NO156550B - Fordelingslegeme for kjoelemedium i en aksialventilert elektrisk maskin. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer en aksialt ventilert elektrisk maskin med

en rotor med utpregede poler, hvor det er anordnet fordelingslegemer for kjblemedium, som strekker seg i aksial ret-

ning i pollukene. En slik maskin er kjent fra DE-B

1.191.475.

Hensikten med kjoling av elektriske maskiner er å lede bort varmetapene på en slik måte at oppvarmingen i de enkelte de-

ler av maskinen ved nominell drift ikke overstiger de fast-satte temperaturgrenser.

Grenpolmaskiner som mottar sitt kjolemedium symmetrisk fra sidene, har som kjent hbyere temperaturer i midten på polviklingene enn i nærheten av kortsidene, like etter kjolemediets inntreden i pollukene. Dette forårsakes av at kjolemediet går via luftspalten mellom rotor og stator inn i sistnevnte over maskinens aksiale lengde. Dermed avtar hastigheten jevnt i pollukene til maskinens midte, slik at det med de lave kjolemiddelhastigheter ikke lenger oppnås et tilstrekkelig varmeoverforingstall for bortledning av varmetapet.

DE--B-1.191.475 vedrører en anordning for føring av kjøleme-diet i pollukene i elektriske maskiner med grenpolrotor, idet føringen finner sted i radial retning langs de flanker av polspolene som skal kjøles. Føringen av kjølemediet finner imidlertid sted bare i det forholdsvis smale radialt forløpende område av viklingsstøttene. I det adskillig større aksialt forløpende område for pollukene strømmer kjølegassen aksialt fra endeflatene av rotoren inn i pollukene og blir ikke målrettet ledet mot flensene, fra hvilke varmetapet fra den elektriske masking skal bortledes.

Fra DE-B-1.225.288 er der kjent en anordning for føring av kjølemedium mot grenpolrotorer, hvor kjølegasstilførselen finner sted fra en pollukebasiskanal, idet det radialt mot det ytre V-formet tildannede kjølemiddelføringselement er forsynt med åpninger i den del av polspolen som vender mot maskinaksen. Kjølingen av polviklingene er ikke spesielt virksom i det radialt ytre område på grunn av det der utvi-dede tverrsnitt av luftekanalen.

I forbindelse med de fra DE-B-1.085.606 kjente fortreg-ningslegemer som er innrettet til å bygges inn i pollukene, blir riktignok kjølemediet ført målrettet mot de flater som skal kjøles, spesielt polspolene, i forbindelsen med hvilk-et hastigheten av kjølemediet som strømmer radialt inn i pollukene og derved varmeovergangstallet for kjølemediet øker, men denne forholdsregel blir foringet ved et høyere statisk trykkfall i maskinkjølekretsen, og som et resultat av det får man en øket ytelse for kjølestrømsirkulasjonen og derved samtidig en hevning av ventilatordrivbelastning-en. I ugunstige tilfeller kan det til og med føre til at man må gå over til andre trykkgenerat<p>rer.

Her vil oppfinnelsen avhjelpe, og løser den oppgave å til-veiebringe en aksialt ventilert elektrisk maskin med en rotor med utpregede poler, hvor en virksom kjøling kan frem-skaffes ved hjelp av enkle konstruktive og monteringsteknis-ke forholdsregler. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i patentkravene.

Anordningen og fordelingen av fordelingslegemene for kjolemedium har folgende fordeler: - Ved reduksjon av tverrsnittet på polspolelangsidene bkes den radiale hastighet av kjolemediet på en slik måte at det oppnås et tilstrekkelig varmeovergangstall for bortledning av varme. - Som folge av sin form overtar anordningen også den kjente pollukebasiskanalens funksjon, dvs den sorger for at en storre andel av kjolemediet kan stromme inn til midten av maskinen uten å være oppvarmet på forhånd. - Den hittil kjente pollukebasiskanal vil ikke lenger måtte utfores i samme grad som for. - Samme kjolestrommengde pr. sekund kan tilfores maskinen uten okt statisk trykkfall, da tverrsnittsinnsnevringen ved inngangen til pollukene er meget liten, idet bare veggtykkelsen av fordelingslegemet for kjolemedium reduse-rer det reelle tverrsnitt. - Det kan endog resultere i okt kjblestrbm, da grenpolhju-lets trykkgenerering bedres.

I overensstemmelse med krav 2 varieres det effektive tverrsnitt av strømningsåpningene for kjølemedium i aksialretningen for kjølemiddelstrømningen i fordelingslegemet for oppnåelse av en jevn kjølevirkning.

Ifolge krav 2 varieres det effektive tverrsnitt av strom-ningsåpningene for kjolemediet i aksial strbmningsretning i fordelingslegemet for kjolemediet. Dette er et trekk som kan utnyttes alene eller i kombinasjon med gjenstanden for krav 3, og som likeledes bevirker en jevn kjblevirkning i maskinens lengderetning.

I krav 3, 4, 5, 6 og 7 er den konstruktive utformning av fordelingslegemet for kjolemediet angitt.

Ved maskiner som er ventilert på begge sider er det ifolge krav 3 anordnet minst to fordelingslegemer for kjblemedium pr. polluke. Fordelingslegemene forlbper tilnærmet symmetrisk fra kortsidene til rotorens midte og er der åpne eller delvis eller helt lukket samt er utstyrt med ledeinnretninger som angitt i krav 7.

Som et alternativ til krav 3 og <4> vedrbrer krav <5> en udelt utfbrelsesform av et fordelingslegeme for kjblemedium, som ifolge krav 6 i rotormidtpartiet er delvis eller helt delt av en skillevegg, som ifolge krav 7 er utfort som ledeinnretning.

Oppfinnelsen skal i det fblgende beskrives nærmere under henvisning til et utfbrelseseksempel som er vist i tegningen.

I tegningen viser

fig. 1 en gjengivelse i perspektiv og delvis i snitt av rotoren ifolge oppfinnelsen,

fig. 2 et lengdesnitt gjennom et fordelingslegeme for kjblemedium,

fig. 3 et partielt tverrsnitt gjennom en rotor ifolge oppfinnelsen som vist i fig. 1 og 2,

fig. 4 et partielt tverrsnitt gjennom en rotor ifolge oppfinnelsen som vist i fig. 1 og 2, dog i en annen snittstil-ling enn fig. 3 og med en annen utforming av polene.

Fig. 1 viser et partielt snitt av en rotor ifolge oppfinnelsen. Et sentralt legeme 1 er anbrakt på en aksel 2 og forsynt med polkjerner 3, som bærer polsko 4 og polspoler 5. På Rotorakselen 2 er det anordnet en aksialventilator 6, som omfatter en skovlbærer 7 og flere ventilatorvinger 8. Aksialventilatoren befinner seg i en åpning i en ytre ventilator-forskaling. Akselen 2 er dreibart anordnet i et ikke vist lager, som befinner seg innenfor lagerskjoldet 10.

Av oversiktlighetshensyn er det i fig. 1 bare vist en halv-del av rotoren. Også rotorens andre ende er forsynt med en aks i alventi1ator„

I dette eksempel er det bare vist to polkjerner 3 med de til-hbrende polspoler 5. I mellomrommet mellom flatene for polkjernene 3 hhv polspolene 5 er polluken 11 vist, hvor det er anordnet et fordelingslegeme 12 for kjblemedium. Legemets sideflater 13 forlbper parallelt med de sideflater av polkjerner 3 hhv polspoler 5 som skal kjoles.

På denne måte dannes spalter 14 mellom sideflatene 13 for fordelingslegemet 12 for kjblemedium og sideflatene av polkjerner 3 hhv. polspoler 5.

Fordelingslegemet 12 for kjblemedium er åpnet i retning av aksialventilatoren 6 og av det sentrale legeme 1.

I den andre enden, i rotorens midtparti er det derimot lukket med en dekkplate 15, som ikke er vist i fig. 1 men i de bvrige figurer.

Av oversiktlighetshensyn er det ikke vist festeorganer for fordelingslegemet 12 i fig. 1, men i de etterfølgende figurer er de vist. Henvisningstallet 16 betegner åpningene som er anordnet i den del av fordelingslegemet 12' som vender mot rotorens sentrale legeme 1.

Fig. 2 viser et lengdesnitt av et utforelseseksempel av fordelingslegemet 12 for kjolemedium0 I stedet for den ubrutte åpning 16 i form av en langsgående spalte som er vist i fig. 1, er det i fig. 2, i den del av fordelingslegemet 12 som vender mot det sentrale legeme vist flere brudd i åpningene 17, som fremkommer som folge av festemekanismen for fordelingslegemet. Pilen 18 angir kjolemediets stromningsretning.

Som det vil ses av fig. 2, er det effektive tverrsnitt av åpningene 17 variert i retning av kjolemediets stromning.

Som en ytterligere foranstaltning for trykk- og hastighets-stabilisering av kjolemediet i rotorens midtparti er det anordnet skrått forlopende ledeinnretninger 19, som samtidig virker mekanisk avstivende på fordelingslegemet 12 for kjolemedium.

For festing av fordelingslegemet 12 er dette forsynt med flere boringer 20, hvor hylser 21 er innsatt og festet. Hyl-sene 21 virker som passasjer for festebolter 22, som er skrudd inn i boringer 23 i rotorens 1 sentrale legeme.

I det viste eksempel er det bare vist en festebolt 22. Til hver bolt 22 brukes en mutter 24 for å feste fordelingslegemet 12.

Mellom legemet 12 og rotorens 1 sentrale legeme fins det av-standshylser 25, slik at klaringen mellom den del 12' av fordelingslegemet 12 som vender mot det sentrale legeme 1 og legemet 1 kan gis onsket storrelse. Avstandshylsene 25 består av et metallisk materiale, f.eks. austenittstål.

I fig. 2 ses bare ett fordelingslegeme 12 for kjolemedium, som strekker seg fra den ene kortside av rotoren til rotorens

midte. Symmetrisk til dette legeme er det i hbyre rotorhalv-

del anordnet et andre fordelingslegeme 12, som bare er anty-

det i fig. 2.

Fig. 3 viser snitt III fra fig. 2. I fig. 3 er like deler betegnet med de samme henvisningstall som i fig. 1 og 2.

Anordningen av fordelingslegemet 12 i rommet i polluken 11 fremgår. Fordelingslegemet 12 er i nedre del 12' holdt på avstand fra rotorens 1 sentrale legeme ved hjelp av avstands-hylser 25 og sideflatene 13 holdes på avstand fra polspole-

nes 5 sideflater ved viklingsstotter 26. Viklingsstbttene 26 består fortrinnsvis av plast. Det fremgår av fig. 3 hvordan fordelingslegemets 12 utformning kan tilpasses polkjernenes 3, polskoenes 4, og polspolens 5 utformning.

Fordelingslegemene 12 for kjblemedium består i dette eksempel av austenittstål, aluminiumlegering eller glassfiber-forsterket plast. Ledeinnretningen 19 består av samme materiale.

Et liknende utforelseseksempel av oppfinnelsen er vist i

fig. 4, som svarer til snittet IV i fig. 2.

For å illustrere muligheten av tilpasning av fordelingslege-

met 12 til forskjellige konstruktive utfbrelsesformer av polkjernene 3, polskoene 4 og polspolene 5, er det i fig. 4

vist et partielt snitt gjennom en rotor, hvor polskoene 4

er vesentlig kortere enn i fig. 3 og polspolene 5 rager for-

bi polskoen 4.

I dette tilfelle har fordelingslegemet 12 for kjblemedium en annen form enn den som er vist i fig. 3 for å sikre optimal kjblemiddelfbring for denne maskintype. I fig. 4 ses snittet gjennom en åpning 17, fra hvilken kjolemediet trer ut fra fordelingslegemet 12 og kjolemediets strbmningsretning langs sideflatene av polspolene 5, betegnet med 18 i pilenes ret-

ning.

Virkemåten av det viste eksempel av fordelingslegemet 12 for kjblemedium er som folger: Kjblemiddelstrommen som genereres av aksialventilatorene 6, som befinner seg til hbyre og til venstre utenfor rotorlegemet, mates fra rotorens kortsider i aksial retning, som vist ved pilene 18 i fig. 1, og inn i fordelingsmediet 12 for kjblemedium. Kjolemediet strbmmer på begge sider gjennom fordelingslegemene 12 i lengderetning, parallelt med maskinaksen og ledes mot rotorens 1 sentrale legeme, passerer gjennom åpningene 16, som befinner seg i den del 12' av fordelingslegemet 12 som vender mot det sentrale rotorlegeme og ledes inn i spaltene 14, som danner kla-ring mellom sideflatene 13 av fordelingslegemet 12 og sideflatene av polkjernene 3 hhv polspolene 5. Den aksiale strbmningsretning av kjolemediet blir innenfor fordelingslegemet omstyrt i en radial strbmning tilsvarende pilene 18. Denne radiale kjblemiddelstrbm ledes kontinuerlig langs sideflatene av polspolene 5 hhv polkjernene 3 i alle rotorso-ner og vil ved tilsvarende tilpasning av kjblemiddelmengde og hastighet, avhengig av maskintype muliggjbre en optimal bortledning av tapsvarme fra polspolene 5 hhv polkjernene 3 i alle rotordeler.

Claims (7)

1. Tosidig aksialventilerte elektriske maskiner med en rotor med utpregede poler, idet polkjernen (3) bærer polspoler (5) og det i hver polluke er anordnet minst et i aksialretningen forløpende fordelingslegeme (12) for kjølemedium, hvis sideflater (13) har avstand fra polspolene (5) under dannelse av spalter (14), karakterisert ved at kjølemediumfordelingslegemet (12) er tildannet rørformet og er åpent ved enden, at det i den del (12') av fordelingslegemet (12) for kjølemedium som vender mot sentrallegemet (1) for rotoren er anordnet minst en åpning (16, 17), at sideflatene (13) av det rørformede fordelingslegeme (12) for kjølemedium forløper parallelt med alle sideflater for de polspoler (5) som skal kjøles, at det gassformede kjølemedium strømmer aksialt inn i fordelingslegemet (12) for kjølemedium, at det i det indre av kjøle-medium-fordelingslegemet (12) blir ført, etter avbøyning i retning for sentrallegemet (1) for rotoren, gjennom åpningene (17, 18) til mellomrommet mellom fordelingslegemet (12) og sentrallegemet (1), at det etter fornyet avbøyning blir ført inn i spalten (14) til polspolene (5), og at det rør-formede fordelingslegeme (12) for kjølemedium er forbundet med og holdt på avstand fra rotorens sentrale legeme (1) ved hjelp av festebolter (22).

2. Aksialt/^ventilert elektrisk maskin som angitt i krav 1, karakterisert ved at det effektive tverrsnitt av strømningsåpningene (16, 17) for kjølemedium i aksialretningen for kjølemiddelstrømningen i fordelingslegemet (12) varieres for oppnåelse av en jevn kjølevirkning.

3. Aksialt ventilert elektrisk maskin som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det ved tosidig ventilasjon er anordnet minst to fordelingslegemer (121-) for kjølemedium pr. polluke (11 ), som forløper tilnærmet symmetrisk fra kortendene til rotormidten og der er åpne, delvis eller helt lukket.

4. Aksial ventilert elektrisk maskin som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at det i fordelingslegemene for kjølemedium er anordnet ledeinnretninger (19 ) .

5. Aksialt ventilert elektrisk maskin som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at fordelingslegemene (12) for kjølemedium er utført i ett stykke ved tosidig ventilasjon.

6. Aksialt ventilert elektrisk maskin som angitt i krav 5, karakterisert ved at fordelingslegemene (12) for kjølemedium ved tosidig ventilasjon er utført udelt i midtområdet for rotoren og er delvis eller helt de]t av en skillevegg.

7. Aksialt ventilert elektrisk maskin som angitt i krav 5, karakterisert ved at skilleveggen er ut-ført som ledeinnretning (19).