DE102007003482A1 - Arrangement for cooling and fixing exciter winder of completely fired generators with high pole numbers and small pole pitches, has wedge shaped adjusting pieces, which are made of good heat conducting material and are arranged in pole gaps - Google Patents

Arrangement for cooling and fixing exciter winder of completely fired generators with high pole numbers and small pole pitches, has wedge shaped adjusting pieces, which are made of good heat conducting material and are arranged in pole gaps Download PDF

Info

Publication number
DE102007003482A1
DE102007003482A1 DE200710003482 DE102007003482A DE102007003482A1 DE 102007003482 A1 DE102007003482 A1 DE 102007003482A1 DE 200710003482 DE200710003482 DE 200710003482 DE 102007003482 A DE102007003482 A DE 102007003482A DE 102007003482 A1 DE102007003482 A1 DE 102007003482A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pole
cooling
good heat
heat conducting
wedge shaped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200710003482
Other languages
German (de)
Inventor
Traugott Garzmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garzmann Traugott Dipl-Ing
Original Assignee
Garzmann Traugott Dipl-Ing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102006043470A priority Critical patent/DE102006043470B3/en
Application filed by Garzmann Traugott Dipl-Ing filed Critical Garzmann Traugott Dipl-Ing
Priority to DE200710003482 priority patent/DE102007003482A1/en
Publication of DE102007003482A1 publication Critical patent/DE102007003482A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine

Abstract

The arrangement has wedge shaped adjusting pieces, which are made of good heat conducting material and are arranged in the pole gaps. The wedge shaped adjusting pieces have numerous channels with large surfaces for air-cooling. The adjusting pieces are made of extruded aluminum and have blocks at the yoke ring (5) and the pole shoes for fixing of the windings radially.

Description

  • Vollkommen geschlossene Generatoren mit hohen Polzahlen und kleinen Polteilungen werden in großen Stückzahlen bei den kleinen Windturbinen mit direktem Antrieb in Windfarmen mit hoher Ausnutzung benötigt. Bei diesen wird der Stator durch einen Doppelmantel aus seewasserbeständigem Aluminiumguss vom Wind intensiv gekühlt, während die thermisch nahezu isolierten Erregerwicklungen nur geringe Kühlflächen bieten. Diese werden daher in einem inneren Kreislauf fremdbelüütet und erhalten zusätzliche Kühlflächen nach 1.Perfectly closed generators with high numbers of poles and small pole pitches are needed in large numbers in the small wind turbines with direct drive in wind farms with high utilization. In these, the stator is intensively cooled by the wind thanks to a double jacket made of seawater-resistant cast aluminum, while the thermally almost isolated exciter windings offer only small cooling surfaces. These are therefore externally ventilated in an inner cycle and receive additional cooling surfaces 1 ,
  • Dazu werden in den Pollücken keilförmige Passstücke aus gut wärmeleitendem Material angeordnet, die zahlreiche Kühlkanäle mit großer Oberfläche aufweisen und an den Jochringen und den Polschuhen in radialer Richtung fixiert werden.To be in the pole gaps wedge-shaped fittings good heat conducting Material arranged, which have numerous cooling channels with a large surface and the yoke rings and the pole shoes are fixed in the radial direction.
  • Diese Passstücke können aus stranggepresstem Aluminium hergestellt und eloxiert werden. Die Ausführung mit geschlossenen Kühlkanälen ist aufwendig. Sie werden daher in radialer Richtung geteilt mit offenen Kanälen ausgeführt und durch Schweißen miteinander verbunden. Diese Ausführung ermöglicht bei einfachen Pressformen geringere Wandstärken und größere Oberflächen bei hohen Pressgeschwindigkeiten.These fittings can made of extruded aluminum and anodized. The execution with closed cooling channels is expensive. They are therefore executed in the radial direction divided with open channels and by welding connected with each other. This design allows for simple dies lower wall thicknesses and larger surfaces high press speeds.
  • Die Erregerwicklungen werden höchkant in einer Lage aus isoliertem Flachkupfer gewickelt. Damit ergibt sich ein guter Wärmeübergang zu den Passstücken und den Polkernen. In radialer Richtung können sie durch Bandagen aus mit Tränkharz imprägniertem Glasgewebe zusammengezogen werden.The Exciter windings become high wrapped in a layer of insulated flat copper. This results a good heat transfer to the fitting pieces and the pole cores. In the radial direction they can by bandages with impregnating resin impregnated Glass tissues are contracted.
  • Die Erregerwicklung weist nur geringe Temperaturunterschiede im inneren auf, da bei den geringen Windungsspannungen nur eine dünne Leiterisolation erforderlich ist.The Excitation winding has only small temperature differences in the interior on, because at the low winding voltages only a thin conductor insulation is required.
  • Die Polkerne können zum besseren Kontakt mit den Wicklungen gerändelt werden.The Polkerne can knurled for better contact with the windings.
  • Die Polwicklungen werden mit den Polkernen mit Tränkharz imprägniert und unter Pressung an den Schenkeln auf das Nennmaß verbacken. Die Erwärmung kann dabei durch Erhitzen der Wicklungen durch Stromdurchfluss erfolgen.The Polwicklungen be impregnated with the Polkernen with impregnating resin and under pressure to the Thighs baked to the nominal size. The warming can be done by heating the windings by current flow.
  • Bei größeren Blechpaketlängen können die Passstücke in der Länge unterteilt werden um die Montage zu erleichtern.at Larger sheet metal package lengths, the fittings in the Divided length will be easier to assemble.
  • Bei der Montage können zum Ausgleich von Toleranzen auch Folien aus vorimprägniertem Isoliermaterial zwischen den Passstücken und der Wicklung angeordnet werden. Diese verbacken bei Erwärmung und erhöhen den Wärmekontakt.at the assembly can To compensate for tolerances also films of pre-impregnated Insulating disposed between the fitting pieces and the winding become. These are baked when heated and increase the thermal contact.
  • Bei den kleinen Polteilungen ergibt sich eine geringe radiale Höhe des Polkerns und des auf die Rotornabe aufgeschrumpften Jochrings. So erhält man bei den großen Querschnitten im Eisen eine gute Wärmeableitung von den Erregerwicklungen zur Rotornabe. Dabei ist es vorteilhaft, dass im Bereich des Jochrings, wo die Passstücke nur eine geringere Kühlfläche aufweisen, von den Polkernen über die kürzere Strecke eine größere Wärmeableitung erfolgt. Die Rotornabe wird vorteilhaft aus Aluminium mit axialen Kühlschlitzen hergestellt.at the small pole pitch results in a small radial height of the pole core and the yoke ring shrunk onto the rotor hub. How to get at the big one Cross sections in the iron good heat dissipation from the exciter windings to the rotor hub. It is advantageous that in the region of the yoke ring, where the fitting pieces have only a smaller cooling surface, from the poles over the shorter one Stretch a greater heat dissipation he follows. The rotor hub is advantageously made of aluminum with axial cooling slots produced.
  • Die Polkerne und die Jochringe überragen den äußeren Ring der Nabe, sodass sie mit Schrauben und Federringen von innen über Böhrungen in den Jochringen und Gewinde in den Polkernen miteinander verbunden werden können. Durch diese Anordnung wird eine Behinderung der Luftströmung in den axialen Kühlschlitzen vermieden und es sind keine langen Schrauben durch die Polkerne zur Befestigung am Jochring erforderlich.The Pole cores and the yoke rings project beyond the outer ring the hub, so they with screws and spring washers from the inside over holes connected in the yoke rings and threads in the pole cores can be. By this arrangement, a hindrance of the air flow in the axial cooling slots avoided and there are no long screws through the pole cores required for attachment to the yoke ring.
  • Die Befestigung der Polkerne mit jeweils nur zwei Schrauben ist ausreichend, da bei diesen Generatoren nur geringe Umfangsgeschwindigkeiten und Fliehkräfte auftreten. Bei der Montage werden diese Schrauben zunächst nur leicht angezogen um die Pole und Passstücke noch innerhalb der Toleranz der Bohrungen für die Schrauben ausrichten zu können. Danach werden die Schrauben mit dem zulässigen Drehmoment angezogen und die Polschuhe aufgeschraubt und gesichert.The Fixing the pole cores with only two screws is sufficient since only low peripheral speeds and centrifugal forces occur in these generators. During assembly, these screws are initially tightened only slightly the poles and fittings Align within the tolerance of the holes for the screws to be able to. After that be the screws with the allowable torque tightened and screwed the pole shoes and secured.
  • So ergibt sich bei einer Vergrößerung der Kühlflächen und der Strömungsquerschnitte und einer intensiveren Kühlung eine Verringerung des Leistungsbedarfs für die Luftströmung. Dies ist bei vollkommen geschlossenen Generatoren von besonderer Bedeutung, da hier die Lüftungsverluste in die Bilanz der nach außen abzuführenden Wärme eingehen. Die Strömungsverluste der Kühlluft steigen etwa mit der dritten Potenz der Luftgeschwindigkeit während die Wärmeabfuhr nur weniger als linear zunimmt. Große Kühlflächen und Luftquerschnitte mit geringe ren Luftgeschwindigkeiten sind daher Für die Ausnutzung der Generatoren entscheidend. Für die Fremdbelüftung werden daher hier frequenzgeregelte Lüftermotoren verwendet, die bei geringem Rotorwiderstand kleinere Verluste als spannungsgeregelte Motoren aufweisen.So arises at an enlargement of the cooling surfaces and the flow cross sections and a more intensive cooling a reduction in the power requirement for the airflow. This is of particular importance for completely closed generators, because here the ventilation losses in the balance of the outside dissipated To enter heat. The flow losses the cooling air rise about the third power of the air speed during the heat dissipation only less than linear increases. Large cooling surfaces and air cross sections with low ren Air speeds are therefore for the utilization of the generators crucial. For the forced ventilation Therefore, frequency-controlled fan motors are used here, the With low rotor resistance, smaller losses than voltage-controlled motors exhibit.
  • Die Rückkühlung der vom Polrad erwärmten Luft erfolgt in Schlitzen im inneren Mantel des Gehäuses, für die dort ausreichende Querschnitte und Kühlflächen untergebracht werden können. Die Rückkühlung der Innenluft in außen angeschlossenen Wärmetauschern ergibt nur einen höheren Aufwand. Die Verbesserung der Kühlung der Erre0gerwicklungen durch höhere Strömungsgeschwindigkeiten ist dabei unwirtschaftlich. Kleine Polteilungen ergeben beim direkten Antrieb durch Windturbinen und von diesen vorgegebenen Drehzahlen höhere Frequenzen und Generatorspannungen und damit eine höhere Ausnutzung. Kleine Polteilungen und hohe Ausnutzungen lassen sich auch durch Erregung mit Permanentmagneten mit Seltenerdmetallen erreichen, da hierbei die Erregerverluste entfallen. Das Material ist jedoch bereits heute sehr teuer, sodass beim Bedarf von großen Mengen die Preise so stark steigen würden, dass die Verwendung unwirtschaftlich wird.The recooling of the air heated by the rotor takes place in slots in the inner shell of the housing, for which there sufficient cross sections and cooling surfaces can be accommodated. The recooling of the inside air in the outside connected heat exchangers only results in a higher cost. Improving the cooling of the Erre0gerwicklungen by higher flow velocities is uneconomical. Small pole pitches result in direct drive by wind turbines and these given speeds higher frequencies and generator voltages and thus a higher utilization. Small poles and high utilization can be achieved by excitation with permanent magnets with rare earth metals, since this eliminates the pathogen losses. However, the material is already very expensive today, so that when large quantities are needed, prices would rise so much that their use becomes uneconomical.
  • Da die Windfarmen mit hoher Ausnutzung vorzugsweise in Gebieten mit hohen Windstärken auf See und an den Küsten errichtet werden, ist bei der salzhaltigen Luft für wartungsarme Generatoren eine vollkommen geschlossene Ausführung erforderlich. Für deren hohe Ausnutzung ist eine intensive Kühlung der thermisch isolierten Erregerwicklungen wesentlich, die durch die beschriebene Anordnung erreicht wird,There the wind farms with high utilization preferably in areas with high wind speeds at sea and on the coasts be built in the salty air for low maintenance Generators a completely closed execution required. For their High utilization is intensive cooling of the thermally insulated Energizer windings substantially, by the described arrangement is achieved
  • 1: Querschnitt durch das Polrad mit Ausschnitt über eine Polteilung.
  • 1
    Erregerwicklung
    2
    Wicklungsisolation
    3
    Polkern
    4
    Polschuh
    5
    Jochring
    6
    Passstück mit geschlossenen Kühlkanälen
    7
    Teilstück mit offenen Kanälen
    8
    Geschweißtes Passstück
    9
    Schweißnaht
    10
    Äußerer Ring der Rotornabe
    11
    Axiale Luftschlitze in der Rotornabe
    12
    Radscheibe der Rotornabe
    1 Cross section through the pole wheel with section over a pole pitch.
    1
    excitation winding
    2
    winding insulation
    3
    pole core
    4
    pole
    5
    yoke
    6
    Fitting with closed cooling channels
    7
    Section with open channels
    8th
    Welded fitting
    9
    Weld
    10
    Outer ring of the rotor hub
    11
    Axial louvers in the rotor hub
    12
    Wheel disc of the rotor hub

Claims (4)

  1. Anordnungen zur Kühlung und Fixierung der Erregerwicklungen von vollkommen geschossenen Generatoren mit hohen Polzahlen und kleinen Polteilungen dadurch gekennzeichnet dass in dem Pollücken keilförmige Passstücke aus gut wärmeleitendem Material angeordnet werden, die zahlreiche Kanäle mit großer Oberfläche für die Luftkühlung aufweisen.Arrangements for cooling and fixation of the excitation windings of fully shot generators with high numbers of poles and small pole pitches characterized in that wedge-shaped fitting pieces are arranged in good heat conducting material in the pole gaps, which have numerous channels with a large surface area for air cooling.
  2. Anordnungen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass die Passstücke aus stranggepresstem Aluminium bestehen und Anschläge am Jochring und den Polschuhen zur radialen Fixierung der Wicklungen aufweisen.Arrangements according to claim 1 characterized that the fitting pieces Made of extruded aluminum and stops on the yoke ring and the pole pieces for radially fixing the windings.
  3. Anordnungen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet dass die Passstücke in radialer Richtung geteilt werden, sodass die Kühlkanäle der Teilstücke beim Strangpressen zunächst offen sind und dann durch Schweißen miteinander verbunden werden.Arrangements according to claim 1 and 2 characterized that the fitting pieces be divided in the radial direction, so that the cooling channels of the sections in the Extruding first are open and then joined together by welding.
  4. Anordnungen nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichet dass der Jochring auf den äußeren Ring der Rotornabe aufgeschrumpft wird und dass der Nabenrimg axiale Nuten für die Kühlluft aufweist, wobei die Polkerne und die Jochringe über den äußeren Ring der Nabe hinausragen, sodass sie von innen durch Schrauben miteinander verbunden werden können.Arrangements according to claim 1 to 3 characterized gekennzeichet that the yoke ring on the outer ring the rotor hub is shrunk and that the Nabenrimg axial Grooves for the cooling air wherein the pole cores and the yoke rings protrude beyond the outer ring of the hub, so that they are connected from the inside by screws can.
DE200710003482 2006-09-15 2007-01-24 Arrangement for cooling and fixing exciter winder of completely fired generators with high pole numbers and small pole pitches, has wedge shaped adjusting pieces, which are made of good heat conducting material and are arranged in pole gaps Withdrawn DE102007003482A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006043470A DE102006043470B3 (en) 2006-09-15 2006-09-15 Wind farm has turbines arranged in squares, turbines forming square being positioned at different heights above ground in regular pattern and distance along ground between adjacent towers being double difference in height
DE200710003482 DE102007003482A1 (en) 2006-09-15 2007-01-24 Arrangement for cooling and fixing exciter winder of completely fired generators with high pole numbers and small pole pitches, has wedge shaped adjusting pieces, which are made of good heat conducting material and are arranged in pole gaps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710003482 DE102007003482A1 (en) 2006-09-15 2007-01-24 Arrangement for cooling and fixing exciter winder of completely fired generators with high pole numbers and small pole pitches, has wedge shaped adjusting pieces, which are made of good heat conducting material and are arranged in pole gaps

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007003482A1 true DE102007003482A1 (en) 2008-07-31

Family

ID=39563738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710003482 Withdrawn DE102007003482A1 (en) 2006-09-15 2007-01-24 Arrangement for cooling and fixing exciter winder of completely fired generators with high pole numbers and small pole pitches, has wedge shaped adjusting pieces, which are made of good heat conducting material and are arranged in pole gaps

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007003482A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE155539C (en) *
US3500093A (en) * 1968-02-05 1970-03-10 Rotax Ltd Dynamoelectric machine salient pole rotor with coil supports
FR2333373A1 (en) * 1975-11-26 1977-06-24 Unelec Cooling radiator for rotor winding of AC generator - has finned elements pressed outwards between poles by clamp screw
DE3303840A1 (en) * 1983-02-04 1984-08-09 Siemens Ag Laminated stator having main poles and commutating poles for a DC machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE155539C (en) *
US3500093A (en) * 1968-02-05 1970-03-10 Rotax Ltd Dynamoelectric machine salient pole rotor with coil supports
FR2333373A1 (en) * 1975-11-26 1977-06-24 Unelec Cooling radiator for rotor winding of AC generator - has finned elements pressed outwards between poles by clamp screw
DE3303840A1 (en) * 1983-02-04 1984-08-09 Siemens Ag Laminated stator having main poles and commutating poles for a DC machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gai et al. Cooling of automotive traction motors: schemes, examples, and computation methods
JP5260591B2 (en) Permanent magnet rotating electrical machine and wind power generation system
US7443066B2 (en) Methods and apparatus for cooling wind turbine generators
EP1614210B1 (en) Electric machine with magnetic flux regulating means
US20150001971A1 (en) Stator winding heat sink configuration
EP1612415B1 (en) Electrical machine with double-sided rotor
US5744880A (en) Rotating motor and motor-driven vehicle
DE10124268B4 (en) generator cooling
US4864173A (en) Assembly formed by an electromagnetic retarder and its electric supply means
KR101096469B1 (en) Compact high power alternator
US5703421A (en) Reluctance generator/motor cooling
EP1525396B1 (en) Wind turbine comprising a closed cooling circuit
EP1641101B1 (en) Electrical machine with double-sided stator
DE60028703T2 (en) Liquid cooled rotating electric machine for a vehicle
CA1154815A (en) Alternator assembly having a rectifier device
EP2807732B1 (en) Electrical machine having a rotor for cooling the electrical machine
DE69804284T3 (en) vehicle generator
RU2298276C2 (en) Superconducting synchronous machine with narrowing air gap between rotor and stator, method for its cooling and method for forming of gap
DK1641102T3 (en) Electric machine with double-sided lamination stack
US4691131A (en) Stator laminate impregnation in a liquid-cooled motor
EP1547228B1 (en) Electrical machine with a cooling device
EP2182619B1 (en) Arrangement for cooling of an electrical machine
DE102006044963B3 (en) Stator for an electric machine with liquid cooling
CA2174810C (en) Bulb-type generator
DE4121430C1 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
AF Is addition to no.

Ref document number: 102006043470

Country of ref document: DE

Kind code of ref document: P

OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licenses declared
8125 Change of the main classification

Ipc: F03D 9/00 AFI20070802BHDE

R120 Application withdrawn or ip right abandoned

Effective date: 20130312