DE1146581B

DE1146581B - Cooling arrangement for the stator winding heads of an electric motor with pull-through cooling

Info

Publication number: DE1146581B
Application number: DEH44066A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Steinhilber
Original assignee: HIMMELWERK AG
Current assignee: HIMMELWERK AG
Priority date: 1961-11-07
Filing date: 1961-11-07
Publication date: 1963-04-04

Description

Kühlanordnung für die Ständerwickelköpfe eines Elektromotors mit Durchzugskühlung Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für die Ständerwickelköpfe von Elektromotoren mit Durchzugskühlung. Derartige Motoren werden schon seit vielen Jahren und in den verschiedensten Formen der Gehäuse und Lagerschilde hergestellt. Zweck dieser Bauart ist, durch rasche Abführung der Wärme einen kleinen und damit leichten und billigen Motor fertigen zu können. Um eine rasche und gute Wärmeabführung zu erreichen, muß durch geeignete Ausbildung der Luftführung gewährleistet sein, daß die Oberfläche der Wickelköpfe möglichst gleichmäßig von der Kühlluft bestrichen wird.Cooling arrangement for the stator winding heads of an electric motor with through-flow cooling The invention relates to a cooling arrangement for the stator winding heads of electric motors with draft cooling. Such engines have been around for many years and in the various forms of housing and end shields made. Purpose of this design is, due to the rapid dissipation of heat, a small and therefore light and cheap one Engine to be able to manufacture. In order to achieve rapid and good heat dissipation, must suitable design of the air duct ensures that the surface the end windings is brushed as evenly as possible by the cooling air.

Bei bekannten Ausführungen weisen die Lagerschilde stirnseitig öffnungen auf, durch welche die Kühlluft einseitig in axialer Richtung eintritt, durch einen Drucklüfter über die Wickelköpfe und das Ständerpaket gedrückt wird und wieder in axialer Richtung aus dem gegenseitigen Lagerschild ausströmt. Auch sind bei sonst gleicher Anordnung Sauglüfter üblich, welche dann auf der anderen Seite des Ständers oder außerhalb der Lagerschilde angeordnet werden. Ebenso findet man sehr häufig Ausführungen, bei welchen die Kühlluft in radialer Richtung, jetzt meist nur an einem Teil des Umfanges der Lagerschilde oder des Ständergehäuses ein- bzw. austritt.In known designs, the end shields have openings at the end through which the cooling air enters on one side in the axial direction, through a Pressure fan is pressed over the winding heads and the stator package and back in flows out of the mutual end shield in the axial direction. Also are otherwise same arrangement suction fan usual, which is then on the other side of the stand or be arranged outside the end shields. It is also found very often Versions in which the cooling air in the radial direction, now mostly only on part of the circumference of the end shields or the stator housing enters or exits.

Speziell bei Kurzschlußläufermotoren mit druckgegossenem Alukäfig ist es auch üblich, an einer oder auf beiden Seiten des Läufers an dem Kurzschlußkäfig Lüfterflügel anzugießen, durch geeignete Luftführungsteile dafür zu sorgen, daß die Kühlluft wiederum stirnseitig in axialer oder am Umfang in radialer Richtung angesaugt wird, um dieselbe dann seitlich an den Lagerschilden oder etwa in Mitte des Ständergehäuses meist nur an einem Teil des Umfanges austreten zu lassen.Especially for squirrel cage motors with die-cast aluminum cage it is also common to attach to the squirrel cage on one or both sides of the rotor Cast on fan blades, using suitable air guide parts to ensure that the cooling air in turn at the end face in the axial direction or on the circumference in the radial direction is sucked in to the same then laterally on the end shields or approximately in the middle of the stator housing usually only to be allowed to emerge on part of the circumference.

Bei in Gießharz eingebetteten Wicklungen, insbesondere bei Handschleifern, wurde schon vorgeschlagen, an dem massiven Gießharzkörper elastische Dichtungsringe zur Anlage zu bringen, welche verhindern sollen, daß Verunreinigungen der Kühlluft an die Wälzlager gelangen. Ähnlich wurde bei Motoren für Flüssigkeitspumpen an den in Gießharz eingebetteten Wickelköpfen schon Filter zur Anlage gebracht, welche das Eindringen von in der Förderflüssigkeit enthaltenen Fremdkörpern zwischen Ständer und Läufer verhindern sollen. Da derartige Dichtungsringe oder Filter, um ihren Zweck erfüllen zu können, einer ebenen Anlagefläche bedürfen und mit verhältnismäßig hohem Druck anliegen müssen, sind sie nur an massiven Gießharzkörpern verwendbar. Bei in Gießharz eingebetteten Wicklungen wird jedoch die von dem Kühlmittel bestrichene Oberfläche wesentlich kleiner als bei einer freien Wicklung. Weiterhin ist auch das gut isolierende Gießharz ein verhältnismäßig schlechter Wärmeleiter, so daß diese dicke Isolierschicht einer raschen Kühlung entgegenwirkt. Alle bei nicht vergossenen Wicklungen bisher bekanntgewordenen Ausführungen gehen davon aus, daß irgendwelche hauptsächlich der Luftführung dienende Teile an dem Wickelkopf nicht anliegen dürfen, da dieser in seinen Abmessungen nicht immer genau gleich ist, durch die während des Betriebes auftretende Wärme sich dehnt und von unelastischen, insbesondere metallischen, elektrisch leitenden Teilen immer einen gewissen Abstand haben muß, da sonst sehr rasch Windungs- oder Eisenschlüsse entstehen, welche zur Zerstörung der Wicklung führen. Eine besonders gute Kühlung ist immer dann zu erwarten, wenn durch geeignete Leitvorrichtungen erzwungen wird, daß die Kühlluft nicht nur außen an den Wickelköpfen vorbeistreicht, sondern auch zumindest ein Teil derselben durch diese selbst hindurchströmt.With windings embedded in cast resin, especially with hand grinders, it has already been proposed to use elastic sealing rings on the solid cast resin body to bring to the plant, which should prevent contamination of the cooling air get to the rolling bearings. The same applies to motors for liquid pumps on the Filters embedded in cast resin have already been brought to bear, which the penetration of foreign bodies contained in the pumped liquid between the stands and prevent runners. Since such sealing rings or filters to their To be able to fulfill the purpose, require a flat contact surface and with a proportionate high pressure, they can only be used on solid cast resin bodies. In the case of windings embedded in cast resin, however, the one on which the coolant is applied is coated Surface much smaller than with a free winding. Furthermore is also the well-insulating cast resin is a relatively poor conductor of heat, so that this thick insulating layer counteracts rapid cooling. All in the case of non-shed Windings previously known designs assume that any Parts mainly used for air ducting must not be in contact with the winding head, since this is not always exactly the same in its dimensions, due to the during The heat occurring during operation expands and is replaced by inelastic, especially metallic, electrically conductive parts must always have a certain distance, otherwise a lot Windings or iron shortings arise quickly, which can destroy the winding to lead. Particularly good cooling is always to be expected if it is suitable Guiding devices is forced that the cooling air not only outside of the winding heads sweeps past, but also at least a part of it flows through it itself.

Erfindungsgemäß wird eine derartige, besonders gute Kühlung - entgegen bisher allgemein üblicher Lehre - dadurch erreicht, daß bei freien, nicht in Gießharz eingegossenen Wickelköpfen zwischen Lagerschild und Wickelkopf auf jeder Seite des Ständers ein etwas elastischer Luftführungsring aus isolierender Kunststofformmasse federnd anliegt, wobei dieser Luftführungsring aus Kunststofformasse in an sich bekannter Weise in eine elastische Lippe ausläuft.According to the invention, such a particularly good cooling - contrary hitherto generally accepted teaching - achieved in that at free, not in cast resin cast winding heads between the end shield and winding head on each side of the Stand a somewhat elastic air guide ring made of insulating plastic molding compound resiliently applied, this air guide ring made of plastic molding in itself known way expires in an elastic lip.

Weiterhin kann erfindungsgemäß auch Lagerschild und Luftführungsring aus einem Stück bestehen.Furthermore, according to the invention, the end shield and air guide ring can also be used consist of one piece.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens in verschiedenen Varianten dargestellt. Abb. 1 zeigt einen Elektromotor mit Durchzugskühlung teilweise im Längsschnitt, Abb. 2 einen solchen Motor im Querschnitt.In the drawing is an embodiment of the inventive concept shown in different variants. Fig. 1 shows an electric motor with through-flow cooling partially in longitudinal section, Fig. 2 such an engine in cross section.

Mit 1 ist das Ständergehäuse, mit 2 das Ständerblechpaket, mit 3 sind Luftkanäle bezeichnet, welche entweder durch Stege 4 am Gehäuse oder durch Vorsprünge 5 am Ständerblechpaket gebildet sind. 6 ist ein Lagerschild, beispielsweise aus Grauguß oder Leichtmetall, 7 ein Luftführungsring aus Kunststoffformmasse, 8 ein Lagerschild aus Kunststofformmasse, welches. mit einem entsprechenden Luftführungsring 7' aus einem Stück besteht, 9 sind Durchbrüche in den Lagerschilden zum Ein- und Austritt der Kühlluft, 10 ein Lüfter, hier als Sauglüfter außerhalb der Lagerschilde angeordnet.1 is the stator housing, 2 is the stator core, and 3 is Air channels referred to, which either by webs 4 on the housing or by projections 5 are formed on the stator core. 6 is a bearing plate, for example from Gray cast iron or light metal, 7 an air guide ring made of plastic molding compound, 8 a Bearing shield made of plastic molding compound, which. with a corresponding air guide ring 7 'consists of one piece, 9 are openings in the end shields for insertion and Exit of the cooling air, 10 a fan, here as a suction fan outside the end shields arranged.

Da die Wickelköpfe 11 und 11' stirnseitig' nicht völlig eben, sondern durch die einzelnen Spulen und die Drähte leicht wellig sind, strömt die Kühlluft nicht nur nach den Pfeilen 12 zwischen den einzelnen, aus dem Ständerpaket austretenden Spulenelementen hindurch, sondern sie wird auch an verschiedenen Stellen nach den Pfeilen 13 zwischen der Lippe des Luftführungsringes und dem Wickelkopf durchströmen und dabei den äußeren Teil 14 der Wickelköpfe bestreichen. Reicht dieser nach den Pfeilen 13 sich ausbildende Kühlluftstrom z. B. bei einer Zweischichtwicklung nicht aus, um den äußeren Teil 14 der Wickelköpfe ausreichend zu kühlen, so kann die Lippe mit entsprechenden Unterbrechungen ausgeführt sein.Since the end windings 11 and 11 'at the front' are not completely flat, but The cooling air flows through the individual coils and the wires are slightly wavy not only after the arrows 12 between the individual emerging from the stator package Coil elements through it, but it is also in different places according to the Arrows 13 flow through between the lip of the air guiding ring and the winding head and brush the outer part 14 of the winding heads. Is this enough after the Arrows 13 forming cooling air flow z. B. not with a two-layer winding in order to sufficiently cool the outer part 14 of the end windings, the lip be carried out with appropriate interruptions.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sie soll vielmehr auch andere, insbesondere die Anordnung oder Ausbildung des Lüfters betreffende Ausführungen einschließen, wie z. B. Drucklüfter, einen oder zwei innenliegende, am Kurzschlußring angegossene Lüfterflügel od. dgl., sofern nur hierbei gleichartige, an Lagerschild und Wickelkopf anliegende Luftführungsringe vorgesehen sind.Of course, the invention does not apply to the illustrated embodiment limited, it should rather also be different, in particular the arrangement or training include designs relating to the fan, such as: B. pressure fan, a or two internal fan blades cast onto the short-circuit ring or the like, provided that only here air guide rings of the same type resting on the end shield and winding head are provided.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cooling arrangement for the stator winding heads of a Electric motor with through cooling, with free, not embedded in cast resin End winding, in which the cooling air sweeps both over the end winding as well as between the individual coil elements emerging from the grooves the winding heads is directed, characterized in that on the bearing shield and free Winding head abutting air guide rings are provided, which are known per se Way made of plastic molding compound and expire in an elastic lip.

2. Cooling arrangement for electric motor according to spoke 1 with end shields made of plastic molding compound, characterized in that the bearing plate is made of a hard and rigid plastic consists and the air guide ring with its elastic lip with the end shield is made from one piece.

3. cooling arrangement for electric motor according to claim 1 and 2, characterized in that the lip of the air guide ring resting on the winding head is provided with interruptions in a manner known per se. Considered Publications: German Patent Specifications No. 308 230; 598 401; German interpretation document No. 1002 865; German utility model No. 1818 774, 1821765.