DE2953800C2 - Elektrische Maschine mit Gaskühlung - Google Patents

Description

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während die Zwischenwände im Raum zwischen dem der Ständerwicklung angeordnete zylindrische Zwi-

Ständerblechpaket und dem Gehäuse mit der Außenflä- schenwand 18 getrennt Hierbei bildet die zylindrische

ehe des Ständerblechpakets einen weiteren Ringraum Zwischenwand 18 zusammen mit der Innenfläche des

bilden, der mit den sektorenförmigen Kühlkanälen ge- Ständerblechpakets 3 und den Stirnverbindungen 5 ier

koppelt ist, die mit den Druckkammern der Lüfter in 5 Ständerwicklung einen inneren Ringrauin 19.

Verbindung stehen. Der äußere Ringraum 15 und der innere Ringraum 19

Zweckmäßigerweise ragen die im Spalt zwischen sind somit über diejenigen Kühlkanäle 4 miteinander

dem Läufer und dem Ständerblechpaket liegenden ?.y- verbunden, die in der an den Stirnverbindungen 5 der

lindrischen Zwischenwände über die aktive Länge des Ständerwicklung anliegenden Zone des Ständerblech-Läufers hinaus, ίο pakets 3 ausgeführt sind. Die zylindrische Zwischen-

Durch die vorgeschlagene Ausbildung werden im Ge- wand 18 ragt über die Grenzen der aktiven Länge des gensatz zu dem für die Gattung typischen Strömungs- Läufers 1 etwas hinaus, was die Einwirkung der rotiemuster durch die äußeren und inneren Ringräume in renden Flächen auf den Kühlgasstrom beseitigt. Axialrichtung kurze und nur die Stirnenden erfassende Durch Pfeile sind in den Zeichnungen die Richtungen Abschnitte geschaffen, die auf ihrem gesamten Umfang 15 der Strömung des Kühlgases angedeutet; soweit die einheitlich von außen nach innen mit frischem Kühlgas Strömungsrichtung rechtwinklig zur Zeichenebene verdurchströmt wrdea Der übrige mittige Abschnitt bleibt läuft, bedeutet ein Kreis mit Punkt eine aus der Zeichendagegen in bewährter Weise ausreichend u».d in Axial- ebene herauskommende Strömung und ein Kreis mit richtung gleichmäßig gekühlt Kreuz eine Bewegung des Kühlgases in die Zeichenebe-

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschrei- 20 ne hinein.

bung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnun- Im Betrieb der beschriebenen elektrischen Maschine

gen weiter erläutert Es zeigt mit Gaskühlung wird das Kühlgas unter der Wirkung

F i g. 1 schematisch eine elektrische Maschine mit der Lüfter 2 durch die Gaskühler 7 in die Drucksektor-Gaskühlung in einem zusammengesetzten Längsschnitt, Kühlkanäle 12 sowie in die äußeren Ringräume 15 genämlich im linken Teil durch einen Vakuumsektor-Kühl- 25 trieben. Von hier durchströmt es die jeweils zugehörikanal und im rechten Teil durch einen Drucksektor- gen radialen Kühlkanäle 4 nach innen. Dabei nimmt es Kühlkanal; Wärme vom Ständerblechpaket 3 auf.

F i g. 2 einen zusammengesetzten Querschnitt der Das Kühlgas, das die mittels der zylindrischen Zwi-

Maschine, nämlich im linken Teil durch einen an den schenwände 14,18 abgetrennten radialen Kühlkanäle 4 Stirnverbindungen der Ständerwicklung anliegenden 30 passiert hat, gelangt in die inneren Ringräume 19 und

Bereich des Ständerblechpakets und im rechten Teil von hier in die Vakuumkammern 8 der Lüfter 2. Der

durch den mittigen Bereich des Ständerblechpakets. größere Teil des Kühlgases gelangt jedoch über die

Die elektrische Maschine mit Gaskühlung hat einen nicht stirnendnahen radialen Kühlkanäle 4 in den Spalt

Läufer 1 mit auf dessen Welle angeordneten Lüftern 2, 16 und durchströmt diesen eine kurze Strecke in Umein Ständerblechpaket 3 mit radialen Kühlkanälen 4, 35 fangsrichtung, bevor es wieder radial nach außen umge-

eine Ständerwicklung mit Stirnverbindungen 5 in den lenkt wird und die radialen Kühlkanäle nach außen

Stirnzonen der Maschine und ein die genannten Teile durchströmt, welche im Bereich der Vakuumsektor-

umschließendes Gehäuse 6 mit in dieses eingebauten Kühlkanäle 11 liegen. Dabei nimmt das Kühlgas weitere

Gaskühlcrn 7, das Vakuum- und Druckkammern 8 bzw. Wärme vom Ständerblechpaket 3 auf und wird danach 9 aufweist Die radialen Kühlkanäle im Ständerblechpa- 40 in die Vakuumkammern 8 der Lüfter 2 gesaugt, wo es

ket 3 sind durch radiale Abstandshalter 10 gebildet mit dem von den inneren Ringräumen 19 kommenden

Der Raum zwischen dem Gehäuse 6 und dem Stan- Gas vermischt wird und den Kühlkreislauf der Maschine

derblechpaket 3 ist in Umfangsrichtung mit Hilfe von von neuem durchläuft

längsverlaufenden Zwischenwänden 13 in mir. den Va- Bei laufender Maschine entstehen also drei Kreisläufe

kuumkammern 8 der Lüfter 2 verbundene sektorenför- 45 des Kühlgases. Der erste entsteht im mittigen Hauptteil

mige Kühlkanäle 11 und mit diesen abwechselnde, mit des Ständerblechpakets 3 und für diesen ist charakteri-

den Druckkammern 9 der Lüfter 2 verbundene sekto- stisch der zweifache Durchgang des gleichen Kühlgas-

renförmige Kühlkanäle 12 unterteilt. Die Anzahl der Stroms durch die radialen Kühlkanäle 4, zuerst radial

Sektorenkühlkanäle 11 und 12 ist gleich. Die Sektoren- nach innen und dann, nach Umkehr der Strömungsrich-

förmigen Kühlkanäle 11 sind mit den Vakuumkammern 50 tung im Spalt 16, radial nach außen. Dabei werden die

8 der Lüfter 2 unmittelbar über die Zone der Stirnver- Bereiche des Ständerblechpakets, deren radiale Kühlka-

bindungen 5 der Ständerwicklung und die sektorenför- näle 4 mit den Vakuumsektor-Kühlkanälen 11 Verbin-

migen Kühlkanäle 12 sind mit den Druckkammet η 9 der dung haben, durch ein bereits vorgewärmtes Gas abge-

Lüfter 2 über die Gaskühler 7 verbunden. kühlt.

Die radialen Kühlkanäle 4 in der Nähe der Stirnver- 55 Der zweite und der dritte Kreislauf für das Kühlgas bindungen 5 der Ständerwicklung sind von den übrigen werden in den an den Stirnverbindungen 5 der Ständerradialen Kühlkanälen 4 des Ständerbiechpakets durch wicklung anliegenden Zone des Ständerblechpakets 3 eine im Raum zwischen dem Gehäuse 6 und dem Stan- gebildet, und hier durchströmt das Kühlgas die radialen derblechpaket 3 angeordnete zylindrische Zwischen- Kühlkanäle 4 nur einmal von außen nach innen. Demgewand 14 getrennt Diese bildet samt der Außenfläche 60 maß kühlen diese Kreisläufe die an den Stirnverbindundes Ständerblechpakets einen nur mit den Drucksektor- gen 5 der Ständerwicklung anliegenden Zonen des Stän-Kühlkanälen 12 verbundenen äußeren Ringraum 15. derblechpakets 3 durch frisches Kühlgas gleicher Tem-

Radial innen sind die radialen Kühlkanäle 4 in jedem peratur auf dem gesamten Umfang, an den Stirnverbindungen 5 der Ständerwicklung anlie- Wegen der geringen Erstreckung dieser endständiger genden Bereich des Ständerblechpakets 3 von den übri- 65 Kreisläufe und wegen der die Grenzen der aktiven Längen radialen Kühlkanälen 4 durch eine im Spalt 16 zwi- ge des Läufers 1 überragenden zylindrischen Zwischenschen dem Läufer 1 und dem Ständerblechpaket 3 sowie wand 18, die den Strömungswiderstand dieser Kreisläuden Befestigungselementen 17 der Stirnverbindungen 5 fe im Vergleich zum mittigen Kreislauf herabsetzt,

kommt es zu einem großen Kühlgasdurchsatz und zu einer Verbesserung der Kühlung der an den Stirnverbindungen S der Ständerwicklung anliegenden Zonen des Ständerblechpakets 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

1 2 ten Umfangsstelle, nämlich im Bereich eines Vakuum-Patentansprüche: Sektor- Kühlkanals wieder radial na cn außen. Während diese Bauart zwar eine in Längsrichtung der

1. Elektrische Maschine mit Gaskühlung, die ein Maschine ziemlich gleichmäßige Kühlung des Ständer-Gehäuse mit in dieses eingebauten Gaskühlern, ein 5 blechpakets gewährleistet, treten jedoch in Umfangs-Ständerblechpaket mit radialen Kühlkanälen, eine richtung Ungleichmäßigkeiten deswegen auf, weil die Ständerwicklung mit Stirnverbindungen in den radial nach innen durchströmten Radialkanäle im Be-Stirnzonen des Maschinengehäuses und einen Lau- reich der Drucksektoren von dem frisch aus den Gasfer mit auf dessen Welle angeordneten, jeweils Va- kühlem kommenden Gas durchströmt werden und deskuum- und Druckkammer aufweisenden Lüftern 10 halb besser gekühlt werden als die radial nach außen enthält, wobei der Raum zwischen dem Ständer- durchströmten Radialkanäle im Bereich der Unterblechpaket und dem Gehäuse in Tangentialrichtung dnicksektoren, weil das hier strömende Kühlgas ja auf in mit den Vakuumkammern der Lüfter unmittelbar seinem Weg radial nach innen bereits Wärme aufgeüber die Zone der Stirnverbindungen der Ständer- nommen hatte.

wicklung verbundene sektorenförmige Kühlkanäle 15 Diese Ungleichmäßigkeit kann im Bereich der Stirn- und in eine gleiche Anzahl mit diesen abwechseln- enden des Ständerblechpakets, wo bekanntlich die Erden, mit den Druckkammern der Lüfter über die wärmung am stärksten und Kühlung am schwierigsten Gaskühler verbundenen sektorförmige Kühlkanäle ist, zu erheblichen Überhitzungen führen,
eingeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, Aus der CH 4 56 756 ist eine elektrische Maschine mit daß die radialen Kühlkanäle (4) in jeder an den Stirn- 20 Gaskühlung bekannt, bei der zur Verbesserung der verbindungen (5) der Ständerwicklung anliegenden Kühlung der Stirnenden des Ständerblechpakets an je-Zone des Ständerblechpakets (3) von den übrigen dem der Enden der Maschine jeweils ein auf dem Läufer radialen Kühlkanälen (4) durch zylindrische Zwi- sitzendes Axialgebläse vorgesehen ist, das Kühlgas teils schenwände (14, 18) getrennt sind, wobei die Zwi- in den Ringspalt zwischen Läufer und Innenfläche des schenwände (18) im Spalt (16) zwischen dem Läufer 25 Ständerblechpakets und teils unter einem Haltering hin-(1) und dem Ständerblechpaket (3) mit der Innenflä- durch in den Läufer selbst fördert Die radial außen und ehe des Ständerblechpakets (3) und den Stimverbin- innen vom Ständerblechpaket gelegenen Räume sind düngen (5) der Ständerwicklung zwei mit den Vaku- dabei nicht in Umfangsrichtung, dafür aber durch äußeumkammern (8) der Lüfter (2) verbundene Ringräu- re Zwischenwände in Axialrichtung in aufeinanderfolme (19) bilden, während die Zwischenwände (14) im 30 gende Abschnitte unterteilt, die von außen her abwech-Raum zwischen dem Ständerblechpaket (3) und dem selnd durch Druck oder Vakuum beaufschlagt werden. Gehäuse (6) mit der Außenfläche des Ständerblech- Dabei sind nahe bei den Stirnenden des Ständerblechpakets (3) einen weiteren R-ngraum (15) bilden, der pakets spezielle Leitwände im inneren Ringspalt vorgemit den sektorförmigen Kühlkanälen (12) gekoppelt sehen, die verhindern sollen, daß es bei der Durchströist, die mit den Druckkammern (9) der Lüfter (2) in 35 mung der für die Kühlung besonders bedeutsamen Ra-Verbindung stehen. dialkanäle nahe den Enden des Ständerblechpakets zu

2. Elektrische Maschine mit Gaskühlung nach An- Strömungsstörungen kommt, die dadurch auftreten spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Spalt könnten, daß das vom Gebläse her kommende und in (16) zwischen dem Läufer (1) und dem Ständerblech- Axialrichtung in den Spalt einströmende Kühlgas mit paket (3) liegenden zylindrischen Zwischenwände 40 dem rechtwinklig hierzu, nämlich radial nach außen (18) die aktive Länge des Läufers (1) überragen. strömenden Kühlgas interferiert

Dieser bekannten Maschine fehlt es mithin an den

Vorteilen der Bauweise mit in Axialrichtung gleichmäßi-

ger und in Umfangsrichtung sektorenartig unterteilter

45 Durchströmung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elek- Eine ähnliche Lösung ist auch noch aus der US trische Maschine mit Gaskühlung, die ein Gehäuse mit 40 51 400 bekannt, bei der ähnlich wie bei der vorstein dieses eingebauten Gaskühlern, ein Ständerblechpa- hend betrachteten Ausbildung an jedem Maschinenenket mit radialen Kühlkanälen, eine Ständerwicklung mit de ein durch spezielle Leitwände abgetrennter Kühlgas-Stirnverbindungen in den Stirnzonen des Maschinenge- 50 strom durch die Radialkanäle im Ständerendbereich gehäuses und einen Läufer mit auf dessen Welle angeord- leitet wird, hier allerdings mit umgekehrter Strömungsneten, jeweils Vakuum- und Druckkammer aufweisen- richtung, nämlich von außen nach innen,
den Lüftern enthält, wobei der Raum zwischen dem Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Ständerblechpaket und dem Gehäuse in Tangentialrich- elektrischen Maschine mit Gaskühlung die Wirksamkeit tung in mit den Vakuumkamrnern der Lüfter unmittel- 55 der Kühlung der Stirnverbindungen der Ständerwickbar über die Zone der Stirnverbindungen der Ständer- lung und der Endbereiche des Ständerblechpakets weiwicklung verbundene sektorenförmige Kühlkanäle und ter zu verbessern.

in eine gleiche Anzahl mit diesen abwechselnden, mit Ausgehend von der eingangs genannten Maschinen-

den Druckkammern der Lüfter über die Gaskühler ver- gattung gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß

bundenen sektorförmige Kühlkanäle eingeteilt ist. Eine 60 erfindungsgemäß die radialen Kühlkanäle in jeder an

solche Maschine ist aus der DE-OS 26 13 884 bekannt. den Stirnverbindungen der Ständerwicklung anliegen-

Bei dieser bekannten Ausbildung durchströmt das den Zone des Ständerblechpakets von den übrigen ra-Kühlgas die radialen Kühlkanäle des Ständerblechpa- dialen Kühlkanälen durch zylindrische Zwischenwände kets an einer Umfangsstelle, nämlich im Bereich der getrennt sind, wobei die Zwischenwände im Spalt zwi-Drucksektor-Kühlkanäle, radial nach innen, wird dann 65 sehen dem Läufer und dem Ständerblechpaket mit der im Ringspalt zwischen dem Läufer und der Innenfläche Innenfläche des Ständerblechpakets und den Stirnverdes Ständerblechpakets umgelenkt und strömt nach bindungen der Ständerwicklung zwei mit den Vakuumkurzem Weg in Umfangsrichtung an einer benachbar- kammern der Lüfter verbundene Ringräume bilden,