DE1120575B

DE1120575B - Internally cooled rotor conductors of dynamo-electric machines

Info

Publication number: DE1120575B
Application number: DEM42431A
Authority: DE
Inventors: Robert Dunlop Begg
Original assignee: Metropolitan Vickers Electrical Co Ltd
Current assignee: Metropolitan Vickers Electrical Co Ltd
Priority date: 1958-08-15
Filing date: 1959-08-12
Publication date: 1961-12-28

Description

Innen gekühlte Rotorleiter dynamoelektrischer Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen und insbesondere auf große Turbogeneratoren und stellt einen Zusatz zur Patentanmeldung M 25741 VIII b / 21 d i (deutsche Auslegeschrift 1036 370) dar.Internally cooled rotor conductors of dynamo-electric machines The invention refers to dynamo-electric machines and particularly large turbo-generators and is an addition to patent application M 25741 VIII b / 21 d i (German Auslegeschrift 1036 370).

Die Hauptpatentanmeldung betrifft eine dynamoelektrische Maschine mit einem Stator und einem gewickelten Rotor mit Längskühlkanälen in den innen gekühlten Rotorleitern und einer getrennten Kühlung von freien Stirnverbindungen und eingebetteten Wicklungsteilen und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlgasströme in den Stirnverbindungen und in den eingebetteten Leitern unmittelbar aus diesen in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator ausströmen und durch im Endbereich des Rotorkerns vorgesehene Verschlußstücke in den Längskanälen voneinander getrennt sind.The main patent application relates to a dynamo-electric machine with a stator and a wound rotor with longitudinal cooling channels in the internally cooled Rotor ladders and a separate cooling of free end connections and embedded ones Winding parts and is characterized in that the cooling gas flows in the end connections and in the embedded conductors directly from these into the air gap between The rotor and stator flow out and through locking pieces provided in the end area of the rotor core are separated from each other in the longitudinal channels.

Es ist bereits bekannt, Längskanäle vorzusehen, die sich nicht über die eingebetteten Wicklungsteile des Rotors erstrecken, sondern die abschnittweise in gemeinsamen Eintritts- und Austrittsöffnungen für beide Kühlkanäle eines Abschnittes enden.It is already known to provide longitudinal channels that do not extend over the embedded winding parts of the rotor extend, but the sections in common inlet and outlet openings for both cooling channels of a section end up.

Ferner ist eine Anordnung bekannt, bei der die nebeneinanderliegenden Kühlkanäle diagonal innerhalb des Leiters verlaufen und in gemeinsamen Eintritts- und Austrittsöffnungen enden.Furthermore, an arrangement is known in which the adjacent Cooling channels run diagonally within the conductor and in common entry and exit openings end.

Gemäß der Erfindung weist in den Stirnverbindungen jeder der nebeneinander- und übereinanderliegenden Längskanäle der Teilleiter eigene axiale Einlaßöffnungen und innerhalb der genau übereinanderliegenden Kanäle jeweils gemeinsame, von den Nachbarkanälen jedoch getrennte, im Stirnbereich des Rotoreisens liegende radiale Austrittsöffnungen auf, und in den im Läufereisen eingebetteten Wicklungsteilen sind jeweils die in den Leitern genau übereinanderliegenden Längskanäle der Teilleiter mit gemeinsamen, von den Nachbarkanälen getrennten radialen Einlaßöffnungen und ebensolchen getrennten radialen Austrittsöffnungen versehen.According to the invention, in the end connections, each of the side by side and superimposed longitudinal channels of the sub-conductors have their own axial inlet openings and within the channels exactly one above the other, each common, from the Adjacent channels, however, are separate radial ones in the frontal area of the rotor iron Outlet openings on, and in the winding parts embedded in the rotor iron are in each case the longitudinal channels of the sub-conductors lying exactly one above the other in the conductors with common radial inlet openings and separated from the adjacent channels also provided such separate radial outlet openings.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die radial verlaufenden Eintritts- und Austrittsöffnungen mit allen Längskanälen in derselben vertikalen Ebene in der Nut verbunden.In one embodiment of the invention, the radially extending Inlet and outlet openings with all longitudinal channels in the same vertical Connected level in the groove.

Vorzugsweise ist die Lage der verschiedenen Eintritts- und Austrittsöffnungen, die mit einem Längskanal eines Leiters verbunden sind, in bezug auf die Lage der Öffnungen in einem benachbarten Leiterkanal in Längsrichtung des Leiters versetzt angeordnet.The position of the various inlet and outlet openings is preferably which are connected to a longitudinal channel of a conductor, with respect to the position of the Openings in an adjacent conductor channel offset in the longitudinal direction of the conductor arranged.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel sind zwei Längskanäle in jedem Leiter und in den Stirnverbindungen vorgesehen. Diese zwei Kanäle sind über axial verlaufende Öffnungen mit entgegengesetzten radialen Seitenflächen des Leiters verbunden.In a particular embodiment, there are two longitudinal channels in each Head and provided in the end connections. These two channels are about axial extending openings connected to opposite radial side surfaces of the conductor.

Um das Wesen der Erfindung anschaulicher zu machen, wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert: Die Figur der Zeichnung zeigt in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform gemäß der Erfindung. In der Figur ist ein Teil des Rotoreisens 1 eines Turbogenerators und eine Nut, die durch einen Nutenkeil2 verschlossen wird, vorgesehen. Die Nut ist durch Zähne 3 des Magneteisens begrenzt und nimmt eine Wicklungsspule 4 auf, die aus einer Anzahl von übereinanderliegenden und voneinander isolierten Teilleitern besteht. In der gezeigten Anordnung weist jeder Leiter einen oberen Steg 5 und einen unteren Steg 6 auf. In den oberen Stegen 5 sind zwei parallele Rillen auf der Unterseite angebracht, während die unteren Stege 6 entsprechende Rillen auf ihrer Oberseite aufweisen, so daß die Rillen zwei längliche Kühlkanäle 7 und 7' ergeben, wenn die Stege 5 und 6 aufeinandergelegt werden. Die Zuführung des zur Kühlung erforderlichen Gases in die Längskanäle 7 und 7' erfolgt über zwei getrennte Kreise. Ein Kreis umfaßt die Stirnverbindungen 8 der Spule und den Teil des Leiters, der in den Stirnbereichen des Rotoreisens liegt, während die andere Anordnung sich über den Teil des Leiters erstreckt, der in dem Rotoreisen eingebettet ist.In order to make the essence of the invention clearer, an exemplary embodiment is provided Explained in more detail according to the invention with reference to the drawings: The figure of the drawing shows in perspective view an embodiment according to the invention. In the Figure is a part of the rotor iron 1 of a turbo generator and a groove going through a groove wedge 2 is closed, is provided. The groove is through teeth 3 of the magnetic iron limited and takes a winding coil 4, which consists of a number of superimposed and sub-conductors isolated from one another. In the arrangement shown, has each ladder has an upper web 5 and a lower web 6. In the upper webs 5 there are two parallel grooves on the bottom, while the bottom Web 6 have corresponding grooves on their top, so that the grooves two elongated cooling channels 7 and 7 'result when the webs 5 and 6 are placed on top of one another will. The supply of the gas required for cooling into the Longitudinal channels 7 and 7 'are made via two separate circles. A circle encompasses the end connections 8 of the coil and the part of the conductor that is in the end areas of the rotor iron lies, while the other arrangement extends over the part of the conductor which is embedded in the rotor iron.

Das Kühlgas für den Innenleiter wird durch zusätzliche Nutenvertiefungen 11 unterhalb der die Hauptwicklung aufnehmenden Nuten zugeführt. Diese unteren Nuten 11 stehen mit den gesamten genau übereinanderliegenden Längskanälen 7 über radial verlaufende Öffnungen 1.0 und mit allen von diesen völlig getrennten Längskanälen 7' über radial verlaufende Öffnungen 10' in Verbindung. Damit das Kühlgas aus den Längskanälen ausströmen kann, sind Austrittsöffnungen 15 den Längskanälen 7 und Austrittsöffnungen 15' den Längskanälen 7' zugeordnet. Diese Austrittsöffnungen reichen bis zum Rotorumfang. Die mit den Längskanälen 7 in Verbindung stehenden Eintritts- und Austrittsöffnungen sind in bezug auf die mit den Längskanälen 7' verbundenen Eintritts- und Austrittsöffnungen entlang der ganzen Länge des Leiters versetzt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist jede Einlaßöffnung 10 für die Längskanäle 7 neben einer Auslaßöffnung 15' für die Längskanäle 7' und entsprechend jede Auslaßöffnung 15 für die Längskanäle 7 neben einer Einlaßöffnung 10' für die Längskanäle 7' angeordnet.The cooling gas for the inner conductor is through additional groove depressions 11 fed below the grooves receiving the main winding. These lower grooves 11 stand with the entire longitudinal channels 7 exactly one above the other over radially running openings 1.0 and with all of these completely separate longitudinal channels 7 'via radially extending openings 10' in connection. So that the cooling gas from the Can flow out longitudinal channels, outlet openings 15 are the longitudinal channels 7 and Outlet openings 15 'assigned to the longitudinal channels 7'. These outlets extend to the circumference of the rotor. Those with the longitudinal channels 7 in connection Inlet and outlet openings are with respect to the with the longitudinal channels 7 ' connected entry and exit openings along the entire length of the conductor offset. In the embodiment according to the invention, each inlet port is 10 for the longitudinal channels 7 in addition to an outlet opening 15 'for the longitudinal channels 7' and correspondingly each outlet opening 15 for the longitudinal channels 7 next to an inlet opening 10 'arranged for the longitudinal channels 7'.

Die Längskanäle 7 im Stirnteil der Spule werden aus den axial verlaufenden Öffnungen 9 auf der axialen inneren Seite der Spule mit Kühlgas gespeist. Die Längskanäle 7' an der Stirnseite werden entsprechend aus den axial verlaufenden Einlaßöffnungen 9' auf der äußeren Seite der Spule mit Kühlgas versorgt. Die Öffnungen 9 und 9' liegen so zueinander, daß bei gegebenem Querschnitt aufeinanderfolgende Leiter mit den Eintrittsöffnungen auf abwechselnd gegenüberliegenden Seiten der Spule verbunden sind. Die radial verlaufenden Austrittsöffnungen 12 und 12' für das Kühlgas, das über die Öffnungen 9 und 9' zugeführt wird, liegen im Stirnbereich des Rotoreisens. Die Öffnungen 12 und 12' sind gegeneinander axial versetzt. Um die Kühlanordnung der Stirnverbindungen von der Kühlanordnung der im Rotoreisen eingebetteten Wicklungsteile der Spule zu trennen, werden Verschlußstücke 13 in den Längskanälen 7 in der Nähe der Austrittsöffnungen 12 und Verschlußstücke 13' in den Längskanälen 7' in der Nähe der Austrittsöffnungen 12' vorgesehen. Die Verschlußstücke 13 und 13' können geeignete Isolierblöcke sein, die quer zum Kühlweg liegen. Sie können auch aus leitendem Material, z. B. aus demselben Material, aus dem die Leiter hergestellt sind, bestehen, indem ein kurzes Zwischenstück in den Aussparungen für die Kühlkanäle stehenbleibt.The longitudinal channels 7 in the front part of the coil are made up of the axially extending channels Openings 9 on the axially inner side of the coil fed with cooling gas. The longitudinal channels 7 'on the end face are correspondingly out of the axially extending inlet openings 9 'supplied with cooling gas on the outer side of the coil. The openings 9 and 9 ' lie to each other so that with a given cross-section successive conductors with connected to the inlet openings on alternately opposite sides of the coil are. The radially extending outlet openings 12 and 12 'for the cooling gas, the is fed through the openings 9 and 9 ', lie in the front area of the rotor iron. The openings 12 and 12 'are axially offset from one another. To the cooling arrangement the end connections from the cooling arrangement of the winding parts embedded in the rotor iron To separate the coil, locking pieces 13 in the longitudinal channels 7 are nearby the outlet openings 12 and locking pieces 13 'in the longitudinal channels 7' in the Near the outlet openings 12 'provided. The locking pieces 13 and 13 'can suitable insulating blocks that lie across the cooling path. You can also choose from senior Material, e.g. B. made of the same material as the ladder are made of, by leaving a short spacer in the recesses for the cooling channels.

In der vorliegenden Anordnung strömt das Kühlgas von den Stirnverbindungen her aus einer einzigen Öffnung 12 in den Luftspalt; es können aber auch zwei oder mehr Öffnungen vorgesehen werden, falls dies erforderlich erscheint.In the present arrangement, the cooling gas flows from the end connections forth from a single opening 12 in the air gap; but it can also be two or more openings should be provided if this appears necessary.

Die mechanische Festigkeit eines Leiters mit zwei Längskanälen 7 und 7' ist größer als die eines ähnlichen Leiters mit nur einem Längskanal, dessen Querschnitt gleich der Summe der Querschnitte der beiden Kanäle 7 und 7' ist. Durch die erfindungsgemäßen Eintritts- und Austrittsöffnungen für jeden Längskanal läßt sich eine erhöhte Durchflußgeschwindigkeit des Kühln-iittelstromes erzielen, so daß es nicht erforderlich ist, die Eintritts- und Austrittsöffnungen größer als die Querschnittfläche eines Längskanals auszuführen. Wenn die Eintritts- und Austrittsöffnungen entlang der Längsachse des Rotors versetzt werden, nimmt der Temperaturunterschied längs des Leiters ab.The mechanical strength of a conductor with two longitudinal channels 7 and 7 'is larger than that of a similar conductor with only one longitudinal channel, the cross-section of which is equal to the sum of the cross-sections of the two channels 7 and 7 '. By the invention Inlet and outlet openings for each longitudinal channel allow an increased flow rate of the coolant flow, so that it is not necessary to and to design outlet openings larger than the cross-sectional area of a longitudinal channel. When the inlet and outlet openings are offset along the longitudinal axis of the rotor the temperature difference along the conductor decreases.

Die Eintrittsöffnungen 10 und 10' und die Austrittsöffnungen 15 und 15' können im Querschnitt abschnittsweise verändert werden, um eine gewünschte Verteilung des Gasdurchftusses zu ermöglichen.The inlet openings 10 and 10 'and the outlet openings 15 and 15 'can be changed in cross-section in sections to achieve a desired distribution to allow the gas flow.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Dynamo-electric machine with a stator and a wound rotor with several longitudinal cooling channels in the winding conductors, which are arranged next to one another in each of the internally cooled rotor sub-conductors, with separate cooling of the end connections of the winding and the embedded winding parts, the cooling gas flows in both end connections and the embedded part of the winding flow out directly into the air gap between rotor and stator and are separated from each other by closure pieces in the longitudinal channels in the end area of the rotor core, according to main patent application M 25741 VIII b / 21 dl (German Auslegeschrift 1036 370), characterized in that in the End connections of each of the side-by-side and superposed longitudinal channels (7, 7 ') of the sub-conductors (5-6) own axial inlet openings (9, 9') and within the channels (7 or 7 ') which are exactly one above the other, but shared by the adjacent channels separate, in the forehead area of the red oreisens has radial outlet openings (12 or 12 ') and that in the winding parts embedded in the rotor iron, the longitudinal channels (7 or T) of the sub-conductors (5-6) lying exactly one above the other in the conductors with common radial inlet openings separated from the adjacent channels (10 or 10 ') and just such separate radial outlet openings (15 or 15') are provided.

2. Dynamoelectric machine according to claim 1, characterized in that that in the running in the rotor iron winding parts the radial entry and Outlet openings of the longitudinal channels in the sub-conductors with respect to their axial position are arranged offset with respect to the respective adjacent channels.

3. Dynamoelectric machine according to claims 1 and 2, characterized in that in the end connections the inlet openings to the longitudinal channels lying within the sub-conductors extend in the axial direction on the opposite side surfaces of the winding. Contemplated references: French Patent No. 1091810 (with additional No. 68482.), 1081 184th.