CH627885A5

CH627885A5 - Pole coil of a multipole electrical machine

Info

Publication number: CH627885A5
Application number: CH563278A
Authority: CH
Inventors: William Hagenaar
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1982-01-29
Also published as: DE2826607A1; DE7818185U1

Description

627885 2 627885 2

PATENTANSPRÜCHE in Axialrichtung verlaufende, zur Pollücke hin offene Kühlka- PATENT CLAIMS in the axial direction, open to the pole gap cooling refrigerator

1. Polspule einer mehrpoligen elektrischen Maschine mit näle mit sehr geringen Ventilationsverlusten und bringen eine Mitteln zur Kühlung der Wicklung, dadurch gekennzeichnet, wesentliche Verbesserung der Wärmeabgabe mit sich. Sie müs-dass zwischen einzelne Wicklungsleiter bzw. Windungen flä- sen im Prinzip nur gegenüber einer der an sie angrenzenden chenhafte Kühlelemente eingelegt sind, die in den Raum zwi- 5 Wicklungsleiter bzw. einer der Windungen isoliert sein und sehen den Polen hineinreichen. erstrecken sich vorteilhaft über die gesamte axiale Länge der 1. Pole coil of a multi-pole electrical machine with channels with very low ventilation losses and bring a means for cooling the winding, characterized, with a significant improvement in heat dissipation. In principle, they have to flow between individual winding conductors or windings only in relation to one of the chen-like cooling elements adjoining them, which are insulated into the space between 5 winding conductors or one of the windings and see the poles reaching into them. extend advantageously over the entire axial length of the

2. Polspule mit einer einlagigen Flachkupferspule nach Polspule. Während bei einlagigen Wicklungen und mehrlagi-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einzelne, gen Streifenwicklungen die Kühlelemente parallel zur Leiteraufeinanderfolgende Flachkupferleiter sich annähernd über die breitseite bzw. zur Wicklungslage liegen, sind bei mehrlagigen, gesamte axiale Länge der Polspule erstreckende, bis an den io aus Profil- oder Runddraht bestehenden Wicklungen sowohl Polkörper heranreichende Kühlelemente eingelegt sind. die Anordnung parallel als auch senkrecht zu den Wicklungsla- 2. Pole coil with a single-layer flat copper coil after the pole coil. While in single-layer windings and multi-layer claim 1, characterized in that between individual gene strip windings, the cooling elements parallel to the conductor successive flat copper conductors are approximately over the broad side or to the winding layer, with multi-layer, the entire axial length of the pole coil extending to the io windings consisting of profile or round wire and cooling elements reaching in the polar body are inserted. the arrangement parallel as well as perpendicular to the winding

3. Polspule mit einer mehrlagigen Streifenwicklung nach gen möglich. 3. Pole coil with a multi-layer strip winding according to gen possible.

Anspruch 1, wobei die Maschine ausgeprägte Pole aufweist, Die Anzahl der Kühlelemente pro Spule richtet sich im dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente parallel zu den wesentlichen nach der Maschinengrösse und der Grösse der Wicklungslagen angeordnet sind und bis an die Polkappe 15 abzuführenden Verluste. Bei Maschinen in der Grössenklasse heranreichen. 200 bis 400 kVA sind beispielsweise nach jeweils 20 Windungen Claim 1, wherein the machine has pronounced poles, the number of cooling elements per coil is characterized in that the cooling elements are arranged parallel to the essential according to the machine size and the size of the winding layers and losses to be carried away to the pole cap 15. Reach for machines of the size class. 200 to 400 kVA are, for example, after every 20 turns

4. Polspule mit einer mehrlagigen Profildrahtwicklung nach Kühlelemente eingelegt. 4. Pole coil with a multi-layer profile wire winding inserted after cooling elements.

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente Das Überstehmass der Kühlelemente ist praktisch durch parallel zu den Wicklungslagen angeordnet sind. den innerhalb der Pollücke zur Verfügung stehenden Raum und Claim 1, characterized in that the cooling elements The excess dimension of the cooling elements is practically arranged parallel to the winding layers. the space available within the pole gap and

5. Polspule mit einer mehrlagigen Profildrahtwicklung nach 20 die auf sie einwirkenden Fliehkräfte beschränkt. Beispielsweise Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente ist ein Überstehmass von 20 bis 30% der Wicklungsbreite aussenkrecht zu den Wicklungslagen angeordnet sind. reichend. 5. Pole coil with a multilayer profile wire winding after 20 limits the centrifugal forces acting on it. For example, claim 1, characterized in that the cooling elements are an excess dimension of 20 to 30% of the winding width perpendicular to the winding layers. reaching.

6. Polspule mit einer mehrlagigen Runddrahtwicklung nach Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise parallel zu den Wicklungslagen angeordnet sind. 25 verdeutlicht, näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: 6. Pole coil with a multi-layer round wire winding according to the invention is based on the drawing, claim 1, characterized in that the cooling elements of various embodiments of the invention are arranged, for example, parallel to the winding layers. 25 clarifies, explained in more detail. The drawing shows:

7. Polspule mit einer mehrlagigen Runddrahtwicklung nach Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Läufers einer Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente Schenkelpolmaschine, dessen Polspulen mit eingelegten Kühlannähernd senkrecht zu den Wicklungslagen angeordnet sind. fahnen versehen ist, 7. A pole coil with a multi-layer round wire winding according to FIG. 1 is a perspective view of the rotor of claim 1, characterized in that the cooling elements salient pole machine, the pole coils of which are arranged with cooling approximately perpendicular to the winding layers. flags are provided,

8. Polspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Fig. 2 eine mehr ins einzelne gehende Schnittdarstellung die Kühlelemente aus Blechen mit einer Blechdicke kleiner als 30 des Läufers nach Fig. 1, 8. pole coil according to claim 1, characterized in that Fig. 2 is a more detailed sectional view of the cooling elements made of sheets with a sheet thickness less than 30 of the rotor according to Fig. 1,

die Dicke der Wicklungsleiter bestehen. Fig. 3 eine erste Prinzipdarstellung eines Läufers mit einla- the thickness of the winding conductors exist. 3 shows a first basic illustration of a rotor with an inlet

9. Polspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass giger Polspulenwicklung mit zwischen den Leitern eingelegten die Kühlelemente zumindest gegenüber einer der an sie Kühlfahnen, 9. pole coil according to claim 1, characterized in that giger pole coil winding with the cooling elements inserted between the conductors at least opposite one of the cooling lugs on them,

angrenzenden Wicklungsleiter bzw. Wicklungslagen isoliert Fig. 4 eine zweite Prinzipdarstellung eines Läufers mit sind. 35 mehrlagiger Profildrahtwicklung mit zwischen den Wicklungs- 4 are a second schematic diagram of a rotor with. 35 multi-layer profile wire winding with between the winding

10. Polspule nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch lagen eingelegten Kühlfahnen, 10. pole coil according to one of claims 3 to 7, thereby inserted cooling lugs,

gekennzeichnet, dass die Kühlelemente sich annähernd über Fig. 5 eine dritte Prinzipdarstellung eines Läufers mit mehr- characterized in that the cooling elements are approximately a Fig. 5, a third schematic diagram of a rotor with more

die gesamte axiale Länge der Polspule erstrecken. lagiger Profildrahtwicklung, bei der Kühlfahnen senkrecht zwi- extend the entire axial length of the pole coil. layered profile wire winding, with cooling vanes vertically between

11. Polspule nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch sehen einzelne Wicklungslagen eingelegt sind, 11. pole coil according to one of claims 3 to 7, thereby see individual winding layers are inserted,

gekennzeichnet, dass die Kühlelemente bis an die Polköpfe 40 Fig. 6 schliesslich eine weitere Prinzipdarstellung eines Läu-bzw. die Polkörper heranreichen. fers mit mehrlagiger Runddrahtwicklung, wobei in der einen characterized in that the cooling elements up to the pole heads 40 Fig. 6 finally another basic illustration of a leaching or. reach the polar bodies. heel with multi-layer round wire winding, in one

Hälfte der Figur parallel zu den Wicklungslagen, in der anderen Hälfte senkrecht zu den Wicklungslagen angeordnete Kühlfah-nen eingelegt sind. Half of the figure is parallel to the winding layers, in the other half cooling vanes are inserted perpendicular to the winding layers.

45 Der in Fig. 1 dargestellte Läufer einer vierpoligen Schenkelpolmaschine ist mit mehrlagigen Polspulen 1 versehen. Jede 45 The rotor of a four-pole salient pole machine shown in FIG. 1 is provided with multi-layer pole coils 1. Each

Bei einlagigen Polspulen aus Flachkupfer ist es bekannt, zur Polspule ist aus flachkant gewickelten, gegeneinander isolier-Verbesserung der Wärmeabgabe einzelne Bestandteile breiter ten Kupferblechstreifen (Dicke 0,5 bis 5 mm) aufgebaut (Strei-auszubilden und über den Spulenrand in Form von Kühlrippen fenwicklung). Zwischen jede zwanzigste Windung ist ein Kühlvorstehen zu lassen (CH-PS 423 962, Fig. 8). Dies bedingt einen 50 element in Form einer Kühlfahne 2, vorzugsweise aus Kupferzusätzlichen Fertigungsaufwand. blech gleicher Dicke und entsprechend grösserer Breite als die In the case of single-layer pole coils made of flat copper, it is known that the coil is constructed from flat-wound, mutually insulating improvement in heat dissipation, individual components of wider copper strip strips (thickness 0.5 to 5 mm) (strip-form and fenwicking over the coil edge in the form of cooling fins ). A cooling protrusion must be left between every twentieth turn (CH-PS 423 962, Fig. 8). This requires a 50 element in the form of a cooling vane 2, preferably of additional copper manufacturing effort. sheet of the same thickness and correspondingly larger width than that

Bei mehrlagigen Polspulen, also solchen, die aus (flachkant) Wicklung selbst eingelegt. Die Kühlfahnen erstrecken sich gewickelten Streifenleitern, Profildraht oder Runddraht beste- über die gesamte Eisenlänge, der aus Polkörper 3 und Polkappe hen, ist die Schaffung von Kühlrippen entsprechend der 4 bestehenden Pole. Sie reichen bis in den Raum zwischen den genannten CH-Patentschrift praktisch nicht möglich oder 55 Polen und bilden nach innen offene Kühlkanäle 5, die sich über zumindest bei Streifenwicklungen nur mit erheblichem techni- die gesamte Eisenlänge erstrecken. Das Überstehmass der sehen Aufwand realisierbar. Kühlfahnen 2 beträgt etwa 20% der Wicklungsbreite. Zur In the case of multi-layer pole coils, i.e. those which are inserted from (flat-edged) winding itself. The cooling lugs extend wound strip conductors, profile wire or round wire - over the entire length of the iron, which consists of pole body 3 and pole cap, is the creation of cooling fins corresponding to the 4 existing poles. They reach practically not possible into the space between the above-mentioned CH patent specification or 55 poles and form cooling channels 5 which are open towards the inside and which, at least in the case of strip windings, extend the entire length of the iron only to a considerable extent. The excess dimension of the effort can be realized. Cooling lugs 2 is about 20% of the winding width. For

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine technisch und Wirtschaft- Abstützung der Wicklung ist ein (trapezförmiges) Haltelich einfache Lösung zur Verbesserung der Wärmeabgabe bei element 6, das mittels eines Schraubbolzens 7 am Läufer befe-Polspulen - seien es einlagige oder auch mehrlagige - zu schaf- 60 stigt ist, vorgesehen. It is an object of the invention, a technical and economic support of the winding is a (trapezoidal) Haltelich simple solution to improve the heat dissipation at element 6, the befe pole coils - be it single-layer or multi-layer - by means of a screw bolt 7 on the rotor - 60 stigt is provided.

fen. In Fig. 2, die einen Ausschnitt durch einen Radialschnitt fen. In Fig. 2, a section through a radial section

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass durch den Läufer nach Fig. 1 in Höhe des Halteelements 6 zwischen einzelne Wicklungsleiter bzw. Windungen flächen- zeigt, sind zwischen der Polspulenwicklung 1 und dem besagten hafte Kühlelemente eingelegt sind, die in den Raum zwischen Halteelement 6 Isolierstreifen 8 eingelegt. Gegenüber der Pol-den Polen hineinreichen. 65 kappe 4 und den Polkörpern 3 ist die Wicklung in gleicher According to the invention, this object is achieved in that the rotor according to FIG. 1 shows the area between individual winding conductors or windings at the level of the holding element 6, and there are interposed cooling elements between the pole coil winding 1 and said cooling elements, which are in the space between the holding element 6 Insulating strips 8 inserted. Reach in opposite the Pole. 65 cap 4 and the pole bodies 3, the winding is the same

Diese, vorzugsweise aus dünnen Blechen mit hoher Wärme- Weise durch Isolierstreifen 9 bzw. 10 isoliert. This, preferably made of thin sheet metal with high heat insulation by insulating strips 9 and 10 respectively.

leitfähigkeit bestehenden Kühlelemente tragen nur unwesent- Aus Gründen einfacherer Darstellung ist die Windungsiso- existing cooling elements only bear insignificantly - for reasons of simpler representation, the winding iso-

lich zur Verminderung des Kupferfüllfaktors bei und schaffen lation zwischen den aufeinanderliegenden Windungen nicht in Lich to reduce the copper fill factor and do not create lation between the turns lying on top of each other

3 627885 3 627885

Fig. 2 dargestellt. Die Kühlfahnen reichen bis an die Polkappen in die Pollücke hineinragen. Fig. 2 shown. The cooling vanes extend up to the polar caps in the pole gap.

4 heran und erzeugen somit im Bereich der Pollücken keine stö- Die Polspule des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei-renden Zwischenräume. Die im Übergangsbereich an den Pol- spiels besteht aus Kupferdraht 12 mit rechteckförmigem Profil. Stirnflächen zwischen den einzelnen Leitern entstehenden Jeweils nach einer gewissen Anzahl von Windungen sind paral- 4 and thus do not generate any interference in the area of the pole gaps. The pole coil of the intermediate spaces shown in FIG. The one in the transition area at the pole game consists of copper wire 12 with a rectangular profile. End faces between the individual conductors are formed after a certain number of turns.

Zwickel werden im Zuge des sich an den mechanischen Aufbau 5 lei zu den Wicklungslagen bis zu den Polkappen 4 reichende anschliessenden Tränkprozess ausgefüllt. und in den Raum zwischen den Polen ragende Kühlfahnen 2 Gussets are filled in the course of the subsequent impregnation process which extends to the mechanical structure 5 lei to the winding layers up to the polar caps 4. and cooling vanes protruding into the space between the poles 2

Wie eingangs dargelegt, beschränkt sich die Erfindung vorgesehen. As stated at the beginning, the invention is limited.

nicht auf mehrlagige Polspulen mit Streifenwicklung. In den not on multi-layer pole coils with strip winding. In the

Fig. 3 bis 6 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung für einla- Bei der Alternative nach Fig. 5 liegen die Kühlfahnen 2 3 to 6 are exemplary embodiments of the invention for inlet. In the alternative according to FIG

gige Polspulen (Fig. 3), mehrlagige Polspulen aus Profildraht 10 senkrecht zu den Wicklungslagen. Im Gegensatz zu den bisherig. 4 und 5) und mehrlagige Polspulen aus Runddraht (Fig. 6) rigen Ausführungsformen werden hier die Kühlfahnen bereits schematisch dargestellt. beim Wickeln der ersten Lage eingesetzt. Gige pole coils (Fig. 3), multi-layer pole coils made of profile wire 10 perpendicular to the winding layers. In contrast to the previous one. 4 and 5) and multi-layer pole coils made of round wire (Fig. 6) rige embodiments, the cooling lugs are already shown schematically here. used in winding the first layer.

Der grundsätzliche Aufbau einer Polspule nach Fig. 3 geht Fig. 6 schliesslich zeigt eine Ausführungsform einer mehrla- The basic structure of a pole coil according to FIG. 3 is shown in FIG. 6, finally, shows an embodiment of a multi-layer

beispielsweise aus Fig. 2 der eingangs zitierten CH-PS 423 962 gigen Polspule aus Runddraht 13, wobei die den Ausführungen hervor. Jeweils nach einer gewissen Anzahl von Flachleitern 11 15 nach Fig. 4 und 5 entsprechenden Alternativen in beiden Hälfsind bis an die Polkörper 3 reichende Kühlfahnen eingelegt, die ten dieser Figur veranschaulicht sind. for example from Fig. 2 of the above-cited CH-PS 423 962 gigen pole coil made of round wire 13, which is the explanations. 4 and 5 corresponding alternatives in both halves are inserted after a certain number of flat conductors 11 15 according to FIGS.

G G

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings