DE29714740U1 - Electrical machine - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
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Description
Elektrische MaschineElectric machine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem von einem Außenmantel und zwei Lagerschilden gebildeten geschlossenen Motorgehäuse für einen Rotor mit Rotorwelle und ein Statorgehäuse mit Statorblechpaket sowie Statorwicklung, wobei im Statorgehäuse eine Kühlflüssigkeitsführung, zwischen dem Gehäusemantel und dem Statorgehäuse eine Kühlluftführung für einen Innenluftstrom und im Rotor axiale Luftführungskanäle vorgesehen sind.The invention relates to an electrical machine with a closed motor housing formed by an outer casing and two bearing shields for a rotor with a rotor shaft and a stator housing with a stator laminated core and stator winding, whereby a coolant guide is provided in the stator housing, a cooling air guide between the casing casing and the stator housing for an internal air flow and axial air guide channels are provided in the rotor.
Eine gekapselte elektrische Maschine dieser Art ist aus der DE-U-18 13 190 bekannt. Bei der bekannten Maschine ist eine Kühlrohrschlange für die Kühlflüssigkeitsführung in einen mit dem Außenmantel des doppelwandig ausgeführten metallischen Ständergehäuse einen Ringkanal bildenden Innenmantel eingegossen, wobei der Ringkanal zwischen dem Außen- und Innenman-0 tel des Ständergehäuses zur Führung eines InnenluftStromes dient. An dem Ständergehäuse der bekannten Maschine sind Lagerschilde befestigt, in denen über Lager die Welle des Rotors gelagert ist. Auf der Antriebsseite der Rotorwelle ist ein Lüfter angeordnet, der den Innenkühlluftstrom kreisförmig bzw. schleifenförmig bewegt, wobei die Rückströmung der Kühlluft zum Lüfter durch axiale Luftführungskanäle des Rotors erfolgt.An encapsulated electrical machine of this type is known from DE-U-18 13 190. In the known machine, a cooling pipe coil for the coolant flow is cast into an inner casing that forms an annular channel with the outer casing of the double-walled metal stator housing, whereby the annular channel between the outer and inner casing of the stator housing serves to guide an internal air flow. Bearing shields are attached to the stator housing of the known machine, in which the shaft of the rotor is mounted via bearings. A fan is arranged on the drive side of the rotor shaft, which moves the internal cooling air flow in a circular or looped manner, whereby the cooling air flows back to the fan through axial air guide channels of the rotor.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gekapselte flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine der eingangs genannten Art, welche eine zusätzliche Luftkühlung mittels umgewälztem Innen-The object of the invention is to provide an encapsulated liquid-cooled electrical machine of the type mentioned above, which has additional air cooling by means of circulating internal
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luftstrom besitzt, weiter zu verbessern, so daß die Erfindung auch für Motoren von höherer Leistung, insbesondere zum Antrieb von Schienenfahrzeugen, geeignet ist und wobei sich dieser elektrische Antrieb durch ein relativ geringes Motorgewicht und durch einen kleinen Einbauraum auszeichnet.air flow, so that the invention is also suitable for higher-performance motors, in particular for driving rail vehicles, and this electric drive is characterized by a relatively low motor weight and a small installation space.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Schutzanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 12 angegeben.The solution to this problem according to the invention is characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 12.
Nach der Erfindung ist die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet und wird vom Innenluftstrom wirksam gekühlt. Außerdem wird durch die Hohlwelle das Rotorgewicht und damit das Motorgewicht erheblich reduziert.According to the invention, the rotor shaft is designed as a hollow shaft and is effectively cooled by the internal air flow. In addition, the hollow shaft significantly reduces the rotor weight and thus the motor weight.
Ein quaderförmiges Motorgehäuse bildet eine platzsparende, einfache Bauform, wobei in den Eckbereichen des Motorgehäuses größere Kühlrippen am Statorgehäuse vorgesehen sein können.A cuboid-shaped motor housing forms a space-saving, simple design, whereby larger cooling fins can be provided on the stator housing in the corner areas of the motor housing.
Für die gekapselte flüssigkeitsgekühlte und zusätzlich durch einen Innenluftstrom beaufschlagte elektrische Maschine nach der Erfindung ist es von Vorteil, wenn ein auf der Rotorwelle sitzender Lüfter die Kühlluft über einen axialen, ringförmigen Kühlluftkanal zwischen dem Außenmantel des Motorgehäuses und dem wassergekühlten Statorgehäusemantel über die Motorlänge leitet und wenn die Kühlluft vom endseitigen Lagerschild über die Wicklungsköpfe des Stators und durch einen Spalt zwischen Stator und Rotor sowie durch die Luftführungskanäle des Rotors und außerdem durch die Hohlwelle des Rotors zurück zum Lüfter geführt ist. Durch diese Innenluftzirkulation kann die Motorwärme wirkungsvoll auf den flüssigkeitsge-For the encapsulated, liquid-cooled electrical machine according to the invention, which is additionally acted upon by an internal air flow, it is advantageous if a fan sitting on the rotor shaft guides the cooling air over an axial, ring-shaped cooling air channel between the outer casing of the motor housing and the water-cooled stator housing casing over the length of the motor and if the cooling air is guided from the end bearing plate over the winding heads of the stator and through a gap between the stator and rotor as well as through the air guide channels of the rotor and also through the hollow shaft of the rotor back to the fan. This internal air circulation enables the motor heat to be effectively transferred to the liquid-cooled
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kühlten Statorgehäusemantel abgeführt werden. Dies wiederum erlaubt aufgrund des verbesserten Kühlsystems eine Erhöhung der Maschinenleistung.cooled stator housing shell. This in turn allows an increase in machine performance due to the improved cooling system.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.Further details and advantages of the invention are explained below based on the embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine Ausführung einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung im Axial-Halbschnitt,Figure 1 shows an embodiment of an electrical machine according to the invention in axial half section,
Figur 2 eine weitere vorteilhafte Ausführung einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung im Axial-Halbschnitt, 15Figure 2 shows a further advantageous embodiment of an electrical machine according to the invention in axial half section, 15
Figur 3 einen Eckbereich eines quaderförmigen Maschinengehäuses mit einem Abschnitt des Statorgehäuses, das Kühlrippen trägt.Figure 3 shows a corner area of a cuboid machine housing with a section of the stator housing that carries cooling fins.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bilden ein Außenmantel 1 und zwei Lagerschilde 2, 3 das Gehäuse der elektrischen Maschine. Zusammen mit einem Statorgehäuse 6, einem Statorblechpaket 7, der Statorwicklung 8, 8' und dem auf der Rotorwelle 5 sitzenden Rotor 4 ist die elektrische Maschine in gekapselter Ausführung ausgelegt. Die in Lagern 25, 26 der Lagerschilde 2, 3 gelagerte Rotorwelle 5 ist als Hohlwelle ausgeführt. Das als Gußteil herstellbare Statorgehäuse 6 enthält eine Kühlflüssigkeitsführung 9, wobei vorzugsweise in das Statorgehäuse eine wendeiförmige Kühlrohrschiage eingießbar ist.In the embodiment according to Figure 1, an outer casing 1 and two bearing shields 2, 3 form the housing of the electrical machine. Together with a stator housing 6, a stator laminated core 7, the stator winding 8, 8' and the rotor 4 sitting on the rotor shaft 5, the electrical machine is designed in an encapsulated version. The rotor shaft 5, which is mounted in bearings 25, 26 of the bearing shields 2, 3, is designed as a hollow shaft. The stator housing 6, which can be manufactured as a cast part, contains a coolant guide 9, whereby a helical cooling pipe layer can preferably be cast into the stator housing.
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Neben der Flüssigkeitskühlung wird die elektrische Maschine auch durch einen Innenluftstrom gekühlt. Hierzu bildet das
Statorgehäuse &bgr; mit dem Gehäuseaußenmantel 1 eine ringförmige axiale Kühlluftführung 10, wobei das Statorgehäuse 6 noch
axial verlaufende Kühlrippen 12' aufweisen kann. Zur Luftumwälzung ist auf der Rotorwelle 5 in der Nähe des einen Lagerschildes
2 ein Lüfter 13 angeordnet. Der Lüfter drückt den Innenluftstrom durch die axiale Kühlluftführung 10 über die
Motorlänge zum anderen endseitigen Lagerschild 3. Der am flussigkeitsgekuhlten Statorgehäuse 6 abgekühlte Innenluftstrom
streicht dann über die Wickelköpfe der Statorwicklung und durch den Spalt 14 zwischen Stator und Rotor 4 zurück zum
Lüftereinlaß. Ein Teilluftstrom des abgekühlten Innenluftstromes
passiert Luftführungskanäle 11 des Rotors 4. Schließlieh wird ein weiterer Teilluftstrom durch die Hohlwelle 5
des Rotors 4 zurück zum Lüfter 13 geleitet.4
In addition to liquid cooling, the electrical machine is also cooled by an internal air flow. For this purpose, the stator housing β forms an annular axial cooling air duct 10 with the housing outer casing 1, whereby the stator housing 6 can also have axially extending cooling fins 12'. To circulate the air, a fan 13 is arranged on the rotor shaft 5 near one bearing plate 2. The fan pushes the internal air flow through the axial cooling air duct 10 over the length of the motor to the other end bearing plate 3. The internal air flow cooled on the liquid-cooled stator housing 6 then passes over the winding heads of the stator winding and through the gap 14 between the stator and rotor 4 back to the fan inlet. A partial air flow of the cooled internal air flow passes through air ducts 11 of the rotor 4. Finally, another partial air flow is guided through the hollow shaft 5 of the rotor 4 back to the fan 13.
Zur Kühlung des lüfterseitigen Wickelkopfes 8' der Statorwicklung sind in den Eckbereichen des Motorgehäuses 1, 2, 3 Leitrippen 15 für den Kühlluftstrom vorgesehen, so daß Teilluftströme 16 der Kühlluft auf den lüfterseitigen Wickelkopf 8' geleitet werden. In vorteilhafter Ausführung kann das Statorgehäuse 6 mit den Kühlrippen 12, 12', den Leitrippen 15 und der Kühlflüssigkeitsführung 9 als einheitliches Gußteil ausgebildet werden.To cool the fan-side winding head 8' of the stator winding, guide ribs 15 for the cooling air flow are provided in the corner areas of the motor housing 1, 2, 3, so that partial air flows 16 of the cooling air are directed to the fan-side winding head 8'. In an advantageous embodiment, the stator housing 6 with the cooling ribs 12, 12', the guide ribs 15 and the coolant guide 9 can be designed as a single cast part.
Wie das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 2 zeigt, kann an das Gußteil des Statorgehäuses 6 auch eine Motoraufhängung 17, 17' angeformt sein. Bei dieser Ausführung ist es in einfacher Weise möglich, das eine Lagerschild 18 ebenfalls mit an das Statorgehäuse 6 anzuformen. Hierbei kann das angeformte La-As the embodiment according to Figure 2 shows, a motor suspension 17, 17' can also be molded onto the cast part of the stator housing 6. With this design, it is possible in a simple way to also mold the bearing plate 18 onto the stator housing 6. In this case, the molded bearing plate
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5
gerschild 18 mit Kühlrippen 19 versehen werden, welche vom5
shield 18 is provided with cooling fins 19, which are
Innenluftkühlstrom ebenfalls beaufschlagbar sind.Internal air cooling flow can also be applied.
Das gemäß Figur 2 in den Gehäusemantel 1 einschiebbare Statorgehäuse
6 ist zwischen den Lagerschilden 18, 22 und den Lageraußenringen 28,.· 29 der Lager 25, 26 der Rotorwelle mit
Isoliermitteln 27, 27' versehen. Über diese Isoliermittel
kann eine thermische und/oder elektrische Isolierung erfolgen. The stator housing 6, which can be inserted into the housing shell 1 as shown in Figure 2, is provided with insulating means 27, 27' between the bearing shields 18, 22 and the bearing outer rings 28, 29 of the bearings 25, 26 of the rotor shaft.
Thermal and/or electrical insulation can be provided.
Zur Abdichtung der Kühlluftführung sind zwischen dem Lüfterausgang und dem Statorgehäuse Abdichtungen 20, 20' vorgesehen. Weitere Abdichtungen 23, 23' sind zwischen einer Luftführung 21 des Lagerschildes 18 und einem Lufteinlaß 24 zur Hohlwelle 5 des Rotors 4 vorgesehen.To seal the cooling air duct, seals 20, 20' are provided between the fan outlet and the stator housing. Additional seals 23, 23' are provided between an air duct 21 of the bearing plate 18 and an air inlet 24 to the hollow shaft 5 of the rotor 4.
Claims (12)
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Legal Events
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---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971204 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001219 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20031105 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20051104 |
|
R071 | Expiry of right |