DE877035C

DE877035C - Kuehlung fuer elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE877035C
Application number: DES3824D
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Stoerbeck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-11-24
Filing date: 1939-11-24
Publication date: 1953-05-18

Description

Kühlung für elektrische Maschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kühlung von insbesondere schnell laufenden elektrischen Maschinen. Nach der Erfindung ist eine Hohlwelle, durch deren Wand die Kühlung mittels eines sie durchfließenden Kühlmittels erfolgt, derart ausgebildet, daß die relative Umfangsgeschwindigkeit zwischen der Innenwand der Hohlwelle und dem Kühlmittel an Punkten verschiedener axialer Lage verschieden groß ist.
In den Fig. i und 2 der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein schnell laufender Fahrzeugmotor dargestellt. Der innerhalb des Ständers i laufende Läufer 2 ist auf der vorteilhaft gegossenen Hohlwelle 3 befestigt. Diese ist zur Erzielung einer besonders guten Kühlwirkung innerhalb des Läufers mit einem größeren Innendurchmesser ausgebildet als an den Lagern. Sie kann auch im Innern des Läufers an verschiedenen Stellen mit verschiedenem Innendurchmesser ausgeführt sein, z. B. an Stellen höchster Läufertemperaturen mit größtem Innendurchmesser. Dabei ist darauf zu achten, daß die Übergänge zwischen den Läuferteilen verschiedenen Durchmessers allmählich sind, damit Wirbelbildung vermieden wird. Die Welle ist im Lager 5 hohl, im Lager 6 jedoch, vorteilhaft auf der Abtriebsseite des Motors, voll ausgebildet. Das Kühlmittel tritt beim Lager 5 axial in. die Welle 3 ein, durchströmt diese axial und strömt auf der anderen Maschinenseite zwischen dem Lager 6 und dem wirksamen Teil des Läufers 2 vorwiegend radial ab. An dieser Stelle erhält der Läufer vorteilhaft Fortsätze 7. Zur Unterstützung der Strömung kann außerdem noch ein Radiallüfter B vorgesehen sein. An der Abtriebsseite sind Rippen 9 angeordnet, die der elastischen Drehmomentenübertragung, der Luftführung und Luftbeschleunigung und der Kühlung dienern. Zweckmäßig sind Körper io aus gut wärmeleitendem Stoff, wie Silumin, beispielsweise zwischen den Wickelköpfen i i des Läufers und der Hohlwelle zur Unterstützung der Wärmeleitung zur Hohlwelle vorgesehen. Körper 12 gleicher Eigenschaft können auch zwischen den Wickelköpfen 13 des Ständers i. und dem Gehäuse 14 eingeschaltet sein. Als zusätzliche Verbesserung der Kühlung können noch Leitflächen 15 angeordnet sein, durch die das durch die Öffnungen 16 aus dem Gehäuse 14 austretende Kühlmittel umgelenkt -und am Gehäuse, das zusätzliche Kühlrippen 17 erhalten kann, außen entlang geführt wird.
Die mit 18 bezeichneten Vektoren geben ein Maß für die Geschwindigkeit des Kühlmittels in der Strömungsrichtung, die mit i9 bezeichneten für die relative Umfangsgeschwindigkeit zwischen Kühlmittel und Hohlwellen2:nnenwarnd an verschiedenen Stellen.
Die in Fig. 3 dargestellte Maschine besitzt ein vollständig geschlossenes Gehäuse. Die Welle 21 ist rieht nur im Lager 5, sondern auch im Lager 22 hohl ausgeführt., Umlenkfortsätze 23 und Radiallüfter 24 sind, außerhalb des Gehäuses an der Welle angebracht. Auch hier können Umlenkbleche 25 zur besseren Kühlung 'der Gehäuseaußenseite vorgesehen sein. Die Ausführung ist besonders für Maschinen, vorteilhaft, die in schlagwetter- oder explosionsgefährdeten Räumen aufgestellt werden..
Die Hohlwelle kann auch in beiden Lagern 26, 27 voll ausgebildet sein, wie in Fig.4 dargestellt ist. Dabei wird das Kühlmittel bei 28-radial in die Welle einströmen und bei 29 austreten. Diese Ausführung ist vor allem dann zu verwenden, wenn im Läufer zu wenig Raum für Kühlkanäle vorhanden ist oder wenn dort vorgesehene Kühlkanäle nicht ausreichen. Das Gehäuse 29 kann vollständig, geschlossen sein oder z. B. durch Öffnungen 30 mit der Umgebung in Verbindung stehen: -Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung wird das aus der Hohlwelle 31 strömende Kühlmittel durch besondere Formgebung der Radialkanäle 32 an der Abströmseite um iSo° gelenkt und durchströmt axial den Ständer 33 und den Luftspalt 34 in umgekehrter Richtung wie die Hohlwelle. Das Kühlmittel kann im Kreislauf durch außerhalb des Maschinengehäuses 35 liegende Kühler 36 geleitet werden. Die Anordnung kann. ohne weiteres staub-, flüssigkeitsdicht oder explosionssicher gemacht werden. Der um zSo° gelenkte Kühlmittelstrom kann wenigstens zum Teil auch zwischen dem Ständer 37 und der Gehäusewand geleitet werden, wie iri Fig. 6 angedeutet ist.
Die Fig. 7 zeigt die Verwendung der erfin.dungsgemäiß,en Kühlung für lange Maschinen. Das Kühlmittel tritt auf beiden 'Seiten des Maschinen gehä@uses 39 axial in die Hohlwelle 40 ein und strömt aus dieser zwischen den Läuferteilen 41 und q.a vorwiegend radial ab und wird dann zur Kühlung der Ständerteile 43 und 44 und der Luftspalte 45 und 46 in Gegenrichtung geführt. Es können noch Lüfter 47 und 4:8 nach Fig. 8 angeordnet sein, wobei öffnungen 49 im Gefäuse 5o vorgesehen sind. Die Kühlung kann ähnlich wie in den früheren Beispielen ausgebaut werden, indem z. B. Führungsbleche 5 i und 52 bzw. Kühler 53 und 54 verwendet w e@'den.
Strömungswege und Strömungsrichtung des Kühlmittels sind durch Pfeile angedeutet.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlung kann besonders vorteilhaft bei schnell laufen.-den, Fahrzeugmotoren, kleinen Durchmessers und großer -Länge angewendet werden. Die Kühlung nach er Erfindung kann ferner auch in der Weise weitergebildet werden, daß die Hohlwelle derart mit verschiedenem Innendurchmesser ausgebildet und gegebenenfalls mit Rippen u. dgl. versehen wird, daß an der Stelle höchster Läufertemperatur die höchste relative Geschwindigkeit zwischen Kühlmittel und Hohlwelleninnenwand vorhanden ist Die Anordnung kann auf sehr einfache Weise staub-, Wasser- oder schlagwettergeschützt ausgeführt «erden.

Claims

PATENTAN-SPRUCHE: i. Kühlung f(ür insbesondere schnell laufende elektrische Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlwelle, durch deren Wand die Kühlung mittels eines sie durchfließenden Kühlmittels erfolgt, derart ausgebildet ist, daß die relative Umfangsgeschwindigkeit zwischen der Innenwand der Hohlwelle und dem Kühlmittel an Punkten verschiedener axialer Lätge verschieden groß ist.
2. Kühlung ».ach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Hohlwelle an Punkten verschiedener axialer Lage mit verschiedenem Innendurchmesser' ausgebildet ist.
3. Kühlung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Hohlwelle derart mit verschiedenem Innendurchmesser ausgebildet ist, daß an der Stelle höchster Läufertemperaturen die höchste relative Geschwindigkeit zwischen Kühlmittel und Hohlwelleninnenwand vorhanden ist.
4. Kühlung nach Anspruch :2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, däß die Hohlwelle an Stelle höchster Läufertemperatur, z. B. in der Läufermitte, mit größtem Innendurchmesser ausgebildet ist.
5. Kühlung nach den Ansprüchen i bis. 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel axial am einen Wellenende in die Hohlwelle eintritt und in der Nähe des anderen Wellenendes vorwiegend radial austritt.
6. IL,ühiung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abströmseite ein Radiallüfter angeordnet ist.
7. Kühlung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Hohlwelle strömende Kühlmittel um i8o° gelenkt wird und Ständer und Luftspalt in umgekehrter Richtung wie die Hohlwelle durchströmt. B. Kühlung nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Hohlwelle ausströmende Kühlmittel um i8o° gelenkt wird und den Ständer außen in umgekehrter Richtung wie die Hohlwelle bespült. 9. Kühlung nach den Ansprüchen i bis 8, insbesondere für lange elektrische Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel auf beiden Seiten des Maschinengehäuses axial in die Hohlwelle eintritt und aus dieser zwischen Läuferteilen vorwiegend radial abströmt. io. Kühlung nach den Ansprüchen i bis g, gekennzeichnet durch insbesondere auf der Ausströmseite in der Hohlwelle angeordnete Rippen bzw. Führungsbleche. ii. Kühlung nach den Ansprüchen i bis io, gekennzeichnet durch Körper aus gut wärmeleitendem Stoff, z. B. Silumin, für die aktiven Teile der Maschine, wie Wickelköpfe, zur Unterstützung der Wärmeleitung von diesen Teilen zur-Hohl-,velle bzw. Gehäuse. 12. Kühlung nach den Ansprüchen i bis i i, gekennzeichnet durch außerhalb des Maschinengehäuses angeordnete Kühler zur Rückkühlung des Kühlmittels. 13. Kühlung nach den Ansprüchen i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle. auf der Küh.lmitteleintrittsseite ein Leitblech hesitzt.