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DE2438190A1 - Rotierende elektrische maschine, insbesondere schnellaufende hochleistungssynchronmaschine mit zylinderlaeufer - Google Patents

Rotierende elektrische maschine, insbesondere schnellaufende hochleistungssynchronmaschine mit zylinderlaeufer

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DE2438190A1
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DE
Germany
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channels
cooling
axis
rotating electrical
electrical machine
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DE2438190A
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Inventor
Mihaly Wallenstein
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Ganz Ansaldo Villamossagi Rt Budapest Hu
Original Assignee
GANZ VILLAMOSSAGI MUEVEK BUDAPEST
Ganz Villamossagi Muevek
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

Dipl.-Ing.Heinz Eardehl© 2&3 819Q
Patentanwalt *.. τ y ν ι w ν
Mönchen 22, Herrnstr. 15, Tel. 292555
Postanschrift Mönchen 26, Postioch 4
München, den 3. August 1974
Mein Zeichen: P 2012
Anmelder: Ganz Villamosscigi Müvek
Lövöhäz.u. 39
1024 Budapest
Ungarn
ROTIERENDE ELEKTRISCHE MASCHINE, INSBESONDERE SCHNELLAUi1ENDE HOCHLEISTUNGSSYNCHRONMASCHINE MIT ZYLINDERLÄUFER
Gegenstand der Erfindung ist eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere schneilaufende Hochleistungssynchronmaschine mit Zylinderläufer·
Die unmittelbare Kühlung der mit Gleichstrom gespeisten Läuferwicklung der rotierenden elektrischen-Maschinen von sehr hoher Leistung (mehrhundert Megawatt) und grosser Drehzahl, insbesondere der Zweipolysynchron-
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-Z-
maschinen mit Zylinderläufer (Turbogeneratore) wird mit Gaskühlung oder Flüssigkeitskühlung gesichert.
Bei grösseren Leistungen wird die Gaskühlung im allgemeinen durch die Verwendung von Wasserstoff verwirklicht· Die Vorteile des Wasserstoffes (kleines spezifisches Gewicht, kleiner Gasreibungsverlust, verhältnismässig grosse spezifische Wärme, gute elektrische Isolierfähigkeit, usw.) sind wohlbekannt.
Die nach der Herstellung von Maschinen mit je grösserer Einheitsleistung strebenden Konstrukteure können zwischen zwei fundamentalen Typen der unmittelbaren Leitungskühlung, und zwar zwischen der Flüssigkeits-, bzw· der Gaskühlung wählen. Die Wahl ist garnicht einfach. Pur die Gaskühlung spricht die Tatsache, dass diese Lösung sowohl bei den Herstellern, als auch bei den Verbrauchern Traditionen von mehreren Jahrzehnten hat, doch ist es fraglich, ob die Intensität der Gaskühlung in solchem Masse noch erhöht werden kann, wie unter den anwachsenden Anforderungen erwünscht wäre. Für die andere Alternative spricht die Tatsache, dass die Flüssigkeit eine sehr grosse spezifische Wärme und Wärmeleitfähigkeit hat. Um diese Vorteile zur Geltung bringen zu können, müssen aber verschiedene neue konstruktive, technologische und Betriebssicherheitsprobleme gelöst werden (Erhöhung der Anzahl der parallellen Flüssigkeitswege, Dichtung des Kühlsystems, usw.) bzw· muss man das mit der unvollkommenen Lösung dieser Probleme verbundene Risiko auf sich nehmen.
Heutzutage, wo der Ziel die Steigerung der Einheitsleistung der Zweipolturbogeneratore von 500-1000 MW auf
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1000-2000 MW ist, ergibt sich die Frage, ob. durch die Weiterentwicklung der herkömmlichen Wasserstoffkühlung die damit verbundenen luftungstechnischeη Aufgaben gelöst werden können, oder der Übergang auf die Flüssigkeitskühlung und die Übernahme des damit verbundenen Risikos unvermeidlich sind·
.Diese Frage, untersuchend, soll man kurz darauf eingehen, dass die in den Läufern der grossen Turbogeneratore verwendeten intensivsten Varianten der Wasserstoffkühlung in zwei Gruppen geteilt werden können· Der Teilung liegt die Tatsache zugrunde, wo das den grössten d.h. im' Eisenkörper liegenden Teil der Wicklung kühlende GaB den Läufer betritt· Das Kühlgas verlässt nämlich den Läufer bei beiden Gruppen in gleicher Weise, und zwar an der Mantelfläohe des Läufers, in der der Schleuderkraft entsprechenden Richtung, d.h. radial·
Bei der ersten Gruppe betritt das Kühlgas den Läufer an den Stirnflächen des Läufers in Axialrichtung, dann strömt es entweder durch in den Leitern selbst ausgestaltete Kanäle, oder durch im Eisenkörper des Läufers unter den Wicklungsnuten ausgestalteten Kanälen in Axialrichtung, dann kehrt es/Radialrichtung um und die Wicklungen berührend verlässt es den Läufer· In diesem Falle ist für die Kühlgasetrömung die Axialrichtung charakteristisch. Diese Systeme werden daher im weiteren als "axial" bezeichnet·
Bei der zweiten Gruppe, bei den Läufern von sogenannten "gap pick up" System, betritt das Kühlgas den Läufer durch die Mantelfläche und strömt in Radialrichtung
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einwärts, dann berührt es die abzukühlende Leitung bei einer Strömung von Axial- oder Tangentialrichtung bzw· mit axialen und tangentialen Richtungskomponenten, Bchliesslich verlässt es den Läufer eich wieder in Radialrichtung umkehrend· Bei diesem System, welches im weiteren als "gap pick up" System erwähnt wird, ist die Strömung ' in Radialrichtung charakteristisch.
Der Ausnutzungsgrad der wasserstöffgekühlten Läufer hängt in entscheidendem Masse davon ab, wieviel Gas in der Zeiteinheit dem Läufer zugeführt werden kann· Im Falle einer grösseren Gasmenge ist nämlich bei ge- gebenem Verlust (I R) die Erwärmung des Gases kleiner, bzw· ist der Temperaturabfall an der gekühlten Oberfläche der Leiter kleiner, letzthin ist also die Erwärmung der
Wicklung, im Vergleich mit der Temperatur des Kalten
die/
Kühlgases, kleiner. Schliesslich ist diese/Schlüsselfrage der Herstellung einer Maschine von sehr hoher Leistung·
Erfahrungsgemäss ist die dem Läufer zuführbare Gasmenge annähernd proportional
mit D2 bei dem "axialen" System mit (D.L) bei dem "gap pick up" System· (D - Durchmesser des Läufers, L - die aktive Eisenlänge·) Folgenderweise soll ein Läufer vom "axialen" System mit kurzem -Eißenkörper und mit je grösserem Durchmesser hergestellt werden, während bei dem "gap pick up" System die zuführbare Gasmenge sich zur Eisenlänge proportional erhöht· Während also die Länge des Läufers von Axialströmung begrenzt ist (die Strömungsverluste erhöhen sich mit zunehmender Länge des Strömungskanals, der Eintritts-
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querschnitt an der Stirnfläche ist verhültnismässig klein), begrenzt der verhältnismässig kleine Querschnitt der an der Mantelfläche des Läufers, normalweise in den die Wicklung "befestigenden Keilen ausgestalteten Einfluss- und Ausflussöffnungen bei dem "gap pick up" System die durch den Läufer durchführbare Kühlungsmenge·
Letzten Endes ist also die Ausnutzbarkeit des Läufers bei den bekannten Lösungen sowohl vom "axialen" System, als auch -vom "gap pick up" System begrercfc, da selbst die zuführbare Gasmenge begrenzt ist. Die durch die bekannten Lösungen ζ·Β· bei dem Zweipolturbogenerator erreichbare maximale Einheitsleistung macht bei der aus Festigkeitsgründen zulässigen grössten Lauferdurchmesser (etwa 1250 mm) etwa 1000-1200 MW aus.
Wie schon erwähnt ist, ist die Länge des Eisenkörpers bei dem "axialen" System begrenzt, da eine ausreichende "axiale" Kühlung nur mit einer Länge von höchetens L = 3^4 D erreichbar ist· Der Durchmesser des Läufers kann aber aus Festigkeitsgründen über eine gewisse Grenze nicht gesteigert werden, sodass die zuführbare Grasmenge nur durch die Verlängerung des Eisenkörpers erhöht werden kann. Die Länge des Eisenkörpers der zu erzielenden Hochleistungsmaschine sollte wenigstens L = 6aj8 D ausmachen, ein so langer Läufer kann aber mit Kühlung vom "axialen" System erfolgreich nicht gekühlt werden.
Die Grundlage des "gap pick up" Systems besteht darin, dass zwischen den an der Mantelfläche des Läufers ausgestalteten Einfluss- und Ausflussöffnungen ein konstanter Druckunterschied als Ergebnis der Drehung (Staudruck und Sog) entsteht, der den Eintritt des Kühlgases in den
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I
Läufer ermöglicht. Da die Zentrifugalkraft sowohl im Einfluss- als auch im Aiisflusskanal prinzipiell die gleiche Wirkung ausübt, sollten diese zwei Wirkungen im Sinne des Kontinuitätsprinzips einander kompensieren· In der Praxis ist aber das in den Läufer eintretende Gas bedeutend kälter und ist deshalb vom grösseren spezifisJien Gewicht, als das vom Läufer austretende Gas. So wirkt auf das Gas im Einflusskanal eine grössere Zentrifugalkraft, als im Ausflusskanal. Diese Erscheinung verdirbt die Intensität der Kühlung, und zwar in desto grösserem Masse, je grosser der Unterschied zwischen der Temperatur des eintretenden und des austretenden Gases und je tiefer die Wicklungsnut ist.
Es ist also klar, dass mit den bekannten "axialen11 und "gap pick up" Systemen eine gute Kühlung nur bei Maschinen von bestimmter Abmessung (Leistung) erreicht werden kann, da bei dem ersteren System die Länge der Nute (des Eisenkörpers), bei dem letzteren System die Tiefe der Nute begrenzt ist.
Der Zweck der Erfindung ist die Ausarbeitung eines Gaskühlsystems für rotierende elektrische Maschine, insbesondere für schnellaufende Hochleistungssynchronmaschine mit Zylinderläufer, mit welchem Maschinen von grösserer Abmessung (Leistung) als die bisherigen wirksam gekühlt werden können und welches den Übergang auf die Flüssigkeitskühlung bei den Maschinen mit einer Leistung von 1000-2000 MW überflüssig macht.
Der gesetzte Ziel wird gemäss der Erfindung
dadurch erreicht, dass die "axiale" und "gap pick up"
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Kühlsysteme kombiniert sind. Das Ergebnis der" Kombination ist eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere eine schneilaufende Hochleistungssynchronmaschine mit Zylinderläufer, im deren Läufer Läufjwicklung aufnehmende Wicklungsnuten unter den Wicklungsnuten aber Ltiftungsnuten ausgestaltet sind, während in den oder zwischen den Leitern der Läuferwicklung den mit der Achse des Läufers koaxialen Zylinderflächen entlang angeordnete Kühlkanäle vorgesehen sind, die benachbarten Kühlkanäle miteinander verbunden sind und der zur Achse nächstliegende Kühlkanal mit dem Lüftungsnute, der von der Achse am fernsten leigende Kühlkanal dagegen mit zum Luftspalt der rotierenden elektrischen Maschine führenden, voneinander in Axialrichtung verschobenen Einfluss- und Abflussöffnungen verbunden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Kühlkanäle tangential ausgestaltet. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn der zur Achse nächstliegende Kühlkanal mit der Lüftungsnute durch einen in der Mittellinie der Wicklungsnute angeordneten radialgerichteten Kanal verbunden ist, während der von der Achse am fernsten liegende Kühlkanal mit den Einfluss- und Ausflussöffnungen durch den Seitenwänden der Wicklungsnute entlang angeordnete radialgerichtete Kanäle verbunden ist. Bei der letzteren Ausführungsform ist es zweckmässig, wenn die den Seitenwänden der Wicklungsnute entlang angeordneten radialgerichteten Kanäle von dem, von der Achse am fernsten liegenden Kühlkanal bis zum zur Achse nächstliegenden Kühlkanal reichen und die mit dem Lüftungskanal verbundenen radialgerichteten Kanäle wenigstens bis zum der Achse am
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zweitnächsten liegenden Kühlkanal reichen.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kühlkanäle axial. In diesem Falle ist es zweckmässig, wenn der zur Achse nächstliegende Kühlkanal mit der Lüftungsnute, bzw. der von der Achse am fernsten liegende Kühlkanal mit den Einfluss- und Ausflusskahälen durch in der Mittellinie der Wicklungsnute angeordnete radialgerichtete Kanäle verbunden ist· im letzteren Falle ist es zweckmässig, wenn von den, mit dem zur Achse nachstliegenden Kühlkanal verbundenen Radialkanälen mit der Lüftungsnute nur diejenigen, die mit den, mit den Einflussöffnungen verbundenen Radialkanälen fluchten, verbunden sind· Bei dieser Ausführungsform ist es zweckmässig, wenn die mit den Ausflussöffnungen verbundenen Radialkanäle bis zum zur Achse nachstliegenden Kühlkanal reichen, oder wenn die mit der Lüftungsnute verbundenen radialgerichteten Kanäle wenigstens bis zum der Achse am zweitnächsten liegenden Kühlkanal reichen und alle sonstigen Kühlkanäle mit den, mit den Einflussöffnungen verbundenen Radialkanälen verbunden sind· Gegebenenfalls kann auch diejenige Ausführung vorteilhaft verwendet werden, bei welcher die mit den Einflussöffnungen verbundenen Radialkanäle unmittelbar mit den mit ihnen fluchtenden und mit der Lüftungsnute verbundenen radialgerichteten Kanäle verbunden sind.
Es ist ferner zweckmässig, wenn die Einflussöffnungen, im Vergleich mit der Radialrichtung, in der Drehrichtung des Läufers, während die Ausfluesöffnungen in entgegenge- · setzter Richtung geschrägt sind·
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Der grösste Vorteil der Lösung gemäss der Erfin dung besteht darin, dass die Kühlung vom "gap pick up" System der von der Achse ferner liegenden Leiter noch mit ver- hältnismäesig geringem Gegendruck verwirklicht werden kann, und die zur Kühlung vom "axialen" System der zur Achse näher liegenden Leiter erforderte Gasmengo durch die Stirnfläche des Läufers ohne Schwierigkeit zugeführt werden kann,
Im weiteren wird die Erfindung aufgrund der an den beigelegten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben, wo
Abbildung 1 der in einer zur Achse senkrechten Ebene aufgenommene Schnitt des Läufers einer mit Zylinderläufer versehenen Synchronmaschine bei der Verwendung von tangentialgerichteten Kühlkanälen ist, Abbildung 2 den stufigen Schnitt II-II des
Läufers gemäss Abbildung 1 dar-• stellt,
Abbildung 3 der iri einer zur Achse senkrechten Ebene aufgenommene Schnitt des Läufers der mit Zylinderläufer versehenen Synchronmaschine im Falle der Verwendung von axialgerichteten Ktihlkanäle ist,
Abbildung 4 den stufigen Schnitt IV-IV des Läufera gemäss Abbildung 3 darstellt·
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Im Falle der Ausführungsbeispiele gemäss Abbildungen 1 und 2 sind im Eisenkörper 1 des Läufers der mit Zylinderläufer versehenen Synchronmaschine Wicklungsnuten 2 ausgestaltet. Unter den Wicklungsnuten 2 sind mit diesen zusammenhängende Lüftungsnuten 3 vorgesehen, welche in Axialrichtung den Läufer durchlaufen und an dessen Stirnflächen geöffnet sind. In den Wicklungsnuten 2 sind aus äussejren 8 und inneren 9 Leitern bestehende Wicklungen angeordnet. Die Leiter 8, 9 sind in Axialrichtung parallel zueinander in den Wicklungsnuten 2 angeordnet. Je ein Paar Leiter bildet je eine Windung. Die Windungen sind mit Windungsisolierung 17 voneinander getrennt· Am Boden und am oberen Teil der Wicklungsnuten 2 sind Isolierungen 5 und 6, ihren Wänden antlang je eine Isolierung 7 angeordnet. In den Isolierungen 7 sind radialgerichtete Kanäle 10, 11 ausgestaltet, die mit den in den Leitern 8, 9 ausgestalteten tangentialen Kühlkanälen 14, 15 in Kommunikationsverbindung stehen. Die inneren Leiter 9 sind in der Symmetrieebene der Wicklungsnute 2 von (in Abbildung 2 mit gestrichelter Linie gezeichneten) Einflusskanälen 16 durchgekreuzt, welche die Ltiftungsnute 3 mit den Kühlkanälen 15 verbinden. Die Mündung der Wicklungsnute 2 ist durch den Keil 4 verschlossen, in dem Einflussöffnungen 12 und Ausflussöffnungen 13 vorgesehen sind. Die Öffnungen 12, 13 sind im Vergleich mit der Radialrichtung schräg angeordnet, und zwar in solcher Weise, dass die Einflussöffnungen 12 in der Drehrichtung, die Ausflussöffnungen 13 der
Drehrichtung entgegengesetzt geschrägt sind. \ 509809/0329
Die Strömungsrichtung des Kühlgases ist in Abbildungen 1 und 2 mit Pfeilen bezeichnet· Demgemäss betretet das Kühlgas die Wicklungsnute 2 durch die Lüftungsnute 3 und durch die Einflussöffnungen 12. Von den Einflussöffnungen 12 flieset das Kühlgas in die der einen Nutenwand entlang vorgesehenen 10 Kanäle, dann in die tangentialen Kühlkanäle 14, danach in die der anderen Nutenwand entlang vorgesehenen Kanäle 11 und ßchliesslich strömt es durch die Ausfluesöffnungen vom Läufer in den Luftspalt der Synchronmaschine zurück· Von der Lüftungsnute 3 fliesst das Kühlgas durch die Einflusskanäle 16 in die tangentialen Kühlkanäle 15, davon unmittelbar bzw. durch die der einen Seitenwand entlang vorgesehenen Kanäle 10 und durch die tangentialen Kühlkanäle 14 in die der anderen Seitenwand entlang vorgesehenen Kanäle 11 und schliesslich strömt es durch die Ausflussöffnungen 13 in den Luftspalt der Syneronmaschine·
Von den obigen ist es offensichtlich, dass die Kühlung der äussereri Leiter 8 dem "gap pick up" System, die der inneren Leiter 9 dagegen dem "axialen" System gemäss erfolgt.
Bei der Ausführung gemäss Abbildungen 1 und 2 ist es von Vorteil, dass der Querschnitt der radialgerichteten Kanäle 10, 11 - da die Wicklungsnute 2 trapezförmig ist - mit Zunahme der zu leitenden Gasmenge ebenfalls zunimmt.
Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäss Abbildungen 3 und 4 ist den Seitenwänden der Wicklungsnute
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entlang kein Kühlkanal angeordnet, und die Kühlkanäle 14» 15 zwischen den Leitern 8, 9 nicht tangential-, sondern axialgerichtet sind· Die Kühlkanäle 14-, 15 laufen in Axialrichtung durch die Leitern 8, 9. Die Verbindung zwischen der Lüftungsnute 3 und den inneren Leitern 9 ist, ähnlich wie bei dem vorigen Beispiel, von Kanälen 16 gesichert, von denen aber nur jeder zweite unmittelbar in die Lüftungsnute 3 mündet, die übrigen nur bis zum innersten Kühlkanal 15 reichen und durch den letztgenannten mit der Lüftungsnute 3 verbunden sind· Die Verbindung zwischen den Kühlkanäle 14 der äusseren Leiter 8 und dem Luftspalt der Synchronmaschine, bzw· zwischen den Einflussöffnungen 12 und Ausflussöffnungen 13 ist bei dieser Ausführungsform durch den Kanälen 16 ähnlichen und mit diesen fluchtend angeordneten radialen Kanäle 18, 19 gesichert· Diese sind abwechselnd mit den Öffnungen 12 und 13 verbunden, und zwar in solcher Weise, dass der mit der Öffnung 13 verbundene Kanal 19 mit dem mit ihm fluchtend ausgestalteten Kanal 16 unmittelbar verbunden ist, während der mit der Öffnung 12 verbundene Kanal 18 von dem mit ihm fluchtend angeordnete Kanal 16 im Punkt "A" abgetrennt ist.
Die Strömungsrichtung des Ktihlgases ist auch in Abbildungen 3 und 4 mit Pfeilen bezeichnet. Von der Ltiftungsnute 3 fllesst das Kühlgas in die unten geöffneten Kanäle 16, dann strömt es durch die Ktihlkanäle 15 in der Richtung der benachbarten radialen Kanäle 16. Die letzteren sind mit den Kanälen 19 verbunden, durch welche das
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Kühlgas in die Ausflussöffnungen 13 und aus diesen in den Luftspalt fliesst. Das durch die Einflusskanäle 12 einströmende Kühlgas fliesst in die Kanäle 18, dann durch die Kühlkanäle 14 in die benachbarten Kanäle 19 und aus diesen durch die Ausflussöffnungen 13 wieder in den Luftspalt· Die Kühlung der äusseren Leiter 8 erfolgt dem "gap pick up" System, die der inneren.Leiter 9 dem "axialen" System gemäss. Weil die Kanäle 16 und 18 im Punkt "A" voneinander abgetrennt sind, sind die Kühlsysteme des äusseren Leiters 8 und des inneren Leiters 9 voneinander praktisch vollkommen unabhängig, und das in den beiden Systemen fliessende Kühlgas vermischt eich nur bei dem Ausfluss·
Die konöbruktionelle Abtrennung der zwei Systeme ist nicht unbedingt nötig. Wenn im Punkte "A" ein Durchbruch vorhanden ist, kommt die Trennung in natürlicher Weise zustande, die Grenzlinie der zwei Systeme wird aber nicht unbedingt bei*dem mittleren Leiter, sondern (von den jeweiligen Druckverhältnissen abhängig) darunter oder darober liegen·
Die beschriebenen zwei Ausführungsforme sind nur Beispiele, die das bessere Verständnis der,Erfindung bezwecken· Aufgrund der obigen können zahlreiche Ausführungsforme ohne Abweichung von "dem Erfindungsgedanke zustande gebracht werden·
Das Wesen der Erfindung ist die gemeinsame Verwendung (Kombination) des "gap pick up" und des ••axialen" Systems, die dadurch ermöglicht ist, dass die Kühlkanäle 14, 15 den Potential fläche η des bei der Drehung des Läufers sich ausgestaltenden jtentrifugal-
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feldes (konzentrischen Zylindern) entlang laufen·
Wieviel von den in der Nute liegenden Leitern in das "gap pick up" Kühlsystem und wieviel in das "axiale" Kühlsystem angeschlossen sind, hängt immer von den gegebenen konkreten Umständen ab. Wenn eine Zweitelung angenommen ist, ist es offensichtlich, dass die Kühlung des "gap pick up" Teiles wesentlich intensiver im Verhältnis zum Falle ist, wenn alle leiter dem "gap pick up" System gemäss gekühlt wären, da die zur Verfugung stehende Ktihlgasmenge im wesentlichen unverändert bleibt, die abzuleitende Verlustwärme aber auf die Hälfte vermindert ist· Dementsprechend ist die Erwärmung des Kühlgases, sowie der Unterschied zwischen den spezifischen Gewichte des eintretenden und des austretenden Kühlgases ebenfalls auf die Hälfte vermindert· Durch die Verminderung auf die Hälfte dieses Unterschiedes und der Tiefe der abzukühlenden Schicht vermindert sich auch der die Strömung des Kühlgases verhindernde Gegendruck·
Wenn die "axiale" Kühlung nur in dem unteren 1/3-1/4- Teil der ganzen Wicklungshöhe verwendet ist, wirkt auch dann die aus dem "axialen" Teil in den gemeinsamen Aueflusskanal strömende Gasmenge vorteilhaft, die ebenfalls der erwähnte Wichteunterschied vermindert· Bei der Ausführungsform gemäss Abbildungen 1 und 2 strömt darüber hinaus in den Einflusskanal des "gap pick up" Teiles aus dem "axialen" Teil weniger heisses Kühlgas als in dem Falle, wenn die ganze Wicklungsnute dem "gap pick up" System gemäss gekühlt ist·
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Das kombinierte Kühlsystem geraäes der Erfindung (wenn das Kühlgas Wasserstoff ist) ermöglicht eine Stromdichte von 15 - 20 A/mm in den Windungen bei einem überdruck von etwa 5 Atm, sodass mit-seinem Verwendung !Curb ogene rat ore von einer Einheitsleistung höher als 1000 MW verwirklicht werden können·
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Claims (1)

  1. -16- 243819Q
    PATENTANSPRÜCHE
    ,' l.1 Rotierende elektrische Maschine, insbesondere schnellauiende Hochlei atungsß.yncb i-onmaschine mit Zylinderläufer, im deren Läufer Läuferwicklung aufnehmende Wicklungsnuten, unter den Wicklungsnuten aber Lüftungsnuten ausgestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den oder zwischen den Leitern (8, 9) der Läuferwicklung den mit der Achse des Läufers koaxialen Zylinderflächen entlang angeordnete Kühlkanäle (14, 15) vorgesehen sind, die benachbarten Kühlkanäle (14-, 15) miteinander verbunden sind und der zur Achse nächstliegende Kühlkanal (15) mit dem Lüftungsnute (3), der von der Achse am fernsten liegende Kühlkanal (14) dagegen mit zum Luft-Bpalt der rotierenden elektrischen Maschine führenden, voneinander in Axialrichtung verschobenen Einfluss- (12) und Ausflussöffnungen (13) verbunden ist.
    2· Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (14, 15 ) tangentialgerichtet sind·
    3· Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 2j dadurch gekennzeichnet, dass der zur Achse nächstliegende Kühlkanal (15) mit der Lüftungsnute (3) durch einen in der Mittellinie der Wicklungsnute (2) angeordneten Kanal (16) von Radialrichtung verbunden ist, während der von der Achse am fernsten liegende Kühlkanal (I1O mit den Einfluss- (12) und Ausflussöffnungen (13) durch den Seitenwänden der Wicklungsnute (2) entlang angeordnete radialgerichtete Kanäle (10, 11) verbunden ist.
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    4· Rotierende elektrische Maschine gemäss An-Spruch 3fdadurch gekennzeichnet, dass die den Seitenwänden der Wicklungsnute (2) entlang angeordneten radialgerichteten Kanäle (10, 11) von dem von der Achse am fernsten liegenden Kühlkanal (14) bis
    zum zur Achse nächstliegenden Kühlkanal (15) reichen und die mit dem Lüftungsnute (3) verbundenen radialgerichteten Kanäle (16) wenigstens bis zum der Achse am zweitnächsten liegenden Kühlkanal (15) reichen·
    5· Rotierende elektrishce Maschine gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (14, 15) axialgerichtet sind.
    6. Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 5»dadurch gekennzeichnet, dass der zur Achse nächstliegende Kühlkanal (15) mit der Lüftungsnute (3) bzw· der von der Achse am fernsten
    liegende Kühlkanal (14) mit den Einfluss- (12) und Ausflusskanälen (13) durch in der Mittellinie der Wicklungsnute
    (2) angeordneten Kanäle (16, 18, 19) verbunden'ist·
    7· Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von den mit dem zur Achse nächstliegenden Kühlkanal (15) verbundenen Radialkanälen (16) mit der Ltiftungsnute
    (3) nur diejenigen, die mit den, mit den Einflussöffnungen (12) verbundenen Radialkanälen (18) fluchten, verbunden
    8· Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,
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    dass die mit den Ausflussöffnungen (13) verbundenen Radialkanäle (19) bis zum zur Achse nächstliegenden Kühlkanal (15) reichen,
    9· Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Ltiftungsnute (3) verbundenen radialgerichteten Kühlkanäle (16) wenigstens bis zum der Achse am zweitnächsten liegenden Kühlkanal (15) reichen und alle sonstigen Kühlkanäle (14, 15) mit den, mit den Einflussöffnungen (l2) verbundenen Radialkanälen (18) verbunden sind·
    10. Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Einflussöffnungen (12) verbundenen Radialkanäle (18) unmittelbar mit den, mit ihnen fluchtenden und mit der Lüftungsnute (3) verbundenen radialgerichteten Kanälen (16) verbunden sind.
    11. Rotierende elektrische Maschine gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einflussöffnungen (12), im Vergleich mit der Radialrichtung, in der Drehrichtung des Läufers, während die Ausflussöffnungen (13) in entgegengesetzter Richtung geschrägt sind·
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    Leerseite
DE2438190A 1973-08-22 1974-08-08 Direkt gasgekühlte Läuferwicklung für eine elektrische Maschine hoher Leistung, insbesondere schnellaufende Synchronmaschine Expired DE2438190C3 (de)

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