DE1078681B - Kuehleinrichtung in den Staenderpressplatten einer gasgekuehlten elektrischen Maschine - Google Patents

Description

• Kühleinrichtung in den Ständerpreßplatten einer gasgekühlten elektrischen Maschine Gegenstand der Erfindung ist eine Kühleinrichtung für eine gasgekühlte dynamoelektrische Maschine mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckgaskammer, einem Ständer, dessen Lamellen durch Ständerpreßplatten zusammengehalten werden, die radial nach innen zwischen die Austrittsstellen der Wicklung aus den Nuten bis zur Ständerbohrung reichen, sowie mit einer Einrichtung in dem Maschinengehäuse zur Bewegung von Kühlgas durch die Maschine.
• Es ist bekannt, das Kühlgas bei derartigen Maschinen durch im Inneren der Wicklungsisolierung angebrachte Kanäle zu drücken, um auf diese Weise einen im wesentlichen direkten Wärmeübergang von der Wicklung auf das Gas zu erzielen und somit die Verlustwärme abzuführen. Zusätzlich hierzu hat man in Längsrichtung durch den Ständerkern gehende Kühlgaskanäle eingebaut, welche für die Abführung der Wärme aus diesem Teil sorgen. Die Anordnung der Kühlkanäle kann, je nach Art des Kühlgaskreislaufs und der Anbringung der Ventilatoren an einer oder beiden Stirnseiten der Maschine, verschieden sein.
• Um dafür zu sorgen, daß der die Ständerwicklungen kühlende Gasstrom möglichst groß ist und die Temperatur der die Wicklung bildenden Kupferleiter bei maximaler Belastung möglichst wenig- von der des Ständerkerns abweicht, ist es üblich, die Kühlkanäle im Ständerkern möglichst klein zu halten. Hierdurch sind jedoch die Kanäle nur noch für einen Gasdruck von etwa 0,2 kg geeignet, der für den Ständerkern bereits äußerst kritisch ist. Die Folge einer derartigen Ausbildung der Kühlkanäle ist jedoch, daß die Kühlung des Ständerkerns am Gasaustrittsende so gering wird, daß sich die Isolierung an dieser Stelle bis zur zulässigen Höchsttemperatur erwärmt, weil das durch die Kühlkanäle dem Ständerkern zugeführte Gas bereits- seine Höchsttemperatur erreicht hat und die in den Endlamellen und den Ständerpreßplatten durch Wirbelströme erzeugte Verlustwärme nicht mehr aufnehmen kann.
• Um diese Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ständerpreßplatten an der Innenseite Kühl= kanäle aufweisen, die im Bereich der Nuten an dem Rand der Ständerbohrung enden und denen Kühlgas von der Hochdruckkammer zugeführt wird, das an den Stellen aus den Kühlkanälen der Preßplatten wieder abströmt, an denen die Wicklung aus den Nuten des Ständerblechpaketes austritt. Hierdurch wird es möglich, diejenigen Teile der Ständerpreßplatten zu kühlen, in denen die stärkste Wärmekonzentration auftritt. Als entscheidender Vorteil. der durch diese erfindungsgemäße Maßnahme erzielt wird, ergibt sich die Möglichkeit, die Leistung der Maschine auf Grund einer verbesserten Kühlung des kritischen Erwärmungsbereiches des Ständers zu steigern.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Endteil des Statorblechpaketes im Schnitt, Fig. 2 eine Ständerpreßplatte nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht, Fig. 3 eine Lamelle des Ständers mit den den radialen Teil der zu den Ständerpreßplatten führenden Kühlkanäle bildenden Schlitzen, Fig. 4 eine Lamelle des Ständers mit den den axialen Teil der zu den Ständerpreßplatten führenden Kühlkanäle bildenden Öffnungen.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht das Statorblechpaket 23 aus Lamellen 44, die auf (nicht dargestellte) Stäbe im Maschinengehäuse aufgereiht sind. Die Lamellen 44 werden durch eine Preßvorrichtung 50 zusammengepreßt, welche aus einer Scheibe 51 besteht, auf die an dem Endstück 41 des inneren Mantels 35 befestigte Klemmbacken 52 drücken. Ferner besteht die Preßvorrichtung aus den Ständerpreßplatten 53, die vom Außenumfang des Ständers nach innen bis zur Ständerbohrung reichen. Die Ständerpreßplatten 53 sind am innenliegenden Ende der Scheibe 51 mittels Schraubenbolzen 54 befestigt, welche die Preßkraft etwa auf die Mitte der Preßplatten 53 übertragen.
• Die in Maschinenlängsrichtung verlaufende Ständerwicklung 55 kann aus auf geeignete Weise mit Kühlgas beaufschlagten elektrischen Leitern bestehen, mit denen das Kühlgas unmittelbar oder mittelbar in Berührung kommt. Vorzugsweise werden aus Teilleitern bestehende Leiter (nicht gezeigt) benutzt, die in zwei Lagen angeordnet sind, zwischen denen sich eine herkömmliche, aus Rohren von hohem elektrischem Widerstand bestehende Trennlage befindet. Um die Wirbelströme in den Leitern herabzusetzen, sind die Teilleiter vorzugsweise mit Isoliermaterial ummantelt und gekreuzt angeordnet. Die Verbindung zwischen den Enden von zwei in verschiedenen Nuten liegenden Leitern besteht aus einer Kupferklemme 56; die um die durch einen Abstand voneinander getrennten Enden der beiden Leiter gelegt ist. Das Kühlgas tritt in die Rohröffnung am Ende des Wicklungsteils 55 ein, strömt in Längsrichtung der Maschine durch den Ständer, wobei es Wärme von den Leitern aufnimmt, und verläßt den Ständer am entgegengesetzten Ende wieder.
• Im Blechpaket 23 sind in axialer Richtung durchgehende weitere Kühlkanäle 57 angeordnet, die aus einander deckenden Öffnungen in den Lamellen 44 gebildet sind und die an den Ständerenden im Bereich der Ständerpreßplatten 53 offen sind. Diese Kanäle 57 haben einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt, so daß sie nur einen kleinen Teil des umgewälzten Kühlgases durch den Ständer leiten. Die Abmessungen der Kühlkanäle 57 im Ständer und der aus den die Wicklungsleiter kühlenden Rohren bestehenden Kanäle sind so aufeinander abgestimmt, daß die jeweils durchströmende Gasmenge sowohl das Ständerblechpaket wie auch die Wicklungsleiter auf gleicher Temperatur hält, wenn die Maschine unter Last läuft. Hierdurch wird eine ungleichmäßige Ausdehnung der Wicklungsleiter und des Ständereisens vermieden.
• Nach dem Vorschlag der Erfindung sorgt eine besondere Einrichtung für die Kühlung der Ständerpreßplatten 53, die an dem Ende des Ständers angeordnet sind, an welchem das heiße Gas austritt. Zu diesem Zweck sind in den Ständerpreßplatten 53 die Nuten 65 angebracht, welche radial vom außen- zum innenliegenden Ende der Platten verlaufen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn die Ständerpreßplatten 53 an der Endlamelle 44 des Blechpakets anliegen, entstehen die in Fig. 1 dargestellen Kanäle 70. Da die Nuten 65 jedoch nicht bis zu den Enden der Preßplatten 53 reichen, sind die von den Nuten 65 und der Endlamelle 44 gebildeten Kanäle 70 an ihren Enden verschlossen. Die Zufuhr des Kühlgases findet daher von dem mit der Hochdruckseite des Gebläses verbundenen Ringkanal 66 aus, die zwischen der Außenseite des Statorkerns und dem Innenmantel 35 angeordnet ist, über besondere Zuführungskanäle 73 und 72 statt. Der zum Ständer radial verlaufende Teil 73 dieser Leitungen wird dadurch die nach außen offenen Schlitze 74, der in axialer Richtung verlaufende Teil 72 durch die Bohrung 76 in den Lamellen 44 gebildet (s. Fig. 3 u. 4). Die an den Außenrändern der Lamellen angeordneten trapezförmigen Aussparungen 45 dienen zur Befestigung der Lamellen auf entsprechend profilierten Stangen im Gehäuse.
• Der Austritt des Kühlgases aus den Kanälen 70 erfolgt durch seitliche, im Bereich der Nuten an der Ständerbohrung in den Druckfingern der Preßplatten 53 angeordnete Bohrungen 78. Durch diese seitliche Anordnung der Austrittsöffnungen wird eine Störung des den Luftspalt 15 durchfließenden Gasstroms vermieden. Die Bohrungen 78 sind ferner in einander benachbarten Preßplatten radial versetzt zueinander angeordnet, damit sich die- -jeweiligen Strömungen nicht gegenseitig beeinträchtigen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Kühleinrichtung für eine gasgekühlte dynamoelektrische Maschine mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckgaskammer, einem Ständer, dessen Lamellen durch Ständerpreßplatten zusammengehalten werden, .die radial nach innen zwischen die Austrittsstellen der Wicklung aus den Nuten bis zur Ständerbohrung reichen, sowie mit einer Einrichtung in dem Maschinengehäuse zur Bewegung von Kühlgas durch die Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerpreßplatten an der Innenseite Kühlkanäle aufweisen, die im Bereich der Nuten an dem Rand der Ständerbohrung enden und denen Kühlgas von der Hochdruckkammer zugeführt wird, das an den Stellen aus :den Kühlkanälen :der Preßplatten wieder abströmt, an denen die Wicklung aus den Nuten des Ständerblechpaketes austritt.
2. 2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfinger der Preßplatten zahlreiche Öffnungen zur Abgabe von Kühlgas im Bereich der Nuten an der Ständerbohrung aufweisen.
3. 3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen der Kühlkanäle benachbarter Druckfinger der Ständerpreßplatten radial versetzt angeordnet sind.
4. 4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringkanal für das Kühlmittel auf der Hochdruckseite den Ständerkern umgibt und daß in den- Kernlamellen Leiteinrichtungen zur Verbindung des Kühlmittelringkanales mit den Kanälen in den Ständerpreßplatten vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 737 104; schweizerische Patentschriften Nr. 41 957, 189 955; USA.-Patentschrift Nr. 2 761987.