DE7527405U - Induktionsmotor - Google Patents

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Arnold Müller

7312 Kirchheinyteck

29. August 1975 Anwaltsakto 1969-A

Induktionsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsmotor, vorzugsweise unter Verwendung von säurearmem öl od.dgi. als Kuhlmittel.

Bekannt sind Elektromotoren für Kreisel-, Unterwasser- oder FlUssigkeitspumpen, femer für Großmaschinen/sowie Generatoren und Turbogeneratoren mit KUhxvorrichtungen der Stönder oder der Läufer oder der gesamten Elektromaschine unter Verwendung von flüssigen oder gasförmigen Kühlmitteln, wie z. B. Preßluft oder Wasser oder öl, oder mit verdampfenden oder versprühenden oder zerstäubenden Kühlmitteln, sowie mit besonderen Maßnahmen zur Erzielung oex KUhlwirkung an bestimmten Teilen, wie z. B., Kühlnuten, Kühlspalte, Kühlringe, Hohlleiter oder Prallvorrichtungen, fexner Regel- und Verteiler-Vorrichtungen, Überwachungseinrichtungen und dg.

Demgegenüber bezieht sich der Gegenstand der Erfindung allgemein auf einen Induktionsmotor, vorzugsweise unter Verwendung von sfiurearraera öl oder dgl. als Kühlmittel, bei welchen das gesamte Gehauseinnere vollständig axt Öl oder dgl. als Kühlflüssigkeit gefüllt ist

abgeschlossener
und somit ein hermetisch / Kühlkreislauf entsteht. Dabei sind die Lagerschilde mittels Abdichtungen an das Gehäuse angeschlossen und die Motorwelle ist abgedichtet in den ersteren gelagert.

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Gemäß der weiteren Erfindung ist außerdem innerhalb des einen Lagerschildes oder Gehäuses eine Umwälzpumpe angebracht, die von der Motorwelle unmittelbar mit deren Umdrehungszahl angetrieben ist. Die Umwälzpumpe ist gegenüber dem Gehäuseinnern durch eine Zwischenwand getrennt, in der eine oder mehrere AustrittsSffnungen fUr den Durchfluß des Öles angebracht sind. Der Druckraum der Umwälzpumpe besitzt eine öffnung in dem Lagerschild oder Gehäuse, die nach außen führt. In dem anderen Lagerschild, das also dem ersteren Lagerschild gegen-Uberli^gt, sind eine oder mehrere Anschlußöffnungen zur Rückführung des Öles in das Gehäuseinnere angebracht.

Desweiteren ist außerhalb des Lagerschildes mit der Umwälzpumpe eine Kühlvorrichtung angeordnet. Diese kann beliebig ausgeführt sein und ist vorzugsweise nach Art einer Kuhlschlange ausgebildet, die mit der Pumpenöffnung verbunden ist und Ober eine RUckleitung zu der Anschlußöffnung in dem anderen Lagerschild oder Gehäuse führt. Der ölkreislauf von dem Gehäuseinnern zu der Pumpe und Über die Kühlschlange und Rückführung zur anderen Motorseite ist also dauernd geschlossen. Die Kühlvorrichtung kann entweder seitlich von dem Lagerschild zentral oder über demselben· oder entlang des Gehäuses liegen oder auch z. B. in dem Bereich der KOhlrippen des Gehäuses verlaufen.

Die Erfindung besteht außerdem darin, daß der Induktionsmotor aach ein in der Drehzahl regelbarer Motor sein kann,der außer den Läufer noch einen Zwischenläufer sowie innerhalb desselben einen Lüfterrotor aufweist, der auf einer die Motorwelle konzentrisch umgebenden Lüfterwelle sitzt. Durch den Löfterrotor hat die letztere stets die gleiche Drehzahl. Da die Umwälzpumpe innerhalb des Lagerschildes und der Ventilator außerhalb des Lagerschildes unmittelbar ■it der LSfterwe^JL?..verbunden sind, laufen die letzteren ebenfalls

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uncbhängig von der Motordrehzahl mit stets gleicher Drehzahl um. Ferner kann bei dem Induktionsmotor nach der Erfindung die Anordnung auch so getroffen sein, daß die Kühlung nicht unmittelbar an dem Motor erfolgt, sondern außerhalb getrennt hiervon ftlr jeweils einen oder mehrere Motoren gemeinsam.

Der Gegenstand der Erfindung hat gegenüber den üblichen Induktionsmotoren mit Luftkühlung den Vorteil, daß durch die Kühlung mittels Ol oder dergl. ein wesentlicher und entscheidender Leistungsanstieg verbunden ist. Die Leistung des gleichen Motors läßt sich dadurch gegenüber der üblichen Luftkühlung bis zu dem dreifochen und mehr steigern, bzw. ein solcher Motor kann in seinen Süßeren Abmessungen bei gleicher Leistung viel kleiner und daher auch leichter und billiger gehalten werden. Dabei ist es gegenüber den üblichen Motoren nur notwendig, die Lagerschilde abgedichtet mit dem Gehäuse zu verbinden und die Motorwelle in den Lagerschilden abgedichtet zu lagern. Die Motor selbst muß nicht geändert werden.

In dem'Gehäuse ist wie üblich der Stator mit der Stator" wicklung untergebracht, in welchem der Läufer mit der Motawelle umläuft. Auf der einen Seite des Motors wird Ul zugeführt und auf . der anderen Seite wieder abgeführt, dabei wird das gesamte Motorinnere von dem öl durchflossen, so z. B. über den Ringspalt zwischen dem Stator und dem Rotor. Dabei können im Bedarfsfalle auch noch zusätzlich auf bekannte Heise der Stator und der Rotor mit LSngsdurchbohrungen versehen sein, wodurch die Kühlung noch wesentlich erhöht wird. Als öl eignet sich insbesondere säurearmes öl oder Transformatorenöl oder dgl·, wie z. B. andere isolierende Flüssigkeite

Auf die vorbeschriebene Weise können Elektromotoren verschiedener Art ausgeführt werden, so z. B., Ein- und Mehrphasenmotoren,.Drehstrom motoren, FreqjJenzmotoren, in der Drehzahl regelbare Motoren, Kältemaschinen, Kompressoren und dgl. Der einfache Aufbau und die damit

verbundenen Vorteile ist besonders hervorzuheben. So kann z.B. auch eine beliebige Anzahl von Motoren nach Art der Erfindung in Textilmaschinen-Antrieben nebeneinander aufgestellt werden, denn ihre Abmessungen sind viel kleiner tils Motoren mit. Üblichen Abmessungen oder die Leistung ist entsprechend vergrößert,, wobei die Erwärmung dieser Motoren nicht bemerkbar wird, denn die entstehende Wärme wird getrennt oder gemeinsam abgeführt und einer Kühlvorrichtung mittels einer oder mehrerer Pumpen zugeführt, die auch außerhalb des eigentlichen Maschinenraumes untergebracht werden können. Von dort aus führen dann die Rückleitungen zu den einzelnen Motoren.

Gemäß der weiteren Erfindung ist es jedoch ebensogut auch möglich, innerhalb des einen Lagerschildes eine Umwälzpumpe anzuordnen, deren Drehzahl die gleiche ist wie die Motorwelle, da sie unmittelbar von der letzteren angetrieben wird. Eine derartige Ausführung ist ebenfalls sehr einfach und hat die gleichen Vorteile gegenüber der vorbeschriebene Art. Dabei liegt die Umwälzpumpe in dem einen der beiden Lagerschilde und wird durch eine Zwischenwand von dem Gehäuseinnern getrennt, die jedoch nicht abgedichtet sein muß. In der Zwischenwand sind eine oder mehrere Austrittsöffnungen zum Durchfluß des Öles zu der Umwälzpumpe. Die letztere kann beliebiger Ausführung sein. Von deren Druckraum führt eine Öffnung in dem Lagerschild oder in dem entsprechend ausgebildeten Gehäuse nach außen.

Das Lagerschild oder Gehäuse gegenüber der Pumpenseite weist eine oder mehrere Anschlußöffnungen zur Rückführung des Öles in das Gehäuseinnere auf. Das öl gelangt somit von der Umwälzpumpe zu einer Kühl vorrichtung, von welcher es über eine Rückleitung zu den Anschlußöffnungen auf der anderen Motorseite fliesst, so daß das gesamte Gehäuseinrvere stets mit gekühltem öl gefüllt und durchflossen ist. Die Kühlvorrichtung selbst kann verschieden ausgeführt werden. Zwecktnäßigerweise ist sie nach Art einer Kühlschlange ausgebildet, die an die Öffnung in dem Lagerschild oder Gehäuse mit der Umwälzpumpe angeschlossen ist. Die Kühlschlange besitzt mehrere Windungen aus dünnen metallischen Rohren, in denen das öl fließt.

Zweckmäßigerweise wird die Kühlschlange durch einen Ventilator f gekühlt, der außerhalb dem Lagerschild oder Gehäuse auf der Motorwelle sitzt. Der erzeugte Luftstrom strömt über den Kühler, so daß dieser zuverlässig und stets einschließlich des darin fließenden Öles gekühlt wird. Die Kühlvorrichtung kann um den Ventilator liegen oder Über dem Motorgehäuse oder dem Lagerschild angeordnet werden oder ii den Kühlrippen entlang dem Gehäuse verlaufen, so daß die Kühlung zentrisch von innen nach außen oder waagrecht entlang dem Motorgehäuse stattfindet.

Es ist auch hier ohne weiteres möglich, den Ventilator, bzw., die Kühlvorrichtung, nicht an dem Motor selbst anzubringen, sondern außerhalb des letzteren und getrennt hiervon, so daß auch hier eine gemeinsame Kühlung für mehrere Motoren durchgeführt werden kann. Dies hat, wie bereits erwähnt, den Vorteil, daß die entstehende Wärme nicht an den Motor oder in den umgebenden Room gelangt, sondern außerhalb desselben ο geeigneter Stelle abgekühlt wird.

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Bex in der Drehzahl regelbaren Motoren wäre im niedrigen Drehzahlbereich keine ausreichende Durchflußmenge von öl vorhanden, so daß eine fremd angetriebene Kühlmittelpumpe vorgesehen werden mußte. Um dies zu vermeiden, haben Motoren mit Mehrfachrotorsystem den Vorteil daß der Lüftermotor unabhängig von der Abtriebsdrehzahl des Hauptrotors stets eine konstante Drehzahl aufweist. Die Umwälzpumpe wird somit auf der zugehörigen Lüfterwelle angebracht. Dadurch wird ei^ gleichbleibende Kühlung des durchfließenden Öles gewährleistet. Hierbei wird außerdem auch der Ventilator mit der Lüfterwelle unmittelbar verbunden, so daß unabhängig von der Motorabtriebsdrehzahl eine C. gleichbleibende Kühlung gewährleistet ist. Auch hier kann die Kühlung selbst getrennt von dem Motor stattfinden, falls es sich nach · den jeweiligen Betriebsverhältnissen als günstig erweist.

Durch die Erfindung wird somit die Aufgabe gelöst, ein einfaches Kuhlsystem passend für jeden Motor zu schaffen , dessen Kostenaufwand gering/und/unabhängig von der Abtriebsdrehzahl der Motorwelle eine gleichbleibende Kühlung gewährleistet, wobei ohne zusätzlichen Aufwand die Leistung eines Motors ohne weiteres bis auf das Dreifache · oder mehr gesteigert wird oder bei gleicher Leistung die Abmessungen und das Gewicht wesentlich herabgesetzt werden. Dies ist ein entscheidender Fortschritt gegenüber sämtlichen bekannten Anordnungen und Maßnahmen, die sich für einen üblichen Motor wegen des besonderen Aufwandes nicht eignen.

Auf der Zeichnung sind als AusfUhrungsbaispiele schematisch im Längsschnitt in Figur 1 ein Induktionsmotor als Drehstrom-Kurzschlußläufer und/Figur 2 als Drehstrommotor mit regelbarer Drehzahl dargesteJ Bei dem Beispiel nach Figur 1 ist in dem Gehäuse 1 der Stator 2 mitj der Statorwicklung 3 angebracht. Innerhalb, des Stators 2 lttuft der .;■ .'Rotor 4 mit dem Kurzschlußring 5 um, der auf dex Motorwelle 6 sitzt. Zu beiden Seiten des Gehäuses 1 1st auf der einen Seite ein. Lagerschild 7 und auf des anderen Seite ein Lagerschild 16 angebracht, in denen die durchgehende Motorwelle 6 gelagert ist. Im Bedarfsfalle

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können in dem Stator 2 und in dem Rotor 4 noch Längsdurchbohrungen 20 vorgesehen sein. Das gesamte Gehäuseinnere 22 ist mit säurearmem 01 gefüllt.

Das Lagerschild 7 ist nach dem Gehäuseinnern 22 zu durch eine Zwischenwand 8 abgeschlossen, welche jedoch'nicht abdichtend zusein braucht. An geeigneter Stelle sind in der Zwischenwand 8 eine oder mehrere Öffnungen 9 vorgesehen, so daß das öl unbehindert zu einer Umwälzpumpe 10 gelangen kenn. Die Umwälzpumpe 10 ist mit ihrem Pumpen— -laufrad unmittelbajymit der Motorwelle 6 verbunden, so daß das öl durch die Pumpe in den Pumpenraum 11 gedrückt wird. Von dort aus führt eine öffnung 12 in dem Lagerschild 7 nach außen.

Außerhalb des Motors ist an die Anschluß'eFfnung 12 eine Kühlvorrichtung nach Art einer Kühlschlange 18 angeordnet. Diese besteht aus mehreren Windungen von dünnwandigen Rohren, in denen das öl umlauf' Im Anschluß an die Kühlschlange 18 führt eine ölrücüeitung 19 an eine oder mehrere Eincrittsöffnungen 15 in dem gegenüberliegenden Lagerschild 16.

' Das eintretende öl wird in dem Gehäuseinnern 22 du^eh den Spalt 21 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 4 sowie durch die Längsbohrungen \ gepreßt und der Umwälzpumpe 10 zugeführt, worauf das öl durch die Kühlschlange 18 in gekühltem Zustand über die Eintrittsöffnungen 15 w5.eder dem Gehäuseinnern 22 zugeführt wird. Der Durchfluß des Öles bleibt somit gleichmäßig konstant aufrechterhalten ohne irgendwelche besonder«

Maßnahmen oder Vorkehrungen·

Außerdem sitzt außerhalb des Lagerschildes 7 auf der Motorwelle 6 ° ein VenVilatorrad 17 mit Ventilatorflügeln, so daß das letztere ebenfalls mit stets gleicher Umdrehungszahl wie die Motorwelle 6 umläuft. Der durch den Ventilator 17 durch ein- oder beidseitiges Ansaugen entstehende Luftstrom durchsetzt Über aufgesetzte Kühlrippen die umgebende Kühlschlange 18, so daß das darin fließende öl gekühlt wird; Es wird somit gewährleistet, daß das Öl stets gleichmäßig gekühlt und dadurch die Leistung des Motors bis zum Dreifachen oder mehr gesteigert wird. Die Kühlschlange 1-8. brauch*.picht, ψ..der Längsrichtung Ober dem Ventilator 17 liegen „..Ebenso gcrt'.locMitT sie auch über dem Gehäuse 1 oder

oder längs desselben verlaufen.

Um eine einwandfreie Kühlung durch das Öl zu gewährleisten, sind an den beiden Stirnseiten des Gehäuses 1 Abdichtungen 14 angeordnet, so daß die Lagerschilde 7 und 16 öldicht mit dem Gehäuse verbunden sind. Die Motorwelle. 6 durchsetzt die Lagerschilde 7 und 16 Q in Abdichtungen 13, so daß keine Ölverluste auftreten.können. Dies | bedeutet, daß der vorbeschriebene Motor stets mit ^l gefüllt und zuverlässig gekühlt wird und zwar gleichgültig, ob die Umwälzpumpe in dem Lagerschild 7 und der Ventilator 17 auf der Motorwelle 6 außerhalb des Lagerschiides 7 angeordnet oder diese Teile einzeln oder beide getrennt hiervon an anderer Stelle vorgesehen sind.

Das Beispiel nach Figur 2 zeigt einen in seiner Drehzahl regelbaren Drehstrommotor. Die bereits beschriebenen Teile sind auch bei diesem Motor mit . gleichen Bezugszeichen versehen, '. jedoch ist der Rotor 4 hier noch mit einem Zwischenläufer 23 versehen, der innerhalb des Stators 2 konzentrisch mit der gleichen Drehzahl wie der Rotor 4 umläuft. Innerhalb des Zwischenläufer·', 23 liegt der Lüfterrotor 24, der auf der hohlen Lüfterwelle 25 sitzt, welche die Molorwelle 6 konzentrisch umgibt und das Lagerschild 7 gleichfalls durchsetzt. Das Pumpen-Ύ rad der Umwälzpumpe IG und der Ventilator 17 sitzen drehfest auf der Lüfterwelle

Die LUfterwelle 25 hat also steh die gleiche Umdrehungszahl wie der Lüferrotor 24 und zwar unabhängig von dem Rotor 4 mit der Motorwelle 6. Infolgedessen wird die Umwälzpumpe 10 innerhalb des Lagerschildes 7 und der Ventilator 17 außerhalb dem Lagerschild 7 durch die Lüfterwelle 25 stets mit gleich bleibend hoher Drehzahl angetrieben. Auf diese Weise ist eine Kühlung des Motors unabhängig von dessen Umdrehungszahl stets gewährleistet. Auch hier können im Bedarfsfälle die Umwälzpumpe und der Ventilator auch getrennt von den Motor angeordnet werden.

Ganz allgemein hat die Trennung der Kühlung von dem Elektromotor den Vorteil, daß die auftretenden Verlustenergien nicht in dem gleichen Raum an die Oberfläche abgegeben werden. Aus diesem Grunde hat eine Kühlung in einem anderen Raum den Vorteil, daß die Antriebseinheiten ohne weiteres auch in voll klimatisierten Räumen installiert werden können.

Im übrigen kann ein Induktionsmotor nach der Erfindung,

_r also mit hermetischem Kühlkreislauf/für jede beliebige Drehzahl und Leistung gleichermaßen eingesetzt werden und zwar in den verschiedensten Einsatzbereichen, so z. B, bei Textilmaschinen, bei Wickelantrieben, bei Kunststoffmaschinen, Werkzeugmaschinen, bei Kranantrieben, bei Verpackungsmaschinen, bei Pumpenaggregaten, . bei Kältemaschinen (ohne Berührung mit aggressiven KUhlmedien) usw. und zwar gleichgültig, ob mit gleichbleibender Drehzahl oder mit Änderung der Drehzahl bis zur kleinsten Umdrehung. Ein weiterer Vorteil besteht ferner darin, daß der Motor mit optimalem . Schutz auch bei chemischen oder explosiven Umwelteinflüssen ohne jede Veränderung verwendet werden kann.

Claims (1)

1) Induktionsmotor, vorzugsweise unter Verwendung von säurearmem

öl oder dgl. als Hühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Gehäuseinnere (22) vollständig mit Ul oder dgl. qls Kühlflüssigkeit gefüllt ist und somit ein hermetisch abgeschlossener Kohl kreislauf vorgesehen ist.

2) Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschilde (7,16) mittels Abdichtungen (14) an dem Gehäuse (I angeschlossen und die Motorwelle (6) abgedichtet in den ersteren gelagert ist.

3) Induktionsmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des LagarschUdes (7) oder des entsprechend ausgebildeten Gehäuseseine Umwälzpumpe (1O) angeordnet ist, die von der

Motorwelle(6) unmittelbar mit der gleichen Drehzahl angetrieben ist.

4) Induktionsmotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichn e t, daß die Umwälzpumpe (10) gegen das Gehäuseinnere (22) durch eine Zwischenwand (S) getrennt- ist, in der eine oder mehrere Austritteöffnungen (9) zum Durchfluß des Öles angebracht sind.

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δ) Induktionsmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich-. η s t, daß von dem Raum (11) der Umwälzpumpe (1O) eine Öffnung (12) in dem Lagerschild (7) nach außen führt.

6) Induktionsmotor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber dem Lagerschild (7) angeordnete Lagerschild (16) eine oder mehrere Anschlußöffnungen (15) zur Rückführung des Öles in das Gehäuseinnere (22) aufweist.

7) Induktionsmotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gek.ennzeichnet, daß außerhalb des Lagerschildes (7) an die Öffnung (12) eine Kühlvorrichtung, vorzugsweise nach Art einer Kühlschlange (18), · angeordnet ist, die über eine Rückleitung (<9) zu der Anschlußöffnung(Ii führt und entweder seitlich von dem Lagerschild (7) oder über demselben oder hinter demselben oder entlang des Gehäuses (l) z. B. im Bereich der Kühlrippen des letzteren verläuft.

8) Induktionsmotor nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich -

net, daß außerhalb des Lagerschildes (7) auf der Motorwelle (6) ein Ventilator (17) sitzt, der die Kühlschlange (18) durch seinen Luftstrom kühlt.

9) Induktionsmotor nach einem oder mehreren dev Ansprüche 1 bis 8 in der Ausführung als in der Drehzahl regelbarer Motor, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (10) auf der den Lüfterretor (24) tragenden und die Motorwelle (6) konzentrisch umgebenden LUfterwelle (25) sitzt und mit deren Umdrehungszahl konstant umläuft und daß desgleichen der Ventilator (17) außerhalb des Lagerschildes (7) ebenfalls mit der Lüfterwelle (25) unmittelbar drehfest verbunden ist.

10) Induktionsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (10) und/ oder der Kühler t nicht unmittelbar an dem Motor angebracht sind, sondern außerhalb getrennt hiervon für jeweils einen oder mehrere Motoren gemeinsam.