DE1922765A1

DE1922765A1 - Fluessigkeitsgekuehlte dynamoelektrische Maschine

Info

Publication number: DE1922765A1
Application number: DE19691922765
Authority: DE
Inventors: Potter Frederick Milton
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-05-05
Publication date: 1970-01-08
Also published as: DE1922765C3; DE1922765B2; GB1211660A; FR2008202A1

Description

Patentanwalt Karl A. ßrose

Dip! -Ing.

ν. I./Am D-^{8023 Mönchen}-''""^ünchen-Pullach, 30. April 1969 429A Wtmät2lmam35JQm\m ¹^ *

THE BENDIX CORPORATION, Fisher Building, Detroit, Michigan, U.S.A.

Flüssigkeitsgekühlte dynamoelektrische Maschine.

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine mit einer Flüssigkeitskühleinrichtung.

Flüssigkeitsgekühlte dynamoelektrische Maschinen, bei denen eine in Kanäle um das Gehäuse und den Sotor strömende Flüssigkeit zur Anwendung gelangt, sind bereits bekannt. Eine Schwierigkeit bei diesen Maschinen besteht jedoch im Kühlen der Endwindungen der Wicklungen.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Schaffung einer flüssigkeitsgekühlten dynamoelektrischen Maschine, in der eine Maßnahme zur Kühlung der Endwindungen der Wicklungen getroffen ist.

Erfindungsgemäß wird eine flüssigkeitsgekühlte dynamoelektrische Maschine geschaffen, in der öl in Kanälen um das Gehäuse und weiter in den Rotor strömt, wobei ebenso öl vom Rotor auf die Endwindungen der Wicklungen gesprüht wird, um diese zu kühlen und wobei das Sprühen des Öls auf die Endwindungen der Wicklungen eine effektive Kühlung schafft.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Auiührungsbelspiels unter Hinweis auf die Zeichnung. I_n dieser zeigen:

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INSPECTED

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer dynamoelektrischen Maschine nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise Schnittdarstellung nach der Linie 2-2 der Fig-, Λ\

Fig. 5 eine Endansicht eines Abschnittes der Windungen , und

Fig. 4- eine schematische Darstellung der Kanäle im Gehäuse der Maschine nach Fig. 1.

In der Zeichnung ist eine dynamoelektrische Maschine mit 1 bezeichnet und sie stellt z.B. einen Generator dar. Der Generator 1 weist ein Gehäuse 2 und einen Rotor 3 auf und ist z,B. vom bürstenlosen Typ mit einem Hauptgenerator 4-, einem Erreger 5 und einem FM-Generator 6. Der Generator 4- hat eine Statorwicklung 7, die im Gehäuse 2 in geeigneter Weise befestigt ist und ebenso eine damit zusammenwirkende Rotorwicklung 8 am Rotor 3-In ähnlicher Weise weist der Erreger 5 eine Statorwicklung 9 auf, die im Gehäuse 2 befestigt ist und eine Rotorwicklung 10 auf dem Rotor 3· Der HI-Generator 6 hat eine Wicklung 11, die im Gehäuse 2 befestigt ist, und einen Permanentmagnetrotor 12, der an "dem Rotor 3'montiert ist.

Das Gehäuse 2 enthält einen Befestigungsflansch 13? um den Ge nerator 1 in geeigneter Weise an eine Antriebsmaschine (nicht gezeigt) zu befestigen, z.E. einem hydraulischen Antrieb mit konstanter Drehzahl. Der Flansch 13 weist einen Kanal 1A- auf (Fig. 2), der in geeigneter Weise an eine Ölversorgung angeschlossen ist, die im vorliegenden Fall von dem hydraulischen Antrieb mit konstanter Drehzahl geliefert wird. Der Kanal 14-ist an parallel verlaufende Kanäle 15 angeschlossen, die um den Umfrng eine? Abschnittes -16 des Gehäuses 2 herum verlaufer.. Ein zylin^r"ri ?ches Teil 1 ^ umgibt den Abschnitt 16 und

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formt mit den Kanälen oder Rillen 15 öldichte Kanäle.

Das andere Ende" der Rillen 15 ist mit einem Kanal 18 in einem Flanschabschnitt 19 des Gehäuses 2 strömungsmäßig verbunden» Der Kanal 18 geht in einen Kanal 20 in ^einem Gleitlager 21 über. Der Kanal 20 führt in eine Kammer 22 in der Welle- 23 des Rotors 3. Die Welle 23 besteht ayS einer äußeren Welle 24, auf der die Rotorwicklungen 8,10 und der Permanentmagnetrotor 12 montiert sind. Die Welle 24 ist drehbar im Gehäuse 2 in Lagern 25 montiert. In das äußere Wellenteil 24 ist ein inneres Wellenteil 26 eingepasst, das spiralförmig verlaufende Rillen 27 aufweist, die sich um den Umfang dieses IDeiles erstrecken. Ein Ende der spiralförmig verlaufenden Rille 27 ist strömungsmäßi'g mit der Kammer 22 verbunden und das andere Ende führt in eine Kammer 28 am anderen Ende der Welle 24. Die Welle 24 endigt in einem Langsnutabschnxtt 29» der in geeigneter Weise an den hydraulischen Antrieb mit konstanter Drehzahl angreift. Der Abschnitt 29 zeigt einen Kanal 30, der sich von der Kammer 28 aus erstreckt und in geeigneter Weise mit einem entsprechenden Kanal im hydraulischen Antrieb mit konstanter Drehzahl verbunden ist.

Zusätzlich zu den spiralförmigen Rillen 27, ist das innere Wellenteil 26 mit einer umfangsmäßigen Rille 31 ausgestattet. Ausgerichtet mit der Rille 31 sind eine Vielzahl von kleinen öffnungen 33 im äußeren Wellenteil 24 vorgesehen, die z.B. eine Größe von 0,02 Inch haben und im gleichen Abstand zueinander um den Umfang dieses äußeren Wellenteiles verteilt angeordnet sind. Ähnliche öffnungen 33 sind in der Welle 24 vorgesehen und mit der Kammer 28 in Strömungsverbindung. Ausgerichtet mit den öffnungen 33 sind Spritzringe 36, die drehbar an der Welle 24 befestigt sind. Die Spritzringe 36 haben um den Umfang eine Vielzahl von Schlitze 37, um das ÖL_hindurchzulassen, wie später noch erklärt werden wird. Ein Diaphragma 38 ?us einem geeigneten Isoliermateriel ist nahe dem äußeren

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Spritzring 36 vorgesehen, um das öl nahe bei der Wicklung 8 zu halten. Das Diaphragma 38 ist halbflexibel und gestattet dem öl zwischen das Diaphragma und der Wicklung 8 zu gelangen.

Das innere Wellenteil 26 hat ebenso eine weitere umfangsmäßige Rille 39, die so gelegen ist, daß sie mit einer öffnung 40 in der äußeren Welle 24 ausgerichtet ist. Die Öffnung 40 ist weiter mit einer inneren umfangsmäßig verlaufenden Rille 41 in einem Ankerteil 42 ausgerichtet. Das Ankerteil 42 besitzt eine Vielzahl von Kanälen 43, die mit der Rille 41 verbunden sind und ebenso mit einer Yielzahl von Düsen 44, die im Ankerteil 42 befestigt sind. Das. Ankerteil 42 ist an der Welle 24 für eine Drehung befestigt und befindet sich nahe einem Kühlkörper 45, der Gleichrichter 46 trägt und ebenso eine Halterung für die Rotorerregerwicklung 10 darstellt. Die Düsen 44 sind so angeordnet, daß sie in einer Linie mit Distanzstücken 47 liegen, die zwischen den Polwicklungen angeordnet sind, die die Wicklung 8 des Hauptgenerators 4 darstellen (Fig. 3)·

Das Gleitlager 21 hat einen flexiblen Abschnitt 48 und einen Lagerabschnitt 49 und ist im Gehäuse 2 mit Hilfe eines Klemmringes 50 befestigt, Der Abschnitt 49 kann.in geeigneter Weise an das drehbare Teil 51 angreifen, das an der'Welle 23 befestigt ist. Ein kleiner Spielraum 52ist zwischen dem Abschnitt 49 und dem drehbaren Teil 51 vorgesehen, damit das öl in eine Kammer 53 gelangen kann und dann durch das Lager 25» von wo es aufgrund seiner Schwerkraft in einen Sumpf 54 strömt. Der Sumpf 54 ist mit einem Kanal 55 in Verbindung, der in geeigneter Weise mit dem hydraulisdoen Antrieb mit konstanter Drehzahl in Verbindung steht. ■

Im Betrieb gelangt Öl unter Druck vom Antrieb mit konstanter Drehzahl durch den Kanal 14 und von dort strömt das öl durch die Rillen 15 im Gehäuse 2 zum Kanal 18, Vom Kanal 18 gelangt

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das öl in die Welle 23, durch den Kanal 20 in das Gleitlager ! 21 und dann in die Kammer 22. '

- ■ j Von der Kammer 22 strömt ein kleiner Teil des Öls zurück

^: durch den Spielraum 52, um das lager 25 zu schmieren. Das übrige öl betritt die spiralförmig verlaufende Rille 2?. Ein Teil des Öls, der in der spiralförmig verlaufenden Rille 27 strömt, gelangt durch die öffnung 40 heraus und strömt durch die umfangsmäßig verlaufende Rille 41 und die Kanäle 43 zu den Düsen 44, von wo aus es auf und durch die Abstandsteile 47 der Wicklung 8 des Hauptgenerators 4 gesprüht wird, um von dort die Wärme abzuführen. Die Abstandsteile 47 bestehen aus Aluminium oder einem anderen liaterial, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ein anderer Teil des Öls strömt in . dem spiralförmig verlaufenden Kanal oder der Rille 27 > gelangt durch die öffnungen 33 in der Welle 24 heraus in den Spritzring 36, der das öl auf die Endwindungen der Wicklung 8

: sprüht. Das übrige öl strömt im spiralförmig verlaufenden Kanal 27 weiter und betritt die Kammer 28, wo ein Teil des Öls durch die öffnungen 33 herausgelangt und auf den äußeren , Spritzring 36 gelangt, der in der gleichen Weise arbeitet, wie

₍dies zuvor geschilfert wurde. Das flexible Diaphragma 38 hält das öl in Berührung mit dem Antriebsende der Wicklung 8. Das verbleibende öl gelangt durch den Kanal 30 zum-Antriebsmechanismus mit konstanter Drehzahl. '

Das überschüssige öl in dem Lager und das öl innerhalb de>s Gehäuses fließt aufgrund der Schwerkraft in den Sumpf 54- und wird von dort in den Antriebsmechanismus mit konstanter Drehzahl abgesogen. Die vorliegende Erfindung schafft nicht nur eine hervorragende Kühlung, sondern sieht ebenso ein ölge- ■ schmiertes Lager vor und zeigt nicht die Kosten, dasGewicht, den Raum und die Probleme, die beim Abdichten von öl auftreten, da keine ölabdichtung erforderlich ist.

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.In Pig. 4- ist der Verlauf der Rillen 15 derFig. 1 in einer Ebene dargestellt. XJm den.Kanal 55 vorzusehen, ist es erforderlich die Rillen 15 en beiden Seiten der Wände der Kanäle 55 zn be-^v grenzen. Die Pfeile zeigen die Bahn des Öls durch die Rillen 15 an.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

- 7 - Patent.an Sprüche

M. ^Flüssigkeitsgekühlte dynamoelektrische Maschine mit einem Gehäuse, einem in dem. Gehäuse montierten Rotor, auf dem eine Rotorx^icklung montiert ist, und mit einer im Gehäuse montierten Statornricklung, einem paar sich umfangsmäßig um das Gehäuse erstreckender Kanäle, einem spiralförmig verlaufenden Kanal im Rotor, und einer Verbindungskonstruktion des Kanalpaares im Gehäuse mit dem Spiralkanal im Rotor, um einen gleichmäßigen Kühlkreislauf für die zirkulierende Kühlflüssigkeit vorzusehen, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Spiralkanal (27) im Rotor eine Zersprüheinrichtung (31, 33, 36, 38, 39-, 40, 41, 43, 44) in Verbindung steht, um die Kühlflüssigkeit auf die Endwindungen der Wicklungen (8) zu sprühen, und daß ein Sumpf (54) zum Sammeln der Kühlflüssigkeit aus dem Gehäuse (2) vorgesehen ist.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersprüheinrichtung zum Sprühen der Kühlflüssigkeit auf die Endwindungen der Wicklungen (8) eine Vielzahl von Düsen (44) enthält, die an dem Rotor montiert sind und über Kanäle (43, 41,"40, 39) mit dem spiralförmig verlaufenden Kanal (27) in Verbindung stehen.
3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung z^im Sprühen der Kühlflüssigkeit auf die Endwindungen der Wicklungen (8) aus einer Vielzahl von öffnungen (33) besteht, die mit dem spiralkanal (27) strömungsmäßig verbunden sind und nahe den Endwindungen der Wicklungen (8) gelegen sind.
4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung zum Sprühen der Kühlflüssigkeit auf die Endwiridungen der Wicklungen (8) Spritzringe (36) enthält,

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die am Rotor ausgerichtet mit den Öffnungen (33) montiert sind und mit einer Vielzahl von Kanälen (3?) für die Kühlflüssigkeit ausgestattet sind.
5.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diaphragma(38) die Kühlflüssigkeit in Berührung mit den
Endwindungen der Wicklungen (8) hält.
6.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaßkanal (14-) mit dem Kanalpaar (15) verbunden ist lind ein Auslaßkanal (30) mit dem .Spiralkanal (27) verbunden ist.
7.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor im Gehäuse (2) mit Hilfe eines Lagers (25) montiert ist und eine Einrichtung (21, 48, 49, 50, 51, 52, 53) einen
Teil der Kühlflüssigkeit zii diesem Lager (25) zurückführt.

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