DE2007735A1

DE2007735A1 - Kühlvorrichtung für dynamoelektrische Maschinen

Info

Publication number: DE2007735A1
Application number: DE19702007735
Authority: DE
Inventors: Alwin Stanley Kirkland Quebec Arthur (Kanada)
Original assignee: Rotax Ltd
Current assignee: Lucas Support Services Ltd
Priority date: 1969-02-21
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1970-09-03
Also published as: FR2035685A5

Description

»atemtamv/ält: DIPL-ING. CURT WALLACH

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 2007735 DR. TINO HAIBACH

8MUNCHEN2, 19. Februar 1970

UNSER ZEICHEN: ^

Rotax Limited, Birmingham, Warwickshire, England. Kühlvorrichtung für dynamoelektrische Maschinen

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Wicklungen dynamoelektrischer Maschinen.

Gemäß der Erfindung ist eine Kühlvorrichtung zur Kühlung einer Wicklung einer dynamoelektrischen Maschine in der Weise ausgebildet, daß ein Körper in Berührung mit der Oberfläche der Wicklung steht und wenigstens eine öffnung aufweist, die nach der Oberfläche der Wicklung hin offen ist, wobei Einlaß und Auslaßkanäle mit der oder jeder öffnung in Verbindung stehen, so daß ein Kühlmittel, das den Körper durchströmt, in Berührung mit der Oberfläche der Wicklung verbleibt.

Der Körper dient vorzugsweise zur Halterung der Wicklung und er kann als Keil ausgebildet sein, um die Wicklung in einer Nut eines Magnetkernes zu haltern.

Vorzugsweise ist der Körper aus Metall hergestellt und gegenüber der Wicklung durch eine elektrisch isolierende Schicht isoliert.

Die öffnungen bestehen vorzugsweise aus mehreren, parallel zueinander verlaufenden Schlitzen.

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Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Pig. 1 eine Stirnansicht eines Rotors einer dynamoelektrischen Maschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Rotors nach Pig.l, Pig. J5 in größerem Maßstab eine Seitenansicht eines Keils, der

einen Teil des Rotors bildet,
Pig. 4 eine Stirnansicht des Keiles,
Pig. 5 in größerem Maßstab eine Seitenansicht einer anderen Ausfuhrungsform des Keils,

Fig. 6 eine Stirnansicht des Keils nach Pig.5* Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie A-A nach Fig.6, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie B-B gemäß Pig.5«

Im folgenden wird auf die Pig.l und 2 der Zeichnung bezuggenommen. Der Rotor 1 einer dynamoelektrischen Maschine, z.B. eines Wechselstromgenerators, wird von einer Welle 2 getragen, die an beiden Enden in nicht-dargestellten Lagern geführt ist. Die Welle 2 ist in Längsrichtung durchbohrt, um einen Kanal 3 zu bilden, durch den öl oder ein anderes Kühlmittel strömen kann.

Der Rotor 1 besitzt einen Kern 4, der vier Wicklungen 5bis 8 trägt, die um ausgeprägte Pole herum angeordnet sind. Die Wicklungen 5 bis 8 werden auf dem Kern 4 durch Keile 9 bis 12 festgelegt.

Eine Buchse 13 umschließt die Welle 2 und verteilt das Kühlmittel aus dem Kanal j5 auf vier Rohre 14 bis 1?· Diese Rohre sind mit Einlassen in den Keilen 9 bis 12 verbunden.

Nunmehr wird auf die Fig.3 und 4 der Zeichnung bezuggenommen. Jeder Keil, z.B. der Keil 9* besitzt eine Querschnittsgestalt in Form eines rechtwinkelig gleichschenkeligen Dreiecks, wobei die beiden Seitenflächen 18 und 19 senkrecht aufeinanderstehen

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und die Basisfläche 20 nach außen weist. Senkrecht zu den Flächen 18 und 19 verlaufende Verankerungsansätze 21 und 22 erstrecken sieh über die Länge des Keiles 9· Ein Kühlmitteleinlaßkanal 23, der in dem Keil 9 ausgebildet ist, erstreckt sich von einem Ende 24 des Keiles 9 bis fast zu dem anderen Ende 25, wobei der Kanal 2j5 in der Nähe der Piachen 18 und 19 liegt. Am Ende 24 besitzt der Kanal 2J> eine Gewindefassung 26, um das Rohr 14 aufzunehmen. Zwei Auslaßkanäle 2? und 28 stehen vom Ende 25 des Keiles 9 vor. Der Kanal 27· liegt in der Nähe der Flächen 18 und 20. öffnungen in Gestalt paralleler Schlitze 29 sind in jeder der Flächen 18 und 19 ausgebildet und sie verbinden den Einlaßkanal 23 mit dem jeweiligen Auslaßkanal 27 oder 28. Die Schlitze 29 verlaufen in einem Winkel über die. Flächen 18 und 19, so daß Sinlaß- und Auslaßenden der Schlitze jeweils, näher an den Enden 24 und 25 des Keiles 9 liegen.

Wie aus Fig.1 ersichtlich, liegen die Wicklungen 5 bis 8 über den Polen und die Keile 9 bis 12 werden von einer Seite zwischen die Pole gezwängt, um die Wicklungen zu haltern. So stoßen beispielsweise.die Wicklungen 5 und 8 gegen die Flächen 18 und 19 des Keiles 9·

Im Betrieb strömt Kühlmittel in die Welle 2 ein und über die . Leitungen 14 bis 17 nach den Keilen 9 bis 12. Das Strömungsmittel fließt durch die Schlitze 29 in Berührung mit den Wicklungen 5 bis 8 und tritt dann aus den Auslaßkanälen 27 und 28 am Ende.25 eines jeden Keiles aus. Das Kühlmittel kann von den Enden 25 vom Rotor durch nicht-dargestellte geeignete Mittel abgeführt werden, - ·

Die Keile 9 bis 12 bestehen vorzugsweise aus Metall, z.B. aus Aluminium und da die Keile beim Zusammenbau ah den Wicklungen 5 bis 8 schleifen, besteht die Gefahr, daß die -Wicklungsisolartion beschädigt wird und Kurzschlüsse ,auftreten. Deshalb wird

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eine zusätzliche elektrische Isolation zwischen den Oberflächen der Keile und den benachbarten Wicklungen vorgesehen. Um jedoch die bestmögliche thermische Berührung zwischen dem Kühlmittel, daß die Schlitze 29 durchströmt, und den benachbarten Wicklungen zu erhalten, ist es wichtig, daß keine zusätzliche Isolation zwischen die Schlitze 29 und die Wicklungen gefügt wird. Deshalb wird eine aus Isolationsmaterial bestehende Schicht auf den Oberflächen 18 und 19 der Keile abgelagert, wobei die Schlitze 29 freibleiben. Diese Isolationsschicht kann z.B. in der folgenden Weise auf einem Keil aufgebracht werden.

Eine aus Aluminium-Oxyd und einem Epoxydharz bestehende Mischung wird bewegt, indem Luft nach oben durch die Mischung hindurchgeblasen wird. Die Kanäle 2j5,27 und 28 im Keil werden durch zeitweise in diese Kanäle eingefügte Stangen abgeschlossen. Dann wird der Keil erhitzt und in die Mischung eingetaucht. Dabei haftet eine dünne Schicht der Mischung an den Keilen an und es werden dann die Stangen entfernt, bevor das Epoxydharz aushärtet.

Es können auch andere Verfahren zur Ablagerung einer harten Isolationsschicht auf den Keilen benutzt werden. Z.B. könnte die Schicht, wenn die Keile aus Aluminium bestehen, galvanisch aufgebracht werden oder durch Flammspritzen von Aluminiumoxyd.

Für gewisse Anwendungen, bei denen schwächere Keile zulässig sind, könnten die Keile aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen. Dann braucht natürlich keine zusätzliche Isolationsschicht aufgebracht zu werden.

Gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel strömt das Kühlmittel durch die die Wicklung halternden Keile. Natürlich könnte die Erfindung auch angewandt werden für andere Körper, die in Berührung mit den Wicklungen stehen. So könnten diese Körper

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allein für Kühlzwecke vorgesehen werden.

Die vorbeschriebene Kühlvorrichtung ist aus folgenden Gründen vorteilhaft. Die Schlitze 29 schaffen die Möglichkeit, daß das Kühlmittel in Berührung mit den Wicklungen 5 bis 8 strömt. Wenn ein metallischer Körper benutzt wird, der in Berührung mit einer Wicklung steht, muß er ausreichend gegenüber der Wicklung isoliert sein und es ist deshalb gewöhnlich eine Isolierschicht zwischen die Wicklung und die Oberfläche des Körpers gefügt. Eine solche Schicht würde jedoch eine gute thermische Berührung zwischen dem Strömungsmittel und der Wicklung verhindern, und im vorliegenden Fall ist das Vorhandensein einer Isolationsschicht zwischen den Schlitzen und der Wicklung vermieden.

Da das Kühlmittel nach einem Auslaßkanal in den Keilen strömt, kann das Kühlmittel von den Keilen zweckmäßigerweise abgeführt werden. So kann es z.B. bei einer speziellen Anwendung vorteilhaft sein, das Kühlmittel aus den Keilen in den Raum austreten zu lassen, wo es leicht abgepumpt werden kann oder aus dem es in ein Getriebe oder eine andere Vorrichtung eintreten kann.

Nach dem Ausführungsbeispiel sind die Schlitze 29 parallel zueinander angeordnet. Sie können stattdessen jedoch auch in anderer Lage vorgesehen werden. Die Schlitze 29 könnten auch durch eine einzige öffnung in den Flächen 18 und/oder 19 ersetzt sein. Ein Keil mit einem einzigen langgestreckten Schlitz ist in den Fig.5 bis 8 dargestellt. Die Fig.5 bis 8 zeigen einen Keil mit Enden 24 und 25 und einem Einlaßkanal 23, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 und 4. Die beiden Flächen 18 und 19 dieses Keiles sind mit einem einzigen sinusartigen Schlitz 30 ausgestattet. Jeder Schlitz 30 steht mit dem Einlaßkanal 23 über eine öffnung 31 in Verbindung und jeder Schlitz besitzt einen integralen Auslaßkanal 32.

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Dieser Keil unterscheidet sich von Jenem nach Fig.5 und 4 insofern, als er keine Verankerungsansätze 21 und 22 aufweist, sondern stattdessen mit einer sich verjüngenden Oberfläche ausgestattet ist, die mit einem nicht-dargestellten Befestigungskeil zusammenwirkt.

Die vorstehend beschriebenen Keile haben eine geeignete Gestalt, um mit vier Wicklungen zusammenwirken zu können, die senkrecht zueinander auf vier ausgeprägten Polen angeordnet sind. Durch geeignete Änderung des Winkels zwischen den Flächen 18 und 19 können jedoch auch Wicklungen in der vorgeschlagenen Weise gekühlt werden, die in einem anderen Winkel gegeneinander angestellt sind. Die Kühlvorrichtung ist daher geeignet für Rotoren, die andere Zahlen von Polpaaren bzw. Polwicklungen besitzen.

Eine Kühlvorrichtung nach der Erfindung ist auch geeignet zur Kühlung der Statorwicklungen.

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Claims

Patentansprüche :

/l.\ Kühlvorrichtung für die Wicklung einer dynamoelektrischen Maschine,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper (9 bis 12) in Berührung mit einer Oberfläche der Wicklung (5 bis 8) steht und wenigstens eine öffnung (29)j(5O) aufweist, die sich nach der Oberfläche der Wicklung hin öffnet,und daß Einlaß- und Auslaßkanäle mit der bzw. jeder öffnung derart in Verbindung stehen, daß ein Kühlmittel, das den Körper durchströmt, an der Oberfläche der Wicklung in Berührung mit dieser vorbeistreicht.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (9 bis 12) erste bzw. zweite Oberflächen (18 bzw. 19) aufweist, die in Berührung mit einer ersten bzw.. zweiten Oberfläche der Wicklung stehen,und daß die Oberflächen dieses Körpers wenigstens eine öffnung aufweisen, die sich nach der benachbarten Oberfläche der Wicklung öffnen.

5» Kühlvorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennz e lehnet , daß die öffnungen in der Oberfläche des Körpers mit einem gemeinsamen Einlaßkanal und getrennten Auslaßkanälen in Verbindung stehen.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mehrere öffnungen (29) besitzt, die in Gestalt paralleler Schlitze angeordnet sind.

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5· Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper in der ersten und zweiten Oberfläche je einen sinusförmig verlaufenden Schlitz (30) besitzt.

6. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Körper als Halter zur Verankerung der Wicklung auf einem Magnetkern ausgebildet ist.

7· Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper als Nutkeil zur Halterung einer Wicklung in der Nut eines Magnetkerns dient.

8. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper aus elektrisch isolierendem Werkstoff besteht.

9. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß der Körper aus elektrisch leitendem Material besteht und einen Überzug aus elektrisch isolierendem Material auf jenen Teilen besitzt, die in Berührung mit einer Oberfläche der Wicklung stehen.

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