DE1262423B

DE1262423B - Fluessigkeitsgekuehlter Laeufer einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE1262423B
Application number: DES99844A
Authority: DE
Inventors: Kurt Schoenfelder
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-09-29
Filing date: 1965-09-29
Publication date: 1968-03-07

Description

Flüssigkeitsgekühlter Läufer einer elektrischen Maschine Es ist bekannt, die in dem Läufer elektrischer Maschinen während des Betriebes der Maschine entstehende Wärme dadurch abzuführen, daß eine Kühlflüssigkeit durch Kühlkanäle geleitet wird, die direkt in den Wicklungen oder in deren Nähe angeordnet sind.
Bei einer bekannten Maschine (deutsche Patentschrift 924 816 bzw. deutsche Auslegeschrift 1178 503) erfolgt die Zuführung der Kühlflüssigkeit über auf einer Stirnseite des Läufers angeordnete ringförmige Sammelräume, die mittels Leitungen mit den zwischen den Wicklungsleitern vorhandenen Kühlkanälen in Verbindung stehen. Diese Sammelräume befinden sich auf dem gleichen oder einem kleineren Radius wie die zu kühlenden Teile. Die Abführung der Kühlflüssigkeit erfolgt ebenfalls über in gleicher Weise angeordnete ringförmige Sammelräume auf der anderen Stirnseite des Läufers.
Die durch die Kühlkanäle hindurchfließende Flüssigkeit erwärmt sich durch die Aufnahme der Wärme aus der Umgebung und wird dadurch leichter. Da die Verteilung der wärmeren Kühlflüssigkeit über den Läufer ungleichmäßig ist - sowohl in Ebenen in Richtung der Läuferlängsachse als auch in Ebenen senkrecht zu dieser - können durch die unterschiedlichen Gewichte der Kühlflüssigkeit Unwuchten auftreten, die den Betrieb der Maschine empfindlich stören.
Durch die Erfindung werden derartige Unwuchten vermieden. Bei einem flüssigkeitsgekühlten Läufer elektrischer Maschinen, bei dem die Kühlflüssigkeitszuführung über an der einen Stirnseite des Läufers angeordnete Leitungen oder Sammelräume erfolgt, die mittels Leitungen mit den zur Läuferkühlung dienenden Kühlkanälen in Verbindung stehen, liegen gemäß der Erfindung die Leitungen oder Sammelräume für die Kühlflüssigkeitszuführung auf einem größeren Durchmesser als die Kühlkanäle in der Wicklung. Dadurch erreicht man, daß die am weitesten außen liegenden Flüssigkeitsmengen, die auch den größten Fliehkraftbeanspruchungen unterliegen, am kältesten und damit auch am schwersten sind und daß die erwärmte Flüssigkeit im weiteren Strömungsverlauf in Richtung auf die Läuferachse, d. h. zum Zentrum des Fliehkraftfeldes, strömt, da die kalte Flüssigkeit einen Rückfluß der wärmeren Flüssigkeit verhindert. Mithin kann die Erwärmung der Flüssigkeit nicht Unwuchten auslösen, da die außenliegende Flüssigkeit ständig kalt bleibt.
Gemäß der weiteren Erfindung empfiehlt es sich, ; zusätzlich noch eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeitserwärmung in den senkrecht zur Läuferachse stehenden Ebenen dadurch zu erhalten, daß in den parallelliegenden Kühlkanälen Thermostate vorgesehen sind, die mit einer Regeleinrichtung in Verbindung stehen, durch welche die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit geregelt wird, z. B. durch die Veränderung der Eintrittsöffnungen in den Sammelraum. Dadurch kann man erreichen, daß z. B. durch einen Kühlkanal, der in der Nähe einer besonders starken Wärmequelle der Wicklung oder eines Wärmestaues liegt, wodurch eine besonders große Erwärmung auftritt, mehr Kühlflüssigkeit mit größerer Geschwindigkeit geleitet wird, so daß die Erwärmung der Kühlflüssigkeit nicht größer als in den benachbarten Kühlkanälen ist.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die schematisch im Schnitt dargestellte elektrische Maschine mit dem Ständer 1 besitzt den Läufer 2, dessen Wicklung 3 durch eine durchlaufende Kühlflüssigkeit (Wasser) gekühlt wird. Die Kühlflüssigkeit wird dem Läufer 2 auf der einen Stirnseite der Maschine durch die in der Läuferwelle 4 liegende Bohrung 5 zugeführt, durchläuft die Wicklung 3 und wird auf der anderen Stirnseite der Maschine durch die Bohrung 6 in der Läuferwelle 4 abgeführt.
Damit Unwuchten beim Betrieb der Maschine vermieden werden, die durch ungleichmäßige Erwärmung der Kühlflüssigkeit entstehen können, wird die in den Läufer eintretende Kühlflüssigkeit zuerst über Kanäle 7 zu dem Ringkanal 8 geführt, in dem sich die Kühlflüssigkeit sammelt, ehe sie in die Wicklung 3 eintritt. Der Ringkanal 8 liegt auf einem größeren Durchmesser als die zur Kühlung der Läuferwicklung dienenden Kühlkanäle. Er ist auf der Stirnseite der Maschine neben dem Wickelkopf 9 der Ständerwicklung angeordnet. Durch den weit außen liegenden Kanal ist gewährleistet, daß sich die kalte Kühlflüssigkeit, d. h. die schwerste, auf dem größten Durchmesser befindet, während die erwärmte Kühlflüssigkeit von außen nach innen zum Zentrum des Läufers zurückfließt.
Die in den einzelnen, parallelliegenden Kühlkanälen befindlichen Thermostate, die die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit jeweils so regeln, daß eine gleichmäßige Kühlung entlang der Oberfläche des Läufers gewährleistet wird, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht eingezeichnet.
Die Anwendung der Erfindung ist von der konstruktiven Ausbildung des Läufers der elektrischen Maschine sowie der Zuführung der Kühlluft zu den Läuferwicklungen unabhängig. Insbesondere kann sie auch mit Vorteil bei Schenkelpolläufern elektrischer Synchronmaschinen angewendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Flüssigkeitsgekühlter Läufer elektrischer Maschinen, bei dem die Kühlflüssigkeitszuführung über an der einen Stirnseite des Läufers angeordnete Leitungen oder Sammelräume erfolgt, die mittels Leitungen mit den zur Läuferkühlung dienenden Kühlkanälen in der Wicklung in Verbindung stehen, d a durch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Leitungen oder Sammelräume für die Kühlflüssigkeitszuführung auf einem größeren Durchmesser als die Kühlkanäle in der Wicklung (3) liegen.
2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sammelräume für die eintretende Kühlflüssigkeit ein Ringkanal (8) verwendet ist, dessen kleinster Radius größer als der Abstand der zu kühlenden Teile von der Drehachse des Läufers (2) ist.
3. Läufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum für die abzuführende erwärmte Kühlflüssigkeit auf der der Eintrittsseite des Läufers entgegengesetzten Stirnseite angebracht ist.
4. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den parallelliegenden Kühlkanälen in der Wicklung (3) Thermostate vorgesehen sind, die mit einer Regeleinrichtung in Verbindung stehen, durch welche die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit regelbar ist.
5. Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit durch Veränderung des Querschnittes der Eintrittsöffnungen in den Sammelraum regelbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 924 816; deutsche Auslegeschrift Nr. 1178 503.