DE760587C

DE760587C - Elektrische Unipolarmaschine mit von innen durch Fluessigkeit gekuehlten Schleifringen oder Schleifflaechen

Info

Publication number: DE760587C
Application number: DEL103219D
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Bobek
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-02-08
Filing date: 1941-02-08
Publication date: 1954-06-21

Description

Elektrische Unipolarmaschine mit von innen durch Flüssigkeit gekühlten Schleifringen oder Schleifflächen Die Belastbarkeit von Bürsten elektrischer Maschinen ist nicht allein von dem verwendeten Werkstoff und der Gestalt der Bürsten sowie des Stromwenders und der Schleifringe abhängig, sondern ebenso von der Kühlung dieser Teile. Eine ausreichende Kühlung bereitet nun um so mehr Schwierigkeiten, je größer die Umfangsgeschwindigkeit wird, weil der freie Luftzutritt durch die Schleuderwirkung der Rotation beeinträchtigt und gestört wird. Man hat daher künstliche Belüftung angewendet und zu diesem Zwecke die Schleifringe oder Stromwenderstege mit entsprechend geformten Luftführungskanälen versehen oder diese Teile mit einer Abdeckung versehen und ihr die Kühlluft zugeführt. Die Verteilung und Ausbreitung des Kühlmittels über die zu kühlenden Oberflächen ist aber mehr oder weniger von Zufälligkeiten abhängig und wird zudem noch durch die Stromzuführungsleitungen behindert.
Auch die aus diesem Grunde vorgeschlagene Flüssigkeitskühlung hat trotz des Vorzuges einer an sich günstigen Wärmeabfuhr im Vergleich zur Luftkühlung keinen praktischen Erfolg gehabt, «eil die Überleitung des flüssigen Kühlmittels aus dem feststehenden Behälter oder Rückkühler in die Kanäle des umlaufenden Schleifringes oder Stromwenders Schwierigkeiten in der einwandfreien Abdichtung an den Laufstellen bereitet. Bei einer bekanntgewordenen Ausführung dieser Art liegt der Schleifring am Außenumfang des Läufers und ist von mehreren Kühlleitungen mäanderförmig durchsetzt, die an als Zu-bzw.Ableitung für einen Flüssigkeitsstrom dienende Bohrungen der Läuferwelle angeschlossen sind. Zu- undAbfuhr des Kühlmittels bedingen somit die Anordnung zweier ineinandergeschalteter Hohlwellen sowie eine äußerst sorgfältige statische und dynamische Auswuchtung des Läuferkörpers. Da die Kühlleitungen im Schleifring mäanderförmig verlaufen, muß das Kühlmittel bei der hohen Umlaufgeschwindigkeit von Unipolarmaschinen ständig unter sehr großem Druck zugeführt werden und erfordert eine genaue Abdichtung an der Hohlwelle. Da ferner die radialen Bohrungen im Läuferkörper, die das Kühlwasser den eigentlichen Kühlkanälen zuführen, den ungestörten Verlauf des Kraftflusses behindern, die Bildung einzelner ausgeprägter Strompfade erzwingen und eine ungleichmäßige Belastung des Schleifringes und der Bürsten zur Folge haben, so können auch solche Konstruktionen nicht befriedigen.
Da die Unipolarmaschine sowohl nach ihrer Theorie wie nach ihrer Bauform eine Spezialtype darstellt, können naturgemäß die bei den üblichen Maschinentypen bewährten Kühlungsarten keine Anwendung finden. So versagt sowohl eine Innenkühlung der Läufernabe mittels durch Düsen unter Druck eingespritzten Kühlwassers wie auch der Versuch, in die Läuferblechpakete schraubenlinienartig verlaufende Kühlkanäle einzuarbeiten, durch die das Wasser ähnlich wie bei einer Schraubenpumpe gefördert wird, der bei Unipolarmaschinen nicht zur Verwirklichung kommen kann.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Unipolarmaschine mit von innen her durch Flüssigkeit gekühlten Schleifringen oder Schleifflächen, wobei die Kühlmittelteilchen die Kühlkanäle in bekannter Weise unter Einwirkung der Fliehkraft durchströmen, und bei der die obengenannten Nachteile beseitigt sind. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kühlflüssigkeit durch einen etwa doppelkegelförmig ausgebildeten hohlen Läuferkörper und die Welle drucklos zugeleitet wird und durch Kanäle, die an der Stelle des größten Läuferdurchmessers münden, in einen Sammelkanal des Ständers ausströmt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch die Unipolarmaschine, und Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht des Läufers. Der feststehende Teil i trägt isoliert eingesetzt den Ringteile und die Erregerwicklung 3. Der Läuferkörper d. ist etwa doppelkegelförmig hohl ausgebildet, wobei der Schnittkreis der Doppelkegel den größten Innendurchmesser des Läufers bildet. Zu beiden Seiten des Läufers sind zwei angeflanschte Lagerzapfen vorgesehen, von denen einer oder beide zwecks Zuführung des Kühlmittels konisch durchbohrt sind. Zur Vermeidung der Streuung sind an beiden Läuferenden Ringe oder Beilagen 5 aus unmagnetischem Werkstoff und gegen Stromdurchgang ein Isolierflansch 6 zwischengeschaltet.
Der erzeugte Strom wird zu beiden Seiten des Läuferkörpers, z. B. mit Hilfe der Schleifringe i i abgenommen, die hohl ausgeführt sind und durch Kanäle 8 mit dem größten Läuferinnendurchmesser in Verbindung stehen. Der Luftspalt zwischen Ständer und Läufer ist ebenfalls doppelkegelförmig ausgebildet, und zwar so, daß der Schnittkreis der Doppelkegel den größten Durchmesser des Läufers bildet, demgegenüber der Sammelkanal io des Ständers liegt, in welchen die Ableitungen 9 von den Schleifringen einmünden. Das drucklos durch die konische Wellenbohrung 7 in den ebenfalls konischen Läuferkörper .1 geleitete Kühlmittel gelangt infolge der Fliehkraft zwangläufig durch die am Umfang angeordneten Kanäle 8 in die hohlen Schleifringe i i. Von hier aus strömt es durch die Abflußlöcher 9 in den Sammelkanal io des Ständers aus und wird dort abgeleitet. Während die Kanäle 8 in radialer Ebene angeordnet sind, wird man die Kanäle 9 entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit mehr oder weniger tangential anordnen, um einmal einen zu hohen Druck auf den Läuferumfang zu vermeiden und zum anderen ein ungehindertes Ausströmen in den Sammelkanal io zu erreichen.
Von besonderem Vorteil ist bei der erfindungsgemäßen Kühlung die Tatsache, daß die Kühlflüssigkeit ohne jeden Druck zugeleitet werden kann und somit Abdichtungen, die eine stetige Wartung erfordern, nicht erforderlich sind, da die Kühlmittelteilchen nur unter Wirkung der Fliehkraft die Kühlkanäle durchströmen. Außerdem wird erreicht, daß die erzeugte Wärme auf dem kürzesten Wege abgeführt wird.
Die Stromabnahme kann, wie schon er- i wähnt, mit Hilfe der hohlen Schleifringe erfolgen oder aber unmittelbar an den Planflächen des Läuferkörpers selbst, der dann nahe den Schleifstellen mit Kühlkanälen versehen ist.

Claims

pITENTANSPRÜCHE: r. Elektrische Unipolarmaschine mit von innen durch Flüssigkeit gekühlten Schleifringen oder Schleifflächen, wobei die Kühlmittelteilchen die Kühlkanäle in bekannter Weise unter Einwirkung der Fliehkraft durchströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit durch einen etwa doppelkegelförmig ausgebildeten hohlen Läuferkörper und die Welle drucklos zugeleitet wird und durch Kanäle, die an der Stelle des größten Läuferdurchmessers münden, in einen Sammelkanal des Ständers ausströmt.
2. Unipolarmaschine nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt derart doppelkegelförmig ausgebildet ist, daß der Schnittkreis der Doppelkegel den größten Durchmesser des Läufers bildet.
3. Unipolarmaschine nach den Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Luftspalt zugeordnete Teil des Ständers als gegen Stromdurchgang isolierter Ring (2) eingesetzt ist. q.. Unipolarmaschine nach den Ansprüchen z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkörper mit Lagerzapfen versehen und gegen diese magnetisch (5) und elektrisch (6) isoliert ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 238 971, 69o 69o; schweizerische Patentschrift Nr. 129 692.