DE7149286U - Gleichstrommaschine in geschlossener Bauart - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Aktz.: G 71 492 86.9 'Γ

Unser Zeichens 7PA 71/3316 Nr/Pc

-2. Ma,z 1973

Gleichstrommaschine in geschlossener Bauart

Beim Einsatz von elektrischen Maschinen in Transportmitteln, z.B. als Antriebsmaschine für ein Fahx^iug, ist das Gewicht und das Volumen der Maschine von außerordentlicher Bedeutung. Wegen ihrer leichten Steuertarkeit wird die Gleichstrommaschine für solche Anwendungsfälle der Drehstrommas chin?, vorgezogen. Nachteile der Gleichstrommaschine sind das relativ hohe Gewicht und Volumen. Eine Herabsetzung läßt sich durch eine intensive kühlung erreichen. Da Gleichstrommaschinen mit großem Drehzahlstellbereich betrieben werden, ist Fremdkühlung, z.B. Fremdbelüftung, notwendig. Der Aufwand für die Luftführung und den Lüfter ist aber recht groß. Darüber hinaus wird durch die Belüftung besonders bei Betrieb in staubhaltiger Umgebung der Innenraum der Maschine, insbesondere der Kommutator, stark verschmutzt.

Es ist bekannt, diese Nachteile bei Wechselstrommaschinen zumindest teilweise dadurch zu vermeiden, daß man eine Flüssigkeitssprühkühlung einsetzt. Durch die Flüssigkeitssprühkühlung ist auch eine intensivere Abführung der Warme möglich. Dies führt zu einem günstigeren Leistungsgewicht und Leistungsvolumen. Außerdem kann eine geschlossene Maschine verwendet werden, die unabhängig von der Verschmutzung und Aggressivität der Umgebung gekühlt werden kann. Die Rückkühlung des Kühlmittels kann über einen Wärmetauscher vorgenommen werden. Der Aufwand für den Rückkühler einschließlich der erforderlichen Rohrleitungen für die Kühlflüssigkeit ist bei Fahrzeugantrieben geringer als der für den Lüfter mit den Luftleiteinrichtungen beim Einsatz einer luftgekühlten Maschine.

Bei Glaichstrommaschinen ist eine Flüsdigkeitssprühkühlung auch schon angewendet worden, wobei auf die Kommutatorober-

- 2 - VPA 71/3316

fläche flüssiges Kühlmittel oder feuchte Luft aufgesprüht wird. Dadurch wird der Kommutator zwar intensiv gekühlt, clis strcssiiiliiiTiing "bsw^ =a"bnalun« ü/ber £i» Büra-hen ist ledooh nicht mehr einwandfrei gewährleistet.

Nach einer anderen Ausführung wird der Kommutatorraum durch eine Trennwand mit Ringdichtung von dem übrigen Maschinenraum getrennt und auf der Welle im Kommutatorraum ein Lüfterrad zur Kühlung angeordnet. Diese Konstruktion ergibt eine sehr große Baulänge.

Kach der Neuerung ist die Kühlung so gestaltet, daß auch bei Gleichstrommaschinen mit Kommutator die Vorteile der Sprühkühlung mitausgenutzt werden können, ohne daß die Stromabnahme beeinträchtigt oder die Baulänge vergrößert wird. Bei einer Gleichstrommaschine mit Flüssigkeitskühlung, bei der der Kommutatorraum gegenüber dem übrigen sprühgekühlten Äaum der Maschine durch eine Trennwand mit Ringdichtung abgeteilt ist, ragen neuerungsgemäß die Kommutatorlamellen teilweise noch in den Raum mit Flüssigkeitskühlung hinein und diesem Teil der Kommutatorlamellen sind Mittel für eine Flüssigkeitskühlung zugeordnet. Auf diese Weise können stromdurchflossene Teile im Kommuta.torraum gekühlt werden, ohne daß dort Kühlmittel versprüht wird. Die Wärmeabfuhr vom Kommutator wird durch Kühlung des in den sprühgekühlten Raum der Maschine hineinragenden Teiles der Kommutatorlamellen sichergestellt, da diese ohnehin eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen. Die erzielte Einsparung an Gewicht ist je nach Einsatz verschieden und beträgt im Mittel etwa 5056 des Gewichtes von luftgekühlten Gleichstrommaschinen einschließlich Belüftung (dabei sind alle am Entstehen von Verlusten beteiligten Teile der Gleichstrommaschine wie Wicklungen und magnetischer Teil mit Sprühflüssigkeit gekühlt), Damit wird bei einer Steigerung der Maschinenausnutzung der Anwendungsbereich der Gleichstrommaschine wesentlich erweitert.

— 3 —

- 3 - VPA 71/3316

In der Zeichnung ist die Neuerung dargestellt.

DiS 2?igUT zeigt ?in«n Täängaschnitt eine*¹ Üharflutbaren Gleichstrommaschine 1, z.B. für den Einsatz als Radnabenmotor in Baumaschinen. Das geschlossene Ständergehäuse 2 hat einen Anschluß 3 für die Zuführung eines Kühlmittels. DieserAnschluß 3 ist mit einem Ringkanal 4 verbunden. Ein Längskanal 5 speist einen weiteren Ringkanal 4. An beiden Hingkanälen 4 sind Auslässe mit Sprühdüsen 6 zur Kühlung der elektrischen Ständerwicklungen 7 angeschlossen. Der Läuferwicklung 8 wird das Kühlmittel über im wesentlichen radiale Kanäle 9 und 9a zugeleitet, die das Kühlmittel in das rotierende System führen. In der Verbindung der Kanäle 9 und 9a sind Sprühdüsen 6 für einen Teil der Läuferwicklung 8 angeordnet= Der Kanal 9a liegt in einem nach Art eines Rohrflansrhes ausgebildeten Ringkörper 9b. Vom Kanal 9a gelangt das Kühlmittel zunächst in den ringförmigen Sammelraum 4a und von dort in die Längskanäle 5a, von denen aus Sprühdüsen 6a versorgt werden, welche den übrigen Teil der Läuferwicklung 8 mit Kühlmittel beaufschlagen. Ober die Längskanäle 5a gelangt auch an die Abspritzkante 6b Kühlmittel, das der Sntwärmung des Kommutators dient.

Bti Verwendung eines Kühlmittels, das auch zur Lagerschmierung geeignet ist, kann beim Kanal 9a eine Sprühdüse zum Lager hin vorgesehen werden·

Im unteren Teil des Motors ist eine Wanne mit einer öffnung zum Sammeln und Rückführen der Kühlflüssigkeit über eine nicht dargestellte Pumpe vorgesehen.

Der Kommutatorraum 10 ist gegenüber dem sprühgekühlten Raum der Maschine durch eine Trennwand 12 mit Ringdichtung 14 derart abgeteilt, daß die Fortsetzting 8a der Kommutatorlamellen 13a noch in den Raum 11 mit Flüssigkeitssprühkühlung hineinragen. Die hineinragenden Lamellenteile 8a sind als Kühlfahnen

- 4 - VPA 71/3316

ausgebildet und dienen zugleich zum Anschluß der Läuferwicklung 8. Zum Abführen der Wärme vom Kommutator ist den Kühlfahnen 8a die Spritzkante 6u für· eine Flüssigkeit s^ruhküiilung unmittelbar zugeordnet.

Die Ringdichtung 14 ist zweckmäßigerweise berührungslos ausgeführt und aus einem in die Trennwand 12 eingesetzten oder angegossenen Isolierkörper oder Ring 14a mit Innennut 14b und einer die Kommutatorlamellen 13a umschließenden Hülse 14c aus Isoliermaterial, z.B. glasfaserverstärktes Polyesterharz gebildet. Der Isolierkörper 14a ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung auch dazu benutzt, die Bürstenhalter 15 in der Trennwand 12 so zu befestigen, daß gleichzeitig eine flüssigkeitsdichte Stromdurchführung vom Kommutatorraum 10 zum sprühgekühlten Raum 11 erzielt ist. Dsr Kommutator selbst wird durch eine Seheibe 14d au« Isoliermaterial, z.B. eingegossenes Kunstharz, welche die Kah/ifahnen 8a allseitig umschließt, abgedichtet.

Vorzugsweise sind Mittel zur Herstellung eines Überdruckes zur Abdichtung des Kommutatorraumes 10 vorgesehen. Hierzu kann die Innennut 14b des feststehenden Ringes 14a über einen Kanal in der Trennwand 12 sowie im Gehäuse der Maschine 1 und über einen Anschlußstutzen 1β mit einem nicht dargestellten Druckluftaggregat verbunden sein. Der Kommutatorraum 10 ist dabei drucklos.

Uach einer anderen Ausgestaltung kann aber auch auf die Ringnut 14b verzichtet werden und vom Anschlußstutzen 16 aus der gesamte Kommutatorraum 10 unter Überdruck gesetzt werden. In beiden Fällen ergibt sich eine einfache berührungslose Dichtung.

Claims (5)

71/3316

1. Gleichstrommaschine in geschlossener Bauart mit Flüssigkeit ssprühkühlung, bei der der Kommutatorraum gegenüber dem sprühgekühlten Raum der Maschine durch eine Trennwand mit Ringdichtung abgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorlamellen (13a) teilweise noch in den Raum (11) mit Flüssigkeitssprühkühlung hineinragen und diesem Teil der Kommutatorlamellen (13a) Mittel für eine Flüssigkeit ssprühkühlung zugeordnet sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (14; berührungslos ausgebildet ist und Mittel zur Herstellung eines Überdruckes im Nutzraum (14b) oder im gesamten Kommutatorraum (10) vorgesehen sind.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenhalter (15) in die Trennwand (1?· derart eingesetzt öfter eingegossen ist, daß zugleich eine flüssigkeit sdichte Stromdurchführung vom Kommutatorraum (10) zum sprühgekühlten Raum (11) gebildet ist.

4· Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorlamellen (13a) durch einen die Kommutatorkühlfahnen (8a) allseitig umschließenden Ring (14d) aus Isoliermaterial, insbesondere eingegossenes Kunstharz, gegenüber dem sprühgekühlten Raum (11) abgedichtet sind.

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abführung der Wärme von der Läuferwicklung und dem Kommutator ein von einem feststehenden Kanal (9a) gespeistes rotierendes System mit Flüssigkeitssprühkühlung dient, das aus einem Ringraum (4a), Längskanälen (5a), Sprühdüsen (6a) und Spritzkanten (6b) besteht.