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DE2331493A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen hermetisch verschlossener elektromotoren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kuehlen hermetisch verschlossener elektromotoren

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Publication number
DE2331493A1
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DE
Germany
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stator
coolant
gap
cooling fluid
cooling
Prior art date
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DE2331493A
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DE2331493C3 (de
DE2331493B2 (de
Inventor
Joseph W Purman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northrop Grumman Systems Corp
Original Assignee
Litton Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Litton Industries Inc filed Critical Litton Industries Inc
Publication of DE2331493A1 publication Critical patent/DE2331493A1/de
Publication of DE2331493B2 publication Critical patent/DE2331493B2/de
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/20Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil wherein the cooling medium vaporises within the machine casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/04Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
    • F25B1/053Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type of turbine type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00Compressor arrangements
    • F25B31/006Cooling of compressor or motor
    • F25B31/008Cooling of compressor or motor by injecting a liquid

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

233i-
Litton Industries Inc.
Beverly Hills, Kalif. / USA
"Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen hermetisch verschlossener Elektromotoren"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von hermetisch verschlossenen Elektromotoren, die an ein Kühlsystem angeschlossen sind.
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ORIGINAL INSPECTED
-2- 23Π- Ί3
Derartige hermetisch verschlossene Elektromotoren werden häufig in Kühlanlagen zum Antrieb des Kompressors der Anlage verwendet, wobei das Kühlfluid der Anlage auch zum Kühlen des Motors verwendet wird, da die hermetische Kapselung des Motors eine Kühlung nach den herkömmlichen Methoden nicht zuläßt.
Die Kosten und die Größe des hermetisch verschlossenen Elektromotors hängen meist von der Wirksamkeit des Kühlsystems ab. Je geringer die Leistungsfähigkeit des Kühlsystems umso größer werden die Kosten und die Größe des Motors.
Um mit vertretbaren Mengen an Kühlfluid bzw. Kühlmittel im Motor auskommen zu können, hat man bisher meist eine räumliche Zuordnung von Motor und Teilen der Kühlanlage vorgesehen, von der der Motor sein Kühlfluid erhält. In der Regel wird hierzu ein Reservoir für das Kühlmittel verwendet, wobei der Spiegel des Kühlmittels ausreichend hoch gehalten werden muß, damit der Motor eine ausreichende Kühlmittelmenge erhält. Für die Praxis hat dies zur Folge, daß das Reservoir so hoch oder höher als der Motor stehen muß, was zu unerwünschten Beschränkungen führt. Dadurch wurde vor allem die ganze Konstruktion und der Einbau des Elektromotors in eine Kühlanlage beeinträchtigt. Andere Verfahren verwenden Überwachungsgeräte für den Spiegel oder Pegel des Kühlmittels, beispielsweise Schwimmerventile oder dergleichen in der Kühlanlage, damit der Motor immer eine ausreichende Kühlmittelrn^ enge erhält. Auch dadurch werden die Kosten und der Aufwand für den Antriebsmotor der Kühlanlage erhöht.
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ORIGINAL INSPECTEO
23?;vJ3
Nachteilig bei hermetisch verschlossenen Elektromotoren für Kühlanlagen ist ferner der Umstand, daß die Wärmeabfuhr aus dem Motor mit sehr geringem Wirkungsgrad erfolgt. Bekanntlich wird die größte Wärmemenge im Bereich des Spaltes zwischen
Ständer und Rotor des Motors erzeugt. Im Hinblick auf diesen Umstand hat man bisher das Kühlmittel mit der niedrigsten Temperatur, d.h. das aus der Kühlanlage kommende Kühlmittel , in diesen Spalt geleitet. Das Verfahren beruht auf dem bekannten Gegenstromkühlprinzip, bei dem das Kühlmittel entgegengesetzt zum Temperaturgradienten im Motor strömt. Das Kühlmittel mit der niedrigsten Temperatur wird in die Zonen größter Wärmeerzeugung gebracht, d.h. also in den Spalt, aus dem es dann meist über radiale Kanäle im Ständer radial nach außen strömt, d.h. entgegengesetzt zur Richtung des Temperaturgradienten. Dadurch kommt das erwärmte Kühlmittel mit Teilen des Ständers von niedrigerer Temperatur in Berührung, nachdem es die Bereiche maximaler Temperatur gekühlt hat. In der US-Patentschrift 3 ο 88 o42 ist ein solches Kühlsystem für einen hermetisch verschlossenen Elektromotor beschrieben.
Es erscheint logisch, daß man zur Erzielung maximaler Kühlwirkung bei diesem Gegenstromprinzip bleibt, nachidem sich die Industrie bisher gerichtet hat. Es hat sich nun aber herausgestellt, daß man die Wirksamkeit des Kühlsystems steigern kann, wenn man von diesem Prinzip abgeht. Man kann das theoretisch so ausdrücken, daß das Gegenstromprinzip zur Erzielung optimaler Wirksamkeit in Wärmeaustauschern richtig angewandt ist. Bei dem speziellen Fall der Kühlung des Spaltes zwischen Ständer und Rotor eines Elektromotors hat es sich jedoch gezeigt, daß das Festhalten an dem Gegenstromprinzip zu konstruktiven Unzulänglichkeiten führt, die die Wirksamkeit herabsetzen, ohne daß aber die eigentliche Ursache erkannt wurde. So hat man beim Einleiten des Kühlmittels in den
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ORIGINAL INSPECTED
Spalt von beiden Seiten her, wobei das Kühlmittel durch radiale Kanäle im Ständer nach außen strömt, zwei entgegengesetzt gerichtete Kühlmittelströme, die an einer oder mehreren Stellen bzw. an Verbindungsstellen des Motors zwischen den Spalt und dem oder den radialen Kanälen ineinander übergehen. Man muß nun annehmen, daß infolge der kynethischen Energie dieser beiden entgegengesetzt gerichteten Kühlmittelströme eine gegenseitige Behinderung eintritt, so daß innerhalb des Motors eine gewisse Stagnation der Strömung zustande kommt. Diese hier theoretisch erläuterte Unzulänglichkeit der bekannten Systeme dürfte auch bei der Anordnung gemäß der obengenannten US-Patentschrift 3 088 o42 gegeben sein. Vermutlich hat man auch versucht, das Kühlmittel lediglich von einer Seite in den Spalt einzuleiten und danach durch ähnliche radiale Auslässe aus dem Ständer wieder nach außen abzuführen. In diesem Fall hat man keine entgegengesetzt gerichteten Kühlmittelströme, aber dafür erreicht man keine gleichförmige Kühlwirkung, da das andere Ende des Spaltes und die umgebenden Bereiche von Läufer bzw. Rotor und Ständer nicht ausreichend gekühlt werden, da das Kühlmittel bereits beim Durchgang durch den Spalt Wärme aufgenommen hat.
Im Gegensatz zu den bekannten Kühlanlagen wird bei der Erfindung -von der Erkenntnis ausgegangen, daß unter Verzicht auf das Gegenstromprinzip eine verbesserte Kühlwirkung erreichbar ist, in dem man das Kühlmittel entgegen der Strömungsrichtung bei bekannten Anlagen fließen läßt. Man erreicht hierdurch eine gleichförmig verteilte Kühlmittelströmung, ohne daß es zu einer Stagnation kommt, so daß die Kühlwirkung optimal wird. Überwachungsgeräte für den Kühlmittelpegel werden überflüssig. Die Erfindung erreicht dies durch ein dem bekannten Gegenstromkühlprinzip, wie es z.B. bei Wärmeaustauschern üblich ist, entgegengesetztes Prinzip.
3 U a Ö S J I U AV U
ORIGINAL INSPECTED
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors wird das Kühlmittel durch das Motorinnere geleitet, wobei das Kühlmittel vom Umfang des Ständers aus durch in diesem vorhandene radiale Kanäle in den Spalt zwischen Ständer und Läufer hineinströmt und anschließend in axialer Richtung durch den Spalt abgeführt wird. Wenn die Kühlmittelströmung zwecks innerer und äußerer Kühlung unterteilt werden soll, kann das Kühlmittel einer Zone im oberen Teil des ümfanges des Ständers zugeführt werden, wobei eine gewisse Menge des Kühlmittels durch die radialen Kanäle strömt, während die übrige Kühlmittelmenge über die Außenflächen des Ständers fließt. Diese übrige Kühlmittelmenge kann über die seitlichen Flächen des Ständers strömen, über die Ständerwicklungsköpfe oder über beides. Außerdem besteht die Möglichkeit, das aus dem Spalt austretende Kühlmittel über die Ständerwicklungsköpfe zu versprühen.
Ein gemäß der Erfindung hermetisch verschlossener und gekühlter Elektromotor arbeitet somit mit einer Kühlmittelströmung, im Spalt zwischen Läufer und Ständer, wobei radiale, mit dem Spalt in Verbindung stehende Kanäle im Ständer vorhanden sind, durch die das Kühlmittel radial nach innen in den Spalt strömt, worauf es in axialer Richtung aus dem Spalt austritt.
Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Kanäle in einer axialen konzentrischen Ebene angeordnet, wobei jeder Kanal als Raum in der Form eines Zylindersektors hergestellt werden kann, begrenzt durch zwei benachbarte Ständerbleche und unterteilt durch zwischen den Blechen radial angebrachte Rippen.
Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, um den Ständer
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ORIGINAL INSPECTED
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konzentrisch eine Ringkammer vorzusehen, die mit dem oder den Kanälen verbunden ist. Die Ringkammer wird durch das Motorgehäuse begrenzt, der Ständer und zwei Abschluß- oder Dichtringe sind am Gehäuse und Ständer festgemacht. Gute Resultate erzielte man durch gleichzeitige äu-ßere Kühlung über zwei Leitkörper, die in radialer Richtung im Abstand voneinander und an der obersten Peripherie des Ständers verlaufen und die ein wannenförmiges Gefäß für das Kühlmittel von der übrigen Ringkammer abtrennen, damit das Kühlmittel während des Betriebes über die Seitenflächen des Ständers fließen kann.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen Öffnungen in den Dichtringen vor, durch die das Kühlmittel aus der Ringkammer in den angrenzenden Raum und auf die Ständerwicklungsköpfe fließen kann. Mindestens eine der öffnungen setzt sich in einem Rohr fort und stellt eine Verbindung zu dem wannenförmigen Gefäß her, zur Zuführung von Kühlmittel aus der Ringkammer an die Stellen vor allem über den Ständerwicklungsköpfen. Zusätzlich kann man am Läufer Lüfterflügel anbringen, die das aus dem Spalt austretende Kühlmittel auf die Ständerwicklungsköpfe versprühen.
Zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung wird auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Entsprechend der Hauptanwendung der Erfindung wird als Kühlmittel für den Motor das Kühlmittel einer vom Motor angetriebenen Kühlanlage verwendet. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen hermetisch verschlossenen Elektromotor und durch die zugeordnete Kühlanlage,
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.; ORIGINAL INSPECTED
23 3 "ϊ -'.3
Fig. 2 a eine perspektivische Ansicht eines
Ständerbleches des Motors nach Fig. 1, das mit Rücken als Distanzstücken versehen ist, die radiale Kanäle bilden,
Fig. 2 b und 2 c Querschnitte durch Teile der Ständerbleche mit verschiedenen Rippenanordnungen,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines
modifizierten Ständers für den Motor nach Fig. 1 und
Fig. 4 eine Seitenansicht des Ständers nach
Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine Kühlanlage mit einem hermetisch verschlossenen Elektromotor Io dargestellt, der einen Kompressor 12 antreibt. Ein dampfförmiges Kühlmittel, beispielsweise "FREON" tritt über ein Rohr 14 in den Kompressor 12 ein, wird verdichtet und geht durch ein Rohr 18 in einen Kondensator Durch eine Rohrschlange 19 im Kondensator 16 zirkuliert ein Kühlmedium, das das Kühlmittel kondensiert, d.h. verflüssigt. Durch ein Rohr 2o geht das nunmehr flüssige Kühlmittel zum Verdampfer 22. Bei Bedarf kann in de-r Leitung 2o ein Vorwärmer oder Ekonomizer 8 angeordnet werden. Ein zweites Kühlmedium, beispielsweise Wasser geht durch das Rohr 24 im Verdampfer 22. Die Rohrleitung 24 führt zu dem zu kühlenden Gut. Das verdampfte Kühlmittel verläßt den Verdampfer 22 durch das Rohr 14 und kehrt wieder zum Kompressor 12 zurück. Konstruktion und Arbeitsweise von Kompressor, Kondensator, Verdampfer und den anderen Teilen des Kühlsystems sind bekannt. Anstelle des einstufigen Kompressors kann man auch
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ORIGINAL INSPECTS)
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einen mehrstufigen Kompressor vorsehen.
Gemäß Fig. 1 ist der Motor Io vollständig eingeschlossen, d.h. hermetisch abgedichtet. Er besitzt ein zylindrisches Gehäuse 3o, das an den Enden durch Stirnwände 32 verschlossen ist. Der Läufer 34 treibt das Laufrad 36 des Kompressors 12 an. Die Läuferwelle 38 ist über ein Lager 4o in der einen Stirnwand 32 und über ein Lager 42 am Kompressor 12 gelagert. Der Läufer 34 umfaßt eine Vielzahl auf der Welle 38 verankerter Läuferbleche 44 und die bei Käfigläufermotoren üblichen Kurzschlußstirnringe, an denen in axialer Richtung verlaufende Lüfterflügel 46 angebracht sein können, die die Zirkulation des Kühlmittels durch ihre Sprühwirkung unterstützen.
Der Ständer 48 ist ein Hohlzylinder, der den Läufer 44 konzentrisch umschließt und eine Vielzahl ringförmiger Ständerbleche 5o umfaßt. Die Ständerbleche 5o sind von üblicher Konstruktion und besitzen Wicklungsnuten für die Ständerwicklung 52 mit den Wicklungsköpfen 54. über die Leitungseinführung 53 sind die Wicklungen 52 mit einer äußeren Stromquelle verbindbar.
Eine Ringkammer 6o für das Kühlmittel umschließt im Motor Io konzentrisch den Ständer 48. Die Ringkammer 6o befindet sich zwischen zwei Dichtringen 62, 64 an jedem Ende des Ständers 48, die mit der Innenfläche des Gehäuses 3o verbunden sind. Die Dichtringe trennen die Ringkammer 6o, die durch das Gehäuse 3o des Motors, den Ständer 48 und die beiden am Gehäuse 4o und Ständer 48 befestigten Dichtringe 62 und 64 gebildet wird, von zwei weiteren Stirnräumen 65 ab.
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Jeder dieser Räume ist somit durch einen Abschnitt der Innenseite des Gehäuses 3o, eine Stirnseite des Ständers 48, eine Stirnseite des Rotors 34 und die Innenseite einer Stirnwand 32 begrenzt.
Ein Kühlfluid, beispielsweise ein flüssiges Kühlmittel, gelangt in die Ringkammer 6o, und zwar über ein Rohr 66, das mit dem Rohr 2o und somit mit dem Kondensator 16 verbunden (Fig. 1). Das Kühlmittel kann in der Ringkammer 6o oben oder unter oder an jeder dazwischenliegenden Stelle zugeführt werden. Das Rohr 66 ist mit dem Boden der Ringkammer in Fig. verbunden.
Die Ringkammer 6o steht mit mindestens einem, vorzugsweise aber mehreren Kanälen 68 in Verbindung, die radial durch den Ständer 48 gehen und dadurch die Kammer 6o mit dem Spalt 56 zwischen Ständer und Läufer verbinden. Bei mehreren Kanälen 68 sind diese vorzugsweise sternförmig in einer gemeinsamen, radialen und zentrisch ausgerichteten Ebene angeordnet. Da das Kühlmittel der Ringkammer 60. zugeführt wird, fließt es somit durch die radialen Kanäle 68 in den Spalt 56 und dann in axialer Richtung aus diesem heraus.
Gemäß den Fig. 2 a, 2 b und 2 c können die Kanäle 68 aus mehreren Rippen 7o, 71 bestehen, die Distanzstücke bilden und zwischen zwei benachbarte Bleche 5o eingefügt sind, so daß man eine Reihe radialer Durchlässe vom äußeren des Ständers 48 in den Spalt 56 erhält. Die radialen Durchlässe der Kanäle 68 zwischen zwei benachbarten Blechen liegen in einer Ebene. Die Durchlässe müssen nicht voneinander getrennt sein, sondern können miteinander über die diverse Bahnen aus der
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Kammer 60 zum Spalt 56 in Verbindung stehen. Eine Reihe solcher in einer Ebene liegender Gruppen von sternförmigen Kanälen 68 ist in Längsrichtung über die Läuferachse voneinander getrennt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die radialen Durchlässe 68 in einer einzigen, radialen und zur Motorachse rechtwinkligen Ebene angeordnet.
Gemäß den Fig. 2a, 2b, 2c, kann man die Rippen für die Distanzstücke 7o aus I-Profilen herstellen, die an den Blechen 5o angenietet oder angeschweißt sind. Auch andere Formen der Distanzstücke sind geeignet, beispielsweise die streifenförmigen Rippen 71 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Jeder der Kanäle 68 besteht somit aus einem zylindrischen Raumsektor zwischen zwei benachbarten Blechen 5o des Ständers48, unterteilt durch Rippen 7o oder 71, die zwischen zwei Blechen 5o radial angebracht sind. Außerdem erkennt man in Fig. 2 a die Nuten 83 für die Ständerwicklung.
Wenn der Motor läuft, gelangt in den Spalt 56 das Kühlmittel aus der Kammer 60, und zwar über die Kanäle 68 und wird in die Räume 65 an jedem Ende des Spaltes 56 geleitet, so daß man eine gleichförmig verteilte, symmetrische Strömung des Kühlmittels erhält,ohnedaß infolge von Störungen zwischen einzelnen Kühlmittelströmungen eine Stagnation auftreten kann. Das flüssige, gasförmige oder teils flüssige, teils gasförmige Kühlmittel in den Räumen 65 geht über einen Auslaß mit dem Rohr zum Verdampfer 22 zurück.
Da flüssiges Kühlmittel und auch gasförmige Reste des Kühlmittels aus dem Rohr 66 in die Ringkammer 60 des Motors Io gelangen, wird das Äußere des Ständers 48 gekühlt, zusätzlich zur Kühlmittelströmung aus der Ringkammer 60 durch die Kanäle 68 in den Spalt 56. Flüssiges Kühlmittel kann in solchen
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Mengen zugeführt werden, daß die Ringkammer 3o praktisch gefüllt ist. Aber auch eine Füllung der Ringkairaner 6o bis in jede Höhe ist möglich, solange die Kühlwirkung über ein ausreichendes Kühlbad in der Ringkammer 6o und eine ausreichende Strömung des Kühlmittels durch die Kanäle 68 genügend ist. Der Spiegel des Kühlmittels in der Ringkammer 6o hängtrVon den Zu- und Abflüssen in diese Kammer. Man kann den Kühlmittelspiegel in der Ringkammer 6o selbstverständlich auch durch Schwimmerventile oder durch Anordnung des Motors Io gegenüber den anderen Elementen der Kühlanlage aufrecht erhalten (nicht dargestellt) .
Wenn das Kühlmittel den Spalt 56 zwischen Ständer 48 und Läufer 34 erreicht hat, tritt es in axialer Richtung durch den Spalt. Dadurch erhält man zwei entgegengesetzte Teilströmungen, die benachbarten Oberflächen von Läufer 34 und Ständer 48 kühlen. Der aus dem Spalt 56 in den Raum 65 austretende Kühlmittelstrom gelangt durch die Lüfterwirkung der Lauferflügel 46 durch Sprühwirkung auf die Ständerwicklungsköpfe 54 der Ständerwicklung 52 und leitet die Wärme von diesen Teilen der Ständerwicklung ab, bevor das Kühlmittel durch das Rohr 74 zum Verdampfer 22 zurückkehrt.
Wenn gemäß Fig. 1 die Kühlwirkung an den Ständerwicklungsköpfen 54 gesteigert werden soll, kann man Rohre 7 6 in den Dichtringen 62 und 64 vorsehen, die sich zur Ringkammer 6o als Fortsetzungen der Öffnungen in diesen Ringen öffnen. Die Rohre 76 verteilen das Kühlmittel aus der Ringkammer 6o über die Ständerwicklungsköpfe 54.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Ständers, bei
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ORIGINAL INSPECTED
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dem das flüssige Kühlmittel .in eine Zone am obersten Teil der Ringkammer 6o gelangt, und zwar über ein Rohr 66 und dann über die Außenseite des Ständers 4 8 kaskadenförmig herabfällt. Eine Teilströmung des Kühlmittels geht durch Kanäle 68 in Spalt 56 und kühlt die angrenzenden, d.h. inneren Zonen von Läufer und Ständer.
Zur Steuerung des Kuhlflussigkextspegels in der Ringkammer 6o kann man überlauflöcher 77 in die Dichtringe 62, 64 bohren, durch die überschüssiges Kühlmittel in die Räume 65 gelangen und durch das Rohr 74 abgeführt werden kann. Die Löcher 77 können so liegen, daß jeder gewünschte Kühlmittelpegel in der Ringkammer 6o aufrechterhalten werden kann. Die Löcher 77 werden vorzugsweise so angeordnet, daß der Kühlmittelpegel in der Ringkammer 6o einen gewissen Teil des flüssigen Kühlmittels in den Spalt 56 läßt, diesen jedoch nicht überflutet, wie dies die Anordnung der Löcher in Fig. 3 und 4 zeigt. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 kann wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der gewünschte Kühlmittelpegel im Motor°somit ohne Schwimmerventile oder besondere Motoranordnung eingehalten werden.
Bei Bedarf können zusätzliche Löcher 78 durch die Ringe 62, 64 an etwas höher gelegenen Stellen gebohrt werden, damit das durch die Wärme des Ständers 48 verdampfte Kühlmittel über die Ständerwicklungsköpfe 54 hinweg in die Räume 65 gelangen kann und diese Wicklungsköpfe zusätzlich kühlt. Das verdampfte Kühlmittel wird ebenfalls durch das Rohr 74 abgeführt.
Um zu gewährleisten, daß flüssiges Kühlmittel auf die Wicklungskopf e 54 versprüht wird, kann man zwei Leitkörper 8o im Abstand im obersten Abschnitt des Ständers 48 anordnen, die Kühlflüssigkeit 66 bis zu einer Höhe auffangen, die durch den oberen Rand der Leitkörper 8o begrenzt wird.
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v' ORfC^AL INSPECTED
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Gemäß Fig. 3 verlaufen die Leitkörper 80 zwischen den Dichtringen 62 und 64 und bilden ein wannenförmiges Gefäß 82. Da die Rohre 76 nach dem Teil der Ringkammer 60 offen sind, der das wannenförmige Gefäß zwischen den Leitkörpern 80 bildet, bewirkt die beschriebene Anordnung eine Versprühung des flüssigen Kühlmittels auf die Ständerwicklungsköpfe 54. Das zwischen den Leitkörpern 80 angesammelte Kühlmittel läuft auch durch die Kanäle 68 ab und ein dritter Teil des Kühlmittels geht über den oberen Rand der Leitkörper 80, wie die vertikalen Pfeile in Fig. 3 andeuten und kühlt die zylindrische Außenfläche des Ständers.
Der Kühlmittelanteil, der über den Umfang des Ständers 48 fließt, durch die radialen Kanäle 68 im Ständer 48 in den Spalt 56 zwischen Ständer 48 und Rotor 34 und dann axial durch den Spalt 56 strömt so zu den rotierenden Stirnring- und Lüfterflügel 46 und wird über die Ständerwicklungsköpfe versprüht.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    f 1.!Verfahren zum Kühlen von Elektromotoren mittels eines ^-^ durch das Motorinnere fließenden Kühlfluids, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlfluid vom Umfang des Ständers (48) durch in diesem vorhandene, radiale Kanäle (68)in den Spalt (56) zwischen Ständer und Läufer (34) und anschließend in axialer Richtung durch den Spalt geleitet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in eine Zone im obersten Abschnitt des Umfangs des Ständers (48) gefördert wird und daß ein Teil des Kühlfluids durch die radialen Kanäle (68) fließt, während das übrige Kühlfluid über die Außenseite des Ständers (48) fließt.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der übrige Teil des Kühlfluids über die Seitenflächen der Ständers (48) und/oder über die Wicklungsköpfe (54) der Ständerwicklung (52) fließt.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch • gekennzeichnet, daß das aus dem Spalt (56) austretende Kühlfluid auf die Wicklungsköpfe (54) der Ständerwicklung (52) versprüht wird.
    5. Hermetisch verschlossener Elektromotor zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, mit einem Kühlsystem, bei dem ein Kühlfluid durch den Spalt
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    zwischen Läufer und Ständer und durch im Ständer angeordnete, mit dem Spalt verbundene Kanäle strömt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung des Kühlfluids in den Spalt (56) radiale Kanäle (68) vorhanden sind, und daß das Kühlmittel anschließend in axialer Richtung durch den Spalt abfließt.
    6. Motor nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle (68) in einer axial zentrierten Ebene angeordnet sind.
    7. Motor nach Anspruch 5 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (68) durch einen zylindrischen Raumsektor gebildet ist, der durch zwei benachbarte Bleche (5o) des Ständers (48) begrenzt ist und durch Rippen (7o, 71) radial zwischen den Blechen unterteilt ist.
    8. Motor nach den Ansprüchen 5, 6 oder 7 gekennzeichnet durch eine den Ständer (48) konzentrisch umgebende Ringkammer (6o), die mit einem oder mehreren Kanälen (68) in Verbindung stehen.
    9. Motor nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (6o) durch das Motorgehäuse (3o) den Ständer (48) und zwei Dichtringe (62, 64) gebildet ist, die am Gehäuse (4o) und am Ständer (48) angebracht sind.
    Io. Motor nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß zwei Leitkörper (8o) in axialer Richtung voneinander getrennt am obersten Umfang des Ständers(48) angeordnet sind und ein wannenförmiges Gefäß für das Kühlfluid von der übrigen Ringkammer (6o) abtrennen, so daß Kühlfluids über die Außenflächen des Ständers (48) fließen kann.
    3 U 1O H !J l I UhI Z,
    ORIGINAL INSPECTED
    11. Motor nach Anspruch 9 und Io gekennzeichnet durch Öffnungen (77, 78) in den Dichtringen (62, 64), die eine kontrollierte Strömung des Kühlfluids aus der Ringkammer (6o) in den benachbarten Raum (65) und auf die Wicklungsköpfe (54) der Ständerwicklungen (52) gestatten.
    12. Motor nach den Ansprüchen Io und 11 gekennzeichnet durch Öffnungen in Portsetzung von Rohren Q5) in Verbindung mit dem wannenförmigen Gefäß zur Leitung von Kühlfluids aus der Ringkammer (6o) an Stellen praktisch über den Wicklungsköpfen (54) der Ständerwicklung (52).
    13. Motor nach einem der Ansprüche 5-12 dadurch gekennzeichnet, daß Lüfterflügel (46) zum Versprühen des aus dem Spalt (56) tretenden Kühlmittels auf die Wicklungsköpfe (54) der Ständerwicklung (52) am Läufer (34) angebracht sind.
    14. Motor nach einem der Ansprüche 5-13 dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid zu einer vom Motor angetriebenen Kühlanlage gehört.
DE19732331493 1972-07-03 1973-06-20 Kühlanordnung für einen geschlossenen Elektromotor Expired DE2331493C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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Publications (3)

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