Die vorliegende Erfindung betrifft eine Läuferwicklung mit direkter Flüssigkeitskühlung für eine Vollpolmaschine.
Es ist eine Läuferwicklung mit direkter Flüssigkeitskühlung für eine Synchronmaschine mit Vollpolläufer bekannt, in welcher jeder Pol in Reihe geschaltete, konzentrisch angeordnete, gleichsinnig gewickelte Spulen mit axial an einer Seite des Läufers ausser dem Bereich des Stirnteiles in getrennten Abteilen, wo die hydraulischen und elektrischen Verbindungen untergebracht sind, angeordneten Anschlüssen besitzt.
Der Nachteil dieser Läuferwicklung besteht in der Notwendigkeit der verlängerten Spulenausführungen und der Anordnung der Verbindungen in einem getrennten Abteil, der durch zusätzliche Bandagen und Abstützringe, die vor den Bandageteilen der Läuferwicklung angeordnet sind, begrenzt ist.
Das alles führt zu einer Verlängerung des Läufers und zur Schwächung seiner Welle.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der angegebenen Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Läuferwicklung mit einer solchen konstruktiven Ausführung von Spulenanschlüssen und ihren elektrischen Verbindungen zu schaffen, dass die hydraulischen und elektrischen Verbindungen gedrängter und einfacher an einer Seite des Läufers mit der Möglichkeit des freien Zuganges an diese Verbindung zwecks ihrer Herstellung, Kontrolle und Reparatur bei Verkürzung der Läuferlänge untergebracht werden konnten.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Läuferwicklung mit direkter Flüssigkeitskühlung für eine Vollpolmaschine, in welcher jeder Pol in Reihe geschaltete, konzentrisch angeordnete, gleichsinnig gewickelte Spulen mit an einer Seite des Läufers ausser dem Bereich der Stirnteile angeordneten Anschlüssen enthält, erfindungsgemäss die elektri schen Verbindungen der Spulen mit zusätzlichen, flüssigkeitsgekühlten konzentrisch unter dem Stirnteil angeordneten Leitern ausgeführt sind, und die Enden der zusätzlichen Leiter axial aus dem Bereich des Stirnteiles in der Zone der oberen und der unteren Spulenausführungen, mit denen sie unmittelbar bzw. durch Überbrückungen mit massivem Querschnitt verbunden sind, heraustreten.
Zweckmässigerweise werden sämtliche Spulenausführungen gleichmässig mit zugehörigen, anstossenden Leitern in Nuten des Läufers angeordnet.
Es ist wünschenswert, in den Wicklungen des zweipoligen Läufers die Zwischenpolverbindungen in der Zone des axialen Abschnittes des Stirnteiles an der Seite der Spulenausführungen mindestens mit zwei massiven Überbrückungen herzustellen, von denen jede den oberen an die Ausführung der grössten Spule der Wicklung des einen Pols anstossenden Leiter mit dem benachbarten oberen Leiter der gröss ten Spule der Wicklung des zweiten Poles verbindet.
Zweckmässig ist es ebenfalls, die elektrischen und hydraulischen Verbindungen der Spulenausführung direkt am Stirnteil anzuordnen und sie gegen radiale Verschiebung mit einem für die Wicklung und die Verbindungen gemeinsamen Bandagering festzuhalten.
Die vorgeschlagene Läuferwicklung mit direkter Kühlung hat dank der Anordnung der Kühlüberbrückung unmittelbar unter dem Stirnteil geringere Axiallänge des Stirnteiles an der Seite der elektrischen und hydraulischen Verbindungen. Das trägt zur Verkürzung des Läufers sowie zur Ver- einfachung der Anordnung und Befestigung der elektrischen und hydraulischen Verbindungen der Spulen bei.
Ausserdem entsteht die Möglichkeit der Anordnung sämtlicher Spulenausführungen gleichachsig mit anstossenden Leitern in Nuten, was den Montagevorgang des Läufers vereinfacht.
Sämtliche hydraulischen und elektrischen Verbindungen der Spulen sind für ihre Montage, Kontrolle und Reparatur zugänglich.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 vereinfachtes elektrisches Schaltbild der Wicklung des Zweipolläufers;
Fig. 2 Längsschnitt durch den Stirnteil des Läufers;
Fig. 3 äussere Ansicht der Läuferwicklung.
Die Läuferwicklung enthält vier in Läufernuten eingebettete Spulen 1-4 (Fig. 1, 2, 3) für jeden Pol. Jede Spule hat vier Windungen. Auf dem Schaltbild (Fig. 1) sind die Hohlleiter 5 und die zusätzlichen Leiter 6 mit einer Linie, die massiven Leiter (Überbrückungen) 7, 8 und 9 mit zwei parallelen- Linien und die Zu- bzw. Abflussstellen der Flüssigkeit mit Pfeilen 10 bzw. 11 eingezeichnet.
Die oberen 12 und die unteren 13 Ausführungen sind von den Nuten 14 axial aus dem Bereich des Stirnteiles achsengleich mit anstossenden Leitern in den Nuten 14 hinausgeführt.
Die Spulen 1-4 sind durch zusätzliche bogenartige und konzentrisch gegeneinander unter dem Stirnteil der Wicklung angeordnete Hohlleiter 6 elektrisch in Reihe geschaltet.
Die Enden 15 der zusätzlichen Leiter 6 sind axial aus dem Bereich des Stirnteiles in Abteilen der Spulenausführungen mit denen sie durch massive Überbrückungen 8 verbunden sind, herausgeführt.
Die Verbindung der Enden der zusätzlichen Leiter mit den Spulenenden kann auch unmittelbar ohne massive Überbrückungen 8 erfolgen. Die elektrische Reihenschaltung der Spulen jedes Poles ist wie folgt ausgeführt. Die eine, untere Ausführung der kleinsten Spule 1 ist über die Überbrückung 7 massiven Querschnittes an den Schleifring 16 angeschlossen und stellt die Ausführung der Läuferwicklung dar. Die andere, obere Ausführung der Spule 1 ist über den zusätzlichen Leiter 6 an die untere Ausführung der Spule 2 angeschlossen, deren obere Ausführung der Spule 3 verbunden ist. Die obere Ausführung der Spule 3 ist über einen zusätzlichen Leiter mit der unteren Ausführung der grössten Spule 4 verbunden.
Die Zwischenpolverbindung der Polwicklungen ist mit zwei massiven Überbrückungen 9 ausgeführt, die im Stirnteil an der Seite der Spulenausführungen untergebracht sind.
Jede von diesen Überbrückungen verbindet den oberen an die Ausführung der grössten Spule 4 des einen Pols angeschlossenen Leiter mit dem benachbarten oberen Leiter der grössten Spule 4' des anderen Poles.
Derartige Zwischenpolverbindung lässt sich einfach aus führen und gewährleistet vollständige Symmetrie des Läu fers in bezug auf Gewicht, Wärme und Magnetfluss.
Die Isolation 17, 18 und 19 der Spulenausführungen und der zusätzlichen Leiter ist an Schnittstellen mit den Leitern der anderen Spulen verstärkt.
Am Tangentialabschnitt des Stirnteiles sind wie üblich die Übergänge von einer Windung zur anderen angeordnet.
An den oberen und unteren Leitern der Spulen sind an den Abschnitten der Übergänge von einer Windung zur ande ren die Keile 20 (Fig. 3) befestigt, um eine gleichmässige Ab stützung des Stirnteiles am Bandagenring 21 (Fig. 2) sicherzu stellen.
An die oberen Ausführungen 12 der Spulen und an das eine Ende der zusätzlichen Leiter 6 sind Metallrohre 22 und
24 angeschlossen, die durch aus einem Isolierstoff gefertigte
Rohre 23 und 24 hindurchgehen.
Die anderen Enden der zusätzlichen Leiter 6 sind mit un teren Ausführungen 13 der Spulen elektrisch und hydrau lisch verbunden.
Die Kühlflüssigkeit wird mit einem freien Strahl in den Drucksammler eingeführt, der durch den Stützring 26 und den Formring 27 gebildet ist, worin die Flüssigkeit aus den Kanälen 28 im hermetisch im Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung befestigten Ring gelangt.
Die Flüssigkeit wird von dem rotierenden Läufer durch die unteren Rohre 24 und 25 mitgenommen und unter der Wirkung der Fliehkraft durch die zusätzlichen Leiter 6 und die Hohlleiter der Spulen getrieben. Hiernach wird diese Flüssigkeit durch die oberen Rohre 22 und 23 gegen die innere Oberfläche des Abflussringes 30, der am Stützring 26 befestigt ist, geworfen, von dem sie in das Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung zurückfliesst.
Der ringartige Vorsprung 31 dichtet das Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung gegen die Umgebungsluft an der Wellenseite ab.
Die in der Nähe von Stirnteilen angeordneten elektrischen und hydraulischen Verbindungen werden gegen die radiale Verschiebung durch einen mit der Wicklung gemeinsamen Bandagenring 21 und gegen axiale Verschiebungen durch den Stützring 26 festgehalten, die eine Bandageneinheit bilden, welche mittels nur einer Sitzstelle auf dem Läuferkörper befestigt ist.
Die elektrischen Verbindungen der Spulen können für die Läuferwicklungen mit beliebiger Polzahl, beliebiger Spulenzahl in der Wicklung jedes Poles und beliebiger Windungszahl in jeder Wicklung Anwendung finden.
Als Ausführungen der Polwicklung können beliebige Ausführungen der kleinsten und der grössten Spule dienen.
Das Schaltbild und die Konstruktion der Wicklung nach der Erfindung lassen die Anwendung anderer Systeme der Speisung mit Kühlflüssigkeit zu, z. B. mit der Zuführung und dem Abfluss der Flüssigkeit durch die Kanäle an der Läuferwelle. Sie ermöglichen es ebenfalls, die oberen Ausführungen der Spulen unmittelbar ohne Überbrückungen elektrisch mit den zusätzlichen Leitern zu verbinden, z. B. durch die Anwendung eines gemeinsamen Endstückes mit einem Rohr für die Abführung der Kühlflüssigkeit.
Bei anderen Kühlsystemen kann die Richtung der Flüssigkeitsströmung in den Spulen anders sein und von den auf Fig. 1 und 2 mit Pfeilen gezeigten Richtungen abweichen.