DE2401588B2 - Geschlossene kreislaufkuehlung einer elektrischen maschine mit ausgepraegten laeuferpolen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine geschlossene Kreislaufkühlung einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Läuferpolen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige geschlossene Kreislaufkühlung ist aus der Siemens-Zeitschrift Juni 1964, Heft 6, S. 410 bekannt. Am Läufer ist ein Schaufelrad eines Radialgebläses befestigt, das Kühlluft in radialer Richtung fördert. Der radiale Kühlluftstrom wird zu den Feldpolen des Läufers hin umgelenkt und durchströmt anschließend im Ständereisenkern vorgesehene Lüftungskanäle. Ein geringerer Teil des Kühlluftstromes wird zur Kühlung der Wickelköpfe der Ständerwicklungen herangezogen, wobei durch die Aufteilung und Umlenkung der Luft eine vergleichsweise geringe Kühlung der Wickelköpfe und durch die Verwirbelungen starke Geräusche entstehen. Durch die notwendigen Führungsbleche für die Luftströme vergrößert sich darüber hinaus das gesamte Aggregat.

Bei einer anderen bekannten Luftkühlung (CH-PS 63 612) sind die Wickelköpfe zumindest teilweise im Ansaugkanal des Gebläses angeordnet und werden in diesem Teil von der Ansaugluft umströmt. Der vom Gebläse geförderte Kühlluftstrom verzweigt sich, wobei eine Teilluftmenge zwischen die Läuferpole und anschließend durch die Kühlkanäle im Stator und die andere Teilluft den axial inneren Teil der Wickelköpfe anströmt. Abgesehen von einer verringerten Kühlleistung und des vergleichsweise hohen Geräuschpegels besitzt diese bekannte Einrichtung noch den weiteren konstruktiven Nachteil, daß eine Trennwand im mittleren Teil der Wickelköpfe vorgesehen sein muß, um Strömungskurzschlüsse zu verhindern.

Bei einer anderen bekannten Kühlung (GB-PS 1 96 848) werden zwar die Läuferpole ebenso wie der Ständerkern mit seiner Wicklung vom gesamten Kühlluftstrom beaufschlagt, die Wickelköpfe des Ständers werden jedoch nicht oder nur mit einem äußerst geringen Kühliuftstrom angeblasen, so daß dadurch zwangläufig die Kühlleistung sinkt. Da das Gebläse radial vor dem Jochring angeordnet ist, muß dieser ebenso wie der Ständerkern Strömungskanäle aufweisen, durch die sich der Strömungswiderstand und damit der Geräuschpegel wesentlich erhöhen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlluftkreislauf der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß alle Einzelteile des Läufers und des Stators durch einen einzigen, unverzweigten Kühlluftstrom eines mit dem Läufer gekoppelten Gebläses unter Verringerung stärkerer Verwirbelungen des Kühlluftstromes und zur Erzielung einer erhöhten Kühlleistung gekühl; werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Eine gegenüber bekannten Kühlungen gesteigerte Kühlwirkung wird dadurch erreicht, daß die vom Gebläse angesaugte Kühlluft vor ihrem Eintritt in das Gebläse die vorstehenden Wickelköpfe umströmt und daß sie insgesamt vom Gebläse durch die Strömungskanäle im Ständerkern abgefördert wird, wobei Leitwände für eine strikte Trennung beider Kühlluftslröme sorgen. Durch diese Maßnahmen wird eine relativ gleichmäßige Luftströmung ohne Verwirbelung und eine gesteigerte Kühlleistung erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt. Die bogenförmige Ausbildung der Trennwände und ihre Anordnung an je einer Stirnseite des Läufer-Jochringes im Bereich der Läuferpole führt zu einer geringen axialen und radialen Baugröße der elektrischen Maschine und hat die weitere vorteilhafte Wirkung einer günstigen Einleitung der gesamten Kühlluft zwischen die Läuferpole.

Die Aufteilung der Trennwände einmal in mit dem Läufer umlaufende Schaufelabschnitte und zum anderen in stationäre Leitabschnitte führt zu dem weiteren Vorteil, daß im Bereich der Wickelköpfe eine vergleichsweise ruhige Luftströmung vorliegt, die durch entsprechend ausgebildete Haltebleche für die Seitenwand-Abschnitte noch weiter vergleichmäßigt werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die wesentlichen Teile des Kühlkreislaufes bei einem Turbinen-Generator im Vertikalschnitt,

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt II aus F i g. 1,

F i g. 3 eine andere Ausführung der Leitorgane im Vertikalschnitt.

Auf einer angetriebenen Welle 1 sind zwei aus mehreren Speichen 2 gebildete Armsterne befestigt, die konzentrisch zur Welle 1 einen Jochring 4 sowie Deckbleche 3 tragen. Die Deckbleche 3 sperren die Wirbelverluste verursachenden Räume zwischen dem Jochring 4 und den Speichen 2 ab. In gleichen Abständen

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am Außenumfang des Jochringes 4 sind auf einem Eisenkern und einer Erregerwicklung bestehende Läuierpole 5 für GleichstrciiiOeirieb angeordnet Ar. beiden Stirnseiten der Läuferpole sind je ein Lüfter 6 vorgesehen. Der Einlaß 6.4 jedes Lüfters 6 ist radial und der Auslaß 6ß axial zum Läaferpo. 5 hin offen, wobei gebogene Trennwände 6C zur Erzielung eines geringen Strömungswiderstandes vorgesehen sind.

Am Außenumfang der Läuferpole ist ein Ständer angeordnet, der mit den Läuferpolen magnetisch zusammenwirkt. Der Ständer besteht aus einem ringförmigen Blechpaket 7 und aus Ständerwicklungen, die in Nuten des mit einer großen Anzahl von Lüftungskanälen 3 versehenen Blechpaketes 7 eingebettet sind. Wickelköpfe 9 der Ständerwicklungen ragen aus den Nuten des Blechpaketes 7 hervor. Ein P?ir Blechringe 10 stützen den Ständer an einen; festen Bauteil ab. Eine Abdeckung 11 dient als Einströmkanal für die Kühlluft und deckt die Läuferpole 5 und den Ständer 7 unter Belassung eines geringen Spieles gegenüber dem Läufer ab. Ein- und Ausströmöffnungen 12 bzw. 13 sind in der Abdeckung 11 in einander gleichen Abständen an der Ständerrückseite angeordnet, wobei im Bereich der Auslaßöffnung 12 ein Luftkühler 14 vorgesehen ist. Ein an den Speichen 2 durch das Deckblech 3 befestigter Bremsring 15 wirkt mit einer Abstützung 16 zusammen, die eine Bremsbacke andrücken kann. Dh Generatorwelle 1 ist in einem Axialdrucklager 17 gelagert. Durch einen Kanal 18 wird frische Kühlluft eingeführt.

Bei dieser Anordnung entsteht ein Kühlluftstrom in der durch Pfeile gezeigten Richtung. Die durch die Einlasse 6/4 des Lüfters 6 angesaugte Luft wird durch den Gebläsedruck zwischen die Läuferpole 5 geblasen und strömt zwangsweise durch die Kühlkanäle 8 des Blechpaketes 7 radial nach außen. Dabei werden die Läuferpole 5, das Blechpaket 7 und die Ständerwicklung gekühlt, wobei sich die Luft auf eine bestimmte Temperatur erwärmt. Diese Warmluft durchströmt den Luftkühler 14 und gelangt danach durch die Einlaßöffnungen 13 der Abdeckung 11 als Kühlluft in den Raum der Wikkclköpfe 9 und wird unter gleichzeitiger Kühlung dieser Wickelköpfe vom Einlaß 6/4 des Lüfters 6 angesaugt.

Die Trennwand 6G verhindert eine Mischung des Kühlluftstromes mit dem vom Lüfter 6 abgeblasenen Luftstrom, der den Lüfter in axialer Richtung verläßt und ohne starke Verwirbelung in die Räume zwischen den Läuferpolen 5 einströmt. Bei kräftiger Kühlung der Wicklungsköpfe 9 werden Reibungsverluste und Geräusche durch Vermeiden von starken Strömungswirbeln wirksam gemindert.

Die Trenn- und Leitwand muß nicht gebogen sein.

sondern kann eine andere geeignete Form aufweisen, durch die die Kühlung der Wicklungsköpfe 9 erhalten bleib! und der Kühlluftstrom nicht verwirbelt wird. Statt des gekrümmten kann z. B. ein geneigtes Blech verwendet werden.

Die Kühlwirkung an den Läuferpolen 5, am Blechpaket 7 und an den Ständerwicklungen läßt sich noch durch höhere Strömungsgeschwindigkeiten der Kühlluft verbessern, die durch die Radialgebläsewirkung der Läuferpole 5 zusätzlich zum Druck des Lüfters 6 erzeugt wird.

Bei der Ausführung nach F i g. 3 ist die Leitwand 19 des Lüfters 6 als gesondertes Bauteil ausgeführt und an der Abdeckung 11 durch ein Halteblech 19S befestigt, das auch als Leitblech für den angesaugten Kühlluftstrom ausgebildet sein kann. Die Leitwand 19 kann dicht am Außenumfang des Lüfters 6 so angeordnet werden, daß sie ein glattes Umströmen der Wicklungsköpfe nicht stört. Auch diese Anordnung verhindert eine Mischung der vom Lüfter geförderten Luft mit der die Wickelköpfe 9 bestreichenden Kühlluft und erreicht dadurch dieselbe gute Kühlleistung wie die oben beschriebene Ausführung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

24 Ol Patentansprüche:

1. Geschlossene Kreislaufkühlung einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Läuferpolen mit zwei an den Stirnseiten der Läuferpole angeordneten Lüftern, die Kühlluft über die Wickelköpfe der Ständerwicklung sowie durch die Läuferpole und radiale Kanäle im Ständerblechpaket fördern, welche Kühlluft nach Verlassen des Ständers über einen Kühler und über jeweils stirnseitig radial verlaufende, durch Trennwände abgetrennte Ansaugkanäle in den Lüftern saugseitig wieder zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wikkelköpfe (9) der Ständerwicklung vollständig in den stirnseitigen Ansaugkanälen angeordnet sind und daß die Trennwände (Einlaß 6A 6G; Leitwand 19) derart angeordnet sind, daß sie gleichzeitig die die Wickelköpfe (9) enthaltenden Ansaugkanäle von der Ausblasseite der Lüfter abtrennen und eine Umlenkung der radial angesaugten Luft in eine axiale Richtung ermöglichen.

2. Geschlossene Kreislaufkühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (Einlaß 6Λ, 6G) jeweils als umlaufender bogenförmiger Teil des Lüfters (6) an jeder Stirnseite des Läuferjochringes (4) im Bereich der Läuferpole (5) angeordnet sind.

3. Geschlossene Kreislaufkühlung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (Einlaß 6/4, Leitwand 19) jeweils durch eine umlaufende gerade Trennwand (Einlaß 6,4) und durch eine feststehende, bogenförmige Leitwand (19) gebildet sind, wobei die Leitwand (19) über ein die Kühlluft an den Wickelköpfen ausrichtendes Halteblech (19S) starr an der Wand (11) des Ansaugkanals befestigt ist.