DE813728C - Anordnung von Kuehlkanaelen innerhalb des Laeuferwicklungsquerschnittes bei elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

• Anordnung von Kühlkanälen innerhalb des Läuferwicklungsquerschnittes bei elektrischen Maschinen Es ist bekannt, den Ständer einer elektrischen Maschine mit mehreren Gehäuseringkammern zu umgeben für die Zuleitung und Abführung der Kühlluft des Ständers, die durch einige Schlitze im Ständerblechpaket einwärts und durch andere wieder radial auswärts strömt. Wenn man bei dem Läufer einer Maschine, vorzugsweise eines Turbogenerators mit großer Läuferlänge, in an sich bekannter Weise einen Kühlmittelstrom durch über die Läuferlänge verteilte radiale Kanäle fließen lassen will, um den Läufer auf der ganzen Länge, namentlich die in Läufernuten eingebettete Läuferwicklung kräftig zu kühlen, trifft man auf die Schwierigkeit, daß in den Zonen der radial einwärts gerichteten Kühlströme des Ständers ein entgegengesetzt gerichteter Kühlstrom aus dem Läufermantel heraus sich nicht entwickelt. Eine Läuferkühlung allein in den Zonen, in denen auch die Kühlströme durch die Ständerschlitze nach außen gerichtet sind, reicht aber für den Läufer nicht aus.
• Bei einer elektrischen Maschine mit Kühlkanälen innerhalb des Läuferwicklungsquerschnitts münden erfindungsgemäß die auf die Läuferlänge verteilten Kühlkanäle an der Mantelfläche des Läufers nur gegenüber den Gruppen der Kühlmittel-Austrittsschlitze des Ständers. Die aus dem Läufer austretende Kühlluft oder auch ein anderes kühlendes Gas mischt sich dann mit dem Kühlmittel, welches in radialer Richtung durch die Ständerschlitze austritt, in den Abzugskanal für das erwähnte Kühlmittel.
• Diese Verteilung der Kühlkanäle auf jene Zonen des Läufermantels, welche den Austrittsschlitzen im Ständer gegenüberliegen, würde dazu führen, daß der Abstand zwischen den Kühlkanälen teilweise so groß ist, daß unzulässig hohe Erwärmungen zu erwarten sind. Um dies zu vermeiden, sind gemäß der weiteren Erfindung die Kühlkanäle innerhalb des Wicklungsquerschnitts des, Läufers zur Maschinenachse geneigt. Die Eintrittsöffnungen der Kühlkanäle haben ferner größere Abstände voneinander als die Austrittsöffnungen. Dadurch ist eine gleichmäßigere Verteilung der Kühlluftwege und der Kühlwirkung auf die Läuferlänge möglich. Noch besser läßt sich eine gleichmäßige Kühlung erzielen, wenn nicht nur gestreckte, sondern einzelne oder alle Kühlkanäle mit geknicktem Verlauf zur Anwendung kommen. Mit diesen Hilfsmitteln, 'nämlich mit der Schrägstellung, die für die einzelnen Kanäle nicht die gleiche ist, und mit einer Knickung des Verlaufs solcher Kanäle erreicht man nicht nur eine gleichmäßigere Verteilung der Kühlwirkung, sondern zugleich auch wegen der größeren Länge dieser Kanäle eine bessere Kühlwirkung. Wenn sowohl gestreckte als auch geknickte Kanäle in demselben Läufer vorkommen, empfiehlt es sich, den geknickten Kanälen einen etwas weiteren Querschnitt zu geben, damit auch sie von einem genügend starken Luftstrom durchflossen werden. Da die Luftströmung in den Kanälen radial nach außen gerichtet ist, macht sich die Fliehkraftwirkung auf das Luftvolumen in jedem Kühlkanal bemerkbar, so daß wegen der Schleuderwirkung der Kanalquerschnitt in Richtung auf die Mündung zu enger werden kann.
• Die Herstellung der Kanäle, insbesondere auch der geknickten Kanäle, läßt sich dadurch erleichtern, daß man den Wicklungsquerschnitt in seiner Breite unterteilt. Die Kanäle werden dann dadurch gebildet, daß der eine Teilquerschnitt durch Fräsen entsprechend ausgearbeitet wird. Auf die gesamte Nutlänge verteilt, ist natürlich eine ganze Anzahl von Kanälen vorzusehen. Dadurch hat man die Möglichkeit, die Kanäle ,auf verschiedene Teile der in ihrer Gesamtbreite unterteilten Stäbe zu verteilen, so daß die in einer Nut untergebrachten Stäbe untereinander gleichen Widerstand behalten. Es ist nun nicht notwendig, die Unterteilung der Stabbreite in den Nuten auf eine größere Länge vorzunehmen, als für die Herstellung der Kanäle notwendig ist. An den stirnseitigen Enden empfiehlt es sich, die unterteilte Breite wiederum zu einer einzigen Breite zusammenzufassen, etwa durch hartes Zusammenlöten oder Zusammenschweißen oder indem die unterteilten Stabbreiten an vollbreite Stabenden angeschweißt oder gelötet werden. Die Herstellung schräger Kanäle innerhalb der in der Nut übereinanderlagernden Stäbe geschieht zweckmäßig derart, daß die Stäbe zu einem Bündel zusammengepreßt und dann die Kanäle in das Bündel eingearbeitet werden. An Stelle der Stabisolation werden dabei zweckmäßigerweise Metallstreifen zwischengelegt, die bei der Herstellung der Kanäle ebenfalls mitbearbeitet werden. Nachher können dann diese Blechstreifen als Schablone für die Ausarbeitung der notwendigen Durchbrechungen der Isolationszwischenlage zwischen den Stäben benutzt werden. Die Erfindung ist durch vier Figuren erläutert, die nur als Beispiel dienen sollen.
• Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines Turbogenerators uliter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung unnötigen Einzelheiten. In der Figur sind i Ständerblechpakete, 2 ist der Wicklungskopf der Ständerwicklung. Die Ständerblechpakete sind getrennt durch Schlitze 3 oder 4. Diese Schlitze stehen am äußeren Mantelumfang des Ständers in offener Verbindung mit Gehäuseringkammern 5 und 6. Durch Pfeile ist angedeutet, daß von den Ringkammern 6 die Luft in die Schlitze 4 eindringt, während aus den Schlitzen 3 das Kühlmittel 6 austritt in die Rin,gkammern 5. Es soll also das Kühlmittel Luft, Esserstoff oder Stickstoff durch Kanäle 6 in die Einlaßschlitze 4 des Ständers gedrückt werden und durch die Austrittsschlitze 3 und die Ringkammern 5 wieder abgezogen werden.
• Dem entspricht die Anordnung der Kühlkanalmündungen des Läufers. Bei. dem Läufer ist ein Längsschnitt durch eine Nut gezeichnet, so daß man die Wicklungsstäbe 7 darin liegen sieht. Unterhalb, d. h. radial einwärts, ist ein Kühlluftkanal 8 vorgesehen. Durch diesen wird das Kühlmittel von beiden Maschinenseiten her auf die axiale Maschinenmitte hin vorgetrieben. Von dem Kühlmittelweg 8 aus gehen Kanäle 9 und io durch den Wicklungsquerschnitt des Läufers hindurch, durchdringen den Verschlußkeil i i der Nut und münden jeweils gegenüber den Schlitzen 3 des Ständers, in denen die Ständerkühlluft radial von innen nach außen strömt. Gegenüber den Eintrittsschlitzen 4 des Ständers mündet dagegen kein Kühlmittelkanal des Läufers. An der Manteloberfläche des Läufers ergeben sich daraus sehr verschieden große Abstände zwischen den einzelnen Kühlkanalmündungen; denn diese Mündungen liegen in der Zone gegenüber den Eintrittsschlitzen 3 dicht nebeneinander und in den Zonen gegenüber den Eintrittsschlitzen 4 sehr weit auseinander. Um auch den Teil der Läuferwicklung in der Zone gegenüber den Eintrittsschlitzen 4 wirksam zu kühlen, sind die Kühlkanäle 9 und io schräg gelegt, so daß die Verteilung der Eintrittsöffnungen dieser Kanäle in axialer Richtung wesentlich gleichmäßiger ist als auf dem Läufermantel. Es sind sogar auch geknickt geführte Kühlkanäle lo vorhanden, um die Kühlwirkung auf die Stablänge möglichst gleichmäßig zu verteilen.
• In Fig.2 sind ein Kanal 9 und ein geknickter Kanal io vergrößert gezeichnet. In einer danebenstehenden Fig. 3 ist ein Schnitt C-D, d. h. also längs dem Verlauf des Kühlkanals 9, wiedergegeben. Man erkennt die übereinanderliegenden Stäbe 7 der Läuferwicklung, die in einer Nut untergebracht sind, und gleichzeitig auch die Unterteilung der Breite jedes Stabes längs der Mittelebene der Nut. Es ist möglich, den Kanal 9 allein durch Einarbeitung in die rechten Stabbälften dieser Nut zu bilden.
• In Fig. 4 ist ein Schnitt A-B wiedergegeben, aus dem man die rechteckige Form der Kanäle io und 9 erkennt. Natürlich kann statt dessen auch eine halbrunde Form gewählt werden. Jedoch hat die rechteckige Form den Vorzug, daß sie eine größere Wandfläche und somit eine größere Kühlfläche ergibt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung von Kühlkanälen innerhalb des Läuferwicklungsquerschnitts bei elektrischen Maschinen mit gruppenweise zusammengefaßten Kühlmitteleintritts- und -austrittsschlitzen im Ständer, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Läuferlänge verteilten Kühlkanäle des Läufers an der Mantelflä che des Läufers nur den Gruppen der Kühlmittelaustrittsschlitze des Ständers gegenüber münden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle innerhalb des Läuferwicklurigsduerscbnitts zur Maschinenachse geneigt sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen der Kühlkanäle größere Abstände voneinander haben als die Austrittsöffnungen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, gekennzeichnet durch Kühlkanäle mit geknickteni Verlauf.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle mit geknicktem Verlauf einen größeren Querschnitt haben als die gestreckten Kanäle.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanalquerschnitte sich in der Strömungsrichtung verjüngen.
7. 7. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsquerschnitt in seiner Breite unterteilt ist und die Kanäle in den einen Teilquerschnitt eingearbeitet sind. B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle auf die in einer Nut zusammengefaßten Wicklungsstäbe verteilt und dadurch Ungleichheiten des elektrischen Widerstandes der Stäbe vermieden sind. g. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung des Wicklungsquerschnitts sich in axialer Richtung auf die Stablänge beschränkt, auf welche die Kanäle verteilt sind. io. Verfahren zur Herstellung von Kühlkanälen nach Anspruch i oder folgenden, insbesondere nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Nut übereinanderliegenden Leiterstäbe zusammengepreßt und dann die Kanäle eingearbeitet werden. i i. Verfahren nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Einarbeitung der Kühlkanäle Metallbänder an Stelle der Isolation eingelegt sind, die nach der Bearbeitung als Schablone für die Einarbeitung der Durchbrüche in den endgültigen Zwischenlagen aus Isolierstoff benutzt werden.