Einrichtung zur Kühlung einer umlaufenden Maschine, insbesondere eines Elektromotors oder Generators Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Küh lung einer umlaufenden Maschine, insbesondere eines Elektromotors oder Generators, mit Hilfe das Maschinengehäuse durchdringender Körper hoher Wärmeleitfähigkeit, die an ihrer Innenseite mit Pro filen oder Rippen mit Oberflächenrauhigkeit ver sehen sind. Bei dieser Anordnung werden bekanntlich die Durchdringungskörper an der Gehäuseinnenseite von dem inneren Kühlluftstrom bestrichen und geben die aus diesem Luftstrom aufgenommene Wärme an den ihre Aussenseite bestreichenden äusseren Kühl luftstrom ab.
Die vorliegende Erfindung geht von einer solchen Maschine aus und bezweckt eine wesentlich verbes serte Wärmeabfuhr von den Durchdringungskörpern und dem Gehäusemantel an die Aussenluft, Sie be steht darin, dass zur Verbesserung der Oberflächen kühlung die auf der Anströmseite der Aussenkühlluft angeordneten Durchdringungskörper über einen das Gehäuse wärmeleitend umschliessend aufgebrachten Mantel oder über zwischen den Kühlrippen angeord nete Stege aus Material hoher Wärmeleitfähigkeit mit zusätzlich auf der Kühlluftabströmseite angeordneten Durchdringungskörpern verbunden sind und dass eine oder mehrere,
das Maschinengehäuse ringförmig um gebende Düsen, ferner eine mit Leitschaufeln ver sehene, die Kühlluftabströmseite der Maschine um- schliessende Strömungshaubc vorgesehen sind. Auf diese Weise gibt der Durchdringungskörper Wärme ausser an die ihn von aussen bestreichende Luft<B>zu-</B> sätzlich durch Wärmeleitung an den mit ihm verbun denen, das Gehäuse umschhessenden Mantel aus gut wärmeleitendem Material ab.
Ausserdem wird die Wärmeübertragung des aus relativ schlecht wärme leitendem Material bestehenden, mit Rippen ver- sehenen Maschinengehäuses an die Aussenkühlluft durch den das Gehäuse umschlicssenden, gut wärme leitenden Mantel oder durch zwischen den Kühlrippen verlaufende Stege, z. B. aus, Aluminium, verbessert, so dass auch die Wärmeabfuhr über das mantelför mige Motorgehäuse radial nach aussen verstärkt wird.
Es ist bei Kleinstmotoren bekannt, die Lager schilde aus Aluminium herzustellen, wodurch bei aus reichender Festigkeit eine gute Wärmeleitung erzielt wird. Dagegen ist bei mittleren und grossen Motoren die Festigkeit eines Aluminiumgehäuses den an Mo toren gestellten Beanspruchungen nicht gewachsen. In diesen Fällen kann auf dem Guss- oder Stahlguss- gehäuse durch Eloxierung eine gut wiärmeleitende und fest haftende Schicht aufgebracht werden, die das Gehäuse mantelförnüg umgibt.
In dieser SclÜcht kön nen Längsschlitze vorgesehen sein, um die unter schiedliche Wärmedehnung von Guss bzw. Stahlguss und Aluminium auszugleichen.
Die Kühlung des auf das Gehäuse aufgebrachten gut wärmeleitenden Mantels und der zwischen den Rippen verlaufenden Stege kann durch ein oder meh rere, das Motorgehäuse ringförmig umgebende Düsen verbessert werden, die die Geschwindigkeit des Aus- senkühlluftstromes in axialer Richtung vergrössern, so dass die kühlbare Motorlänge wesentlich vergrössert werden kann.
Durch die ringförmigen Düsen kann also der aus- einanderstrebende Kühlluftstrom stufenweise immer von neuem durch Kontraktion auf die Kühlfläche ge drückt werden. Da der Kühlstrom durch die, Anord- nung der Ringdüsen bis zur Abströmseite gelangt, kann hier eine den Kühlluftstrom umlenkende Strö mungshaube angeordnet werden, die in ihrem Inneren Leitschaufeln zur Erzeugung einer Potentialströmung an der Abströmseite, besitzt.
Eine Kühlung durch ringförnüge Düsen hat gegenüber einer Mantelküh lung, die mit Hilfe eines geschlossenen Mantels den Kühlstrom an der Aussenseite des Gehäuses führt, den Vorteil der wesentlich geringeren Reibung, da sich<B>je-</B> weils zwischen den einzelnen Ringdüsen eine rei bungsfreie Zone befindet. Damit erreicht man eine wesentlich grössere kühlbare Motorlänge.
An der Kühlluftabströmseite des Motors kann eine mit in radialer Richtung angeordneten Profilen versehene Saugscheibe zur zusätzlichen Erzeugung einer Drehströmung vorgesehen sein. Auf diese Weise wird einem sich über dem Lagerschild aufbauenden (Staudruck-) überdruckprofil ein Unterdruckprofil überlagert, so dass der radial nach innen verlaufende Kühlstrom in axialer Richtuno, auf die sich drehende Scheibe zu und von dieser radial nach aussen ab geführt wird.
Die Durchdringungskörper an den Lagerschilden des Motors werden zweckmässig bei überwiegender Umfangskomponente der Kühlluftgeschwindigkeit mit radialen Rippen, bei überwiegender Radialgeschwin- digkeitskomponente mit ringförmigen Rippen ver sehen, um ein sicheres Aufreissen der wärmeisolieren den Grenzschicht zu erzielen.
Besitzt das Motorgehäuse Kühlrippen in Achs richtung, so kann die Kühlluft an der Anströmseite des Motors zunächst radial nach aussen, anschliessend in axialer Richtung zwischen den Kühlrippen und an der Abströmseite des Motors infolge Umlenkung durch Leitschaufeln in der Abströrnhaube in Um fangsrichtung strömen, ehe sie durch die Saugscheibe abgeführt wird. Dann verlaufen die Rippen auf den Durchdringungskörpern vorteilhaft stets senkrecht zur Kühlstromrichtung, also auf der Anströmseite in Um fangsrichtung, auf der Abströmseite in radialer Rich tung.
Ferner können die Durchdringungskörper strom linienförmig ausgebildet und insbesondere an ihrer Abströmseite mit Riefen und Ablaufflächen versehen sein. Die auf dem zylindrischen Gehäuseteil auf gebrachte Schicht aus gut leitendem Material kann zur Vergrösserung ihrer wärmeabgebenden Oberfläche quer zur Strömungsrichtung des Kühlstromes gerippt sein. Um einen guten Wärmeübergang zwischen den leitenden Schichten des zylindrischen Gehäuseteiles und den Durchdringungskörpern herzustellen, sind diese zweckmässig miteinander durch Flansche ver bunden. Diese Flansche können mit vergrösserter Oberfläche, z. B. in Zickzackform, ausgebildet sein.
Ferner kann anstelle oder zusätzlich zu Ringdüsen ein den Kühlstrom führender Aussenmantel vor gesehen sein, der unter einem Winkel von etwa<B>8</B> bis <B>16'</B> in Kühlstromrichtung konisch erweitert ist, um die Reibungswiderstände innerhalb der Kühlströmung zu vermindern. Anhand eines Ausführungsbeispieles sollen die wesentlichen Züge der Erfindung in vereinfachter Form schematisch dargestellt werden.
Die Fig. <B>1</B> zeigt eine elektrische Maschine mit einem Rotor<B>1</B> und einem Stator 2 mit Wickelköpfen <B>3</B> und dem Motorgehäuse 4, das mit dem Lagerschild <B>5</B> verbunden ist. In dem Lagerschild<B>5</B> sind in Durch- brechungen <B>6</B> Durchdringungskörper <B>7</B> angeordnet. Es ist nun der Durchdringungskörper <B>7</B> mit einem auf dem Gehäuse 4, z. B. durch Eloxierung, aufgebrach ten Mantel<B>19</B> aus gut wärmeleitendem Material über Flansche<B>16</B> verbunden und zur Erzielung eines bes seren Wärmeüberganges gerippt.
Zur Führung des von dem Lüfterlaufrad <B>8</B> er zeugten und von der Haube<B>9</B> umgelenkten Kühl stromes sind Ringdüsen<B>11</B> vorgesehen, die den sich in Strörnungsrichtung verbreiternden Kühlstrom auf fangen und auf den Mantel<B>19</B> drücken, bis er am Ende des Motors von der Strömunashaube 12 ein gefangen und radial nach innen geführt wird.
An der Abströmseite des Motors können in glei cher Weise wie an der Anströmseite weitere Durch- dringungskörper <B>13</B> vorgesehen und mit dem Mantel <B>19</B> wärmeleitend über Flansche<B>16</B> verbunden sein. In der Strömungshaube 12 sind Leitschaufeln 14 an geordnet, die dem Kühlstrom eine Potentialströmung aufdrücken. Ferner ist auf dem abströmseitigen Wel lenende eine Scheibe<B>15</B> mit in radialer Richtung an geordneten Profilen zur Erzeugung radialer Coriolis- kräfte vorgesehen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt jeweils eine Hälfte der Lagerschilde<B>5</B> mit Durchdringungs- körpern <B>7, 13</B> an der An- und Abströmseite. Dabei sind die Durchdringungskörper an der Anströmseite (rechte Darstellung) mit Profilen<B>18</B> in Umfangsrich tung, an der Abströmseite (linke Darstellung) mit Profilen<B>17</B> in radialer Richtung versehen. Dieser Motor besitzt Kühlrippen<B>10</B> in Achsrichtung und zwischen den Kühlrippen gut würmeleitende Stege 21.
Die Fig. <B>3</B> zeigt die besondere Ausbildung eines Durchdringungskörpers <B>7,</B> der in seinem äusseren Teil 7a für einen Kühlstrom aus zwei Richtungen, an seiner Innenseite<B>7b</B> für einen Kül-dstrom in nur einer Richtung ausgebildet ist. Dabei stellt<B>5</B> das Lager schild dar. An seiner Innenseite<B>7b</B> wird der Durch- dringungskörper in Pfeilrichtung vom Kühlstrom be strichen und besitzt Ablaufflächen<B>7e,</B> auf der sich die Grenzschicht aufreissende Strömungswirbel<B>7d</B> bilden, die eine gute Wärmeübertragung von dem Kühlluftstrom an den Durchdringungskörper <B>7</B> ge währleisten.
Der äussere Teil des Durchdringungs- körpers <B>7</B> besitzt zwei Ablaufflächen<B>7e,</B> auf denen sich<B>je</B> nach Strömungsrichtung entsprechende Wir <B>bel 7d</B> bilden können, welche eine gute Wärmeüber tragung an den äusseren Kühlluftstrom bewirken. Be zeichnet man die Dicke der Grenzschichtströmung mit h, so beträgt die Länge der Ablauffläche etwa <B><I>1,5</I></B><I> h.</I>
Zusätzlich zu Ringdüsen<B>11</B> kann nach Fig. 4 fer ner die Kühlluftabströmhaube 12 in Form eines das Motorende umschliessenden Mantels ausgebildet sein, der sich zu einem Winkel a von<B>8</B> bis<B>16'</B> in Strö mungsrichtung erweitert. Diese Anordnung ist ins besondere für Motoren kleiner Länge vorteilhaft.
Die Fig. <B>5</B> zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem eloxierten Mantel des aus Guss hergestellten Gehäuses 4 und den Durchdringungskörpern <B>7</B> bzw. <B>13</B> aus Leicht metall im Lagerschild<B>5.</B>