DE1488440A1

DE1488440A1 - Electric commutator machine, in particular DC machine

Info

Publication number: DE1488440A1
Application number: DE19651488440
Authority: DE
Inventors: Rentzsch Dr-Ing Herbert
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1965-04-15
Filing date: 1965-04-15
Publication date: 1969-06-04
Also published as: DE1488440C3; DE1488440B2

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."Electric commutator machine, esp. DC machine" It is known to dissipate heat from the windings alternating current or electrical Three-phase machines build the windings from waveguides and a gaseous one or preferably to pass liquid coolant through.

Bei derartigen Maschinen konnte die mit einer Einheit erreichbare Grenzleistung u.a. durch die Einführung einer solchen Hohlleiterkühlung erheblich gesteigert werden.With machines of this type, the Limiting performance, among other things, due to the introduction of such a waveguide cooling system can be increased.

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.In commutator machines, especially DC machines, the situation is similar to the extent that, unlike here, the maximum achievable performance is less due to the possibility There is a limit to heat dissipation as a result of the electrotechnical working method is insofar as the product @ of @ power and speed is a certain maximum value must not exceed, otherwise perfect commutation no longer occurs can be achieved.

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.In fact, one has so far been content with the windings of such Machines from the outside through increased blowing or - as far as the Excitation winding acts - through heat exchangers arranged close to the electrical conductors or cool bags.

Es sind zwar schon Anwendungen der Hohlleiterkühlung bei Gleichstrommaschinen in Betracht gezogen, ohne daß brauchbare Vorschläge bekannt geworden sind.Waveguide cooling is already used in DC machines taken into consideration without being made known to any useful proposals.

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.However, more detailed investigations have now shown that the use of waveguide cooling in the main current windings of the stator can also offer considerable advantages in such machines, although part of the total cross-section of each conductor is not used for current conduction due to the formation of the winding conductor as a waveguide and although the overall design of the waveguide cooling requires a not inconsiderable additional effort.

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.The aforementioned limitation can indeed be achieved by the waveguide cooling The maximum performance of commutator machines cannot be avoided, but other ones can Benefits can be achieved. The effort required for external ventilation, especially in machines with speed regulation are considerably reduced. In some cases, the overall space requirement of the machine can also be reduced, what especially when using such machines on ships for propeller drive can be of considerable importance.

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.Using this knowledge, the invention provides an electrical one Commutator machine, especially DC machine, in which the main current windings of the stator such as helical pole current exciter or compensation windings and the Current-carrying brush collecting rings designed as a waveguide and with the help of one or more non-live pipes to one or more uninterrupted to be connected to supply and discharge lines for a liquid or gaseous coolant Pipe systems are connected.

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.It has proven to be particularly useful to the coolant through the appropriate pipe connections to ' the brush collecting rings, whereby / 9? icih row is switched hollow main flow waves and a pipe to be connected to the waveguides between these windings and the output terminals of the machine, an uninterrupted pipe system for the coolant flow is established.

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.The pipe connections to the brush collecting rings and the connecting pipe are made of insulating material, e.g. a suitable plastic the length of the insulating tubes are, in a manner known per se, those acting on them Tensions and, in the case of fluid cooling, the conductivity of the fluid used to consider: To complete the described Cooling of the main current windings can be combined with a cooling known per se the shunt windings of the stator through heat exchangers or cooling bags, between parts of the shunt coils or between diene and the magnetic cores be inserted. These can be connected in parallel or in series with the Coolant flows through the cooling pipe systems of the main flow windings.

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..In the pig. 1 the essential parts of such a machine are shown schematically. The brushes 2 with the brush collecting rings indicated at 3 run on the commutator 1 of the machine are connected. On the one hand, the reversible pole winding 4, which is divided into two halves, and, on the other hand, the supply line 5 made of insulating material and the discharge line 6 for the preferably liquid coolant are connected to the hollow brush collecting rings. The compensation winding 7 and the main current exciter 8 and a pipe 10 made of insulating material or separated from the live parts by insulating spacers are connected to the reversing pole circuits 4 in such a way that a continuous pipe system for the coolant is created from the inlet to the outlet.

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.The machine can be connected to the busbars 12 in the usual way by means of the switch 11. To the supply line 5 and the drain line 6 is also a hen from Kühlt or similar heat exchangers existing cooling system sen, which is arranged in good thermal connection with the non-illustrated bypass exciter windings of the machine.

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.Fig. 2 shows an example of the design of the main current excitation winding B. In Fig. 3 is a part of the reversing pole winding 4 and the compensation winding 7 violated, with the reversing poles at 14 and the main poles at. 15 are indicated * . Fig. 4 shows an example of the cooling of the shunt windings. The cooling bags are located between the multiple-part shunt winding 16 13 inserted. Fig. 5 shows such a cooling bag in plan view. Fig. 6 shows another design of the cooling bags 13, in which these between the Nebensehlußwicklungen 16 and the core of the magnetic pole 15 are arranged.

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.In FIGS. 4, 5 and 6 they are usually on the same magnetic cores arranged main current windings made up of waveguides for clarity not shown for the sake of

Die Kühlvorrichtung nach der Erfindung kann besonders hinsichtlich der konstruktiven Anordnung in mancherlei Weise variiert werden.The cooling device according to the invention can be particularly with regard to the structural arrangement can be varied in many ways.

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.It offers very special advantages, albeit the runner of the machine is cooled particularly intensively, for example with the help of coolant urehströmten Channels in the active parts.

Claims

Claims: Electric commutator machine, in particular DC machine, characterized in that the main current windings of the stator and the current-carrying Brush collecting rings designed as a waveguide and with the help of an or several non-current-carrying pipes to one or more uninterrupted supply and Discharges for 'a liquid or gaseous coolant to be connected pipe systems are connected.

2. Electrical commutator machine according to claim 1, characterized in that that the one or more of the hollow conductors of the main current windings of the stator together with one or more pipes made of insulating material on each of the current-carrying hollow brush collecting rings and that the brush collecting rings in question are connected with insulating supply and discharge lines for the coolant.

3. Electric Commutator machine according to claim 1 or 2, characterized in that in per se known white next to or between the stator windings through which the main current does not flow, how shunt exciter windings, cooling bags are connected and that the cooling bags in parallel connection or series connection to the cooling pipe systems of the main current windings are flowed through by the coolant.

4. Electric commutator machine according to claim 2 and 3, characterized in that the supply and discharge lines of the coolant for the cooling bags are connected in parallel to the inlet and outlet lines of the anal brush jam rings.