DE899390C - Geschlossene elektrische Maschine hoeherer Leistung mit Aussen- und Innenkuehllufftstrom - Google Patents

Geschlossene elektrische Maschine hoeherer Leistung mit Aussen- und Innenkuehllufftstrom

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Publication number
DE899390C
DE899390C DES13074D DES0013074D DE899390C DE 899390 C DE899390 C DE 899390C DE S13074 D DES13074 D DE S13074D DE S0013074 D DES0013074 D DE S0013074D DE 899390 C DE899390 C DE 899390C
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DE
Germany
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machine according
air flow
cooling
cooling air
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Expired
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DES13074D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Karl Schwarz
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Siemens Schuckertwerke AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/18Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • Geschlossene elektrische Maschine höherer Leistung mit Außen- und Innenkühlluftstrom Die Entwicklung der Kühlsysteme geschlossener elektrischer Maschinen mit Außen- und Innenkühlluftstrom ist im wesentlichen zwei verschiedene Wege gegangen. Das eine Kühlsystem besteht darin, daß man die Oberfläche des die Ständerteile tragenden geschlossenen, an dem Ständerblechpaket satt anliegenden Gehäuses durch Rippen vergrößert und so den Wärmeaustausch zwischen der warmen Innenluft und der meist durch einen Außenlüfter über das Rippengehäuse hinweggeblasenen kalten Außenluft beschleunigt. Der Wärmeaustausch findet durch Wärmeleitung über die Eisenkerne zum Gehäusemantel statt. Die Abkühlung hängt demnach von der Oberflächengröße der Maschine, die künstlich durch Kühlrippen vergrößert ist, ab. Da die Oberfläche einer Maschine mit wachsendem Durchmesser mit der zweiten Potenz, die Leistung und die Wärmeentwicklung aber mit höheren Po-Lenzen anwachsen, kommt man bei Rippenkühlung verhältnismäßig rasch an die Grenze, an der die Verluste nicht mehr ohne Überschreitung der zulässigen Erwärmungsgrenzen abgeführt werden können.
  • Ein völlig anderes Kühlsystem geschlossener elektrischer Maschinen mit Außen- und Innenkühlluftstrom kommt bei einer aus Kühlkanälen bestehenden Kühlvorrichtung zur Anwendung, deren nach dem Motorinneren abgeschlossene Kanäle innen von dem Außenkühlluftstrom durchströmt und außen in der Längsrichtung von im Kreis geführten Innenkühlluftstrom bespült werden. Die Wärme wird hier indirekt über Luft als Zwischenträger abgeführt. Dieses Kühlsystem wurde bisher nur bei elektrischen Maschinen kleiner Leistung angewendet, kann aber gerade bei diesen Maschinen nur als Fehlkonstruktion bezeichnet werden, da es dort gegenüber der Ausführung mit Kühlrippen keine Gewichts- und Materialersparnis bringt, sondern im Gegenteil einen erhöhten Aufwand an Gewicht und Material erfordert. Das kommt zum Teil daher, daß man bei kleinen Maschinen verhältnismäßig viele Kanäle vorsehen muß, um die erforderliche Kühlwirkung zu erzielen. Um die Kühlwirkung nicht zu beeinträchtigen und einen guten Wärmeaustausch zwischen den beiden axial gerichteten Kühlluftströmen herbeizuführen, erstrecken sich bei bekannten Maschinen kleiner Leistung die Kanäle über ihre ganze Länge frei über das Maschinengehäuse, ohne daß daran aktive Maschinenteile anliegen oder befestigt sind.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Maschinen höherer Leistung die indirekte Abführung der Wärme über Luft als Zwischenträger vorteilhafter ist als die Rippenkühlung und auch dann noch ein hervorragender Wärmeaustausch durch Kühlrohre zu erreichen ist, wenn andere Maschinenteile mit den Kühlrohren nur stellenweise in Berührung sind. Erfindungsgemäß sind die Ständerteile an einem als Wärmeaustauscher dienenden Kühlrohrkäfig unter Freilassung des überwiegenden Teiles des Umfanges der einzelnen Kühlrohre befestigt. Da damit die Kühlrohre im wesentlichen selbst die Tragkonstruktion bilden, kann ein besonderes tragendes massives Ständergehäuse fortfallen. Dadurch ergibt sich eine beträchtliche Material- und Gewichtsersparnis. Überraschend ist außerdem die erhebliche Geräuschdämpfung, die mit der Erfindung gegenüber Maschinen, bei denen Kühlkanäle auf -ihrer ganzen Länge frei liegen, erzielt ist.
  • Die Maschine gemäß der Erfindung darf nicht mit einer bekannten Maschine verwechselt werden, bei der wohl Rohre zum Tragen der Ständerteile mit herangezogen werden, aber durch die Rohrwände kein Wärmeaustausch zwischen einem Außen-und Innenkühlluftstrom stattfindet, sondern die Rohre nur von einem Kühlmittel durchströmt werden, das innerhalb der Maschine durch zahlreiche feine Löcher duschartig herausgespritzt wird. Diese Rohre können ohne Behinderung der Kühlung an einzelnen Stellen längs ihres ganzen Umfanges von anderen Bauteilen umgeben sein. Die Maschine gemäß der Erfindung unterscheidet sich auch wesentlich von einer anderen bekannten geschlossenen Maschine mit einem Innen- und einem Außenkühlluftstrom, bei der wohl ein Wärmeaustauscher als Tragelement für die aktiven Maschinenteile dient, bei der aber der Wärmeaustauscher von dem wellblechartig geformten Ständergehäuse gebildet wird.
  • Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
  • Fig. i und 2 zeigen im Längs- und Querschnitt eine Ausführungsform der Erfindung.
  • Das Ständerblech i wird von den Tragrippen 2 getragen, die mit je einem Paar von Kühlrohren 3 verschweißt sind. Die geradlinigen Kühlrohre sind außerdem noch durch Versteifungsringe 4 und durch die Stirnringe 5 des Gehäuses fest miteinander verbunden. Außen um die Kühlrohre ist ein Mantel 6 aus verhältnismäßig dünnem Blech gelegt, der praktisch mechanisch vollkommen entlastet ist und nur zum Luftabschluß des Gehäuses nach außen dient. Innerhalb des Kühlrohrkäfigs kann zwecks Luftführung noch ein gegebenenfalls mehrteiliger Zwischenmantel 7 angebracht sein. 8 ist ein Leitblech für den durch die Pfeile 9 angedeuteten Innenkühlluftstrom, der durch den Lüfter io angetrieben wird. Das Leitblech 8 kann gleichzeitig einen Versteifungsring bilden. i i sind gegebenenfalls aus besonderen Stücken bestehende Fortsätze der Tragrippen 2. Die Tragrippen 2 und i i sind mit den einzelnen Versteifungsringen 4 und 8 bzw. mit dem einen oder beiden Stirnringen 5 verschweißt. In der Nähe des Lüfters io und an der Umkehrstelle 12 des Innenkühlluftstromes verlaufen die Kühlrohre quer zur Luftströmung. Sie sind an diesen Stellen von Windschatten bildenden Konstruktionsteilen frei. An den Stirnringen:5 sind beiderseits die Lagerschilde 13 befestigt. 14 ist der in einem besonderen Gehäusebau 15 angebrachte Außenlüfter, der den durch Pfeile 16 angedeuteten Außenkühlluftstrom durch die Rohrei treibt. Unter Umständen kann der Außenlüfter 14 auf der gleichen Maschinenseite wie der Innenlüfter io angebracht sein, so daß dann die Kühlluft innerhalb und außerhalb der Rohre 3 in der gleichen Richtung strömt. Dies ist besonders vorteilhaft, weil dann die größte Temperaturdifferenz zwischen Innen-und Außenkühlluftstrom in der Nähe des Innenlüfters auftritt und dieser Lüfter den Innenkühlluftstrom quer durch die Rohre bläst, was bekanntlich den Wärmeaustausch begünstigt.
  • Erfindungsgemäß sind die Zubehörteile des Ständers, Füße, Ösen, Klemmenkasten, unter Entlastung des Gehäusemantels 6 an den Stirnringen und/oder an den Rohren abgestützt. So sind z. B. in Fig. z die Aufhängeösen 17 an einer den Gehäusemantel 6 durchdringenden Traverse i8 angebracht, die sowohl an den Stirnringen 5 wie an einem Paar von Kühlrohren 3 angeschweißt ist und im Ausführungsbeispiel auch gleichzeitig eine Tragrippe 2 für das Ständerblechpaket bildet.
  • In einer ähnlichen Weise können die Füße ausgeführt sein. Statt dessen kann man aber auch, wie die Fig. r und 2 zeigen, die Füße durch Fortsätze oder Ansätze ig der Stirnringe 5 bilden und durch den Gehäusemantel 6 durchdringende, mit den Kühlrohren 3 verbundene Teile 2o versteifen. Statt dessen können auch die Füße ausschließlich an den Kühlrohren bzw. an den Stirnringen angebracht sein.
  • Der Klemmenkasten 2i ist unter weitgehender Entlastung des Gehäusemantels 6 mit dem einen Stirnring 5 fest, beispielsweise durch Schweißen verbunden. Er sitzt auf der dem Innenlüfter gegenüberliegenden Seite, weil von hier aus die Kabel 22 bequemer zwischen den Kühlrohren 3 direkt zu den Wicklungsköpfen hindurchgeführt werden können.
  • In Fg: i ist der Innenkühlluftstrom 9 durch Kanäle 23 des Ständerblechpakets hindurchgeführt. DieKanäle .erhalten zweckmäßig die gleicheTeilung wie die Nuten, damit sie gleichzeitig mit den Nuten gestanzt werden können. Um die gleichzeitig zur Versteifung dienenden Druckringe 24. des Blechpakets nicht unnötig zu schwächen, gibt man diesen etwas größere Öffnungen und etwas größere Teilungen als den Ständerkanälen 23. Damit trotz der verschiedenen Teilungen und Größen der Öffnungen der Luftdurchtritt nicht erschwert wird, werden an dem äußeren Blech hochkant Blechstreifen 25 angebracht, die für die Entstehung eines gewissen Zwischenraumes zwischen dem Druckring 24. und dem Ständerblechpaket sorgen. Der Innenkühlluftstrom geht von dem Innenlüfter io aus zwischen den beiden Mänteln 6, 7 hindurch, gelangt bei 12 zwischen den Rohren in den einen Stirnraum und schließt sich von dort aus durch die Ständerkanäle 23 nach dem anderen, den Lüfter io enthaltenden Stirnraum.
  • Die Rohre brauchen nicht, Nvie in den Fig. i und 2 dargestellt ist, kreisförmigen Querschnitt zu haben, sondern können beliebige Querschnittsform haben. Insbesondere kann man, wie beispielsweise die Fig. 3 bis 5 zeigen, die Rohre aus Profilen zusammenschweißen. Überstehende Stege, Flansche od. dgl. der Profile können dabei gleichzeitig die Trag- oder Versteifungsrippen 2 bzw. die Traverse 18 bilden.
  • In Fig. 3 ist das Rohr aus zwei L-Profilen 27 zusammengeschweißt, in Fig. q. aus einem T-Profil 28 und zwei L-Profilen 2g. Der vorspringende Flansch 30 kann dabei gleichzeitig eine Tragrippe für das Ständerblechpaket bilden.
  • In Fig. 5 besteht das Rohr aus einem T-Profil 31 und einem L-Profil 32.
  • Die Erfindung bietet u. a. den Vorteil, daß die den Wärmeaustausch zwischen Innen- und Außenkühlluftstrom vermittelnden Kühlrohre gleichzeitig noch als konstruktive Tragteile ausgenutzt sind. Wegen Fortfall der sonst bei elektrischen Maschinen mit Kühlrohren als Tragelemente verwendeten Konstruktionsteile ergibt sich eine freiere Luftströmung, bzw. man hat hinsichtlich der Verlegung der Luftströmungspfade freie Hand. Die gleichzeitige Benutzung der Rohre als Kühl- und Tragelemente hat ferner eine Ersparnis an Material und Gewicht zur Folge. Im großen und ganzen besteht die Maschine nur aus aktiven Teilen, weil auch die sonst nur als Tragelemente dienenden Teile aktiv für den Wärmeaustausch ausgenutzt sind.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Geschlossene elektrische Maschine höherer Leistung mit Außen- und Innenkühlluftstrom und mit nach dem Motorinneren abgeschlossenen Kühlkanälen, die innen von dem Außenkühlluftstrom durchströmt und außen in der Längsrichtung von dem im Ständerteil geführten Innenkühlluftstrom bespült werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerteile an einem als Wärmeaustauscher dienenden Kühlrohrkäfig unter Freilassung des überwiegenden Teiles des Umfanges der einzelnen Kühlrohre befestigt sind.
  2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die als Tragelemente dienenden -Kühlrohre (3) durch Zwischenstücke (2) mit den aktiven Ständerteilen (i) verbunden sind, die entweder ebenfalls in der Strömungsrichtung des Innenkühlluftstromes verlaufen, oder an Stellen verlegt sind, die praktisch strömungsfrei sind oder durch Leitbleche (8) bzw. strömungsmäßig abgeschirmt sind.
  3. 3. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Innenlüfters (io) und vorzugsweise auch an der Umkehrstelle (12) des Kühlluftstromes, wo auf der dem Lüfter gegenüberliegenden Maschinenseite die Rohre quer zum Innenkühlluftstrom verlaufen, die Rohre frei von Windschatten bildenden Konstruktionsteilen sind. q..
  4. Maschine nach Anspruch i bis 3 mit die Lagerschilde tragenden Stirnringen, an denen die Kühlrohrenden befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stirnringen (5) an den Kühlrohren noch mindestens ein Versteifungsring (q.) befestigt ist, der gegebenenfalls zur Luftführung dient.
  5. 5. Maschine nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, d.aß an einem oder gemeinsam an mehreren Rohren parallel zum Rohr verlaufende Versteifungsschienen (ii) befestigt, insbesondere angeschweißt sind.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (i i) die Tragrippen (2) für das Ständerblechpaket (i) bilden.
  7. 7. Maschine nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienenenden mit den Versteifungs- bzw. Stirnringen (8 bzw. 5) verbunden, insbesondere verschweißt sind. B. Maschine nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre aus Profilen, z. B. L-, U-, T-Schienen (27, 2'8, 29, 31, 32) od. dgl., zusammengeschweißt sind und daß etwa überstehende Stege, Flansche oder Schenkel (30,31) der Profile Versteifungsrippen bzw. Tragrippen für das Blechpaket bilden. g. Maschine nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rohre (3) mit den Füßen bzw. Ösen (17) verbindenden Teile (18, 2o) den Gehäusemantel (6) durchdringen. io. Maschine nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße bzw. Ösen an die Stirnringe verbindenden Traversen (18, 2o) angebracht sind, die gegebenenfalls durch den Gehäusemantel (6) hindurch mit den Rohren (3) verbunden sind. ii. Maschine nach Anspruch i bis io, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Rohrkäfigs und außerhalb des Ständerblechpakets verlaufenden, gegebenenfalls aus einzelnen Sektoren zusammengesetzten Zwischenmantel (7).
DES13074D 1938-04-06 1938-04-06 Geschlossene elektrische Maschine hoeherer Leistung mit Aussen- und Innenkuehllufftstrom Expired DE899390C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1136412B (de) * 1959-04-03 1962-09-13 Mez Brno Narodni Podnik Vyv Zd Elektrische Maschine mit einem von einem fluessigen Kuehlmittel durchstroemten doppelwandigen Staender-gehaeuse und mit den Innenkuehlluftstrom fuehrenden Kuehlrohren
DE1231797B (de) * 1964-12-04 1967-01-05 Continental Elektro Ind Ag Innenbelueftete elektrische Maschine mit Wasserrueckkuehlung der Innenluft

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1136412B (de) * 1959-04-03 1962-09-13 Mez Brno Narodni Podnik Vyv Zd Elektrische Maschine mit einem von einem fluessigen Kuehlmittel durchstroemten doppelwandigen Staender-gehaeuse und mit den Innenkuehlluftstrom fuehrenden Kuehlrohren
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