DE877034C - Belueftung fuer elektrische Maschinen, bei der die Kuehlluft auf der einen Maschinenseite eintritt und die Maschine im wesentlichen axial in parallelen Zweigen durchstroemt - Google Patents

Belueftung fuer elektrische Maschinen, bei der die Kuehlluft auf der einen Maschinenseite eintritt und die Maschine im wesentlichen axial in parallelen Zweigen durchstroemt

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DE877034C
DE877034C DES3628D DES0003628D DE877034C DE 877034 C DE877034 C DE 877034C DE S3628 D DES3628 D DE S3628D DE S0003628 D DES0003628 D DE S0003628D DE 877034 C DE877034 C DE 877034C
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DE
Germany
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rotor
cooling air
machine
flows
air
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Expired
Application number
DES3628D
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English (en)
Inventor
Otto Meyer
Walter Dipl-Ing Schulze
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • Belüftung für elektrische Maschinen, bei der die Kühlluft auf der einen Maschinenseite eintritt und die Maschine im wesentlichen axial in parallelen Zweigen durchströmt Pür die Kühlung hoch ausgenutzter elektrischer Maschinen ist es bekannt, den Kühlluftstrom auf der einen Maschinenseite in das Innere der geschlossenen Maschine eintreten zu lassen. Die Kühlluft fließt dann durch die Maschine im wesentlichen in axialer Richtung, wobei sie zur Kühlung des Ständers und des Läufers in mehrere parallele Zweige aufgespalten wird. Eine derartige Anordnung hat nun den Nachteil., .daß die an sich intensive Kühlwirkung sich nicht gleichmäßig auf die Maschine- verteilt. Die Maschinenseite, an der die Kühlluft eintritt, wird sehr intensiv gekühlt, da die Temperatur der Kühlluft niedrig ist. Nach dem Durchströmen hat sich die Kühlluft jedoch, bereits erheblich erwärmt, so daß insbesondere die Wickelküpfo- auf der zweiten Maschinenseite nicht mehr so intensiv bzw. nicht mehr in ausreichendem Maße gekühlt werden. Dieser Nachteil läßt sich mitunter schwer vermeiden, .da man aus räumlichen Gründen gezwungen ist, die. Kühlluft der Maschine von der einen. Stirnseite aus zuzuführen. Man könnte zwar einen Teil der Kühlluft vor dem Eintritt in das Maschineninnere abzweigen und ihn außen um die Maschine herum auf die zweite Seite der Maschine führen, aber auch dieser Ausweg ist wegen Raummangel oft nicht durchführbar.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Belüftung elektrischer Maschinen, die in der geschilderten Hinsicht einen wesentlichen Fortschritt mit sich bringt. Die Kühlluft tritt dabei wiederum auf einer-, M:schnenset ein und' durchströmt die Ma-. schine im wesentlichen axial in parallelen Zweigen. Erfindungsgemäß ist ein Kühlluftstrom durch Hohlräume der Läufernabe- auf . die zweite Maschinenseite geführt und dient dort zur Küh-Jung der Wickelköpfe der Maschine, und ferner ist dieser Kühlluftstrom beim Durchströmen -des' Läufers gegen die Zufuhr von Wärme aus dem Läufereisen abgeschirmt. Dadurch wird also erreicht, daß auch die zweite Seite der elektrischen Maschine (insbesondere die Wickelköpfe) mit Kühlluft beschickt wird, deren Temperatur sich noch nicht erhöht hat, so daß diese zweite Seite ebenso wirksam gekühlt werden kann: wie die Eintrittsseite für die Kühlluft. Man, kann die Abschirmung der durch die Läufernabe durchströmenden Kühlluft gegen die Aufnahme von Wärme aus dem Läufereisen in verschiedener Weise erreichen. Man kann beispielsweise zwischen dem Läufereisen und der Läufernabe , einen Isolierzylinder (z. B. :aus Hartpapier) einfügen, der den Übertritt von Wärme praktisch verhindert. Noch wirksamer erweist es sich aber, wenn man durch den Läufer der Maschine noch einen-zweiten-Kühlluftstrom in axialer Richtung führt, der durch Kanäle im Jochblech des, Läufers strömt und der so insbesondere den der Nabe zugekehrten Teil des Läufereisens derart stark abkühlt, daß eine wesentliche Erwärmung der durch die Läufernabe strömenden Kühlluft nicht mehr eintritt.
  • Im folgenden ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele der Zeichnung näher erläutert. Fig. i der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt eines: gemäß,-der . Erfindung ausgebildeten Asynchronmotors, wobei der Läufer gemäß der Linie C-D der Fig. 3 geschnitten ist; Fig. 2 zeigt ein=en nöehmäligen Schnitt durch den Läufer der Fig. I,-jedoch-,gemäß der Linde E-F der Fig. 3; _ -Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Läufers der Fig. i gemäß der Linie A-B dieser Figur.
  • Die verschiedenen Luftströmungen durch den Motor sind durch Pfeile angedeutet. Um die Zuordnung dieser Luftströmung sowohl innerhalb der Fig. i als auch zwischen Fg. i undden Fig. 2 und 3 besser verfolgen zu können; sind die Pfeile noch mit einem, zwei oder drei Punkten versehen, je, nachdem es sich um Luftströme I, II oder III händelt:-I@ Fi-g: i st-das Ständereisen des Asynchronmotors. -2 ist'das *aktive =Läuferese.n, das auf der täufern,abe 3 sitzt; die. ihrerseits auf der Maschinenwelle 4 befestigt ist. Die Kühlluft tritt nun durch die Öffnung 5' auf der rechten Seite der Maschine in das- Innere der geschlossenen Maschine - ein. Der Kühlluftstrom III .gelangt im wesentlichen über die Ständerwickelköpfe in einen zwischen dem Rücken des Ständereisens und dem Maschinengehäuse angeordneten Hohlraum 6 und kühlt auf diese Weise .den Rücken des Ständereisens. Auf-: der linken Maschinenseite entweicht dann dieser Kühlluftstrom durch. die _Öffnung 7 ins Freie.."= =Fn- -Teil" des - Kühllttftgtromes III strömt durch =den Luftspalt der -Maschine und tritt auf der linken Maschinenseite =lach dein Durcbsfrörnen der Ständerwickelköpfe wiederum durch die Öffnung 7 ins Freie. Die Kühlluftströme II und I dienen zur Kühlung des Läufers. Der Kühlluftstrom 1I strömt durch Kanäle i i im. Jochteil des. aktiven Läufereisens auf die zweite Maschinenseite. Hier schließen 'sich an diese Kanäle -des Läufereisens rohrartige Ansatzstücke 12 an. Durch diese Rohre gelangt dann :der Kühlluftstrom II in den durch den Maschinenschild 13 umschlossenen Raum und gelangt von hier aus durch die Öffnung 14 ins Freie, wobei vorher noch die Außenteile der Läuferwickelköpfe umspült werden.
  • Der Kühlluftstrom I fließt unmittelbar durch die Hohlräume der Läufernabe 3 auf die linke Maschinenseite. Hier sind die Öffnungen der Läufernabe durch eine Stirnplatte $ abgeschlossen. Die Kühlluft muß daher, wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, durch die auf dem Manteltei19 der Läufernabe angebrachten Öffnungen.io hindurchtreten. Sie strömt dann durch Zwischenräume zwischen den Rohrstutzen i2 in radialer Richtung durch die Kanäle i7 der Fi.g. 2 und 3 nach außen und fließt dabei durch die LäuferwickelköPfe 15 und:danndurch die Ständerwickelköpfe 16 hindurch und kühlt diese wirksam. Schließlich- tritt der Kühlluftstrom I durch die Öffnung 7 nach außen. -Die Fig. 4 und 5 der Zeichnung zeigen die Kühlanordnung für einen hoch ausgenutzten Stromwendermotor, wobei die verschiedenen Luftströmungen in derselben Weise wie in den Fig. i bis 3 durch punktierte Pfeile angedeutet sind. Fig. 5 stellt dabei wiederum einen Ouerschnitt gemäß der Linie A-B des Längsschnittes der Fig. 4 dar.
  • i ist wiederum das Ständereisen des Lokomotivmotors, 2 das aktive Läufereisen, das auf der Läufernabe 3 sitzt, die ihrerseits auf der Maschinenwelle 4, befestigt ist. 18 ist der Stromwend'erkörper im Schnitt; -i9 sind die aufgesetzten Bürsten bzw. die Halter für, die Bürsten. -2o-i5t der den Stromwender umgebende Luftraum, in dem sich auch die beiden Bürstenträgerringe 2i und 22 befinden. 23 ist ein kastenartiger Anbau an dem stromwenderseitigen Lagerschild 24.
  • Wie -ersichtlich., -:besitzt der den Stromwender umgebende, an sich durch das Motorgehäuse abgeschlossene Raum 2o oben eine Öffnung 25, die sich an die, obere Öffriü@ng-26 -des kastenartigen Anbaues anschließt. -Durch beide Öffnungen treten nixn,` von einem nicht dargestellten Ventilator geliefert, drei Kühlluftströme ein. Der Kühllüftstrorn II strömt zunächst in annähernd' -radialer- Richtung zur Stromwendero@erfläche. Hier streicht er an -dem Strömwendev entlang und kühlt diesen sowie die Bürsten ig. Hierauf durchströmt er einen ringförmigen Spalt zwischen dem Bürstenträgerring 22 und den Arischlußfahnen *der Strämwen@derwieklizng und. bestreicht dann dieStänderwickelköpfe. Von dort gelängt die Kühlluft HI durch die Öffnungen 27 zu dem Rücken des- Ständereisens i. Unterhalb eines Führüngsbleches-28'fiießt darin,-die Kühlluft entlang den aktiven Blechen des Ständereisens und, entweicht durch die-Öftn.üng -g in den Raum oberhalb der dem Stromwender abgekehrten Wickelköpfe und schließlich durch die Öffnungen 30 ins Freie.
  • Die Kühlluftströme II und I treten durch die Öffnung-a6 in den 'kastenartigen Anbau z3 und gelangen von dort durch eine ringförmige Öffnung 31 in den Räum der rofierenden Stromwendernabe bzw. bei Maschinen mit Schleifringen in den Raum unter den Schleifringen. Für die bessere Führung der Kühlluft sind hier zylindrische und kegelige Trennwände 32 und 33 vorgesehen. Die Kühlluft durchstreicht dann diesen Innenraum des Stromwenderkörpers und gelangt in den Raum zwischen Stromwender und Läufereisen. Hier findet eine Zweiteilung der Kühlluft statt. Zu diesem Zweck ist zwischen Stromwender und Läufereisen@ ein zweikammerlüfterähnlicher Fiihru.ngskörper34vorgesehen, der die ankommende Läuferluft in zwei Parallelzweige teilt und der gleichzeitig auch als Ventilator für die Läuferluft dient bzw. die Läuferluft den Kühlkanälen 35 im Läufereisen und dem abenraum 3 stoßfrei zuführt. Der Luftstrom II fließt durch die Kanäle 35 im Läufereisen und kühlt dieses und gelangt dann in die Rohrstutzen 36 unterhalb der Läuferwickelköpfe. Mit Hilfe der feststehenden Führungsbleche 37 wird dann: dieser Kühlluftstrom in radialer Richtung umgeleitet und' gelangt durch die Öffnungen 38 des Maschinengehäuses nach außen. Zur Beschleunigung dieses Kühlluftstromes können an den dem Stromwender abgekehrten Wickelköpfen noch Lüfterflügel 39 angeordnet sein. Man kann auch die Läuferwickelköpfe selbst als Lüfterflügel ausbilden.
  • Der für die Kühlung der linken. Seite der Maschine dienende Kühlluftstrom I gelangt ebenfalls durch die Öffnung 31 in den Raum der Stromwendernabe. Von dort wird er durch den. Lüfter 34 in den Nabenraum 3 des Maschinenläufers befördert, durchströmt diesen und gelangt bis zu der als Abschluß dienenden Stirnwand 4o in den Nabenraum. Hier wird er in radialer Richtung abgelenkt und strömt zwischen den Rohrstutzen 36, wie insbesondere aus Fig.5 zu ersehen ist, radial nach außen, wobei er durch die Läuferwickelköpfe und dann durch die Ständerwickelköpfe hindurchtritt und diese kühlt. Hierauf entweicht der Kühlluftstrom I durch die Öffnung 30 nach außen.
  • Es kann sich mitunter als zweckmäßig erweisen, die im radialen Luftstrom liegenden Teile der Läuferwickelkopfisolation durch Hülsen, beispielsweise aus dünnem Metallblech, gegen die Einwirkung von Feuchtigkeit und festen Schwebekörpern der Kühlluft zu schützen.
  • Durch diese Führung der Kühlluft in verschiedenen. Parallelzweigen wird erreicht, daß alle Teile der Maschine genügend mit Kühlluft versorgt werden, insbesondere aber, daß diejenigen Teile, in denen eine besonders hohe Wärmeentwicklung auftritt, auch besonders intensiv gekühlt werden. Zu diesem Zweck sind die Querschnitte der verschiedenen Kühlluftströme längs ihrer Strömungswege verschieden groß gehalten, und zwar derart, daß diese Querschnitte an den Teilen der Maschine, an denen eine besonders intensive Kühlwirkung stattfinden soll, kleiner gehalten sind, so, daß die Geschwindigkeit der Kühlluft an diesen Teilen größer ist als an anderen Teilen. Dementsprechend führt die Kühlluft dort auch intensiv Wärme ab-. Beispielsweise ist der gesamte Querschnitt der Kanäle 35 im Läuferblech entsprechend klein. gehalten, während andererseits die Strömungsquerschnitte im Raum der Stromwendernabe oder der Läufernabe größer sind. Ferner sind die gesamten Strömungswiderstände der- einzelnen parallel geschälteteri Kühlluftströme derart aufeinander abgestimmt, daß sich die Kühlluft in der gewünschten Weise auf die einzelnen Parallelzweige verteilt. Beispielsweise erfährt der im Raum der Läufernahe 3 fließende Kühdlufts.trom I bei seinem Durchströmen durch die Zwischenräume zwischen den Rohrstutzen 36 und durch die Läuferwickelköpfe eine erhebliche Drosselung, damit auch dem durch die Öffnunb n 35 im Läufereisen fließenden, parallel geschalteten Kühlluftstrom genügend. Luft zugeteilt wird, die in den Kanälen 35 größere Strömungswiderstände zu überwinden hat.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Belüftung für elektrische Maschinen, bei der die Kühlluft auf der einen Maschinenseite eintritt und die Maschine im wesentlichen axial in parallelen Zweigen durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlluftstrom. durch Hohlräume der Läufernabe auf die zweite Maschinenseite geführt ist und dort zur Kühlung der Wickelköpfe der Maschine dient und daß dieser Kühlluftstrom beim Durchströmen des Läufers gegen die Zufuhr von Wärme aus dem Läufereisen abgeschirmt ist. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschirmung der die Läufernabe durchströmenden Kühlluft ein zweiter Kühlluftstrom durch im wesentlichen axiale Kanäle im Jochblech des Läufers fließt. 3. Anordnung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, da.ß die durch die Kanäle des Läuferblechkörp@ers strömende Kühlluft auf der Luftaustrittsseite in Rohrstutzen unterhalb der Läuferköpfe abgeleitet ist, während die durch die Nabe strömende Luft in den. Zwischenräumen zwischen den Rohrstutzen radial nach außen fließt. 4. Anordnung nach, Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Läuferwickelkopfkappen der Luftaustrittsseite Lüfterflügel angeordnet sind. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch .gekennzeichnet, daß die Läuferwickelköpfe als Lüfterflügel ausgebildet sind. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die im radialen Luftstrom liegenden Teile der Läuferwickelkopfisolation durch Hülsen, beispielsweise aus dünnem Metallblech, gegen den Angriff von Feuchtigkeit und -festen Schwebekärgern der Kühlluft geschützt werden. 7. Anordnung nach, Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsquerschnitte der parallelen: Luftströme derart bemessen sind, daB die Kühlluft im Verlauf ihres Weges an den Teilen, an deren Oberflächen sie Wärme abführen soll, d. h. am wirksamen Eisen und an den Wickelköpfen, infolge Verengung des Strömungsquerschnittes schneller strömt als in den übrigen Teilen des Kühlluftweges. 8: Anordnung nach Anspruch i bis 7 für Stromwendermaschineri, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwender auf der Lufteintrittsseite liegt und; die Läuferfrischluft unter dem Stromwender hindurchgeführt wird. g. Anordnung nach Anspruch i bis 7 für Maschinen mit Schleifringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringe auf der Lufteintrittsseite liegen und die Läuferfrischluft unter den Schleifringen hindurchgeführt wird. io: Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - daß unter den stro.mwenderseitigen Wickelköpfen ein zweikammerluftähnlicher Führungskörper angeordnet ist, der die Läuferluft in zwei Parallelzweige teilt und den Öffnungen im Läufereisen bzw. der Nabe stoßfrei zuführt.
DES3628D 1944-12-22 1944-12-22 Belueftung fuer elektrische Maschinen, bei der die Kuehlluft auf der einen Maschinenseite eintritt und die Maschine im wesentlichen axial in parallelen Zweigen durchstroemt Expired DE877034C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE971497C (de) * 1954-02-05 1959-02-05 Siemens Ag Stromwendermaschine mit Fremdbelueftung ohne radiale Kuehlschlitze im Staender und Laeufer
DE1052546B (de) * 1953-05-29 1959-03-12 Siemens Ag Kuehlluftfuehrung fuer elektrische Maschinen mit ausgepraegten Innenpolen
US3142772A (en) * 1960-10-11 1964-07-28 Ambrose P Salmini Electrical generators

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