Rotor für eine dynamoelektrische Maschine Die Leistungsfähigkeit von dynamoelektrischen Maschinen, beispielsweise grossen Turbogeneratoren, kann durch Kühlen der Wicklungen erhöht werden. Grosse Generatoren weisen üblicherweise einen sta tionären Anker auf, der die Ankerwicklung trägt, in welcher der Wechselstrom induziert wird, während dem der Rotor mit der Feldwicklung versehen ist. Die Ausgangsleistung des Generators lässt sich er höhen durch Verstärkung des Erregerstromes in der Rotorwicklung, vorausgesetzt, dass die Ankerwick lung und die Feldwicklung sowie andere kritische Teile des Generators genügend gekühlt werden. Da der Rotor üblicherweise mit hoher Tourenzahl dreht, ist die Gaskühlung der Wicklungen gebräuchlich.
Es sind bereits verschiedene Anordnungen zur Kühlung der Rotorwicklung bekannt. Bei einer Aus führung sind direktgekühlte Leiter vorgesehen, in denen ein Kühlgasstrom in direktem Kontakt mit exponierten Stellen der Rotorwicklung zirkuliert. Das Kühlgas kann dabei durch Ventilatoren gefördert wer den, welche das Gas von beiden Stirnseiten her in öffnungen des Rotorkörpers pressen, von wo es in achsialer Richtung gegen die Mitte des Rotors strömt und dort in den Luftspalt austritt.
Diese Anordnung stösst jedoch bei relativ langgestreckten Rotoren auf Schwierigkeiten infolge des hohen erforderlichen Ven- tilatordrucks und wegen Wärmestauungen im Mittel teil des Rotors.
Um diese Schwierigkeiten zu belieben, wurde eine Anordnung verwendet gemäss USA-Patent 2<B>702 870</B> vom 22. Februar<B>1955</B> (Rollin H. Norris, übertragen auf General Electric Company). Hier sind im Luft spalt zwischen Rotor und Stator abwechslungsweise Ein- und Ausströmzonen vorgesehen. Geeignete öff- nungen in den Nutenkeilen oder den Rotorzähnen an der Peripherie des Rotors leiten das Kühlgas im wesentlichen radial nach innen nach den Nuten, wo es in geeigneten Kanälen in Kontakt mit den Kupfer leitern gelangt.
Diese Art der Förderung des Kühl gases aus dem Luftspalt ist in mancher Hinsicht von Vorteil, indem zur Aufrechterhaltung einer genügen den Gaszirkulation kein hoher Gasdruck im Gehäuse und keine grossen Kompressoren erforderlich sind und sich eine gleichmässigere Temperaturverteilung über die Länge des Rotors erzielen lässt. Dabei lässt sich die Luftgeschwindigkeit im Luftspalt relativ zur Rotoroberfläche wirksam ausnützen, und der Stau druck wird in einen Differenzdruck umgewandelt, welcher das Kühlgas durch die Kühlkanäle in den Leitern fördert, wobei durch geignete Verteilung des Kühlgasstromes längs den Leitern örtliche überhitzun- gen vermieden werden.
Es sind verschiedene Leiterformen verwendet wor den, um das Gas zwischen der Ein- und der Aus- strömstelle sowohl in Längsrichtung als auch in der Querrichtung entlang den Leitern zu führen. Bei einer gebräuchlichen Leiterform besteht der Querschnitt aus zwei Teilen. Der eine Teil wird durch ein gezogenes Profil gebildet, welches Längsrippen aufweist, die vom andern Teil überdeckt werden, sodass eine An zahl Längskanäle zwischen den beiden blanken Leiter teilen gebildet werden. Die gezogenen Rippen müssen an den Ein- und Ausströmstellen des Gases wegge fräst werden, um die Längskanäle untereinander zu verbinden.
Der Zutritt zu diesen Kanälen erfolgt üblicherweise über radiale Kammern, welche an der der Nutenflanke zugekehrten Seite der übereinander geschichteten Leiter ausgeschnitten sind.
Bei andern bekannten Anordnungen weisen die Leiter seitliche Längsrillen auf (siehe beispielsweise USA-Patent 2<B>661</B>434 vom<B>1.</B> Dezember<B>1953, C. E.</B> Kilbourne), oder es sind besondere, gewellte Seiten platten vorgesehen, die am geschichteten Leiterstapel anliegen (USA-Patent 2 664<B>512</B> vom<B>29.</B> Dezem ber<B>1953, E.
D.</B> Huntley). In einer weiteren bekannten Ausführuna ist zwischen den übereinander geschichte ten Leitern ein gewelltes Gitter angeordnet, welches das Kühlgas in Längsrichtung des Rotors führt (USA- Patent 2<B>791707</B> vom<B>7.</B> Mai<B>1957, D.</B> M. Willyoung). Die drei erwähnten Patente sind auf die General Electric Company übertragen.
Der Hinweis auf die erwähnten Anordnungen soll zeigen, dass bei ihnen das Kühlgas zwischen den Ein- und Ausströmstellen in Län 'gsrichtung des Rotors ,-eführt wird und im allgemeinen seitliche Eintritts- 2 kammern verwendet werden, welche in den Seiten flanken der übereinander gestapelten Leiter ausgespart sind. über diese Kammern wird das Gas radial zuge führt, bevor es rechtwinklig umgelenkt wird und Zutritt zu den Längskanälen der Leiter erhält.
Die seitlichen Kammern sind über Öffnungen in der Nutenisolation mit entsprechenden Löchern in den Rotorzähnen oder den Nutenkeilen verbunden. Da die Leiter in jedem Fall vom Rotor zuverlässig isoliert sein müssen, bedeutet jede Öffnung in der Nutenisolation eine Schwächung von deren mechani- sehen und Spannungsfestigkeit, und da die Nutenisola- tion an diesen Stellen seitlich nicht vollständig aufliegt, muss sie eine genügende Eigensteifigkeit aufweisen,
damit kein Ausknicken in die seitlichen Kammern möglich ist. Auch erfordert der seitliche Eintritt von der Nut in die Leiter in vielen Fällen eine Bearbeitung an den Rotorzähnen selbst, und da diese häufig als massives Schmiedestück ausgeführt sind, stösst dies auf Schwierigkeiten und ist entsprechend kostspielig.
Wie erwähnt, erfordern diese Anordnungen meist auch besondere gewellte Platten oder Gitter oder Spezialquerschnitte von gezogenen Profilen, welche im allgemeinen t--u-i2r sind als Leiterkupfer von nor malem Rechteckquerschnitt. Ausserdern verursacht die Maschinenbearbeitung zur Herstellung der Seiten- und Querkanäle für das Kühlgas ebenfalls zusätzliche Kosten.
Ein weiteres Merkmal aller beschriebenen Anord nungen ist die Tatsache, dass das Gas von jeder Ein trittsöffnung nur zu einem oder mehreren bestimmten Leitern Zutritt hat und deshalb die Temperatur ande rer Leiter nur über den Umweg der Wärmeleitung durch die Leiterisolation hindurch oder allenfalls über die Seitenkammern beeinflussen kann.
Um für den Fall, dass eine Eintrittsöffnung aus irgendeinem Grund nicht den vorgesehenen Anteil an Kühlgas erhält, oder dass ein Kühlkanal durch einen Fremd körper eingeengt wird, mögliche örtliche überhitzun- gen zu vermindern, sind sehr komplizierte Strömungs schemata beschrieben und verwendet worden,
bei spielsweise in AIEE Blatt<B># 55-53</B> Gap-Pickup Ventilation of Turbine Generator Fields und AIEE Transactions III vom Juni<B>1956.</B> Diese Massnahmen sollen die ethermische Kopplung zwischen Kühlmit- tel-Teilströmen fördern, die von verschiedenen Ein trittsöffnungen ausgehen.
Eine russische Publikation<B> A</B> Turbo-Generator Rotor with Directly Cooled Winding Conductors von V.V. Titov, publiziert am<B>18.</B> Januar<B>1957</B> und beschrieben anlässlich der Moskauer IEC-Konferenz vom Juni<B>1957,</B> erwähnt einen Luftspaltgespeisten Rotor mit im wesentlichen diagonaler Durchströmung. Kühlschlitze sind entlang den Aussenkanten der Leiter gefräst.
Der Eintritt des Kühlmittels am Rotorende erfolgt über Hohlkanäle, welche durch aufgeschweisste U-Profile gebildet werden, wobei die Endwindungen fortschreitend mit den Nutenteilen der Leiter ver- schweisst sind. Es wurde offenbar erheblichen Schwie rigkeiten begegnet beim Einbauen und Verbinden der Windungen in den Nuten, um eine geeignete An ordnung zur Kühlung der Endpartien des Rotors zu erreichen.
Auch hier ist die Nutenisolation gegenüber den Gaskanälen nicht unterstützt, wodurch die Gefahr des Ausknickens vorhanden ist, und ausserdem ist nur eine geringe Kupferoberfläche an der Seite des Leiters dem Kühlgas ausgesetzt, woraus ein grosses Temperaturgefälle zwischen dem Kupfer und dem Kühlgas resultiert.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der er wähnten Schwierigkeiten und Nachteile bekannter Anordnungen. Sie betrifft einen Rotor für eine dyna moelektrische Maschine mit in axial verlaufenden Nuten angeordneten, direkt gekühlten Leitersträngeil aus aufeinandergeschichteten Leiterstäben, die in Ra- dialrichtung des Rotors von Durchbrechungen durch setzt sind, welche in benachbarten Leiterstäben derart in Stablängsrichtung versetzt sind, dass in den Leiter strängen Kühlkanäle bestehen, die in axial entgegen gesetzten Richtungen schräg durch die Leiterstränge verlaufen.
Das Kennzeichen des erfindungsgemässen Rotors besteht darin, dass die Leiterstäbe in axialer Richtung mindestens zwei parallele Reihen von Durch- brechungen aufweisen, wobei jede Reihe für eine Anzahl von parallelen Kühlkanälen bildet, die in den beiden Reihen diagonal in entgegengesetzten Richtun gen verlaufen und lediglich am Nutengrund mitein ander verbunden sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand ver schiedener in der Zeichnung dargestellter Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert.
Fig. <B>1</B> ist ein Längsschnitt durch eine Nut des Rotors, unter Wegglassung zahlreicher Einzelheiten, zwecks Veranschaulichung des Schemas des Kühl- mittelflusses; Fi-. 2 ist eine Draufsicht auf einen Leiterab schnitt; Fig. <B>3</B> ist ein Schnitt durch einen Leiterstapel entlang der Linie<B>3-3</B> in Fig. 2, Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des mit der Klammer IV in Fig. <B>1</B> bezeich neten Abschnittes;
Fig. <B>5</B> ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des mit der Klammer V in Fig. <B>1</B> bezeichneten Abschnittes, und Fig. <B>6</B> ist eine Variante des Strömungsschernas nach Fig. <B>1.</B>
Fig. <B>1</B> ist eine schematische Darstellung einer Wicklungsnut im Rotorkörper <B>1</B> im Längsschnitt, wobei die Achspartie des Rotors nicht dargestellt ist. Das Kühlmittel strömt in direktkühlenden Kanälen 2 quer durch die Nutenkeile 4 und die Gleitleisten <B>3,</B> ausgehend vom Luftspalt zwischen der Rotorober- fläche Lind der Statorbohrung. Der Stator ist in der Zeichnung nicht dargestellt, doch versteht sich, dass dieser in geeigneter Weise angeordnet ist, um den Rotor in seiner Bohrung aufzunehmen. In bekannter Weise, z.
B. wie im eingangs erwähnten Norris-Patent erläutert, sind an der Rotoroberfläche sogenannte Einströrnzonen <B>5, 6</B> vorgesehen, in welchen ein nach dem Rotorinnern gerichteter Radialstrom des Kühl mittels erzeugt wird, und daneben sogenannte Aus- strömzonen <B>7, 8, 9,</B> in denen das Kühlmittel wieder radial aus dem Rotor ausströmt und von geeigneten Kanälen in der Statorbohrung abgeführt wird.
Über einen Teil der Rotorlänge erstrecken sich unter den Nuten 2 von den Stirnseiten des Rotors her sogenannte Sekundärnuten<B>10,</B> welche zusätzliches Kühlmittel axial von den Rotorenden heranführen. Dieser Kühlmittelstrom kann durch (nicht dargestellte) Ge bläse auf der Rotorachse oder auch nur durch Aus- nützung der Zentrifugalwirkung auf das Kühlgas in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise her vorgerufen werden.
Die Anordnung zur Förderung und Abführung des Kühlgases zum und vom Rotor <B>C</B> sowohl vom Luftspalt wie von den Rotor-Stirnseiten her (über die Sekundärnuten<B>10)</B> ist im wesentlichen bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Er- f indun.-.
Wie aus Fi-. 2 ersichtlich, sind in den Leiter<B>11</B> eine erste Längsreihe von Schlitzen 12 und eine zweite Längsreihe von Schlitzen<B>13</B> eingestanzt. Fig. <B>3</B> ist eine Schnittdarstellung des Leiterabschnittes<B>11</B> mit einer Anzahl radial benachbarter, darunterliegender Leiterabschnitten 14,15 und<B>16.</B>
Die Leiter<B>11,</B> 14,<B>15, 16</B> usw. weisen rechtecki-en Querschnitt auf, und die durchgehenden Schlitze 12 Lind<B>13</B> in jedem Leiter sind vorzugsweise ausgestanzt, obwohl sie auch beispielsweise gefräst sein könnten. Die Einfachheit der Leiterstruktur legt Mehrloch- oder Folgestanzung bei der Herstellung der Schlitze nahe.
Die Schlitze 12 und<B>13</B> sind vorzugsweise nicht senkrecht zur Leiteroberfläche, sondern gegenüber dieser geneigt ausgestanzt. Der Grund hierzu ist die Vergrösserung des Querschnittes der durch die Schlitze aneinanderliegender Leiter gebildeten Kanäle. Es ist klar, dass infolge der Längsverschiebung von Leiter zu Leiter eine senkrechte Stanzung hervorspringende Ecken der Schlitzränder zur Folge hätte, was die Kanäle<B>je</B> nach Leiterdicke etwas verengen würde. Wie aus den Fig. 2 und<B>3</B> ersichtlich, verlaufen die Schlitze 12 nach unten links, die Schlitze<B>13</B> hingegen nach unten rechts.
Der Längsabstand der Schlitze<B>13</B> ist beim Leiter 14 der gleiche wie beim Leiter<B>11.</B> Der Leiter 14 ist <B>g</B> genüber dem Leiter<B>11</B> um den Betrag s längsver- ge schoben (Fig. <B>3).</B> Beim dargestellten Beispiel weisen auch die nachfolgenden Leiter immer die gleiche Längsverschiebung s gegenüber dem vorangehenden Leiter auf, doch braucht diese Verschiebung nicht unbedingt durchgehend gleich zu sein.
Die unterein- anderliegenden Schlitze<B>13</B> bilden einen durch alle Leiter des Stapels hindurchgehenden Kühlmittelkanal dessen Mittelachse<B>17</B> gegenüber der Rotorachse ge neigt ist. Die Neigung der Schlitzränder, beispiels weise bei<B>18,</B> braucht dabei nicht notwendigerweise mit der Neigung der Achse<B>17</B> übereinzustimmen. Im vorliegenden Fall ragen die Schlitzkanten etwas in den Kanal hinein-, sie rufen auf diese Weise eine gewisse Turbulenz des Kühlmittelstroms hervor und setzen eine grössere Leiteroberfläche dem Kühlmittel aus, was beides den Wärmeübergang verbessert.
Die Längsversetzung zwischen einem bestimmten Schlitz 12 und einem benachbarten Schlitz<B>13</B> dessel ben Leiters ist durch die Strecke t in Fig. 2 bezeichnet. Das Mass ist von Leiter zu Leiter verschieden, was bedeutet, dass die eine Schlitzreibe gegenüber der andern von einem Leiter zum nächsten fortschreitet . Zur Bildung eines symmetrischen Strömungssehemas, bei dem die von den Schlitzen 12 gebildeten Kanäle die gleiche, aber entgegengesetzte Neigung gegenüber der Rotorachse aufweisen wie die von den Schlitzen <B>13</B> gebildeten Kanäle ist es erforderlich, dass das Mass t von Leiter zu Leiter sich um das Doppelte des Masses s verändert.
Natürlich bestehen noch viele andere Möglichkeiten zur Bildung weiterer ge eigneter Strömungsschemata, doch soll in dieser Be- schreibun-, nur die in der Zeichnung dargestellte Form weiterverfolgt werden.
Gemäss Fig. 4 wird der Leiterstapel mittels des Nutenkeils 21 und der Gleitleiste 22 in der Nut<B>23</B> festgehalten. Der Nutenkeil 21 nimmt dabei in be kannter Weise die Radialkräfte an der Wicklung auf, indem dessen Rippen 21a nach Art einer Schwalben- schwanzführung in die Rillen 24 eingreifen, welche in den Flanken der Nut<B>23</B> eingeschnitten sind. Der Keil 21 enthält eine Anzahl Einströraöffnungen <B>21b,</B> welche das Kühlgas aus dem Luftspalt aufnehmen und radial nach innen leiten.
Die Gleitleiste 22 besteht in vorliegender Aus führung aus mehreren Teilen, obschon sie auch aus einem Stück hergestellt sein könnte. Die Gleitleiste besteht aus einem Isoliermaterial, beispielsweise einem Glasfaser-verstärkten Polyesterharz. Die Seitenteile 22a und<B>22b</B> begrenzen zusammen mit einem Mittel stück 22c eine Mittelöffnung<B>25.</B> Diese ist so ange ordnet, dass sie mit dem untern Ende der Einström- öffnung <B>21b</B> zusammenwirkt. Das Mittelstück 22c weist eine Rippe<B>22d</B> auf, welche den Kühlgasstrom in zwei Teilströme aufteilt.
Die Unterseite der Gleit- leiste 22 weist also zwei längliche öffnungen 22e auf, welche durch das Mittelstück 22c und den linken bzw. rechten Seitenteil 22a bzw. <B>22b</B> begrenzt sind. Die Gleitleiste wirkt somit als überleit -Element, welches den in die Mittelöffnung<B>25</B> einströmenden Kühlmittel- strom in zwei Teilströme aufteilt und diese an zwei getrennte, durch Schlitze 12 bzw. <B>13</B> gebildete Kanäle im Leiterstapel weiterleitet.
Die Feldwicklung im Rotor besteht aus Strängen von übereinandergeschichteten Leitern<B>26,</B> welche untereinander durch die relativ dünne Leiterisolation <B>27</B> und von den Nutenflanken bzw. dem Rotorkörper durch die dicke Nutenisolation <B>28</B> isoliert sind. Die Leiter sind in der oben beschriebenen Weise mit Schlitzen 12 und<B>13</B> versehen, welche diagonale Kühl- mittelkanäle bilden. Die Schlitze 12 und<B>13</B> des ober sten Leiters liegen direkt unter den öffnungen 22e an der Unterseite der Gleitleiste.
Die Leiter<B>26</B> sind im Grund der Nut<B>23</B> mit einem Kanalprofil<B>29</B> unter legt, welches sich aus zwei radial verlaufenden Seiten flanken 29a und einem Mittelsteg<B>29b</B> zusammensetzt, so dass durch den untersten Leiter und das genannte Profil ein Längskanal<B>30</B> begrenzt wird. Dieser Kanal <B>30</B> bewirkt die Querverbindung für das Kühlgas zwi schen Diagonalkanälen, welche durch Schlitze 12 und solchen, die durch Schlitze<B>13</B> gebildet sind. An be stimmten, über die Rotorlänge verteilten Stellen sind Sperrstege in den Längskanal<B>30</B> eingesetzt, von denen in Fig. 4 der Steg<B>31</B> sichtbar ist.
Diese Stege unterteilen den Längskanal<B>30</B> in verschiedene Zonen, zwischen denen die Gasströmung unterbunden ist, Zwecks optimaler Raumausnützung ist das Kanal profil<B>29</B> vorzugsweise ein aktiver elektrischer Leiter der Feldwicklung, der entweder für sich allein oder parallel mit einem oder mehreren darüberliegenden Leitern den Grundleiter der Nut bildet.
Die Fig. <B>5</B> stellt im Detail die in Fig. <B>1</B> mit der Klammer V bezeichnete Zone dar. In dieser Zone sind die Nutenkeile <B>32</B> mit Ausströrnöffnungen <B>33</B> ver sehen, welche in Abweichung von den vorerwähnten Einströrnöffnungen aerodynamisch so ausgebildet sind, dass das Kühlgas durch sie aus dem Rotorinnern in den Luftspalt abfliessen kann. Die Keile<B>32</B> halten ausser den Leitern<B>26</B> die Gleitleisten 34 in den Nuten <B>23</B> fest, welche Leisten vorzugsweise genau gleich wie die oben beschriebenen ausgebildet sind.
Das Kanalprofil<B>29,</B> auf welchem die Leiter<B>26</B> aufliegen, erfordert über die Länge der Sekundärnut <B>10</B> eine Stützleiste<B>35,</B> welche auf den durch die Nuten- flanken gebildeten Schultern 23a ruht.
Das Kanalprofil<B>29,</B> die Nutenisolation <B>28</B> und die Stützleiste<B>35</B> sind mit übereinstimmenden, über die Länge der Sekundärnut<B>10</B> verteilten öffnungen 29c, 28a bzw. 35a versehen. Das achsial durch die Se kundärnut<B>10</B> einströmende Gas kann durch diese öffnungen radial nach aussen in den Kanal<B>30</B> durch treten. Diese Zone des Kanals<B>30</B> ist durch einen Sperrsteg<B>36</B> abgeschlossen.
Fig. <B>6</B> zeigt eine Variante des Strömungsschemas gemäss Fig. <B>1.</B> Es sind Abschnitte der Einströmzone <B>6</B> und der Ausströmzone <B>9</B> dargestellt, die denjenigen nach Fig. <B>1</B> entsprechen. Die gestrichelten Linien be deuten Diagonalkanäle, welche auf der entfernteren Seite der Leiter durch Schlitze 12 gebildet sind und die ausgezogenen Linien solche, die auf der näher liegenden Seite der Leiter durch Schlitze<B>13</B> gebildet sind.
Gemäss Fig. <B>6</B> sind im Unterschied zu Fig. <B>1</B> solche Gleitleisten<B>3'</B> vorgesehen, welche die Strömung von<B>je</B> zwei benachbarten Diagonalkanälen auf der gleichen Seite des Leiters miteinander kombinieren, und nicht, wie in Fig. <B>1,</B> von zwei Diagonalkanälen auf gegenüberliegenden Seiten der Leiter.
Der kom binierte Kühlmittelstrom verläuft über Ein- oder Aus- strörnöffnungen im Nutenkeil 4 gleich wie in Fig. <B>1.</B> So werden zwei parallele Teilströme gebildet, welche zuerst auf der einen Leiterseite diagonal nach innen und hierauf auf der andern Leiterseite diagonal nach aussen verlaufen.
Die Anordnung nach Fig. <B>6</B> ist insbesondere dort anwendbar, wo es unerwünscht ist, zwei von ver schiedenen Stellen ausgehende Kühlmittel-TeiIströme miteinander zu kombinieren, in welchem Fall die Drücke oder die Widerstände der beiden Strö mungspfade wesentlich verschieden sein können. Diese Anordnung vermindert nämlich die Tendenz des stär keren Teilstromes, an der gemeinsamen Ausström- stelle den schwächeren Teilstrom zu blockieren.
Die Ausbildung einer geeigneten Gleitleiste<B>3'</B> mit über- leitöffnungen, die den Anforderungen des Schemas nach Fig. <B>6</B> entsprechen, bietet dem Fachmann keine Schwierigkeiten.
Nachstehend soll nun die Wirkungsweise der dar gestellten Anordnung beschrieben werden. Zwecks besserer übersicht sind in Fig. <B>1</B> die Teilströme, welche über Schlitze 12 auf der entfernteren Leiterseite ver laufen, mit gestrischelten Linien dargestellt, gleich gültig, ob die Strömung nach innen oder aussen ge richtet ist. Die Teilströme durch Diagonalkanäle, welche durch Schlitze<B>13</B> auf der näheren Leiterseite gebildet werden, sind hingegen durch ausgezogene Linien dargestellt. Diese Darstellungsweise wurde auch in den Fig. 4 und<B>5</B> übernommen, und auch die Bezugszahlen der Strömungspfeile stimmen überein.
Es seien nun die Fig. <B>1</B> und<B>5</B> gemeinsam betrachtet: Der gesamte Kühlgasstrom, welcher durch die Se kundärnut<B>10</B> einströmt, wird in die Ausströmzone geleitet, welche in Fig. <B>1</B> mit der Klammer<B>9</B> be zeichnet ist.
Der Kühlgasstrom tritt von der Sekundär nut<B>10</B> über die öffnungen 29c, 28a und 35a in die darüberliegende Zone des Kanals<B>30</B> über und strömt von dort radial nach aussen, einerseits durch Diago- nalkanäle, welche durch Schlitze 12 gebildet sind, (gestrichelte Pfeile<B>37)</B> und anderseits durch Diagonal- kanäle, welche durch Schlitze<B>13</B> gebildet sind (aus- gezogenene Pfeile<B>38)
.</B> Nach Durchtritt durch die Gleitleiste 34 und die Ausströrnöffnungen <B>33</B> im Keil <B>32</B> tritt das Kühlgas hierauf in der Ausströmzone <B>9</B> nach dem Luftspalt aus (Pfeile<B>39</B> und 40). Der Sperr steg<B>36</B> verhindert das Weiterströmen des Kühlgases im Kanal<B>30</B> über die Sekundärnut<B>10</B> hinaus. In dem betrachteten Wicklungsabschnitt ist somit der Kühl- gasstrom auf beiden Seiten der Leiter (Schlitze 12 und<B>13)</B> radial nach aussen gerichtet.
Zusätzlich zum achsialen Gasstrom von den Rotor- Stirnseiten her durch die Sekundärnuten<B>10</B> wird auch Kühlgas in den Einströmzonen <B>5</B> und<B>6</B> aus dem Luftspalt radial nach innen gefördert. Das Gas aus der Zone<B>6</B> wird nach Durchströmen der Wicklungen sowohl nach der Ausströmzone <B>8</B> als auch nach der Ausströmzone <B>9</B> abgeleitet, wie aus der gemeinsamen Betrachtung der Fig. <B>1</B> und 4 hervorgeht. Das z. B. beim Pfeil 41 einströmende Gas wird in zwei Teil ströme aufgeteilt.
Der erste Teilstrom strömt radial nach innen und achsial gegen das Rotorende in einem durch Schlitze<B>13</B> gebildeten Diagonalkanal (Pfeile 42). Aus diesem strömt das Gas quer durch die vom Kanalprofil<B>29</B> gebildete Kammer im Nutengrund, ändert dabei seine Richtung und strömt auf der andern Seite der Leiter nach aussen durch einen Diagonalkanal, welcher durch Schlitze 12 gebildet ist (Pfeile 43). Dieser Teilstrom tritt hierauf durch die Gleitleiste 34 hindurch und fliesst dann in den Luft spalt ab, und zwar durch eine Ausströmöffnung, welche auch Kühlgas aus der Sekundärnut<B>10</B> führt (Pfeil 40).
Der zweite Teilstrom des bei 41 eintretenden Gases der Einströmzone <B>6</B> strömt radial nach innen und achsial gegen die Mitte der Rotorlänge durch einen Diagonalkanal, welcher durch Schlitze 12 gebildet wird (gestrichelte Pfeile 44). Im Nutengrund strömt es quer durch die Kammer<B>30</B> und hierauf nach aussen durch einen Diagonalkanal, welcher durch Schlitze<B>13</B> auf der näheren Leiterseite gebildet wird (Pfeile 45).
Dieser Teilstrom tritt beim Pfeil 46 (Aus- strömzone <B>8)</B> in den Luftspalt aus, und zwar vereinigt mit einem Teilstrom aus der Einströmzone <B>5,</B> welcher den Pfeilen 47 in ähnlicher Weise folgt.
Weitere Sperrstege 48, 49 und<B>50</B> unterteilen den Längskanal<B>30</B> hi abgetrennite Zonen bzw. Querver bindungskanäle. In diesen Zonen herrschen ab wechselnd verschiedene Querströmungsrichtungen, so verläuft die Querströmung in der Zone<B>51</B> beispiels weise in die Zeichenebene hinein und in der Zone<B>52</B> aus der Zeichenebene hinein und in der Zone<B>52</B> aus der Zeichenebene heraus (Fig. <B>1).</B>
<B>C</B> Die Wirkungsweise der Variante gemäss Fig. <B>6</B> lässt sich anhand der Zeichnung leicht überblicken. In der Einströmzone <B>6</B> tritt das Kühlgas beispielsweise beim Pfeil<B>55</B> ein und verzweigt sich in zwei Teil ströme<B>56,</B> die in Diagonalkanälen auf der näheren Leiterseite verlaufen. Hierauf strömt das Gas quer durch die Zone<B>51</B> und durch zwei Diagonalkanäle auf der entfernteren Leiterseite wieder nach aussen (Pfeile<B>57),</B> worauf die beiden Teilströme sich wieder vereinigen und beim Pfeil<B>58</B> (Ausströmzone <B>9)</B> in den Luftspalt austreten.
Das durch die Sekundärnut<B>10</B> achsial herangeführte Kühlgas strömt beispielsweise in Te-Iströmen <B>59</B> auf der näherliegenden Leiterseite nach aussen, welche Teilströme sich zu dem in die Ausströrnzone <B>9</B> austretenden Strom<B>60</B> vereinigen.
Bei dieser Anordnung werden nur Teilströme von im wesentlichen gleichem Druck miteinander kombi- niert, so dass der eine Teilstrom nicht den andern an der Vereinigungsstelle hemmen kann.
Zusammenfassend sei festgestellt, dass die be schriebenen Strömungssehemata von achsial über die Rotoroberfläche verteilten Ein- und Ausströmzonen <B>5, 6, 7, 8, 9</B> ausgehen, wobei das Kühlgas in der einen Zone aufgefangen und nach einer der andern Zonen wieder abgeleitet wird. In der in Fig. 4 dargestellten Zone verläuft ein 'bestimmter Teilstrom auf der einen Leiterseite nach innen und auf der andern Seite wieder nach aussen, in der Endzone des Rotors nach Fig. <B>5</B> strömt das Gas auf beiden Leiter seiten nach aussen.
Bei längeren Rotoren kann es von Vorteil sein, weitere Ein- und Ausströmzonen vor zusehen, und es ist offensichtlich, dass dies einfach durch Wiederholung des Mittelteils des Strömungs schemas nach Fig. <B>1</B> erfolgen kann. Anstelle der Zonenfolge<B>7, 5, 8, 6, 9</B> gemäss Fig. <B>1</B> können sich also bei längeren Rotoren die Zonen in der Anord nung<B>7, 5, 8, 5, 8, 6, 9,</B> oder<B>7, 5, 8, 5, 8, 5, 8, 6, 9</B> usw. folgen.
Ausser der offensichtlichen Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemässen Anordnung dank der Verwendung von handelsüblichem Leiterkupfer von normalem Rechteckquerschnitt, das nur einer einfachen Stanz- operation zu unterziehen ist, bietet die Erfindung noch mannigfaltige Vorteile.
Aus den nachstehenden Gründen lässt sich eine hohe Gleichmässigkeit der Temperaturverteilung in der Wicklun <B>'g</B> erzielen: Der eine Grund besteht in der Tatsache der einander kreuzenden Diagonalströme auf beiden Leiterseiten im Innern eines Leiterstapels, wodurch ein guter Temperaturausgleich in der Wick lung zustande kommt.
Es lässt sich analytisch nachweisen, dass, bei Be trachtung der Gastemperatur allein, etwa<B>50%</B> des Wicklungsvolumens im wesentlichen die mittlere Gas temperatur annehmen, wobei die beste Gleichförmig keit im Nutengrund herrscht, welcher üblicherweise am meisten Kühlungsschwierigkeiten bereitet. Eine Berechnung der theoretischen Gastemperatur wird zwar auf die Ein- und Ausströmzonen zentrierte Ge biete von über bzw. unter dem Mittelwert liegenden Wicklungstemperaturen ergeben, doch bewirkt die ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit des Leiterkupfers in Längsrichtung einen praktisch vollkommenen Tem peraturausgleich über diese Gebiete von ohnehin flach verlaufenden Temperaturabweichungen.
Die radiale Führung der Gasteilströme im Innern der Leiterstapel, die keinen seitlichen Eintritt von der Nut her in die Leiter erfordert, erlaubt ein völlig gleichmässiges Anliegen der Nutenisolation <B>28</B> über die ganze Länge der Nutenflanken. Auch fallen schwierig herzustellende Kühlkammern in den Rotor- zähnen dahin. Dadurch tritt auch keine mechanische Schwächung der Nutenzähne ein, welche die volle Zentrifugalkraft der Wicklung aufzunehmen haben.
Versuche haben gezeigt, dass die beschriebene Anordnung auch eine wirksamere Umwandlung der kinetischen Energie des Gases im Luftspalt in den die Gaszirkulation aufrechterhaltenden Differenz druck gestattet, als dies bei Anwendung von Längs kanälen in den Leitern möglich ist. Dies deshalb, weil der Strömungsverlauf keine scharfen Knicke auf weist, indem die Gleitleiste im Sinne einer fliessenden überleitung des mit hoher Geschwindigkeit durch die Einströrnöffnungen eintretenden Gases in die Diago- nalkanäle geformt werden kann.
Mit der beschriebenen Anordnung zweier Längs reihen von Schlitzen entsteht etwa der gleiche Anteil von den Kühlgasen ausgesetzter Leiteroberfläche pro Längeneinheit wie bei bisher bekannten Anordnungen mit Längskanälen in den Leitern. Dies ergibt auch ein mittleres Temperaturgefälle zwischen den Leitern und dem Kühlgas in der selben Grössenordnung wie bisher, wobei natürlich auch andere Parameter, wie Wärmeübergangszahl, Strömungsgeschwindigkeit und elektrische Verluste eine Rolle spielen.
Dem Fachmann werden natürlich auch weitere Varianten der Anordnung erkennbar sein, insbeson dere der Verteilung der gestanzten Löcher in den Leitern. Obwohl beispielsweise zwei Längsreihen von gestanzten Löchern als vorteilhaft erachtet werden, können auch drei oder mehr Reihen mit entsprechend grösserer Wärmeübergangsfläche zu günstige Lösun gen führen.
Obwohl das schiefe Stanzen der Schlitze besonders erwähnt wurde, ist es klar, dass insbesondere im Falle einer grösseren Anzahl von radial dünneren Leitern die Löcher senkrecht zum Leiter gestanzt werden können, ohne dass der Querschnitt der Diagonal- kanäle dadurch wesentlich eingeengt würde, wobei möglicherweise geringere Kosten entstehen. Auch wäre mit senkrechter Stanzung eine grössere Flexi bilität in der Lochanordnung erreichbar, da eine geringere Zahl verschiedener Stanzmuster erforderlich wäre.
Dies deshalb, weil ein Leiter mit bestimmtem Stanzmuster nach Umwenden um<B>1801</B> über dessen Ende oder eine Seitenkante auch in einer andern radialen Lage in der Nut wieder passen könnte. Dabei könnten natürlich mehrere Leiter in Gruppen zusam- mengefasst und elektrisch parallel geschaltet,<B>d.</B> h. als einziger Leiter betrieben werden, so dass in keiner Weise die elektrischen Daten des Erregerkreises be- einflusst werden.
Schliesslich sei auch die Möglichkeit erwähnt, die Richtuncr der Teilströme ausser im Nutengrund auch auf der Nutenaussenseite nochmals umzukehren, so dass das Kühlgas verschiedene Male radial nach innen und aussen umgelenkt würde, bevor es schliesslich in den Luftspalt austreten könnte.