FI61776B - Gaskyld elektrisk maskin - Google Patents

Description

r , KUULUTUSJULKAISU ,Ληη, jSSr· LBJ (11) UTLAGG N I NGSSKRI FT 0 > //6 C Patentti ’nylinc-t ty 10 09 1902 (45) Patent oeddelat (51) Ky.ik.Va.1 H 02 K 9/02 SUO M I —FI N LAN D (21) Paunttihakemu* — PMunttnriJknlnj 750602 (22) Hikemiiptlvl — AntMcnlngadag 28.02.75 (23) AlkuplM — Gtttlfh«adaf 28.02.75 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt off*ntll| 05.09-75

Patentti- ja rekisterlhaliitu· (44) Nthttvikstpanon jt kuuLjulkrisun pvm. — 31.05.82

Patent* och regicteretyreleen An tekin utitgd oeh uci.skrifnn pubUcarad (32)(33)(31) Pyydetty «tuoikaui —B«|trd prior It at 0^.03· 7^

Sveitsi-Schweiz(CH) 2996/7^ (71) BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., CH—5^01 Baden, Sveitsi-Schweiz(CH ) (72) Jörg Sapper, Windisch, Sveitsi-Schweiz(CH) (7I4) Berggren Oy Ad (5U) Kaasujäähdytteinen sähkökone - Gaskyld eletrisk maskin

Esillä oleva keksintö kohdistuu kaasujäähdytteiseen sähkökoneeseen, jossa on levypakkatila, joka sulkee sisäänsä roottorin sekä sitä ympäröivän staattorin, tarkemmin sanottuna keksintö kohdistuu sähkökoneeseen, joka on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen.

Mainittua tyyppiä olevia kaasujäähdytteisiä sähkökoneita on tunnettu jo kauan (esim. DE-patenttijulkaisu 877 036). Eräässä tunnetussa epätahtikoneessa, jota on selostettu lehdessä Allis-Chalmers-Engineering Review Nr. 1, Volume 38, 1973, R-H. Barber'in ja T.A. Rohling'in kirjoittamassa artikkelissa "Large Vertical Induction Motors Redesigned", on sisäinen levypakkatila, ts. tila, jossa staattori ja roottori sijaitsevat, erotettu jäähdy-tyskaasua varten toimivasta sisäänvirtaustilasta jakolaitteella siten, että staattorikäämityspää sijaitsee kokonaan sisäisessä tilassa. Jäähdytyskaasua virtaa sisäänvirtaustilassa säteettäi-sesti ulkoa sisäänpäin. Jäähdytyskaasun ensimmäinen osa virtaa roottorin jäähdytysrakojen säteettäistuuletusvaikutuksen vuoksi näiden ja staattorin jäähdy- 61 7 7 6 tysrakojen läpi ulosvirtaustilaan. Toinen osa jäähdytyskaasuista tulee säteettäistuulettimena vaikuttavien pidennettyjen roottorisauvo-jen kautta poikkeutetuksi ja puhalletuksi säteettäisesti sisältä ulospäin staattorikäämityspään ja puristuslevyssä olevien aukkojen kautta ulosvirtaustilaan. Tällöin tämä kaasu jäähdyttää staattorikäämitys-päätä ja levypakan päätysivua. Sisäänvirtaustilan sekä staattorikää-mityspäätä ympäröivän käämityspäätilan poikkileikkausmitat ovat suhteellisen suuret ja jäähdytyskaasun nopeus niissä vastaavasti pieni. Roottorin ja staattorin välisestä ilmaraosta voi jo lämmennyttä jääh-dytyskaasua virrata vuotokaasuna käämityspäätilaan, sekoittua tuoreen jäähdytyskaasun kanssa ja lämmittää sitä, ennen kuin se on vastaanottanut staattorikäämityspään ja levypakan päätysivun lämpöä. Käämityspäätä jäähdytetään siinä pienellä jäähdytyskaasunopeudella jäähdytyskaasulla, joka on sekoittunut lämpimän kaasun kanssa.

Myöskin levypakan päätysivua jäähdytetään samalla lämmenneellä jäähdy tyskaasulla jäähdytyskaasun nopeuden ollessa pieni. Tämä jäähdytys on suuntaamaton ja sillä on vain rajoitettu vaikutus, koska suurempien lämpömäärien poisjohtamiseksi suuret nopeudet olisivat välttämättömiä. Eräiden roottorisauvojen tietyn muotoilun välttämättömyys, jotka sauvat ovat mainitussa esimerkissä pidennetyt jotta ne toimisivat lisäpaineen synnyttäjinä, viittaa myös sellaiseen jäähdytys-kaasuvirtaukseen, joka olisi muuten riittämätön. On selvää, että tehoton jäähdytys myös tarpeettomasti saattaa alentaa koneen sähköistä tehoa.

Sveitsiläisessä patentissa 463 612 selostetussa tahtikoneessa on sisäinen levypakkatila erotettu jäähdytyskaasua varten toimivasta ulkoisesta sisäänvirtaustilasta jakolaitteella. Siinä on eristysainetta oleva erotusseinä sekä roottorille järjestetty aksiaalinen tuuletin. Staattorikäämityspään ulompi osa ulottuu sisäänvirtaustilan sisään, kun taas sen sisempi osa on järjestetty sisempään levypakkatilaan. Aksiaalituuletin imee sisäänvirtaustilassa aksiaalisesti ulkoa sisäänpäin staattorikäämityspään ulomman osan kautta virtaavaa jäähdytys-ilmaa ja kuljettaa sitä levypakkatilaan. Ensimmäinen osa tästä jääh-dytyskaasusta virtaa aksiaalisesti napojen välistä napavälejä pitkin ja säteettäisesti sisältä ulospäin staattorin jäähdytysrakojen läpi ulosvirtaustilaan. Toinen osa jäähdytyskaasusta tulee aksiaalituu-lettimen kautta poikkeutetuksi ja puhalletuksi staattorikäämityspään sisemmän osan kautta säteettäisesti sisältä ulospäin ulosvirtaustilaan.

3 61776 Tällöin tämä jäähdytyskaasu jäähdyttää staattorikäämityspään sisempää osaa ja levypakan päätysivua myös alhaisella jäähdytyskaasuno-peudella. Myös kaikki muut edellä mainitut haittapuolet esiintyvät tässä ratkaisussa. Lisäksi aksiaalituulettimen käytön välttämättömyys paineen synnyttäjänä viittaa myös tässä tapauksessa jäähdytys-kaasuvirtaukseen, joka muuten olisi riittämätön.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on välttää edellä mainitut haittapuolet ja aikaansaada mainittua tyyppiä oleva sähkökone, jossaon mahdollista erottaa sisäänvirtaustila ja levypakkatila levy-pakkatilan välittömässä läheisyydessä siten, että staattorikäämitys-pää tulee jäähdytetyksi tuoreella sekoittamattomalla kaasulla ja levypakan päätysivu tulee jäähdytetyksi suuremmalla nopeudella ja hyvällä tehokkuudella, ilman että tarvittaisiin tuuletinta ylimääräisenä paineensynnyttäjänä.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on keksinnölle tunnusomaista, että jakolaitteessa on ensimmäinen osa, joka erottaa kanavan sisään-virtaustilasta, sekä toinen osa, jossa on sylinterimäinen poraus, joka ympäröi roottorin sylinterimäiseksi muotoiltua päätyosaa ja muodostaa rengasrakotiivisteen sen kanssa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin esimerkkien muodossa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää leikkausta keksinnön mukaisen epätahtikoneen eräästä suoritusmuodosta, kuvio 2 esittää suurennetussa mittakaavassa kuvion 1 yksityiskohtaa, josta selvästi havainnollistuu kanava ja jakolaite, kuvio 3 on leikkaus keksinnön mukaisen tahtikoneen eräästä suoritusmuodosta, ja kuvio A esittää suurennetussa mittakaavassa kuvion 3 yksityiskohtaa, josta selvästi havainnollistuvat kanava ja jakolaite.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa epätahtikoneessa on levypakkatila 12, joka sulkee sisäänsä roottorin 1 ja sitä ympäröivän staattorin 2, ulsovirtaustila 3, sisäänvirtaustila 4 sekä staattoripuristuslevy 6, joka on sovitettu staattorin 2 päätysivuun 5· Jakolaite 8 muodostuu staattorin puristuslevystä 6, levynmuotoisesta osasta 9 sekä putki- 4 61 776 maisesta osasta 10. Jakolaite 8 erottaa levypakkatilan 12 käytännöllisesti katsoen kaasutiiviisti sisäänvirtaustilasta 4. Tällöin pu-ristuslevy 6 sekä osa 9 mahdollistavat- mainittujen tilojen 12 ja 4 pystysuoran erottamisen toisistaan, kun taas putkimainen osa 10 ympäröi oikosulkurengasta 14 ja muodostaa sen kanssa rengasrakotii-visteen 18, mahdollistaen käytännöllisesti katsoen kaasutiiviin erottamisen tilojen 12 ja 4 välillä. Samanaikaisesti muodostuu staatto-rin 2 päätysivun 5 jäähdyttämiseksi toimiva kanava 7, joka on yhteydessä ulosvirtaustilaan 3 ja toimii osatilavuusvirran 25 virtaustienä.

Koko jäähdytyskaasutilavuus 20 virtaa sisäänvirtaustilan 4 läpi sä-teettäisesti ulkoa sisäänpäin. Ensimmäinen osatilavuusvirta 21 virtaa roottorin jäähdytysrakojen 15 säteettäispuhallusvaikutuksen vuoksi näiden sekä staattorin jäähdytysrakojen 13 läpi ulosvirtaustilaan 3 toisena osatilavuusvirtana 22. Pyörivän roottorikäämityspään 16 säteettäispuhallusvaikutuksesta virtaa kolmas osatilavuusvirta 23 kanavassa 7 säteettäisesti ulospäin. Tällöin se sekoittuu jo lämmenneeseen vuototilavuusvirtaan 24, joka virtaa roottorin 1 ja staattorin 2 välisestä ilmaraosta 17, ja tulee tämän kanssa kuljetetuksi kanavaa 7 pitkin viidentenä osatilavuusvirtana 25 ulosvirtaustilaan 3- Kanavan 7 aksiaalinen leveys on sisäänvirtaustilan 4 muihin mittoihin nähden hyvin pieni, niin että kanavassa 7 saavutetaan suuret jäähdytyskaasunopeudet ja staattorin 2 päätysivu 5 tulee hyvin jäähdytetyksi konvektion avulla, vaikkakin jo lämmennyt vuototilavuusvir-ta 24 tulee mukaankuljetetuksi kanavassa 7· Jäähdytyskaasuvirta 20 puolestaan jäähdyttää staattorikäämityspäätä 11, joka on järjestetty oleellisestijakolaitteen 8 ulkopuolelle, sekoittamattomana kylmässä tilassa.

Jakolaitteen 8 putkimaisen osan 10 ja oikosulkurenkaan 14 väliin muodostunut rengasrakotiivistys 18 estää vuototilavuusvirran 24 virtauksen tilaan 4, niin ettei mitään pyörrevirtausta 26 voi syntyä ja ettei tapahdu vuotokaasun 24 sekoittumista käämityspään 11 jäähdytystä varten tarkoitetun kaasun kanssa. Ainoat paineensynnyttäjät muodostavat roottorin jäähdytysraot 15, jotka toimivat säteettäistuulettimena, sekä pyörivät roottorisauvat 19, jotka myös toimivat säteettäistuu-lettirnena. Näin ollen ei tarvita mitään ylimääräistä paineensynnyt-täjää. Kone tuulettaa itseään omavaraisestä. Tuuletus on jokaisessa suhteessa tyydyttävä.

5 / γί n s' oi //6

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty epätahtikone on varustettu häkkiroottorilla. Siinä voisi kuitenkin yhtä hyvin olla kaksoishäkkiroottori tai liuku-rengasroottori. Rengasrakotiivistys 18 voidaan muodostaa jakolaitteen 8 putkimaisen osan 10 ja roottorikäämityspäälle 16 mahdollisesti järjestetyn kutistusrenkaan tai roottorikäämityspäälle 16 järjestetyn kääreen väliin. Koska mitään staattoripuristuslevyä ei tarvita staattorin 2 levypakan koossapitämiseksi, voidaan puristuslevyn sijasta käyttää peitelevyä 6.

Kuviot 3 ja 4 esittävät tahtikonetta, jonka jäähdytyslaite on oleellisesti samanlainen kuin kuvioiden 1 ja 2 mukaisella epätahtikoneella, jolloin samat rakenneosat on merkitty samoilla viitenumeroilla. Tässä roottorin 1 muodostaa napapyörä, jossa on halutusta kierrosluvusta riippuva lukumäärä napoja. Napapyörän 1 päätysivuun on sovitettu pei-televy 30, jossa on sylinterimäinen laippa 31. Jakolaitteen 8 putkimainen osa 10 sulkee sisäänsä sylinterimäisen laipan 31 ja muodostaa yhdessä tämän kanssa rengasrakotiivisteen 18. Tässä tahtikoneen suoritusmuodossa on pisteviivalla merkitty osatilavuusvirta 23 luonnollisesti nolla, kuten piirustuksesta käy ilmi.

Peitelevyn 30 sijasta voi piirustuksessa katkoviivoin esitetty säteet-täistuuletin 32 olla järjestetty napapyörän 1 päätysivuun. Jakolaitteen 8 putkimainen osa 10 ympäröisi myös tässä tapauksessa sylinteri-mäistä laippaa 31 ja muodostaisi rengasrakotiivisteen 18 sen kanssa. Säteettäistuuletin 32 ei ole sinänsä välttämätön, mutta se on esitetty sen osoittamiseksi, että tilavuusvirran suurentamiseksi se voidaan järjestää ilman oleellisia muutoksia.

Claims (6)

6 61776

1. Kaasujäähdytteinen sähkökone, jossa on levypakkatila (12), joka sulkee sisäänsä roottorin (1) sekä sitä ympäröivän staattorin (2), staattorin kehälle järjestetty ulosvirtaustila (3)» koneen kumpaankin päähän järjestetty sisäänvirtaustila (4) sekä jakolaite (8), joka erottaa levypakkatilan (12) sisäänvirtaus-tilasta (4), jolloin roottori (1), erikoisesti roottorin päät, on muotoiltu niin, että ne vaikuttavat tuulettimena ja staattorin (2) levypakan ja jakolaitteen (8) väliin on sovitettu ulosvirta-ustilan (3) kanssa yhteydessä oleva, staattorin (2) päädyn (5) jäähdyttämiseksi toimiva kanava (7), ja jolloin jakolaite (8) erottaa kanavan (7) sisäänvirtaustilasta (4) oleellisesti kaasu-tiiviisti ja staattorin käämityspää (11) on järjestetty oleellisesti jakolaitteen (8) ulkopuolelle, tunnettu siitä, että jakolaitteessa (8) on ensimmäinen osa (6, 9)> joka erottaa kanavan (7) sisäänvirtaustilasta (4), sekä toinen osa (10), jossa on sylinterimäinen poraus, joka ympäröi roottorin (1) sylinterimäiseksi muotoiltua päätyosaa (14) ja muodostaa rengasrakotiivisteen (18) sen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökone, joka on epätahti-kone, jossa on yksinkertainen tai kaksoishäkkiroottori tai liuku-rengasroottori, tunnettu siitä, että roottorin (1) sylinterimäinen osa (14) on roottorin häkkikäämityksen oikosulkurengas, roottorin käämityspäälle (16) sovitettu kutistusrengas tai roottorin käämityspäälle (16) sovitettu kääre.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökone, tunnettu siitä, että ainoat paineensynnyttäjät ovat säteettäistuulettimena toimivat roottorin jäähdytysraot (15) sekä myös säteettäistuulettimena toimiva, sähkömagneettisten ominaisuuksien vuoksi välttämätön roottorikäämityspää (16).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökone, tunnettu siitä, että jakolaite (8) muodostuu osittain levystä (6), joka on staattorin puristuslevy tai peitelevy.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökone, joka on tahtikone, tunnettu siitä, että napapyörän (1) päätysivuun on sovitettu peitelevy (30), jossa on sylinterimäinen laippa (31), joka muodostaa rengasrakotiivisteen (18) sisäpinnan. 61776 7

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökone, joka on tahtikone, tunnettu siitä, että napapyörän (1) päätysivuun on sovitettu säteettäispuhallin (32), jonka peitelevyssä on sylinteri-mäinen laippa (31), joka muodostaa rengasrakotiivisteen (18) sisäpinnan .