CH708785A2

CH708785A2 - Rotor mit Kühlverteilern.

Info

Publication number: CH708785A2
Application number: CH01870/14A
Authority: CH
Inventors: Christopher Anthony Kaminski; Gustavo Adolfo Ledezma; Rebinth Jose Robin; Anil Kumar Tolpadi
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2015-06-15
Also published as: US9548640B2; DE102014117264A1; US20150162804A1; JP2015112006A; JP6438750B2

Abstract

Der erfindungsgemässe Rotor (100) enthält mehrere sich axial erstreckende Schlitze (140), die an dem Rotor (100) angeordnet sind, mehrere Leiter, die in jedem der axialen Schlitze (140) radial gestapelt sind, und einen sich axial erstreckenden Unterschlitz (160) an einem radial inneren Ende jedes der Schlitze (140). In jedem Schlitz (140) ist eine Kühlstrecke (110) vorgesehen, die sich von dem Unterschlitz (160) aus radial nach aussen erstreckt. Die Kühlstrecke (110) enthält wenigstens einen Verteiler; wobei jeder Verteiler wenigstens einen Eintrittskanal, wenigstens einen Austrittskanal, der von dem Eintrittskanal axial beabstandet ist, und mehrere sich axial erstreckende Kanäle enthält, die an einem ersten Ende mit einem von dem wenigstens einen Eintrittskanal und an einem zweiten Ende mit einem von dem wenigstens einen Austrittskanal in Strömungsverbindung stehen. Jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle ist in einer anderen radialen Tiefe in dem Schlitz (140) gegenüber jedem weiteren sich axial erstreckenden Kanal angeordnet.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG

[0001] Die Offenbarung betrifft allgemein die direkte Kühlung elektrischer Leiter in Rotoren von dynamoelektrischen Maschinen. Insbesondere betrifft die Offenbarung einen Kühlverteiler, der alleine oder mit anderen Kühlverteilern geschachtelt eingesetzt werden kann, um derartige elektrische Leiter direkt zu kühlen.

[0002] Dynamoelektrische Maschinen, wie z.B. Generatoren, enthalten einen Rotor, der mehrere sich axial erstreckende Schlitze aufweist, die um den Rotorumfang herum angeordnet sind, in die die elektrischen Leiter eingesetzt werden. In einer direkt gekühlten dynamoelektrischen Maschine, d.h. einer dynamoelektrischen Maschine, in der die Maschine unmittelbar durch die Atmosphäre, in der sie arbeitet, gekühlt wird, kann jeder Schlitz ferner einen sich axial erstreckenden Unterschlitz an einem radial inneren Ende des Schlitzes zur Belüftung und Kühlung enthalten. Die Unterschlitze sind Teil eines auf dem Fachgebiet bekannten Lüftungsschemas zur Übertragung eines gasförmigen Kühlmittels in axialer Richtung entlang des Rotors.

[0003] Es sind radiale Kühlverfahren zur Übertragung von Kühlgas in eine Richtung radial nach aussen von dem Unterschlitz aus durch die Leiter verwendet worden. Jedoch haben Kühlsysteme mit radialer Strömung gewöhnlich eine hinreichende thermische Leistung nur für dynamoelektrischen Maschinen mit geringerer Nennleistung bereitgestellt. Bei dynamoelektrischen Maschinen mit höherer Nennleistung sind Kühlsysteme mit diagonaler Strömung aufgrund ihrer grösseren thermischen Leistung, die zum Teil auf eine höhere Oberfläche zurückzuführen ist, verwendet worden. Kühlsysteme mit diagonaler Strömung sind jedoch bei der Umsetzung kostspielig.

[0004] Ein erster Aspekt der Offenbarung stellt einen Rotor zur Verwendung in einer dynamoelektrischen Maschine bereit. Der Rotor enthalt mehrere sich axial erstreckende Schlitze, die an einem Körper des Rotors angeordnet sind, mehrere Leiter, die in jedem der axialen Schlitze radial gestapelt sind, und einen sich axial erstreckenden Unterschlitz, der an einem radial inneren Ende jedes der Schlitze angeordnet ist. In jedem Schlitz erstreckt sich eine Kühlstrecke von dem Unterschlitz aus radial nach aussen, wobei die Kühlstrecke wenigstens einen Verteiler aufweist. Jeder Verteiler enthält: wenigstens einen Eintrittskanal, der sich in eine Richtung im Wesentlichen radial nach aussen von dem Unterschlitz aus an einer ersten axialen Position entlang des Schlitzes erstreckt, wobei sich der wenigstens eine Eintrittskanal bis zu einer radialen Teiltiefe des Schlitzes erstreckt, wobei sich wenigstens ein Austrittskanal von einer radialen Teiltiefe des Schlitzes aus radial nach aussen bis zu der radial äusseren Oberfläche des Rotors erstreckt, wobei der wenigstens eine Austrittskanal an einer zweiten axialen Position entlang des Schlitzes angeordnet ist, die zu der ersten axialen Position axial beabstandet ist, und mehrere sich axial erstreckende Kanäle, die an einem ersten Ende mit einem von dem wenigstens einen Eintrittskanal und an einem zweiten Ende mit einem von dem wenigstens einen Austrittskanal in Fluidverbindung steht. Jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle ist an einer anderen radialen Tiefe in dem Schlitz als jeder andere sich axial erstreckende Kanal angeordnet.

[0005] In dem zuvor erwähnten Rotor können der wenigstens eine Eintrittskanal und der wenigstens eine Austrittskanal im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und sie können sich radial nach aussen unter einem Winkel erstrecken, der nicht senkrecht zu dem Unterschlitz steht.

[0006] In dem Rotor einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann der wenigstens eine Verteiler in jedem Schlitz ferner mehrere Verteiler aufweisen, wobei die mehreren Verteiler derart geschachtelt sein können, dass jeder Eintrittskanal von jedem weiteren Eintrittskanal axial beabstandet ist und jeder Austrittskanal von jedem weiteren Austrittskanal axial beabstandet ist, und wobei jeder von den mehreren sich axial erstreckenden Kanälen in jedem Verteiler im Wesentlichen die gleiche axiale Länge aufweisen kann.

[0007] Ferner kann eine Gesamtzahl von sich axial erstreckenden Kanälen in den mehreren geschachtelten Verteilern gleich eine Anzahl von in jedem Schlitz gestapelten Leitern sein.

[0008] Zusätzlich oder alternativ kann der Rotor entlang seiner axialen Länge in Abschnitte unterteilt sein, wobei jeder Abschnitt eine Schachtelung von Verteilern enthält, wobei jeder Abschnitt ungefähr die gleiche Länge wie die Schachtelung von darin angeordneten Verteilern haben kann.

[0009] In dem Rotor der zuvor erwähnten Art können die Abschnitte und die geschachtelten Verteiler in der Näher der Enden des Rotors relativ zu den Abschnitten und den geschachtelten Verteilern in der Mitte des Rotors axial kürzer sein.

[0010] In dem Rotor einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann jeder sich axial erstreckende Kanal eine unabhängig ausgewählte Querschnittsfläche aufweisen.

[0011] Zusätzlich oder alternativ können die mehreren sich axial erstreckenden Kanäle mit einem einzigen Eintrittskanal in Fluidverbindung stehen.

[0012] In einer weiteren Alternative können die mehreren sich axial erstreckenden Kanäle mit einem einzigen Austrittskanal in Fluidverbindung stehen.

[0013] Der Rotor einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner eine Isolierung aufweisen, die zwischen jedem der Leiter angeordnet ist, und jeder von dem Eintrittskanal und dem Austrittskanal kann Löcher aufweisen, die in den Leitern und der zwischen den Leitern angeordneten Isolierung ausgestanzt sind.

[0014] Ferner können die Löcher in der Isolierung im Wesentlichen rund und an einer Mittelebene des Schlitzes im Wesentlichen zentriert sein.

[0015] Noch weiter können die Löcher in den Leitern länglich sein, wobei sich die Langlöcher in den Leitern relativ zu einer axialen Position der Löcher in der Isolierung in abwechselnde axiale Richtungen von der axialen Position der Löcher in der Isolierung erstrecken können.

[0016] In einer Ausführungsform des zuvor erwähnten Rotors kann jeder der sich axial erstreckenden Kanäle ferner einen serpentinenförmigen Kanal aufweisen, der Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern aufweist, wobei die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern derart axial versetzt sein können, dass die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern an jedem Ende einander axial überlappen, wobei die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern über ein Loch in der dazwischen eingefügten Isolierung, das mit der axialen Überlappung der Langlöcher ausgerichtet ist, miteinander strömungsmässig verbunden sein können.

[0017] Ferner können die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern in der zuvor erwähnten Ausführungsform derart positioniert sein, dass in abwechselnden Leitern die Langlöcher an einer Vorderkante bzw. einer Hinterkante des Schlitzes derart positioniert sind, dass der serpentinenförmige Kanal einen schraubenförmigen Fluidströmungsweg ergibt.

[0018] Zusätzlich oder alternativ kann jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle eine Querschnittsfläche aufweisen, wobei die Querschnittsfläche des sich axial erstreckenden Kanals an einer kleinsten radialen Tiefe relativ zu der Aussenoberflache des Rotors grösser sein kann als die Querschnittsfläche des sich axial erstreckenden Kanals in einer grösseren radialen Tiefe relativ zu der Aussenoberflache des Rotors.

[0019] Ferner kann jedes Langloch zusätzlich oder in einer weiteren Alternative eine Ausbrechöffnung zur Leitung einer Strömung in ein stromabwärtiges Langloch in dem serpentinenförmigen Kanal enthalten.

[0020] In dem Rotor einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann der wenigstens eine Verteiler ferner einen ersten Verteiler und einen zweiten Verteiler, der zu dem ersten Verteiler versetzt und axial mit diesem ausgerichtet ist, aufweisen, wobei der zweite Verteiler einen Fluidströmungsweg in einer axialen Richtung bereitstellen kann, die zu einem durch den ersten Verteiler bereitgestellten Fluidströmungsweg entgegengesetzt ist.

[0021] Ein zweiter Aspekt der Offenbarung stellt einen Rotor zur Verwendung in einer dynamoelektrischen Maschine bereit. Der Rotor enthält mehrere sich axial erstreckende Schlitze, die an einem Körper des Rotors angeordnet sind, mehrere Leiter, die in jedem der axialen Schlitze radial gestapelt sind, und einen sich axial erstreckenden Unterschlitz, der an einem radial inneren Ende jedes der Schlitze angeordnet ist. In jedem Schlitz erstreckt sich eine Kühlstrecke radial nach aussen von dem Unterschlitz aus durch die mehreren Leiter hindurch, wobei die Kühlstrecke mehrere geschachtelte Verteiler aufweist, wobei jeder Verteiler in einer Schachtelung von Verteilern enthält: einen Eintrittskanal, der sich von dem Unterschlitz aus an einer ersten axialen Position entlang des Schlitzes radial nach aussen erstreckt, wobei der Eintrittskanal sich bis zu einer radialen Teiltiefe des Schlitzes erstreckt, einen Austrittskanal, der sich von einer radialen Teiltiefe des Schlitzes aus radial nach aussen bis zu der radial äusseren Oberfläche des Rotors erstreckt, wobei der Austrittskanal an einer zweiten axialen Position entlang des Schlitzes angeordnet ist, die von der ersten axialen Position axial beabstandet ist, und mehrere sich axial erstreckende Kanäle, die an einem ersten Ende mit dem Eintrittskanal und an einem zweiten Ende mit dem Austrittskanal in Fluidverbindung stehen, wobei jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle in einer anderen radialen Tiefe in dem Schlitz gegenüber jedem weiteren sich axial erstreckenden Kanal angeordnet ist, wobei eine Gesamtzahl der sich axial erstreckenden Kanäle in den mehreren geschachtelten Verteilern gleich einer Anzahl von in dem Schlitz gestapelten Leitern ist.

[0022] Der zuvor erwähnte Rotor kann ferner zwei Schachtelungen von Verteilern aufweisen, wobei eine erste Schachtelung von Verteilern zu einer zweiten Schachtelung von Verteilern seitlich versetzt und mit dieser axial ausgerichtet sein kann, wobei die zweite Schachtelung von Verteilern einen Fluidströmungsweg in einer axialen Richtung bereitstellen kann, die zu einem durch die erste Schachtelung von Verteilern bereitgestellten Fluidströmungsweg entgegengesetzt ist.

[0023] Zusätzlich oder alternativ kann der Rotor ferner eine Isolierung aufweisen, die zwischen jedem der Leiter angeordnet ist, wobei jeder von dem Eintrittskanal und dem Austrittskanal im Wesentlichen runde Löcher, die in der Isolierung ausgestanzt sind, und Langlöcher aufweisen kann, wobei sich die Langlöcher in den Leitern relativ zu einer axialen Position der im Wesentlichen runden Löcher in der Isolierung in abwechselnde axiale Richtungen von der axialen Position der Löcher in der Isolierung erstrecken können.

[0024] Diese und weitere Aspekte, Vorteile und wesentlichen Merkmale der Erfindung erschliessen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile überall in den Zeichnungen durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, Ausführungsformen der Erfindung offenbart.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0025] <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine Perspektivansicht eines Rotors, der Rotorfeldleiter enthält, gemäss Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine Perspektivansicht eines Abschnitts eines Rotors gemäss Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Rotors gemäss Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine isometrische Ansicht eines Teils einer Rotorkühlung gemäss Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 5 – 15<SEP>zeigen schematische Querschnittsansichten von Kühlkanälen in einem Rotor gemäss Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 16<SEP>zeigt eine explodierte Perspektivansicht eines Rotors gemäss Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 17<SEP>zeigt eine explodierte Draufsicht der Leiter, die in dem Schlitz 140 nach Fig. 2 angeordnet sind, gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 18<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht von drei geschachtelten Verteilern gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung. <tb>Fig. 19<SEP>zeigt eine explodierte Draufsicht der Leiter, die in dem Schlitz 140 nach Fig. 2 angeordnet sind, gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 20<SEP>zeigt eine Perspektivansicht eines Abschnitts der Isolierung, die zwischen zwei Leitern aus den Fig. 17 – 19 angeordnet ist, gemäss Ausführungsformen der Offenbarung. <tb>Fig. 21<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Isolierung, die zwischen zwei Leitern aus den Fig. 17 – 19 angeordnet ist, gemäss Ausführungsformen der Offenbarung.

[0026] Es ist anzumerken, dass die Zeichnungen der Offenbarung nicht notwendigerweise massstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Offenbarung zeigen und sollten folglich nicht als den Umfang der Offenbarung beschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente zwischen den Zeichnungen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0027] Wie oben erwähnt, veranschaulichen die Fig. 1 – 21 unterschiedliche Aspekte eines Rotors zur Verwendung in einer dynamoelektrischen Maschine, wie z.B. einem Generator. Es wird verstanden, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung auch auf andere dynamoelektrische Maschinen, einschliesslich, jedoch nicht darauf beschränkt, Motoren, anwendbar sind.

[0028] Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Rotor 100 veranschaulicht. Der Rotor 100 enthält mehrere sich axial erstreckende Schlitze 140, die an einem Körper 180 des Rotors 100 angeordnet sind. Mehrere Leiter 130 sind in jedem der axialen Schlitze 140 radial gestapelt. Diese Leiter 130 sind z.B. aus Kupfer hergestellte leitfähige Spulen, die die Rotorfeldleiter bilden. Wie in den Fig. 1 – 2 veranschaulicht, können die Leiter 130 in verschiedenen Ausführungsformen innerhalb der Schlitze 140 durch Spulenkeile 150 in Stellung gehalten werden.

[0029] Erneut bezugnehmend auf Fig. 1 kann mit dem Rotor 100 eine Antriebskupplung 120 verbunden sein, die zwischen dem Generator und einer Quelle für mechanische Energie angeordnet ist, die eine Turbine oder einen Motor enthalten kann. Die Antriebskupplung 220 kann eingerichtet sein, um den Rotor 100 um die Längsachse 170 in Bezug auf einen Stator rotieren zu lassen. Eine Rotation des Rotors 100 hat die Erzeugung eines elektrischen Stroms in Gruppen von Spulen, die an dem Stator befestigt sind, zur Folge. Der Strom wird anschliessend von dem Generator weg übertragen, um in vielfältigen Anwendungen verwendet zu werden.

[0030] In Bezug auf Fig. 2 kann jede Gruppe von Leitern 130. mehrere Kühlkanäle 110 enthalten, um eine Kühlung der Spulen 130 zu unterstützen. Die Kühlkanäle 110 stellen einen Fluidpfad von einem sich axial erstreckenden Unterschlitz 160 aus, der an einem radial inneren Ende jedes Schlitzes 110 angeordnet ist, bis zu der äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100 (Fig. 3 ) bereit. In jedem Schlitz 140 kann sich eine Kühlstrecke 110 von dem Unterschlitz 160 (Fig. 3 ) aus radial nach aussen erstrecken. Die Kühlstrecke 110 kann wenigstens einen Verteiler 200 enthalten, wie in den Fig. 4 – 21 veranschaulicht.

[0031] Wie in Fig. 4 veranschaulicht, enthält jeder Verteiler 200 einen ersten Eintrittskanal 210, der sich von einem Unterschlitz 160 aus radial nach aussen in Richtung einer äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100 (Fig. 3 ) an einer ersten axialen Position 240 entlang des Unterschlitzes 160 erstreckt. Der erste Eintrittskanal 210 erstreckt sich bis zu einer radialen Teiltiefe des Schlitzes 140, d.h., der Eintrittskanal 210 erstreckt sich nicht über die gesamte Strecke bis zu der äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100 (Fig. 3 ). Ein erster Austrittskanal 220 erstreckt sich radial nach aussen von einer radialen Teiltiefe des Schlitzes 140 aus bis zu der radial äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100, d.h. der erste Austrittskanal 220 erstreckt sich von einer mittleren Tiefe zwischen dem Unterschlitz 160 und der äusseren Oberfläche 102 aus radial nach aussen bis zu der äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100 (Fig. 3 ). Der erste Austrittskanal 220 kann bei einem Schaft 221 enden, der sich radial nach aussen durch einen Kriechblock 223 (Fig. 18 , 19 , 21 ) erstrecken kann. Der erste Austrittskanal 220 ist an einer zweiten axialen Position 250 entlang des Unterschlitzes 160 angeordnet, die zu der ersten axialen Position 240 axial beabstandet ist. In verschiedenen Ausführungsformen können der erste Eintrittskanal 210 und der erste Austrittskanal 220 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und sie können sich jeweils radial nach aussen unter einem Winkel erstrecken, der entweder im Wesentlichen senkrecht zu (Fig. 4 – 12 , 14 ) oder nicht im Wesentlichen senkrecht zu (Fig. 13 , 15 – 17 ) dem Unterschlitz 160 steht.

[0032] Erneut bezugnehmend auf Fig. 4 sind mehrere sich axial erstreckende Kanäle 230, 232, 234, 236, 238 derart positioniert, dass sie an einem ersten Ende 260 mit dem ersten Eintrittskanal 210 und an einem zweiten Ende 270 mit dem ersten Austrittskanal 220 strömungsmässig verbunden sind. Wie in Fig. 4 veranschaulicht, ist jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, 234, 236, 238 in einer anderen radialen Tiefe relativ zu dem Unterschlitz 160 gegenüber jedem weiteren sich axial erstreckenden Kanal 230, 232, 234, 236, 238 angeordnet. Es sei ferner angemerkt, dass, obwohl fünf radial verlaufende Kanäle in Fig. 4 veranschaulicht sind, eine beliebige Anzahl von axial verlaufenden Kanälen in dem Verteiler 200 enthalten sein kann. Z.B. sind Ausführungsformen, in denen der Verteiler 200 ́ zwei axial verlaufende Kanäle enthält, in den Fig. 8 , 18 und 19 veranschaulicht; Ausführungsformen, in denen der Verteiler 200 drei axial verlaufende Kanäle enthält, sind in den Fig. 13 – 17 veranschaulicht. In jeder Ausführungsform kann jeder axial verlaufende Kanal 230, 232, 234, 236, 238 eine unabhängig ausgewählte Querschnittsfläche aufweisen, um die Zentrifugalbelastung und Verteilung der Strömung zu optimieren.

[0033] Vielfältige Konfigurationen des ersten Verteilers 200 werden als Teil der Erfindung angesehen, wie in den Fig. 5 – 10 veranschaulicht. Es sei angemerkt, dass die dargestellten Konfigurationen lediglich beispielhaft sind; andere Konfigurationen werden ebenfalls als Teil der Offenbarung angesehen. Es sei ferner angemerkt, dass Aspekte von jeder dieser Figuren mit Aspekten von anderen hierin dargebotenen Figuren kombiniert werden können. Der Kürze halber ist nicht jede mögliche Kombination von Merkmalen gesondert dargestellt.

[0034] Wie in den Fig. 5 , 6 und 10 veranschaulicht, enthalten einige Ausführungsformen einen ersten Eintrittskanal 210, der jeden der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, 234, 236, 238 mit einem Kühlfluid versorgt. In anderen Ausführungsformen, wie in den Fig. 7 – 9 veranschaulicht, kann der Verteiler 200 mehrere Eintrittskanäle enthalten, die zu der Kühlstrecke des Verteilers 200 beitragen. In derartigen Ausführungsformen können ferner ein zweiter Eintrittskanal 212 (Fig. 7 – 9 ), ein dritter Eintrittskanal 214 (Fig. 7 – 9 ), ein vierter Eintrittskanal 216 und ein fünfter Eintrittskanal 218 (Fig. 7 ) vorgesehen sein. Jeder Eintrittskanal 210, 212, 214, 216, 218 kann einem oder mehreren von den mehreren sich axial erstreckenden Kanälen 230, 232, 234, 236, 238 ein Kühlfluid zuführen. Z.B. ist in Fig. 7 eine Eins-zu-eins-Beziehung zwischen jedem Eintrittskanal 210, 212, 214, 216, 218 und jedem sich axial erstreckenden Kanal 230, 232, 234, 236, 238 dargestellt. Wie in den Fig. 8 – 9 veranschaulicht, sind Beziehungen von einem zu mehr als einem einzigen Eintrittskanälen 210 (nur Fig. 8 ), 212 (Fig. 8 und 9 ), 214 (nur Fig. 9 ) und sich axial erstreckenden Kanälen 230, 232, 234, 236, 238 dargestellt. In der in Fig. 8 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist ein Verteiler 200 dargestellt, der eine Kombination aus einem Eintrittskanal 214, der einen einzelnen sich axial erstreckenden Kanal 238 speist, und Eintrittskanälen 210, 212 dargestellt, die mehrere sich axial erstreckende Kanäle 230, 232 bzw. 234, 236 speisen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform zeigt Fig. 9 einen Verteiler 200, der eine Kombination aus einem Eintrittskanal 210, der einen einzelnen sich axial erstreckenden Kanal 230 speist, einem Eintrittskanal 212, der mehrere sich axial erstreckende Kanäle 232, 234 speist, und einem Eintrittskanal 214, der mehrere sich axial erstreckende Kanäle 236, 238 speist. Wie vorstehend erwähnt, werden auch andere Ausführungsformen als Teil der Offenbarung angesehen. Z.B. können alle der Eintrittskanäle mehrere sich axial erstreckende Kanäle speisen, und es kann verschiedene Anzahl von sich axial erstreckenden Kanälen von jedem Eintrittskanal gespeist sein.

[0035] In ähnlicher Weise enthält jede Ausführungsform, wie in den Fig. 7 und 10 veranschaulicht, wenigstens einen ersten Austrittskanal 220, der durch die mehrere sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, 234, 236, 238 gespeist ist. In einigen Ausführungsformen, wie beispielsweise den in den Fig. 5 , 6 , 8 und 9 veranschaulichten, kann der Verteiler 200 mehrere Austrittskanäle 220, 222, 224, 226, 228 enthalten. In derartigen Ausführungsformen können ein zweiter Austrittskanal 222 (Fig. 5 , 6 , 8 , 9 ), ein dritter Austrittskanal 224 (Fig. 5 , 6 , 8 , 9 ), ein vierter Austrittskanal 226 (Fig. 5 ) und ein fünfter Austrittskanal 228 (Fig. 5 ) ferner vorgesehen sein. Jedem Austrittskanal 220, 222, 224, 226, 228 kann ein Kühlfluid durch einen oder mehrere von den mehreren sich axial erstreckenden Kanälen 230, 232, 234, 236, 238 zugeführt werden. Z.B. ist in Fig. 5 eine Eins-zu-eins-Beziehung zwischen jedem Austrittskanal 220, 222, 224, 226, 228 und einem sich axial erstreckenden Kanal 230, 232, 234, 236, 238 dargestellt. Wie in den Fig. 6 und 8 – 9 veranschaulicht, sind Beziehungen von einem zu mehr als einem zwischen Austrittskanälen 220, 222, 224 und sich axial erstreckenden Kanälen 230, 232, 234, 236, 238 dargestellt. In der in Fig. 6 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist ein Verteiler 200 dargestellt, der eine Kombination aus einem Austrittskanal 224, der durch einen einzelnen sich axial erstreckenden Kanal 230 gespeist ist, und Austrittskanälen 220, 222 aufweist, die von mehreren sich axial erstreckenden Kanälen 232, 234 bzw. 236, 238 gespeist sind. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform zeigt Fig. 8 einen Verteiler 200, der eine Kombination aus einem Austrittskanal 224, der durch einen einzelnen sich axial erstreckenden Kanal 238 gespeist ist, und Austrittskanälen 220, 222 aufweist, die jeweils von mehreren sich axial erstreckenden Kanälen 230, 232 bzw. 234, 236 gespeist sind. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform zeigt Fig. 9 einen Verteiler 200, der eine Kombination aus einem Austrittskanal 220, der durch einen einzelnen sich axial erstreckenden Kanal 230 gespeist ist, und Austrittskanälen 222, 224 aufweist, die jeweils von mehreren sich axial erstreckenden Kanälen 232, 234 bzw. 236, 238 gespeist sind. Wie oben erwähnt, werden auch andere Ausführungsformen als Teil der Offenbarung angesehen, so dass z.B. all die Austrittskanäle durch mehrere sich axial erstreckende Kanäle gespeist sein können, und es kann eine verschiedene Anzahl von sich axial erstreckenden Kanälen jeden Austrittskanal speisen.

[0036] Wie in den Fig. 11 – 17 veranschaulicht, kann in verschiedenen Ausführungsformen ein zweiter Verteiler 300 zusätzlich zu dem Verteiler 200 vorgesehen sein. Der zweite Verteiler 300 kann Merkmale enthalten, die denjenigen, die vorstehend in Bezug auf den ersten Verteiler 200 beschrieben sind, entsprechen. Einander entsprechende Merkmale in den Verteilern 200, 300 sind mit Bezugszeichen bezeichnet, die die gleiche zweite und dritte Ziffern in der 200er und 300er Reihe, wie z.B. die Eintrittskanäle 210, 310, haben. Z.B. kann der zweite Verteiler 300 einen ersten Eintrittskanal 310 enthalten, der sich von dem Unterschlitz 160 aus radial nach aussen in Richtung auf eine äussere Oberfläche 102 des Rotors 100 (Fig. 3 ) an einer ersten axialen Position 340 entlang des Unterschlitzes 160 erstreckt. Der erste Eintrittskanal 310 kann sich bis zu einer radialen Teiltiefe des Schlitzes 140 erstrecken, d.h., der Eintrittskanal 310 erstreckt sich nicht über die gesamte Strecke bis zu der äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100 (Fig. 3 ). Ein erster Austrittskanal 320 kann sich von einer radialen Teiltiefe des Schlitzes 140 aus radial nach aussen bis zu der radial äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100 erstrecken, d.h., der erste Austrittskanal 320 kann sich von einer mittleren Tiefe zwischen dem Unterschlitz 160 und der äusseren Oberfläche 102 aus radial nach aussen bis zu der äusseren Oberfläche 102 des Rotors 100 erstrecken. Der erste Austrittskanal 320 ist an einer zweiten axialen Position 350 (Fig. 11 – 14 ) entlang des Unterschlitzes 160 angeordnet, die zu der ersten axialen Position 340 axial beabstandet ist. In verschiedenen Ausführungsformen können der erste Eintrittskanal 310 und der erste Austrittskanal 320 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. In einigen Ausführungsformen können sich der erste Eintrittskanal 310 und der erste Austrittskanal 320 jeweils radial nach aussen unter einem Winkel erstrecken, der entweder im Wesentlichen senkrecht zu dem Unterschlitz 160 steht, wie in Fig. 11 veranschaulicht, oder nicht im Wesentlichen senkrecht zu dem Unterschlitz 160 steht, wie in den Fig. 12 – 14 veranschaulicht.

[0037] Erneut bezugnehmend auf die Fig. 11 – 14 , sind mehrere sich axial erstreckende Kanäle 330, 332, 334 derart positioniert, dass sie an einem ersten Ende 360 mit dem ersten Eintrittskanal 310 und an einem zweiten Ende 370 mit dem ersten Austrittskanal 320 strömungsmässig verbunden sind. Jeder von den mehreren sich axial erstreckenden Kanälen 330, 332, 334 und der sich axial erstreckenden Kanäle, wenn vorhanden, ist an einer anderen radialen Tiefe gegenüber jedem anderen sich axial erstreckenden Kanal 330, 332, 334 relativ zu dem Unterschlitz 160 angeordnet. Es sei ferner angemerkt, dass, obwohl neun radial verlaufende Kanäle in den Fig. 11 , 12 und 14 veranschaulicht sind, einschliesslich dreier axial verlaufender Kanäle 330, 332, 334 in dem Verteiler 300, eine beliebige Anzahl von axial verlaufenden Kanälen in dem Verteiler 300 enthalten sein kann. In jeder Ausführungsform kann jeder axial verlaufende Kanal 330, 332, 334 eine unabhängig ausgewählte Querschnittsfläche aufweisen, um die Zentrifugalbelastung und Verteilung der Strömung zu optimieren.

[0038] In weiteren Ausführungsformen können, unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. 11 – 14 und 17 , mehrere Verteiler 200, 300, 400 vorgesehen sein. Wie oben in Bezug auf den Verteiler 300 erwähnt, kann der Verteiler 400 Merkmale enthalten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend in Bezug auf den Verteiler 200 beschrieben sind. Einander entsprechende Merkmale sind mit Bezugszeichen bezeichnet, die die gleiche zweite und dritte Ziffer in der 200er, 300er und 400er Reihe (z.B. die Eintrittskanäle 210, 310, 410) haben.

[0039] [0049] Die mehreren Verteiler 200, 300, 400 können derart geschachtelt sein, dass jeder Eintrittskanal 210, 310, 410 zu jedem anderen Eintrittskanal 210, 310, 410 axial beabstandet ist und jeder Austrittskanal 220, 320, 420 zu jedem anderen Austrittskanal 220, 320, 420 axial beabstandet ist. Der Verteiler 200 kann ferner mehrere sich axial erstreckende Kanäle 230, 232, 234, die in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet sind, enthalten. Die Verteiler 300, 400 können entsprechende sich axial erstreckende Kanäle 330, 332, 334 in dem Verteiler 300 und 430, 432, 434 in dem Verteiler 400 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann jeder von den mehreren sich axial erstreckenden Kanälen 230, 232, 234, 330, 332, 334, 430, 432, 434 in jedem Verteiler 200, 300, 400 im Wesentlichen die gleiche axiale Länge haben, obwohl die sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, 234, 330, 332, 334, 430, 432, 434 nicht alle exakt die gleiche axiale Länge haben müssen.

[0040] Unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. 11 – 14 , von denen jede drei geschachtelte Verteiler 200, 300, 400 enthält, wird bemerkt, dass in verschiedenen Ausführungsformen eine geringere oder grössere Anzahl von Verteilern geschachtelt sein kann. Drei geschachtelte Verteiler sind lediglich als ein Beispiel veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen, wie in Fig. 11 veranschaulicht, ist eine Gesamtzahl der sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, 234, 330, 332, 334, 430, 432, 434 in den mehreren geschachtelten Verteilern 200, 300, 400 gleich einer Anzahl von Leitern 130, die in dem Schlitz 140 (Fig. 2 ) gestapelt sind. Ausserdem werden zahlreiche Varianten der Geometrie der Verteiler 200, 300, 400 als Teil der Offenbarung angesehen. Z.B. können, wie in den Fig. 12 – 14 veranschaulicht, die Eintrittskanäle 210, 310 und 410 und die Austrittskanäle 220, 320, 420 sich radial nach aussen unter einem Winkel erstrecken, der nicht senkrecht zu dem Unterschlitz 140 steht, während in den in Fig. 11 veranschaulichten Ausführungsformen die Eintrittskanäle 210, 310, 410 und die Austrittskanäle 220, 320, 420 sich radial nach aussen unter einem Winkel erstrecken können, der senkrecht zu dem Unterschlitz 140 steht.

[0041] Wie in Fig. 13 veranschaulicht, kann eine Stufe 500 an einer Verbindungsstelle zwischen jedem Eintrittskanal 210, 310, 410 und dem Unterschlitz 160 vorgesehen sein. Diese Stufe ergibt eine grössere Öffnung, damit Kühlgas von dem Unterschlitz 160 in den Eintrittskanal 210, 310, 410 strömen kann. Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 14 gezeigt, die eine Anwinklung des Eintrittskanals 210, 310, 410 veranschaulicht, die die Kühlgasströmung weiter in Richtung auf die jeweiligen sich axial erstreckenden Kanäle richtet und hilft, den Fluss anzugleichen.

[0042] In einer weiteren Ausführungsform, wie sie in Fig. 15 veranschaulicht ist, können eine erste Schachtelung 550 von Verteilern 200, 300, 400 und eine zweite Schachtelung 560 von Verteilern 500, 600, 700 derart angeordnet sein, dass die zweite Schachtelung 560 von Verteilern 600, 700, 800 zu der ersten Schachtelung 550 von Verteilern 200, 300, 400 seitlich versetzt und mit dieser axial ausgerichtet ist. In dieser Anordnung stellt die zweite Schachtelung 560 einen Fluidströmungspfad in einer axialen Richtung bereit, die zu einem durch die ersten Schachtelung 550 bereitgestellten Fluidströmungspfad entgegengesetzt ist. Somit ist, wie in den Fig. 15 – 16 veranschaulicht, die erste Schachtelung 550 von Verteilern 200, 300, 400 entlang einer Seite der zweiten Schachtelung 560 von Verteilern 600, 700, 800, die den gleichen axialen Bereich überspannt, angeordnet. Die erste Schachtelung 550 von Verteilern 200, 300, 400 belegt die Vorderkante 142 des Schlitzes 140, und die zweite Schachtelung 560 von Verteilern 600, 700, 800 belegt die Hinterkante 144 des Schlitzes 140 (oder umgekehrt).

[0043] Wie vorstehend erwähnt, und wie in Fig. 16 veranschaulicht, kann der Rotor 100 in einigen Ausführungsformen (Fig. 1 – 2 ) in Abschnitte entlang seiner axialen Länge unterteilt sein, wobei jeder Abschnitt einen Verteiler 200 oder eine Schachtelung 550 von Verteilern 200, 300, 400 enthält. Jeder Abschnitt kann ungefähr die gleiche Länge wie der Verteiler 200 oder die Schachtelung von Verteilern 200, 300, 400, die darin angeordnet sind, aufweisen. In weiteren Ausführungsformen können die Abschnitte und die Schachtelungen 550 von Verteilern 200, 300, 400, die nahe an den Enden des Rotors 100 angeordnet sind, axial kürzer sein als die Abschnitte und die Schachtelungen 550 von Verteilern 200, 300, 400, die in oder zu der Mitte der axialen Längserstreckung des Rotors 100 hin angeordnet sind.

[0044] Fig. 17 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Paars von geschachtelten Verteilern 200, 300, die jeweils zwei sich axial erstreckende Kanäle 230, 232, 330, 332 aufweisen, die innerhalb von acht Leitern 130 in dem Schlitz 140 (Fig. 1 – 3 ). angeordnet sind. Zwischen jeder Wicklung 130 können Schichten einer Isolierung 520 angeordnet sein, wie dies auf dem Fachgebiet bekannt ist. In den Fig. 17 – 19 ist jede Wicklung 130 zu ihrer Seite hin gedreht veranschaulicht, um die Lage und andere Details verschiedener Merkmale, die hierin beschrieben sind, zu veranschaulichen. Die Verteiler 200, 300 können erzeugt werden, indem Löcher in jedem der Leiter geschaffen werden, wie dies in Bezug auf die Fig. 17 – 21 weiter erläutert ist.

[0045] Wie in Fig. 17 veranschaulicht, können jeder Eintrittskanal 210, 310 und jeder Austrittskanal 220, 320 aus einer Reihe von im Wesentlichen axial ausgerichteten Löchern 620, 630 bestehen, die in der Isolierung 520 bzw. den Leitern 130 ausgestanzt sind. Die Löcher 620 in der Isolierung 520 können im Wesentlichen rund sein und können derart angeordnet sein, dass sie in einer Mittelebene des Schlitzes 140 (Fig. 1 – 3 ) im Wesentlichen zentriert angeordnet sind. Im Gegensatz hierzu können die Löcher 630 in den Leitern 130 eine im Wesentlichen längliche Gestalt aufweisen. Relativ zu einer axialen Position der Löcher 620 in der Isolierung 520 erstrecken sich die Langlöcher 630 in den Leitern 130 in abwechselnde axiale Richtungen von der axialen Position der Löcher 620 in der Isolierung 520. Unabhängig von der axialen Richtung, in die sich jedes Langloch 630 erstreckt, überlappt jedes Langloch 630 axial benachbarte Löcher 620 in der Isolierung 520 und einen Abschnitt des Langlochs 630 in dem nächsten Leiter 130. Dies schafft einen radial verlaufenden Kanal, durch den Kühlgas strömen kann, und bildet z.B. den ersten Eintrittskanal 210 und den ersten Austrittskanal 220 in dem Verteiler 200 und entsprechende Eintritts- und Austrittskanäle in nachfolgenden Verteilern.

[0046] Wie weiter in den Fig. 17 – 18 veranschaulicht, können die sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, 330, 332 eine serpentinenförmige Gestalt aufweist. Die sich axial erstreckenden serpentinenförmigen Kanäle 230, 232, 330, 332 können aus Langlöchern 630 in benachbarten gestapelten Leitern 130 bestehen. Wegen der vorstehend beschriebenen abwechselnden Beziehung in Bezug auf die Löcher 630 in benachbarten Leitern 130 sind die Langlöcher 630 in benachbarten gestapelten Leitern 130 axial versetzt, so dass die Langlöcher 630 in benachbarten gestapelten Leitern 130 an jedem Ende einander axial überlappen. Die Langlöcher 630 in benachbarten gestapelten Leitern 130 sind trotz der radial Trennung durch das Loch 620 in der dazwischen eingefügten Isolierung 520 strömungsmässig miteinander verbunden. Das Loch 620 ist mit der axialen Überlappung der Langlöcher 630 ausgerichtet. Dies bewirkt, dass Kühlgas einem serpentinenförmigen Weg durch mehr als einen einzigen Leiter 130 folgt, wie in den Fig. 17 – 18 dargestellt. Wie vorstehend in Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben, kann ein oder können mehrere sich axial erstreckende serpentinenförmige Kanäle 230, 232 z.B. durch den gleichen Eintrittskanal gespeist sein und den gleichen Austrittskanal 220 speisen.

[0047] Die Löcher 630 in den Leitern 130 können in einem durchgehenden Muster entlang einer axialen Länge des Leiters 130 vorgesehen sein, d.h., die Löcher 630 können in einem sich wiederholenden axialen Intervall entlang der Längserstreckung des Leiters 130 vorgesehen sein. Im Unterschied hierzu können die Löcher 620 in der Isolierung 520 in einem diskontinuierlichen Muster vorgesehen sein. Infolgedessen kann unter Bezugnahme auf Fig. 17 Kühlgas in den Eintrittskanal 210 eintreten und radial nach aussen in Bezug auf den Rotor voranschreiten, bis er den sich axial erstreckenden Kanal 230 und/oder 232 erreicht. Die Gasströmung dreht dann in eine axiale Richtung, strömt axial entlang des Langlochs 630, bis sie nicht mehr weiterströmen kann. Der Strömungspfad biegt dann radial nach innen ab, verläuft durch das Loch 620 in der Isolierung 520 und in ein stromabwärtiges Langloch 630 in einem benachbarten und radial inneren Leiter 130 hinein. Weil die Löcher 620 nicht in einem kontinuierlichen, regelmässigen Intervall in der Isolierung 520 vorgesehen sind, wird das Kühlgas durch die Isolierung 520 daran gehindert, weiter radial nach innen über das Langloch 630 hinaus zu strömen, und es muss erneut in Axialrichtung drehen. Dieses Muster wiederholt sich, bis der sich axial erstreckende Kanal 230 den Austrittskanal 220 erreicht.

[0048] Da sich der Strömungspfad durch die Langlöcher 630 in den Leitern 130 und die Löcher 620 in der Isolierung 520 windet, kann ein einzelner sich axial erstreckender Kanal 230 zwei oder mehrere Leiter 130 kühlen. Es sei angemerkt, dass, obwohl diese Merkmale in Bezug auf den sich axial erstreckenden Kanal 230 beschrieben sind, sie in verschiedenen Ausführungsformen in gleicher Weise auf alle anderen sich axial erstreckenden Kanäle anwendbar sind.

[0049] In einigen Ausführungsformen, wie in den Fig. 19 – 20 veranschaulicht, sind die Langlöcher 630 in benachbarten gestapelten Leitern 130 derart positioniert, dass die Langlöcher 630 in abwechselnden Leitern 130 abwechselnd an einer Vorderkante 142 bzw. einer Hinterkante 144 des Schlitzes 140 (Fig. 3 ) positioniert sind. Der Eintrittskanal 210, der Austrittskanal 220 und die sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, etc. sind in der vorstehend in Bezug auf Fig. 17 beschriebenen Weise geschaffen, wobei jedoch die Hinzufügung des Versatzes zwischen der Vorderkante 142 und der Hinterkante 144 einen schraubenförmigen Fluidströmungspfad durch die Leiter 130 hindurch ergibt, wie in Fig. 20 veranschaulicht.

[0050] Unter Bezugnahme auf Fig. 21 kann jedes Langloch 630 in dem Leiter 130 ferner eine Ausbrechöffnung 632 enthalten, die dazu dient, die Kühlgasströmung von einem Langloch 630 aus stromabwärts zu einem nächsten stromabwärtigen Langloch 630 in dem serpentinenförmigen Kanal zu richten. Die Ausbrechöffnung 632 kann im Wesentlichen trichterförmig gestaltet sein.

[0051] In weiteren Ausführungsformen weist jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle 230, 232, etc. eine Querschnittsfläche auf, die entsprechend der radialen Tiefe des bestimmten sich axial erstreckenden Kanals variieren kann. Z.B. kann in einer Ausführungsform die Querschnittsfläche des sich axial erstreckenden Kanals 230 (Fig. 17 ), der in einer kleinsten radialen Tiefe relativ zu der Aussenoberflache 102 des Rotors 100 (Fig. 3 ) angeordnet ist, d.h. am nächsten an der Aussenoberflache 102 des Rotors 100 angeordnet ist, grösser als z.B. die Querschnittsfläche des sich axial erstreckenden Kanals 232 sein. Der sich axial erstreckende Kanal 232 kann in einer grösseren radialen Tiefe relativ zu der Aussenoberflache 102 des Rotors 100 angeordnet sein, d.h., er ist näher an dem Unterschlitz 160 (Fig. 3 ) angeordnet, und kann eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen.

[0052] In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnen die Ausdrücke «erste», «zweite» und dergleichen keine Reihenfolge, Menge oder Wichtigkeit, sondern werden vielmehr dazu verwendet, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Ausdrücke «ein» und «eine» bezeichnen hierin keine Mengenbeschränkung, sondern zeigen das Vorhandensein von wenigstens einem der in Bezug genommenen Elemente an. Die Modifizierung «etwa», wie sie in Verbindung mit einer Menge verwendet wird, schliesst den angegebenen Wert mit ein und hat die durch den Zusammenhang vorgegebene Bedeutung (sie enthält z.B. den Fehlergrad, der mit einer Messung der bestimmten Grösse verbunden ist). Die Endung «(e)» bzw. «(en)», wie sie hierin verwendet wird, soll sowohl die Einzahl als auch die Mehrzahl des Begriffs, den sie modifiziert, umfassen, so dass sie dadurch einen oder mehrere von diesem Begriff enthält (z.B. enthält (enthalten) das (die) Metall(e) ein oder mehrere Metalle). Hierin offenbarte Bereiche sind im einschliesslichen Sinne gemeint und unabhängig voneinander kombinierbar (z.B. schliessen die Bereiche von «bis zu etwa 25 mm oder insbesondere etwa 5 mm bis etwa 20 mm» die Endpunkte und alle Zwischenwerte der Bereiche von «etwa 5 mm bis etwa 25 mm» etc. mit ein).

[0053] Während verschiedene Ausführungsformen hierin beschrieben sind, wird anhand der Offenbarung erkannt, dass verschiedene Kombinationen von Elementen, Veränderungen oder Verbesserungen daran durch einen Fachmann vorgenommen werden können und innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichen Umfang abzuweichen. Folglich besteht die Absicht, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt sein soll, die als die beste Art zur Ausführung dieser Erfindung offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

[0054] Es ist ein Rotor offenbart, der mehrere sich axial erstreckende Schlitze, die an dem Rotor angeordnet sind, mehrere Leiter, die in jedem der axialen Schlitze radial gestapelt sind, und einen sich axial erstreckenden Unterschlitz an einem radial inneren Ende jedes der Schlitze enthält. In jedem Schlitz ist eine Kühlstrecke vorgesehen, die sich von dem Unterschlitz aus radial nach aussen erstreckt. Die Kühlstrecke enthält wenigstens einen Verteiler, wobei jeder Verteiler wenigstens eine Eintrittskanal, wenigstens einen Austrittskanal, der von dem Eintrittskanal axial beabstandet ist, und mehrere sich axial erstreckende Kanäle enthält, die an einem ersten Ende mit einem von dem wenigstens einen Eintrittskanal und an einem zweiten Ende mit einem von dem wenigstens einen Austrittskanal in Strömungsverbindung stehen. Jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle ist in einer anderen radialen Tiefe in dem Schlitz gegenüber jedem weiteren sich axial erstreckenden Kanal angeordnet.

Bezugszeichenliste

[0055] <tb>100<SEP>Rotor <tb>102<SEP>Aussenoberflache des Rotors <tb>110<SEP>Kühlkanäle <tb>120<SEP>Antriebskupplung <tb>130<SEP>Leiter <tb>140<SEP>Schlitz <tb>142<SEP>Vorderkante <tb>144<SEP>Hinterkante <tb>150<SEP>Spulenkeil <tb>160<SEP>Unterschlitz <tb>170<SEP>Längsachse <tb>180<SEP>Rotorkörper <tb>190<SEP>Haltering <tb>200<SEP>Verteiler <tb>210<SEP>erster Eintrittskanal <tb>212<SEP>zweiter Eintrittskanal <tb>214<SEP>dritter Eintrittskanal <tb>216<SEP>vierter Eintrittskanal <tb>218<SEP>fünfter Eintrittskanal <tb>220<SEP>erster Austrittskanal <tb>221<SEP>Schaft <tb>222<SEP>zweiter Austrittskanal <tb>223<SEP>Kriechblock <tb>224<SEP>dritter Austrittskanal <tb>226<SEP>vierter Austrittskanal <tb>228<SEP>fünfter Austrittskanal <tb>230<SEP>erster axialer Kanal <tb>232<SEP>zweiter axialer Kanal <tb>234<SEP>dritter axialer Kanal <tb>236<SEP>vierter axialer Kanal <tb>238<SEP>fünfter axialer Kanal <tb>240<SEP>erste axiale Position <tb>250<SEP>zweite axiale Position <tb>260<SEP>erstes Ende (von 230) <tb>270<SEP>zweites Ende (von 230) <tb>300<SEP>Verteiler <tb>310<SEP>erster Eintrittskanal <tb>320<SEP>erster Austrittskanal <tb>330<SEP>erster axialer Kanal <tb>331<SEP>zweiter axialer Kanal <tb>332<SEP>dritter axialer Kanal <tb>333<SEP>vierter axialer Kanal <tb>334<SEP>fünfter axialer Kanal <tb>335<SEP>sechster axialer Kanal <tb>336<SEP>siebter axialer Kanal <tb>337<SEP>achter axialer Kanal <tb>338<SEP>neunter axialer Kanal <tb>340<SEP>erste axiale Position <tb>350<SEP>zweite axiale Position <tb>360<SEP>erstes Ende <tb>370<SEP>zweites Ende <tb>400<SEP>Verteiler <tb>410<SEP>erster Eintrittskanal <tb>420<SEP>erster Austrittskanal <tb>430<SEP>erster sich axial erstreckender Kanal <tb>432<SEP>zweiter sich axial erstreckender Kanal <tb>434<SEP>dritter sich axial erstreckender Kanal <tb>500<SEP>Stufe <tb>510<SEP>Anwinklung <tb>520<SEP>Isolierung <tb>550<SEP>erste Schachtelung <tb>560<SEP>zweite Schachtelung <tb>600<SEP>Verteiler <tb>620<SEP>Löcher in der Isolierung <tb>630<SEP>Löcher in Wicklungen

Claims

1. Rotor, der aufweist: mehrere sich axial erstreckende Schlitze, die an einem Körper des Rotors angeordnet sind; mehrere Leiter, die in jedem der axialen Schlitze radial gestapelt sind; einen sich axial erstreckenden Unterschlitz, der an einem radial inneren Ende jedes der Schlitze angeordnet ist; in jedem Schlitz eine Kühlstrecke, die sich von dem Unterschlitz aus radial nach aussen erstreckt, wobei die Kühlstrecke wenigstens einen Verteiler aufweist, wobei jeder Verteiler enthält: wenigstens einen Eintrittskanal, der sich nach aussen in eine im Wesentlichen radiale Richtung von dem Unterschlitz aus an einer ersten axialen Position entlang des Schlitzes erstreckt, wobei der wenigstens eine Eintrittskanal sich bis zu einer radialen Teiltiefe des Schlitzes erstreckt, wenigstens einen Austrittskanal, der sich nach aussen in eine im Wesentlichen radiale Richtung von einer radialen Teiltiefe des Schlitzes aus bis zu der radial äusseren Oberfläche des Rotors erstreckt, wobei der wenigstens eine Austrittskanal an einer zweiten axialen Position entlang des Schlitzes angeordnet ist, die zu der ersten axialen Position axial beabstandet ist, und mehrere sich axial erstreckende Kanäle, die an einem ersten Ende mit einem von dem wenigstens einen Eintrittskanal und an einem zweiten Ende mit einem von dem wenigstens einen Austrittskanal in Strömungsverbindung steht, wobei jeder von den mehreren sich axial erstreckenden Kanälen in einer anderen radialen Tiefe in dem Schlitz gegenüber jedem weiteren sich axial erstreckenden Kanal angeordnet ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Eintrittskanal und der wenigstens eine Austrittskanal im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und sich radial nach aussen unter einem Winkel erstrecken, der nicht senkrecht zu dem Unterschlitz steht.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wenigstens eine Verteiler in jedem Schlitz ferner mehrere Verteiler aufweist, wobei die mehreren Verteiler derart geschachtelt sind, dass jeder Eintrittskanal von jedem anderen Eintrittskanal axial beabstandet ist und jeder Austrittskanal von jedem anderen Austrittskanal axial beabstandet ist, und wobei jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle in jedem Verteiler im Wesentlichen die gleiche axiale Länge aufweist.

4. Rotor nach Anspruch 3, wobei eine Gesamtanzahl der sich axial erstreckenden Kanäle in den mehreren geschachtelten Verteilern gleich einer Anzahl von in dem Schlitz gestapelten Leitern ist; und/oder wobei der Rotor in Abschnitte entlang seiner axialen Länge unterteilt ist, wobei jeder Abschnitt eine Schachtelung von Verteilern enthält, wobei jeder Abschnitt ungefähr die gleiche Länge wie die Schachtelung von darin angeordneten Verteilern aufweist; wobei die Abschnitte und die geschachtelten Verteiler vorzugsweise in der Nähe der Enden des Rotors axial kürzer relativ zu den Abschnitten und den geschachtelten Verteilern in der Mitte des Rotors sind.

5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Isolierung aufweist, die zwischen jedem der Leiter angeordnet ist; wobei jeder von dem Eintrittskanal und dem Austrittskanal Löcher aufweist, die in den Leitern und der zwischen den Leitern angeordneten Isolierung ausgespart sind.

6. Rotor nach Anspruch 5, wobei die Löcher in der Isolierung im Wesentlichen rund und in einer Mittelebene des Schlitzes im Wesentlichen zentriert angeordnet sind; und/oder wobei die Löcher in den Leitern länglich sind und wobei, relativ zu einer axialen Position der Löcher in der Isolierung, die Langlöcher in den Leitern sich in abwechselnde axiale Richtungen von der axialen Position der Löcher in der Isolierung erstrecken.

7. Rotor nach Anspruch 6, wobei all die sich axial erstreckenden Kanäle ferner einen serpentinenförmigen Kanal aufweisen, der Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern enthält, wobei die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern derart axial versetzt sind, dass die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern an jedem Ende einander axial überlappen, wobei die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern über ein Loch in der dazwischen eingefügten Isolierung miteinander strömungsmässig verbunden sind, das mit der axialen Überlappung der Langlöcher ausgerichtet ist.

8. Rotor nach Anspruch 7, wobei die Langlöcher in benachbarten gestapelten Leitern derart positioniert sind, dass die Langlöcher in abwechselnden Leitern an einer Vorderkante bzw. einer Hinterkante des Schlitzes derart angeordnet sind, dass der serpentinenförmige Durchgang einen schraubenförmigen Fluidströmungspfad ergibt; und/oder wobei jeder von den mehreren sich axial erstreckenden Kanälen eine Querschnittsfläche aufweist und wobei die Querschnittsfläche des sich axial erstreckenden Kanals in der geringsten radialen Tiefe relativ zu der Aussenoberfläche des Rotors grösser ist als die Querschnittsfläche des sich axial erstreckenden Kanals in einer grösseren radialen Tiefe relativ zu der Aussenoberflache des Rotors; und/oder wobei jedes Langloch eine Ausbrechöffnung enthält, die dazu dient, eine Strömung in ein stromabwärtiges Langloch in dem serpentinenförmigen Kanal zu richten.

9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Verteiler ferner einen ersten Verteiler und einen zweiten Verteiler aufweist, der von dem ersten Verteiler seitlich versetzt und mit diesem axial ausgerichtet ist, wobei der zweite Verteiler einen Fluidströmungspfad in einer axialen Richtung bereitstellt, die zu einem durch den ersten Verteiler bereitgestellten Fluidströmungspfad entgegengesetzt ist.

10. Rotor, der aufweist: mehrere sich axial erstreckende Schlitze, die an einem Körper des Rotors angeordnet sind; mehrere Leiter, die in jedem der axialen Schlitze radial gestapelt sind; einen sich axial erstreckenden Unterschlitz, der an einem radial inneren Ende jedes der Schlitze angeordnet ist; in jedem Schlitz eine Kühlstrecke, die sich radial nach aussen von dem Unterschlitz aus durch die mehreren Leiter erstreckt, wobei die Kühlstrecke mehrere geschachtelte Verteiler aufweist, wobei jeder Verteiler in einer Schachtelung von Verteilern enthält: einen Eintrittskanal, der sich radial nach aussen von dem Unterschlitz aus an einer ersten axialen Position entlang des Schlitzes erstreckt, wobei sich der Eintrittskanal bis zu einer radialen Teiltiefe des Schlitzes erstreckt, einen Austrittskanal, der sich radial nach aussen von einer radialen Teiltiefe des Schlitzes aus bis zu der radial äusseren Oberfläche des Rotors erstreckt, wobei der Austrittskanal an einer zweiten axialen Position entlang des Schlitzes angeordnet ist, die von der ersten axialen Position axial beabstandet ist, und mehrere sich axial erstreckende Kanäle, die an einem ersten Ende mit dem Eintrittskanal und an einem zweiten Ende mit dem Austrittskanal in Fluidverbindung stehen, wobei jeder der mehreren sich axial erstreckenden Kanäle in einer anderen radialen Tiefe in dem Schlitz gegenüber jedem anderen sich axial erstreckenden Kanal angeordnet ist, wobei eine Gesamtzahl der sich axial erstreckenden Kanäle in den mehreren geschachtelten Verteilern gleich einer Anzahl von in dem Schlitz gestapelten Leitern ist.