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Kühleinrichtung für Erregerspulen auf ausgeprägten Polen von Läufern
elektrischer Maschinen Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für Erregerspulen,
die an ausgeprägten Polen von Läufern elektrischer Maschinen angeordnet sind. Sie
ist insbesondere für Hochleistungsmaschinen mit hoher Drehgeschwindigkeit bestimmt,
die am Läufer eine größere Zahl, etwa zwölf bis zweiunddreißig Pole bes itzen. Bei
dieser großen Polzahl ist die Länge der Pole bzw. der auf ihnen sitzenden Spulen
wesentlich ,größer als ihre Breite und der Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Polen verhältnismäßig ge-
ring. Bei diesen elektrischen Maschinen werden besondere
Maßnahmen getroffen, um die in den Spulen entstehende Wärme abzuführen.
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Vorrichtungen zum Kühlen elektrischer Maschinen sind in verschiedenen
Ausführungen bekannt. Nach dem einen Vorschlag wird an der einen Stirnseite des
Motors ein sich über dessen ganzen Umfang erstreckender Ventilator angebracht, welcher
die Luft axial durch die Maschine hindurchzieht. Dieser axiale Luftstrom kühlt sowohl
den Stator als auch den Rotor; zur Erhöhung der Kühlwirkung werden mitunter Einsätze
zwischen den Spulen des Stators vorgesehen, die so profiliert sind, daß sie bei
den Polen des Stators schmale Luftkanäle bilden. Weiter ist vorgeschlagen worden,
die Polschuhe des Rotors mit Blechhülsen unter Belassung eines gewissen Zwischenraumes
zu umgeben, die bei der Bewegung des Rotors als Schaufel dienen und größere Lufttnengen
zwingen sollen, die Polbewicklung zu bestreichen. Schließlich ist es auch bekannt,
ein besonderes gasförmiges Kühlmittel zu verwenden, das axial oder radial zu den
Spulen des Rotors geführt wird. Für die radiale Zuführung des Kühlmittels sind in
dem Ankerkörper radiale Kanäle vorgesehen. Sofern der Anker aus versetzt zueinander
aneinandergereichten und durch Schrauben fest miteinander verbundenen Blechsegmenten
hergestellt ist, entstehen solche radiale Kanäle zwischen den einzelnen Paketen
solcher Segmente von selbst in größerer Zahl. Da der Zwischenraum zwischen zwei
Magnetspulen sich von der Wurzel der Spulen nach dem Umfang des Ankers hin nicht
unbeträchtlich verbreitert, kommt die in den Radialkanälen des Ankers zugeführte
Kühlluft mit den zu kühlendeii Seiten der Spulen nur zu einem Bruchteil in Berührung.
Der Wirkungsgrad des so zugeführten gasförmigen Kühlmittels ist infolgedessen sehr
ungünstig.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Mangel zu beheben. Sie macht sich den
Unistand zunutze, daß bei elektrischen Hochleistungsmaschinen mit zahlreichen in
kurzen Abständen aufeinanderfolgenden ausgeprägten Polen des Läufers die Pole mit
den auf ihnen sitzenden Spulen durch Distanzkörper gegeneinander abgestützt sind.
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Das angestrebte Ziel einer Verbesserung des Wirkungsgrades des radial
zugeführtengasförmigenKühlmittels wird dadurch erreicht, daß die jeweils zwischen
zwei benachbarten Spulen in Abständen voneinander eingesetzten Distanzkörper durch
schmälere sich über ihre ganze Höhe erstreckende Stege derart miteinander verbunden
sind, daß zwischen den Steg seitenflächen Kanäle zur Führung eines gasförrnigen
Kühlmittels im wesentlichen in radialer Richtung zum Läufer gebildet werden. Die
Kanäle sind zweckmäßig so gestaltet, daß ihre Breite gegen den äußeren Umfang der
Spulen hin abnimmt. Dadurch wird eine erhöhte Saugwirkung beim Rotieren des Läufers
erzielt. Liegen von den jeweils in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten
Spulen untergebrachten Distanzkörpern die beiden außenliegenden Distanzkörper in
einer gewissen Entfernung vom Ende der Spulen, ,so empfiehlt es sich, an den beiden
axial außenliegenden Distanzkörpern in Verlängerung der Stege je
einen Flügel
anzubringen, um auch an den Enden der Spulen die radial zuströmende Kühlluft dicht
an die Spulenaußenseite heranzuleiten. LäßtmandieseFlügel die Spulen in axialer
Richtung überragen und biegt sie in der Drehrichtung nach vorn, so werden Schaufeln
gebildet, welche Luft auch in axialer Richtung den Spulen zuführen. Dabei werden
die die Spulen in axialer Richtung überragenden Enden der Flügel zweckmäßig durch
Ringe verbunden, die mit den in der Drehrichtung nach vorn gebogenen Enden der Flügel
Lüfter bilden. In der Zeichnung ist die Kühlanordnung
der Erregerspulen
gemäß der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführung dargestellt. Es zeigt Fig.
1 eine Stirnansicht auf einem Teil des Läufers mit zwei ausgeprägten Polen,
die durch Distanzstücke abgestützt sind, Fig.. 2 einen Schnitt nach Linie A-A der
Fig. 1,
Fig. 3 eine abgeänderte Ausführung zu Fig. 2 und Fig. 4 eine
Draufsicht zu Fig. 3.
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Der Läufer 1 der elektrischen Maschine ist mit einer größeren
Zahl ausgeprägter Pole 2 versehen, auf denen je eine Spule 3 sitzt.
Der Läufer 1 weist eine Anzahl radialer Kanäle 4 auf. Da die Läufer von Hochleistungsmaschinen
mit großer Geschwindigkeit aus versetzt aneinandergereihten und durch Schrauben
fest miteinander verbundenen Blechsegmenten hergestellt werden, lassen sich solche
Kanäle 4 im Läufer in großerZahl durch einfachesBelassen kleinerZwischenräume zwischen
zwei aneinanderstoßenden Blechsegmenten leicht bilden.
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Die in verhältnismäßig kurzen Abständen aufeinanderfolgenden Pole
2 mit Spulen 3 werden gegenseitig durch Distanzhalter 5 abgestützt.
Zwischen zwei benachbarten Polen 2 sind jeweils mehrere Distanz-. halter in gewisser
Entfernung voneinander vorgesehen, die in geeigneter Weise am Läufer 1 verankert
sind. Gemäß der Erfindung sind die jeweils zwischen zwei benachbartenSpulen eingesetztenDistanzstücke5
durch schmälere, sich über ihre ganze Höhe erstreckende Stege 6 derart miteinander
verbunden, daß zwischen den Seitenflächen der Stege 6 und den Flanken der
Spulen 3 Kanäle 7 verbleiben, deren Breite gegen den äußeren Umfang
der Spulen hin abnimmt.
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Die durch die radialen Kanäle 4 des Läufers 1 zugeführte Luft
wird in den keilförmigen Zwischenräumen zwischen den Stegen 6 und den Spulen
3 gefangen und streicht an den Seitenwänden der Spulen 3
radial nach
außen. Durch die Drehung des Läufers 1
und die Verengung des Zwischenraumes
zwischen den Stegen 6 und Spulen 3 nach dem Außenumfang der Spule
hin, tritt eine Saugwirkung ein, die eine kräftige Luftströmung längs der zu kühlenden
Seiten der Spule 3 zur Folge hat. Die Richtung des Luftstromes ist in den
Zeichnungen durch Pfeile angedeutet.
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Da die die Distanzstücke 5 miteinander verbindenden Stege
6 nur dazu dienen sollen, schmale Kanäle bei den Spulen zu bilden, durch
welche die Kühlluft zu strömen gezwungen wird, können die Stege 6 aus Bleche
bestehen, das zweckmäßig, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in V-Form gebogen
ist.
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An den beiden jeweils in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten
Spulen 3, in axialer Richtung gesehen, außenliegenden Distanzkörpern
5 ist in Verlängerung der Stege 6 je ein Flügel 6' angebracht.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ragen diese Flügel 6' über die
beiden Enden der Spulen 3 vor und sind in der Drehrichtung des Läufers nach
vorn gebogen. Die Flügel 6' bilden somit Schaufeln, die Luft einfangen und
axial zum Läufer, d. h. in Längsrichtung der Spulen 3 fördern. Diese
axial bewegte Luft gelangt unter den Distanzhaltern5 hindurch auch nach der Mitte
der Spulen 3. Die Saugwirkung der abgebogenen Flügel kann wesentlich verstärkt
werden, wenn ihre Enden auf jeder Seite durch einen Ring 8
verbunden werden
und damit einLüfter gebildet wird.
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Die die Distanzkörper 5 verbindenden Stege 6
können aus
Metall, aus einem Isolierstoff oder nichtmagnetischem Material bzw. aus Metall mit
einer Isolierschicht hergestellt werden. Zur Verhütung von unerwünschten elektrischen
Strömen werden bei Verwendung eines leitfähigen Materials für die Herstellung der
Stege 6 auf jeden Fall Isoliereinlagen vorgesehen.