CH638349A5

CH638349A5 - Gasgekuehlter rotor fuer einen turbogenerator.

Info

Publication number: CH638349A5
Application number: CH1096078A
Authority: CH
Inventors: Kristian Dahl Madsen
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1983-09-15
Also published as: US4333027A; GB2011733A; JPS5489202A; FR2410897A1; GB2011733B; DE2850388A1; SE409268B; SE7713540L; FR2410897B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen gasgekühlten Rotor für einen Turbogenerator mit einem Rotorkern mit radialen Wicklungsnuten und einer Spulenseite mit voneinander isolierten Windungen in jeder Nut, wobei die Spulenseite in tangentialer Richtung'mittels einer radial inneren und einer radial äusseren Spannvorrichtung fixiert ist, während der dazwischenliegende Teil der Spulenseite an axial verlaufende, zwischen den Spulenseiten und den Nutenwänden gebildete Kühlkanäle angrenzt, die für ein durch den Rotor strömendes Kühlgas vorgesehen sind, wobei die auf die Kühlkanäle 5 gerichteten Spulenflächen keinen nennenswerten wärmeisolierenden Belag haben, während die Windungen der Spulenseite aneinander mittels mehrerer in der Spulenseite eingebetteter, zwischen parallelen Begrenzungsflächen der Spulenseite angeordneter, isolierter oder aus isolierendem Material beste-10 hender Sperrvorrichtungen befestigt sind, die tangentiale Bewegungen zwischen nebeneinanderliegenden Leiterwindun-gen verhindern sollen.

Ein ähnlicher Rotor ist in der deutschen Patentschrift 508068 beschrieben, in der zwei verschiedene Ausführungen 15 gezeigt sind.

Der bekannte Rotor unterscheidet sich jedoch von einem Rotor der vorgenannten Art dadurch, dass das Leiterbündel der Spulenseite von einer verhältnismässig dicken Spulenisolation umgeben ist, wodurch die wärmeabgebende Fähigkeit 20 der Spulenseite bedeutend reduziert wird. Eine solche Isolation wurde offenbar bei den gezeigten Konstruktionen für notwendig gehalten, da ein radial äusserer und ein radial innerer Abschnitt der Spulenseite jeweils in einen metallischen Halter oder in metallische Rotorkomponenten eingelassen sind. (Der 25 gezeigte Nutenkeil besteht wahrscheinlich aus Metall, da für Turbogeneratoren kaum andere als metallische Nutenkeile verwendet werden.)

Bei der einen der gezeigten Ausführungen wird ein Nutenkeil verwendet, der mit einer Längsnut versehen ist, deren 30 Breite gleich der tangentialen Abmessung der mit Spulenisolation versehenen Spulenseite ist. Bei grossen und schwankenden Tangentialkräften auf der Spulenseite besteht die grosse Gefahr, dass die zwischen dem Kupfer der Spulenseite und dem Nutenkeil vorhandene Isolation zerstört werden kann. 33 Wenn man mit der Absicht, Platz für eine stärkere Isolation zu schaffen, Tiefe und Breite der Keilnut vergrössert, so entstehen beim Einführen des Nutenkeils grosse Schwierigkeiten, da die gebogenen, ausserhalb der Wicklungsnut liegenden Abschnitte der Spule eine blockierende Wirkung haben wer-40 den. Eine derartige Wirkung macht sich auch bei einer Dimensionierung entsprechend der Zeichnung der bekannten Patentschrift bemerkbar. Die Nutenkeile dürfen nicht länger sein als die geraden Abschnitte der Spulenenden, wenn eine Blockierung vermieden weaden soll.

43 Bei der anderen der vorgenannten Ausführungen wird die Spulenseite in tangentialer Richtung mit Hilfe eines metallischen Halters festgehalten, der mit einem axial verlaufenden Kamm versehen ist, wobei dieser Kamm in eine entsprechende Nut auf der Unterseite des Nutenkeils eingepasst ist. Die Nut 50 macht eine Vergrösserung der radialen Dimension des Keiles erforderlich, was bedeutet, dass der zur Verfügung stehende Spulenplatz reduziert wird. Dies geschieht auch dadurch, dass der metallische Halter zur Verfügung stehenden Platz in Anspruch nimmt.

53 Die vorgenannten Nachteile werden bei einem Rotor nach der Erfindung vermieden. Was die Erfindung kennzeichnet, geht aus dem Patentanspruch 1 hervor.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen näher beschrieben 60 werden, wo die Figuren 1 und 2 jeweils eine Ausführungsform zeigen, und zwar beide in partiellem Radialschnitt durch einen Rotor nach der Erfindung.

In Figur 1 bezeichnet 1 einen massiven Rotorkern, der mit mehreren Wicklungsnuten 2 mit dazwischenliegenden Zähnen 65 3 versehen ist. Jede Wicklungsnut 2 enthält eine Spulenseite 4 mit neun Windungen 5, die untereinander durch mehrere Tangentialebenen liegende isolierende Schichten 6 isoliert sind. Jede Windung wird aus einem Bündel von drei parallelen

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Kupferschienen 7 gebildet. Die auf die Nutenwände gerichteten Seiten der Schienen 7 sind nicht isoliert. Zwischen der Spulenseite 4 und den Wänden der Nut 2 werden zwei axial verlaufende Kühlkanäle 8 gebildet. Jede der Kupferschienen 7 ist mit mehreren durchgehenden Löchern versehen, die den Durchmesser D haben. Eine tangentiale Verschiebung der Kupferschienen 7 untereinander wird auf an und für sich bekannte Weise dadurch verhindert, dass radial gerichtete Stifte 9 aus isolierendem Material durch die Löcher geführt werden. Die Spulenseite 4 ist in tangentialer Richtung mit Hilfe einer radial äusseren und einer radial inneren Distanzanordnung fixiert, von denen jede eine Scheibe 10 bzw. 11 aus festem, isolierendem Material enthält. Die Scheiben 10 und 11 liegen an den Nutenwänden an und sind jeweils mit einem Loch versehen, in das ein Stift 9 hineingepresst ist, wobei tangentiale Kräfte zwischen den Nutenwänden und der Spulenseite durch den Stift 9 übertragen werden können. Oben in der Wicklungsnut ist ein metallischer Nutenkeil 12 angebracht, und zwischen diesem und der Scheibe 10 befindet sich eine Druckschiene 13 aus weichem Metall, z.B. Kupfer, die einen Körper 14 aus Epoxyharz enthält, das in die Druckschiene hineingespritzt und unter hohem Druck gehärtet ist.

In Figur 2 bezeichnet 15 eine Wicklungsnut und 16 eine hierin angeordnete Spulenseite, die mehrere Kupferschienen 17 enthält. Die radial äussere und die radial innere Windung der Spulenseite ist zur Kompensierung einer verhältnismässig schwachen Kühl Wirkung jeweils mit zwei parallelgekuppelten Schienen 17 versehen, während die dazwischenliegenden Windungen nur jeweils mit einer Schiene 17 in jeder Windung versehen sind. Die Kupferschienen sind mit mehreren Löchern versehen, die den Durchmesser D haben, und in den Löchern sind mehrere radial gerichtete Stifte 18 aus isolierendem Material angebracht. Der Nutenquerschnitt weicht von dem in Fig. 1 gezeigten dadurch ab, dass die Nut einen radial inneren Abschnitt hat, der mit parallelen Nutenwänden ausgeführt ist. Zwischen diesen Wandabschnitten und der Spulenseite 16, 5 und zwischen der Spulenseite 16 und einem im Boden der Nut angeordneten Druckrohr 19 ist ein länglicher, kanalförmiger Halter 20 aus isolierendem Material angeordnet, mit dessen Hilfe der radial innere Teil der Spulenseite in der Wicklungsnut festgehalten wird. An der radial äusseren Windung wird 10 die Spulenseite mit Hilfe einer Distanzanordnung 21 befestigt, die zur Überführung von tangentialen Kräften zwischen den Nutenwänden und der radial äussersten Windung der Spulenseite vorgesehen ist und die einen Halter 22 aus festem elektrisch isolierendem Material sowie zwei längliche Distanzkör-15 per 24 enthält, die jeweils an ihrer betreffenden Nuten wand anliegen. Der Halter 22 hat einen kanalförmigen Mittelabschnitt und zwei auf jeder Seite dieses Abschnittes ausgebildete Flansche 23, wobei jeder Distanzkörper 24 an einen entsprechenden Flansch 23 anliegt und zwischen einer Nuten-20 wand und der äusseren Begrenzungsfläche des kanalförmigen Mittelabschnittes des Halters festgeklemmt ist.

Die Erfindung umfasst noch weitere, nicht gezeigte Ausführungen. Somit können die Stifte 9 und die entsprechenden Löcher in den Leiterschienen mit einem Querschnitt ausge-25 führt werden, dessen axiale Abmessung grösser als die tangentiale ist. Ferner kann jeder Halter 22 aus zwei Hälften zusammengesetzt werden, die auf jeder Seite einer axialen Mittelfläche durch die Nut angeordnet sind, und die Flansche 23 und die Distanzkörper 24 können mit radial gerichteten Löchern 30 zum Ablassen von Kühlgas versehen werden, das an den Rotorenden in die Nut hineingeblasen wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Gasgekühlter Rotor für einen Turbogenerator mit einem Rotorkern (1) mit radialen Wicklungsnuten und einer Spulenseite (4, 16) mit voneinander isolierten Windungen (5, 17) in jeder Nut (2, 15), wobei die Spulenseite in tangentialer Richtung mittels einer radial inneren (11,20) und einer radial äusseren (10,21) Spannvorrichtung fixiert ist, während der dazwischenliegende Teil der Spulenseite an axial verlaufende, zwischen den Spulenseiten und den Nutenwänden gebildete Kühlkanäle (8) angrenzt, die für ein durch den Rotor strömendes Kühlgas vorgesehen sind, wobei die auf die Kühlkanäle gerichteten Spulenflächen keinen nennenswerten wärmeisolierenden Belag haben, während die Windungen (5,17) der Spulenseite aneinander mittels mehrerer in der Spulenseite eingebetteter, zwischen parallelen Begrenzungsflächen der Spulenseite angeordneter, isolierter oder aus isolierendem Material ausgeführter Sperrvorrichtung (9, 18) befestigt sind, die tangentiale Bewegungen zwischen aneinanderliegenden Leiterwindungen verhindern sollen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte radial äussere Spannvorrichtung aus einer radial innerhalb des Nutenkeils liegenden, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Distanzanordnung (10,21) besteht, die an den Nutenwänden anliegt und die angeordnet ist, um tangential gerichtete Kräfte von den Nutenwänden zur Spulenseite (4, 16) überführen zu können.
2. Gasgekühlter Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte radial äussere Distanzanordnung aus einer festen Seheibe (10) besteht, während die genannten Sperrvorrichtungen aus radial gerichteten Stiften (9, 18) bestehen, wobei die genannte Scheibe über eine radial nach innen gerichtete Anliegefläche in druckkraftüberführender Verbindung mit der radial äussersten Windung der Spulenseite angeordnet ist und wobei die genannte Scheibe (10) mit mehreren radial gerichteten Stiftlöchern versehen ist und die genannten Stifte (9, 18) jeweils in ihr entsprechendes Stiftloch eingeführt sind.
3. Gasgekühlter Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte radial innere Spannvorrichtung aus einer festen Scheibe (11) besteht, die über eine radial nach aussen gerichtete Anliegefläche in druckkraftüberführender Verbindung mit der radial innersten Windung der Spulenseite und den genannten Sperrvorrichtungen aus radial gerichteten Stiften (9) angeordnet ist, wobei die genannte Scheibe (11) mit mehreren radial gerichteten Stiftlöchern versehen ist und die genannten Stifte (9) jeweils in ihr entsprechendes Stiftloch eingeführt sind.
4. Gasgekühlter Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte radial äussere Distanzanordnung (21) einen länglichen, axial gerichteten Halter (22) enthält, der aus isolierendem Material besteht und einen kanalförmigen Mittelabschnitt mit zwei auf jeder Seite des Mittelabschnittes gebildeten, länglichen Flanschen (23) und zwei an der äusseren Begrenzungsfläche des kanalförmigen Mittelabschnittes und an ihren jeweiligen Flansch anliegenden, länglichen Distanzkörpern (24) hat, wobei die radial äusserste Windung der Spulenseite in den kanalförmigen Mittelabschnitt eingeklemmt ist.