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Belüftung für elektrische Maschinen, bei der die Kühlluft auf der
einen Maschinenseite eintritt und die Maschine im wesentlichen axial in parallelen
Zweigen durchströmt Pür die Kühlung hoch ausgenutzter elektrischer Maschinen ist
es bekannt, den Kühlluftstrom auf der einen Maschinenseite in das Innere der geschlossenen
Maschine eintreten zu lassen. Die Kühlluft fließt dann durch die Maschine im wesentlichen
in axialer Richtung, wobei sie zur Kühlung des Ständers und des Läufers in mehrere
parallele Zweige aufgespalten wird. Eine derartige Anordnung hat nun den Nachteil.,
.daß die an sich intensive Kühlwirkung sich nicht gleichmäßig auf die Maschine-
verteilt. Die Maschinenseite, an der die Kühlluft eintritt, wird sehr intensiv gekühlt,
da die Temperatur der Kühlluft niedrig ist. Nach dem Durchströmen hat sich die Kühlluft
jedoch, bereits erheblich erwärmt, so daß insbesondere die Wickelküpfo- auf der
zweiten Maschinenseite nicht mehr so intensiv bzw. nicht mehr in ausreichendem Maße
gekühlt werden. Dieser Nachteil läßt sich mitunter schwer vermeiden, .da man aus
räumlichen Gründen gezwungen ist, die. Kühlluft der Maschine von der einen. Stirnseite
aus zuzuführen. Man könnte zwar einen Teil der Kühlluft vor dem Eintritt in das
Maschineninnere abzweigen und ihn außen um die Maschine herum auf die zweite Seite
der Maschine führen, aber auch dieser Ausweg ist wegen Raummangel oft nicht durchführbar.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Belüftung elektrischer Maschinen,
die in der geschilderten Hinsicht einen wesentlichen Fortschritt mit sich bringt.
Die Kühlluft tritt dabei wiederum auf
einer-, M:schnenset ein und'
durchströmt die Ma-. schine im wesentlichen axial in parallelen Zweigen. Erfindungsgemäß
ist ein Kühlluftstrom durch Hohlräume der Läufernabe- auf . die zweite Maschinenseite
geführt und dient dort zur Küh-Jung der Wickelköpfe der Maschine, und ferner ist
dieser Kühlluftstrom beim Durchströmen -des' Läufers gegen die Zufuhr von Wärme
aus dem Läufereisen abgeschirmt. Dadurch wird also erreicht, daß auch die zweite
Seite der elektrischen Maschine (insbesondere die Wickelköpfe) mit Kühlluft beschickt
wird, deren Temperatur sich noch nicht erhöht hat, so daß diese zweite Seite ebenso
wirksam gekühlt werden kann: wie die Eintrittsseite für die Kühlluft. Man, kann
die Abschirmung der durch die Läufernabe durchströmenden Kühlluft gegen die Aufnahme
von Wärme aus dem Läufereisen in verschiedener Weise erreichen. Man kann beispielsweise
zwischen dem Läufereisen und der Läufernabe , einen Isolierzylinder (z. B. :aus
Hartpapier) einfügen, der den Übertritt von Wärme praktisch verhindert. Noch wirksamer
erweist es sich aber, wenn man durch den Läufer der Maschine noch einen-zweiten-Kühlluftstrom
in axialer Richtung führt, der durch Kanäle im Jochblech des, Läufers strömt und
der so insbesondere den der Nabe zugekehrten Teil des Läufereisens derart stark
abkühlt, daß eine wesentliche Erwärmung der durch die Läufernabe strömenden Kühlluft
nicht mehr eintritt.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele
der Zeichnung näher erläutert. Fig. i der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt eines:
gemäß,-der . Erfindung ausgebildeten Asynchronmotors, wobei der Läufer gemäß der
Linie C-D der Fig. 3 geschnitten ist; Fig. 2 zeigt ein=en nöehmäligen Schnitt durch
den Läufer der Fig. I,-jedoch-,gemäß der Linde E-F der Fig. 3; _ -Fig. 3 zeigt einen
Querschnitt des Läufers der Fig. i gemäß der Linie A-B dieser Figur.
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Die verschiedenen Luftströmungen durch den Motor sind durch Pfeile
angedeutet. Um die Zuordnung dieser Luftströmung sowohl innerhalb der Fig. i als
auch zwischen Fg. i undden Fig. 2 und 3 besser verfolgen zu können; sind die Pfeile
noch mit einem, zwei oder drei Punkten versehen, je, nachdem es sich um Luftströme
I, II oder III händelt:-I@ Fi-g: i st-das Ständereisen des Asynchronmotors. -2 ist'das
*aktive =Läuferese.n, das auf der täufern,abe 3 sitzt; die. ihrerseits auf der Maschinenwelle
4 befestigt ist. Die Kühlluft tritt nun durch die Öffnung 5' auf der rechten Seite
der Maschine in das- Innere der geschlossenen Maschine - ein. Der Kühlluftstrom
III .gelangt im wesentlichen über die Ständerwickelköpfe in einen zwischen dem Rücken
des Ständereisens und dem Maschinengehäuse angeordneten Hohlraum 6 und kühlt auf
diese Weise .den Rücken des Ständereisens. Auf-: der linken Maschinenseite
entweicht dann dieser Kühlluftstrom durch. die _Öffnung 7 ins Freie.."= =Fn- -Teil"
des - Kühllttftgtromes III strömt durch =den Luftspalt der -Maschine und tritt auf
der linken Maschinenseite =lach dein Durcbsfrörnen der Ständerwickelköpfe wiederum
durch die Öffnung 7 ins Freie. Die Kühlluftströme II und I dienen zur Kühlung des
Läufers. Der Kühlluftstrom 1I strömt durch Kanäle i i im. Jochteil des. aktiven
Läufereisens auf die zweite Maschinenseite. Hier schließen 'sich an diese Kanäle
-des Läufereisens rohrartige Ansatzstücke 12 an. Durch diese Rohre gelangt dann
:der Kühlluftstrom II in den durch den Maschinenschild 13 umschlossenen Raum
und gelangt von hier aus durch die Öffnung 14 ins Freie, wobei vorher noch die Außenteile
der Läuferwickelköpfe umspült werden.
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Der Kühlluftstrom I fließt unmittelbar durch die Hohlräume der Läufernabe
3 auf die linke Maschinenseite. Hier sind die Öffnungen der Läufernabe durch eine
Stirnplatte $ abgeschlossen. Die Kühlluft muß daher, wie insbesondere aus Fig. 3
zu ersehen ist, durch die auf dem Manteltei19 der Läufernabe angebrachten Öffnungen.io
hindurchtreten. Sie strömt dann durch Zwischenräume zwischen den Rohrstutzen i2
in radialer Richtung durch die Kanäle i7 der Fi.g. 2 und 3 nach außen und fließt
dabei durch die LäuferwickelköPfe 15 und:danndurch die Ständerwickelköpfe
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hindurch und kühlt diese wirksam. Schließlich- tritt der Kühlluftstrom
I durch die Öffnung 7 nach außen. -Die Fig. 4 und 5 der Zeichnung zeigen die Kühlanordnung
für einen hoch ausgenutzten Stromwendermotor, wobei die verschiedenen Luftströmungen
in derselben Weise wie in den Fig. i bis 3 durch punktierte Pfeile angedeutet sind.
Fig. 5 stellt dabei wiederum einen Ouerschnitt gemäß der Linie A-B des Längsschnittes
der Fig. 4 dar.
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i ist wiederum das Ständereisen des Lokomotivmotors, 2 das aktive
Läufereisen, das auf der Läufernabe 3 sitzt, die ihrerseits auf der Maschinenwelle
4, befestigt ist. 18 ist der Stromwend'erkörper im Schnitt; -i9 sind die aufgesetzten
Bürsten bzw. die Halter für, die Bürsten. -2o-i5t der den Stromwender umgebende
Luftraum, in dem sich auch die beiden Bürstenträgerringe 2i und 22 befinden. 23
ist ein kastenartiger Anbau an dem stromwenderseitigen Lagerschild 24.
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Wie -ersichtlich., -:besitzt der den Stromwender umgebende, an sich
durch das Motorgehäuse abgeschlossene Raum 2o oben eine Öffnung 25, die sich an
die, obere Öffriü@ng-26 -des kastenartigen Anbaues anschließt. -Durch beide Öffnungen
treten nixn,` von einem nicht dargestellten Ventilator geliefert, drei Kühlluftströme
ein. Der Kühllüftstrorn II strömt zunächst in annähernd' -radialer- Richtung zur
Stromwendero@erfläche. Hier streicht er an -dem Strömwendev entlang und kühlt diesen
sowie die Bürsten ig. Hierauf durchströmt er einen ringförmigen Spalt zwischen dem
Bürstenträgerring 22 und den Arischlußfahnen *der Strämwen@derwieklizng und. bestreicht
dann dieStänderwickelköpfe. Von dort gelängt die Kühlluft HI durch die Öffnungen
27 zu dem Rücken des- Ständereisens i. Unterhalb eines Führüngsbleches-28'fiießt
darin,-die Kühlluft entlang den aktiven Blechen des Ständereisens und,
entweicht
durch die-Öftn.üng -g in den Raum oberhalb der dem Stromwender abgekehrten Wickelköpfe
und schließlich durch die Öffnungen 30 ins Freie.
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Die Kühlluftströme II und I treten durch die Öffnung-a6 in den 'kastenartigen
Anbau z3 und gelangen von dort durch eine ringförmige Öffnung 31
in den Räum
der rofierenden Stromwendernabe bzw. bei Maschinen mit Schleifringen in den Raum
unter den Schleifringen. Für die bessere Führung der Kühlluft sind hier zylindrische
und kegelige Trennwände 32 und 33 vorgesehen. Die Kühlluft durchstreicht
dann diesen Innenraum des Stromwenderkörpers und gelangt in den Raum zwischen Stromwender
und Läufereisen. Hier findet eine Zweiteilung der Kühlluft statt. Zu diesem Zweck
ist zwischen Stromwender und Läufereisen@ ein zweikammerlüfterähnlicher Fiihru.ngskörper34vorgesehen,
der die ankommende Läuferluft in zwei Parallelzweige teilt und der gleichzeitig
auch als Ventilator für die Läuferluft dient bzw. die Läuferluft den Kühlkanälen
35 im Läufereisen und dem abenraum 3 stoßfrei zuführt. Der Luftstrom II fließt durch
die Kanäle 35 im Läufereisen und kühlt dieses und gelangt dann in die Rohrstutzen
36 unterhalb der Läuferwickelköpfe. Mit Hilfe der feststehenden Führungsbleche 37
wird dann: dieser Kühlluftstrom in radialer Richtung umgeleitet und' gelangt durch
die Öffnungen 38 des Maschinengehäuses nach außen. Zur Beschleunigung dieses
Kühlluftstromes können an den dem Stromwender abgekehrten Wickelköpfen noch Lüfterflügel
39 angeordnet sein. Man kann auch die Läuferwickelköpfe selbst als Lüfterflügel
ausbilden.
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Der für die Kühlung der linken. Seite der Maschine dienende Kühlluftstrom
I gelangt ebenfalls durch die Öffnung 31 in den Raum der Stromwendernabe.
Von dort wird er durch den. Lüfter 34 in den Nabenraum 3 des Maschinenläufers befördert,
durchströmt diesen und gelangt bis zu der als Abschluß dienenden Stirnwand 4o in
den Nabenraum. Hier wird er in radialer Richtung abgelenkt und strömt zwischen den
Rohrstutzen 36, wie insbesondere aus Fig.5 zu ersehen ist, radial nach außen, wobei
er durch die Läuferwickelköpfe und dann durch die Ständerwickelköpfe hindurchtritt
und diese kühlt. Hierauf entweicht der Kühlluftstrom I durch die Öffnung 30 nach
außen.
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Es kann sich mitunter als zweckmäßig erweisen, die im radialen Luftstrom
liegenden Teile der Läuferwickelkopfisolation durch Hülsen, beispielsweise aus dünnem
Metallblech, gegen die Einwirkung von Feuchtigkeit und festen Schwebekörpern der
Kühlluft zu schützen.
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Durch diese Führung der Kühlluft in verschiedenen. Parallelzweigen
wird erreicht, daß alle Teile der Maschine genügend mit Kühlluft versorgt werden,
insbesondere aber, daß diejenigen Teile, in denen eine besonders hohe Wärmeentwicklung
auftritt, auch besonders intensiv gekühlt werden. Zu diesem Zweck sind die Querschnitte
der verschiedenen Kühlluftströme längs ihrer Strömungswege verschieden groß gehalten,
und zwar derart, daß diese Querschnitte an den Teilen der Maschine, an denen eine
besonders intensive Kühlwirkung stattfinden soll, kleiner gehalten sind, so, daß
die Geschwindigkeit der Kühlluft an diesen Teilen größer ist als an anderen Teilen.
Dementsprechend führt die Kühlluft dort auch intensiv Wärme ab-. Beispielsweise
ist der gesamte Querschnitt der Kanäle 35 im Läuferblech entsprechend klein. gehalten,
während andererseits die Strömungsquerschnitte im Raum der Stromwendernabe oder
der Läufernabe größer sind. Ferner sind die gesamten Strömungswiderstände der- einzelnen
parallel geschälteteri Kühlluftströme derart aufeinander abgestimmt, daß sich die
Kühlluft in der gewünschten Weise auf die einzelnen Parallelzweige verteilt. Beispielsweise
erfährt der im Raum der Läufernahe 3 fließende Kühdlufts.trom I bei seinem Durchströmen
durch die Zwischenräume zwischen den Rohrstutzen 36 und durch die Läuferwickelköpfe
eine erhebliche Drosselung, damit auch dem durch die Öffnunb n 35 im Läufereisen
fließenden, parallel geschalteten Kühlluftstrom genügend. Luft zugeteilt wird, die
in den Kanälen 35 größere Strömungswiderstände zu überwinden hat.