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Anordnung zur Kühlung von geschlossenen elektrischen Maschinen Bei
geschlossenen elektrischen Maschinen, insbesondere Elektromotoren, wendet man oft
zur Steigerung der Leistung der Maschine eine doppelte Kühlung an. Zunächst ist
im Innern der Maschine eine Kreislaufkühlung vorgesehen, die die Wärme von den Stellen:,
in denen sie vorwiegend erzeugt wird (Wicklungen. und Zähne insbesondere am Ständereisen),
an den äußeren Umfang der Maschine. heranbringt, wozu der Luftstrom der Kreislaufkühlung
etwa zwischen dem Ständereisen und dein Gehäuse der Maschine hindurchströmt. Außerdem
ist aber noch eine Kühlung der Maschine mit Außenluft vorgesehen, wobei gewöhnlich
ein Ventilator an einer Stirnseite der Maschine über die äußere Mantelfläche des
Maschinengehäuses einen Kühlluftstrom bläst. Trotzdem l.äßt sich. aber bei solchen,
elektrischen Maschinen nicht die Leistung erzielen wie bei mit Durchzug belüfteten
Maschinen, bei denen also durch das Maschineninnere ständig Frischluft hindurchströmt,
es wird vielmehr nur etwa 2/s bis 3/4 .der Leistung dieser letzteren Maschinen erzielt.
Dies liegt vor allem daran, daß es Schwierigkeiten bereitet, die von der Kreislaufkühlung
aus .dem Innern der Maschine abtransportierte Wärme ohne allzu große Temperaturdifferenz
in den Außenluftstr.om überzuführen.
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Die Erfinidung betrifft eine Anordnung zur Kühlung vcin geschlossenen
elektrischen Maschinen mit einer Kreislaufkühlung im Innern und einer Kühlung durch
Außenluft, die in der geschilderten Hin-
,Sicht einen wesentlichen
Fortschritt mit .sich bringt. Erfdungs:gem:äß weist das. aktive Ständerblechpaket
der Maschine in .der äußeren Randzone axiale Kanäle .auf, die in.,der räumlichen
Aufeinanderfolge am Umfang der Maschine abwechselnd von dem Innenluftkühlstrom und
von der äußeren Kühlluft durchströmt werden. Diese Anordnung bringt zwei Vorteile
mit sich. Da immer neben einem Kanal, in :dem Inneüluft fließt, ein Kanal liegt,
in dem .die Außenluft durchströmt, und da :diese Kanäle nur durch verhältnismäßig
schmale :Stege des, aktiiven Ständereisens getrennt sind, so ist einguter Wärmeaustausch
zwischen der Innen- und der Außenluft ,gewährleistet; da die Wärmeleitfähigkeit
des aktiven Ständereisens in Richtung der Blechschichtung eine sehr gute ist und
beispielsweise erlheblich besser ist als die Wärmeleitfähigkeit des für Motorengehäuse
benutzten Gußeisens. Als weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich; .daß auch die
Wärme, die von den Zähnen und Nuten `im,Ständereisen in radialer Richtung nach ,außen
abfließt, ohne großen Widerstand auf die Außenluft übertreten kann, da das Ständereisen
.selbst durch die von der Außenluft durchströmten Kanäle unmittel-,bar und daher
wirksam gekühlt wird. Zweckmäßig wird man in den Kühlkanälen des: Ständereisens
,die Innedluft in entgegengesetzter Richtung strömen lassen als die Außenluft, um
auf diese Weise die bereits wesentlich abgekühlte Innenluft vor dem Verlassen des
Kühlkanals in Wärmeaustausch mit ;der .noch nicht erwärmten, in den Kühlkanä!1 gerade
einströmenden Außenluft zu bringen.
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In der Zeichnung: ist die Erfindung :an Hand eines Ausführungsbeispiels
veranschaulicht. -Fi,g. i zeigt im Längsschnitt - einen läufergespeistem D,rehs-tromnebenschlußmotoz
der geschlossenen Bauart; Fig.2 zeigt zwei teilweise Querschnitte dieses Motors
gemäß den Ebenen A und B der Fig. i.
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i ist das Läufereisen .des ,Motors, 2 das Ständereisen. In ,diesem
Ständereisen sind am .äußeren Umfang ,axiale Kanäle 3 ,und 4 vorgesehen, die kreisförmigen
Querschnitt aufweisen, wie aus, der Fig.2 hervorgeht. Durch diese axialen Kanäle
werden nun Kühlluftströme geleitet, von. denen die Kreislaufkühlung mit Innehluft
durch die Pfeile 5 .und 6 angedeutet ist, während die Durchzugskühlung mit Außenluft
.durch die Pfeile 7 und 8 ver-.anschau.Licht ist. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist,
liegt .immer neben einem Kanal 3, der von: Innenluft ,durchströmt wird, ein Kanal
4, ,durch .den: Außenluft hindurchfließt. Über die zwischen, den Kanälen atehengebliebenen
Stege des: .aktiven Ständereisens findet dann ein Wärmeaustausch zwischen dein beiden
Luftströmen statt. Für die Erzeugung der Kreislaufkühlung im, Innern der Maschine
sind die Verbindungsfahnen9 zwischen der Läuferwicklung io der Maschine und dem
I-Commutator ii als Ventnlatorflügel ausgebildet; sie saugen die Luft unterhalb
der Verbindungsfahnen an und drücken sie ,nach auswärts, von wo sie über die Wicklungsköpfe
und dann .durch die Kanäle 3 auf die .andere Stirnseite der Maschine strömt und
von dort wieder über die Ständer- und Läuferwicklungsköpfe und dann .durch die Kanäle
12 zwischen dem Läufereisen, und .der Welle 13 wieder in den Raum unterhalb der
Verbi.ndungsfa;hnen zurückgelangt. Man könnte aber selbstverständlich auch einen
besonderen Ventilator im Innern der Maschine für die Erzeugung des- Kreislauflkühlstromes
vorsehen. Ebenso: könnte man durch besondere Anordnungen dafür sorgen, daß ein größerer
Teil des Kühlluft-Stromes durch den Luftspalt der Maschine hindurchtritt. Für die
Erzeugung -der Durchzugsbelüftung mit Außenluft dient. der Ventilator 14 an der
linken Stirnseite der Maschine, der die Luft über die Öffnungen, 15 des Lagerschildes
16 von außen: ansaugt und: dann durch die Kanäle 4 zur rechten Seite der Maschine
befördert.
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Um nun die beiden Kühlluftströme zu den. Öffnungen der Kanäle im Ständereisen
in günstiger Weise -heranzuführen und abzuleiten, ohne däß sich diese Kühilluftströme
.gegenseitig helhindern, sind an den Siirnsenten der Maschine Zwischenschilde
17
und 18 vorgesehen, die in .der Querschnittsebene senkrecht zur Maschinenachse
einenwellenförmigen Querschnitt aufweisen und die mit den nach: innen offenen Wellentälern
den Zu- und Abfluß der Innenkühlluft, wie dargestellt, ermöglichen. Der rechtsseitige
Zwischenschild i8 besitzt auch nach außen hin offene Wellentäler, ,durch die die
Außenluft nach dem Durchströmen durch die Kanäle 4 nach außen gehangen 'kann. Um
die dabei erforderliche Umlenkung des Kühlluftstromes zu begünstigen, sind an der
rechten. Seite des: Zwischenschildes i8 an den Wellungen Absdhrägunigen i@9, wie
dargestellt, vorgesehen. Der linksseitige Zwischenschild 17 ist an seiner Außenseite
durch eine glatte Zylinderfläche abgeschlossen, rund die geschlossenen ,Führungskanäle
für die Auß=enluft verlaufen. im Zwischenschilld in derselben Weise wie die Kanäle
im aktiven Ständereisen. Die äußere Kühlluft wird daher im Zwischenschild nicht
abgelenkt. Sie wird dem Zwischenschild durch den Ventilator 14 an seiner linken
Stirnseite zugeführt: Wie ersichtlich, grenzt die Mantelfläche des aktiven. Ständereisens
2 der Maschine unmittelbar an den die Maschine umgebenden Raum an. Dadurch wird
die Abführung der in der Maschine erzeugten Wärme an die Außenluft noch zusätzlich
gefördert. Um nun den Zusammenhalt des Ständerblechpaketes und der anderen Motorteile.
zu gewähr'leisten, sind, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, in den durch die kreisförmigen
Kühlkanäle 3 und 4 umgrenzten Blechzwickeln Bohrungen 2o vorgesehen; durch die axiale
Bolzen hindurchgehen, die in Verbindung mit den stirnseitigenPreßplatten 21 und
22 den Zusammenhalt des Blechpaketes und der übrigen Teile der Maschinegewährleisten.
Die Zwischenschilde 17 und 18 werden dann an den Preßplatten2i und 22 zentriert
und entweder durch die verlängerten Preßbolzen oder durch besondere Schraube...
an diesen Preßplatten befestigt. Anistatt durch die .Bohrungen 2o Bolzen hindurchzuziehen,
'könnte man auch für den Zusammenhalt des Ständerblechpa'ketes und der übrigen Maschinenteile
an der
äußeren Mantelfläche des Ständerblechpaketes in axialer Richtung
.sich erstreckende Vertiefungen vorse'hen., in denen sich Flacheisen, befinden;,
die wiederum mit den stirnseitigen Preßplatten das Blechpaket zusammenhalten.
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In, Fig. i besitzen die Kühlkanäle im Ständereisen kreisförmigen Querschnitt.
Zur Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen der Innen- und Außenluft in den Kühlkanälen
kann. man diesen Kanälen etwa sektorfärmigen Querschnitt geben, wie dies Fig. 3
veranschaulicht. Eine .derartige Formgebung hat zur Folge, daß der zwischen den
einzelnen Kanälen ste'hen;gebliebene Steg des Ständereisens in radialer Richtung
auf eine längere Strecke sehmal bleibt, so daß für den Wärmefluß zwischen ,den;
Kanälen einbreiter Querschnitt m-it geringer Ausdehnung in der Flußrichtun.g zur
Verfügung steht. Da !be.i dieser Anordnung nicht mehr genügend Raum für die Zusammenhaltebolzen
zur Verfügung steht, sofern diese Bolzen ganz oder teilweise innerhallb des Ständerbleches
verlaufen, so kann, man hier an der Außenmantelfläche des Blechpaketes ad!liegende,
in axialer Richtung verlaufende Leisten 23 vorsehen, die wiederum, in Verbindung
mit den stirnseifigen Preßplatten das Blechpaket und die übrigen Maschinenteile
zusammenhalten,.