DE971497C

DE971497C - Stromwendermaschine mit Fremdbelueftung ohne radiale Kuehlschlitze im Staender und Laeufer

Info

Publication number: DE971497C
Application number: DES37459A
Authority: DE
Inventors: Lorenz Soelch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-02-05
Filing date: 1954-02-05
Publication date: 1959-02-05

Description

Stromwendermaschine mit Fremdbelüftung ohne radiale Kühlschlitze im Ständer und Läufer Bei den bisher ausgeführten Belüftungsanordnungen für Stromwendermaschinen mit Fremdbelüftung, die keine radial verlaufenden Kühlschlitze im Ständer- und Läufereisen besitzen, werden grundsätzlich zwei Ausführungen unterschieden. Der Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungen besteht darin, daß einmal die Kühlluft auf der dem Stromwender entgegengesetzten Seite der Maschine zugeführt wird und daß anderesmal die Zuführung auf der Stromwenderseite erfolgt.
Um die Belüftungsverhältnisse bei diesen Maschinen mit auf der Stromwenderseite vorgesehener Kühlluftzufuhr zu verbessern, wurde die Abluft des Stromwenders von der Kühlluft des Ständers abgezweigt und direkt nach außen geführt. Weiterhin sind bei dieser Ausführung Belüftungsanordnungen bekannt, bei denen die Abluft des Stromwenders die Zuluft für das Läufereisen und die Läuferwicklung in besonderen Kanälen kreuzt.
Der wesentliche Nachteil einer Belüftungsanordnung mit einer der Stromwenderseite entgegengesetzt gelegenen Kühlluftzufuhr besteht darin, daß die dem Stromwender zugeführte Kühlluft, bevor sie denselben erreicht, bereits vorgewärmt ist. Die Ausführung mit. atf der Stromwenderseite gelegener Kühlluftzufuhr hat gleichfalls den Nachteil, daß die gleiche Kühlluft auf ihrem Weg nacheinander viele Verlustwärmequellen bestreichen und kühlen muß, so daß die Kühlluft die hinter dem Stromwender gelegenen Teile der Maschine erwärmt erreicht, wobei die Gefahr besteht, daß diese Teile nicht genügend gekühlt werden. Ein weiterer Nachteil dieser Belüftungsanordnung besteht darin, daß der Bürstenstaub ganz oder teilweise in die Maschine gelangt, da eine einwandfreie Trennung der vom Stromwender abströmenden Kühlluft von der übrigen Kühlluft der Maschine nicht möglich ist, weil die Hauptströmungsrichtung der Kühlluft vom Stromwenderraum her in axialer Richtung durch die Maschine verläuft. Die Ablagerung des Bürstenstaubes auf den Wicklungsteilen ist aber besonders schädlich für die Maschine, da sie zur Bildung von Kriechwegen führt, die ihrerseits die Spannungsfestigkeit der Maschine wesentlich herabsetzen. Außerdem haben beide Belüftungsanordnungen noch den Nachteil, daß die in den Luftwegen vorhandenen Widerstände sehr groß sind, da die gesamte für die Kühlung des Ständers und des Läufers erforderliche Kühlluft durch den engsten Querschnitt der Maschine gedrückt werden muß.
Gemäß der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Belüftungsanordnungen von Stromwendermaschinen mit Fremdbelüftung, die keine radial verlaufenden Kühlschlitze im Läufer und Ständer besitzen, dadurch vermieden, daß an mehreren in axialer Richtung verteilt liegenden Stellen der Maschine ringförmige Gehäuseräume vorgesehen sind, denen entsprechend ihrer axialen Aufeinanderfolge die Kühlluft von einem Sammelkanal am Maschinenrücken zugeführt wird, und daß von den ringförmigen Gehäuseräumen aus die Kühlluftzufuhr zu den zu kühlenden Teilen der Maschine auf voneinander getrennten Kühlwegen erfolgt.
Die 'Zufuhr der von einem Lüfter gelieferten Kühlluft zu den einzelnen Ringräumen erfolgt vorzugsweise über einen gemeinsamen, am Gehäuse der Maschine vorgesehenen Lufteintrittskanal, der z. B. aus einem auf dem Ständerrücken der Maschine befestigten Teil, durch den die Kühlluft für den Ständer, die Wickelköpfe sowie den Stromwenderraum geführt wird, und aus einem an der Stirnseite der Maschine befestigten Teil, durch den die Kühlluft für den Läufer geleitet wird, besteht. Die Kühlluftzufuhr zu den zu kühlenden Teilen der Maschine erfolgt in an sich bekannter Weise zweckmäßig durch möglichst kurze, parallel zueinander verlaufende und für sich abgeschlossene Kühlwege, wodurch eine genügende Kühlung aller Teile der Maschine sichergestellt ist. Die Strömung der in nicht für sich abgeschlossenen Kanälen geführten Kühlluft wird in an sich bekannter Weise auf den Stromwender hin gerichtet.
Um mit möglichst geringer Lüfterleistung auszukommen, werden die Kanäle in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß der Kühlluftwiderstand möglichst klein gehalten wird, was bekanntlich dadurch erreicht wird,, daß der Querschnitt der einzelnen Kühlkanäle nach Möglichkeit über die ganze Länge konstant gehalten wird und die Verteilung der Kühlluft den Verlusten angepaßt ist. Zu diesem Zweck kann die Kühlluftzufuhr zu den Kanälen durch an sich bekannte Düsen und/oder Leitbleche, die insbesondere auswechselbar angeordnet sind, geregelt werden. Die Düsen bzw. Leitbleche werden in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß eine einwandfreie Kühlluftführung gewährleistet ist. Eine besonders günstige Ausnutzung der Kühlungsanordnung wird dadurch erreicht, daß durch eine entsprechende Kanalführung die Kühlluftführung der Selbstlüftung der Maschine angepaßt wird. Zur Verstärkung der Selbstlüftung der Maschine können dabei an verschiedenen Stellen des Läufers an sich bekannte Flügel vorgesehen werden.
Das Eindringen von Bürstenstaub in die Maschine kann dadurch vermieden werden, daß vor den Stromwenderfahnen ein Ringkanal vorgesehen wird, der in an sich bekannter Weise als Überdruckdichtung ausgebildet wird.
Die Kühlluft, die zur Kühlung des Stromwenders und der Wickelköpfe dient, kann vorzugsweise so geführt werden, daß sie auf der gleichen Seite wieder austritt, auf der sie zugeführt wird. Den Kühlkanälen des Läufers wird über den an 'der Stirnseite der Maschine vorgesehenen Teil des Lufteintrittskanals die Kühlluft so zugeführt, daß die Kühlluftzufuhr getrennt von der für den Ständer und den Stromwender erfolgt. Die Kühlkanäle im Läufereisen können so angeordnet werden, daß der Kühlluftein- und -austritt auf der gleichen Seite liegen.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine Wechselstromkommutatormaschine im Längsschnitt. Das Gehäuse der Maschine ist mit I bezeichnet und trägt den Lufteintrittskanal 2, der aus einem über den Ständerrücken geführten Kanalteil 3 und einem an der Stirnseite der Maschine angebrachten Kanalteil 4 besteht. Die Kühlluftzufuhr zum Läufer erfolgt also getrennt von der zum Ständer und zum Stromwender. Der Lufteintrittskanal 2 ist mit einer Öffnung 5 versehen, durch die die Kühlluft zugeführt wird. Mit 6 ist der Ständer bezeichnet, der die Erregerwicklung 7, die Wendepolwicklung 8 und die Kompensationswicklung 9 aufnimmt. Auf der Welle io ist der Läufer i i befestigt. Die Läuferwicklung-i2 ist über die Stromwenderfahnen 13 mit dem Stromwender 14 elektrisch verbunden. Auf dem Stromwender 14 befinden sich die Bürsten 15, die vom Bürstenjoch 16 gehalten werden.
Von dem Lufteintrittskanal 2 wird die Kühlluft zu den Ringräumen 17, 18, 19, 20, 21 und 22 geleitet. Die den Ringräumen 17, 18, i9, 2o und 21 zugeführte Kühlluftmenge kann mit Hilfe der auswechselbar an den Eintrittsöffnungen der Ringräume vorgesehenen bekannten Blenden, Leitbleche oder Düsen 23, 24, 25, 26 und 27 eingestellt werden. Die Düsen 28, 29 dienen zur Einstellung der Kühlluftmenge für den Läufer und sind am Eingang der Luftkanäle in an sieh bekannter Weise auswechselbar angebracht. Die Düsen werden so ausgebildet, daß eine einwandfreie Kühlluftströmung gewährleistet wird, d. h. daß beim Eintreten der Kühlluft in die Ringräume bzw. Kanäle ein Eintrittsstoß vermieden wird.
Die in der Zeichnung vorgesehenen Pfeile geben die Richtung der einzelnen Kühlluftströme an.
Die dem Ringraum I7 zugeführte Kühlluft wird in an sich bekannter Weise durch ein Leitblech 30 in den Kühlluftstrom 31 und 32 aufgeteilt. Der Kühlluftstrom 31 dient zur Kühlung der auf der Stirnseite des Ständers befindlichen Wickelköpfe und wird an der Stirnseite des Gehäuses der Maschine durch die Öffnung 33 abgeführt. Der Kühlluftstrom 32 wird durch den Luftspalt 34 der Maschine zu den auf der Stromwenderseite der Maschine gelegenen Wickelköpfen geführt und verläßt durch den Kanal 35 und einer am Rücken der Maschine befindlichen Öffnung 36 das Gehäuse der Maschine.
Die Kühlluft des Ringraumes I8 wird durch den Kanal 37 über den Ständerrücken der Maschine geleitet und tritt aus der Öffnung 38 des Gehäuses aus. Der Kühlluftstrom 39, der für die Kühlung der Wickelköpfe auf der Stromwenderseite der Maschine vorgesehen ist, geht vom Ringraum I9 aus und wird durch den Kanal 35 und die Öffnung 36 abgeführt.
Vom Ringraum 20 geht der Kühlluftstrom 40 aus, der durch den Ringkanal 41, der als Überdruckdichtung ausgebildet ist, um das Eindringen des Bürstenstaubes in die Maschine zu vermeiden, geführt wird. Ein Teil dieses Kühlluftstromes verläßt, nachdem er die Verlustwärme der Stromwenderfahnen aufgenommen hat, durch den Kanal 35 und die Öffnung 36 die Maschine, während der andere Teil sich mit dem Kühlstrom 42 des Ringraumes 2I vereinigt und zur Kühlung der Bürsten sowie der Stromwenderlamellen dient. Beide verlassen die Maschine durch eine an der Stirnseite vorgesehene Öffnung 43, die auf der Stromwenderseite vorgesehen ist.
Der von dem Ringraum 22 ausgehende Kühlluftstrom des Läufers und der Stromwendernabe ist in die drei voneinander unabhängigen Teilströme 44, 45 und 46 aufgeteilt. Der Teilstrom 44 wird an der Stirnseite des Läufereisens sowie an dem nicht im Eisen eingebetteten Teil der Läuferwicklung entlang geführt und durch die Öffnung 33 abgeleitet. Während die Kühlluft des Teilstromes 45 in axialer Richtung am Läufer sowie an der Stromwendernabe 48 entlang geführt und durch eine Öffnung 47, die auf der Stromwenderseite stirnseitig vorgesehen ist, austritt. Der Teilstrom 46 wird durch die am Umfang des Läufers verteilten Kanäle 49 zu den im Läufereisen II vorgesehenen axialen Kühlschlitzen So geführt, so daß er die im Läufereisen befindliche Wärme abführt. Der Querschnitt der Kanäle 49 ist so bemessen, daß er dem Querschnitt der Kühlschlitze So entspricht. Der Austritt der Kühlluft erfolgt gleichfalls durch die Öffnung 33.
Durch die Drehung des Läufers erfolgt außer der Fremdbelüftung noch eine Selbstlüftung der Maschine. Die Kühlluftführung ist durch eine entsprechende Kanalführung so ausgebildet, daß sie der Selbstlüftung angepaßt ist. Außerdem sind noch zur Verstärkung der Selbstkühlung die Flügel 5I und 52 vorgesehen. Die Kanäle 49 wirken infolge ihrer Schrägstellung auch als Lüfter.
Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann die Anzahl der Ringräume sowie die der Kühlkanäle und der Flügel je nach der Größe der Maschine erhöht oder vermindert werden und die Kanalführung sowie die Anordnung der Ringräume der jeweiligen Konstruktion der Maschine angepaßt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Stromwendermaschine mit Fremdbelüftung ohne radiale Kühlschlitze im Ständer und Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren in axialer Richtung verteilt liegenden Stellen der Maschine ringförmige Gehäuseräume vorgesehen sind, denen entsprechend ihrer axialen Aufeinanderfolge die Kühlluft von einem Sammelkanal am Maschinenrücken zugeführt wird, und daß von den ringförmigen Gehäuseräumen aus die Kühlluftzufuhr zu den zu kühlenden Teilen der Maschine auf voneinander getrennten Kühlwegen erfolgt.
2. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzufuhr zu den einzelnen Ringräumen über einen gemeinsamen Lufteintrittskanal erfolgt.
3. Stromwendermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteintrittskanal aus einem auf dem Ständerrücken der Maschine vorgesehenen Teil und aus einem an der Stirnseite der Maschine vorgesehenen Teil besteht.
4. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzufuhr zu den zu kühlenden Stellen der Maschine von den Ringräumen aus in möglichst kurzen, parallel zueinander verlaufenden und in für sich abgeschlossenen Kühlwegen erfolgt.
5. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der nicht in für sich abgeschlossenen Kanälen geführten Kühlluft in an sich bekannter Weise zum Stromwender hin gerichtet ist.
6. Stromwendermaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Kühlluft in an sich bekannter Weise den -Verlusten angepaßt ist.
7. Stromwendermaschine nach Anspruch 6; dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der einzelnen Kühlkanäle in an sich bekannter Weise nach Möglichkeit über die ganze Länge konstant ist. '8. Stromwendermaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ringräumen bzw. Kühlkanälen zugeführte Kühlluftmenge in an sich bekannter Weise durch Blenden, Leitbleche oder Düsen einstellbar ist. 9. Stromwendermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden in an sich bekannter Weise auswechselbar angeordnet sind. Io. Stromwendermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden in an sich bekannter Weise so ausgebildet sind, daß eine einwandfreie Kühlluftströmung gewährleistet ist. II. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftführung in an sich bekannter Weise durch entsprechende Kanalführung der Selbsflüftung der Maschine angepaßt ist. 12. Stromwendermaschinenach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstlüftung der Maschine in an sich bekannter Weise durch Anordnung von Flügeln verstärkt ist. 13. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Stromwenderfahnen ein Ringkanal vorgesehen ist. 14. Stromwendermaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal in an sich bekannter Weise als Überdruckdichtung ausgebildet ist. 15. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Austritt der Kühlluft für den Stromwender und die Wickelköpfe auf der gleichen Seite liegen. 16. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Kühlluftzufuhr zu den in sich abgeschlossenen Kühlkanälen im Läufereisen gesondert erfolgt. 17. Stromwendermaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzufuhr zu den Kühlkanälen im Läufereisen in an sich bekannter Weise auf der Stirnseite des Läufers erfolgt. 18. Stromwendermaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein durch das Läufereisen geführter Kühlluftstrom axial gerichtet ist und ein an der Stirnfläche des Läufereisens entlang geführter Kühlluftstrom radial gerichtet ist. I9. Stromwendermaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle im Läufereisen so angeordnet sind, daß der Kühlluftein- und -austritt auf der gleichen Seite liegen. 20. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftzufuhr zu dem Luftspalt und zu den Wickelköpfen aus ein und demselben an der Stirnseite der Maschine vorgesehenen Ringraum erfolgt. 21. Stromwendermaschine nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß durch in den Ringraum hineinragende Leitbleche in an sich bekannter Weise eine Aufteilung des Kühlluftstromes erfolgt. 22. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise für die Kühlung des Ständereisens oberhalb des Ständerrückens ein axial verlaufender Kühlkanal vorgesehen ist. 23. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß für die auf der dem Stromwender zugewandten Seite des Ständers befindlichen Wickelköpfe ein radial gerichteter Kühlluftstrom vorgesehen ist. 24. Stromwendermaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Stromwenderfahnen durch den aus dem Ringkanal austretenden Kühlluftstrom erfolgt. 25. Stromwendermaschine nach Anspruch 2o, 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlluft des Luftspaltes, der Wickelköpfe sowie der Stromwenderfahnen ein gemeinsamer Austrittskanal vorgesehen ist. 26. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Stromwenderlamellen und der Bürsten durch einen in den auf der Stromwenderseite gelegenen Ringraum geführten Kühlluftstrom erfolgt. 27. Stromwendermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Kühlluftstrom in axialer Richtung von der Ständer- zur Stromwenderseite hin so geführt. ;wird, daß eine Kühlung der Stromwendernabe erfolgt. 28. Stromwendermaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise für den Austritt der Kühlluft des Läufers und der Wickelköpfe der Ständerwicklungen eine an der Stirnseite der Maschine vorgesehene Öffnung dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 163 836, 184 688, 313823, 568024, 6oo 687, 616524, 705915, 729 974, 820 042, 877 034, 878 4oo, 885 115; schweizerische Patentschrift Nr. 96 758.