DD256398A1

DD256398A1 - DIRECT CONDUCTIVE COOLING WITH GAS-FOAMED COOLANT FOR ELECTRIC INTERNAL PANELS

Info

Publication number: DD256398A1
Application number: DD29849286A
Authority: DD
Inventors: Guenter Lemberg
Original assignee: Bergmann Borsig Veb
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-05-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine direkte Leiterkuehlung mit gasfoermigem Kuehlmittel fuer elektrische Maschinen, deren Polsystem sich auf dem Rotor befindet, wie z. B. Drehstrom- und Einphasen-Synchron-Vollpolgeneratoren und -motoren, Schenkelpolsynchronmaschinen und Innenpol-Gleichstrommaschinen. Die Wicklungskopfleiter der Vollpolrotoren sind in der Hoehe des Stapels der Spulenseiten mit symmetrisch zur Leiterachse liegenden Durchbruechen und Ausnehmungen versehen, die die Umlenkung des Kuehlgasstromes aus der radialen in die tangentiale Richtung bezueglich der oberen Leiter bewirken. Bei Schenkelpolrotoren sind die Leiter der kompletten Polwicklung symmetrisch und nichtsymmetrisch zur Leiterachse liegenden Durchbruechen und Ausnehmungen versehen, die eine tangentiale Zustroemung in die unteren Leiter und eine tangentiale Abstroemung des Kuehlgases aus den oberen Leitern bei radialer Durchstroemung der in der Spulenhoehe dazwischenliegenden Leiter bewirken.The invention relates to a direct Leitungskuehlung with gaseous coolant for electrical machines whose Polsystem is located on the rotor, such. B. three-phase and single-phase synchronous Vollpolgeneratoren and motors, salient pole synchronous machines and inner pole DC machines. The winding head of the Vollpolrotoren are provided at the level of the stack of coil sides with lying symmetrically to the conductor axis breakthroughs and recesses, which cause the deflection of the cooling gas flow from the radial to the tangential direction with respect to the upper ladder. In salient pole rotors, the conductors of the complete pole winding symmetrical and non-symmetrical to the conductor axis breakthroughs and recesses are provided which cause a tangential Zustroemung in the lower conductor and a tangential Abstroemung the cooling gas from the upper conductors with radial passage of the coil height in the intermediate conductor.

Description

Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine direkte Leiterkühlung mit gasförmigem Kühlmittel für elektrische Maschinen, deren Polsystem sich auf dem Rotor befindet, wie z. B. Drehstrom- und Einphasen-Synchron-Vollpolgeneratoren und -motoren, Schenkelpolsynchronmaschinen und Innenpol-Gleichstrom-Maschinen.The invention relates to a direct conductor cooling with gaseous coolant for electrical machines whose Polsystem is located on the rotor, such. B. three-phase and single-phase synchronous Vollpolgeneratoren and motors, salient pole synchronous machines and pole-DC machines.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Abfuhr der Verlustwärme aus den Wicklungen großer rotierender elektrischer Maschinen hat sich die direkte Leiterkühlung in vielfältigen konstruktiven Ausgestaltungen durchgesetzt. Insbesondere bei gleichstromgespeisten Polwicklungen auf dem Rotor von Drehstrom-und Einphasen-Synchronmaschinen in Vollpol-und Schenkelpolbauart wird ein gasförmiges Kühlmittel indirekten Kontakt mit den stromführenden elektrischen Leitern gebracht, um die Verlustwärme möglichst direkt vom Entstehungsort abzuführen.To dissipate the heat loss from the windings of large rotating electrical machines, the direct conductor cooling has prevailed in various constructive configurations. In particular, in DC-powered pole windings on the rotor of three-phase and single-phase synchronous machines in full-pole and Schenkelpolbauart a gaseous coolant is brought indirect contact with the current-carrying electrical conductors to dissipate the heat loss as directly as possible from the source.

Die bekannten technischen Lösungen lassen sich nach der Art der Strömungsrichtung des gasförmigen Kühlmittels (z.B. Luft, Wasserstoff, Stickstoff) in bezug auf die Achse des elektrischen Leiters wie folgt charakterisieren:The known technical solutions can be characterized according to the type of flow direction of the gaseous coolant (for example air, hydrogen, nitrogen) with respect to the axis of the electrical conductor as follows:

— direkte Axialkühlung längs der Leiterachse, im Leiter oder an seinen Außenflanken, wobei das Kühlmittel axial oder radial zugeführt und überwiegend radial abgeführt wird,Direct axial cooling along the conductor axis, in the conductor or on its outer flanks, wherein the coolant is supplied axially or radially and is discharged predominantly radially,

— direkte Radialkühlung senkrecht zur Leiterachse mit Durchbrüchen oder Ausnehmungen im Leiter vom Nutgrund zur Nutöffnung, wobei das Kühlmittel aus einem Nutgrundkanal oder aus dem Maschinenluftspalt entnommen wird,Direct radial cooling perpendicular to the conductor axis with openings or recesses in the conductor from the groove base to the groove opening, wherein the coolant is taken from a groove base channel or from the machine air gap,

— direkte Querkühlung quer zur Leiterachse in tangentialer Richtung, wobei das Kühlmittel radial zu-und abgeführt wird. Zu diesen bekannten Prinziplösungen existieren auch Kombinationen zwischen ihnen.- Direct transverse cooling transversely to the conductor axis in the tangential direction, the coolant is radially to and removed. For these known principle solutions, there are also combinations between them.

Bei rotierenden elektrischen Innenpolmaschinen oben erwähnter Art, insbesondere bei luftgekühlten Turbogeneratoren kleiner Leistung, führt die Anwendung der direkten Axialkühlung wegen der vergleichsweise geringen zu realisierenden Leiterzahl pro Nut zu hohen Erregerströmen, damit zu großer Bürstenanzahl und erhöhtem Wartungsaufwand. Abhängig von den Umgebungsbedingungen am Einsatzort der Maschinen kann eine erhöhte Verschmutzung der Kühlwege in der Maschine nicht immer beherrscht werden.In rotary electric Innenpolmaschinen the above-mentioned type, especially in air-cooled turbogenerators low power, the application of direct axial cooling due to the relatively low to be realized number of conductors per groove leads to high exciter currents, thus too large number of brushes and increased maintenance. Depending on the environmental conditions at the place of use of the machines, increased contamination of the cooling paths in the machine can not always be mastered.

Deshalb wird bei diesen Maschinen kleiner Leistung die Radialkühlung bevorzugt. Die Durchströmwege für das Kühlmittel durch die Leiter sind relativ kurz, der Querschnitt der Durchbrüche und Ausnehmnungen läßt sich bei Verschmutzungsgefahr besser anpassen, der Erregerstrom bleibt in gewohnten Grenzen, da die Leiterzahl pro Nut gegenüber der indirekten Kühlung prinzipiell nicht verringert zu werden braucht und die übliche Fertigungstechnologie des Einlegens der Wicklungen erhalten bleibt.Therefore, in these low power machines, radial cooling is preferred. The flow paths for the coolant through the ladder are relatively short, the cross section of the openings and recesses can be better adapted to the risk of contamination, the exciter current remains within normal limits, since the number of conductors per groove compared to the indirect cooling principle does not need to be reduced and the usual Manufacturing technology of inserting the windings is maintained.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Radialkühlung ist jedoch, daß sie sich in ihrer Prinzipform auf den Nutteil von Vollpolmaschinen beschränkt und für den Wicklungskopfbereich unter Rotorkappenringen nicht anwendbar ist. Lösungen mit radialen Abströmöffnungen in den Rotorkappenringen haben sich aus mechanischen Sicherheitsgründen nicht bewährt.A major disadvantage of this radial cooling, however, is that it is limited in its basic form to the groove part of Vollpolmaschinen and is not applicable to the winding head region under rotor cap rings. Solutions with radial outflow openings in the rotor cap rings have not been proven for mechanical safety reasons.

Eine auch für kleine Maschinenleistungen denkbare Kombination zwischen Axialkühlung im Wicklungskopfbereich und Radialkühlung im Nutbereich löst die o.g. Schwierigkeiten der relativ geringen zu realisierenden Leiterzahl pro Nut nicht und ist technologisch sehr aufwendig.A combination of axial cooling in the winding head area and radial cooling in the slot area, which is also conceivable for small machine outputs, solves the above-mentioned problem. Difficulties of relatively low to be realized number of conductors per groove and is technologically very expensive.

Im Wicklungskopfbereich von Vollpolrotoren wird daher bei Anwendung der Radialkühlung im Nutteil die indirekte Leiterkühlung beibehalten oder eine Kühlung der Wicklungskopf leiter an ihren äußeren Schmalseiten angewendet.In the winding head region of Vollpolrotoren therefore the application of the radial cooling in the groove part, the indirect conductor cooling is maintained or cooling of the winding head conductor used on its outer narrow sides.

Die gleichen Nachteile bestehen bei Polwicklungen auf ausgeprägten Polen, wo der Polschuh für die gesamte Windungslänge die radiale Ausströmung des Kühlgases aus der Polspule verhindert. Das trifft im Bereich des Jochringes am unteren Ende des Polkerns und an den unteren Polspulenleitern auch für die radiale Zuströmung des Kühlgases zu.The same disadvantages exist in pole windings on pronounced poles, where the pole piece for the entire winding length prevents the radial outflow of the cooling gas from the pole coil. This applies in the region of the yoke ring at the lower end of the Polkerns and at the lower Polspulenleitern also for the radial inflow of the cooling gas.

Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, für die Polwicklungen von Innenpolmaschinen eine Kühlung zu entwickeln, die den Wicklungskopfbereich bei Vollpolrotoren derart kühlt, daß dieser Bereich in den Belastungswerten vergleichbar zum radialgekühlten Nutteil wird.The invention aims to develop cooling for the pole windings of internal pole machines which cools the winding head region in full pole rotors in such a way that this region in the load values becomes comparable to the radially cooled groove part.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den Wicklungskopfbereich der Polwicklungen von Vollpolrotoren und für die gesamte Windungslänge von Polwicklungen auf ausgeprägten Polen (Schenkelpolrotoren) eine direkte Kühlung mit gasförmigem Kühlmittel zu entwickeln, die eine einheitliche mittlere Stromdichte für die gesamte Windungslänge gewährleistet sowie eine große Leiterzahl pro Nut oder Spulenseite realisierbar macht und die bei Schenkelpolrotoren die Anwendung der direkten Kühlung der gesamten Polspule ebenfalls in analoger Weise gestattet.The invention has the object of providing a direct cooling with gaseous coolant for the winding head region of the pole windings of full pole rotors and for the entire winding length of pole windings on salient poles (salient pole rotors), which ensures a uniform average current density for the entire winding length and a large number of conductors makes per groove or coil side feasible and allows the Schenkelpolrotoren the application of direct cooling of the entire pole coil also in an analogous manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Vollpolrotoren die Wicklungskopfleiter in der Höhe des Stapels der Spulenseiten mit symmetrisch zur Leiterachse liegenden Durchbrüchen und Ausnehmungen versehen sind, die die Umlenkung des Kühlgasstromes aus der radialen in die tangentiale Richtung bezüglich der oberen Leiter bewirken; daß bei Schenkelpolroten die Leiter der kompletten Polwicklung mit symmetrisch und nichtsymmetrisch zur Leiterachse liegenden Durchbrüchen und Ausnehmungen versehen sind, die eine tangentiale Zuströmung in die unteren Leiter und eine tangentiale Abströmung des Kühlgases.aus den oberen Leitern bei radialer Durchströmung in der Spulenhöhe dazwischenliegenden Leiter bewirken und an den Stirnseiten der Pole das gleiche Prinzip angewendet wird, bzw. eine gleichartige Ausführung der Leiter wie an den Pollängsseiten vorliegt.According to the invention the object is achieved in that Vollpolrotoren the winding head conductors are provided in the height of the stack of coil sides with lying symmetrically to the conductor axis openings and recesses, which cause the deflection of the cooling gas flow from the radial to the tangential direction with respect to the upper conductor; that at Schenkelpolroten the head of the complete pole winding with symmetrical and non-symmetrical to the conductor axis breakthroughs and recesses are provided which cause a tangential inflow into the lower conductor and a tangential outflow of Kühlgases.aus from the upper conductors with radial flow in the coil height intermediate conductor and on the front sides of the poles, the same principle is applied, or a similar design of the ladder is present as on the pole sides.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zur Abstützung Abstützplatten und Längsplatten angeordnet und diese mit entsprechenden Öffnungen versehen sind, wobei die Anlage der Abstützplatten an die Wicklungskopfleiter nur an Stellen erfolgt, wo die oberen Wicklungskopfleiter nicht in ihrer Breite durch Ausnehmungen geschwächt sind und daß die Längsplatten im Bereich unterhalb der oberen Wicklungskopfleiter Verdickungen aufweisen.Another feature of the invention is that for supporting support plates and longitudinal plates arranged and they are provided with corresponding openings, wherein the investment of the support plates is carried to the winding head conductors only in places where the upper winding head conductors are not weakened in width by recesses and that the longitudinal plates have thickenings in the region below the upper winding head conductors.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß zur Montage Abstützplatte/Längsplatte die Längsplatte eine Ausnehmung aufweist, in die die Abstützplatte in ihrer gesamten Länge hineinpaßt und die Abstützplatte Schlitze aufweist, die für das Aufrichten der Abstützplatte senkrecht zur Längsplatte bemessen sind.Another feature is that for mounting the support plate / longitudinal plate, the longitudinal plate has a recess into which the support plate fits in its entire length and the support plate has slots that are dimensioned for the erection of the support plate perpendicular to the longitudinal plate.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. In the drawing shows

Fig. 1: einen Ausschnitt aus dem Wicklungskopfbereich einer Spulenseite einer Vollpolmaschine,1: a section of the winding head region of a coil side of a full-pole machine,

Fig. 2: einen Querschnitt aus Fig. 1,2 shows a cross section of Fig. 1,

Fig.3: einen Längsschnitt zu Fig. 1,3 shows a longitudinal section to Fig. 1,

Fig. 4: einen Längsschnitt zu Fig. 1 bei axial gestaffelter Anordnung,4 shows a longitudinal section to FIG. 1 in an axially staggered arrangement, FIG.

Fig. 5: einen Längsschnitt einer Axialstaffelung im Bereich des Rotorkappensitzes,5 shows a longitudinal section of an axial graduation in the region of the rotor cap seat,

Fig.6: eine Ausführungsform der erfinderischen Lösung im Anschluß an den Rotorballenkörper,6 shows an embodiment of the inventive solution following the rotor bale body,

Fig.7a-7e: mehrere Ausführungsformen der Abstütz- und Längsplatten,7a-7e: several embodiments of the support and longitudinal plates,

Fig.8: den Querschnitt eines Schenkelpols.8 shows the cross section of a salient pole.

In Fig. 1 ist ohne Darstellung der Windungsisolierung ein Ausschnitt aus dem Wicklungskopfbereich einer Spulenseite einer Vollpolmaschine gezeigt, wobei zur Verdeutlichung der erfinderischen Lösung die radial aufeinanderliegenden Wicklungskopf leiter 1; 1'; 1" mit radialem Abstand voneinander gezeigt sind. Die mit Durchbrüchen 2 versehenen Wicklungskopfleiter 1 liegen näherzur Maschinendrehachse (im Nutbereich näher zum Nutgrund) als der Wicklungskopfleiter V und die Wicklungskopfleiter 1" mit Ausnehmungen 3. Die Wicklungskopfleiter 1; 1'und 1" unterscheiden sich hinsichtlich der Anordnung der Durchbrüche 2 und Ausnehmungen 3 zum Druchtritt des Kühlgases 4 zwecks Übergangs von der radialen Strömungsrichtung in den Wicklungskopfleitern 1 und T in die tangentiale — in den Stirnverbindungsbögen axiale — Richtung in den Wicklungskopfleitern 1". Während in den unteren Wicklungskopfleitern 1, die die überwiegende Mehrzahl aller Leiter einer Spulenseite ausmachen, die Durchbrüche 2 (die auch eine andere Form als in Fig. 1 gezeigt ist besitzen können) symmetrisch und zentrisch zur Leiterachse liegen und in ihren Abmessungen hinsichtlich Effektivität der Kühlung und Verlustminimum optimierbar sind, besitzen die Wicklungskopfleiter Y und 1" mindestens zwei symmetrisch zur Leiterachse liegende Durchbrüche 2 bzw. Ausnehmungen 3 einander axialparallel, um die sukzessive Umlenkung des zentrischIn Fig. 1, a portion of the winding head portion of a coil side of a full pole machine is shown without illustrating the Windungsisolierung, wherein for clarification of the inventive solution, the radially superimposed winding head conductor 1; 1'; The winding head conductors 1 provided with openings 2 are closer to the machine axis of rotation (in the groove area closer to the groove bottom) than the winding head conductor V and the winding head conductors 1 "with recesses 3. The winding head conductors 1; 1 'and 1 "differ in terms of the arrangement of the openings 2 and recesses 3 for Druchtritt of the cooling gas 4 for the purpose of transition from the radial flow direction in the winding head conductors 1 and T in the tangential - in the Stirnverbindungsbögen axial - direction in the winding head conductors 1". While in the lower winding head conductors 1, which make up the vast majority of all conductors of a coil side, the apertures 2 (which may also have a different shape than shown in Fig. 1) may be symmetrical and concentric with the conductor axis and their dimensions in terms of cooling effectiveness and loss minimum can be optimized, have the winding head Y and 1 "at least two symmetrical to the conductor axis breakthroughs 2 or recesses 3 axially parallel to each other, the successive deflection of the centric

radialgeführten Kühlgases 4 in die beidseitig tangential oder quer zum Leiter liegende Richtung zu verwirklichen. Die Länge der radial einander zugeordneten Durchbrüche 2 und Ausnehmungen 3 in allen Wicklungskopfleitern 1; V; 1" ist bevorzugt gleichgroß. Die Querschnittsfläche der Durchbrüche 2 und Ausnehmungen 3 ist im freien Durchtritt pro Leiter und bei allen Leitern zueinander ebenfalls vorzugsweise gleichgroß pro axialem Abschnitt ihrer radialen Zuordnung.radially guided cooling gas 4 in the tangential or transverse to the conductor on both sides to realize direction. The length of the radially associated apertures 2 and recesses 3 in all winding head conductors 1; V; The cross-sectional area of the apertures 2 and recesses 3 in the free passage per conductor and, in the case of all conductors to one another, are also preferably of the same size per axial section of their radial allocation.

Es können natürlich abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel auch andere Längen- und Querschnittsverhältnisse gewählt sein. Zum Einbringen der Durchbrüche 2 und Ausnehmungen 3 in die Wicklungskopfleiter 1; 1' und 1" genügt jedoch prinzipiell ein einziges Stanzwerkzeug.Of course, other lengths and cross-sectional proportions may be chosen differently from the embodiment shown. For introducing the openings 2 and recesses 3 in the winding head 1; 1 'and 1 ", however, in principle, a single punching tool is sufficient.

In der Fig.2 ist der Querschnitt aus Fig. 1 unter Angabe der Umlenkung des Kühlgases 4 dargestellt.2 shows the cross section from FIG. 1, indicating the deflection of the cooling gas 4.

Die Fig. 3 zeigt die radiale Zuordnung in streng senkrechter Anordnung der Durchbrüche 2 und Ausnehmungen 3 und die Fig. 4 die axial gestaffelte Anordnung der Durchbrüche 2 und Ausnehmungen 3 zum Zwecke der weiteren Vergrößerung der Wärmeabgabefläche oder aus anderen Gründen.Fig. 3 shows the radial assignment in strictly vertical arrangement of the openings 2 and recesses 3 and Fig. 4, the axially staggered arrangement of the openings 2 and recesses 3 for the purpose of further enlargement of the heat transfer surface or other reasons.

Eine Axialstaffelung im Bereich des Rotorkappensitzes 5 und zur Anwendung nicht gleicher Längen und Querschnitte der Durchbrüche 2 und Ausnehmungen 3 in radial zugeordneten Leiterkühlabschnitten zeigt die Fig. 5.An axial graduation in the region of the rotor cap seat 5 and the use of not equal lengths and cross sections of the openings 2 and recesses 3 in radially associated conductor cooling sections is shown in FIG. 5.

Zur Darstellung und Erläuterung der Abfuhr des in den Wicklungskopfleitern 1; 1' und 1" erwärmten Kühlgases 4 nach seinem Austritt aus den Wicklungskopfleitern 1" aus dem Raum zwischen den Wicklungskopfspulenseiten ist in Fig.6 ein Ausführungsbeispiel im Anschluß an den Rotorballenkörper 6 gezeigt.To illustrate and explain the removal of the in the winding head conductors 1; 1 'and 1 "heated cooling gas 4 after its exit from the winding head conductors 1" from the space between the winding coil sides is shown in Fig.6 an embodiment following the rotor bale body 6.

Auf gleiche Art, wie nachfolgend hierfür beschrieben, erfolgt auch die Gestaltung und Bemessung für den Raumteil zwischen den Stirnverbindungsbögen der Wicklung. Die Abstützplatten 7 aus Isolierstoff, die eine tangentiale Abstützung des Wicklungskopfes bewirken und die gegen axiale Verschiebung durch Längsplatten 8 aus Isolierstoff gesichert sind, stützen die Spulenseiten (Leiterflanken der Wicklungskopf leiter 1; 1' und 1") durchgehend über bevorzugt die ganze Spulenhöhe an den Stellen ab, wo die Breite der Wicklungskopfleiter 1" nicht geschwächt ist. Das Kühlgas 4 tritt durch Öffnungen 9 der Abstützplatten 7 axial und gegebenenfalls mit einer kleinen Tangentialkomponente auch durch die Längsplatten 8 hindurch. Am Ballenende des Rotorballenkörpers 6 sind im Zahnbereich Radialschlitze 10 eingefräst, die das Kühlgas 4 aus den Räumen unter dem nicht dargestellten Rotorkappenring in den Maschinenluftspalt führen.In the same way as described below for this purpose, the design and dimensioning of the space part between the Stirnverbindungsbögen the winding also takes place. The support plates 7 of insulating material, which cause a tangential support of the winding head and are secured against axial displacement by longitudinal plates 8 of insulating support the coil sides (conductor edges of the winding head head 1, 1 'and 1 ") continuously over preferably the whole coil height to the Make off where the width of the winding head 1 "is not weakened. The cooling gas 4 passes through openings 9 of the support plates 7 axially and optionally with a small tangential component and through the longitudinal plates 8 therethrough. At the ball end of the rotor bale body 6 radial slots 10 are milled in the tooth region, which lead the cooling gas 4 from the spaces under the rotor cap ring, not shown in the engine air gap.

Mehrere Ausführungsformen der Abstütz-und Längsplatten 7 und 8 werden in den Fig.7 a-7e gezeigt. Es besteht die Möglichkeit, die Abstütz-und Längsplatten 7 und 8 aus Isolierstoff jeweils einteilig oder mehrteilig auszuführen. Die Fig.7azeigtfürdiein Fig. 6 nur angedeutete Plattenausgestaltung ein Beispiel mit nicht dargestellter einteiliger Längsplatte 8 und zweiteiliger Abstützplatte 7. Die in grundsätzlich verschiedener Form möglichen Öffnungen 9 sind so bemessen, daß sie die axiale — in Stirnbogenbereich, bezogen auf Maschinenachse, tangentiale — Abströmung des erwärmten Kühlgases 4 in Richtung Ballenende des Rotorballenkörpers 6 nur in dem aus Festigkeitsgründen erforderlichen Maße, d. h. minimal behindern und somit einen festigkeitsmäßig zulässigen maximalen Querschnitt haben. Wenn die Dicke der Abstützplatten 7, die von der Stegbreite der ungeschwächten Wicklungskopfleiter 1" zwischen den Ausnehmungen 3 bestimmt ist, nicht zur sicheren Verbindung der Abstützplatten 7 mit den Längsplatten 8 ausreicht, ist eine Verdickung der Abstützplatten 7 benachbart zur Längsplatte 8 vorgesehen, wobei nach Fig.7 b die Abstützplatten 7, jeweilszwischen Längsplatte 8 und den Leitern 1; 1'; 1" liegend, bevorzugt aus einem Stück Isoliermaterial hergestellt sind.Several embodiments of the support and longitudinal plates 7 and 8 are shown in Figures 7 a-7e. It is possible to perform the support and longitudinal plates 7 and 8 made of insulating material in one piece or in several parts. FIG. 7a shows, for the plate design only indicated in FIG. 6, an example with unillustrated one-piece longitudinal plate 8 and two-part support plate 7. The openings 9, which are possible in a fundamentally different form, are dimensioned so that they have the axial outflow tangential in frontal arch area relative to machine axis the heated cooling gas 4 in the direction of the bale end of the rotor bale body 6 only in the dimensions required for reasons of strength, d. H. hamper slightly and thus have a strength permissible maximum cross-section. If the thickness of the support plates 7, which is determined by the web width of the unattenuated winding head 1 "between the recesses 3, not sufficient for secure connection of the support plates 7 with the longitudinal plates 8, a thickening of the support plates 7 adjacent to the longitudinal plate 8 is provided, wherein 7 b, the support plates 7, in each case between the longitudinal plate 8 and the conductors 1, 1 ', 1 "lying, are preferably made of a piece of insulating material.

Es ist auch möglich, die Abstützplatten 7 insgesamt einteilig herzustellen und die Längsplatte 8 mehrteilig auszuführen, wie Fig.7c im zerlegten Zustand zeigt.It is also possible to produce the support plates 7 in one piece and to carry out the longitudinal plate 8 in several parts, as Fig.7c shows in the disassembled state.

Es ist, wie in Fig.7d dargestellt, möglich, sowohl die Abstützplatten 7 als auch die Längsplatten 8 je einteilig herzustellen, wobei zum Zusammenbau die Abstützplatten 7 diagonal in die großen, dafür bemessenen Ausnehmungen 11 der Längsplatten 8 eingeführt und durch Benutzung der Schlitze 12 der Abstützplatten 7 in die endgültige Lage gebracht werden.It is, as shown in Figure 7d, possible to produce both the support plates 7 and the longitudinal plates 8 each in one piece, for assembly, the support plates 7 diagonally inserted into the large, sized recesses 11 of the longitudinal plates 8 and by using the slots 12th the support plates 7 are brought into the final position.

Es ist weiterhin möglich, am Ballenende im Zahnbereich je Zahn nur einen Radialschlitz 10 zahnmittig mit einem festigkeitsmäßig maximal zulässigen Kühlgasdurchtrittsquerschnitt anzuordnen — was aus Platzgründen oft erforderlich ist—,wenn das ballenseitige Ende der Längsplatte 8 die in Fig.7 e prinzipiell gezeigte Form mit einer zum Rotorballenkörper 6 hin einseitig offenen Ausnehmung 9'versehen ist.It is also possible to arrange at the end of the bale in the tooth area per tooth only a radial slot 10 with a maximum permittivity permissible Kühlgasdurchtrittsquerschnitt - which is often required for reasons of space - when the ball-side end of the longitudinal plate 8 in Figure 7 e principle shown with a shape to the rotor bale body 6 towards one side open recess 9 'is provided.

In Fig. 8 ist der Querschnitt eines Schenkelpols gezeigt, der unter seinen Polschuhen 13 um den Polkern 14 herum elektrisch isoliert die erfindungsgemäß direktgekühlte Polwicklung 15 trägt. In der linken Seite von Fig. 8 ist eine Ausführung mit einseitigem tangentialen (im Stirnteil axialem) Ein- und Austritt (unten und oben, jeweils von außen und nach außen) des Kühlgases 4 bei im übrigen direkter Radialkühlung der Polwicklung 15 dargestellt; im rechten Teil von Fig.8istein Ausführungsbeispiel mit Außenkühlung der Polwicklungsleiter der Polwicklung 15 gezeigt, wobei für das Kühlgas 4 der tangentiale (im Stirnteil axiale) Eintritt (unten, einseitig) und Austritt (oben, einseitig) quer durch die oberen und unteren Polwicklungsleiter 16; 16' in Richtung Polkern 14 bzw. in Richtung Pollücke 17 geführt ist, um die dem Polkern 14zugewandten Leiterflanken zu erreichen.In Fig. 8, the cross section of a salient pole is shown, which under its pole pieces 13 around the pole core 14 around electrically insulated according to the invention carries directly cooled pole winding 15. In the left side of Fig. 8, an embodiment with one-sided tangential (axial in the front part) inlet and outlet (bottom and top, respectively from the outside and to the outside) of the cooling gas 4 at the otherwise direct radial cooling of the pole winding 15 is shown; 8 shows an embodiment with external cooling of the pole winding conductors of the pole winding 15, wherein for the cooling gas 4 the tangential (axial in the front part) inlet (bottom, one side) and outlet (top, one side) across the upper and lower Polwindlungsleiter 16th ; 16 'in the direction of pole core 14 and in the direction of pole gap 17 is guided in order to reach the pole core 14 facing the conductor edges.

Die Wicklungsstützen 18 in den Pollücken 17 sind bezüglich ihres axialen Abstandes voneinander nach den gleichen Anordnungsprinzipien wie beim Wicklungskopf des Vollpolrotors angebracht, soweit es die kühlungstechnischen Belange betrifft.The winding supports 18 in the pole gaps 17 are mounted with respect to their axial distance from each other according to the same arrangement principles as in the winding head of the full pole rotor, as far as the cooling technology concerns.

Claims

1. Direct conductor cooling with gaseous coolant for electrical Innenpolmaschinen Vollpol- or Schenkelpoltyp for the purpose of dissipating the heat loss from the winding head conductors with openings in the height-superimposed coil-forming conductors in Vollpolrotoren and from the complete Windungspolleitern at Schenkelpolrotoren, characterized in that in Vollpolrotoren for deflecting the cooling gas (4) from the radial to the tangential direction with respect to the upper winding head conductors (1 ") the winding head conductors (1; 1 ', 1") in the radially upper part of the stack of coil sides with one and multiple symmetrical to the conductor axis Breakthroughs (2) and recesses (3) are provided, which are arranged offset continuously tangentially against the strictly radial orientation of the underlying simple, conventional openings (2) and that with increasing radial height of the position of the individual winding head conductor (1; 1 ' ; 1 ") the multiple openings (2) in them are arranged further and further away from the radial center line of the conductor stack and finally pass into recesses (3); that at Schenkelpolrotoren zurtangentials inflow into the lower Polwindlungsleiter (16 ') and zurtangentialen outflow of the cooling gas (4) from the upper Polwicklungsleitern (16) with radial flow of the coil height in the intervening conductor of the pole winding (15) lying radially in the upper and lower part Ladder of the complete pole winding (15) with symmetrical and not symmetrical to the conductor axis lying one and multiple openings (2) and recesses (3) are provided, which also against the strictly radial alignment of the openings (2) in the conductor between them in the Means continuous running, preferably outward, facing away from the pole, tangentially staggered and the same principle is applied to the end faces of the poles or a similar design and arrangement of the conductors (16, 16 '), openings (2) and recesses (3 ) as on the Pollängsseiten.

2. Direct conductor cooling according to claim 1, characterized in that in Vollpolrotoren the openings (2) and recesses (3) in the winding head conductors (1; 1 ', 1 ") are radially superimposed associated with each other, all the same length in the direction own the conductor axis.

3. direct conductor cooling according to claims 1 and 2, characterized in that the openings (2) and recesses (3) per Wicklungskopfleiter (1; 1 '; 1 ") in total and for all radially Kühlungsmäßig mutually associated conductor sections with each other an equal free passage cross-section for the cooling gas (4).

4. direct conductor cooling according to claim 1, characterized in that in Vollpolrotoren the openings (2) and recesses (3) in the winding head conductors (1, 1 ', 1 ") are assigned to the same radial cooling section, not all the same length and not all have the same free passage cross-section for the gaseous cooling gas (4).

5. Direct conductor cooling according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the radial cooling assignment of the superimposed winding head conductor (1, 1 ', 1 ") by a strictly vertical arrangement of the openings (2) and recesses (3).

6. Direct conductor cooling according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that the radial-cooling assignment of the superimposed winding head conductors (1; 1 '; 1 ") is staggered axially on both sides or staggered at least on one side of the apertures (2). and recesses (3) is realized.

7. Direct conductor cooling according to claim 1, characterized in that in Schenkelpolrotoren the features of claims 2,3,4, 5 and 6 are applied.

8. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6, characterized in that for transporting the cooling gas (4) to the ball end of the rotor body (6) for the purpose of exit into the machine air gap by known radial slots (10) in the rotor bale body (6). under the rotor cap seat (5) through the intermediate space between the winding head coil sides specially provided for this purpose with openings (9; 9 ') and dimensioned support plates (7) and longitudinal plates (8) are arranged.

9. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6 and 8, characterized in that the support plates (7) which support the coil sides gegeneinader, with maximum strength permissible openings (9) are provided.

10. direct conductor cooling according to claims 1 to 6 and 8 to 9, characterized in that both types of support elements, the support plates (7) and the longitudinal plates (8) are made in one piece.

11. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6 and 8 to 10, characterized in that the installation of the support plates (7) on the winding head conductors (1, 1 ', 1 ") takes place only at locations where the upper winding head conductor (1". ) are not weakened in width by openings (3).

12. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6,8 to 9 and 11, characterized in that the support plates (7) in several parts, preferably in two parts, and the longitudinal plates (8) are always made in one piece.

13. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6 and 8 to 12, characterized in that for receiving the longitudinal plates (8) in the support plates (7) have the same in the region below the upper winding head conductor (1 ") thickening.

14. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6,8 to 10 and 12, characterized in that the support plates (7) are always in one piece and the longitudinal plates (8) are made of several parts.

15. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6 and 8 to 10, characterized in that for mounting the support plate (7) in the longitudinal plate (8), the longitudinal plate (8) has a recess (11) into which the support plate (7 ) in its entire length and fits the support plate (7) slots (12) which are dimensioned for the erection of the support plate (7) perpendicular to the longitudinal plate (8) has.

16. Direct conductor cooling according to claims 1 to 6,8 to 10 and 12 or 14 and 15, characterized in that to ensure an unimpeded entry of the cooling gas (4) in a rotor tooth in the middle lying radial slot, the longitudinal plate (8) for Rotor ball body (6) toward one side open recess (9 ').

17. Direct conductor cooling according to claims 1 and 7, characterized in that in Schenkelpolrotoren the features of claims 9 to 16 are applied to the unattenuated conductor width of the upper and lower Polwindlungsleiter (16; 16 ').