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Die Erfindung betrifft eine gasgekühite elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei bekannten Maschinen dieser Art gelangt als Kühlgas Luft durch Öffnungen im Ständer Im Bereich des Lagerschildes zum Rotor und durchströmt den die Wicklungen tragenden Teil desselben. Ein Teil der Luft wird entlang der Stirnseite des Rotors radial nach aussen hin abgelenkt, wobei die über die Stirnseite des Rotors vorstehenden Teile auf den Luftstrom wie rotierende Schaufeln einwirken, sodass ein Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit an der Wicklung des Stators anstösst und ein sirenenartiges Geräusch entwickelt.
Eine Maschine dieser Art ist beispielsweise in der SU-PS 828 319 beschrieben.
Zur Geräuschminderung wurde bereits gemass der GB-PS 2 239 128 vorgeschlagen, die radial nach aussen strömende Luft durch sogenannte Geräuschreduktionsringe, die um den Enden der Rotorstäbe angeordnet sind, zu verwirbeln. Eine erste konstruktive Variante, bei der die Luftströmung abgelenkt wird. hat den Nachteil, dass der radiale Teilluftstrom doch noch mit beträchtlicher Geschwindigkeit auf Statorteile treffen kann und damit keine optimale Geräuschminderung erzielt werden kann. Eine zweite Ausführungsform, bei der diese Strömung gänzlich unterbunden wird, weist den Nachteil auf, dass der radiale Kühlluftstrom dann nicht zur Kühlung der Maschine beiträgt.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung von Massnahmen, durch welche bei guter Kühlung der Maschine die Geräuschemissionen wesentlich herabgesetzt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Verwirbelung des zweiten Teilstromes an der den Kurzschlussringen zugewandten Aussenflächen der stirnsettigen Bauteile des Rotors innerhalb der Rotorstäbe mindestens eine ringförmige Aussparung vorgesehen ist.
Bei einer Maschine der eingangs angegebenen Art, bel weicher speziell die Rotorstäbe durch Kurz- schiussringe miteinander leitend verbunden sind, wird die gestellte Aufgabe vorteilhafterweise dadurch gelöst, daS jeweils zwischen den stimseitigen Bauteilen des Rotors und den Kurzschlussringen ein Zwischenraum als Passage für den zweiten Teilstrom und in den den Kurzschlussringen zugewandten stirnseitigen Bauteilen des Rotors eine den Kühlgasstrom bremsende und einen Gasstau bildende Verwirbelungsfläche vorgesehen ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist diese Verwirbelungsfläche bei entsprechender geblechter Konstruktion der Maschine durch mindestens eine vorzugsweise ringförmige Aussparung nahe der äusseren Umfangsfläche eines Pressringes zum Zusammenspannen eines auf der Rotorwelle sitzenden Blechpaketes und innerhalb der Rotorstäbe gebildet, welche eine Aussparung, vorzugsweise eine gegen die Rotorachse schräg auslaufende Strömungslenkwand, für die Kühlgasströmung aufweist.
Zur Unterstützung der Bremswirkung ist die dem Pressring zugekehrte Innenkante des Kurzschlussringes nach aussen gegen die Rotorstäbe hin abgeschrägt, sodass eine Leitfläche für die Kühlgasströmung entsteht, durch welche das Kühlgas in die ringförmige Aussparung des Pressringes gelenkt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein seitlicher Endteil eines Asynchron-Kurzschtusstäufers mit geblechtem Rotor und mit erfindungsgemässen Merkmalen dargestellt ist.
Der Motor besteht aus einem feststehenden Teil 1, dem Ständer oder Stator, und einem umlaufenden Teil 2, dem Läufer oder Rotor. Auf einem inneren Kreisumfang des Ständers 1 sind in Nuten eines Eisenblechpaketes 3 eine Wicklung eingebettet, welche mit 4 bezeichnet ist. Zur Kühlung kommen die herkömmlich üblichen Kühlgase in Frage, etwa Wasserstoff oder Luft.
Der Läufer 2 besitzt eine in Lagerschildern, von welchen nur ein mit 5 bezeichnetes dargestellt ist, gelagerte Welle 6, auf welcher ein Eisenblechpaket 7 durch Pressringe 8 zusammengespannt ist, von welchen Pressringen 8 je einer zu beiden Seiten des Blechpaketes auf der Welle 6 festgehalten ist. In Umfangsnuten des Blechpaketes, welche in Winkelabständen verlaufen, sind leitende Rotorstäbe 9 eingefügt, die insbesonders aus Kupfer bestehen, deren Enden zu beiden Seiten des Rotors durch Kurzsclussringe 10 miteinander leitend verbunden sind. Durch nicht dargestellte Öffnungen des Ständers 1, vorzugsweise in einem der beiden Lagerschilder 5, dringt Luft in den zwischen Lagerschild 5 und Kurzschlussring 10 gebildeten Raum ein, welche in der Richtung des Pfeiles B das Blechpaket 7 durchströmt.
Wie bereits einleitend erwähnt wurde, lenkt der Pressring 8 einen Teil der Luft zu den Kupferstäben 9. Zur Abbremsung dieses Luftstromes ist die Innenkante des Kupferringes 10 abgeschrägt und bildet eine Schrägfläche 12, welche gegen eine Aussparung 13 gerichtet ist, die nahe dem äusseren Umfang des Pressringes 8 an der Ausserwand desselben vorgesehen ist, wobei eine zur Rotorachse konzentrische zylindrische Abschirmwand 14 gebildet ist, welche zum Kurzschlussring 10 hin vorgezogen ist, d. h. über die die äussere Ringfläche des Pressringes vorsteht, sodass zwischen Kurzschlussring 10 und dem Pressring 8 nur ein kleiner Zwischenraum 15 freigelassen ist.
Gegenüber dieser Abschirmwand 14 ist in der Innenwand des Kurzschlussringes 10 eine ringförmige Nut 16 ausgespart, welche zur Abbremsung der zu den Stäben 9 strömenden Luft beiträgt.
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Die durch den Kurzschlussnng 10 zum Pressring 8 strömende Luft wird im äusseren Bereich des Luftstromes durch die Schrägfläche 12 gegen die Aussparung 13 in der Richtung des Pfeiles C abgelenkt und darin abgebremst. Die aus der Nische 13 gelangende Luft wird zusätzlich in der Nut 16 abgebremst, sodass ein Luftstrom mit sehr geringer Geschwindigkeit durch die Stäbe 9 gegen die Wicklungen 4 gerichtet wird, wodurch die Geräuschemissionen wesentlich herabgesetzt werden.
Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Abänderungen vorgenommen werden. So ist es beispielsweise möglich, die Abschirmung anders als beschrieben auszuführen.
So können als Abschirmung Wandteile vorgesehen sein, welche innerhalb oder ausserhalb der Rotorstäbe 9 angeordnet sind und allenfalls mit dem Blechpaket 7, dem Pressring 8 oder dem Kurzsclussring 10 verbunden sind. Üblicherweise wird die Luft durch eines der beiden Lagerschilder 5 eingeführt. Daher wird die Abschirmung vorzugsweise auch nur an dem Ende vorgesehen sein. an dem die Luft durch das Lagerschild eingezogen bzw. eingelassen wird.
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The invention relates to a gas-cooled electrical machine according to the preamble of patent claim 1.
In known machines of this type, air reaches as the cooling gas through openings in the stator in the region of the end shield to the rotor and flows through the part of the same which carries the windings. Part of the air is deflected radially outwards along the end face of the rotor, the parts projecting over the end face of the rotor acting on the air flow like rotating blades, so that an air flow hits the winding of the stator at high speed and produces a siren-like noise .
A machine of this type is described for example in SU-PS 828 319.
To reduce noise, GB-PS 2 239 128 has already proposed to swirl the air flowing radially outwards by so-called noise reduction rings which are arranged around the ends of the rotor bars. A first design variant in which the air flow is deflected. has the disadvantage that the radial partial air flow can still hit stator parts at a considerable speed and therefore no optimal noise reduction can be achieved. A second embodiment, in which this flow is completely prevented, has the disadvantage that the radial cooling air flow then does not contribute to cooling the machine.
The object of the invention is therefore to create measures by means of which the noise emissions are substantially reduced if the machine is properly cooled.
This object is achieved according to the invention in that at least one ring-shaped recess is provided within the rotor bars for swirling the second partial flow on the outer surfaces of the front-set components of the rotor facing the short-circuit rings.
In the case of a machine of the type mentioned, especially since the rotor rods are connected to one another in a conductive manner by short-circuit rings, the object is advantageously achieved in that there is a space between the end-side components of the rotor and the short-circuit rings as a passage for the second partial flow and A swirling surface which brakes the cooling gas flow and forms a gas jam is provided in the front-side components of the rotor facing the short-circuit rings.
According to a further feature of the invention, this swirling surface is formed with at least one preferably annular recess near the outer circumferential surface of a press ring for clamping together a laminated core sitting on the rotor shaft and within the rotor rods, which recess, preferably one against the rotor axis, with a corresponding laminated construction of the machine obliquely tapering flow baffle for which the cooling gas flow.
To support the braking effect, the inner edge of the short-circuit ring facing the press ring is chamfered outwards against the rotor rods, so that a guide surface for the cooling gas flow is created, through which the cooling gas is directed into the annular recess in the press ring.
Further features of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which a lateral end part of an asynchronous short-shot rotor with a laminated rotor and with features according to the invention is shown.
The motor consists of a fixed part 1, the stator or stator, and a rotating part 2, the rotor or rotor. On an inner circumference of the stator 1, a winding, which is denoted by 4, is embedded in grooves in an iron sheet stack 3. Conventional cooling gases, such as hydrogen or air, are suitable for cooling.
The rotor 2 has a shaft 6, which is supported in bearing plates, only one of which is shown at 5, on which an iron sheet package 7 is clamped together by pressing rings 8, of which pressing rings 8 are held on the shaft 6 on either side of the package . In the circumferential grooves of the laminated core, which run at angular intervals, conductive rotor bars 9 are inserted, which consist in particular of copper, the ends of which are conductively connected to one another on both sides of the rotor by short-circuit rings 10. Through openings (not shown) of the stator 1, preferably in one of the two end shields 5, air penetrates into the space formed between the end shield 5 and the short-circuit ring 10, which flows through the laminated core 7 in the direction of arrow B.
As already mentioned in the introduction, the press ring 8 directs part of the air to the copper rods 9. To brake this air flow, the inner edge of the copper ring 10 is chamfered and forms an inclined surface 12 which is directed against a recess 13 which is close to the outer circumference of the Press ring 8 is provided on the outer wall thereof, wherein a cylindrical shielding wall 14 is formed which is concentric with the rotor axis and which is advanced toward the short-circuiting ring 10, i. H. Over which the outer ring surface of the press ring protrudes, so that only a small space 15 is left between the short-circuit ring 10 and the press ring 8.
Opposite this shielding wall 14, an annular groove 16 is recessed in the inner wall of the short-circuit ring 10, which contributes to braking the air flowing to the bars 9.
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The air flowing through the short circuit 10 to the press ring 8 is deflected in the outer region of the air flow by the inclined surface 12 against the recess 13 in the direction of the arrow C and braked therein. The air coming out of the niche 13 is additionally braked in the groove 16, so that an air flow is directed through the rods 9 at a very low speed against the windings 4, as a result of which the noise emissions are significantly reduced.
Of course, various design changes can be made within the scope of the invention. For example, it is possible to carry out the shielding differently than described.
Thus, wall parts can be provided as a shield, which are arranged inside or outside the rotor bars 9 and are at most connected to the laminated core 7, the press ring 8 or the short-circuit ring 10. The air is usually introduced through one of the two bearing plates 5. Therefore, the shield will preferably only be provided at the end. where the air is drawn in or let in through the end shield.