DE1148010B

DE1148010B - Kuehlung eines elektrischen Generators fuer erhoehte Frequenz

Info

Publication number: DE1148010B
Application number: DEB59905A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ekkehard Kreis
Original assignee: BRATISLAVSKE ELEKTROTECHNICKE
Current assignee: BRATISLAVSKE ELEKTROTECHNICKE
Priority date: 1959-10-30
Filing date: 1960-10-28
Publication date: 1963-05-02

Description

Kühlung eines elektrischen Generators für erhöhte Frequenz Die Erfindung bezieht sich auf die Kühlung eines elektrischen Generators für erhöhte Frequenz, der im Stator und Rotor in axialer Richtung in der Mitte geteilt ist und dessen Rotor in diesem mittleren Spalt einen über Kanäle im Rotorkörper mit dem Austrittsgebiet eines Kühlers in Verbindung stehenden Ventilator aufweist.
Bei den bisherigen Konstruktionen von rotierenden elektrischen Generatoren mit erhöhter Frequenz ergeben sich bei der Kühlung von Funktionsteilen der Maschine erhebliche Schwierigkeiten.
Die Kühlung ist schwierig, da die Verluste vorwiegend in der flachen Schicht der Bleche an beiden Seiten des Luftspaltes entstehen. Der Luftspalt selbst ist bei Generatoren für erhöhte Frequenz erheblich kleiner als bei Synchrongeneratoren für Industriefrequenz. Die Zähnezahl (Polzahl) wächst mit der Frequenz, und dadurch nehmen auch die Zahnabmessungen ab, so daß z. B. bei einer Frequenz von 10 kHz mit einer Kühlluftströmung zwischen den Zähnen in axialer Richtung, insbesondere bei Generatoren größerer Leistung, nicht mehr zu rechnen ist.
Größere Maschinen haben längere Blechpakete, so daß der Luftwiderstand in den Lücken zwischen den Zähnen in einem derart großen Maße anwächst, daß es nicht mehr möglich ist, durch den Raum zwischen den rotierenden Zähnen die Kühlluft durchzudrücken. Dieser Umstand führt zur erheblichen Erwärmung der Maschine, die eine Kürzung der Lebensdauer der Wicklungsisolation und die Gefährdung der Betriebssicherkeit des Generators herbeiführt.
Es sind auch Ausführungen von Mittelfrequenzgeneratoren bekannt, bei welchen die Heranführung des Kühlluftstromes an die wärmemäßig hochbeanspruchten Teile sowohl des Rotor- als auch des Statorpaketes in der Form durchgeführt wird, daß durch einige radial angeordnete Kanäle die Kühlluft um an die an diesen Stellen frei liegende Erreger- bzw. Arbeitswicklung im Statorpaket vorbeigeführt wird. Die hocherwärmte, schmale Eisenzone beiderseits des Luftspaltes wird bei dieser Ausführung, und dies gilt besonders für Maschinen mit einer Frequenz von 4000 Hz und darüber, nur ungenügend gekühlt, da der Luftstrom zu eben diesen heißen Stellen kaum ausreichend Zutritt hat.
Eine andere Lösung der Kühlluftführung, wie sie z. B. bei Turbogeneratoren mit Gaskühlung angewendet wird, sieht in der Mitte der aktiven Eisenpakete einen breiten, radialen Kühlkanal vor, in welchen einige axiale, ringförmig angeordnete Luftkanäle einmünden. Auch diese Kühlungsart erweist sich für die Wärmeabführung aus dem schmalen Bereich beiderseits des Luftspaltes als nicht ausreichend, zumal es die magnetische Sättigung nicht gestattet, die reichlich bemessenen axialen Kanäle in das Gebiet zwischen die Statorzähne zu verlegen.
Die angeführten Schwierigkeiten und Mängel werden beim Kühlen elektrischer Generatoren für erhöhte Frequenz nach der vorliegenden Erfindung derart beseitigt, daß in der Mitte des geteilten Stators im Bereich der Statornuten für die Arbeits-und Erregerwicklung ein in radialer Richtung durch einen Blechring abgeschlossener Ringraum ausgebildet ist, der durch die Wicklungsleiter in den Nuten in Kammern unterteilt ist, in die jeweils einige in der Nähe des Luftspaltes in beiden Richtungen axial verlaufende Stator-Kühlkanäle münden, die wiederum die Kammern mit dem Eintrittsgebiet des Kühlers verbinden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.
Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch den Generator dar; Fig. 2 ist ein teilweiser Querschnitt durch den Generator.
Die Kühlung eines elektrischen Generators für erhöhte Frequenz verläuft auf folgende Weise: Der Stator 1 und Rotor 3 sind in axialer Richtung in der Mitte geteilt, und der Rotor weist in diesem mittleren Spalt einen über Kanäle im Rotorkörper mit dem Austrittsgebiet eines Kühlers 10 in Verbindung stehenden Ventilator 2 auf. In der Mitte des geteilten Stators 1 ist im Bereich der Statornuten 6 für die Arbeits- und Erregerwicklung ein in radialer Richtung durch einen Blechring 5 abgeschlossener Ringraum 4 ausgebildet, der durch die Wicklungsleiter in den Nuten 6 in Kammern 8 unterteilt -ist, in die jeweils einige in der Nähe des Luftspaltes in beiden Richtungen axial verlaufende Stator-Kühlkanäle 9 münden, die wiederum die Kammern 8 mit dem Eintrittsgebiet des Kühlers 10 verbinden. Die Kammern 8 stehen an den Durchgängen 7 miteinander in Verbindung.
Das erfindungsgemäße Kühlverfahren der Generatoren für erhöhte Frequenz ist sehr wirksam, da die Kühlluft um die Arbeits- und Erregerwicklung, ferner durch die im Stator an jenen Stellen angeordneten Kühlkanäle strömt, wo die höchste Erwärmung der Maschine auftritt. Aus den inneren Teilen des Statorpaketes wird ein großer Teil der Wärme abgeführt. Dadurch werden nicht nur die Betriebseigenschaften der Maschine, sondern auch ihre Zuverlässigkeit erheblich günstiger, nachdem bei einer niedrigeren Temperatur des aktiven Eisens durch die bessere Wärmeableitung aus den Statornuten die Lebensdauer der Nutenisolation erhöht und die Betriebssicherheit des Generators gesteigert wird.

Claims

PATENTANSPRUCH. Kühlung eines elektrischen Generators für erhöhte Frequenz, der im Stator und Rotor in axialer Richtung in der Mitte geteilt ist und dessen mittlerer Spalt einen über Kanäle im Rotorkörper mit dem Austrittsgebiet eines Kühlers in Verbindung stehenden Ventilator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des geteilten Stators (1) im Bereich der Statornuten (6) für die Arbeits- und Erregerwicklung ein in radialer Richtung durch einen Blechring (5) abgeschlossener Ringraum (4) ausgebildet ist, der durch die Wicklungsleiter in den Nuten (6) in Kammern (8) unterteilt ist, in die jeweils einige in der Nähe des Luftspaltes in beiden Richtungen axial verlaufende Stator-Kühlkanäle (9) münden; die wiederum die Kammern (8) mit dem Eintrittsgebiet des Kühlers (10) verbinden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 688174; deutsche Auslegeschrift Nr. 1013 771; schweizerische Patentschrift Nr. 80 018; VDE-Fachberichte, 1937, S. 65 ff.