DE1090750B

DE1090750B - Grooved sheets for electrical machines with cooling channels in the teeth

Info

Publication number: DE1090750B
Application number: DESCH24682A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Weh
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1958-09-05
Filing date: 1958-09-05
Publication date: 1960-10-13

Description

Genutete Bleche für elektrische Maschinen mit Kühlkanälen in den Zähnen Die Ausnutzung elektrischer Maschinen ist in hohem Maße von der Abführung der entstehenden Verluste abhängig. Auf diesem Gebiet sind erhebliche Fortschritte erzielt worden, ganz besonders auch dadurch, daß die wärmeerzeugenden Verluste an den Stellen erfaßt und abgeführt werden, wo sie entstehen.Grooved sheets for electrical machines with cooling channels in the teeth The exploitation of electrical machines is to a large extent dependent on the dissipation of the resulting Losses dependent. Considerable progress has been made in this area, especially in that the heat-generating losses at the points are recorded and carried away where they arise.

Neben anderem ist es bekanntgeworden, in den Zähnen elektrischer Maschinen Kühlkanäle vorzusehen, durch die das Kühlmittel hindurchgepreßt wird. Besonders bewährt hat sich diese Methode bei Maschinen großer Leistung, deren Verluste von einem geschlossenen Kühlkreislauf aufgenommen und über Wärmeaustauscher abgeführt werden. Bei großen Maschinen ist diese Ausführung möglich, weil die Maschinen große Zahnabmessungen haben und daher wirksame Kühlkanäle mit ausreichend großem hydraulischem Querschnitt entstehen, der bei gegebener -Kühlkanallänge und gegebenem Ventilatordruck zur Erzielung einer wirksamen Strömungsgeschwindigkeit vorhanden sein muß. So sind selbst bei mehreren Meter langen Kühlkanälen, entsprechende Hochdruckgebläse vorausgesetzt, noch hinreichend große Strömungsgeschwindigkeiten erzielbar. Bei Motoren mittlerer Leistung für normale Verwendung hat sich diese Methode jedoch nicht einführen können, weil hierbei die Zahnquerschnitte zu klein sind, um Kühlkanäle mit wirksamem hydraulischem Querschnitt unterzubringen.Among other things, it has become known in the teeth of electrical machines Provide cooling channels through which the coolant is forced. Particularly This method has proven itself in machines with high performance whose losses of added to a closed cooling circuit and discharged via heat exchangers will. This design is possible with large machines because the machines are large Tooth dimensions and therefore have effective cooling channels with a sufficiently large hydraulic Cross-section arise with a given cooling duct length and a given fan pressure must be present to achieve an effective flow rate. So are even with cooling ducts several meters long, provided that the appropriate high-pressure fan is used, sufficiently high flow velocities can still be achieved. Medium in engines However, this method has not been able to introduce performance for normal use because here the tooth cross-sections are too small to provide effective hydraulic cooling channels To accommodate cross-section.

Weiterhin sind Motoren bekanntgeworden, bei denen die Nutenräume nicht vollständig von der Wicklung ausgefüllt werden und so ein Kanal für das Kühlmittel innerhalb der Nut entsteht. Diese Anordnung ergibt schmale Luftkanäle, die kühltechnisch ungünstig sind.Furthermore, motors have become known in which the slot spaces are not completely filled by the winding and thus a channel for the coolant arises within the groove. This arrangement results in narrow air ducts that are used for cooling are unfavorable.

In einer weiteren Ausführung werden die Nuten in ungleicher Teilung angeordnet, wodurch abwechselnd schwächere und stärkere Zähne entstehen. In den stärkeren Zähnen können dann geeignete Kühlkanäle untergebracht werden. Diese Anordnung hat jedoch, bedingt durch die ungleiche Nutenteilung, schwerwiegende elektromagnetische Nachteile und hat sich daher nicht einführen können.In a further embodiment, the grooves are unevenly spaced arranged, creating alternately weaker and stronger teeth. In the Suitable cooling channels can then be accommodated for stronger teeth. This arrangement However, due to the uneven pitch, it has serious electromagnetic Disadvantages and has therefore not been able to introduce itself.

Die vorliegende Erfindung zeigt einen neuen Weg für die Schaffung von wirksamen Kühlkanälen in den. verbreiterten Zähnen zwischen einzelnen Nutengruppen bei genuteten Ständerblechen elektrischer Maschinen, wobei die aufgezeigten Mängel beseitigt sind. Die Erfindung besteht darin, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Zahnkopfteilung im Bereich der verbreiterten Zähne die Nuten innerhalb der Nutengruppen parallel angeordnet werden. In den verbreiterten Zähnen zwischen den Nutengruppen lassen sich bequem Kühlkanäle mit großem hydraulischem Querschnitt unterbringen. Besonders vorteilhafte und einfach ausführbare Anordnungen ergeben sich, wenn man jeweils zwei benachbarte Nuten zu einer Nutengruppe zusammenfaßt.The present invention shows a new way of creating of effective cooling channels in the. widened teeth between individual groups of grooves with grooved stator sheets for electrical machines, with the deficiencies indicated are eliminated. The invention consists in that to achieve a uniform Tooth tip pitch in the area of the widened teeth, the grooves within the groove groups be arranged in parallel. In the widened teeth between the groups of grooves cooling channels with a large hydraulic cross-section can be conveniently accommodated. Particularly advantageous and easily executable arrangements result when one combines two adjacent grooves to form a group of grooves.

Bei Anwendung der Erfindung auf Läuferbleche werden die Nutenschlitze derartig schräg gegeneinander gestellt, daß sich auch hier im Bereich der verbreiterten Zähne eine gleichmäßige Zahnkopfteilung ergibt.When applying the invention to rotor sheets, the slot slots so inclined against each other that here too in the area of the widened Teeth results in an even tooth tip pitch.

An Hand der Abbildungen soll die Erfindung näher beschrieben werden.The invention is to be described in more detail with the aid of the figures.

In Abb. 1 bedeutet 1 ein Ständerblech eines Motors. 2 a und 2 b zeigen jeweils zwei benachbarte Nuten, die parallel gestanzt sind. Abgeschlossen sind die Nuten durch Nutenkeile. Dadurch, daß jeweils benachbarte Nuten parallel stehen,- ergeben sich zwischen den Nutengruppen breite Zähne 3, in die man bequem einen Kana14 stanzen kann, der ausreichend großen hydraulischen Querschnitt hat und infolgedessen auch für die Kühlung wirksam ist.In Fig. 1, 1 means a stator of a motor. Figures 2a and 2b show two adjacent grooves that are punched in parallel. They are closed Grooves through slot wedges. Because each neighboring grooves are parallel, wide teeth 3 arise between the groups of grooves, into which one can comfortably insert a channel14 can punch, which has sufficiently large hydraulic cross-section and as a result is also effective for cooling.

Würde man bei dem dargestellten Blechschnitt die Nuten in üblicher Weise so stanzen, daß sie radial stehen, dann könnte man zwischen benachbarten Nuten nur Kanäle vorsehen, die keine wirksame Kühlung ergäben.In the case of the sheet metal section shown, the grooves would be more usual Punch way so that they stand radially, then you could between adjacent grooves only provide channels that would not result in effective cooling.

Die Beschränkung des erfindungsgemäßen - Gedankens auf jeweils zwei benachbarte Nuten hat den Vorteil der Symmetrie hinsichtlich des Wärmeflusses, da jede Nut benachbart zu einem Kühlkanal ist.The restriction of the inventive concept to two each neighboring grooves has the advantage of symmetry in terms of heat flow, since each groove is adjacent to a cooling channel.

Bei Ständerblechen ist die Anordnung des Kühlkanals in der Gegend des Nutengrundes wegen des Wärmetransports günstig, da er in etwa im Schwerpunkt der Wärmeerzeugung liegt. Die Kanäle weiter in den Blechrücken hinauszuverlegen, ist nicht zweckmäßig, da im Rücken bekanntlich nicht die größte Verlustdichte ist.In the case of stator sheets, the arrangement of the cooling duct is in the area the bottom of the groove favorable because of the heat transfer, since it is roughly in the center of gravity the heat generation lies. The channels continue to lay in the back of the sheet metal, is not appropriate, as it is well known that the back does not have the greatest loss density.

Abb.2 zeigt eine Anwendung des Erfindungsgedankens auf ein Läuferblech. In dieser Abbildung bedeutet 1 wiederum das Blech, 2 a und 2 b benachbarte Nuten 4 bedeutet den Kühlkanal in dem breiten Zahn 3 zwischen den Nutengruppen.Fig.2 shows an application of the inventive concept to a rotor plate. In this figure, 1 again means the sheet metal, 2 a and 2 b adjacent grooves 4 means the cooling channel in the wide tooth 3 between the groups of grooves.

Die parallele Anordnung der Nuten führt dazu, daß die Teilung der Zähne am äußeren Durchmesser nicht regelmäßig ist. Eine derartige ungleiche Zahnteilung wäre ungünstig, da sie zu Verzerrungen der Feldkurve und zu einer Erhöhung der Oberwellenstreuung führt. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die i@Tutenschlitze 5 so vorzusehen, daß die Teilung am Umfang gleichmäßig ist und die beschriebenen Nachteile nicht entstehen.The parallel arrangement of the grooves leads to the division of the Teeth on the outer diameter is not regular. Such an unequal tooth pitch would be unfavorable as it would distort the field curve and increase the harmonic scattering leads. For this reason, it is advisable to provide the i @ bag slots 5 in such a way that that the division on the circumference is even and not the disadvantages described develop.

Bei der Anwendung des Erfindungsprinzips auf Läuferbleche entsteht der verbreiterte Platz zur Aufnahme der Kühlkanäle in der Gegend des Läuferumfanges. Wenn dies auch nicht die Stelle der größten Verlustdichte ist, so ist diese Stelle doch für die Kühlung richtig, weil man mit Rücksicht auf die Erwärmung des Ständers Wert darauf legt, daß die Läuferoberfläche eines Elektromotors möglichst kalt bleibt, damit keine Aufheizung des Ständers vom Läufer her erfolgt. Auch bei Anwendung des vorbeschriebenen Kühlprinzips können die übrigen sonst bekannten Methoden zur Verbesserung der Wärmeabfuhr angewendet werden. So ist es ohne weiteres möglich, bei Ständerblechen eine Außenzahnung vorzunehmen, die bei derartigen Maschinen sehr wirkungsvoll ist. Auch kann man die Nuten verlängern und im Bereich des Luftspaltes von Wicklung freihalten, wodurch man Kühlnuten gewinnt, was sowohl für Ständer- als auch Läuferbleche bekannt ist.When the principle of the invention is applied to rotor plates the widened space to accommodate the cooling channels in the area of the rotor circumference. Even if this is not the point of greatest loss density, this is the point but correct for cooling, because one takes into account the heating of the stand It is important that the rotor surface of an electric motor remains as cold as possible, so that the stator does not heat up from the rotor. Even when using the The cooling principle described above can be improved by the other known methods heat dissipation can be applied. So it is easily possible with stator sheets make an external toothing, which is very effective in such machines. You can also lengthen the slots and keep them free of winding in the area of the air gap, thereby gaining cooling grooves, which is known for both stator and rotor plates is.

Bei der Anordnung und Versteifung des Wickelkopfes müssen Maßnahmen getroffen werden, die das Einströmen des Kühlmittels in die Kühlkanäle erleichtern.Measures must be taken with the arrangement and stiffening of the winding head be taken, which facilitate the flow of coolant into the cooling channels.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Grooved stator sheets for electrical machines with cooling channels in the widened teeth between individual groups of grooves, characterized in that the grooves within the groups of grooves are arranged in parallel in order to achieve a uniform tooth tip division in the area of the widened teeth.

2. Grooved rotor sheets for electrical machines according to the designs in claim 1, characterized in that the groove slots are so inclined to one another be made that also in the area of the widened teeth for the cooling channels results in an even tooth tip pitch. Publications considered: German Patent Nos. 225 219, 295 610.