DE1613265C - Kuhlflussigkeitsdurchstromter, in der Hohlwelle des Laufers einer elektrischen Maschine angeordneter Kühlkörper - Google Patents

Description

bekannten Motorausbildungen beschäftigten sich demgemäß auch nur mit der Aufgabe, einen Kühlmantel aus einem nicht korrodierenden Metall oder einem sonstigen nicht korrodierenden Material herzustellen, 5 nicht aber mit der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe.

durch unterschiedliche Temperaturen des Kühlmittels verursachte Wärmespannungen im Läufer zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einem kühlflüssigkeitsdurchströmten, in der Hohlwelle des Läufers einer elektrischen Maschine angeordneten Kühlkörper der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlkanäle mäanderförmig in Achs-

ist es zur Abfuhr der Läuferverlustwärme bekannt, die io möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung über Kühlflüssigkeit auf der Gegen-Antriebsseite durch das gesamte Läuferblechpaket erzielt wird, um so ein in einer hohlen Läuferwelle angeordnetes Rohr
eintreten zu lassen und auf der Antriebsseite am
äußeren Umfang des Rohres in der hohlen Welle
zurückzuführen. Von dort wird das Kühlmittel 15
üblicherweise über Kanäle im Lagerschild zur Kühlung des Ständers weitergeführt, wobei Dichtelemente
die rotierende Welle gegen das feststellende Lagerschild abdichten, um Kühlmittelverluste zu verhindern. Die Wärmeabfuhr im Läufer erfolgt hierbei 20 richtung verlaufend angeordnet sind und zu zwei im wesentlichen durch Rückleitung des Kühlmittels oder mehr über den Umfang des Kühlkörpers veram äußeren Umfang des Rohres in der hohlen Welle, teilten, mit Einlaß-, Rückfluß- und Auslaßkanal verwobei die Wärme aus dem Läuferblechpaket auf der sehenen Kanalgruppen zusammengefaßt sind,
gesamten Länge des Blechpaketsitzes in die Hohl- Der erfindungsgemäße Kühlkörper weist also

welle übertritt. Um an dieser Stelle eine möglichst 25 Kanalgruppen auf, die jeweils aus einem Eintrittsintensive Wärmeabfuhr an das Kühlmittel zu erhal- kanal, einem Rückflußkanal und einem Auslaßkanal ten, ist es bekannt, die hohle Welle am inneren
Umfang mit spiralförmigen Kühlkanälen auszubilden,
durch die das Kühlmittel strömt. Bei dieser Art der
Kühlung des Läufers wird die Strömungsgeschwin- 30
digkeit des Kühlmittels um ein Mehrfaches erhöht
und dementsprechend auch die Wärmeabfuhr durch
das Kühlmittel.

Die bekannte Kühlanordnung besitzt aber nun

insofern einen großen Nachteil, als das Kühlmittel 35 werden. Dadurch, daß dann in Umfangsrichtung gevon der Antriebsseite zur Gegen-Antriebsseite sehen Einlaßkanal, Rückflußkanal, Auslaßkanal und fließend sich stark erwärmt, wodurch das Läufer- dann wieder Einlaßkanal, Rückflußkanal, Auslaßblechpaket mit den darauf befindlichen Wicklungen kanal usw. nebeneinanderliegen, wird sich am über die gesamte Länge des Blechpaketes unter- Läufermantel eine sowohl in, axialer als auch in schiedliche Temperaturwerte annimmt. Diese Tem- 40 Umfangsrichtung. etwa gleiche mittlere Temperatur peraturdifferenzen im Läuferpaket sind um so nach- einstellen.

teiliger, je höher die Drehzahl des Läufers ist. Durch Wieviel Kanalgruppen vorgesehen werden müssen,

die Temperaturdifferenzen bedingt treten erhebliche richtet sich nun im wesentlichen nach der Größe, Wärmespannungen auf, durch die die Betriebssicher- d.h. nach dem. Umfang des Läufers, wobei größere heit des Läufers in Frage gestellt ist. Messungen 45 Läufer eine größere Anzahl von Kanalgruppen und Versuche haben ergeben, daß bei Generatoren erforderlich machen. Ein Vorteil des in die hohle mit Läufern hoher Drehzahl, beispielsweise bis zu ■ Läuferwelle einzusetzenden Kühlkörpers ist dabei, 24 000 U/min, durch die hohe Verlustwärme im daß in dieselbe Läuferwelle bei Bedarf Kühlkörper Läufer Wärmespannungen auftreten, die eine ein- mit unterschiedlicher Kanalgruppenzahl ohne Ändewandfreie Festlegung der Wicklungen im Läufer und 50 rung der Läuferabmessungen eingesetzt werden das Beibehalten des Wuchtzustandes auch nach können,
längerer Betriebszeit verhindern. An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbei-

Es ist auch schon ein flüssigkeitsgekühlter Elektro- spiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
motor bekannt, bei dem die Kühlkanäle nicht nur F i g. 1 eine Abwicklung des Umfanges des Kühl-

schraubenlinienförmig, sondern auch schon mäander- 55 körpers mit zwei Kanalgruppen,
förmig (zickzackförmig) ausgeführt sind. Auch bei Fig. 2 eine Seitenansicht des Kühlkörpers und

dieser Führung der Kühlkanal wird jedoch der Fi g. 3 eine schematische Darstellung eines fliissig-

Läufer bezüglich seiner geometrischen Abmessungen keitsgekühlten Generators mit in der Hohlwelle des einer ungleichmäßigen Temperaturbeaufschlniiung Läufers angeordnetem Kühlkörper mit zwei Kanalausgesetzt. Da die im Läufer entstehende Verlust- 60 gruppen.

bestellen. Dabei können selbstverständlich statt nur eines Rückflußkanals auch zwei oder mehr Rückflußkanäle vorhanden sein.

Erst wenn, wie gemäß der Erfindung vorgesehen ist, mehrere, mindestens aber zwei, Kanalgruppen vorgesehen sind, kann eine gefährliche, über den Umfang und über die Länge des Läuferblechpaketes unterschiedliche Temperaturverteilung vermieden

wärme nämlich dort
brocheiie Kühlmittellei turn

durch eine einzige, ununter-

die

abgeführt wm schraubenlinienförmig oder mäaiulcrförmig am Aiißenuinl'ang des Laufers angeordnet ist, wird sich I)C! der einen Ausführung (Scliraubcnlinienforni) eine fig untersdiiedliehe Temperaturveileil'im; über Ίί/ axiale LäiiHij de·; IMechpaketes, bei der anderen Aiisl'üliiiiiig (.Μϋ.Ίΐκ!.Ί"Ι'οπη) über den b'mi'an ; .jr-idie!!. i>i::e

In F i g. 1 ist mit I tier Kühlkörper bezeichnet, dessen Kanalgruppen 2 und 3 jeweils aus einem Einlaßkanal 4, Rückllußkanal 5 und Auslal.ikanal (5 bestehen. Die Kanäle 4, 5 und f> sind in Achsrichtung des Kühlkörpers 1 inäandeil'ünnig ausgebildet, so daß das in den Einlaßkan'alen -J einströmende und in ilen Auslaßkanalen 6 ausströmende flüssige Kühlmittel gleiche ,Strümum'.suditiiiiu be-.it/i, wühiciid die

Kühlmittelströmung durch die Rückflußkanäle 5 entgegengesetzt gerichtet ist.

Der Kühlkörper 1 ist gemäß F i g. 2 mit einer zentralen Bohrung 7 versehen, die zur Aufnahme eines in eine Hohlwelle des Läufers hineinragenden Kühlmittelzuführungsrohres dient (Fig. 3).

In Fig. 3 tritt das mit Pfeilen gekennzeichnete flüssige Kühlmittel durch einen Eintrittsstutzen 8 am Gehäuse 9 in den Innenraum 10 des Generators ein und wird von dort durch das Kühlmittelzuführungsrohr 11, welches in die Hohlwelle 12 des Läufers 13 hineinragt, in einen Raum 14 geleitet. Die Hohlwelle 12 besteht aus zwei zusammengesetzten Teilen 15 und 16, wobei auf dem Teil 16 das Läuferblechpaket 17 mit -den Wicklungen 18 aufgebracht ist. Das aus dem Kühlmittelzuführungsrohr 11 austretende und in den Raum 14 eintretende flüssige Kühlmittel strömt in die Einlaßkanäle 4 des Kühlkörpers 1, von dort in entgegengesetzter Richtung durch die Rückflußkanäle 5 und dann durch die Auslaßkanäle 6 in einen Ringraum 19 der Hohlwelle 12. Von hier aus wird das Kühlmittel über Lager 20, Lagerschild 21 den Kühlkanälen 22 des Gehäuses 9 zur Ständerkühlung zugeführt.

Das durch, die Kühlkanäle 4, 5 und 6 fließende Kühlmittel nimmt "die in den Läuferwicklungen 18 erzeugte Verlustwärme auf, und zwar über die gesamte Länge des Blechpaketes 17, praktisch völlig gleichmäßig, da sich durch die mäanderförmigc Ausbildung der Kühlkanäle 4, 5 und 6 in Achsrichtung des Kühlkörpers 1 »warme« und »kalte« Kühlströme abwechseln. Hierdurch werden auch die sich auf das Läuferblechpaket nachteilig auswirkenden Wärmespannungen fast gänzlich verhindert oder zumindest so weit verringert, daß keine Gefährdung des Läufers mehr auftritt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kühlflüssigkeitsdurchströmter, in der Hohlwelle des Läufers einer elektrischen Maschine angeordneter Kühlkörper, dem die Kühlflüssigkeit über eine zentrale Bohrung zufließt und bei dem die Kühlflüssigkeit über am äußeren Umfang angeordnete, von der Innenwandung der Hohlwelle radial außen begrenzte Kühlkanäle wieder abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle maanderförmig in Achsrichtung verlaufend angeordnet sind und zu zwei oder mehr über den Umfang des Kühlkörpers (1) verteilten, mit Einlaß-(4), Rückfluß-(5) und Auslaßkanal (6) versehenen Kanalgruppen (2, 3) zusammengefaßt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen