DE1089057B

DE1089057B - Liquid-cooled stator winding for electrical machines

Info

Publication number: DE1089057B
Application number: DES57805A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Arthur Meyn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-04-12
Filing date: 1958-04-12
Publication date: 1960-09-15

Description

Flüssigkeitsgekühlte Ständerwicklung für elektrische Maschinen denkbar gering gehalten werden können, ohne daß eine Beeinträchtigung (der Kühlmittelführung an den Stab-. vorhanden ist.Liquid-cooled stator winding for electrical machines can be kept low conceivable without any impair g ung (the coolant to the guide rod. is present.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Isolierstqffkappe zweiechalig ausgeführt, um die Kuppe nach Herstellung der Teilleiterverbindungen über die elektrischen Verbindungsstellen 144d Kühlmitteldurchtrittsöffnungen eines jeden Leiters aufsetzen zu können. An Stelle einer zweischaligen Ausführung kann selbstverstän#dlich augh ein einschaliger Kappenkörper vorgesehen werden, der durch einen außen angesetzten Deckel abgeschlossen ist. Die beiden Schalenteile bzw. Schale und Deckel .werden in geeigneter weise nach dein Aufsetzen auf die Verbindungsstellen abgedichtet, was durch Verkleben oder durch eine Lötverbindung, z. $. an Metalleinlagen oder Flanschen, an den aneinanderstoßenden Rändern der Kappenteile erfolgen kann.According to the further embodiment of the invention, the insulating cap Executed in two scales, around the dome after the partial conductor connections have been made Via the electrical connection points 144d, coolant passage openings of a to be able to put on every ladder. Instead of a double-shell design, Of course, a single-shell cap body must be provided that goes through an externally attached lid is complete. The two shell parts or shell and lid. are suitably placed after they have been placed on the connection points sealed, which can be achieved by gluing or by a soldered connection, e.g. $. on metal inserts or flanges, on the abutting edges of the cap parts.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert werden; Fig. I und 2 :der Zeichnung geben Schnitte an verscliiedenen Stellen der Kappe Wieder. Fig.1 zeigt dabei einen Schnitt in einer etwa radialen Ebene durch die Enden der Wickelkopfteile der Leiterstäbe, Fig. 2 einen Schnitt in der. Ebene K-K der Fig. 1. Mit 1 und 2 sind die Enden der Wickelkopfteile zweier verdrillter Leiterstäbe bezeichnet, .die äus hohlen Teilleitern 1 a bzw. 2a -aufgebaut sind. Die Leiterstäbe 1 und 2, die im eitrigen zur Vereinfachung nicht wiedergegeben sind, liegen in verschiedenen Wicklungsebenen, stellen also Ober- bgw. Unterstab einer Wicklung dar. Die äußersten Erden 1 b bzw. 2 b der Teilleiter sind um etwa 9Q'° abgebogen und mit einer solchen Länge ausgeführt, daß sie an den Stellen 3 sich auf eine gewisse Länge überlappen. Durch Nähte 4 aus Hart- oder Weichlot werden die Teilleiterenden 1 b, 2 b leitend verbunden, derart, daß je ein Teilleiter des Oberstabes mit je einem Teilleiter des Unterstabes in Reihe geschaltet ist. Die Verbindungsstellen der einzelnenTeilnehmer sind gegeneinander so versetzt, daß zwischen den offenen Teilleiterenden Spalte 5 für den Austritt des Kühlmittels verbleiben. 6 bedeutet eine aus Isolierstoff, z. B. einem Gießbarzkörper aus Polyersterharzen oderEpoxydharzen bestehendeAbschlußkappe, die die gesamte Verbindungsstelle dicht ein-' schließt. Die Kappe ist zweiteilig ausgeführt, um sie nach Vereinigung der Teilnehmer auf die Verbindungsstelle aufsetzen zu können. Dabei werden der schalenförmige Kappenteil 6 a und der angesetze Deckel 6 b in später erläuternder Weise abgedichtet miteinander verbunden. An ihren Seiten sind die Isolierstoffkappe und der Deckel mit ausgebauchten Teilen 6 c versehen, welche Hohlräume gegenüber den Teilleiterebenen I bis IV freilassen. Diese Hohlräume 8 ermöglichen die Ein- bz.w. Ausführung des flüssigen Kühlmittels in die hohlen Teilleiter. Für die Zu- bzw. Ableitung können in der Isolierstoffkappe eine oder mehrere Stutzen 9 vorgesehen werden, an denen äußere Leitungen aus Metall oder Isoliermaterial angeschlossen werden können. Zweckmäßigerweise können in die Stutzen aus Isoliermaterial Ansehlußnippel besonders hoher Festigkeit aus Metall oder Kunststoff eingelassen sein. Man erkennt ohne weiteres, daß die Anwendung der aus Isolierstoff bestehenden Kappen es möglich macht, durch die Gestaltung von in den Kappen vorhandenen Kanalteilen jede gewünschte Schaltung oder Anordnung der Kühlmittelkreise zu erzielen. In den Hohlräumen können auch besonders feste Abstandhalter 11, die Kanäle enthalten oder begrenzen, eingeschaltet sein.In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing; Fig. I and 2: the drawing shows sections at different points of the cap. 1 shows a section in an approximately radial plane through the ends of the winding head parts of the conductor bars, FIG. 2 shows a section in FIG. Plane KK of Fig. 1. With 1 and 2, the ends of the winding head parts of two twisted conductor bars are designated, .die äus hollow sub-conductors 1 a and 2a are built-up. The conductor bars 1 and 2, which are not shown in the purulent for the sake of simplicity, are in different winding levels, so represent upper bgw. The outermost earths 1b and 2b of the sub-conductors are bent by about 90 ° and designed with a length such that they overlap at points 3 over a certain length. The sub-conductor ends 1 b, 2 b are conductively connected by seams 4 made of hard or soft solder, in such a way that each sub-conductor of the upper rod is connected in series with one sub-conductor of the lower rod. The connection points of the individual participants are offset from one another in such a way that gaps 5 remain between the open sub-conductor ends for the coolant to exit. 6 means one made of insulating material, e.g. B. a castable body made of polyester resins or epoxy resins, which tightly encloses the entire joint. The cap is made in two parts so that it can be placed on the connection point after the participants have united. In this case, the shell-shaped cap part 6 a and the attached cover 6 b are connected to one another in a sealed manner in a manner which will be explained later. On their sides, the insulating material cap and the cover are provided with bulged parts 6 c, which leave cavities with respect to the sub-conductor levels I to IV. These cavities 8 allow the entrance or. Execution of the liquid coolant in the hollow sub-conductor. For the supply and discharge, one or more nozzles 9 can be provided in the insulating material cap, to which external lines made of metal or insulating material can be connected. Appropriately, connection nipples of particularly high strength made of metal or plastic can be embedded in the socket made of insulating material. It can readily be seen that the use of the caps made of insulating material makes it possible to achieve any desired circuit or arrangement of the coolant circuits through the design of channel parts present in the caps. Particularly fixed spacers 11, which contain or delimit channels, can also be switched on in the cavities.

Von wesentlicher Bedeutung ist eine sichere Abdichtung .der die Verbindungsstellen einschließenden Kappen. Eine solche Abdichtung kann durch Verkleben oder Vergießen der Kappenteile, z. B. unter Verwendung von Kunstharzen, erfolgen. Es ist aber auch möglich, unter Umständen eine metallische Verlötung anzuwenden. In diesem Fall empfiehlt es sich, in den aneinandergesetzten Kappenteilen Metalleinlagen oder Flansche einzubetten, die nachträglich verlötet oder verschweißt werden. Eine solche Verlötung oder Verschweißung kann unter Umständen auch an den Einführungsstellen der Teilnehmer An-Wendung finden. Günstiger ist es jedoch, an diesen Stellen eine Abdichtung durch Kunststoffumhüllung oder Umwicklung, z. B. unter Verwendung von Silikongummitedlen, vorzusehen.A secure seal of the connection points is essential enclosing caps. Such a seal can be achieved by gluing or potting the cap parts, e.g. B. using synthetic resins. It is also possible to use a metallic soldering under certain circumstances. In this case recommends it is advisable to embed metal inserts or flanges in the juxtaposed cap parts, which are subsequently soldered or welded. Such a soldering or welding may also be used at the introductory points of the participants. However, it is more favorable to seal these points by means of a plastic cover or wrapping, e.g. B. using silicone rubber beads to provide.

Um -die Sicherheit der aus Kunststoff bestehenden Kappen zu erhöhen, kann es unter Umständen Vorteile bieten, in den Kappen zusammenhängende Folien aus Widerstandsmaterial- großer Festigkeit, z. B. einer Chrom-Nickel-Eisen-Legierung mit Mangan-und Siliziumzusatz einzubetten. Auch- durch Aufspritzen, z. B. nach dem Schoop-Verfahren, ist es möglich, eine absolut dichte zusammenhängende Metallschicht -auf den Kappen zu erzielen. Hierbei bietet diese Anordnung gleichzeitig die Möglichkeit, die Feldverteilung erforderlichenfalls in einem bestimmten Sinn zu beeinflussen.In order to increase the safety of the plastic caps, It may be advantageous to use cohesive foils in the caps Resistance material - great strength, e.g. B. a chromium-nickel-iron alloy to be embedded with manganese and silicon additives. Also by spraying on, e.g. B. after the Schoop process, it is possible to create an absolutely dense cohesive metal layer - to achieve on the caps. This arrangement also offers the possibility of to influence the field distribution in a certain sense if necessary.

Statt die Abdichtung verbessernde Metalleinlagen oder überzüge vorzusehen, ist es auch möglich, die Kappen ebenso wie die anschließenden Wickelkopfteile mit einer Silikongummiumwicklung oder einer anderen mit Kunstharz getränkten Umwicklung zu versehen, welche nach dem Aushärten des Silikongummis bzw. des zur Tränkung vorhandenen Kunstharzes eine zusammenhängende dichte Ummantelung des Leiterstabes und .der Isolierstoffkappen bildet.Instead of providing metal inserts or coatings that improve the seal, it is also possible to use the caps as well as the subsequent winding head parts a silicone rubber wrap or another wrap impregnated with synthetic resin to provide, which after the curing of the silicone rubber or the existing for impregnation Synthetic resin a cohesive, tight sheathing of the conductor rod and .the insulating material caps forms.

Auch die Ausbildung der einzelnen Teilleiter kann unter Umständen: gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abgeändert werden, indem die Teilleiter unmittelbar an- ihren Stoßstellen miteinander verlötet werden und mit seitlichen Öffnungen oder Schlitzen versehen werden, um die gewünschte Kühlmittelzuführung öder Ableitung zu den Hohlkanälen der die Verbindungsstelle einschließenden Kappen möglich zu machen. Eine derartige Anordnung wird man jedoch ohne Schwierigkeiten im allgemeinen nur dann anwenden können, wenn die Teilleiter in zwei Ebenen liegen.The training of the individual sub-leaders can also: compared to the embodiment described are modified by the sub-conductors are soldered together directly at their joints and with lateral Openings or slots can be provided to provide the desired coolant supply or derivation to the hollow channels of the caps enclosing the connection point to make possible. However, such an arrangement can be made without difficulty can generally only be used if the sub-conductors are in two planes.

Die Anwendung der als Gi.eßharzkörper ausgebildeten Kappen bietet ohne weiteres auch die Möglichkeit, die Verbindungsstellen druckfest gegeneinander abzustützen. Fig. 3 zeigt im Prinzip, wie die Kappen 6 durch zwischen innen eingetriebene druckfeste Versteifungsstücke 10 fest abgestützt sind. Vorzugsweisewird man hier dieVersteifungsstücke als Kunststofformkörper ausbilden, um keime zusätzlichen Verluste 2u erhalten.The use of the caps designed as casting resin bodies offers without further ado the possibility of the connection points pressure-resistant against each other to support. Fig. 3 shows in principle how the caps 6 by driven between the inside pressure-resistant stiffening pieces 10 are firmly supported. Preferably you will here Form the stiffening pieces as plastic moldings in order to avoid additional losses 2u received.

Grundsätzlich kann die Erfindung auch Anwendung finden, wenn nur einzelne Teilleiter als Kühlkanal hohl ausgebildet sind oder wenn zwischen den Teilleitern gesonderte isolierte Rohrkanäle eingeschaltet sind.In principle, the invention can also be used, if only individual Partial conductors are designed as a hollow cooling channel or if between the partial conductors separate insulated pipe ducts are switched on.

Fig. 4 der Zeichnung gibt eine entsprechende Anordnung wieder. In dieser Zeichnung bedeutet 20 besondere Rohrkanäle, die isoliert zwischen den Leiterstabhälften 21 eingeschaltet :sind. Die Verbindungen der Leitersüabhälften erfolgen auch bei dieser Anordnung unabhängig von den Kühlkanälen, wobei sowohl die Verbindungsstellen der Teilleiter wie die Austrittsöffnungen 22 der Kühlkanäle innerhalb der aus Isolierstoff bestehendenKappe6 liegen. Letztere weist im Innern ebenfalls Hohlräume für .die Führung des Kühlmittels sowie erforderlichenfalls Stutzen zum Anschluß von Kühlmittelleitungen auf.Fig. 4 of the drawing shows a corresponding arrangement. In This drawing denotes 20 special pipe channels, which isolate between the conductor bar halves 21 switched on: are. The connections of the conductor halves are also made at this arrangement is independent of the cooling channels, with both the connection points the sub-conductor like the outlet openings 22 of the cooling channels within the insulating material existing cap6. The latter also has cavities for .the inside Routing of the coolant and, if necessary, nozzles for connecting coolant lines on.

Die Erfindung kann sinngemäß Anwendung finden für den Anschluß der äußeren Stromzuleitungen. Sie ist ferner nicht darauf beschränkt, daß die Wicklung aus in .sich verdrillten Leiterstäben aufgebaut ist. Vielmehr kann sie auch in solchen Fällen Anwendung finden, wo die gewünschte Verdrillung der Teilleiter durch Schaltung oder Verschränkung in den Wickelköpfen erreicht wird.The invention can be used mutatis mutandis for the connection of the external power supply lines. It is also not limited to the winding is made up of twisted conductor bars. Rather, it can also be used in such Cases are used where the desired twisting of the sub-conductors by switching or entanglement in the winding heads is achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Liquid-cooled stator winding for electrical Machines whose distributed arrangement consists of a straight groove part and a bent part Conductor rods consisting of winding head parts are at least partially built up from waveguides are, with supply and discharge of the liquid coolant at the end of the winding; characterized in that the individual, a coolant leading sub-conductors only have openings for the coolant inlet and outlet at the ends of the conductor bars and in the area of these openings are electrically conductively connected and that the coolant passage openings and the electrical connection points of the in Conductor bars connected in series, each in a single; separate, at least Hollow spaces, some of which are made of insulating material and are suitable for conveying coolant containing Cap are included, if necessary with at least a socket for the connection of an external coolant connection line is.

2. Device according to claim 1, characterized in that each of the electrical connection points and coolant passage openings of a conductor enclosing cap is formed in two parts, the parts of which after fitting the cap is connected in a liquid-tight manner by gluing, soldering or welding will.

3. Device according to claim 2, characterized in that the cap from a shell body is constructed with a laterally attached lid.

4. Establishment according to claim 2, characterized in that the cap body is constructed with two shells is.

5. Device according to claim 1, characterized in that the sub-conductor ends of the upper bar and lower bar bent by about 90 ° and so next to each other with an overlap Are performed, .that they are connected to one another by soldering or welding can, whereby by staggered arrangement of the connection points between the conductor ends Coolant transfer channels are formed, which with in the caps by bulge formed, for coolant guidance, serving cavities are in communication.

6th Device according to Claim 1, characterized in that the coolant cavities the cap with at least one connection piece for the coolant line in connection stand.

7. Device according to claims 1 and 6, characterized in that the connecting pieces made of metal or plastic of higher strength connecting nipples exhibit. B.

Device according to claim 1, characterized in that the cap in the cavities with dividing walls for the cooling channels, which are used to guide the coolant is provided.

9. Device according to claim 1, characterized in that in the made of plastic a sealing metal insert made of a resistance film is embedded.

10. Device according to claim 1, characterized in that the Cap on its outer side with a coherent, sprayed-on, sealing Metal covering is provided.

11. Device according to claims 2 to 4, characterized in that that embedded metal inserts or flanges at the junctures of the parts of the cap that can be connected by plumbing.

12. Device according to claim 1, characterized in that each of the electrical connection points and Coolant passage openings of a conductor enclosing caps on the circumference of the Stator winding heads are arranged next to each other that by driven, pressure-resistant Stiffening body a mutual support and stiffening of the winding head ends is achieved.

13. Winding according to claims 1 to 12, in which hollow instead of Partial conductors special channels enclosed by tubular bodies between the partial conductors are arranged. Considered publications: German Patent Specifications No. 736 648, 750 492, 948 714; Swiss patent specification No. 310 332.