DE1093471B

DE1093471B - Anordnung zur Kuehlung einer elektrischen Maschine im unteren Drehzahlbereich mit Fremdbelueftung durch einen eigenen Lueftermotor und im oberen Drehzahlbereich mit Eigenbelueftung

Info

Publication number: DE1093471B
Application number: DES65216A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Dirk Forkel; Dipl-Ing Eugen Niederheiser
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-09-30
Filing date: 1959-09-30
Publication date: 1960-11-24

Description

Anordnung zur Kühlung einer elektrischen Maschine im unteren Drehzahlbereich mit Fremdbelüftung durch einen eigenen Lüftermotor und im oberen Drehzahlbereich mit Eigenbelüftung Es ist bekannt, zur Belüftung einer elektrischen Maschine, deren Drehzahl während des Betriebes in weiten Grenzen schwankt, wie es beispielsweise bei Drehstromnebenschlußmotoren der Fall ist, den Lüfter mit einem gesonderten Lüftermotor anzutreiben. Damit der Leistungsbedarf und die Geräusche dieses Lüfters nicht unnötig groß werden, ist es im allgemeinen üblich, für den Lüfter keine allzu hohe Drehzahl vorzusehen. Häufig wird hierfür eine Drehzahl von 1500 U/min gewählt. Hierdurch wird eine gute Kühlung der Maschine in den unteren Drehzahlbereichen erreicht. Bei höheren Drehzahlen jedoch, also beispielsweise bei einer Drehzahl von 2100 U/min, ist die Kühlwirkung nicht intensiv genug, um die Maschine in diesem Drehzahlbereich voll auszunutzen. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn es sich um oberflächengekühlte Maschinen handelt.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile überwunden. Gemäß der Erfindung wird zwischen der Welle der zu belüftenden Maschine und der Welle des getrennt angetriebenen Lüfters eine drehzahlabhängige Kupplung angeordnet, die die Maschinenwelle mit der Lüfterwelle kraftschlüssig verbindet, wenn die Drehzahl der Maschinenwelle die Drehzahl der Lüfterwelle überschreitet. Gleichzeitig wird durch gesonderte Mittel der Antrieb des Lüfters durch den Lüftermotor unterbrochen. Im unteren Drehzahlbereich der zu hebelüftenden Maschine wird der Lüfter also als Fremdlüfter betrieben, während der Lüfter in den oberen Drehzahlbereichen der Maschine als Eigenlüfter arbeitet; anders ausgedrückt, sowohl für die Fremdbelüftung als auch- für die Eigenbelüftung der Maschine wird ein und derselbe Lüfter verwendet. Die Anordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die zu belüftende elektrische Maschine im unteren Drehzahlbereich von den Lüfterverlusten entlastet und ausreichend fremdbelüftet ist; im oberen Drehzahlbereich hingegen findet eine intensive Kühlung statt, so daß die Maschine auch im oberen Drehzahlbereich voll ausgenutzt werden kann.
Die Unterbrechung des Antriebes des Lüfters durch den Lüftermotor kann durch eine drehzahlabhängige Schaltvorrichtung vorgenommen werden, die den Lüftermotor vom speisenden Netz abschaltet, wenn die Drehzahl der Maschinenwelle die Drehzahl der Lüfterwelle überschreitet. Es kann aber zur Unterbrechung des Antriebes des Lüfters durch den Lüftermotor zwischen der Lüfterwelle und der Welle des Lüftermotors auch eine weitere drehzahlabhängige Kupplung angeordnet werden.
Sowohl die zwischen der Welle der zu belüftenden Maschine und der Lüfterwelle angeordnete drehzahlabhängige Kupplung als auch die gegebenenfalls zwischen der Lüfterwelle und der Welle des Lüftermotors vorgesehene drehzahlabhängige Kupplung können beispielsweise als mechanischer Freilauf, als Fliehkraftkupplung oder als in gleicher Weise wirkende Schaltkupplung ausgebildet werden.
An Hand der schematischen Darstellungen der Fig. 1 bis 4 sei die Anordnung gemäß der Erfindung erläutert.
In Fig. 1 ist die Welle des Drehstromnebenschlußmotors 1 mit der Welle des Lüfters 2 über den mechanischen Freilauf 3 verbunden. Zwischen der Welle des Lüftermotors 4 und der Welle des Lüfters 2 ist der mechanische Freilauf 5 angeordnet. Bei dieser Anordnung wird der Lüfter 2 jeweils von dem schneller laufenden Motor mitgenommen. Liegt also die Drehzahl des Drehstromnebenschlußmotors 1 unter der Drehzahl des Lüftermotors 4, so wird der Lüfter 2 vom Lüftermotor 4 angetrieben. Überschreitet jetzt die Drehzahl des Drehstromnebenschlußmotors 1 die während des Betriebes konstante Drehzahl des Lüftermotors 4, so wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Lüfter 2 und dem Lüftermotor 4 gelöst und der Lüfter 2 vom Drehstromnebenschlußmotor 1 angetrieben, so daß der im unteren Drehzahlbereich als Fremdlüfter arbeitende Lüfter 2 im oberen Drehzahlbereich des Drehstromnebenschlußmotors 1 als Eigenlüfter arbeitet. Die Anordnung der Fig.2 unterscheidet sich von der Anordnung der Fig. 1 dadurch, daß die Welle des Lüftermotors 4 fest mit der Welle des Lüfters 2 verbunden ist. Zur Unterbrechung des Antriebes des Lüfters 2 durch den Lüftermotor 4 ist hierbei die drehzahlabhängige Schaltvorrichtung 6 vorgesehen, die den Lüftermotor 4 vom speisenden Netz abschaltet, wenn die Drehzahl des Drehstromnebenschlußmotors 1 die Drehzahl des Lüftermotors 4 überschreitet. Die drehzahlabhängige Schaltvorrichtung 6 kann mit Hilfe eines Fliehkraftschalters, eines Drehzahlgebers oder auch in Abhängigkeit von der Bürstenverstellung betätigt werden.
Die in der Fig.3 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung der Fig. 1 dadurch, daß die Welle des Drehstromnebenschlußmotors 1 mit der Welle des Lüfters 2 statt über einen mechanischen Freilauf über die Fliehkraftkupplung 7 verbunden sind. Es ist aber auch möglich, statt einer solchen Fliehkraftkupplung eine Magnetkupplung oder eine in gleicher Weise wirkende Schaltkupplung vorzusehen. Diese Kupplungen können dann mit Hilfe eines Fliehkraftschalters, eines Drehzahlgebers oder auch in Abhängigkeit von der Bürstenverstellung betätigt werden.
Läßt man bei der Anordnung der Fig. 3 den mechanischen Freilauf 5 fort und sieht statt dessen zum Abschalten des Lüftermotors 4 die drehzahlabhängige Schaltvorrichtung 6 der Fig. 2 vor, so ergibt sich die in der Fig. 4 dargestellte Anordnung. Da hierbei mechanische Freiläufe vermieden sind, ist diese Anordnung für Drehstromnebenschlußmotoren geeignet, die in beiden Drehrichtungen umlaufen müssen. In diesem Fall ist es allerdings erforderlich, daß der Lüftermotor 4 bei Drehrichtungsänderungen des Drehstromnebenschlußmotors 1 umgepolt wird.
Verwendet man bei der Anordnung der Fig.4 an Stelle der Fliehkraftkupplung 7 beispielsweise eine Magnetkupplung oder eine andere in gleicher Weise wirkende Schaltkupplung, so kann man zusätzlich eine Betätigung dieser Kupplung und der Schaltvorrichtung 6 in Abhängigkeit von der Temperatur des Drehstromnebenschlußmotors 1 vorsehen. Diese temperaturabhängige Beeinflussung kann dann derart ausgestaltet werden, daß beim Überschreiten der Lüfterdrehzahl durch die Drehzahl des Drehstromnebenschlußmotors 1 eine Umschaltung auf Eigenbelüftung zunächst unterbleibt, bis die Temperatur des Drehstromnebenschlußmotors 1 einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Die Anordnung gemäß der Erfindung ist besonders für oberflächengekühlte Maschinen geeignet, läßt sich aber auch für durchzugbelüftete Maschinen anwenden. Der bei der Anordnung gemäß der Erfindung im unteren Drehzahlbereich der zu belüftenden Maschine als Fremdlüfter und im oberen Drehzahlbereich der Maschine als Eigenlüfter arbeitende Lüfter kann an die zu belüftende Maschine angebaut werden. Zweckmäßigerweise wird er jedoch in an sich bekannter Weise in die Maschine eingebaut, wie es an Hand der Fig. 5 eines oberflächenbelüfteten Drehstromnebenschlußmotors dargestellt ist. Der Lüfter 2 dieser Maschine, der durch den Lüftermotor 4 angetrieben wird, ist als Radiallüfter mit geraden Lüfterschaufeln ausgestattet und kann daher unabhängig von der Drehrichtung arbeiten. Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Beispiel sind die Lüfterschaufeln so ausgebildet, daß der Lüfter sowohl als Außenlüfter als auch als Innenlüfter arbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Belüftung einer elektrischen Maschine, deren Drehzahl während des Betriebes in weiten Grenzen schwankt, wobei der vorgesehene Lüfter von einem besonderen Lüftermotor angetrieben wird, insbesondere Anordnung zur Belüftung eines Drehstromnebenschlußmotors, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Welle der zu belüftenden Maschine (1) und der Welle des getrennt angetriebenen Lüfters (2) eine drehzahlabhängige Kupplung (3, 7) angeordnet ist, die die Maschinenwelle mit der Lüfterwelle kraftschlüssig verbindet, wenn die Drehzahl der Maschinenwelle die Drehzahl der Lüfterwelle überschreitet, wobei durch gesonderte Mittel der Antrieb des Lüfters (2) durch den Lüftermotor (4) unterbrochen wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lüfterwelle und der Welle des Lüfterrnotors (4) eine weitere drehzahlabhängige Kupplung (5) angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kupplung als mechanischer Freilauf (3) ausgebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kupplung als Fliehkraftkupplung (7) ausgebildet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kupplung als Magnetkupplung ausgebildet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kupplung als durch eine äußere Kraft zu betätigende Schaltkupplung ausgebildet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kupplung mit einem Fliehkraftschalter, einem Drehzahlgeber oder in Abhängigkeit von der Bürstenverstellung betätigt wird. B.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kupplung zusätzlich in Abhängigkeit von der Temperatur der zu belüftenden Maschine beeinflußt wird.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zusätzliche temperaturabhängige Beeinflussung der drehzahlabhängigen Kupplung das Einrücken der Kupplung bei einer oberhalb der Lüfterdrehzahl liegenden Maschinendrehzahl erst dann erfolgt, wenn die Temperatur der zu belüftenden Maschine einen vorgegebenen Wert überschreitet.
10. Anordnung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einrücken der drehzahlabhängigen Kupplung zwischen der Lüfterwelle und der Maschinenwelle der Lüftermotor (4) durch eine drehzahlabhängige Schaltvorrichtung (6) abgeschaltet wird, die gegebenenfalls zusätzlich von der Temperatur der zu belüftenden Maschine beeinflußt wird.
11. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftermotor (4) bei Drehrichtungsänderungen der zu belüftenden elektrischen Maschine (1) umgepolt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften @Tr. 539 281, 556 173, 704 030, 724 957; schweizerische Patentschrift Nr. 146 670