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.