DE817475C

DE817475C - Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Luefterfluegel bewirkter Mantelkuehlung

Info

Publication number: DE817475C
Application number: DEB2581A
Authority: DE
Inventors: Alwin Karl Dipl-Ing Borchers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-03-17
Filing date: 1950-03-17
Publication date: 1952-12-29

Description

Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Lüfterflügel bewirkter Mantelkühlung Bislang werden elektrische Maschinen der durchlüfteten offenen als auch der gekapselten Bauart mit Außenbelüftung so gebaut, daß das die Maschine kühlende Mittel entweder auf dem einen Ende eintritt, das Gehäuse in axialer Richtung durch- oder umströmt und am anderen Ende austritt oder von beiden Enden her in entgegengesetzter Richtung eintritt, das Gehäuse teilweise in axialer Richtung durchströmt und in der Mitte desselben austritt.
In jedem Fall herrscht an der Austrittsstelle des Kühlmittels eine maximale Temperatur des Motors und seiner Wicklungen vor. Besonders bei kleinen Maschinen sind die auf ihren Wellen aufgebauten Ventilatoren infolge begrenzter Drehzahlen, Außendurchmesser, Kühllufteintrittsöffnungen usw. nicht imstande, eine große Luftmenge zu fördern. Es ist daher die Kühlluft beim Austritt viel wärmer, als sie beim Eintritt ist.
Hierdurch ist auch die Temperaturerhöhung der Maschine und ihrer Wicklungen nach dem Luftaustrittsende hin viel höher als auf dem Lufteintrittsende.
Die Temperaturerhöhung der heißesten Stelle der Wicklung ist aber maßgebend bei der-Konstruktion. Besonders gilt dies für mantelgekühlte Maschinen geschlossener Bauart.
Der Zweck dieser Erfindung ist es, die Erwärmungsverhältnisse solcher Maschinen zu vergleichmäßigen. Bei Maschinen geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkte Mantelkühlung wird hierzu die Kühlluft längs der Mantelfläche in voneinander getrennten Strömungen entgegengesetzter Strömungsrichtung geführt. Dadurch wird einmal eine Vergleichmäßigung der Temperaturerhöhung im Innern der Maschine und gleichzeitig eine Senkung derselben herbeigeführt. Hierdurch bleibt die von zwei sonst gleichen Maschinen mit Kühlung gemäß dieser Erfindung gegenüber der nach bislang bekannten Anordnungen der Kühlung gebauten im Innern kühler.
Sie kann also entweder höher belastet oder bei gleicher Leistung kleiner gebaut werden und wird dadurch billiger und leichter.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist im folgenden angegeben.
Fig. i ist im oberen Teil ein Axialschnitt durch die Maschine, im unteren eine Ansicht senkrecht zur Maschinenachse; Fig. 2 stellt eine Ansicht des Gehäusemantels in der Maschinenachse dar; Fig. 3 ist eine Ansicht des Gehäusemantels senkrecht zur Maschinenachse; Fig. 4 stellt eine Ansicht der Lagerdeckel dar. Die Maschinenachse i, gelagert mittels der' Lager 2 in den Lagerdeckeln 3, trägt den Rotor 4, der als Kurzschlußläufer gezeichnet ist.
Stromlinienförmige Ansätze 5 der beiden Lagerdeckel 3 schließen sich auf jedem Ende des Gehäusemantels 6 am die Kanäle 7 an, so daß alle Kanäle zur Hälfte auf dem einen und zur anderen Hälfte auf dem' anderen Ende einseitig in Stromlinienformgeschlossen sind. Die stromlinienförmige Gestaltung der Ansätze 5 geht, aus den Teilschnitten A-A und A'-A' der Fig. 3 hervor. Die Ansätze 5 der Lagerdeckel 3 besitzen ferner Gewindelöcher B. Außerdem sind an den Lagerdeckeln Augen 9 mit Durchgangslöchern io vorgesehen. Mittels Bolzen ii werden die Lagerdeckel 3 mit ihren Zentrierungen 3' in die Zentrierungen 3" des Gehäuses gefügt und druckschlüssig verbunden.
Die Kugellager 2 werden durch die Abdeckkörper 12 mit den Schmiernippeln 13 gehaltert und abgedeckt.
Der Stator 14 sitzt druckschlüssig in der Bohrung des Gehäuseringes 6. Seine Wicklungsköpfe 15 ragen in durch ringförmige Ansätze 16 der Lagerdeckel 3 gebildete Mulden und werden vom Lagerdeckel durch Isolationszwisehenlagen 17 getrennt.
Auf beiden Enden der Maschinenwelle i werden Ventilatoren 18 befestigt. Die Ventilatoren, auf der dem Lagerdeckel zugewendeten Seite offen, auf der anderen Seite bis auf die Lufteintrittsöffnungen ?9 geschlossen, laufen mit nur sehr geringem Abstand von dem Äußeren der Lagerdeckel auf der einen Seite und dem Inneren der Maschinenkappen 20 auf der anderen Seite entfernt.
Die Kappen 2o besitzen nach der Mitte zu Öffnungen. Sie werden mittels der Schrauben 24 mit dem Gehäuse druckschlüssig verbunden. Durch diese Öffnungen wird nun das Kühlmittel an beiden Maschinenenden durch die dort rotierenden Ventilatoren angesaugt und über das Äußere der Lagerdeckel hinweg durch je die Hälfte der Kanäle des Gehäusemantels hindurch gefördert. Das Kühlmittel fließt also in dem einen Kanal in der einen und im nächsten Kanal in der entgegengesetzten Richtung usf. Der Luftaustritt erfolgt durch die Öffnungen 21 und 2r' an den äußeren Enden des Gehäusemantels 6.
Es findet also Kühlung im Gegenstrom mit den dadurch bewirkten Vorteilen bester und gleichmäßiger Wärmeableitung statt, die sich auswirkt in Herabsetzung und Vergleichmäßigung der Temperaturerhöhung im Innern der Maschine.
Zur weiteren Erhöhung der Wärmeableitung können die Kanäle 7 des Gehäusemantels 6 mit Längsrippen 22 versehen werden, ebenfalls können die Lagerdeckel außen weitere Oberflächenvergrößerung durch die Rippen 23 erfahren.
Es treten auf jedem Ende der Maschine, am Umfang abwechselnd, Kühlmittel verschiedener Temperatur auf. Dieser Temperaturunterschied kann sich sehr gut ausgleichen, da die durch die Schichtung der Statorbleche bedingten Luftspalte bei diesem Temperaturausgleich, im Gegensatz zu den bislang gebräuchlichen Lüftungen, nicht überbrückt zu werden brauchen.
Für das Gehäuse und die Lagerdeckel kennen Materialien größerer oder kleinerer Wärmeleitfähigkeit benutzt werden, so auch z. B. Aluminium oder Alulegierungen für einen Teil, mehrere oder alle Teile.
Ein größerer Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäuses 6 gegenüber dem Statorpaket 14 wird durch entsprechende Bemessung des Widerstandsrnomentes des äußeren und inneren Kranzes des Gehäuseringes, der Höhe der zwischen den Kanälen befindlichen Stege und der Kühlmitteltemperatur so weit ausgeglichen, daß das Statorpaket stets gut 'druckschlüssig mit dem Gehäusering verbunden bleibt.
Es wird die Wandstärke jedes zweiten durch die Stege begrenzten Segmentes des inneren Gehäuseringes zweckmäßig dünner gewählt als die der übrigen, um evtl. auftretende, durch Erwärmung hervorgerufene Spannungen des Gehäuses in den dünneren Segmenten auszugleichen.
Durch die Öffnungen 20 in den Maschinenkappen und die Öffnungen i9 in den Ventilatoren ist eine Zugängigkeit zu den Schmiernippeln gewährleistet.
Anstatt die Lagerdeckel mit den die Kanäle 7 abschließenden Ansätzen 5 zu versehen können die die Kanäle verschließenden Mittel auch gesondert, vorzugsweise als Teile eines gestanzten Ringes, ausgebildet sein.
Die Ventilatoren können gestanzt, gegossen, gespritzt oder auch aus mehreren Teilen zusammengefügt werden.
Vorteilhaft ,ist es, die Ventilatoren aus einem weichen Material zu machen, um bei evtl. Berührung während der Rotation mit der Maschinenkappe 20 oder dem Lagerdeckel 3 das Entstehen eines Funkens zu vermeiden. WSrden dann noch die Zentrierungen, die Sitzflächen aller Unterbrechungsstellen der'Maschine und die Wandstärke der einzelnen Teile groß genug gehalten, so - entsteht eine explosionsgeschützte Maschine.
Eine elektrische Maschine gemäß dieser Erfindung findet, da sie infolge ihrer Kapselung.tropf-, Spritzwasser-, staub- und explosionssicher ist,. ferner 'billig in der Herstellung und leicht im Gewicht, einen großen Verwendungsbereich.

Claims

PATENTANSPRÜCHß: i. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Lüfterflügel bewirkter Mantelkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft längs der Mantelfläche in voneinander getrennten Strömungen entgegengesetzter Str6mungsrichtung geführt ist.
2. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Mantels, am Mantelumfang verteilt, abwechselnd auf dem einen oder dem anderen Ende verschlossene, der Lüftung. dienende Kanäle angeordnet sind.
3. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß der einen Seite der Kanäle aus vorzugsweise mit den Lagerdeckeln verbundenen, nach der Außenseite stromlinienförmig ausgebildeten, nach der Innenseite konkav gestalteten Teilen besteht.
4. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kanalverschlüsse gleichzeitig die Lagerdeckel gegen Verdrehung gegenüber dem Gehäuse sichernd gestaltet sind.
5. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Kanalverschlüsse dem Verspannen von Lagerdeckeln und Gehäuse dienend ausgebildet sind. ' 6.
Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Strömung des Kühlmittels dienenden Kanäle in durch die Außenseite der Lagerdeckel und, die Innenfläche der Maschinenkappen gebildete Hohlräume münden. .
Elektrische Maschine geschlossener Bauart , mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 6, ,dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb dieser Hohlräume zwei Flügelräder auf der Motorwelle angeordnet sind. . B.
Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkuhlung nach Anspruch i bis y, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Flügelende nach der Außenseite des Lagerdeckels hin angeordnet ist.
9. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelräder nach der Motorachse hin Öffnungen mit stromlinienförmigen Rippen enthalten. io.
Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerdeckel innen mit die Statorwicklung umschließender ringförmiger Erhebung ausgebildet sind. i i.
Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß Rippen innerhalb der der Lüftung dienenden Kanäle auf der dem Statorblechpaket zugewendeten Fläche angeordnet sind.
12. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis i ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen in jedem zweiten Kanal so angeordnet sind, daß die Wandstärke des inneren zylindrischen Teils des Gehäuseringes zwischen den Rippen kleiner wird, als die der benachbarten Kanäle ist.
13. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede äußere Mantelfläche der Kanäle abwechselnd auf dem einen und dem anderen Ende so verkürzt ist, daß Luftaustrittsöffnungen gebildet werden.
14. Elektrische Maschine geschlossener Bauart mit durch Flügel bewirkter Mantelkühlung nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiernippel der Lager durch die Flügelöffnungen hindurch zugänglich angeordnet sind.