DE29714740U1

DE29714740U1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE29714740U1
Application number: DE29714740U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2007-08-19

Description

Elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem von einem Außenmantel und zwei Lagerschilden gebildeten geschlossenen Motorgehäuse für einen Rotor mit Rotorwelle und ein Statorgehäuse mit Statorblechpaket sowie Statorwicklung, wobei im Statorgehäuse eine Kühlflüssigkeitsführung, zwischen dem Gehäusemantel und dem Statorgehäuse eine Kühlluftführung für einen Innenluftstrom und im Rotor axiale Luftführungskanäle vorgesehen sind.

Eine gekapselte elektrische Maschine dieser Art ist aus der DE-U-18 13 190 bekannt. Bei der bekannten Maschine ist eine Kühlrohrschlange für die Kühlflüssigkeitsführung in einen mit dem Außenmantel des doppelwandig ausgeführten metallischen Ständergehäuse einen Ringkanal bildenden Innenmantel eingegossen, wobei der Ringkanal zwischen dem Außen- und Innenman-0 tel des Ständergehäuses zur Führung eines InnenluftStromes dient. An dem Ständergehäuse der bekannten Maschine sind Lagerschilde befestigt, in denen über Lager die Welle des Rotors gelagert ist. Auf der Antriebsseite der Rotorwelle ist ein Lüfter angeordnet, der den Innenkühlluftstrom kreisförmig bzw. schleifenförmig bewegt, wobei die Rückströmung der Kühlluft zum Lüfter durch axiale Luftführungskanäle des Rotors erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gekapselte flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine der eingangs genannten Art, welche eine zusätzliche Luftkühlung mittels umgewälztem Innen-

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luftstrom besitzt, weiter zu verbessern, so daß die Erfindung auch für Motoren von höherer Leistung, insbesondere zum Antrieb von Schienenfahrzeugen, geeignet ist und wobei sich dieser elektrische Antrieb durch ein relativ geringes Motorgewicht und durch einen kleinen Einbauraum auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Schutzanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 12 angegeben.

Nach der Erfindung ist die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet und wird vom Innenluftstrom wirksam gekühlt. Außerdem wird durch die Hohlwelle das Rotorgewicht und damit das Motorgewicht erheblich reduziert.

Ein quaderförmiges Motorgehäuse bildet eine platzsparende, einfache Bauform, wobei in den Eckbereichen des Motorgehäuses größere Kühlrippen am Statorgehäuse vorgesehen sein können.

Für die gekapselte flüssigkeitsgekühlte und zusätzlich durch einen Innenluftstrom beaufschlagte elektrische Maschine nach der Erfindung ist es von Vorteil, wenn ein auf der Rotorwelle sitzender Lüfter die Kühlluft über einen axialen, ringförmigen Kühlluftkanal zwischen dem Außenmantel des Motorgehäuses und dem wassergekühlten Statorgehäusemantel über die Motorlänge leitet und wenn die Kühlluft vom endseitigen Lagerschild über die Wicklungsköpfe des Stators und durch einen Spalt zwischen Stator und Rotor sowie durch die Luftführungskanäle des Rotors und außerdem durch die Hohlwelle des Rotors zurück zum Lüfter geführt ist. Durch diese Innenluftzirkulation kann die Motorwärme wirkungsvoll auf den flüssigkeitsge-

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kühlten Statorgehäusemantel abgeführt werden. Dies wiederum erlaubt aufgrund des verbesserten Kühlsystems eine Erhöhung der Maschinenleistung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Ausführung einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung im Axial-Halbschnitt,

Figur 2 eine weitere vorteilhafte Ausführung einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung im Axial-Halbschnitt, 15

Figur 3 einen Eckbereich eines quaderförmigen Maschinengehäuses mit einem Abschnitt des Statorgehäuses, das Kühlrippen trägt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bilden ein Außenmantel 1 und zwei Lagerschilde 2, 3 das Gehäuse der elektrischen Maschine. Zusammen mit einem Statorgehäuse 6, einem Statorblechpaket 7, der Statorwicklung 8, 8' und dem auf der Rotorwelle 5 sitzenden Rotor 4 ist die elektrische Maschine in gekapselter Ausführung ausgelegt. Die in Lagern 25, 26 der Lagerschilde 2, 3 gelagerte Rotorwelle 5 ist als Hohlwelle ausgeführt. Das als Gußteil herstellbare Statorgehäuse 6 enthält eine Kühlflüssigkeitsführung 9, wobei vorzugsweise in das Statorgehäuse eine wendeiförmige Kühlrohrschiage eingießbar ist.

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Neben der Flüssigkeitskühlung wird die elektrische Maschine auch durch einen Innenluftstrom gekühlt. Hierzu bildet das Statorgehäuse &bgr; mit dem Gehäuseaußenmantel 1 eine ringförmige axiale Kühlluftführung 10, wobei das Statorgehäuse 6 noch axial verlaufende Kühlrippen 12' aufweisen kann. Zur Luftumwälzung ist auf der Rotorwelle 5 in der Nähe des einen Lagerschildes 2 ein Lüfter 13 angeordnet. Der Lüfter drückt den Innenluftstrom durch die axiale Kühlluftführung 10 über die Motorlänge zum anderen endseitigen Lagerschild 3. Der am flussigkeitsgekuhlten Statorgehäuse 6 abgekühlte Innenluftstrom streicht dann über die Wickelköpfe der Statorwicklung und durch den Spalt 14 zwischen Stator und Rotor 4 zurück zum Lüftereinlaß. Ein Teilluftstrom des abgekühlten Innenluftstromes passiert Luftführungskanäle 11 des Rotors 4. Schließlieh wird ein weiterer Teilluftstrom durch die Hohlwelle 5 des Rotors 4 zurück zum Lüfter 13 geleitet.

Zur Kühlung des lüfterseitigen Wickelkopfes 8' der Statorwicklung sind in den Eckbereichen des Motorgehäuses 1, 2, 3 Leitrippen 15 für den Kühlluftstrom vorgesehen, so daß Teilluftströme 16 der Kühlluft auf den lüfterseitigen Wickelkopf 8' geleitet werden. In vorteilhafter Ausführung kann das Statorgehäuse 6 mit den Kühlrippen 12, 12', den Leitrippen 15 und der Kühlflüssigkeitsführung 9 als einheitliches Gußteil ausgebildet werden.

Wie das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 2 zeigt, kann an das Gußteil des Statorgehäuses 6 auch eine Motoraufhängung 17, 17' angeformt sein. Bei dieser Ausführung ist es in einfacher Weise möglich, das eine Lagerschild 18 ebenfalls mit an das Statorgehäuse 6 anzuformen. Hierbei kann das angeformte La-

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gerschild 18 mit Kühlrippen 19 versehen werden, welche vom

Innenluftkühlstrom ebenfalls beaufschlagbar sind.

Das gemäß Figur 2 in den Gehäusemantel 1 einschiebbare Statorgehäuse 6 ist zwischen den Lagerschilden 18, 22 und den Lageraußenringen 28,.· 29 der Lager 25, 26 der Rotorwelle mit Isoliermitteln 27, 27' versehen. Über diese Isoliermittel
kann eine thermische und/oder elektrische Isolierung erfolgen.

Zur Abdichtung der Kühlluftführung sind zwischen dem Lüfterausgang und dem Statorgehäuse Abdichtungen 20, 20' vorgesehen. Weitere Abdichtungen 23, 23' sind zwischen einer Luftführung 21 des Lagerschildes 18 und einem Lufteinlaß 24 zur Hohlwelle 5 des Rotors 4 vorgesehen.

Claims

GR 96 G 3937 »··* Schutzansprüche

1. Elektrische Maschine mit einem von einem Außenmantel (1) und zwei Lagerschilden (2, 3) gebildeten geschlossenen Motorgehäuse für einen Rotor (4) mit Rotorwelle (5) und ein Statorgehäuse (6) mit Statorblechpaket (7) sowie Statorwicklung (8, 8'), wobei im Statorgehäuse (6) eine Kühlflüssigkeitsführung (9), zwischen dem Gehäuseaußenmantel (1) und dem Statorgehäuse (6) eine Kühlluftführung (10) für einen Innenluftstrom und im Rotor (4) axiale Luftführungskanäle (11) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (5) als Hohlwelle ausgebildet und ein Kühlluftstrom durch die Hohlwelle des Rotors (4) geführt ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Motorgehäuse (1, 2, 3)quaderförmig ausgebildet ist und das Statorgehäuse (6) in den Eckbereichen des Motorgehäuses Kühlrippen (12) aufweist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein auf der Rotorwelle (5) sitzender Lüfter (13) die Kühlluft über einen axialen, ringförmigen Kühlluftkanal (10) zwischen dem Außenmantel (1) des Motorgehäuses und dem wassergekühlten Statorgehäusemantel

(6) über die Motorlänge leitet und daß die Kühlluft vom endseitigen Lagerschild (3) über die Wicklungsköpfe des Stators und durch den Spalt (14) zwischen Stator (6, 7) und Rotor (4) sowie durch die Luftführungskanale (11) des Rotors (4) und durch die Hohlwelle (5) des Rotors zurück zum Lüfter geführt ist.

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4: Elektrische Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des lüfterseitigen Wickelkopfes (8¹) der Statorwicklung in den Eckbereichen des Motorgehäuses (l, 2, 3) Leitrippen (15) für den Kühlluftstrom vorgesehen sind, die Teilluftströme (16) der Kühlluft auf den lüfterseitigen Wickelkopf leiten.

5. Elektrische Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorgehäuse (6) mit den Kühlrippen (12, 12'), den Leitrippen (15) und der Kühlflüssigkeitsführung (9) als Gußteil ausgebildet ist.

G. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das Statorgehäuse (6) eine wendeiförmige Kühlrohrschlange als Kühlflüssigkeitsführung (9) eingegossen ist.

7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß an das Gußteil des Statorgehäuses (6) eine Motoraufhängung (17, 17') angeformt ist.

8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß an das

Statorgehäuse (6) ein Lagerschild (18) angeformt ist.

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das angeformte Lager-0 schild (18) Kühlrippen (19) aufweist, die vom Kühlluftstrom beaufschlagbar sind.

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10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Kühlluftstroms Abdichtungen (20, 20' bzw. 23, 23') zwischen dem Lüfterausgang und dem Statorgehäuse (S) sowie zwischen der Luftführung (21) im Lagerschild (18) und dem Lufteinlaß (24) zur Hohlwelle (5) des Rotors (4) vorgesehen sind.

11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Lagern (25, 26) der Rotorwelle (5) Isoliermittel (27, 27') zwischen den Lageraußenringen (28, 29) und den Lagerschilden (18, 22) zugeordnet sind.

12. Elektrische Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Isoliermittel (27, 27') thermisch isolierende und/oder elektrisch isolierende Zwischenlagen bilden.