DE1084363B - Kuehlung einer elektrischen Wechselstrommaschine mit schraubenfoermigen Kuehlkanaelen an Blechpaketruecken - Google Patents

Description

• Kühlung einer elektrischen Wechselstrommaschine mit schraubenförmigen Kühlkanälen an Blechpaketrücken Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Wechselstrommaschine-und hat sich die Aufgabe gestellt, die Vorzüge zweier grundsätzlicher Bauarten derartiger Maschinen, und zwar solcher mit sogenannter radialer und solcher mit axialer Belüftung, bei Vermeidung der Nachteile zu vereinigen.
• Bei der sogenannten radialen Belüftung strömt die Kühlluft an beiden Enden der Maschine in dieselbe hinein und durch im Gehäuse vorgesehene Seitenöffnungen im Bereich der Mitte der Maschine heraus. Der Weg der Luftströme ist kurz, seine Querschnitte sind groß, und infolgedessen ist es nicht erforderlich; einen großen Ventilator anzuwenden, wie es bei axialer Belüftung der Fall ist. Jeder Ventilator kann aus Schaufeln hergestellt werden, die zusammen mit den Ringen des Rotoraluminiumkäfigs gegossen oder in die die Stäbe der Rotorwicklüng vereinigenden Kurzschlußringe eingelötet sind. Wenn Maschinen dieser Bauart eine gewisse Größe überschreiten, müssen sie eine zusätzliche Kühlung ihres zentralen Teiles mittels radialer Kanäle besitzen, wobei die Abstandhalter im Rotor ebenfalls die Rolle von Ventilatorschaufeln erfüllen. Hauptmängel dieser Konstruktion sind: die komplizierte und technologisch ungünstige Gestalt des Gehäuses mit den Seitenöffnungen, die Unmöglichkeit der Anwendung einer spritzwassersicheren oder Berührungsgeschützen Bauart beim Befestigen des Motors mittels Klauen an der Wand oder an der Decke sowie die schlechte Kühlung des Kernes und die damit verbundene starke Erhitzung des in den Nuten befindlichen Teiles der Wicklung bei Maschinen ohne Radialkanäle. Diese letzte Unzulänglichkeit zwingt zur Anwendung nur kurzer Kerne und vergrößert damit die Durchmesser solcher Maschinen. Die radialen Kanäle beseitigen zwar diese Unzulänglichkeit, jedoch sind sie teuer und erfordern die Befestigung von Abstandhaltern auf jedem Zahn des Stators und des Rotors. Außerdem bedingen die Radialkanäle eine Vergrößerung der Länge der Wicklung, demnach also eine Vergrößerung des Kupfergewichtes und der Verluste in derselben.
• Hauptmangel der Konstruktion mit axialer Belüftung ist die Notwendigkeit der Anwendung eines einen großen Durchmesser aufweisenden Ventilators zum Durchdrücken der Luft durch die ganze Länge der Maschine, was zusätzliche Kosten, Verlängerung der Maschine, Verringerung der Betriebssicherheit und eine größere Erhitzung des einen schon mit vorgewärmter Luft gekühlten Maschinenendes, dessen Temperatur die Haltbarkeit der Isolation beeinflußt, zur Folge hat.
• Bei der Konstruktion gemäß der Erfindung strömt die Kühlluft in die Maschine so wie bei der sogenannten radialen Kühlung, das ist von beiden Seiten der Maschine, ein. Die Kühlkanäle sind auf bekannte Weise am Rücken des Statorkerns aus vieleckigen, spitzenabgestumpften, magnetischen Blechen, die in Pakete aufgeteilt sind, von denen jedes Paket im Verhältnis zu den benachbarten Paketen so versetzt ist, daß deren Ecken eine vielfach gewundene Schraubenlinie oder eine gebrochene Schraubenlinie bezeichnen, gebildet. Das rohrförmige, ohne jede Öffnung auf seiner Oberfläche ausgebildete Maschinengehäuse deckt diese Kühlkanäle nach außen ab. Die Lagerschilde und Leitflächen sind so gestaltet, daß die Luft nach Bespülung der aktiven Teile an den Stirnseiten im Innern der Maschine jeweils von beiden Seiten in die zugehörigen Kanäle einfließt, die Kanäle jeweils auf der ganzen Länge der Maschine durchfließt und dabei am jeweils entgegengesetzten Ende der Kanäle aus der Maschine wieder abströmt.
• Die Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht die Ansicht einer der zahlreichen möglichen Konstruktionslösungen der Maschine gemäß der Erfindung, gesehen vom Wellenende, und die Fig.2 einen Längsschnitt der Maschine. Die Luft strömt in die Kanäle durch zwei untere Öffnungen beiderseits der Maschine ein und durch zwei obere Öffnungen wieder ab. Der Verdrehungswinkel der Pakete über die ganze Länge der Maschine ist in diesem Falle gleich 180°. Man kann jedoch die Maschine auch anders gestalten, z. B. so, daß die Luft auf jeder Seite in jeden zweiten Kanal hineinströmt. Der gesamte Verdrehungswinkel der aus viereckigen Blechen bestehenden Pakete muß im Hinblick auf die magnetische Symmetrie des Kernes ein rechter Winkel oder dessen Vielfaches sein.
• Die gemäß der Erfindung ausgebildete Maschine «reist eine Reihe von Vorzügen auf. Sie erfordert keinen Ventilator mit einem Durchmesser, der größer wäre als derjenige des Rotors, die Temperatur beider Enden der Maschine ist dieselbe, die Kühlung der Stirnseiten in der Maschine ist so gewählt wie bei der sogenannten radialen Belüftung und die des Kernes wie bei der axialen Belüftung.
• Das Maschinengehäuse ist rohrförmig und kann als einfacher, keine Bearbeitung erfordernder Blechmantel, der an den Blechpaketecken dicht anliegt, hergestellt sein. Die Kernlänge ist wegen der guten Wärmeabfuhr praktisch keiner Beschränkung unterworfen, was den Bau von Motoren langgestreckter Form mit kleinem GD2 gestattet. Die Ständerbleche werden gleichzeitig als Kühlfläche, als Weg des magnetischen Flusses und als Abstützung am Gehäuse ausgenutzt. Die Lüftungskanäle können ohne Zerlegen der Maschine durchgeblasen und gereinigt werden, da jeder Kanal nach außen mündet. Schließlich können bei entsprechender Formgebung die Einlaß- und Auslaßöffnungen eines jeden Luftkanals in verschiedener Höhe angeordnet sein, was zur Folge hat, daß die Maschine während des Stillstandes bis zu einem gewissen Grad schon durch den natürlichen Luftzug gekühlt wird und somit mehr für häufiges Anlassen geeignet ist.
• Um die Temperaturverteilung längs der Maschine besser auszugleichen, kann man die einzelnen Pakete ungleich lang gestalten. Wenn z. B. die Temperatur in der Mitte der Kernlänge am höchsten ist, so kann sie dadurch herabgesetzt werden, daß in der Kernmitte Pakete mit einer geringeren Anzahl von Blechen angebracht werden, wodurch an dieser Stelle die kühlende Fläche pro Längeneinheit der Maschine vergrößert wird. Auch der Kanal wird dort enger, die Geschwindigkeit des Luftdurchflusses steigt an, und somit steigt auch der Koeffizient der Wärmeabgabe.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE; 1. Elektrische Wechselstrommaschine mit einem Statorkern aus vieleckigen, spitzenabgestumpften, magnetischen Blechen, die in Pakete aufgeteilt sind, von denen jedes Paket im Verhältnis zu den benachbarten Paketen so versetzt ist, daß deren Ecken eine vielfach gewundene oder eine gebrochene Schraubenlinie bezeichnen, wobei zwischen dem Kern und dem Gehäuse Kühlkanäle entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle für eine zweiseitige Belüftung der Maschine so aufgeteilt sind, daß die einen dieser über die ganze Länge der Maschine jeweils durchgehenden schraubenförmigen Kanäle zum Hindurchleiten des Kühlmittels in der einen Richtung und die anderen zum Hindurchleiten desselben in der entgegengesetzten Richtung dienen, wobei den Eintrittsöffnungen der Kanäle das Kühlmittel aus den Stirnräumen der Maschine zuströmt und an den Austrittsöffnungen am Umfang der Maschine unmittelbar in das Freie abströmt und das rohrförmige Maschinengehäuse außer den Öffnungen an den beiden axial entgegengesetzten Enden keine Öffnungen für den Austritt des Kühlmittels aus den schraubenförmigen Kühlkanälen besitzt.
2. 2. Elektrische Wechselstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pakete der magnetischen Bleche, aus denen der Kern des Stators besteht, in axialer Richtung verschiedenes Ausmaß besitzen, welches so bemessen ist, daß die Verteilung der Temperatur längs der Maschine gleichmäßig erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 839 675, 865 761, 865 915; österreichische Patentschrift Nr. 154048; britische Patentschrift Nr. 627 446; USA.-Patentschrift Nr. 2 096111.