DE204998C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Kühlung raschlaufender elektrischer Maschinen, insbesondere von Turbodynamos, bietet große Schwierigkeiten, weil die zur Abkühlung nutzbare Fläche nur klein ist im Verhältnis zur Leistung und demgemäß zu den Verlusten der Maschine.

Es sind bis jetzt verschiedene Anordnungen bekannt geworden, welche zwar alle die genannten Schwierigkeiten bis zu gewissem

ίο Grade überwinden, welche aber doch mancherlei Mangel aufweisen, Diese Anordnungen lassen sich in drei' Gruppen teilen.

Bei der einen Gruppe wird die Kühlluft im Statoreisen im wesentlichen nur in radialen Luftschlitzen geführt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Wärme den inneren Partien der Blechpakete nicht unmittelbar entzogen wird, sondern von Blech zu Blech durch die isolierenden Zwischenlagen übertragen werden muß.

Bei der zweiten Gruppe wird die Kühlluft nur durch achsiale Kanäle im Statoreisen geführt, wobei eine Unterteilung des letzteren in eine größere Anzahl Blechpakete durch radiale Luftschlitze nicht zur Anwendung kommt. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß einerseits die Erreichung einer genügend großen Kühlfläche in den achsialen Kanälen Schwierigkeiten bereitet, andererseits die An-

.30- Ordnung der nötigen großen Anzahl achsialer Kanäle viel Abfall bei der Fabrikation bedingt und eine-wesentliche Vergrößerung desDurchmessers des aktiven Eisens nötig macht.
- Eine dritte Artordnung ist durch das amerikanische Patent 730401 bekannt geworden, bei welcher durch eine Vereinigung der erst erwähnten radialen Luftschlitze mit den achsialen Kanälen nach der zweiten Anordnung eine wirksamere Ausnutzung der Kühlluft und damit eine bessere Kühlung des Statoreisens erzielt wird. Aber auch diese Anordnung hat noch verschiedene Mangel, welche ein zuverlässiges Arbeiten der Kühleinrichtung in Frage stellen. Da nämlich bei dieser Kühleinrichtung sämtliche radialen Luftschlitze mit dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor und gleichzeitig mit den achsialen Kanälen in Verbindung stehen, wird sich die Kühlluft nur dann in den erforderlichen Mengen auf die so geschaffenen zwei Luftwege verteilen, wenn die Querschnitte derselben richtig bemessen sind, was aber großen Schwierigkeiten begegnet. Ferner kann bei dieser Anordnung die vom Rotor abgeschleuderte Luft das beabsichtigte Eintreten der Kühlluft in den Luftspalt zwischen Stator und Rotor und schließlich sogar in die achsialen Kanäle verhindern.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Anordnung zur Kühlung elektrischer Maschinen, bei welcher unter Verwendung der bekannten radialen Luftschlitze und achsialen Kanäle die Kühlluft gezwungen wird, einen, ganz bestimmten Weg· innerhalb des wirksamen Eisens zu durchfließen, welcher derselben an keiner Stelle ein Entweichen durch Nebenwege gestattet und bei welcher eine Störung der durch die radialen.Schlitze in das aktive Eisen eintretenden' Luft durch die vom Rotor abgeschleuderte Luft Unmöglich gemacht ist. Es werden zu diesem'Zwecke diejenigen radialen'Luftschlitze, welche die Kühlluft' in das wirksame Eisten - einführen (Einströmungsluftschlitze) durch geeignet angeordnete Zwischenlage^ gegen den Luftspalt

zwischen Stator und Rotor ganz oder teilweise abgeschlossen, wogegen bei einigen Ausführungsformen diejenigen radialen Luftschlitze, welche die aus den achsialen Kanälen austretende Luft abführen (Ausströmungsluftschlitze) gegen den Luftspalt zwischen Stator und Rotor hin ganz oder teilweise offen bleiben, wodurch eine Unterstützung der Luftströmung in den Ausströmungsluftschlitzen durch die vom Rotor abgeschleuderte Luft bewirkt wird.

Das einfachste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. I. Dieselbe stellt einen Querschnitt durch den oberen Teil des Stators einer elektrischen Maschine dar. Das wirksame Eisen besteht hier aus den drei Blechpaketen a. Zwischen den Blechpaketen sind zwei Luftschlitze b und V angeordnet, welche durch die im mittleren Blechpaket angeordneten achsialen Kanäle c miteinander in Verbindung stehen. Gegen den Rotor hin sind die Luftschlitze b und b' durch Zwischenlagen d abgeschlossen, e ist die im wirksamen Eisen eingebettete Wicklung, / das gußeiserne Gehäuse des Stators. Eine bis an das mittlere Blechpaket α heranreichende Rippe g zwingt die Kühlluft, das wirksame Eisen zu durchströmen, verhindert also den direkten Durchgang derselben quer durch das Gußgehäuse.

Die Kühlluft, welche in bekannter Weise durch Ventilatoren oder sonst geeignete Mittel in das Gußgehäuse auf der einen Seite hineingedrückt wird, tritt, den punktiert gezeichneten Pfeilen folgend, durch den Luftschlitz b in das wirksame Eisen ein, durchströmt die achsialen Kanäle c~ und tritt durch den Luftschlitz V auf der anderen Seite des Gußgehäuses ins Freie aus.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist hier der in Fig. 1 dargestellte Weg der Kühlluft zweimal, gewissermaßen in Hintereinanderschaltung, wiederholt. Die Kühlluft folgt hierbei wieder dem durch den punktierten Pfeil angedeuteten Weg. Sie tritt also auf der linken Seite des Gußgehäuses ein und auf der rechten Seite desselben aus.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbildung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles.

Die Kühlluft wird hier gewissermaßen in Parallelschaltung durch zwei Luftwege nach der in Fig. ι dargestellten Art. geführt, und zwar tritt sie zu beiden Seiten in das Gußgehäuse ein, während der Austritt in der Mitte der Maschine durch den Schlot h stattfindet. Selbstverständlich können die beiden Ausströmungsluftschlitze V bei dieser Anordnung auch zu einem einzigen vereinigt werden. Obwohl in Fig. 3 nicht nur die Einströmungsluftschlitze b, sondern auch die Ausströmungsluftschlitze b' gegen den Rotor hin abgeschlossen dargestellt sind, kann man die letzteren gegen den Rotor hin auch offen lassen, so daß die in dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor fließende Kühlluft durch die Ausströmungsluftschlitze V einen Abzug findet. Es wird hierdurch die Wirkung der Anordnung nicht nur nicht gestört, sondern die gesamte Kühlwirkung noch erhöht, da die Luft, welche in den Luftspalt zwischen Stator und Rotor gleichfalls hineingepreßt wird, in gleicher Richtung wie die aus den achsialen Kanälen c kommende Luft durch die Schlitze V. entweicht.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem eine noch größere Anzahl von Einströ-' mungs- und Ausströmungsluftschlitzen im wirksamen Eisen miteinander abwechselnd angeordnet ist, und zwar stellt Fig. 4 die Anordnung im Längsschnitt, Fig. 5 dieselbe im Querschnitt durch einen Einströmungsluftschlitz b und Fig. 6 im Querschnitt durch einen Ausströmungsluftschlitz b' dar. Bei dieser Anordnung stehen sämtliche Einströmungsluftschlitze b mit einem im Gußgehäuse ausgebildeten gemeinsamen Einströmungsraum i, sämtliche Ausströmung'sluftschlitze V mit einem gleichfalls im Gußgehäuse ausgebildeten Ausströmungsraum k in Verbindung. Letzterer mündet nach oben in den Schlot h.

Es ist hierbei nötig, den Einströmungsraum i samt den mit ihm in Verbindung stehenden Einströmungsluftschlitzen b durch geeignete Anordnung der Zwischenlagen d von dem Ausströmungsraum k und den mit diesem in Verbindung stehenden Ausströmungsluftschlitzen h' zu trennen. Dies geschieht nach Fig. 4 bis 6 dadurch, daß die Zwischenlagen d für die Einströmungsluftschlitze b in der oberen Hälfte, für die Ausströmungsluftschlitze V dagegen in der unteren Hälfte des wirksamen Eisenringes an dessen äußerem Umfang angeordnet sind. Außerdem sind die Einströhuingsluftschlitze b am inneren Umfang des wirksamen Eisens ringsherum durch Zwischenlagen d gegen den Rotor hin entweder ganz oder nahezu ganz abgeschlossen. Die Zwischenlagen d schließen sich hierbei an achsial verlaufende, bis an den äußeren Umfang des wirksamen Eisenringes reichende Rippen in des Gußgehäuses in der Art an, daß der gewünschte Abschluß des Einströmungsraumes i gegen den Ausströmungsraum k gesichert ist. Auch bei dieser Anordnung können, wie das insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, die Ausströmungsluftschlitze V gegen den Luftspalt zwischen Stator und Rotor hin teilweise offen bleiben, um die bei der Anordnung nach Fig. 3 beschriebenen Wirkungen zu erreichen.

Verfolgt man den Weg, welchen die Kühl-

luft bei der Anordnung nach den Fig. 4 bis 6 durch die Maschine nimmt, so sieht man, daß die Kühlluft von beiden Seiten der Maschine her durch die Ventilatoren I gegen die Wicklungsköpfe getrieben wird, von dort nach dem im unteren Teil der Maschine befindlichen Einströmungsraum i, von da durch die Einströ- ■ mungsluftschlitze b durch die achsialen Kanäle c, von dort durch die Ausströmungsluftschlitze V in den Ausströmungsraum k strömt, um von dort durch den Schlot h ins Freie zu gelangen. Bei der Anordnung nach Fig. 4

. bis 6 braucht man die achsialen Kanäle in den Blechpaketen nicht voneinander zu trennen, Avie das in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sondern man kann sie durch sämtliche Blechpakete miteinander kommunizierend durchführen.

Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Anordnung ist nur eines der verschiedenen möglichen Ausführungsbeispiele der in den Fig. 1 bis 3 im Prinzip dargestellten Kühleinrichtungen und bleiben Abweichungen in der Konstruktion innerhalb des Geltungsbereiches des vorliegenden Patentes, sofern nur das Prinzip der Anordnung: »Der Kühlluft einen genau bestimmten Weg durch das aktive Eisen ohne Nebenwege zu geben und die Luft auf einem Teil des äußeren Umfanges durch die Einströmungsluftschlitze in das aktive Eisen ein- und nach Durchfließen der achsialen Kanäle auf einem anderen Teil des äußeren Umfanges durch die Ausströmungsluftschlitze austreten zu lassen«, beibehalten wird.

Es wäre ebenfalls nur ein weiteres Aüsführungsbeispiel der beschriebenen Anordnungen, wenn man die Einströmung bzw. Ausströmung der Kühlluft nicht nach Fig. 4 bis 6 auf der unteren bzw. oberen Hälfte des wirksamen Eisenkörpers, sondern an einer beliebigen Anzahl räumlich getrennter, um den Umfang des wirksamen Eisens verteilter Sektoren erfolgen ließe.

Claims (3)

Pate nt-An Sprüche:

1. Einrichtung zur Kühlung elektrischer Maschinen, bei welchen das aus Blechen geschichtete wirksame Eisen des feststehenden Teiles mit radialen Luftschlitzen versehen ist, von denen einer oder eine Anzahl (Einströmungsluftschlitze) die Kühlluft achsialen Kanälen in den Blechpaketen zuführt, während ein anderer Luftschlitz oder eine Anzahl derselben (Ausströmungsluftschlitze) die aus den achsialen Kanälen austretende Luft abführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmungsluftschlitze durch geeignete Anordnung von Zwischenlagen gegen den Luftspalt zwischen Stator und Rotor abgeschlossen sind. ^:

2. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft in die Einströmungsluftschlitze, welche mit einem zweckmäßig im Gußgehäuse ausgebildeten gemeinsamen Einströmungsraum in Verbindung stehen, nur auf einem Teil des äußeren Umfanges in das wirksame Eisen eintritt und auf einem anderen Teil des äußeren Umfanges durch die Ausströmungsluftschlitze, welche mit einem entsprechenden gemeinsamen Ausströmungsraum im Gußgehäuse in Verbindung stehen, austritt, wobei der Einströmungsraum und die Einströmungsluftschlitze gegen den Ausströmungsraum und die Ausströmungsluftschlitze abgeschlossen sind.

3. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der zur Einströmung als auch der zur Ausströmung der Kühlluft benutzte Teil des Umfanges so unterteilt ist, daß mehrere an räumlich getrennten Stellen des Umfanges liegende Abteilungen entstehen, für welche eine entsprechende Anzahl Einströmungs- bzw. Aus-Strömungsräume angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.