Dynamoelektrische Maschine Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine und ist von besonderer Bedeutung für grosse Turboalternatoren. Die Erfindung stellt einen Zusatz zu der nachstehend als Haupterfindung be zeichneten Erfindung nach der schweizerischen Pa tentschrift Nr. <B>328218</B> dar.
Nach der Haupterfindung weist eine mit einem Ständer und einem gewickelten Läufer versehene dynamoelektrische Maschine zum Kühlen der Läu ferwicklung in den Wicklungsleitern ausgebildete Längskanäle und zu den genannten Kanälen führende Eintrittsschlitze auf, die in den freiliegenden Wickel köpfen zusammen mit im Kern axial angeordneten Hilfsnuten vorgesehen sind und an beiden Enden des Kernes mit Kühlgas gespeist werden können, sowie radial angeordnete Schlitze zwischen den Hilfsnuten und den genannten Leiterkanälen und schliesslich Austrittsschlitze zwischen den Leiterkanälen und dem Umfang des Läufers.
Erfindungsgemäss sind in jedem Leiter der Läu ferwicklung, in dem Teil, der in der Wicklungsnut liegt, mehrere in der Umfangsrichtung des Rotors nebeneinander angeordnete Längskanäle vorgesehen, denen Eintrittsöffnungen und radial angeordnete Aus trittsöffnungen zugeordnet sind.
In Durchführung der Erfindung können die radial angeordneten Ein- und Austrittsöffnungen mit allen in der Nut in derselben vertikalen Flucht liegenden Längskanälen verbunden sein.
Vorzugsweise sind die verschiedenen mit einem Längskanal eines Leiters verbundenen Ein- und Austrittsöffnungen gegenüber den öffnungen eines benachbarten Kanals des Leiters in der Längsrichtung des Leiters versetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in jedem Leiter und in dem Endwindungsteil der Wick lung zwei Längskanäle vorgesehen. Diese beiden Kanäle sind über axial angeordnete öffnungen zu ein ander entgegengesetzten Seitenflächen des Leiters hin offen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, deren einzige Figur schaubildlich eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Gemäss der Zeichnung ist ein Teil eines Läufer kernes<B>1</B> eines Turboalternators mit einer Nut ver sehen, die mit einem Haltekeil 2 verschlossen ist. Die Nut wird durch Zähne<B>3</B> des Kernes begrenzt und enthält eine Spule 4, welche eine Anzahl von durch Isolierung voneinander getrennten, übereinanderlie- genden Leitern aufweist. In der dargestellten Anord nung besitzt jeder Leiter einen oberen Teil<B>5,</B> der auf einem unteren Teil<B>6</B> aufliegt.
Die oberen Teile<B>5</B> sind längs ihrer Unterseite mit zwei parallelen Nuten versehen, während die unteren Teile<B>6</B> entsprechende Nuten in ihrer Oberseite aufweisen, so dass bei über- einandergelegten Teilen die Nuten miteinander kor respondieren und zwei Längskanäle<B>7</B> und<B>7'</B> bilden.
Zur Zuführung von Kühlgas zu den Längskanälen <B>7</B> und<B>7'</B> sind zwei getrennte Systeme vorgesehen. Das eine System beinhaltet die Endwindungen<B>8</B> der Spu len und kann einen an den Enden des Kernes an geordneten Teil der Spule, das heisst deren Wickel kopf, umfassen. Das andere System erstreckt sich über den im mittleren Teil des Läuferkernes ein gebetteten Teil der Spule.
Das Kühlgas für den mittleren Teil des Läufer kernes wird durch die Hilfsnut<B>11</B> zugeführt, die un terhalb der Hauptwicklungsnuten angeordnet ist und mit den Längskanälen<B>7</B> und<B>71</B> über Radialöffnun- gen <B>10</B> in Verbindung steht, die sich zwischen der Hilfsnut<B>11</B> und allen Längskanälen<B>7</B> erstrecken, und über Radialöffnungen <B>10',</B> die sich zwischen der Hilfsnut<B>11</B> und allen Längskanälen<B>71</B> erstrecken. Um ein Entweichen des Kühlgases aus den Längs kanälen zu gestatten, sind die Längskanäle<B>7</B> mit Austrittsöffnungen<B>15</B> und die Längskanäle<B>7'</B> mit Austrittsöffnungen<B>151</B> versehen.
Diese Austrittsöff nungen erstrecken sich zu dem Umfang des Läufers. Die Ein- und Austrittsöffnungen, welche mit den Längskanälen<B>7</B> in Verbindung stehen, sind gegen über den Ein- und Austrittsöffnungen, die mit den Längskanälen<B>7'</B> in Verbindung stehen, in der Längs richtung des Leiters versetzt. In der dargestellten An ordnung ist jede Eintrittsöffnung<B>10.</B> für einen Kanal <B>7</B> in der Nähe einer Austrittsöffnung<B>15'</B> für einen Längskanal<B>7'</B> und jede Austrittsöffnung<B>15</B> für einen Längskanal<B>7</B> in der Nähe einer Eintrittsöff nung<B>10'</B> für einen Längskanal<B>7'</B> angeordnet.
Die Längskanäle<B>7</B> im Wickelkopf der Spule wer den mit Kühlgas über axial angeordnete Öffnungen<B>9</B> in der radial innen angeordneten Fläche der Spule beschickt. Ebenso werden die Längskanäle<B>7'</B> im Wickelkopf der Spule mit Kühlgas über axial an geordnete Eintrittsöffnungen <B>91</B> in der radial aussen angeordneten Fläche der Spule beschickt. Die öff- nungen <B>9</B> und<B>9'</B> stehen in einer solchen Beziehung zueinander, dass in einem gegebenen Querschnitt auf- einanderfolgende Leiter mit Eintrittsöffnungen auf einander abwechselnd entgegengesetzten Seiten der Spule verbunden sind.
Die Austrittsöffnungen für das über die Eintrittsöffnungen<B>9</B> und<B>9'</B> zugeführte Kühl gas bestehen aus radial angeordneten Öffnungen 12 und 12', die in der Nähe des Endes des Läuferkernes vorgesehen und axial gegeneinander versetzt sind. Zur Isolierun2 des Kühlsystems für die Endwindun- gen von dem Kühlsystern für den mittleren Teil der Spule sind in den Kanälen<B>7</B> in der Nähe der Aus trittsöffnung 12 Sperren<B>13</B> und in den Kanälen<B>7'</B> in der Nähe der Austrittsöffnung 12' Sperren<B>13'</B> vorgesehen.
Die Sperren<B>13</B> und<B>13'</B> können zweck mässig aus Isolierklötzehen bestehen, die sich quer über den Kanal erstrecken; sie können aber auch aus leitendem Material bestehen und beispielsweise aus dem Material der Leiter selbst dadurch gebildet wer den, dass man den Kanal auf einer kurzen Strecke unterbricht.
In der dargestellten Anordnung tritt das von den Endwindungen kommende Gas durch eine einzige Austrittsöffnung 12 an den Läuferumfang aus, doch können natürlich gegebenenfalls auch zwei oder meh rere derartige Öffnungen vorgesehen sein.
Durch die Schaffung von zwei oder mehreren par allelen Längskanälen in jedem Leiter wird der Ge- samtdurchlassquerschnitt bei einer gegebenen mecha nischen Festigkeit vergrössert. Ausserdem werden durch das Versetzen der an die Leiter angeschlossenen Ein- und Austrittsöffnungen in der Längsrichtung des Läu- fers die Temperaturveränderungen längs des Leiters herabgesetzt. Ferner können die Eintrittsöffnungen <B>9</B> und<B>91</B> in den Endstrecken der Wicklungen einen grösseren Querschnitt erhalten als in dem Kern, so dass die Wirkung des Gasströmungswiderstandes des langen Kanals der Endwicklungen herabgesetzt wird.
Gegebenenfalls können die Eintrittsöffnungen<B>10</B> und<B>10'</B> und die Austrittsöffnungen<B>15</B> und<B>151</B> im -Querschnitt so abgestuft sein, dass eine gewünschte Gasströmungsverteilung erhalten wird.
Dynamo-electric machine The invention relates to a dynamo-electric machine and is of particular importance for large turbo alternators. The invention is an addition to the invention that is identified below as the main invention according to Swiss patent specification no. <B> 328218 </B>.
According to the main invention, a dynamoelectric machine provided with a stator and a wound rotor for cooling the Läu winding in the winding conductors formed longitudinal channels and leading to the said channels entry slots, which are provided in the exposed winding heads together with axially arranged auxiliary grooves in the core and can be fed with cooling gas at both ends of the core, as well as radially arranged slots between the auxiliary grooves and said conductor channels and finally exit slots between the conductor channels and the circumference of the rotor.
According to the invention, a plurality of longitudinal channels arranged side by side in the circumferential direction of the rotor are provided in each conductor of the Läu in the part that lies in the winding groove, which inlet openings and radially arranged outlet openings are assigned.
In carrying out the invention, the radially arranged inlet and outlet openings can be connected to all longitudinal channels lying in the same vertical alignment in the groove.
The various inlet and outlet openings connected to a longitudinal channel of a conductor are preferably offset in the longitudinal direction of the conductor with respect to the openings of an adjacent channel of the conductor.
In a preferred embodiment, two longitudinal channels are provided in each conductor and in the end turn part of the winding. These two channels are open to opposite side faces of the conductor via axially arranged openings.
For a better understanding of the invention, reference should be made to the accompanying drawing, the single figure of which shows an embodiment of the invention in perspective.
According to the drawing, part of a rotor core <B> 1 </B> of a turbo alternator is seen with a groove that is closed with a retaining wedge 2. The groove is delimited by teeth 3 of the core and contains a coil 4 which has a number of superposed conductors separated from one another by insulation. In the arrangement shown, each conductor has an upper part <B> 5 </B> which rests on a lower part <B> 6 </B>.
The upper parts <B> 5 </B> are provided with two parallel grooves along their underside, while the lower parts <B> 6 </B> have corresponding grooves in their upper side, so that when the parts are placed one above the other, the grooves together correspond and form two longitudinal channels <B> 7 </B> and <B> 7 '</B>.
Two separate systems are provided for supplying cooling gas to the longitudinal channels <B> 7 </B> and <B> 7 '</B>. One system includes the end turns 8 of the coils and can comprise a part of the coil arranged at the ends of the core, that is to say its winding head. The other system extends over the part of the coil embedded in the middle part of the rotor core.
The cooling gas for the middle part of the rotor core is supplied through the auxiliary groove 11, which is arranged below the main winding grooves and with the longitudinal channels 7 and 71 > is in communication via radial openings <B> 10 </B>, which extend between the auxiliary groove <B> 11 </B> and all longitudinal channels <B> 7 </B>, and via radial openings <B> 10 ', </B> which extend between the auxiliary groove <B> 11 </B> and all longitudinal channels <B> 71 </B>. In order to allow the cooling gas to escape from the longitudinal ducts, the longitudinal ducts <B> 7 </B> have outlet openings <B> 15 </B> and the longitudinal ducts <B> 7 '</B> with outlet openings <B> 151 </B>.
These Ausittsöff openings extend to the periphery of the rotor. The inlet and outlet openings, which are connected to the longitudinal channels <B> 7 </B>, are in relation to the inlet and outlet openings, which are connected to the longitudinal channels <B> 7 '</B> Offset in the longitudinal direction of the conductor. In the arrangement shown, each inlet opening <B> 10. </B> for a channel <B> 7 </B> in the vicinity of an outlet opening <B> 15 '</B> for a longitudinal channel <B> 7' </B> and each outlet opening <B> 15 </B> for a longitudinal channel <B> 7 </B> in the vicinity of an inlet opening <B> 10 '</B> for a longitudinal channel <B> 7' < / B> arranged.
The longitudinal channels <B> 7 </B> in the winding head of the coil are charged with cooling gas via axially arranged openings <B> 9 </B> in the radially inner surface of the coil. The longitudinal channels <B> 7 '</B> in the winding head of the coil are also charged with cooling gas via axially arranged inlet openings <B> 91 </B> in the radially outer surface of the coil. The openings <B> 9 </B> and <B> 9 '</B> are related to one another in such a way that in a given cross section, successive conductors are connected to inlet openings on alternately opposite sides of the coil.
The outlet openings for the cooling gas supplied via the inlet openings 9 and 9 'consist of radially arranged openings 12 and 12' which are provided near the end of the rotor core and axially against one another are offset. In order to isolate the cooling system for the end turns from the cooling system for the middle part of the coil, there are barriers 13 in the channels 7 near the outlet opening 12 and in the channels <B> 7 '</B> in the vicinity of the outlet opening 12' locks <B> 13 '</B> provided.
The locks <B> 13 </B> and <B> 13 '</B> can expediently consist of insulating blocks that extend across the channel; however, they can also consist of conductive material and, for example, the material of the conductor itself formed by interrupting the channel over a short distance.
In the arrangement shown, the gas coming from the end turns exits through a single outlet opening 12 on the rotor periphery, but of course two or more such openings can of course also be provided.
By creating two or more parallel longitudinal channels in each conductor, the total passage cross-section is increased for a given mechanical strength. In addition, by offsetting the inlet and outlet openings connected to the conductors in the longitudinal direction of the rotor, the temperature changes along the conductor are reduced. Furthermore, the inlet openings <B> 9 </B> and <B> 91 </B> can have a larger cross section in the end sections of the windings than in the core, so that the effect of the gas flow resistance of the long channel of the end windings is reduced.
If necessary, the inlet openings <B> 10 </B> and <B> 10 '</B> and the outlet openings <B> 15 </B> and <B> 151 </B> can be stepped in cross-section such that a desired gas flow distribution is obtained.