-
Gekapselte elektrische Maschine mit im Kreislauf geführtem Innenkühlluftstrom
Die Erfindung betrifft eine gekapselte elektrische Maschine, bei der der im Kreislauf
geführte Innenkühlluftstrom durch Kühlrohre rückgekühlt wird, durch die ein vom
Innenluftstrom getrennter und von einem besonderen Lüfter geförderter Frischluftstrom
strömt. Durch. die Erfindung läßt sich die Wirksamkeit der Kühlanordnung dadurch
beträchtlich steigern, daß neben, der mittelbaren Abführung der Verlustwärme durch.
die Kühlrohre eine unmittelbare Ableitung der Eisenverluste durch metallische Verbindung
von Kühlflächen mit dem aktiven Eisen vorgesehen ist, die von der für die Kühlrohre
geförderten Frischluft bestrichen werden. Der Erfindungsgedanke läßt sich in der
Weise verwirklichen, daß über den Umfang des Ständerblechkörpers verteilt abwechselnd
eine Anzahl Kühlrohre neben unmittelbar am Blechpaketrücken anliegenden Kühlrippen
bzw. Kühlkanälen angeordnet sind. Durch Abstimmung des Verhältnisses der Kühlflächen
derart, daß die am Blechpaketrücken anliegenden Kühlrippen oder Kühlkanäle im wesentlichen
die im Ständereisen und die vom Läufer auf das Ständereisen übertretende Wärme ableiten
und die Kühlrohre die von der isolierten Wärmequelle, also von der Ständerwicklung
erzeugten Wärmeverluste und den, restlichen Teil der Läuferverluste an die Außenluft
abführen:, kann die
Gesamtkühlfläche auf ein Minimum herabgesetzt
bzw. bei gleichbleibender Kühlfläche die Leistung der Maschine entsprechend gesteigert
werden.
-
An zwei Ausführungsbeispielen, die weitere Erfindungsmerkmale erkennen
lassen, soll dies des näheren erläutert werden. Abb, i bis 4 zeigen im Längs- und
Querschnitt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Drehstromkurzschlußmotor. In allen
Abbildungen sind die übereinstimmenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In das Gehäuse b (Abb. i und 2) ist das Ständerblechpaket a in der üblichen Weise
eingesetzt und mittels der Preßringe d befestigt. Der mit axialen Kanälen f für
den Innenkühlluftstrom versehene Läufer e läuft in den beiden Lagern l1 und l2 um.
Zur Umwälzung des Innenkühlluftstromes dient der Innenventilator g, an den sich
ein Kanal h als Fortsetzung der Läuferkanäle f anschließt. Zwischen dem Außenumfang
des Ständerblechpaketes a und dem Außenmantel des Ständergehäuses b befinden sich
die Kühlrohre o, die einerseits in den Gehäuseflanschen p1 und andererseits in den
Flansch p2 eingesetzt sind. Die Förderung der Frischluft durch diese Kühlrohre wird
durch den Außenlüfter n bewerkstelligt. Zwischen je zwei Bündeln Kühlrohre (Abb.
2) sind mehrere ebenfalls von Frischluft durchströmte Kühlkanäle q angeordnet, deren
untere Begrenzungsfläche unmittelbar am Blechpaketrücken anliegt.
-
Wird die Maschine in Betrieb gesetzt, so bringt der Innenlüfter g
den Innenkühlluftstrom in Umlauf, wobei der Luftstrom so geführt ist, daß jeder
Erwärmung der Kühlluft an einer Stelle der Maschine eine sofortige Abkühlung folgt..
Die aus den Läuferkanälen f angesaugte, erwärmte Luft wird gegen den sich zwischen
den Flansch p1 und der Leitfläche u befindlichen Teil der Kühlrohre o geschleudert.
Da durch die Kühlrohre mittels des Außenlüfters n dauernd Frischluft gesaugt wird,
erhält der Innenkühlluftstrom eine kräftige Abkühlung. Das Leitblech u sorgt dafür,
daß der so gekühlte Luftstrom die Wickelköpfe durchströmt. Die aus den Wickelköpfen
mitgeführte Wärme gibt der Kühlluftstrom nunmehr an den mittleren Teil der Kühlrohre
o ab. Die so abgekühlte Kühlluft trifft nun auf die Wickelköpfe am anderen Maschinenende
auf. Sofort nach Durchströmen der Wickelköpfe umspült der Luftstrom die an der Innenwandung
des Lagerschildes K1 angebrachten Kühlrippen z, so daß dem Luftstrom sogleich wieder
die von den Wickelköpfen aufgenommene Wärme entzogen wird. Zur weiteren Abkühlung
trägt auch das Lagerschild k1 selbst bei, das außerdem noch an seiner Außenseite
mit den radial verlaufenden Kühlrippen s, die zur Kühlung des Lagers l1 dienen,
versehen ist. Der erneut gekühlte Luftstrom tritt nunmehr in die Läuferkanäle fein
und dann anschließend in den. Kanal h, so daß damit der Kreislauf des Innenkühlluftstromes
geschlossen ist. Wie aus vorstehender Beschreibung hervorgeht, hat der Innenkühlluftstrom
die Aufgabe, in der Hauptsache die von der Ständerwicklung hervorgerufene Verlustwärme,
also die Verlustwärme, die infolge der notwendigen. Isolation der Wicklung nicht
unmittelbar abgeleitet werden kann, an die Außenluft weiterzugeben. Die isolierte
Wärmequelle (Wicklung) überträgt die Wärme auf den Innenkühlluftstrom, der die Wärme
durch die Wand der Kühlrohre an die Außenluft abgibt, so daß sich ein dreimaliger
Wärmeübergang vollzieht. Diese mehrmalige Wärmeübertragung bedingt eine verhältnismäßig
große Kühlfläche. Um die Kühlfläche möglichst klein zu halten, werden erfindungsgemäß
die Wärmeverluste im Ständereisen durch unmittelbar wirkende Kühlelemente, im Ausführungsbeispiel
durch die Kühlkanäle q, abgeleitet. Statt der Kühlkanäle können naturgemäß auch
Kühlrippen verwendet werden. Es findet bei den Kühlkanälen. bzw. Kühlrippen nur
eine einmalige Wärmeübertragung statt, so daß sich die Wirksamkeit dieser Kühlelemente
entsprechend erhöht. Die Fläche der Kühlkanäle bzw. Kühlrippen wird unter Berücksichtigung
der Menge und Geschwindigkeit des sie bestreichenden Luftstromes so bemessen, daß
sie die gesamten Wärmeverluste des Ständerblechkörpers und des Teiles der Läuferwärme,
die auf den Ständerkörper übertritt, abführt. Der Innenkühlluftstrom besorgt dann
neben der Ableitung der Wicklungswärme die Ableitung der restlichen, Läuferwärme.
Bei einer solchen Aufteilung der Kühlelemente läßt sich die geringstmögliche Kühlfläche
erreichen bzw. eine Leistung der Maschine erzeugen, die an die Leistung einer Maschine
in offener Ausführung herankommt.
-
Mit Rücksicht darauf, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Innenkühlluftstromes
durch die Läuferkanäle f, deren Querschnittsbemessung durch den Außendurchmesser
des Läufers begrenzt ist, eine starke Drosselung erfährt, ist in dem in Abb. 3 und
4 wiedergegebenen, Ausführungsbeispiel der Innenkühlluftstrom in zwei Abzweige aufgeteilt,
von denen der eine durch die Läuferkanäle, der andere am Blechpaketrücken entlang
strömt. Beide Abzweige vereinigen sich zu einem getrennt geführten und durch die
Kühlrohre rückgekühlten Luftstrom. Dem Innenkühlluftstrom stehen somit beim Durchfließen
des Maschineninnern zwei Wege offen, .nämlich die Läuferkanäle f und. der Raum zwischen
den Blechpaketrücken und der Gehäusewandung b, so. daß für den. Durchfluß des Luftstromes
ein reichlicher Querschnitt zur Verfügung steht und eine die Wirksamkeit des Kühlluftstromes
erheblich herabsetzende Geschwindigkeitsverminderung nicht eintritt. Vorteilhaft
ist es, in den den Paketrücken bestreichenden. Abzweig des Kühlluftstromes ebenfalls
Kühlrohre zu setzen. In den Ab-h- 3 und 4 sind diese Kühlrohre mit o2 bezeichnet.
Sie sind, gegenüber dem für die Rückführung des vereinigten Kühlluftstromes vorgesehenen
Raum v durch die Gehäusewandung b
abgekapselt. Neben den Kühlrohren
o2 befinden sich wieder Kühlkanäle q, die wie bisher zur unmittelbaren Ableitung
der Eisenverluste dienen.
-
Der Verlauf des Innenkühlluftstromes ist also folgender: Der Innenlüfter
g saugt aus den Läuferkanälen
f und dem Raum zwischen Blechpaketrücken
und Gehäusewandung b Luft an und befördert sie in. radialer Richtung abschleudernd
in den Raum v. Hier wird der Luftstrom durch die Kühlrohre o1 kräftig abgekühlt
und tritt dann am anderen Ende der Maschine wieder in das Maschineninnere ein. Der
Raum v ist durch den Mantel m nach außen abgedeckt. Auch bei diesem Kreislauf werden
eine wechselweise Erwärmung und Abkühlung der Kühlluft beachtet, wie dies aus den.
eingezeichneten Pfeilen deutlich hervorgeht. Sowohl durch die Kühlrohre o1 und o2
als auch durch die Kühlkanäle q wird wiederum von dem Außenlüfter n Frischluft gefördert.
Die Kühlkanäle q können am Außenumfang mit zusätzlichen Rippen w versehen sein.