DD272588A3 - Geschlossene elektrische maschine mit einem innenluftkreislauf und oberflaechenbelueftung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine geschlossene elektrische Maschine mit einem Innenluftkreislauf und Oberflaechenbelueftung, auf dessen Aussenumfang parallel zur Maschinenachse verlaufende Kuehlrippen und Kuehlkanaele angeordnet und deren Luftein- und Luftaustrittsoeffnungen zum Maschineninneren bei Maschinengehaeusen in Gussausfuehrung vorgegossen sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Materialeinsatz fuer das Gehaeuse bei optimaler Ausnutzung der Oberflaeche fuer eine intensive Waermeabfuehrung auf ein Minimum zu senken. Dabei soll die Achshoehe, trotz der erforderlichen Rippen- und Kuehlkanalhoehe, moeglichst klein sein. Die Erfindung loest die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Statorgehaeusemantel im Bereich der Lufteintrittsoeffnungen zylindrisch gestaltet und im Bereich der Luftaustrittsoeffnungen bis zum Staenderende konisch erweitert ist. Das Statorgehaeuse ist hierbei anlageflanschlos ausgefuehrt. Die aeusseren Stirnseiten der Kuehlkanaele bilden Befestigungsflaechen fuer die Nocken der Lagerschilde.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine geschlossene, oberflächenbelüftete elektrische Maschine, vorzugsweise mit einem Gußgehäuse, auf dessen Außenumfang im Wechsel axial verlaufende Kühlrippen und Kühlkanäle vorgesehen sind und dessen Bohrung das Ständereisenblechpaket eng umfaßt, wobei die rohrartig ausgebildeten Kühlkanäle zum Gehäuseinnenraum im Bereich der Wicklungsköpfe Öffnungen haben und ein Innenlüfter einen Kreislauf der Innenluft unter Einbeziehung der Kühlkanäle erzeugt. Sie kann bei geschlossenen Elektromaschinen mittlerer Leistungen und unterschiedlichen Maschinenarten, z. B. bei Asynchron-, Synchron-, Gleichstrom- u.a. Maschinen, angewendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der OE-AS 1488561, H 02 K, 9/18 ist eine oberflächengekühlte elektrische Maschine mit einem Stator beschrieben, auf dessen Außenumfang im Wechsel kurze und lange Kühlkanäle angeordnet sind. Die kurzen Kühikanäle münden in Öffnungen, die konzentrisch zur Lage der Wicklungsköpfe im Statormante! vorgesehen sind. Andererseits enden die langen Kühlkanäle axial außerhalb der Wickiungsköpfe in Räumen, in denen der Lüfter für den Innenkreislauf rotiert und entgegengesetzt die gekühlte InnenKift wieder in das Maschineninnere eintritt. Neben dem Innenluft-Eintrittsraum ist, durch den Lagerschild getrennt, der Außenlüfter angeordnet, welcher von der Schutzhaube überdeckt ist. Mit ihrem zylindrischen Teil überragt sie noch ein Teilstück der Kühlkanälo. Bedingt durch die langen Kühlkanäle und die senkrecht zum Statormantel eingearbeiteten Luftdurchtrittsöffnungen ist die Maschine, bezogen auf die Länge des Eisenblechpaketes einschließlich der Wicklung außergewöhnlich lang, womit das Masse/Leistungsverhältnis ungünstig beeinflußt wird.

Mit der DE-PS 894129,21 d 1,55/51 ist eine gekapselte elektrisch? Maschine mit einem Rohrsystem bekannt geworden, bei dem ein Innsnlufler die Innenluft der Maschine durch senkrecht zum Gehäusemantel angeordnete Rohrstutzen in die Kühlrohre bläst, während ein außerhalb der Maschine auf einem Wellenstumpf sitzender Lüfter Außenluft über die Rohre fördert. Als nachteilig bei dieser Ausführung ist nicht nur der hohe Fertigungsaufwand für ein derartiges Rohrsystem anzusehen, sondern auch die Richtung des Luftein· und -austritts am Rohrsystem, in dem durch zweimalige rechtwinklige Luftumlenkung erhebliche Strömungsverluste entstehen.

In der DE-PS 899390,21 d 1,55/51 wird in umgekehrter Kühlweise durch einen Innenlüfter die erwärmte Luft in konzentrisch zum Statorblechpaket verlaufende Kammern geblasen, die von einem parallel zur Maschinenachse verlaufenden Rohrsystem durchsetzt sind. Ein Aufeenlüfter drückt Außenluft durch Rohre, wobei die Verlustwärme der Maschine über die Rohrwandungen an die Umgebungsluft abgeleitet wird.

Auch diese Ausführung erfordert einen großen Material- und Arbeitszeitaufwand, führt zu einer relativ großen Achs- und Bauhöhe, großem Volumer und ungünstigem Masse/Leistungsverhältnis.

Verbesserungen in der Zirkulation des Innenluftkreislaufes einer elektrischen Maschine sind in der DE-AS 1034753,21 d 1,5G/51 erkennbar, da die Luftein- und Austrittsöffnungen zu den Kühlkanälen konzentrisch zu den Wicklungsköpfen schräg verlaufen. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, daß die Einströmung der vom Außenlüfter geförderten Kühlluft in die Räume zwischen den Kühlrippen durch starke Umlenkung sehr beeinträchtigt ist, und es zusätzlicher Mittel zur Umlenkung der Luft an der Schutzhaube bedarf.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine geschlossene elektrische Maschine mit einem Stator mit auf dem Statorrücken angeordneten, längs verlaufenden, ins Gehäuseinnere mündenden Kühlkanälen und dazwischen liegenden Kühlrippen, bei dem eine intensivere Abführung der im Maschineninnern im Stator und Rotor entstehenden Wärme erfolgt. Damit soll bei einer Reduzierung der Gesamtmasse des Stators ein Wärmeausgleich zwischen Stator und Rotor mit erzielt werden, dor dio Voraussetzungen schafft, daß in einer Statorgröße gleiche Leistungen für Kurzschluß- und Schleifring^ jferausführungen untergebracht werden können. Ein weiteres Ziel ist hierbei eine reduzierte Achshöhe als Voraussetzung für ein optimiertes Masse/Leistungsverhältnis.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Siatorausführung für eine geschlossene elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Häuf tanspruches zu schaffen, bei der einerseits der Kreislauf für die Innenkühlluft sowohl für die Stator- als auch für die Läuferwicklung möglichst kurz gehalten wird und nachteilige Umlenkungen waitgehendst vermieden werden und bei dor andererseits der vom Au3enlüfter erzeugte Kühlluftstrom ohne nennenswerte Umlenkverluste und Behinderungen durch Bauteilzusammenfügungen an den Kühlrippen und Kühlkanäfen entlang gefeitet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Statorgehäusemantel am innenlüfterseitgen Ende im Bereich der Lufteintrittsöffnungen zylindrisch und der Luftaustrittsöffnungen zur Lagerschildanlagefläche konisch erweitert ist. Beide Statorgehäuseenden sind dazu an'sgeflanschlos ausgeführt, indem die äußeren Stirnseiten der Kühlkanäle als Lagerschildbefestigungs'.lächen ausgebildet sind.

Die konische Gehäusesrweiterung bietet den Vorteil, daß die Luft aus den Kühlkaiiälen ungehindert austreten und sich gleichmäßig im Wicklungskopfraum verteilen kann, obwohl die Wicklungsköpfe konzentrisch zu den Kanalausgängen liegen und sich bis in die Lagerschildwölbung erstrecken. Damit ist gewährleistet, daß die Wicklungsköpfe einerseits im Luftwirbel der Innenkühlluft liegen und andererseits der Lagerschild durch intensive Berührung mit dem Kühlluftstrom aktiv in die Wärmeabgabe einbezogen wird.

Die anlageflanschlose Ausführung des Stators und der Lagerschilde, d.h. Anwendung schmaler Zentrierungen und Anformung mehrerer Nocken am Lagerschildumfang, die sich mit den Kühlkanälen decken, gestatten ein 'ingehindertes axiales Einfließen der vom Außenlüfter geförderten Kühlluft in die Freiräume zwischen Kühlrippen und Kühlkanälen.

Vorteilhaft überragt der Stator mit seiner konischen Erweiterung die Ausladung der Wickelköpfe nur in dem Maße, daß unter Berücksichtigung der Lagersohildwöibung ein Luftquerschnitt zwischen Ständerinnendurchmesser und Wickelkopfe entsteht, der dem Querschnitt der Kühlkanäle entspricht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert

In don Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch die obere Hälfte einer elektrischen Maschine, Fig. 2: einen Teil-Querschnitt eines Statorgußteiles.

Der Stator 1 weist Kühlkanäle 2 und Kühlrippen 3 auf, die in nahezu gleichen Abständen auf dem Umfang verteilt wird. Die Rippen und Kühlkanäle erstrecken sich über die gosamte Statorlänge mit Ausnahme einiger Kühlkanäle, die in den Klemmenkastenanschluß 4 münden. Zwei sich über die Statorlänge erstreckende Kühlkanäle bilden den Träger für die Fußprofile 14. Die Kühlkanäle 2 haben Öffnungen 5; 6, welche konzentrisch zu den Wicklungsköpfen 8; 8' angeordnet sind. Die Öffnungen 5 sind im zylindrischen Teil der Statorwand eingearbeitet und axial so groß ausgebildet, daß sowohl erwärmte Luft ' om Wicklungskopf der im Statorblechpaket 7 liegenden Wicklung als auch durch den Sog des Innenlüfters herangeführte Warmluft vom Läufer 9 in die Kühlkanäle hineingedrückt werden kann. Die in Pfeilrichtung durch die Kühlkanäle geflossene abgekühlte Luft tritt durch die schräg zur Maschinenachse gelegenen Öffnungen 6 wieder in den Maschineninnenraum ein, umspült den Wicklungskopf 8 und fließt nach Durchtritt durch den I äufer 9 dem Innenlüfter 12 zu. Mit i>r Umspülung des Wicklungskopfes 8 und Einlenkung der Innenkühlluft in die Wölbung des Lage/schildes 10 durch den hineinragenden Wicklungskopf werden auch die Lagerschildoberflächen aktiv in die Wärmeabführung der Maschine einbezogen. Der Außenlüfter 13 erzeugt einen Luftstrom, welcher, durch die Wölbung der Schutzhaube 11 umgelenkt, in voller Rippen- und Kanalhöhe in die freien Räume zwischen Kühikanäle und Kühlrippen geblasen wird. (Gestrichelte Pfeile) Die Stirnseiten der Kühlkanäle bilden die Anlagenflächen für die 8efestigungsnocken der Lagerschilde. Durch diese Belestigungsweise wird bei reduziertem Lagerschilddurchmesser und minimalem Materialaufwand ein wirkungsvoller Luftstrom über die Kühlrippen geleitet.

Claims (2)

1. Geschlossene elektrische Maschine mit einem Innenluftkreislauf und Oberflächenbelüftung, vorzugsweise mit einem Gußgehäuse, auf dessen Außenumfang im Wechsel axial verlaufende Kühlrippen und Kühlkanäle vorgesehen sind, dessen Bohrung das Ständereisenblechpaket eng umfaßt und dessen rohrartig ausgebildete Kühlkanäle zum Gehauseinneren im Bereich der Wicklungsköpfe Öffnungen haben, durch welche mit Hilfe eines Innenlüfters ein Kreislauf der Innenluft der Maschine vollzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Statorgehäusemantel am innenlüfterseitigen Ende im Bereich der Lufteintrittsöffnungen (5) zylindrisch und tvn D-seitigen Ende im Bereich der Wicklungsköpfe (8) und der Luftaustrittsöffnungen (6) bis zum Statorende konisch erweitert ist, wobei das Statorgehäuse an beiden Enden anlageflanschlos ausgeführt ist und die äußeren Stirnseiten der Kühlkanäle Lagerschildbefestigungsflächen bilden.

2. Geschlossene elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator mit seiner konischen Erweiterung die Ausladung der Wicklungsköpfe nur in dem Maße überragt, daß unter Berücksichtigung der Lagerschildwölbung ein Luftdurchtrittsquerschnitt zwischen dem Ständerinnendurchmesser und Wicklungskopf entsteht, der dem Querschnitt der Kühlkanäle entspricht.