DE1488440A1 - Elektrische Kommutatormaschine,insbesondere Gleichstrommaschine - Google Patents

Description

• "Elektrische Kommutatormaschine, insbes. Gleichstrommaschine" Es ist bekannt, zur Abführung der Wärme aus den Wicklungen elektrischer Wechselstrom- oder Drehstrommaschinen die Wicklungen aus Hohlleitern aufzubauen und ein gasförmiges oder vorzugsweise flüssiges Kühlmittel hindurchzuleiten.
• Bei derartigen Maschinen konnte die mit einer Einheit erreichbare Grenzleistung u.a. durch die Einführung einer solchen Hohlleiterkühlung erheblich gesteigert werden.
• Bei Kommutatormaschinen, insbes. Gleichstrommaschinen,liegen die Verhältnisse insofern anders als hier der erreichbaren Höchstleistung weniger durch die Möglichkeit der Wärmeabführung als durch die elektrotechnische Arbeitsweise eine Grenze gesetzt ist insoweit als das Produkt @aus@ Leistung und Drehzahl einen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten darf, da andernfalls eine einwandfreie Kommutierung nicht mehr zu erreichen ist.
• Tatsächlich hat man sich bisher damit begnügt, die Wicklungen solcher Maschinen von aussen her durch verstärkte Beblasung oder - soweit es sich um die Erregerwicklung handelt - durch nahe den elektrischen Leitern angeordnete Wärmeaustauscher bzw. Kühltaschen zu kühlen.
• Es sind zwar schon Anwendungen der Hohlleiterkühlung bei Gleichstrommaschinen in Betracht gezogen, ohne daß brauchbare Vorschläge bekannt geworden sind.
• Genauere Untersuchungen haben aber nunmehr gezeigt, daß auch bei solchen Maschinen die Anwendung der Hohlleiterkühlung in den Üsuptstromwicklungen des Ständers beachtliche Vorteile bieten kann, obwohl durch Ausbildung der Wicklungsleiter als Hohlleiter ein Teil des Gesamtquerschnittes jedes Leiters nicht zur Stromleitung ausgenutzt wird und obwohl die Gesamtkonzeption der Hohlleiterkühlung einen nicht unbeträchtlichen zusätzlichen Aufwand erfordert.
• Durch die Hohlleiterkühlung läßt sich zwar die erwähnte Begrenzung der Höchstleistung von Kommutatormaschinen nicht umgehen, jedoch können anderweitige Vorteile erreicht werden. So kann der erforderliche Aufwand für die Fremdbelüftung, insbesondere bei Maschinen mit Drehzahlregulierung erheblich vermindert werden. In manchen Fällen kann ferner der gesamte Raumbedarf der Maschine verkleinert werden, was insbesondere bei der Verwendung solcher Maschinen auf Schiffen für den Propellerantrieb von erheblicher Bedeutung sein kann.
• Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis sieht die Erfindung eine elektrische Kommutatormaschine, insbesondere Gleichstrommaschine vor, bei der die Hauptstromwicklungen des Ständers wie Wendelpol-isuptstromerreger- oder Kompensationswicklungen und die stromführende Bürstensammelringe als Hohlleiter ausgebildet und unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer nicht Stromführender Rohre zu einem oder mehreren ununterbrochenen an Zu-und -Ableitungen für ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel anzuschließenden Rohrsysteme verbunden sind.
• Als besonders zweckmäßig erweist es sich, die Zu- und Abfüh-

  rung des Kühlmittels durch entsprechende Rohranschlüsse an'

  den Bürstensammelringen vorzunehmen, wobei /9?icih Reihe ge-

  schalteten hohlen Hauptstromwieklungen und ein zwischen diesen Wicklungen und den Ausgangsklemmen der Maschine mit den Hohlleitern zu verbindendes Rohr ein ununterbrochenes Rohrsystem für den Kühlmittelstrom hergestellt wird.
• Die Rohranschlüsse zu den Bürstensammelringen und das Verbindungsrohr werden aus Isoliermaterial, z.B. einem geeigneten Kunststoff hergestellt.Hinsichtlich der Länge der Isolierrohre sind in an sieh bekannter Weise die auf diese einwirkenden Spannungen und bei Plüasigkeitskühlung die Leitfähig- .° .keit der verwendeten Plüssigkeit zu berücksichtigen: Zur Vervollständigung kann die beschriebene Kühlung der Hauptstromwicklungen kombiniert werden mit einer an sich bekannten Kühlung der Nebenschlußwicklungen des Ständers durch Wärmeaustauscher bzw. Kühltaschen, die zwischen Teile der Nebenschlußwdcklungen oder zwischen diene und die Magnetkerne eingeschoben werden. Diese können in Parallelschaltung oder Reihenschaltung zu den Kühlrohrsystemen der Hauptstromwicklungen vom Kühlmittel durchstömt werden.
• In der Pig. 1 sind die wesentlichen Teile einer derartigen Maschine schematisch dargestellt. Auf dem Kommutator 1 der Maschine laufen die Bürsten 2, die mit den bei 3 angedeuteten Bürstensammelringen verbunden sind. An die hohl ausgebildeten Bürstensammelringe sind einerseits die in zwei Hälften unterteilte Wendepolwicklung 4 und andererseits die aus Isoliermaterial bestehende Zuleitung 5 und die Ableitung 6 für das vorzugsweise flüssige Kühlmittel angeschlossen. Mit den Wendepolwieklungen 4 sind die Kompensationswicklung 7 und die Hauptstromerregerwieklung 8 und ein aus Isoliermaterial bestehendes oder durch isolierende Zwischenstücke von den spannungsführenden Teilen getrenntes Rohr 10 so verbunden, daß ein durchlaufendes Rohrsystem für das Kühlmittel vom Einlauf bis zum Auslauf entsteht..
• Durch den Schalter 11 kann die Maschine in üblicher Weise mit den Sammelschienen 12 verbunden werden. An die Zulaufleitung

  5 und die Ablaufleitung 6 ist ferner ein aus Kühlt hen oder

  ähnlichen Wärmeaustauschern bestehendes Kühlsystemrangeschlos-

  sen, das in gut wärmeleitender Verbindung mit den nicht dargestellten Nebensehluß-Erregerwicklungen der Maschine angeordnet ist.
• Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Hauptstrom-Erregerwicklung B. In Fig. 3 ist ein Teil der Wendepolwicklung 4 und der Kompensationswicklung 7 gegeigt, wobei die Wendepole bei 14 und .die Hauptpole bei. 15 angedeutet sind* . Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Kühlung der Nebenschlußwicklungen. Zwischen die aus mehreren Teilen bestehende Nebenschlußwicklung 16 sind die Kühltaschen 13 eingeschoben. Fig. 5 zeigt eine solche Kühltasche in Draufsicht. Fig. 6 zeigt eine andere Bauart der Kühltaschen 13, bei welcher diese zwischen den Nebensehlußwicklungen 16 und dem Kern des Magnetpoles 15 angeordnet sind.
• In den Fig. 4, 5 und 6 sind die in aller Regel auf den gleichen Magnetkernen angeordneten, aus Hohlleitern aufgebauten Hauptstromwicklungen der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt.
• Die Kühlvorrichtung nach der Erfindung kann besonders hinsichtlich der konstruktiven Anordnung in mancherlei Weise variiert werden.
• Sie bietet ganz besondere Vorteile, wenn auch der Läufer der Maschine besonders intensiv gekühlt ist, beispielsweise mit Hilfe von kühlmitteldurehströmten Kanälen in der aktiven Teilen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: Elektrische Kommutatormaschine, insbesondere Gleichstrommaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromwicklungen des Ständers und die stromführenden Bürstensammelringe als Hohlleiter ausgebildet und unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer nicht stromführender Rohre zu einem oder mehreren ununterbrochenen an Zu-und Ableitungen für' ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel anzuschließenden Rohrsystemen verbunden sind.
2. 2. Elektrische Kommutatormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die aus den hohlen ' Leitern der Hauptstromwicklungen des Ständers zusammen mit einem oder mehreren Rohren aus isolierendem Material an je einem der stromführenden hohlen Bürstensammelringe enden und daß die betreffenden Bürstensammelringe mit isolierenden Zu- und Ableitungen für das Kühlmittel verbunden sind.
3. 3. Elektrische Kommutatormasehine nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weiss neben oder zwischen den nicht vom Hauptstrom durchflossenen Ständerwicklungen, wie Nebenschlußerregerwicklungen, Kühltaschen angeschlossen sind und daß die Kühltaschen in Parallelschaltung oder Reihenschaltung zu den Kühlrohrsystemen der Hauptstromwicklungen vom Kühlmittel durchströmt sind.
4. 4. Elektrische Kommutatormaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitungen des Kühlmittels für die Kühltaschen parallel geschaltet sind zu den Zu- ünä Ableitungen analen Bürsteneammelringen.