Elektrische Maschine mit eingebautem mehrstufigem Lüfter Die immer grösser werdende Ausnutzung elektri scher Maschinen bedingt grössere Kühlluftmen-en, und die gegebenen Luftdurchtrittsquerschnitte er geben grössere Strömungswiderstände für die Kühl luft. Ist ausserdem der Durchmesser der Maschine und damit der des Eigenlüfters begrenzt, wie das z. B. bei Sondermaschinen oder bei Fahrz.eugmotoren oft der Fall ist, so bestimmt bei Eigenbelüftung die erreichbare Druckhöhe des Lüfters die Belastungs grenze der Maschine. Man ist in solchen Fällen, wenn man die Maschine voll auznutzen will, gezwun gen, zur Fremdbelüftung überzugehen, was besonders bei Fahrzeugmotoren einen bedeutenden Mehrauf wand zur Folge hat.
Es sind bereits Lüftungsanordnungen für elek trische Maschinen bekannt, bei denen zur Erhöhung der erreichbaren Druckhöhe der Lüfter mehrstufig ausgeführt ist. Die Erfindung geht von einem derar tigen mehrstufigen, eingebauten Lüfter für elek trische Maschinen aus. Sie besteht in einer besonders zweckmässigen Durchbildung der Gesamtanordnung. Erfindungsgemäss ist der Schild an der Stirnseite der Maschine als Leitapparat zwischen zwei Lüfterstufen ausgebildet. Dadurch wird der Platzbedarf für den Einbau des mehrstufigen Lüfters vermindert; ausser dem wird der Lüfterwirkungsgrad durch die Zwi schenfügung eines Leitapparats zwischen den Lüfter- stufen erhöht.
Der Lüfter kann dabei an der Maschine sowohl als Sauglüfter ausgebildet sein, wobei er die Kühlluft aus der Maschine ansaugt, oder auch als Druck lüfter, wobei er die Kühlluft in die Maschine drückt. Besonders zweckmässig erweist es sich, wenn der als Leitapparat für die mehrstufige Lüfteranordnung augebildete Maschinenschild gleichzeitig der Lager schild der Maschine ist. In diesem Fall ergeben sich <B>-</B> wie an Hand der Ausführungsbeispiele zu ersehen ist<B>-</B> besonders günstige räumliche Anordnungen.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Aus führungsbeispiele der Fig. <B>1</B> bis 4 näher erläutert. Fig. <B>1</B> zeigt im axialen Schnitt eine Stirnseite eines Fahrzeugmotors, also z. B. des Fahrmotors einer elektrischen Lokomotive.<B>1</B> ist die Motorwelle, 2 der Kommutator der Maschine.
Aus dem Raum 4 wird mittels der Lüftereinrichtung Kühlluft abgesaugt und über die öffnungen <B>5</B> des stirnseitigen Abschlus ses<B>6</B> der Maschine nach aussen geblasen.<B>7</B> und<B>8</B> sind nun die beiden hintereinandergeschalteten <B>Lüf-</B> ter, die als Radiallüfter ausgebildet sind, Zwischen den beiden Lüftern befindet sich ein Leitapparat<B>9,</B> der aus den beiden radialen Führungswänden<B>10</B> und dazwischen eingegossenen Führungsrippen besteht. Der Leitapparat bildet nun gleichzeitig den Lager schild der Maschine, wobei 12 ein in den Lagerschild eingesetztes Wälzlager für die Welle<B>1</B> darstellt.
Zwi schen dem Lüfterrad <B>13</B> des Lüfters<B>7</B> und dem Leitapparat sind ineinandergreifende Dichtungsringe <B>15</B> eingefügt. Eine ähnliche Dichtung befindet sich an dem äusseren Lüfterrad bei<B>16.</B>
Während der Lüfter der Fig. <B>1</B> als Sauglüfter wirkt, ist der Lüfter der Fig. 2 als Drucklüfter aus gebildet. Das äussere Lüfterrad sitzt am linken Ende der Welle<B>1,</B> das innere Lüfterrad <B>17</B> befindet sich im Innern der Maschine neben dem Anker. Zwischen den beiden Lüfterrädern ist wiederum ein Leitapparat <B>9</B> vorgesehen, der gleichzeitig der Lagerschild der Maschine ist. Die Luftströmung ist ebenso wie in Fig. <B>1</B> durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet.
Bei einer mehrstufigen Druckbelüftung gemäss der Erfindung lässt sich durch Anordnung von Schlitzen bzw. Löchern in dem zwischen den Lüfter- stufen befindlichen Leitapparat eine sehr wirksame Abscheidung von mitgerissenen Teilchen, die schwe- rer als Luft sind, erreichen.
Diese Teilchen, also Staub oder Wasser, strömen entlang der Wand des Aussenbogens der äusseren Umleitung des Leitappa- rats und werden zusammen mit einer kleinen Leck- luftmenge nach aussen geblasen. Fig. <B>3</B> veranschau licht diese Anordnung.<B>18</B> ist der genannte Aussen bogen für die Umleitung der Luft zum Leitapparat<B>9.</B> In dem Aussenbogen befinden sich die öffnungen <B>19,</B> gegen die in der Kühlluft enthaltene schwerere Teil chen, wie Staub oder Wasser, geschleudert und so aus dem Kühlstrom entfernt werden.
Im übrigen stimmt die Anordnung der Fig. <B>3</B> mit der der Fig. 2 überein.
Man kann die Anordnung nach der Erfindung auch dazu benutzen, aus einzelnen Stufen des mehr stufigen Lüfters Kühlluft abzuzweigen, die dann Kühlwege zu versorgen hat, in denen kein grösserer Strömungswiderstand besteht. Beispielsweise wird bei der Anordnung nach Fig. 4 die von dem äusseren Drucklüfter<B>29</B> geförderte Kühlluft nicht vollständig dem Leitapparat<B>9</B> und damit auch dem Innenlüfter 20 zugeführt. Es wird vielmehr ein Teil der vom Lüfter<B>29</B> geförderten Luft bereits vor dem Eintritt in den Leitapparat abgezweigt, wobei er -über den Umlenkbogen <B>18</B> zu öffnungen 21 geführt wird, die einen Austritt eines Teiles der Kühlluft aus dem Kühlstrom ermöglichen.
Dieser Teilkühlstrom wird dann in axialer Richtung über die äussere Mantel fläche der elektrischen Maschine geleitet. Diese besitzt dazu an der Mantelfläche Kühlrippen 22, zwischen denen der abgezweigte Kühlluftstrom fliesst. Da für diese Kühlung kein wesentlicher Gegendruck zu überwinden ist, genügt für die Erzeugung der erforderlichen Druckhöhe bereits die erste Lüfter- stufe.
Bei Maschinen mit ausserhalb des Schildes an geordneten Stehlagern lässt sich die Erfindung sinn gemäss anwenden, das heisst, der zwischen den Stufen liegende Leitapparat ist dann zugleich der stirnseitige Schild der Maschine. Die Lüfter der erfindungs gemässen Anordnung können, wie in den Ausfüh rungsbeispielen dargestellt, als Radiallüfter ausge- bildet sein; man könnte sie aber einschliesslich des Leitapparats zwischen den einzelnen Lüfterstufen als Axiallüfter ausbilden.
In diesem Falle fliesst die Kühlluft zwischen den Lüfterflügeln und in den Füh rungskanälen des Leitapparats in axialer Richtung, ohne dass eine Umlenkung wie bei den Radiallüftern der Ausführungsbeispiele erforderlich ist. Der Leit- apparat stellt dabei wiederum den Maschinenschild bzw. den Lagerschild der Maschine dar.
Electric machine with built-in multi-stage fan The increasing use of electric machines requires larger amounts of cooling air, and the given air passage cross-sections result in greater flow resistances for the cooling air. Is also the diameter of the machine and thus that of the self-ventilator limited, such as the z. B. is often the case with special machines or vehicle engines, the achievable pressure level of the fan determines the load limit of the machine with self-ventilation. In such cases, if you want to fully utilize the machine, you are forced to switch to external ventilation, which, especially with vehicle engines, results in significant additional expenditure.
There are already ventilation arrangements for elec tric machines are known in which the fan is designed to increase the achievable pressure level in several stages. The invention is based on such a multistage, built-in fan for elec tric machines. It consists in a particularly expedient implementation of the overall arrangement. According to the invention, the shield on the front side of the machine is designed as a diffuser between two fan stages. This reduces the space required for installing the multi-stage fan; In addition, the fan efficiency is increased by inserting a diffuser between the fan stages.
The fan can be designed on the machine both as a suction fan, where it sucks in the cooling air from the machine, or as a pressure fan, where it presses the cooling air into the machine. It proves to be particularly useful if the machine shield, which is designed as a guide apparatus for the multi-stage fan arrangement, is also the bearing shield of the machine. In this case <B> - </B> as can be seen from the exemplary embodiments <B> - </B> particularly favorable spatial arrangements result.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments of FIGS. 1 to 4. Fig. 1 shows in axial section an end face of a vehicle engine, that is, for example. B. the traction motor of an electric locomotive. <B> 1 </B> is the motor shaft, 2 is the commutator of the machine.
Cooling air is sucked out of the room 4 by means of the fan device and blown out through the openings <B> 5 </B> of the frontal closure <B> 6 </B> of the machine. <B> 7 </B> and < B> 8 </B> are now the two <B> fans </B> connected one behind the other, which are designed as radial fans. Between the two fans there is a diffuser <B> 9 </B> that consists of the two radial guide walls <B> 10 </B> and guide ribs cast in between. The diffuser now simultaneously forms the bearing shield of the machine, with 12 representing a roller bearing for the shaft <B> 1 </B> inserted into the bearing shield.
Interlocking sealing rings <B> 15 </B> are inserted between the fan wheel <B> 13 </B> of the fan <B> 7 </B> and the diffuser. A similar seal is located on the outer fan wheel at <B> 16. </B>
While the fan of FIG. 1 acts as a suction fan, the fan of FIG. 2 is designed as a pressure fan. The outer fan wheel sits at the left end of the shaft <B> 1 </B>, the inner fan wheel <B> 17 </B> is located inside the machine next to the armature. A diffuser <B> 9 </B> is again provided between the two fan wheels, which is also the end shield of the machine. As in FIG. 1, the air flow is indicated by the arrows drawn.
With multi-stage pressure ventilation according to the invention, by arranging slots or holes in the diffuser located between the fan stages, a very effective separation of entrained particles that are heavier than air can be achieved.
These particles, ie dust or water, flow along the wall of the outer arch of the outer diversion of the diffuser and are blown outwards together with a small amount of leakage air. Fig. 3 illustrates this arrangement. 18 is the named outer bend for the diversion of air to the diffuser <B> 9. </B> The outer bend is where the Openings <B> 19 </B> against which the heavier particles contained in the cooling air, such as dust or water, are thrown and thus removed from the cooling flow.
Otherwise, the arrangement of FIG. 3 corresponds to that of FIG. 2.
The arrangement according to the invention can also be used to branch off cooling air from individual stages of the multi-stage fan, which air then has to supply cooling paths in which there is no greater flow resistance. For example, in the arrangement according to FIG. 4, the cooling air conveyed by the outer pressure fan 29 is not completely supplied to the diffuser 9 and thus also to the inner fan 20. Rather, some of the air conveyed by the fan 29 is branched off before it enters the diffuser, it being guided via the deflecting bend 18 to openings 21 which have an exit allow part of the cooling air from the cooling flow.
This partial cooling flow is then passed in the axial direction over the outer jacket surface of the electrical machine. This has cooling ribs 22 on the jacket surface, between which the branched cooling air flow flows. Since no significant counter pressure has to be overcome for this cooling, the first fan stage is sufficient to generate the required pressure level.
In the case of machines with pedestal bearings arranged outside the shield, the invention can be used appropriately, that is, the guide device located between the steps is then also the front shield of the machine. The fans of the arrangement according to the invention can, as shown in the exemplary embodiments, be designed as radial fans; they could, however, be designed as an axial fan, including the diffuser between the individual fan stages.
In this case, the cooling air flows between the fan blades and in the guide channels of the diffuser in the axial direction without the need for a deflection as in the case of the radial fans of the exemplary embodiments. The control device in turn represents the machine plate or the end plate of the machine.