Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine elekt- rische Maschine mit einem Gehäuse, einem Ständerblechpaket und einem Läuferblechpaket, die in dem Gehäuse angeordnet sind, wovon mindestens eines axial verlaufende Kühlkanäle be- sitzt, sowie Wickelkopfräumen an den Stirnseiten der beiden Blechpakete. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Ma- schine durch axiales Durchströmen mindestens eines Kühlkanals eines Läuferblechpakets und/oder Ständerblechpakets mit einem Kühlmedium.

Elektromotoren, insbesondere Asynchronmaschinen, werden übli- cherweise durch Fremd-oder Eigenbelüftung gekühlt. Bei Norm- motoren kleiner Leistung genügt in der Regel eine Oberflä- chenkühlung. Traktionsmaschinen kleiner und mittlerer Leis- tung erfordern eine hochwertigere Kühlung im Ständer und Läu- fer. Hierzu werden axial verlaufende Kühlkanäle im Ständer und Läufer einseitig mit einem Kühlmedium beschickt. Bei In- dustriemaschinen mittlerer und großer Leistung sind ebenfalls im Läufer axiale Kühlkanäle vorgesehen. Die Kühlkanäle werden einseitig oder beidseitig mit Kühlluft versorgt und der Aus- tritt der Kühlluft erfolgt durch radiale Kühlkanäle zwischen mehreren Teilblechpaketen. Um die Blechpaketlänge nicht zu groß werden zu lassen, sind die Luftspalte zwischen den Teil- blechpaketen nur wenige Millimeter breit.

Ein Problem bei der Kühlung mit Umgebungsluft besteht darin, dass die Luft mit Partikeln verschmutzt sein kann. Bei star- kem Schmutzanteil in der Kühlluft würden sich jedoch schmale Kühlschlitze verhältnismäßig rasch zusetzen und die Kühlwir- kung beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden, ist bei Indust- riemaschinen meist ein Wärmetauscher vorgesehen. Damit ist gewährleistet, dass nur saubere Luft im Inneren der Maschine zirkuliert. Bei Traktionsmaschinen hingegen steht wegen der beengten Platzverhältnisse kein Einbauraum für einen Wärme- tauscher zur Verfügung. Außerdem erhöht dieser Wärmetauscher die Temperatur der inneren Kühlluft, was wiederum die Leis- tungsfähigkeit einschränkt.

Wenn der Wärmetauscher nicht eingesetzt werden kann, muss die Kühlluft für die schmalen Kühlschlitze mittels feinporiger Luftfilter gefiltert werden. Bei großem Schmutzanfall bedeu- tet dies sehr häufige Filtermattenwechsel, was unerwünscht und beispielsweise bei Muldenkippern im Tagebau nicht prakti- kabel ist.

Eine gattungsgemäße elektrische Maschine ist beispielsweise aus dem Dokument US 2,610, 992 bekannt. Die dort beschriebenen Ständer-und Läuferblechpakete weisen axial verlaufende Luft- kühlkanäle auf.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 13 389 ist ferner eine elektrische Maschine beschrieben, die mit zwei auf einer gemeinsamen Welle in axialem Abstand voneinander angeordneten Rotorblechpaketen, zwei in entsprechendem Abstand voneinander angeordneten Statorblechpaketen und einer Kühleinrichtung, die eine Luftfördereinrichtung sowie in axialer Richtung ver- laufende Kühlkanäle aufweist, besitzt. Letztere sind infolge des axialen Abstands der Blechpakete je in zwei Abschnitte unterteilt und derart mit der Luftfördereinrichtung verbun- den, dass die beiden Abschnitte jedes Kühlkanals in entgegen- gesetzter Richtung durchströmt werden. In dem Ringraum zwi- schen den Blechpaketen wird die Kühlluft aus einer axialen Richtung in eine radiale Richtung oder umgekehrt umgelenkt.

Der axiale Abstand der Blechpakete ist dabei so gewählt, dass der im Ringraum zwischen den Blechpaketen für die Kühlluft zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt etwa gleich der Summe der Strömungsquerschnitte aller in diesen Ringraum un- mittelbar mündenden Kühlkanäle ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei in- tensiver Kühlung einer elektrischen Maschine ein hohes Maß an Schmutzunempfindlichkeit zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine elektri- sche Maschine mit zwei Läuferblechpaketen, die auf einer ge- meinsamen Welle in einem vorgegebenen axialen Abstand ange- ordnet sind und jeweils axial verlaufende Kühlkanäle besit- zen, und zwei Ständerblechpaketen, die den Läuferblechpaketen zugeordnet sind, wobei die Ständerblechpakete ebenfalls axial verlaufende Kühlkanäle besitzen und jeweils ein Ring zwischen den Läuferblechpaketen und den Ständerblechpaketen angeordnet ist, wobei jeder Ring radial verlaufende Strömungskanäle be- sitzt, die mit den Kühlkanälen des jeweiligen Blechpakets in Verbindung stehen.

Durch den Ring wird das radiale Austreten des Kühlmittel- stroms in der Mitte des Rotors beziehungsweise Stators mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet. Somit kann die Gefahr reduziert werden, dass sich in den Strömungskanä- len Schmutzpartikel niederschlagen. Diese Kühlkonstruktion ermöglicht es, auf kleine Spalte und Bohrungen zu verzichten, die durch Verschmutzungen rasch verstopft werden könnten.

Ferner ermöglicht diese Kühlkonstruktion eine beidseitige Kühlung. Dies bedeutet, dass beiden Seiten der Maschine mit kalter Kühlluft beblasen werden können. Hierdurch kann eine ungleichmäßige Kühlung des Ständers beziehungsweise Läufers verhindert werden. Die ungleichmäßige Kühlung bei einseitiger Luftzufuhr äußert sich in Temperaturunterschieden zwischen beiden Stirnseiten des Blechpakets.

Der oder die Ringe zwischen den Läufer-und/oder Ständer- blechpaketen können radial verlaufende Stege aufweisen. Im Läuferblechpaket hat ein derartiger Ring dann die Wirkung ei- nes Schaufelrads, der die Kühlluft bei seiner Drehung nach außen fördert.

Die beiden Läuferblechpakete und die beiden Ständerblechpake- te sind vorzugsweise jeweils gegeneinander verpresst. Die Ringe zwischen den jeweiligen Blechpaketen gegebenenfalls mit den Stegen verhindern, dass durch die Druckkräfte beim Pres- sen oder magnetischen Zug Bleche des Blechpakets in den radi- alen Kühlkanal zwischen beiden Blechpaketen gebogen werden.

Mindestens eines der Blechpakete kann an der Stelle, an der der Kühlmittelstrom von seiner axialen Strömungsrichtung in die radiale Strömungsrichtung umgelenkt wird, abgefasst sein.

Hierdurch wird der Strömungswiderstand reduziert und es kann eine höhere Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten werden.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen eine elektri- sche Maschine mit einem Gehäuse, einem Ständerblechpaket und einem Läuferblechpaket, die in dem Gehäuse angeordnet sind, wovon mindestens eines axial verlaufende Kühlkanäle besitzt, und Wickelkopfräumen an den Stirnseiten der beiden Blechpake- te, wobei an mindestens einem der Kühlkanäle in einem der Wi- ckelkopfräume ein Kühlkanalfortsatz angeordnet ist, mit dem ein Kühlmedium aus dem Gehäuse ableitbar ist.

Auch hier wird die hohe Kühlleistung und geringe Schmutzemp- findlichkeit durch beidseitige Kühlung und Vermeidung kleiner Spalte und Bohrungen erreicht. Die Kühlluft wird auf beiden Stirnseiten (Antriebs-und Nicht-Antriebsseite) axial und/ oder radial in das Motorgehäuse geblasen und tritt nach dem Strömen über die Ständerwickelköpfe beziehungsweise Läufer- kurzschlussringe in die axialen Ständer und Läuferkühllöcher ein. Dabei sind auch hier die Durchmesser der Kühllöcher und die Luftgeschwindigkeit so groß gewählt, dass sich kein Schmutz ablagern kann. Der Luftaustritt ist durch entspre- chende Kanäle, d. h. Kühlkanalfortsätze, vom Lufteintritt ge- trennt.

Vorzugsweise sind am Ständerblechpaket Rohre als Kühlkanal- fortsätze durch das Lagerschild der elektrischen Maschine ge- führt. Damit kann die Abluft durch den Wickelkopfraum, in den das Kühlmittel eingeführt wird, nach außen geleitet werden.

Am Läuferblechpaket sind die Kühlkanalfortsätze vorzugsweise Bestandteile des Läuferdruckrings beziehungsweise in diesen eingearbeitet. Damit kann das abzuführende Kühlmittel durch den Wickelkopfraum bis zum Lagerschild transportiert werden und von dort durch Aussparungen im Lagerschild nach außen ge- langen. Hierzu sollten zwischen dem Lagerschild und dem Läu- ferdruckring Dichtungen vorgesehen sein, so dass das abzufüh- rende Kühlmittel nicht in den Wickelkopfraum beziehungsweise in das Lager strömt.

Vorteilhafterweise sind in dem Ständerblechpaket und/oder Läuferblechpaket in Umfangsrichtung mehrere Kühlkanäle ver- teilt und jeder zweite Kühlkanal besitzt an der einen Stirn- seite des jeweiligen Blechpakets den Kühlkanalfortsatz und die anderen Kühlkanäle weisen ihre Kühlkanalfortsätze an den anderen Stirnseiten des jeweiligen Blechpakets auf. Damit werden die Blechpakete in Umfangsrichtung abwechselnd in bei- den axialen Richtungen durchströmt.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen : FIG 1 eine Querschnittsansicht eines Asynchronmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung ; und FIG 2 einen Querschnitt durch einen Asynchronmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die in FIG 1 dargestellte Asynchronmaschine besitzt eine Welle 1, die in Lagerschilden 2 gelagert ist. Ein in Umfangsrichtung verlau- fender Gehäuseabschnitt 3 vervollständigt das Gehäuse der e- lektrischen Maschine.

Der Ständer 4 der Asynchronmaschine besitzt zwei Teilblechpa- kete 41 und 42, die gegeneinander verpresst sind. Dazwischen befindet sich ein Ring 5 mit radial verlaufenden Stegen 51, 52 an beiden Seiten.

Der auf die Welle 1 aufgeschrumpfte Läufer 6 ist ähnlich auf- gebaut. Auch er besitzt zwei Läuferblechpakete 61 und 62 so- wie einen dazwischenliegenden Ring 7 mit radial verlaufenden Stegen 71 und 72 an beiden Seiten.

Das Kühlmittel strömt an beiden Seiten des Ständerblechpakets durch Aussparungen 31 und 32 in den jeweiligen Wickelkopf- raum. Von dort strömt es durch Kühlkanäle 411 und 421 des Ständers 4 zu dem Spalt zwischen den Ständerblechpaketen 41, 42, in dem sich der Ring 5 befindet. Die Stege 51 und 52 sor- gen für entsprechende Strömungskanäle in radialer Richtung nach außen. Durch eine Aussparung 33 strömt das Kühlmittel aus dem Gehäuse der Asynchronmaschine.

Ein Anteil des in die Aussparungen 31,32 einströmenden Kühl- mittels strömt an den Wickelköpfen und Kurzschlussringen vor- bei in Kühlkanäle 611 und 621 der Läuferblechpakete 61,62.

Auch hier werden die axial nach innen verlaufenden Kühlmit- telströme in der Mitte durch den Ring 7 beziehungsweise des- sen Stege 71,72 radial nach außen gelenkt.

Die Ringe 5 und 7 besitzen damit die doppelte Funktion der Unterstützung der Luftführung und der Stabilisierung des Blechpakets. Die radial gerade nach außen führenden Stege 71, 72 fördern die Luft durch die Drehbewegung des Läufers nach außen. Falls die Asynchronmaschine nur für eine Drehrichtung vorgesehen ist, können die Stege 71,72, gegebenenfalls auch die Stege 51,52 in Umfangsrichtung entsprechend geschwungen sein, um Störgeräusche zu vermindern.

Zur Reduzierung des Strömungswiderstands können die Kanten 410,420, 610,620 abgephast oder abgerundet sein (in der Zeichnung nicht dargestellt). Hierdurch lässt sich die radia- le Strömungsgeschwindigkeit nach dem Umlenken erhöhen.

Zum Schutz vor Abrasion sind die im Spalt liegenden Teile der Ständerspulen mit einer Schutzhülle (ebenfalls nicht darge- stellt) umgeben.

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in FIG 2 dargestellt. Die Bauteile, die denen der ersten Ausfüh- rungsform entsprechen, sind mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Diesbezüglich wird auf die Beschreibung von FIG 1 verwiesen.

Das einteilige Ständerblechpaket 43 ist mit einem axial ver- laufenden Kühlkanal 431 versehen. Im linken Wickelkopfraum (bezogen auf die zeichnerische Darstellung) wird der Kühlka- nal 431 durch ein Röhrchen 81 als Kühlkanalfortsatz weiterge- führt. Das Röhrchen 81 durchdringt an seinem anderen Ende das Lagerschild 2. Bei dem in Umfangsrichtung nächsten axialen Kühlkanal durch das Ständerblechpaket 43 verläuft das Röhr- chen 82 durch den rechten Wickelkopfraum und das rechte La- gerschild 2. Damit strömt das Kühlmittel in dem in der oberen Hälfte von FIG 2 nicht dargestellten Kühlkanal (in der unte- ren Hälfte dargestellt) nach rechts und über das Röhrchen 82 nach außen. In dem in Umfangsrichtung davor liegenden, in FIG 2 geschnittenen Kühlkanal 431 dagegen, strömt das Kühlmittel nach links und durch das Röhrchen 81 nach außen.

Hinsichtlich der Kühlung des Läuferblechpakets ergibt sich ein ähnliches Bild. Das einteilige Läuferblechpaket 63 weist einen axialen Kühlkanal 631 auf. Das Läuferblechpaket 63 wird von Läuferdruckringen 91,92 zusammengehalten. In den linken Läuferdruckring 91 ist ein Strömungskanal 911 eingearbeitet.

Der Strömungskanal 911 mündet in eine Aussparung 21 im Lager- schild 2. Somit ergibt sich für das Kühlmittel ein Strömungs- verlauf von außen durch die Aussparung 32 in das Gehäuse der Asynchronmaschine, durch den rechten Wickelkopfraum an den Wickelköpfen und dem Kurzschlussring vorbei in den Kühlkanal 631, durch den Strömungskanal 911 als Kühlkanalfortsatz und schließlich durch die Aussparung 21 im Lagerschild nach au- ßen. In dem in Umfangsrichtung nächsten Kühlkanal des Läufer- blechpakets 63 erfolgt die Strömung in entgegengesetzter Richtung. Hierzu ist in dem Läuferdruckring 92 ein entspre- chender Strömungskanal (nicht dargestellt) vorgesehen, der das Kühlmittel aus der Aussparung 22 im rechten Lagerschild führt.

Zwischen dem Läuferdruckring 91,92 und dem Lagerschild 2 ist eine nicht dargestellte Dichtung, z. B. eine Labyrinthdichtung angeordnet, um zu verhindern, dass ein Teil der Kühlluft di- rekt wieder nach außen tritt.

Die axial verlaufenden Kühlkanäle sowohl in der Ausführungs- form gemäß FIG 1 als auch in der gemäß FIG 2 können radial und in Umfangsrichtung in dem Läufer-und Ständerblechpaket beliebig angeordnet sein. Der Einfachheit halber sind in den Zeichnungen lediglich Kühlkanäle im Ständer-und Läuferblech- paket auf jeweils einer Umfangsfläche mit konstantem Radius dargestellt. Darüber hinaus kann die Strömungsrichtung der Kühlkanäle, insbesondere in der Ausführungsform von FIG 2, beliebig gewählt werden. Es sollte lediglich darauf geachtet werden, dass die Verteilung der Kühlkanäle mit unterschiedli- chen Strömungsrichtungen in Umfangsrichtung etwa gleich ver- teilt ist. Somit lässt sich eine ungleichmäßige Kühlung der Blechpakete und der Wicklungen verhindern.

Eine erfinddungsgemäße elektrische Maschine ist insbesondere in Umgebungen einsetzbar, wo die Kühlluft einen vergleichs- weise hohen Schmutzanteil enthält.

Wärmetauscher sind aufgrund der beengten Platzverhältnisse bei Traktionsmaschinen nicht einsetzbar. Diese Wärmetauscher erhöhen die Temperatur der inneren Kühlluft, was die Leis- tungsfähigkeit der Traktionsmaschine verringert.

Ohne Wärmetauscher ist bei schmalen Schlitzen zwischen den Teilblechpaketen ein feinporiger Luftfilter erforderlich.

Bei großem Schmutzanteil in der Kühlluft bedeutet dies sehr häufige Filtermattenwechsel.

Deshalb eignet sich eine erfindungsgemäße elektrische Maschi- ne insbesondere auch für den Antrieb von Muldenkippern im Ta- gebau.