CH349334A - Zusammengesetzter Leiterstab für elektrische Wechselstrommaschinen - Google Patents

Description

  Zusammengesetzter Leiterstab für elektrische     Wechselstrommasebinen       Es ist allgemein üblich, für elektrische     Wechsel-          strommaschinen,    insbesondere grosse Generatoren, zu  sammengesetzte Leiterstäbe zu verwenden, deren Teil  leiter in wenigstens zwei     Teilleiterebenen    derart ge  führt sind,     dass    die einzelnen Teilleiter wenigstens ein  mal über die Leiterlänge die ganze     Stabhöhe    durch  laufen,

   um trotz der sich über die     Stabhöhe    ändern  den Grösse des     Nutenstreufeldes    das Auftreten un  gleicher Spannungen und damit eine ungleichmässige  Stromverteilung in den einzelnen Teilleitern     bzw.     innerhalb des Leiterstabes zu verhindern.  



  Bei     hochaus-enutzten    Maschinen, die mit der  artigen Leiterstäben versehen sind, ist man nun in  jüngerer Zeit bemüht, eine wesentliche Verbesserung  der Wärmeabfuhr dadurch zu erreichen,     dass    das zur  Wärmeabfuhr dienende Kühlmittel möglichst unmit  telbar mit den Leitern selbst in Berührung gebracht  wird.

   Es ist bereits vorgeschlagen, bei aus verdrillten  Teilleitern bestehenden Leiterstäben den erforder  lichen Strömungsquerschnitt zwischen den Leitern da  durch zu erzielen,     dass    die über die Leiterlänge schräg  geführten und auf der oberen     bzw.    unteren     Stabseite     in die andere     Teilleiterebene        abgekröpften    Teilleiter  zwischen den     Teilleiterebenen    an den     Kröpfstellen    ver  längert werden. Hierdurch werden die     Teilleiterebenen     in einem gewissen Abstand voneinander gehalten und  somit ein Strömungskanal für das zur Leiterkühlung  dienende Kühlmittel (ein Gas, z. B.

   Wasserstoff oder  dergleichen) gewonnen. Für den Fall,     dass   <B>-</B> wie dies  bei Maschinen grösserer Leistung der Fall ist<B>-</B> eine  grössere Anzahl von Teilleitern in den einzelnen Lei  terebenen angeordnet werden, ergibt sich nun bei der  angedeuteten Ausführung, der schwerwiegende Nach  teil,     dass    die Teilleiter der Leiterebenen nur an der  oberen     bzw.    unteren Stirnkante des Leiterstabes in  einem bestimmten Abstand durch die Kröpfverbin-         dungen    gehalten werden, während im übrigen eine  sichere Distanzierung der Teilleiter der beiden Leiter  ebenen voneinander nicht gewährleistet ist.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen  Nachteil zu vermeiden. Erfindungsgemäss wird dies  dadurch erreicht,     dass    durch in den     Kühlmittelkanal     hineinragende     Ausbiegungen    der Teilleiter Distanz  halter gebildet sind. Diese ermöglichen eine hin  reichend sichere Abstützung der Teilleiter der den  Kühlkanal begrenzenden     Teilleiterreihen.     



  Im folgenden soll die Erfindung näher anhand  mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert werden:       Fig.   <B>1</B> gibt einen Leiterstab gemäss der Erfindung  wieder, der aus zwei Teilstäben mit innerhalb der  Teilstäbe durchgeführter     Verdrillung    und steiler       mäanderförmiger        Führunor    der     abstandhaltenden    Um  leitungen besteht.  



       Fig.    2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel mit  schräger paralleler Führung der distanzierenden Ver  bindungsleitungen zwischen Ober- und Unterstäben  der Leiterebenen.  



       Fig.   <B>3</B> schliesslich zeigt ein anderes Ausführungs  beispiel, bei dem die     Teilleiterverbindungen    einander  kreuzend angeordnet sind.  



  Die     Fig.    4 bis<B>7</B> zeigen zwei weitere Ausführungs  beispiele mit Distanzierung durch besondere     Auskröp-          fungen    der Teilleiter.  



  Schliesslich zeigen die     Fig.   <B>8</B> bis<B>13</B> weitere Aus  führungsbeispiele, bei denen die Leiterstäbe im Be  reiche einer Ganghöhe ein- oder mehrmals in die an  dere Leiterebene     abgekröpft    sind.  



  Mit<B>1</B> sind bei dem in     Fig.   <B>1</B> dargestellten zusam  mengesetzten Leiterstab die Teilleiter bezeichnet, die  an der vorderen     Stabhälfte    von rechts nach links  schräg, nach aufwärts gerichtet ansteigen. Die Teilleiter  2 der hinteren     Stabhälfte    steigen hingegen von links      nach rechts schräg nach aufwärts gerichtet an. Zwi  schen den beiden     Stabhälften        bzw.        Teilleiterebenen    ist  ein     Kühlmittelspalt   <B>3</B> für das     Hindurchleiten    des  Kühlmittels vorgesehen.

   Zur sicheren     Aufrechterhal-          tun-    der Breite dieses Spaltes sind die Teilleiter in  jeder     Stabhälfte    für sich verdrillt, wobei die Teilleiter  nach dem Erreichen der oberen und der unteren     Stab-          kante    bei 4 in ein     mäanderförmiges    Band übergehen,  das senkrecht von oben nach unten den Zwischen  raum zwischen den     Teilleiterebenen    durchsetzt. Die       Mäanderwindungen    liegen abwechselnd an den Innen  seiten der Hälften des Gitterstabes an.

   Nachdem der  Teilleiter     mäanderförmig    von oben nach unten     bzw.     umgekehrt verlaufen ist, tritt er wieder in dieselbe       Stabhälfte    des Gitterstabes ein und verläuft von dort       wieder-um    schräg nach aufwärts     bzw.    umgekehrt. Wie  ohne weiteres ersichtlich ist, wird der     Kühlmittelstrom     durch die     mäanderförmigen    Umleitungen praktisch  kaum     beeinflusst,    da die geringfügige     Einschnürung     des     Kühlmittelstromes    bedeutungslos ist.  



  Bei der Anordnung nach     Fig.    2 sind wiederum die  Teilleiter<B>1</B> der vorderen Hälfte des Gitterstabes und  die Teilleiter 2 der hinteren     Stabhälfte    ebenso wie in       Fig.   <B>1</B> für sich verdrillt. Die Anordnung ist aber hier  derart,     dass    die Teilleiter nach Erreichen der     Stab-          ober-    oder     -unterkante    bei<B>13</B> im Kühlspalt von der  Ober- zur Unterkante     (bzw.    umgekehrt) geneigt ver  laufen. Wie ersichtlich, liegen dabei die in Längsrich  tung des Stabes versetzten einzelnen schrägen Umlei  tungen 14 und<B>15</B> zueinander parallel.

   Diese Um  leitungen 14     bzw.   <B>15</B> der Teilleiter werden zur Di  stanzierung der     Stabhälften    benutzt. Um einen Durch  tritt des Kühlmittels durch den     Kühlmittelspalt    zu  ermöglichen, sind die distanzierenden Umleitungen 14       bzw.   <B>15</B> von solcher Breite,     dass    sie gegenüber der  Leiterebene der eigenen     Stabhälfte    einen     Durchtritts-          querschnitt    frei lassen.  



       Fig.   <B>3</B> der Zeichnung zeigt einen Gitterstab, der  ähnlich aufgebaut ist wie der Gitterstab der     Fig.    2,  wobei also wiederum die beiden     Teilleiterreihen   <B>1</B>  und 2 mittels der schrägen Umleitungen 14     bzw.   <B>15</B>  einseitig verdrillt sind. Während aber bei der An  ordnung der     Fig.    2 die Verbindungsleiter 14, die der  vorderen     Teilleiterebene    angehören, zu den der hin  teren     Teilleiterebene    angehörenden Umleitungen<B>15</B>  parallel verlaufen, sind sie bei der Anordnung der       Fig.   <B>3</B> gekreuzt, wobei sie an den Kreuzungsstellen<B>6</B>  aneinander zum Anliegen kommen.

   Dadurch wird ein  weiterer     Abstützpunkt    für die Distanzierung der Teil  leiter des Stabes gewonnen. Im übrigen ist die An  ordnung auch hier derart,     dass    die Umleiter 14, die  der vorderen Leiterebene<B>1</B> des Gitterstabes ange  hören, im Kühlspalt an der Innenseite der hinteren  Leiterebene 2 zum Anliegen kommen, während sie  von der Innenseite der vorderen Leiterebene distan  ziert sind. Dasselbe gilt umgekehrt für die Umleiter<B>15.</B>  



  Wie ersichtlich, wird insbesondere bei den Anord  nungen nach den     Fig.    2 und<B>3</B> das Kühlmittel beim  Durchströmen des Leiterstabes durch die     abstand-          haltenden    Umleitungen bis zu einem gewissen Grad in    der Strömung behindert. Obzwar dadurch infolge  guter     Durchwirbelung    der     übergang    der Wärme von  den Teilleitern zum Kühlmittel begünstigt wird, ist  es doch anderseits zweckmässig, bei dieser Anordnung  die     Kühlmittelgeschwindigkeit    nicht zu hoch zu wäh  len, um keine zu hohen Strömungsverluste zu erhalten.

    Es erweist sich daher als zweckmässig, ein entspre  chendes Kühlmittel zu verwenden, bei dem keine  hohen Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich sind.  Insbesondere kommt Wasserstoff mit einem     über-          druck    von mehreren Atmosphären oder eine Flüssig  keit, wie<B>öl</B> oder     Clophen,    als Kühlmittel in Betracht.  



  Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der     Fig.    4  handelt es sich um einen aus Teilleitern zusammen  gesetzten Leiterstab, dessen in zwei Ebenen schräg  geführte Teilleiter an der oberen     bzw.    unteren     Stab-          kante    jeweils in die andere Leiterebene     abgekröpft     sind. 21 bedeuten in dieser Figur die     Teiffeiter,    die  <B>-</B> wie gesagt<B>-</B> an der Ober-     bzw.    Unterkante des  Stabes in eine andere Leiterebene übertreten.

   Die       Kröpfverbindungen    22 zwischen den Leiterebenen  sind so ausgeführt,     dass    die     Teilleiterebenen    vonein  ander Abstand haben und einen Kühlspalt<B>23</B> ein  schliessen. Um nun den Stab zwischen der Ober- und  Unterkante weiter zu versteifen, sind einzelne Teil  leiter etwa in der Mitte der Leiterhöhe oder auch  gegenüber dieser versetzt mit     Kröpfunggen    24 ver  sehen, die in den Kühlspalt zwischen den beiden     Teil-          leiterebenen    hineinragen.

   Die äusseren Teile<B>25</B> dieser       Teilleiterkröpfungen    kommen dabei an der gegenüber  liegenden     Teilleiterebene    zum Anliegen, wodurch  eine gute Sicherung gegen Verschiebungen der Teil  leiter in den Kühlspalt hinein geschaffen wird.     Zweck-          mässigerweise    wird man ebenso wie bei dem     vor-          erläuterten    Ausführungsbeispiel Sorge tragen,     dass     durch Einschaltung einer isolierenden Schicht, z. B.  aus aufgeklebtem Glimmer oder dergleichen, eine  Isolierung zwischen den     Kröpfungen    und den Teil  leitern geschaffen wird.  



  Bei dem Beispiel der     Fig.   <B>5</B> bis<B>7</B> sind Teilleiter  <B>31</B> der beiden Leiterebenen I und<B>11</B> an den Stellen<I>X</I>  derart nach dem Kühlspalt<B>33</B> zu     ausgekröpft,        dass     sie eine gegenseitige Abstützung der     ausgekröpften     Teilleiter     bzw.    der Leiterebenen ermöglichen. Zur  Isolierung ist in dem Kühlspalt<B>33</B> noch eine isolie  rende Trennwand 34 vorgesehen, durch welche eine  gegenseitige Berührung der     Leiterauskröpfungen    ver  hindert ist., Die Trennwand 34 ist in den oberen und  unteren Füllstücken<B>35</B> eingelassen.<B>36</B> bedeutet noch  die üblicherweise vorgesehene Isolierhülse.  



  Die Lösung gemäss     Fig.   <B>5</B> bis<B>7</B> hat den Vorteil,       dass    die     Kröpfungen    wesentlich kleinere Abmessungen  erhalten, als dies bei der Anordnung nach     Fig.   <B>3</B>  erforderlich ist. Dieser Umstand trägt erheblich zur  Erleichterung der Fertigung bei. Ausserdem gestattet  aber diese Lösung auch, die Isolierung der Teilleiter an  den     Kröpfstellen    zu vereinfachen und eine Beein  trächtigung der Kühlwirkung hierdurch zu vermei  den.  



  Grundsätzlich kann die in den     Fig.    4 bis<B>7</B> an-      gegebene     Lösun   <B>'g</B> auch dann Anwendung finden, wenn  der Leiterstab 4     nebeneinanderliegende    Leiterebenen  aufweist und innerhalb<B>je</B> zweier Leiterebenen in  üblicher Weise eine     Stabverdrillung    erfolgt. Im letz  teren Fall kann die Anordnung auch derart getrof  fen werden,     dass    der Kühlspalt zwischen zwei     neben-          einanderliegenden        Teilleiterebenen    vorgesehen wird.  



  Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der     Fig.   <B>8</B>  bis<B>13</B> wird eine sichere Distanzierung der in zwei  Ebenen liegenden Teilleiter des Leiterstabes dadurch  erreicht,     dass    die Teilleiter im Bereiche einer Gang  höhe zwei- oder mehrfach in die andere     Teilleiter-          ebene        abgekröpft    werden. Bei dieser Anordnung er  gibt sich,     dass    anstelle eines sich praktisch über die  ganze Leiterhöhe erstreckenden Kanals zwei oder  mehrere durch die     Leiterumlenkungen    an den     Kröpf-          stellen    begrenzten Kanäle gebildet werden.

   In     Fig.   <B>8</B>  der Zeichnung ist ein Schnitt durch einen erfindungs  gemäss ausgebildeten Leiterstab wiedergegeben. Die       Fig.   <B>9</B> und<B>10</B> zeigen schematisch     bzw.    vereinfacht in       Seitenansicht        C        und        Grundriss        die        Teilleiterführung.        Wie     insbesondere die letztgenannten Figuren erkennen las  sen,

   wird bei der erfindungsgemässen Anordnung der  am obern Leiterende bei<B>y</B> in die vordere Leiterebene       abgekröpfte    Teilleiter 41 nicht mehr wie bisher zu  einer am unteren     Stabende    liegenden     Kröpfstelle     durchgeführt, vielmehr wird dieser Leiter bereits nach  dem Durchlaufen der halben Leiterhöhe wieder, wie  bei x angedeutet ist, in die hintere Leiterebene     abge-          kröpft,    wo er, wie gestrichelt in     Fig.   <B>9</B> angedeutet ist,  bis zur unteren     Stabseite    durchgeführt wird, wor  auf er wieder in die vordere Leiterebene     abgekröpft     wird.

   In gleicher Weise wird der bei<B>y</B> an der unteren       Stabseite    in die vordere Ebene     abgekröpfte    Leiter 42  auf der vorderen Leiterseite bis etwa zur Mitte der       Stabhöhe    hochgeführt, wo er bei z ebenfalls in die  hintere Leiterebene     abgekröpft    wird. Die     Kröpfstel-          len    der von oben     bzw.    unten geführten Leiter liegen ab  wechselnd nebeneinander.  



  Wie     Fig.   <B>8</B> erkennen     lässt,    unterscheidet sich die  neue Leiterausführung von der bisher üblichen ge  wissermassen dadurch,     dass    jeder Teilleiter nicht wie  bisher über die Leiterhöhe in einer, sondern in zwei  Ebenen infolge der     Abkröpfung    verläuft. Ausgezogene       bzw.    gestrichelte Pfeile deuten in     Fig.   <B>8</B> den Verlauf  der sich über zwei Ebenen erstreckenden Leiter  lagen an.  



  Selbstverständlich kann auch eine mehrfache, z. B.  dreifache,     Abkröpfung    der Teilleiter innerhalb ihres  sich über die Leiterhöhe erstreckenden     Verlaufes    vor  gesehen werden, wie anhand der     Fig.   <B>11</B> bis<B>13</B> ver  anschaulicht ist, die nach dem Vorstehenden ohne  weiteres verständlich sein dürften.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Aus Teilleitern zusammengesetzter Leiterstab für Wechselstrommaschinen mit in mehreren Leiter ebenen angeordneten, die ganze Stabhöhe zur Erzie lung einer gleichen Stromverteilung gleichmässig durchlaufenden Teilleitern, bei dem die Teilleiter- ebenen mit Abstand voneinander angeordnet sind und hierdurch ein Kühlmittelkanal gewonnen wird, da durch gekennzeichnet, dass durch in den Kühlmittel- kanal hineinragende Ausbiegungen der Teilleiter Di stanzhalter gebildet sind.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Leiterstab nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Verdrillung der in schräger Führung die Stabhöhe durchlaufenden Teilleiter die nende von der Staboberkante zur Stabunterkante füh-- rende Umleitungen derart in dem Zwischenraum zwi schen den Leiterebenen angeordnet sind, dass sie eine Abstützung der gegenüberliegenden Leiterebenen er möglichen. 2.

   Leiterstab nach Patentanspruch und Unteran spruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die zur Di stanzierung dienenden Umleitungen der Teilleiter von der Oberkante der einen zur Unterkante der anderen Leiterebene verlaufen. <B>3.</B> Leiterstab nach Patentanspruch und Unteran spruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet,

   dass der Leiter stab aus zwei Stabhälften zusammengesetzt ist und die eine Verdrillung der Teilleiter der einzelnen Stab- hälften für sich ermöglichenden Umleitungen zwi schen den zu der oberen bzw. unteren Stabseite ge führten Teilleitern zur gegenseitigen distanzierten Abstützung der Stabhälften dienen. 4.

   Leiterstab nach Unteranspruch<B>3,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass die die Verdrillung der Teilleiter ermöglichenden, in dem Spalt zwischen den Teil- leiterebenen verlaufenden Umleitungen mäanderför- mig derart senkrecht von der Oberkante zur Unter kante des Leiterstabes geführt sind, dass sie jeweils an der Leiterebene der anderen Stabhälfte anliegen.

   <B>5.</B> Leiterstab nach Unteranspruch<B>3,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass in Stablängsrichtung die die Ver- drillung und Distanzierung ermöglichenden Umlei tungen der Teilleiter der beiden Stabhälften mit<B>Ab-</B> stand nebeneinander angeordnet sind.

   <B>6.</B> Leiterstab nach Unteranspruch<B>3,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die die Verdrillung der Teilleiter der Stabhälften ermöglichenden und gleichzeitig zur Distanzierung dienenden Umleitungen der Stabhälf- ten abwechselnd mit Abstand in paralleler Anord nung unter einem Winkel gegenüber der Leiterachse verlaufen.

   <B>7.</B> Leiterstab nach den Unteransprüchen<B>1</B> und<B>3,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die die Verdrillung der Teilleiter der Stabhälften ermöglichenden und gleich zeitig zur Distanzierung dienenden Umleitungen der Teilleiter derart angeordnet sind, dass sie einander kreuzen.

   <B>8.</B> Leiterstab nach Patentanspruch, dessen mit Abstand voneinander in den Teilleiterebenen ge führte Teilleiter beim Erreichen der oberen und un teren Stabseite in die andere Leiterebene abgekröpft sind, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Stabhöhe die Einzelleiter aus den Teilleiterebenen in den Spalt zwischen diesen ragende, zur Abstützung an der anderen Leiterebene dienende Kröpfungen auf weisen.

   <B>9.</B> Leiterstab nach Unteranspruch<B>8,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen der Ober- und Unter kante des Stabes innerhalb beider Teilleiterebenen liegende Einzelleiter an den gleichen Stellen mit ge genüberliegenden, zur gegenseitigen Abstützung die nende Auskröpfungen versehen sind. <B>10.</B> Leiterstab nach Unteranspruch<B>9,</B> dadurch gekennzeichnet, dass in dem zur Kühlmittelführung dienenden Spalt zwischen den einander zugekehrten Kröpfungen der Teilleiter liegende Isolierwände vor gesehen sind, die den Kühlkanal unterteilen.

   <B>11.</B> Leiterstab nach Unteranspruch<B>10,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierwände in Füllstücken eingelassen sind, die auf der oberen und unteren Stab- seite den einen Kühlmittelkanal bildenden Spalt zwi schen den Leiterebenen abschliessen. 12.

   Leiterstab nach Patentanspruch, dessen mit Abstand voneinander in den Teilleiterebenen geführte Teilleiter beim Erreichen der oberen und unteren Stabseite in die andere Leiterebene abgekröpft sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstäbe im Be reich einer Ganghöhe in die andere Leiterebene ab- gekröpft sind.

   <B>13.</B> Leiterstab nach Patentanspruch, dessen mit Abstand voneinander in den Teilleiterebenen ge führte Teilleiter beim Erreichen der oberen und un teren Stabseite in die andere Leiterebene abgekröpft sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstäbe im Bereich einer Ganghöhe wiederholt von der einen in die andere Leiterebene abgekröpft sind.