DE1046172B - Cooling device for rotors of gas-cooled turbo generators - Google Patents

Cooling device for rotors of gas-cooled turbo generators

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Publication number
DE1046172B
DE1046172B DEA27124A DEA0027124A DE1046172B DE 1046172 B DE1046172 B DE 1046172B DE A27124 A DEA27124 A DE A27124A DE A0027124 A DEA0027124 A DE A0027124A DE 1046172 B DE1046172 B DE 1046172B
Authority
DE
Germany
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openings
gas
rotor
screen
cap
Prior art date
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Pending
Application number
DEA27124A
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German (de)
Inventor
Sven Gynt
Lars Gynt
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ABB Norden Holding AB
Original Assignee
ASEA AB
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

Kühleinrichtung für Rotoren gasgekühlter Turbogeneratoren Um die Rotoren schnellaufender elektrischer Maschinen, z. B. Turbogeneratoren, zu kühlen, wird gewöhnlich das Kühlgas, entweder Luft oder ein anderes Gas, dem Rotor an den beiden Enden zugeführt. Hierbei strömt das Kühlgas zunächst über die Spulenköpfe der Feldwicklung und kühlt diese und wird dann in die Kühlkanäle des Nutenteiles des Rotors hineingeleitet, um schließlich aus dem Rotor durch Öffnungen auszuströmen, die in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator münden. Da ein großer Teil der Verluste des Rotors in den Spulenköpfen entsteht, hat dieses Verfahren zur Folge, daß das Kühlgas beim Eintritt in die Kanäle schon beträchtlich erwärmt ist, wodurch die Kühlung des Nutenteiles des Rotors beeinträchtigt wird. Weiter muß die für die Kühlung der Spulenköpfe erforderliche Gasmenge auch durch die Kühlkanäle geführt werden, deren Querschnitt aus konstruktiven Gründen beschränkt ist. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bereits bekannt, das einströmende Kühlgas in zwei verschiedene Gasströme zu teilen, von denen der eine unmittelbar in die Kühlkanäle des Rotors hineingeleitet wird, während der andere in die Räume zwischen den Spulenköpfen hineingeleitet wird. Um diese beiden Gasströme zu teilen, ist es bekannt, die Spulenköpfe zwischen der die Spulenköpfe umgebenden und zusammenhaltenden Kappe und einem inneren zylindrischen Schirm mit Öffnungen anzuordnen, durch die ein Teil des innerhalb des Schirmes einströmenden Kühlgases zu den Räumen zwischen den Spulenköpfen geleitet wird. Es ist weiter bekannt, das Kühlgas der Spulenköpfe durch Öffnungen in der Rotorkappe oder durch Öffnungen in dem Kappenträger ausströmen zu lassen. Die letzte Ausführung ist vorzuziehen, da hierbei keine Löcher in der Rotorkappe erforderlich sind. Diese schwächen nämlich die Rotorkappe beträchtlich. Um bei dieser Ausführung eine wirksame Kühlung der Spulenköpfe zu erhalten, ist es aber nötig, daß weder die Rotorkappe noch der zylindrische Schirm an den Spulenköpfen dicht anliegt, so daß die Kühlluft sowohl zwischen der Rotorkappe und den Spulenköpfen als auch zwischen dem zylindrischen Schirm und den Spulenköpfen strömen kann. Dies ist aber nachteilig im Hinblick auf die mechanische Festigkeit der Konstruktion.Cooling device for rotors of gas-cooled turbo generators Around the rotors high-speed electrical machines, e.g. B. turbo generators to cool, is usually the cooling gas, either air or some other gas, attaches the rotor to the two Ends fed. The cooling gas initially flows over the coil ends of the field winding and cools this and is then fed into the cooling channels of the groove part of the rotor, to finally flow out of the rotor through openings in the air gap open between rotor and stator. Since a large part of the rotor's losses in the coil heads arises, this process has the consequence that the cooling gas when Entry into the channels is already considerably heated, thereby cooling the groove part of the rotor is impaired. Next must be the necessary for cooling the coil heads Amount of gas can also be passed through the cooling channels, the cross-section of which is constructive Reasons is limited. In order to avoid these disadvantages, it is already known to divide the incoming cooling gas into two different gas streams, of which the one is fed directly into the cooling channels of the rotor, while the other is directed into the spaces between the coil heads. To these two gas flows to share, it is known to place the coil heads between the ones surrounding the coil heads and holding cap and an inner cylindrical screen with openings to arrange through which part of the cooling gas flowing inside the screen is routed to the spaces between the coil heads. It is further known that Cooling gas for the coil ends through openings in the rotor cap or through openings in to flow out of the cap wearer. The last execution is preferable since no holes are required in the rotor cap. Namely, these weaken the rotor cap considerably. In order to ensure effective cooling of the To get coil heads, it is necessary that neither the rotor cap nor the cylindrical Screen rests tightly on the coil heads, so that the cooling air between the Rotor cap and the coil heads as well as between the cylindrical screen and the Coil heads can flow. However, this is disadvantageous in terms of the mechanical Strength of construction.

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für den Rotor eines gasgekühlten Turbogenerators, bei der dem Rotor Kühlgas an beiden Enden zugeführt wird und die Spulenköpfe des Rotors an seinen beiden Enden zwischen einer umgebenden Kappe ohne Ventilationsöffnungen und einem inneren zylindrischen Schirm mit Öffnungen derart angeordnet sind, daß die Kappe und der Schirm an den Spulenköpfen dicht anliegen, während die Öffnungen des Schirmes zur Zuleitung des Kühlgases dienen. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm außer den Öffnungen zum Eintritt des Kühlgases Öffnungen zum Austritt des Gases aufweist und an der Innenseite des Schirmes Kanäle angebracht sind, die die zum Austritt des Gases dienenden Öffnungen im Schirm mit Öffnungen im Kappenträger verbinden. Diese Kanäle stehen weiter in Verbindung mit Öffnungen in dem Kappenträger des Rotors, durch die das Kühlgas schließlich aus dem Rotor herausströmt. Der Schirm kann weiter in seinem, axial gesehen, innenliegenden Teil mit Öffnungen versehen werden, durch die ein Teil des innerhalb des Schirmes einströmenden Kühlgases zu den Kühlkanälen in dem Nutenteil des Rotors geleitet wird. Vorteilhaft wird dieser Kühlgasstrom durch zwischen benachbarten Spulenköpfen eingelegte Klötze daran gehindert, sich mit dem die Spulenköpfe kühlenden Gasstrom zu mischen. Der zylindrische Schirm wird zweckmäßig aus einem isolierenden Material hergestellt, so daß die Spulenköpfe nur auf den Flächen mit Isolation versehen werden müssen, die in Berührung mit oder in der Nähe der Wicklungskappe sind.The invention relates to a cooling device for the rotor of a gas-cooled Turbo generator, in which the rotor is supplied with cooling gas at both ends and the Bobbin ends of the rotor at both ends between a surrounding cap without Ventilation openings and an inner cylindrical screen with openings like this are arranged so that the cap and the screen lie tightly against the coil heads, while the openings in the screen serve to supply the cooling gas. The invention is essentially characterized in that the screen in addition to the openings for Entrance of the cooling gas has openings for the exit of the gas and on the inside The screen channels are attached, which are used for the exit of the gas openings Connect the visor with openings in the cap carrier. These channels are still in Connection with openings in the cap carrier of the rotor through which the cooling gas finally flows out of the rotor. The screen can also be located in its interior, viewed axially Part can be provided with openings through which part of the inside of the screen inflowing cooling gas passed to the cooling channels in the groove part of the rotor will. This cooling gas flow through between adjacent coil ends is advantageous inlaid blocks prevented from getting with the gas flow cooling the coil ends to mix. The cylindrical screen is expediently made of an insulating material manufactured so that the coil heads are only provided with insulation on the surfaces that are in contact with or near the winding cap.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt; in der zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt der einen Hälfte eines nach der Erfindung ausgebildeten Rotorendes, Fig. 2 in abgewickelter Darstellung eine halbe Polteilung des Rotorendes mit abgenommener Wicklungskappe und Fig. 3 einen Querschnitt des Rotorendes längs der Linie A-A in Fig. 2. In der Zeichnung bezeichnet 1 den Rotor mit den axialen Nuten 2 für die Feldwicklung. 3 bezeichnet die Spulenköpfe der Feldwicklung, die zwischen einer umgebenden Wicklungskappe 4 und einem inneren zylindrischen Schirm 5 aus isolierendem Material angeordnet sind. 6 bezeichnet den Kappenträger des Rotors. Der Schirm 5 hat Öffnungen 7, durch die ein Teil des innerhalb des Schirmes 5 einströmenden Kühlgasstromes 8 zu den Räumen zwischen den Spulenköpfen 3 geleitet wird. Von dort wird das Kühlgas durch andere Öffnungen 9 in dem Schirm 5 in Kanäle 10 geleitet, die auf der Innenseite des Schirmes 5 angeordnet sind. Diese Kanäle 10 stehen durch weitere Öffnungen 11 in dem Schirm 5 in Verbindung mit dem Raum zwischen dem Kappenträger 6 und dem äußeren Spulenkopf. In diesem Raum münden die Öffnungen 12 in dem Kappenträger 6, so daß der die Spulenköpfe 3 kühlende Gasstrom 13 durch diese Öffnungen aus dem Rotor herausströmen kann. Ein Teil des Gasstromes 8 wird auch durch Öffnungen 14 in dem - axial gesehen -innenliegenden Teil des Schirmes 5 in axiale Kühlkanäle 15 in den Rotorzähnen für die Kühlung des Nutenteiles des Rotors geleitet. 16 bezeichnet Klötze aus isolierendem Material, die zwischen den Spulenköpfen 3 eingelegt sind, um diese zu stützen. Die Klötze 16, die dem Nutenteil des Rotors am nächsten sind, verhindern auch, daß der durch die Öffnungen 14 strömende Kühlgasstrom 17 für den Nutenteil sich mit dem Kühlgasstrom 13 für die Spulenköpfe mischt. Einige der vom Nutenteil entfernt liegenden Klötze 16 haben Öffnungen 18, so daß das Kühlgas sie durchströmen kann. In Fig. 2 sind die Öffnungen 7, 9, 11 und 14, die von einem radial nach außen gerichteten Gas-Strom durchströmt werden, mit einem Punkt markiert, während die Öffnungen, die von einem radial nach innen gerichteten Gasstrom durchströmt werden, mit einem Kreuz markiert sind.An embodiment of the invention is shown in the drawing; 1 shows a longitudinal section of one half of one according to the invention trained rotor end, Fig. 2 in a developed representation half a pole pitch of the rotor end with the winding cap removed and FIG. 3 shows a cross section of the The end of the rotor along the line A-A in Fig. 2. Referred to in the drawing 1 the rotor with the axial grooves 2 for the field winding. 3 indicates the coil heads the field winding between a surrounding winding cap 4 and an inner cylindrical screen 5 made of insulating material are arranged. 6 denotes the Cap carrier of the rotor. The screen 5 has openings 7 through which part of the inside of the screen 5 inflowing cooling gas stream 8 to the spaces between the coil heads 3 is directed. From there the cooling gas is passed through other openings 9 in the screen 5 passed into channels 10 which are arranged on the inside of the screen 5. These channels 10 are connected through further openings 11 in the screen 5 with the space between the cap carrier 6 and the outer coil head. In this room the openings 12 open in the cap carrier 6, so that the coil heads 3 cooling Gas stream 13 can flow out of the rotor through these openings. Part of the Gas stream 8 is also through openings 14 in the - viewed axially - internal Part of the screen 5 in axial cooling channels 15 in the rotor teeth for cooling the Groove part of the rotor passed. 16 indicates blocks made of insulating material, which are inserted between the coil heads 3 to support them. The blocks 16, which are closest to the groove part of the rotor, also prevent the through the openings 14 flowing cooling gas flow 17 for the groove part with the cooling gas flow 13 mixes for the coil heads. Some of the blocks away from the groove part 16 have openings 18 so that the cooling gas can flow through them. In Fig. 2 are the openings 7, 9, 11 and 14, by a radially outwardly directed gas flow are flowed through, marked with a dot, while the openings by a flowed through radially inward gas flow, marked with a cross are.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kühleinrichtung für den Rotor eines gasgekühlten Turbogenerators mit Zuführung des Kühlgases an den beiden Enden des Rotors und Anordnung der Spulenköpfe der Feldwicklung an beiden Enden des Rotors zwischen einer umgebenden Kappe ohne Ventilationsöffnungen und einem inneren zylindrischen Schirm mit solchen Öffnungen derart, daß die Kappe und der Schirm an den Spulenköpfen dicht anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (5) außer den Öffnungen (7) zum Eintritt des Kühlgases Öffnungen (9) zum Austritt des Gases aufweist und an der Innenseite des Schirmes Kanäle (10) angebracht sind, die die zum Austritt des Gases dienenden Öffnungen (9) im Schirm mit Öffnungen (12) im Kappenträger (6) verbinden. PATENT CLAIMS: 1. Cooling device for the rotor of a gas-cooled Turbo generator with supply of cooling gas at both ends of the rotor and arrangement of the coil ends of the field winding at both ends of the rotor between a surrounding Cap without ventilation holes and an inner cylindrical screen with them Openings in such a way that the cap and the screen fit tightly against the coil ends, characterized in that the screen (5) apart from the openings (7) for entry of the cooling gas has openings (9) for the exit of the gas and on the inside of the screen channels (10) are attached, which are used for the exit of the gas Connect openings (9) in the umbrella with openings (12) in the cap carrier (6). 2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (10) durch Öffnungen (11) in dem Schirm (5) mit einem Raum zwischen dem Kappenträger (6) und dem äußersten Spulenkopf verbunden ist, in welchen Raum die Öffnungen (12) durch den Kappenträger (6) münden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 938 736; schweizerische Patentschrift Nr. 243 701.2. Cooling device according to claim 1, characterized in that each channel (10) through openings (11) in the screen (5) with a space between the cap support (6) and the outermost one Coil head is connected, in which space the openings (12) through the cap carrier (6) open. Documents considered: German Patent No. 938 736; Swiss patent specification No. 243 701.
DEA27124A 1956-05-17 1957-05-10 Cooling device for rotors of gas-cooled turbo generators Pending DE1046172B (en)

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SE1046172X 1956-05-17

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DEA27124A Pending DE1046172B (en) 1956-05-17 1957-05-10 Cooling device for rotors of gas-cooled turbo generators

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2943006A1 (en) * 1978-10-27 1980-05-08 Hitachi Ltd ROTOR FOR HYDROGEN-COOLED ELECTRIC ROTATION MACHINE

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH243701A (en) * 1945-04-12 1946-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie Device for cooling turbo generators using built-in fans.
DE938736C (en) * 1953-07-03 1956-02-09 Brown Ag Thermal regulating device for runners of turbo generators with longitudinal ducts for the cooling air

Patent Citations (2)

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