Elektrische <B>Maschine, insbesondere Generator hoher Tourenzahl.</B> Bei elektrischen Maschinen, wie Genera toren hoher Drehzahl, sind. insbesondere bei Anwendung der Luftkühlung die Luftrei bungsverluste im Verhältnis zu den Gesamt verlusten anteilmässig hoch. Um diesem Nach teil zu entgegnen., wurde für die Kühlung elektrischer Maschinen Wasserstoff an Stelle von Luft verwendet, da dieser nicht nur den Vorteil der geringeren Reibungsverluste hat, sondern auch eine günstigere Wärme ableitung ermöglicht.
Bei diesen wasserstoff gekühlten Maschinen erfolgt die Umwälzung des Wasserstoffes unter geringem über druck, der je nach der Belastung der Ma schine verändert werden kann. Für die er forderliche Abdichtung nach. aussen müssen entsprechende Sondermassnahmen getroffen werden. Die Verwendung von Wasserstoff zur Kühlung elektrischer Maschinen hat Vor teile zur Folge, die es gestatten, entweder die Abmessungen der Maschine zu verkleinern oder deren Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ver besserung elektrischer Maschinen hinsichtlich ihrer Reibungsverluste. Sie geht dabei eben falls von der an sich bekannten Erkenntnis aus, dass der Wirkungsgrad einer elektrischen Maschine hoher Tourenzahl um so grösser wird, je kleiner die bei der Rotation des Läufers entstehende Oberflächenreibung des Läufers ist.
Zur Herabsetzung der bei der Rotation des Läufers auftretenden Reibungsverluste wird erfindungsgemäss der Läuferraum gegenüber dem Ständer- und dem äussern Luftraum. gas dicht abgeschlossen und mit Unterdruck be trieben. So kann beispielsweise der gasdicht abgeschlossene Läuferraum mittels einer Va kuumpumpe unter Vakuum gehalten werden. Es ist fernerhin auch denkbar, in dem Läufer- raun ein gasförmiges Medium geringer Zähig keit einzuführen.
Die durch den Strom in der Erregerwicklung auftretende und die eventuell noch in geringem Masse von der Gasreibung herrührende Wärme kann, soweit deren Ableitung nicht bereits durch Strah lung erfolgt, durch Innenkühlung des Läu fers bzw. direkte Kühlung des. Rotorkupfers mittels eines in den einen Wellenstumpf ein und abgeführten flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels bewirkt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der gegenüber dem äussern Luftraum und dem Läüferräum abgeschlossene @Ständerraum als Kühlmittel ein gasförmiges Medium. enthält,. das "unter Überdruck steht und mittels Ventilatoren um gewälzt und, mittels Wäxmeaustauscher .ge kühlt wird. Der vom Gasstrom des Ständer raumes durchflutete Wärmeaustauscher kann fernerhin, um diesen in seinen Abmessungen möglichst klein zu halten, von einer Kühl flüssigkeit durchströmt werden.
Durch die abgeschlossene Ausbildung eines Läuferraumes wird zufolge des geringen Gas druckes eine wesentliche Verringerung der bei der Rotation des Läufers entstehenden Reibung erreicht. Im Falle eines Vakuums im Läuferraum ist es sogar denkbar, die Ober- flächenreibung des Läufers praktisch auf den Wert Null zu bringen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung wird noch dadurch er reicht, dass auf die bisher üblichen Rotor lüfter verzichtet werden kann.
Die mit Kühlgas und Überdruck betrie bene Ständerkühlung gewährleistet ferner im Zusammenhang mit der getrennt von dem Ständerraum vorgesehenen Raum- und Kühl anordnung des Läufers eine weitere Verbes serung elektrischer Maschinen hoher Dreh zahl. Durch die Erfindung können demnach die aktiven Abmessungen noch weiter verklei nert bzw. der Wirkungsgrad noch weiter er höht werden, als es bei den bisher bekannten elektrischen, gasgekühlten Maschinen der Fall war.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbei spiel der Erfindung ein Generator in Fig.1 teilweise im AYialschnitt und in Fig.2 im Querschnitt senkrecht zur Achse nach den Linien<B>A -A</B> und B -B der Fig.1 darge stellt.
Das Gehäuse des Generators ist in zwei gasdicht voneinander getrennte Räume, iund zwar in einen Läuferraum 1 und in einen Ständerraum 2 unterteilt. Der Zylinderform aufweisende, von zwei Isolierzylindern<B>19,20</B> und den Innenflächen des Ständereisens 11 gebildete Raum 1 enthält den Läufer 3, des sen Wellenenden 4, 5 über Gasabdichtungen 6, 7, beispielsweise Flüssigkeitsdichtungen, .nach aussen geführt sind.
Das Wellenende 5 ist weiterhin für die Innenkühlung des Läu fers mit einem Rohranschluss @8 für die Zu- führung und mit einem Rohranschluss 9 für die Abführung des Kühlmittels, das ein flüs siges oder gasförmiges Medium sein kann, versehen. Hierbei sind die beiden Rohrleitun gen 8 und 9 konzentrisch zueinander ange ordnet. Der Läuferraum 1 ist über eine Rohr leitung 10 mit einer Vakunxnpumpe 18 ver bunden, die den Läuferraum 1 unter Vakuum hält.
Im Läufer 3 befindet sich, wie aus den Figuren ersichtlich ist, am Rotorumfang je weils zwischen zwei vom Leiterkupfer ausge füllten Nuten 21 eine vom flüssigen Kühl mittel durchströmte Nut .;22, der an einem Mmehinenende das Kühlmittel durch eine ra diale Bohrung von der Welle her zugeführt und am andern Maschinenende ebenfalls durch eine radiale Bohrung zur Welle hin entnommen wird (s. F'ig. 2).
In dem unter Überdruck stehenden Stän- derraum 2 sind das Ständerblechpaket 11 und die Wicklungen 12 angeordnet. Zwei gegen überliegende Seiten des Statorraumes 2 sind mit je einem aussenliegenden Kühlrohrsystem 13, 13' verbunden, von denen jedes einen fremd angetriebenen Ventilator 14 bzw. 14' und einen Wärmeaustauscher 137 bzw.
15' auf- weist. Den beiden Wärmeaustauschern <B>15,</B> , 15' wird weiterhin noch über die Zuführungs- und Abführungsrohre 16, 17 bzw. 16', 17' ein besonderes Kühlmittel, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, zugeführt.
Bei in Betrieb befindlichem Generator wird die ebenfalls in Tätigkeit gesetzte Va kuumpumpe 18 ein Vakuum in dem Läufer raum 1 erzeugen und aufrechterhalten. Zu folge dieses Vakuums wird die Oberflächen reibung in dem Läufer 3 sehr niedrig ge halten. -Die eventuell noch in geringem Masse auftretende Wärme wird hierbei zum Teil durch Strahlung und zum Teil durch das in den Läufer 3 eingeführte Kühlmittel ab geleitet. Auch bei Verwendung eines gasför migen Mediums geringen Druckes in dem Läuferraum werden nur geringe Reibungs verluste auftreten.
Aus der Fig. 2 ist die Führung des Kühl gases in den im Nutengrund gelegenen Kühl kanälen 23 im Ständer 11 ersichtlich. Je weils zwei am Statorumfang nebeneinander liegende Kühlkanäle werden in entgegenge setzter Richtung vom Kühlgas durchströmt.
Zu diesem Zweck befindet sich an jeder Stirnseite des .Ständerraumes je ein ringför miger Druckraum 2a, in dem das Kühlgas durch den Ventilator 14 bzw. 14' hineinge- presst wird und je ein weiterer ringförmiger! Raum 2b, aus dem das Kühlgas durch den Ventilator 14, 14' abgesaugt wird (Fig.1).
Die Enden der im .Statorblechpaket lie genden Kühlkanäle sind abwechselnd nach dem rechten und linken Druckraum 2a hin geöffnet, so dass das Kühlgas an diesen Stellen in die Kanäle eintreten kann. Die entgegen gesetzten Enden der Kühlkanäle, aus denen das Gas abströmt, sind durch entsprechende Rohrverbindungen oder dergleichen jeweils mit einem der Räume 2b verbunden.
Auf diese Weise ist erreicht, dass die .Strömungs- richtung der Kühlströme abwechselnd in den Kühlkanälen des Statorblechpaketes entgegen gesetzt gerichtet ist. Eine intensive Kühlung wird dadurch herbeigeführt, dass den Wärme- austauschern 15, 15' über die Rohre 16, 17 bzw. 16', 17' eine Kühlflüssigkeit zufliesst.
Durch diese Flüssigkeitskühlung der Wärme- austauscher 1'5, 15' ist es möglich, diese in ihren Abmessungen klein zu halten. Der Gas druck im -Ständerraum ist mindestens so hoch gehalten, dass sich eine in bezug auf die Hochspannungswicklung günstige Isolations festigkeit neben einer günstigen Konvektions- ziffer des Kühlgases ergibt.
Beispielsweise wird bei einem Überdruck von 2 atü die Konvektionsziffer etwa '21/2mal und die Iso lationsfestigkeit nahezu 3mal so gross als bei Normaldruck. Der Gasdruck im Kühlkreis- lauf des Ständers wird dadurch aufrecht erhalten, dass bei Absinken des Druckes un ter dem Sollwert dem Kühlkreislauf Frisch gas unter entsprechendem Überdruck zuge führt wird.
Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die in der Zeichnung dargestellte Aus führungsform. Es sind auch andere im Rah men der Erfindung liegende Anordnungen hinsichtlich der Ausbildung des iStator- und Läuferraumes und der Kühlsysteme für den Läufer und Stator denkbar. .So können bei. spielsweise die Statorkühlsysteme auch inner halb des Maschinengehäuses eingebaut wer den.
Ebenso bestehen für die Kühlung des Rotors auch andere technische Möglichkeiten, beispielsweise, dass das Kühlmittel auf der einen :Seite des Läufers eingeführt und von der andern Seite wieder abgeführt wird. Auch für die Vakuumbildung des Läuferraumes ist die Absaugung des gasförmigen Mediums von beiden - Seiten möglich,
sowie auch ein Anschluss an den Vakuumraum des Konden- sators der Dampfturbine denkbar. Weiterhin können, falls der Läuferraum ein gasförmi ges Medium enthält, für die Aufrechterhal tung des Unterdruckes und der Reinheit des Gases entsprechende, für sich bekannte Ein richtungen verwendet werden.
Für die Ab dichtung von Gasräumen elektrischer Maschi nen wurden bereits ebenfalls verschiedene Ab- dichtungsanordnungen, beispielsweise unter Verwendung von Flüssigkeiten, wie Öl und dergleichen, vorgeschlagen, die auch sinnge mäss für die gasdichte Durchführung der Wellen aus dem Läuferraum der erfindungs gemässen Maschine Anwendung finden kön nen.