckung der Läufermantelflächen nur eine geringe Herabsetzung der Ventilationsverluste erreicht.

Neuerling

Die vorliegende £p#iH$B!ig zeigt einen V/eg, um bei einer genügenden Kühlung der Läuferwicklung mit Kühlluft, welche die Pollücken axial durchströmt und radial über das Ständerblechpaket austritt, den Anteil der Ventilationsverluste wesentlich zu verringern. Gemäß der Erfindung sind die stirnseitigen Öffnungen der Pollücken jeweils durch ein senkrecht zur Maschinenachse stehendes, seitlich an den Polwicklungen anliegendes Schirmsegment teilweise abgedeckt. Diese in einfacher Weise am Läuferkörper zu befestigenden Schirmsegmente, welche mit diesem zusammen.rotieren, bedeuten einen geringen Aufwand. Da diese Schirmsegmente nicht" die gesamte Pollücke, sondern nur einen Teil davon abdecken, wird durch sie die •Kühlluftführung nicht wesentlich gedrosselt. Es zeigte sich nun in überraschender Weise, daß diese Schirmsegmente, welche die Entwärmung des Läufers nicht wesentlich behindern, die Ventilationsverluste stark herabsetzen, weil sie die sogenannten NuIl-.Verluste verringern, d.h. sie verringern jenen Verlustanteil, der bei völliger ivrosselung des Kühlstromes übrig bleibt. Diese Hullverluste werden vor allem durch sekundäre, d.h. im KurζschIu8 laufende Strörcungavorgange verursacht. Bei Maschinen mit ausgeprägten Polen am Läufer gehören dazu in erster Linie die von den freiliegenden Eekpn der Polwicklungen angeregten Rendvorgänge.

Neuerung

Diese lassen sich aber durch die gemäß der ®s*Msi*t»g in den stirnseitigen Öffnungen der Pollürken vorgesehenen SchirmFsegmente zum größten Teil unterdrücken.

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Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Schirmsegmente den unteren» radial innenliegenden Teil der Pollücke abdecken und ihre Oberkante ungefähr in halber Polhöhe liegt. Dadurch konnten die Ventilationsverluste eines Schenkelpolläufers üblicher Ausführung auf ungefähr die Hälfte des Wertes herabgesetzt werden, den sie bei einer gleichen Maschine ohne Scbirmsegmente haben wurden. Die Eintrittsöffnungen für die Kühlluft blieben dabei genügend groß.

Die Ventilationsverluste lassen sich außerdem mit Vorteil noch weiterhin dadurch verringern, daß zusätzlich zu den an den _ stirnseitigen Öffnungen der Pollücken rhit der Polstirn fluchtenden ^- bzw. nur wenig in den Polkanal· zurückgesetzten Schirmsegmente symmetrisch zur Maschinenmitte noch weitere, querveriaufende, den unteren Teil der Pollücke abdeckende, seitlich anliegende Schotts .angeordnet sind. Diese .Querwände haben'etwa die gleiche Höhe wie die gemäß der Erfindung vorgesehenen Schirmsegmente. Sie unterteilen die Pollücken, wodurch eine günstige Beeinflussung der Strömungsvorgänge innerhalb der Pollücke herbeigeführt wird, ohne daß eine -Verschlechterung der Kühlluftführung und Entwarnung eintritt. . " ·

Es empfiehlt sich, die Schirmsegmente oder Schotts aus unmagnetischem Material, wie z.B. Messing, Kunststoff oder unmagnetischem Stahl herzustellen. Da die Kühlungsverhältnisse einer elektrischen Großmaschine häufig erst am Aufstellungsort festgestellt werden können, ist es weiterhin zweckmäßig, die Schirmsegmente bzw. Schotts herausnehmbar, insbesondere in axialer Richtung verstellbar am Läuferkörper zu befestigen. Sie sind dann noch nachträglich in ihrer Lage veränderlich und können dadurch z.B. veränderten Betriebsbedingungen der Maschine wieder angepaßt werden, um eine optimale Senkung der Ventilationsverluste zu erreichen.

Neuerung

Die Anwendung der ife^SMsäese ist besonders vorteilhaft bei elek-

trischen Maschinen großer Leistung, bei denen nur der Läufer durch angesaugte, die P'ollücken durchströmende Kühlluft gekühlt werden soll und bei denen für den Ständer eine direkte Flüssig-

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keits- oder Gaskühlung innerhalb der Leiter oder des Blechpaketes vorgesehen ist.

Neuerung

Im folgenden sex die. Es£iad»iäg an Hand des in den Figuren 1 bis schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispieles noch näher erläutert.

Pig. 1 zeigt eine Ansicht auf die Stirnfläche des Läufers einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Polen, Pig. 2 einen in • einer Pollücke verlaufenden Längsschnitt und Fig* 3 eine Aufsicht auf einen Läuferpol.

Die ausgeprägten Pole 1 des Läufers einer elektrischen Schenkelpolmaschine, z.B. eines 'A'asserkraftgenerators, tragen die Polwicklungen 2, die aus Kupferflachleitern bestehen, von denen einige als Kr'ilrippen 3 herausgezogen sind.

Die Kühlung des Läufers der elektrischen Schenkelpolmaschine erfolgt durch Kühlluft, welche an den stirnseitigen Öffnungen der.Pollücken 4 eintritt, diese axial durchströmt und dann radial über das nicht dargestellte Ständerblechpaket abfließt. Gemäß der Erfindung ist der untere, radial innenlie-gende Teil der stirnseitigen Öffnungen der Pollücken 4 jeweils durch senkrecht zur Maschinenachse stehende Schirmsegmente 5 abgedeckt. Die Oberkante 6 der Schirmsegmente 5 liegt etwa in halber Polhche. Seitlich liegen die Schirmsegmente 5 an den Polv/icklungen 2 an, wozu gegebenenfalls die Kühlrippen 3 abgefräst sein können. In Richtung der Maschin^nlängsachse gesehen liegen die Schirmsegmente nicht ganz fluchtend mit der Stirnfläche der Polwicklungen 2, sondern um die Breite der Kühlrippen 3 in die Pollücke 4 zurückgesetzt. Dadurch ist die Kühlung der Stirnflächen der Polwicklungen 2 nicht beeinträchtigt und für den Eintritt der Kühlluft in die Pollücken 4 steht noch ein genügender Querschnitt zur Verfügung.

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Außerdem sind in der Pollücke 4 mehrere querverlaufende, an . den Seihen der Polwicklungen 2 anliegende, den unteren Teil der Pollücke 4 abdeckende Schotts 7 angeordnet. Diese Schotts 7 liegen symmetrisch zur Maschinenmitte und unterteilen jede Pollücke 4 in kleine Abschnitte, deren Länge von' Fall zu Fall festgelegt wird, z.B. so, daß der mittlere Abschnitt ungefähr doppelt so groß ist wie die seitlichen. Die Schotts 7 haben etwa die gleiche Höhe wie jeweils die Schirmsegmente 5. Sie beeinflussen die Ventilationsvorgänge im Innern der Pollücke

den

und setzen daher zusätzlich zu/ Schirmsegmenten 5 die Ventilationsverluste weiter herab.

Die Schirmsegmente 5 und die Schotts 7 sind am Läuferkörper S herausnehmbar befestigt und laufen mit ekles ein um. Zu ihrer Befestigung dienen nicht dargestellte, radial gerichtete Bolzen. Diese sind z.B. mit. einem Hammerkopf in einer axial verlaufenden Wut am Läuferkörper 8 gehalten, so daß die Schirmsegmente 5 bzw. Schotts 7 auch in ihrer genauen axialen. Lage verändert und noch nachträglich eingestellt werden können.

10 Ansprüche
3 Figuren

TIV

Claims

VPA 69/0139 (VPA 9/381/0701) - 6 Schutssansprüche

1. Elektrische Maschine mit ausgeprägten Läuferpolen, deren Läufer durch Luft gekühlt wird, die axial die Pollücken durchströmt und radial über das Ständerblechpaket austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Öffnungen der Pollücken (4) Jeweils durch senkrecht zur Maschinenachse stehene, seitlich an den Polwicklungen (2) anliegende Schirmsegmente (5) teilweise abgedeckt Bind.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmsegmente (5) jeweils den unteren, radial innenliegenden Teil der stirnseitigen Öffnungen der Pollücken (4) abdecken.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder'2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Polwicklung (2) mit herausgezogenen Kühlrippen (3) die Schirmsegmente (5) in axialer .Richtung um die Breite der Kühlrippen (3) in die Pollücke (4) zurückgesetzt sind.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (6) der Schirmsegmente (5) ungefähr in halber Polhöhe liegt.

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Pollücken (A) symmetrisch zur Maschinenraitte noch weitere, querverlaufende, an den Polwicklungen (2) anliegende, den unteren Teil der Pollücke (4) abdeckende Schotts (7) angeordnet sind. . .

6. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daS die Schotts (7) angenähert die gleiche Höhe wie die Sch irre·- Segmente (5) in den stirnseitigen Öffnungen der Pollücken (4) haben.

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7. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die.Schirmsegmente (5) und/oder Schotts (7) aus unmagnetischem Material bestehen.

8. Elektrische Haschine nach Anspruch 1 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmsegmente (5) und/oder Schotts ^:'7) herausnehmbar am Läuferkörper (8) befestigt sind.

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmsegmente (5) und/oder Schotts (7) in axialer Richtung verstellbar am Läuferkörper (8) befestigt sind.

10. Elektrische Maschine nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Schirmsegmente (5) und/oder Schotts (7) radial gerichtete Bolzen dienen, die in Nuten des Lauferkörpers (S) gehalten sind.