DE19510018C2 - Elektromotor oder Generator mit Kühlrohren - Google Patents
Elektromotor oder Generator mit KühlrohrenInfo
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- H02K9/18—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing
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- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
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Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor oder Generator nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Elektromotor ist aus dem Sie
mens-Prospekt "Röhrengekühlte Hochspannungsmotoren", Bestell
nummer A19100-E721-A087.172257PA8841, Siemens AG, Erlangen
bekannt. Er weist einen Ständer mit runden Blechpaketen auf, um
die die Kühlrohre konzentrisch angeordnet sind. Es handelt sich
hierbei somit um eine vollkommen geschlossene Maschine, um die
herum ein Gehäuse mit Röhren angeordnet ist. Für die Belüftung
kann ein innerer, geschlossener Kühlkreislauf sorgen, wobei nach
Kühlart IC 0151 zusätzlich ein davon getrennter, äußerer
Kühlkreislauf vorgesehen sein kann.
Aus der Entgegenhaltung GB-368,245 ist es bekannt, zur Ver
größerung der Oberfläche und damit zur Verbesserung der Kühlung
eines Motors mit Längsbohrungen im Ständer eine quaderförmige
Querschnittsform zu wählen. Dieses quaderförmige Gehäuse ist
wiederum in ein Chassis mit rundem Querschnitt eingekapselt. Als
Belüftung ist ausschließlich ein auf der Motorachse angebrachter
Innenlüfter vorgesehen.
Aus den Entgegenhaltungen US-5,084,642, JP 4-145 859A und EP 0 433 247 A1
sind axiale Kühlkanäle in den Ecken spezieller Blech
schnitte bekannt, um die Kühlwirkung der Blechschnitte zu erhö
hen, ohne den magnetischen Fluß zu behindern.
Aus den Entgegenhaltungen DE 81 30 486 U1 und DE 28 33 034 A1
sind schließlich aufgebaute Wärmetauscher nach Kühlart IC 0161
bekannt, die zur Vergrößerung der Kühlfläche in den Ecken Kühl
rohre aufweisen.
Aus der Entgegenhaltung EP 0 301 318 A1 ist ein spezieller
aufgebauter Wärmetauscher einer elektrischen Maschine bekannt,
bei dem der Kühlluftstrom von den Stirnseiten des Wärmetauschers
her angesaugt wird, wobei der Kühlventilator mit einer
Abdeckhaube versehen ist, durch die zumindest ein Teil der
Ausblasluft tangential auf die beiden Längsseiten der Maschine
gelenkt wird.
Aus dem Siemens-Prospekt "High-Voltage Motor", Bestellnummer E
212/1368-10123301SB7710.5, Siemens AG, ist ebenfalls ein Hoch
spannungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
bekannt, der ein rundes Gehäuse des Elektromotors aufweist, wo
bei auf das runde Gehäuse ein quaderförmiger Wärmetauscher
aufgebaut ist.
Ein wesentlicher Nachteil derartig bekannter Maschinenanord
nungen nach der Kühlart IC 0151 besteht darin, daß insbesondere
bei aufgebautem Wärmetauscher der Raum unterhalb des Wär
metauschers zumindest teilweise ungenutzt bleibt. Außerdem be
steht bei Elektromotoren mit der Kühlart IC 0151 ein zunehmendes
Bedürfnis darin, daß die Leistung des Wärmetauschers flexibel an
den jeweiligen Anwendungsfall anpaßbar ist. So sind Anwendungen
denkbar, bei denen ein äußerer getrennter Kühlkreislauf
überhaupt nicht notwendig ist, so daß der Elektromotor alleine
mit dem inneren geschlossenen Kühlkreislauf gefahren werden
kann. Andererseits sollen die kostenaufwendigen
Luft-Wasser-Kreislaufkühler nur dann Verwendung finden, wenn
tatsächlich der Elektromotor mit seiner Maximallast gefahren
wird. Bei den vorbekannten elektrischen Maschinen ist dagegen
die Art des Wärmetauschers von vornherein festgelegt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Elektromotor der gat
tungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem zum einen die Abfuhr der
Verlustwärme wirkungsvoll verbessert ist und der zum anderen in
seiner Kühlart flexibel zu betreiben ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der röhrenge
kühlte Elektromotor oder Generator weist etwa die Form eines
Quaders auf. Der Elektromotor oder Generator bzw. dessen Ge
häuse hat also einen im wesentlichen rechteckigen oder quadra
tischen Querschnitt. Im Bereich der Ecken des Elektromotors oder
Generators sind Kühlrohre vorgesehen. Die Kühlrohre sind also
nicht nur konzentrisch um das aktive Material (Ständerpaket und
Läuferpaket) herum angeordnet, sondern auch in den verbleibenden
Hohlräumen des die Form eines Quaders aufweisenden Elektromotors
oder Generators. Diese verbleibenden Hohlräume sind ebenfalls
mit Kühlrohren ausgestattet.
Hierdurch wird die Abfuhr der Verlustwärme verbessert. Bei der
durch die erfindungsgemäße Lösung erreichbaren verbesserten Ab
fuhr der Verlustwärme kann die Leistung des Elektromotors oder
Generators gesteigert werden, ohne daß die zulässigen Tempera
turen von Teilen wie Wicklung, Isolation, Lager, Gehäuse etc.
überschritten werden.
Zum anderen wird aber auch durch die quaderförmige Form des
Gehäuses die Möglichkeit geschaffen, einen beliebigen Wärme
tauscher in modularer Bauweise aufzubauen. Je nach Anwendungs
fall kann dabei auf den Aufbau des Wärmetauschers verzichtet
werden, oder es werden Luft-Wasser-Kreislaufkühler oder Luft-
Luft-Kreislaufkühler verwendet.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be
schrieben.
Vorzugsweise ist die Lüfterhaube rechteckig oder quadratisch
ausgeführt. Der Querschnitt der Lüfterhaube entspricht dabei
vorzugsweise dem Querschnitt des Elektromotors oder Generators
bzw. des Gehäuses des Elektromotors oder Generators.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch entsprechende Luftleit
bleche im Inneren der Lüfterhaube auch die zusätzlichen Kühl
rohre in den Bereichen der Ecken des Elektromotors oder Gene
rators mit Kühlluft versorgt werden. Hierdurch kann das Ausmaß
der abgeführten Verlustwärme erheblich gesteigert werden.
Es ist ferner vorteilhat, die neue, erfindungsgemäße Anordnung
der Kühlrohre mit herkömmlichen Kühlarten zu kombinieren. Es
empfiehlt sich eine gewisse Reduzierung der Kühlrohre des Elek
tromotors oder Generators, um den Luftstrom im Inneren des
Elektromotors oder Generators nicht zu schwächen. Statt dessen
oder zusätzlich empfiehlt sich ferner eine verstärkte Belüftung
im Inneren des Elektromotors oder Generators, um auch die auf
gebauten Wärmetauscher (Luft-Wasser-Kreislaufkühler bzw.
Luft-Luft-Kreislaufkühler) wirkungsvoll mit erwärmter Luft zu
versorgen. Die dabei erforderliche Luftführung auch über die
aufgebauten Wärmetauscher wird vorteilhaft durch entsprechende
Luftleitbleche bewerkstelligt.
Durch die Erfindung kann eine ganze Reihe von Vorteilen erreicht
werden. Durch die bessere Wärmeabfuhr wird bei gleichem aktiven
Volumen und praktisch gleichem Motorgewicht eine Leistungsstei
gerung erreicht, verbunden mit einer Kostenreduzierung bezogen
auf eine bestimmte Motorleistung. Es ist möglich, mit der Erfin
dung ein durchgängiges Baukastenprinzip zu realisieren
unter Einbeziehung der röhrengekühlten Version. Die nach einer
vorteilhaften Weiterbildung vorgesehene, rechteckige oder
quadratische Lüfterhaube ist gegenüber der bisherigen runden und
unten abgeflachten Ausführungsform kostengünstiger. Bei einer
Kombination des Elektromotors oder Generators mit einem
Luft-Luft-Kühler in Verbindung mit einem etwas stärkeren Lüfter
ist eine weitere Leistungssteigerung gegenüber der bisherigen
Version mit einem Luft-Luft-Kühler möglich. Bei einer
Kombination des Elektromotors oder Generators mit einem
Luft-Wasser-Kreislaufkühler wird ein Höchstmaß an Kühlung
erreicht, welches unter anderem für folgende Einsatzfälle
Verwendung finden kann: Höchstmaß an Motorleistung bezogen auf
das Einsatzgewicht; erhöhte Kühllufttemperatur; erhöhte
Kühlwassertemperatur; Wärmerückgewinnung; Notbetrieb mit
verminderter Leistung bei Ausfall der Wasserversorgung des
Kühlers.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der
beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung
zeigt
Fig. 1 einen röhrengekühlten Elektromotor,
Fig. 2 einen röhrengekühlten Elektromotor, kombiniert
mit aufgebautem Luft-Wasser-Kreislaufkühler und
Fig. 3 einen röhrengekühlten Elektromotor, kombiniert
mit aufgebautem Luft-Luft-Kreislaufkühler.
Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte, röhrengekühlte
Elektromotor besteht aus einem Gehäuse 1, einem Ständer 2 und
einem Läufer 3. Konzentrisch bzw. kreisförmig um das runde Blech
paket des Ständers 2 sind Kühlrohre 4 angeordnet, durch die die
im Motorinneren erzeugte Verlustwärme an die umgebende Luft abge
geben werden kann. Die erforderliche Kühlluft wird dabei durch
einen Eigenlüfter oder einen Fremdlüfter durch die Kühlrohre
geblasen bzw. gedrückt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das
Gehäuse 1 die Form eines Quaders auf. Der in Fig. 1 gezeigte
Querschnitt ist quadratisch. Er kann auch rechteckig sein.
Ferner sind die Kühlrohre 4 nicht nur konzentrisch um das aktive
Material, also das Ständerpaket und das Läuferpaket, angeordnet.
Es sind vielmehr auch die verbleibenden Hohlräume ebenfalls mit
Kühlrohren 4 ausgestattet. Auch im Bereich der Ecken des Ge
häuses 1 sind also Kühlrohre 4 vorgesehen.
In der Fig. 2 ist der Elektromotor mit einem aufgebauten Luft-
Wasser-Kreislaufkühler 5 kombiniert. Der Luft-Wasser-Kreislauf
kühler ist an der oberen Außenfläche des Gehäuses 1 befestigt.
In der Fig. 3 ist der röhrengekühlte Motor mit einem aufgebau
ten Luft-Luft-Kreislaufkühler 6 kombiniert, der Kühlrohre 7 auf
weist. Der Luft-Luft-Kreislaufkühler ist an der oberen Außen
fläche des Gehäuses 1 des Elektromotors befestigt.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist die Anzahl der Kühl
rohre der Elektromotoren geringer als die Anzahl der Kühlrohre 4
des Elektromotors gemäß Fig. 1. Diese Reduzierung der Kühlrohre
empfiehlt sich, um den Luftstrom im Motorinneren nicht zu
schwächen. Ferner empfiehlt sich für die Elektromotoren gemäß
Fig. 2 und 3 eine verstärkte Belüftung im Motorinneren, um
auch die aufgebauten Wärmetauscher 5 bzw. 6 wirkungsvoll mit
erwärmter Luft zu versorgen. Die dabei erforderliche Luftführung
auch über die aufgebauten Wärmetauscher wird durch entsprechende
(in der Zeichnung nicht dargestellte) Luftleitbleche bewerk
stelligt.
Claims (3)
1. Elektromotor oder Generator mit einem Gehäuse (1), einem
Ständer (2), einem Läufer (3), einer Lüfterhaube und mit
konzentrisch um das runde Blechpaket des Ständers (2)
angeordneten Kühlrohren,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1) im wesentlichen die Form eines Quaders aufweist, wobei der Leerraum zwischen Gehäusewand und den konzentrisch angeordneten Kühlrohren mit zusätzlichen Kühl rohren ausgefüllt ist, und
daß in modularer Bauweise ein Luft-Wasser-Kreislaufkühler oder ein Luft-Luft-Kreislaufkühler auf das Gehäuse aufbaubar ist.
daß das Gehäuse (1) im wesentlichen die Form eines Quaders aufweist, wobei der Leerraum zwischen Gehäusewand und den konzentrisch angeordneten Kühlrohren mit zusätzlichen Kühl rohren ausgefüllt ist, und
daß in modularer Bauweise ein Luft-Wasser-Kreislaufkühler oder ein Luft-Luft-Kreislaufkühler auf das Gehäuse aufbaubar ist.
2. Elektromotor oder Generator nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lüfterhaube ebenfalls die Form eines
Quaders aufweist.
3. Elektromotor oder Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß im Inneren der Lüfterhaube Luft
leitbleche vorgesehen sind, durch welche die Kühlrohre (4)
in dem Bereich der Ecken des Elektromotors oder Generators
mit Kühlluft versorgt werden.
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- 1995-03-20 DE DE19510018A patent/DE19510018C2/de not_active Expired - Fee Related
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