CH310332A - Dynamomaschine. - Google Patents

Description

  Dynamomaschine.    Die vorliegende Erfindung betrifft eine       Dynamomaschine    und besitzt in den     Turbo-          Weehselstromgeneratoren    grosser Leistung ein  bedeutendes Anwendungsgebiet.  



  Die Maximalleistung solcher Maschinen  wird durch eine Reihe Faktoren begrenzt, von  denen der wichtigste die zulässige Temperatur  erhöhung ist, die von der Geschwindigkeit des       Abflusses    der in der Maschine entstehenden  Wärme abhängt.  



       LUblieherweise    erfolgt die     Kühliinb    solcher  Maschinen durch Umwälzung von Gas, meist  Luft oder Wasserstoff, in der Maschine.     Dieses     Kühlverfahren ist     wirksam,    soweit es das Ab  führen der Wärme von den Oberflächen des  Magnetteils und von den freien Enden der  Wicklung betrifft, die eingebetteten Teile der  Wicklung jedoch sind für die Wärmeabfüh  rung auf die Wärmeleitung bis zu solchen  Oberflächen oder freien Enden angewiesen.  



  Das Hauptziel dieser Erfindung ist.,     die     Kühlung der     Statorwicklung    zu verbessern.  Gemäss der vorliegenden Erfindung wer  den die elektrischen Leiter des     Stators    einer       Dynamomaschine    in ihrer Längsrichtung mit  Kanälen versehen und Mittel vorgesehen, um  durch diese Kanäle zum Zweck der Kühlung  ein     Kühlmittel    zu leiten. Als     solche    sind ver  wendbar gasförmige Stoffe wie Luft oder  Wasserstoff und leicht verdampfende Flüssig  keiten wie     Freon    oder     Tetraehlorkohlenst.off.     



  Die     elektrischen    Leiter können     Metallstäbe     sein, die durch isolierende Abstandsstücke    auseinandergehalten werden, die selbst wie  derum seitlichen Abstand voneinander be  sitzen, so dass längsverlaufende     Kühlkanäle          entstehen.     



  Die Zeichnung     veranschaulicht    Ausfüh  rungsbeispiele des     Erfindungsgegenstandes.     Es zeigen:     -          Fig.1    bis 4 die Ansicht von     Statorkanälen     im Schnitt mit verschiedenen beispielsweise  gewählten Formen von Leitern,       Fig.    5 einen Längsschnitt durch eine Ma  schine, in der der     Stator    für Kühlung durch  Flüssigkeit eingerichtet ist,       Fig.    6 in vergrössertem Massstab eine wei  terentwickelte Ausführung der Anordnung  nach     Fig.2,

      die in Zusammenhang mit der       Konstruktion    nach     Fig.    5 verwendet -werden  kann,       Fig.    7 und 8 Teilansichten, die     darstellen,     wie die Leiterenden verbunden     werden    kön  nen, wenn eine Wicklung     nach        Fig.    6 benutzt  wird, .  



       Fig.    7 die Schnitte nach den Ebenen     A-A     und B     -B    in     Fig.    8,       Fig.    B eine Ansicht in derselben Schnitt  ebene wie in     Fig.5,    aber in vergrössertem  Massstab.  



  Da die Unterteilung des Leiters beim Fuss  der Nut weniger notwendig     ist    als beim Kopf  derselben, wird in der Anordnung nach     Fig.1     der untere Leiter durch einen einzigen hohlen  Leiter 1 von rechteckigem Querschnitt gebil  det, während der obere Leiter zwei hohle      rechteckige Leiter 2 geringerer Grösse und eine       Anzahl        quadratischer    Hohlleiter 3 von kleiner  Dimension aufweist, wobei die Kühlgase durch  die Kanäle im Innern all dieser Leiter ge  trieben werden, die in der üblichen Weise in  den Nuten isoliert angeordnet sind.  



       -In,    einer Anordnung     dieser    Art ist :das  Kühlgas in direkte Verbindung mit den elek  trischen Leitern gebracht und dadurch wird  eine sehr     wirksame        Kühlung    erreicht.  



       Fig.2    zeigt eine andere     Anordnung,    in  der die Leiter im untern Teil der Nut     aus     rechteckigen Metallstäben 5 bestehen, die  durch isolierende Distanzstücke voneinander  getrennt sind, um Kanäle für den     Durchfluss     der Gase zu bilden, während die Leiter im  obern Teil der Nut aus drei Paaren von       Metallstäben    8 bestehen, die in ähnlicher       Weise    paarweise durch Isolationsstücke von  einander distanziert sind, um Kanäle frei zu  lassen.

   Manchmal kann es aus mechanischen  Gründen zweckmässig     ;sein,    ein zusätzliches  mittleres Distanzstück 10 zwischen den beiden  obersten Streifenpaaren des obern Leiters vor  zusehen, wie das gestrichelt gezeichnet ist.  



  In     dieser    Anordnung können die einzelnen       Stabpaare    8 oder die Metallstäbe 5 quer zur  Nut in der     üblichen    Weise unterteilt sein,  während das Kreuzen je Paar am Ende der       Nutenleiter    durch geeignete Verbindungen be  werkstelligt werden kann.  



       Fig.    3 und 4 zeigen weitere Formen von  Leitern, wie sie benutzt werden können, um  geeignete Kanäle für den     Durchfluss    der  Kühlgase durch die Nuten zu bilden.  



       Fig.    3 zeigt dabei eine     Anordnung,    in der       zur    Bildung des untern Leiters zwei     U-för-          mige    Leiter 11 so     aneinandergesetzt    sind, dass  sie einen Kühlkanal zwischen sich bilden,  während zwei     T-förmige    Leiter 12 zur Bil  dung der obern Leiter, wie gezeigt, so ange  ordnet sind, dass sie zwischen der Mittel  rippe und der die Seiten der Nut bedeckenden  Isolation     Kühlkanäle        bilden.     



       Fig.    4 zeigt zwei V-förmige Leiter 13     zur     Bildung des untern Leiters und zwei     'U-för-          mige    Leiter 14 zur     Bildung    des obern Leiters  der Nut. Beim untern Leiter     bestehen    zwi-    sehen Leiter und Isolator vier parallele Ka  näle, während im obern Leiter ein mittlerer  Kanal entsteht. Wenn zur Herabsetzung der  Wirbelströme eine weitere Unterteilung der  Leiter erforderlich ist, kann jeder einzelne  Leiter weiter unterteilt werden, wie das z. B.

    für den obern Leiter in     Fig.    3     _    gestrichelt  angedeutet ist, so dass eine     Anzahl    getrenn  ter,     voneinander    zu     isolierender    Teilleiter ent  stehen, die an den Enden der Nuten durch  geeignete Querverbindungen     verkreuzt    werden  können.  



       Fig.5    zeigt, wie solcher Leiter in einem       Turbo-Wechselstro@mgenerator    angeordnet wer  den können. In der Figur kennzeichnen die       Überweisungsziffer    15 den     Statorkern    und  16 den untern Teil des     Statorgehäuses,    wäh  rend 17 ein Teil des     *Rotors        ist.    Ein dünner,

    nichtmetallischer Zylinder 18 erstreckt sich  durch den ringförmigen Luftspalt zwischen       Rotorumfang    und     Stator.    - In dieser Anord  nung sind obere und untere Leiter als Ein  zelleiter mit rechteckigem Querschnitt von der  gleichen Art wie der untere Leiter 1 in     Fig.    1  gezeichnet und als 19 und 20 gekennzeichnet.

    Aus einer Zuführungskammer 21, die sich  rings um den     Statorkern    erstreckt und an  eine     Zuleitung    22 angeschlossen ist, wird an  der rechten Seite     des    Leiters 19 diesen eine       Kühlflüssigkeit        zugeführt.    Die Enden der Lei  ter 19 und 20 sind durch eine Metallverbin  dung 23 elektrisch miteinander verbunden,  während der Kanal durch den obern Leiter  19 über eine isolierende Hülse 24, die     in    eine  Öffnung in einer isolierenden Platte 25 ein  gepasst ist, mit der Kammer 21 verbunden  ist.

   Die Flüssigkeit aus der Kammer 21  strömt durch den Kanal im Leiter 19 nach  links und     fliesst    am linken Ende     des,        Stators     aus dem Leiter 19 in die Kammer 26'.  



  In ähnlicher Weise sind auf der -linken  Seite der Maschine die beiden Leiter     durch     die Metallverbindung 23' elektrisch mitein  ander verknüpft, während in diesem Falle der  untere Leiter 20 über eine     Isolationshülse    24',  die in eine     Isolationsplatte    25'     eingepasst     ist, mit der Zuführungskammer 21 in Ver  bindung steht. Während also     der    Flüssigkeits-           strom    im obern Leiter 19 von rechts nach  links geht, erfolgt der     Durchfluss    durch den  untern Leiter 20 von links nach rechts. Aus  dem Leiter 20 tritt die Flüssigkeit, wie in       Fig.    5 ersichtlich ist, in die Kammer 26.  



  In der Anordnung nach     Fig.5    ist eine       zusätzliche    Flüssigkeitskühlung für den     Sta-          torkern    durch axial verlaufende Kanäle 27  geschaffen, die an ihren Enden von den Zu  führungskammern 2828' beliefert werden.  Die     Axialkanäle    27 liefern die Kühlflüssigkeit  in die     Radiallianäle    29. In der dargestellten  Anordnung wird aus dem Kanal 27 jeder  zweite Kernkanal 29 beliefert und diese wie  derum beliefern die sie kreuzenden Kern  kanäle durch die Kanäle     30a.     



  Die     Durchströmrichtung    ist durch Pfeile  angegeben und die verdampfte Kühlflüssig  keit tritt schliesslich durch den     Auslass    16A,  der sich am Boden des Gehäuses befindet. Bei  dieser Anordnung ist der Rotor     gasgekühlt,     z. B. mit Wasserstoff, und, um die Kühlein  richtung -des     Stators    mit der Kühlflüssigkeit  von der Kühleinrichtung des Rotors mit dem  Kühlgas zu trennen, ist die Trennwand 18  vorgesehen.  



  Wenn auch der     Stator    gasgekühlt ist,     kann     die Trennwand 18 weggelassen werden, so dass  das Gas, das durch die hohlen Leiter in die  Räume 26 und 26' tritt, sich mit dem Gas aus  der Kühleinrichtung im Rotor mischen und  durch einen Kühlapparat strömen kann, be  vor es wieder in Umlauf versetzt wird.  



       Fig.    6 zeigt eine Anordnung, in der die  Leiter aus parallelen Metallstäben geformt  sind, entsprechend dein untern Leiter in     Fig.    2.  In dieser Anordnung besitzen der obere und  der untere Leiter je acht     Stabpaare.    Der obere  und untere Stab 30 bzw. 31     (Fig.6)    jedes       Stabpaares    sind durch isolierende Distanz  stücke 32 voneinander getrennt. Die Distanz  stücke 32 befinden sich in solchem seitlichem  Abstand voneinander, dass zwischen je zwei  Leiterstäben 30 und 31 und den zugehörigen  isolierenden Distanzstücken 32 ein Kühlkanal  33 gebildet wird.

   Jede so geformte Gruppe ist  von der nächsten Gruppe durch ein     Isolier-          stück.    34 getrennt. Während die Gruppen, die    die obern Leiter bilden, von der Isolierung 35  umhüllt sind und der untere Leiter von der  Isolierung 36 umhüllt wird, sind die beiden  Leiter durch ein Distanzstück 37 voneinander  getrennt und der     Nutenkeil    38 hält beide Lei  ter in der Nut.  



       Fig.    8 zeigt die Anordnung am einen Ende  einer solchen     Statorwicklung,    in der die Hälfte  der Leiterkanäle aus dem Raume 21 mit Kühl  mittel beliefert wird und der Austritt aus den  Kanälen auf der entgegengesetzten Seite der  Maschine erfolgt. Der Rest der Leiterkanäle ,  wird von der entgegengesetzten Seite der  Maschine beliefert und der Austritt erfolgt  in den Raum 26. Die     Verbindungen    zwischen  den Leiterkanälen und den     Kühlmitteleinlass-          räumen    21 und 21' erfolgt über rechteckige,  Isolationsrohre 24.

   Und zwar verbindet nach       Fig.    8 ein solches Isolationsrohr ein über die  andere Gruppe von Stäben mit einer     Isolier-          plätte    25, wobei das Rohr 24 sich durch die  Platte 25 hindurch in den Raum 21 erstreckt.  Eine entsprechende Anordnung ist am ent  gegengesetzten Ende der Maschine vorzusehen,  wobei die Verbindungen die übrigen Gruppen  von Stäben erfassen und die Rohre sich bis in  den     RaLun    21' erstrecken.  



       Fig.    7A und 7B zeigen, wie die elektrischen  Verbindungsstücke 23A und 23B der     Fig.8     zum Kreuzen der Leitergruppen angeordnet  werden können. Ein Kreuzen der     obern    und  der untern Leiter jedes Leiterpaares kann na  türlich in der Nut ausgeführt werden.  



  Natürlich müssen entsprechende Mittel  vorgesehen werden, um das Kühlmittel in Um  lauf zu versetzen. Bei einer Kühlflüssigkeit  erfordert das eine     PLunpe;    bei     Gaskühlung     genügt ein zusätzlicher Ventilator, der direkt       auf    der     Rotorwelle    angebracht werden kann  und von dem das austretende Gas in geeig  neter Weise zu den Enden der elektrischen  Leiter geführt wird.  



  Wenn das Kühlmittel in einem in sich  geschlossenen Kreis geführt wird, ist ausser  halb der Maschine natürlich ein Wärmeaus  täuscher erforderlich, durch den das Kühl  mittel nach dem Durchgang durch die Ma  schine hindurchgeführt werden muss. Dies gilt      insbesondere bei Verwenden von Wasserstoff,  da in diesem Falle der     Kühlmittelkreislaiif     sorgfältig nach aussen     abgedichtet    sein muss.  



  Auch - bei Flüssigkeitskühlung     kann    das  Kühlmittel aus der Maschine herausgeführt  und nach dem Kühlen desselben     wieder    in die  Maschine     eingeführt    werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Dynamomaschine,. dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter des Stators in ihrer Längsrichtung mit Kanälen versehen und Mit tel vorgesehen sind, um durch diese Kanäle ein Kühlmittel zu leiten. - UNTERANSPRÜCHE: 1. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter aus elektrisch parallel liegenden Metallstäben bestehen, die durch isolierende Abstandsstücke auseinander gehalten werden, die selbst wiedertun seit lichen Abstand voneinander besitzen, so dass längsverlaufende Kühlkanäle gebildet sind. 2.

   Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel, das durch die Leiterkanäle geführt wird, eine bei den gegebenen Arbeitstemperaturen verdampfende Flüssigkeit ist und dass sich nichtmetallische Wände im Spalt zwischen Rotor -und Stator erstrecken, um den Rotor vor der Kühlflüssig keit des Stators abzuschirmen. 3. Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Leiterkanäle des Stators ein Kühlgas geführt wird und dass auch der Rotor gasgekühlt ist. 4.

   Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiterkanal einen Einlauf am einen Ende der Maschine und einen Auslauf am andern Ende der Maschine besitzt, so dass das Kühlmittel in axialer Rich tung durch die Kanäle zwischen den beiden Enden des Stators hindurchtritt. 5.

   Maschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Leiterkanäle des Stators am einen Ende der.Maschine und die andern Kanäle am andern Ende der Ma schine mit dem Kühlmittel beliefert werden. , so dass die Richtung des Durchflusses dessel ben durch die zuletzt genannten Kanäle ent gegengesetzt derjenigen durch die zuerst ge nannten Kanäle ist.