DE1922765C3 - Fluessigkeitsgekuehlter Rotor einer dynamoelektrischen Maschine - Google Patents

Description

_d/natnodektna*eMasctane ist da-Lmiaufaahme.aidGruml·dermaxial der Wickelkopfverbrndungen ränkt (britische Patentschnu

^ _Erwännung des Blechpaketes ^u^_rbi„deni, ist es bereits bekannt, m zu * _{KanäIe zum Du}rchtnU oes

„aeehcn. die mit dem Kotomvm_rbunden sind und in Rmgräume mun_{u νθ:Ώ} Blechpaket des Rotors geforrn, % _zim& weisen an ihrem Außen- ^J_{0 oder} Durchbrechungen auf se ° . _{d auch m den} Bereich zwischen elangen kann, von wo aus die ^ίη ,adiale Statorkanäle eindringt Sen Düsen gelangt, durch die die £& Endwindungen der Statorwick- ^d Diese brauseartigen Düsen Hnnte Art der Kühlung be- ene Kühlräume bzw. geschlosf ^ konstruktiv aufwendig sind, die «3ώ in einer bestimmten Strömungsbahn Kuhlfluss^ert J «« _ver^_eichsweise hohen Reihalten müssen uno zu ν ^^ _radialen

^upf ^ten^ren ^e «* _{he Patem8chrift}

Kühlsystem für eine ^t SÄrwelle korn- £sb^i «ie weist keinen inneren werS jedoch * Endabschnitte

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten Rotor einer dynamoelektrischen Maschin';, deren Gehäusemantel sich über einen Teil des Umfanges erstreckende erste Kühlkanäle aufweist, die über im Gehäusemantel angeordnete Verbindungskanäle mit einem in der Rotorwelle angeordneten

arm-aimrrmvcn Ζπ£ιΐ£Π KÜhlkSSä! J2 Verbad5?!g

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kanäle für die Kühlflüssigkeit vorgesehen, um die Wickelköpfe der Statorwicklung durch Aufspritzen, von Kühlflüssigkeit zu kühlen. Auch wird bei diesem bekannten Kühlsystem die Kühlflüssigkeit nur auf den unteren, zur Rotorwelle hinweisenden Bereich der Wickelköpfe der Statorwicklung aufgespritzt, nicht jedoch auf die gesamte Fläche der Wickelköpfe, so daß diese bekannte Art der Kühlung zu keinem besonders guten Kühlwirkungsgrad führt. Die vom Sntor abliegende Seite der Wickelköpfe der Statorwicklung wird bei diesem bekannten Kunisysxem also nicht oder n¹ " "*"* —·-«"* «.«» ,,, _Oi_nom «tai

MSctoe w eder Sk Dieser bekannte Kühlkreislauf bietet dahingehend Vorteile, daß auch bei unter-

Kühlwirkungsgrad ^^JSSfffÄlflSS; wicklung in Berührung gebracht, da die Kunlttussig

P" feit, die aus den radialen Kanälen der Rotorwelle gestellt, daß die stirnseitigen

justritt, nur auf die untere Seite dieser Wickelköpfe gen des Rotors an der Außentläcne una

t tuftrifit, so daß auch hier die Wickelköpfe thermisch gleichmäßig gekühlt w^erd*^lV

ungleichmäßig belastet werden, da die vom Rotor ab- Bei einem flüssigkeitsgeicunuea

liegende Seite der Wickelköpfe der Rotorwicklung 5 definierten Art oder ^d&*.^m™™??^Rototaii

nicht oder nur schlecht gekühlt bzw. mit der Kühl- kann weiter vorgesehen seui, daß bei.einem kciot ^

flüssigkeit in Berührung gebracht wird (britische nur an seinem einen Ende samserag -u_B

_ . . ι •f.^/i^-iiix ^v τ»« j»— c«ri«7f-ina des anderen Eaues

ί- fttentschrift727761). Düsen an dem Spritzring des anderen ■&***»£

W SrhließUch ist es auch bekannt, zwischen denPolen außen eine halbflexible ^f^^^S^. ψ eines Schenkelpolläufers eine WicMungsstütze aus «β ist, daß sie die ^KüMussl?^eiVⁿ _tnrSK S r wämieleitendemMaterial anzuordnen, die mit Durch- Wickelkopfverbindungen «« RotorwicKiung π . ; trittskanälen für ein Kühhr^:«d ausgestattet ist (deut- Bei einem flüssigkeitsgekuhlten Roxot ^m" "*"

sehe Auslegeschrift 1 205 Is2). vor definierten Merkmalen ergibt sich weiter der vor

Aufgabe der Erfindung ist 4_S ~ Kühlsystem einer teü einer raumsparenden Fluss^lßsz^uhrung^r

ί dynamoelektriscnen Maschin . eingangs definier- 15 die HohlweUe, wodurch auch gtecfazertg eine wire ί ten Mt, unter weitgehendste . »meidung der durch same Kühlung des Rotoreisens bewirK: wiro. die Kühlflüssigkeit bcd^a Reibungsverluste, im Im folgenden mid die Erfindung an nan

^; «„.,=. «;«*.= »rniUroii ^ ,^!,^rVnn^nro^ ,,, ,„.κ»«. Ancfiiiirnnasbeismels unter Hinweis am u» P $ern . nung näher erläutert. Es zeigt ^ .._t

C DeseAufgabe^.dbeieinemflüssigkeitsgekühlten » Fig. 1 eine SctoittdarsteUumj[einer ögarnoeieK-fei Rotor der eingangs genannten Art nach der Erfin- irischen Maschine inn ^n Merkmalen nacn oer vor dun·; dadurch gelöst, daß an den sirnseitigen Wickel- liegenden Erfindung, .^.^ji,,«» «ach d-r

koF'verbindunien des Rotors Spritzringe angeordnet Fig. 2 eine teüweise Schnittdarstellung nach ü

sind, denen die Kühlflüssigkeit über erste radiale Bon- Linie 2-2 der Fig. i, Ah«-hnittes der

Hingen von dem zweiten Kühlkanal zuführbar ist und »5 F i g. 3 eine Endansicht eines Abscönmes η die eine Vielzahl von axial innenliegenden öffnun- Wickelkopfverbindungen und gen aufweisen, und daß auf die Stirnseiten der Fig. 4 eine «^^J?⁸™?!^

Wickelkopfverbindungen ausgerichtete, an derRotor- kanäle im Gehäuse der Maschine nac«T * S; welle befestigte Düsen über Versorgungskanäls und Die in der Zeichnung ^ä^™&ajaan*

eine zweite radiale Bohrung in der Rotorwelle mit 30 sehe Maschine ist z.B. em burstenloser Generaior *. dem zweiten Kühlkanal in Verbindung stehen. Dieser weist ein Gehäuse 2 und emen Ro or 3 am

Eine sehrviel bessere Kühlleistung ergibt sich zwei- und besteht aus emem Hai—— ⁿ*^nr* ^{emem Er} felsohne dann, wenn effektiv die gesamte Durch- regergenerator S und einet strömmenge der Kühlflüssigkeit mit den zu kühlenden Der Hauptgenerator 4 hat eine Teilen in Berührung gebracht wird, wie dies nach 35 eme Rotorwicklung 8. Der dem Vorschlag gemäß der vorliegenden Erfindung er- eine Stetorwicklung9 und reicht wird, da hier die Kühlflüssigkeit nicht mit HUfe Der Hilfserregergenerato- »J^^^ ^ines begrenzten Strömungsraumes mit den zu kühlen- lung 11 und einen Permane- ¹^⁰ den TeUen in Berührung gebracht wird, sondern in Das Gehäuse 2 ectnalt

jedem FaU die Kühlflüssigkeit auf diese zu kühlenden 40 13 zur Befestigung des U ««,f-Räounes-

TeUe aufgespritzt wird, io daß im wesentlichen die dargestellten Antaebsmaschme. ^er Befestigung^ ganze Durctetrömmenge der Kühlflüssigkeit mit die- flansch 13 weist emtn Kanal^ ^uf (Fig. 2), der an L Teilen Ln BsrähruW gebrüht ™rd und dabsi eine KühlflüssigkeitsoueUe ^ψ^°ψ^^_Ά% Wärme mit einem sehr °vid besseren Wirkungsgrad Kanal 14 ist an> paralM verfaufende ™^££ _dUf die Kühlflüssigkeit übertragen wird. 45 angeschlossen, die am Umfang des ^Gehausemanie

Bei dem Kühlsystem nach der vorliegenden Erfin- Π verlaufen. Der Gd^S^S rJffiKl^md dung entsteht auch zwischen den sich relativ zuein- mit RUlen versehenen Ted 16 des^ Gehäuses Z una ander drehenden TeUen, also zwischen Rotor und bUdet ^ f^^^^^ts S'rmt einem Stator, keine homogene zusammenhängende Kühl- Das andere Ende der ^^^„^„des Ge-

flüssigkeitsmasse, die* Reibungsverluste bedingt, son- 5» Verbkdungskanal 18 «ι emem Anschnitt19 des Uedern es entsteht im wesentiichen eine nicht boroigene häuses 2 strom^ungsmaß>g verbun^den uer ^ e^o Kühlflüssigkeitswolke, die die ReibungsverlusteW f™g^sk^ ¹⁸τ§ίω3^^ 7ΖΆ schwindend klein werden läßt, dabei jedoch zu einem laser 21_uber. Der KanalZO ^.^m^_t<, _{M hesteht} sehr viel besseren Kühlwirkung« -»rad der Kühlflüssig- m aer ^wei^^ "^c» ^VeUM auf dem die Rotokeit führt. Mit anderen Worten liegt die Kühlflüssig- 55 aus emem ^aof^_T™S3oren montiert sind. Die keit im Raum zwischen Rotor und Stator im wesent- ren der einzelnen ^generatore^monnen liehen nur in zerstäubter Form vor, so daß man das Weue 23 >***£&?*£^S'wSteil 26 vorliegende Kühlsystem auch als Spriihkühlsystem, das außere Wellented24 ist em.f^™⁶^^,. im Gegensatz zum'strömungskühlsystem gemäß den eingepaßt ^ΓαΑ^f dSSXg iieses bekannten Kühlsystemen bezeichnen kann. 60 kanal 27 aufweist, der sicn um ^u^ ,6

Bei einem flüssigkeitsgekuhlten Rotor mit Sehen- TeUes erstreckt. Em^5g^J^»JiSSen u3 kelpolen und zwischen diesen angeordneten Wick- ^ΖΣ^Ά^^^ΤΖ ^ndelungssiützen aus wärmeleitendem Material und mit aas «"»wc _{u Di Welle2}4 endigt in emem

Durchirktskanälen für ein Kühlmittel kann gemäß ^,,^^29 Der Wellenstummel 29 ^at ,nen einer vorteilten Ausführungsform vorgesehen sein 65 ^l^nune^L; ^^ ^ ^ ^

daß die Durchtrittskanäle der Wick ungsstutzen axial *T™SSer M in Verbindung steht, verlaufen und daß die Düsen auf die Durchmtts- ^mi^f_ät5™^r _demspirai_förmig^B _verlaufenden Kühl kanäle ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird sicher- ^usaizuui _v

kanal 27 ist das innere Wellenteil 26'mit einem sich auf Grund seinei Schwerkraft in einen Sumpf 54

umfangsmaßig erstreckenden Kanal 31 ausgestattet. strömt, Der Sumpf 54 ist mit einem Kanal 55 in Ver-

Mehrere kleine radiale Bohrungen;33 sind im Bereich bindung. ;

des äußeren Wellenteils 24 vorgesehen; sie haben z. B. Im Betrieb gelangt Kühlflüssigkeit unter Druck einen Durchmesser von 0,5 mm und sind im gleichen ^f5 durch den Kanal 14 in die Kuhlkanäle 15 im Ge-Abstand zueinander aim den Umfang dieses äußeren häuse2 und dann zum Verbindungskanal 18. Von Wellenteiles verteilt! angeordnet.. Weitere-entspre- diesem gelangt sie'in die Welle 23, durch den"Kanal chende radiale Bohrungen 33 sind im Bereich der 20 in das Gleitlager 21 und dann in die Kammer 22. Kammer 28 in deia äußeren Wellenteil 24 vorgesehen. Von der Kammer 22 strömt ein kleiner Teil der Auf die Bohrungen 33 sind Spritzringe 36 ausgerich- io Ku ilflüssigkeit zur Schmierung des Lagers 25 zurück tet, die drehbar an dem äußeren Wellenteil 24 be- duich den Spielraum 52. Die übrige Kühlflüssigkeit festigt sind. Die Spritzringe 36 haben um den Umfang fließt in den spiralförmig verlaufenden Kühlkanal 27 eine Vielzahl von Öffnungen 37, für den Austritt der in der Rotorwelle. Ein Teil dieser Kühlflüssigkeit ge-Kühlflüssigkeit. Eine Prallwand 38 aus einem geeig- langt durch die Bohrung 40 heraus und strömt durch neten Isoliermaterial ist nahe dem äußeren Spritzring 15 die Rille 41 und die Versorgungskanäle 43 zu den 36 vorgesehen, um die Kühlflüssigkeit nahe bei der Düsen 44, von wo aus sie auf und durch die Wick-Rotorwicklung 8 zu halten. Die Prallwand 38 ist halb- lungsstützen 47 der Rotorwicklung 8 des Hauptgeneflexibel und hält die Kühlflüssigkeit zwischen der rators 4 gesprüht wird. Die Wicklungsstützen 47 be-Prallwand und der Rotorwicklung 8. stehen aus Aluminium oder einem anderen, eine gute

Das innere Wellenteil 26 hat ebenso einen weiteren ao Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Material. Ein anam Umfang verlaufenden Kanal 39. Dieser steht mit derer Teil der Kühlflüssigkeit strömt in den spiraleiner Bohrung 40 in dem äußeren Wellenteil 24 in förmig verlaufenden Kühlkanal 27, gelangt durch die Verbindung. Die Bohrung 40 ist auf eine innere um- radialen Bohrungen 33 in dem äußeren Wellenteil 24 fangsmäßig verlaufende Rille 41 in einem Teil 42 des heraus in den Spritzring 36, der die Kühlflüssigkeit Rotors des Erregergenerators ausgerichtet. Das Teil as auf dieWickelkopfverbindungen der Rotorwicklung 8 42 besitzt eine Vielzahl von Versorgungskanälen 43, sprüht. Die übrige Kühlflüssigkeit strömt im spiraldie einerseits mit der Rille 41 verbunden sind und an- förmig verlaufenden Kühlkanal 27 weiter und gelangt dererseits zu einer Mehrzahl am Teil 42 befestigten in die Kammer 28, wo ein Teil davon durch weitere Düsen 44 führen. Das Teil 42 ist an dem äußeren Bohrungen 33 in den äußeren Spritzring 36 geleitet Wellenteil 24 befestigt und befindet sich nahe einem 30 wird. Die halbflexible Prallwand 38 hält die Kühl-Kühlkörper 45, der Gleichrichter 46 trägt und ebenso flüssigkeit in Berührung mit den Wickelkopfverbineine Halterung für die Rotorwicklung 10 des Erreger- düngen der Rotorwicklung 8. Die verbleibende Kühlgenerators 5 darstellt. Die Düsen 44 sind so angeord- flüssigkeit tritt durch den Kanal 3fl im Welknstumnet, daß sie in einer Linie mit Wicklungsstutzen 47 mel aus der Maschine aus.

liegen, die zwischen den Polwicklungen angeordnet 35 Die überschüssige Kühlflüssigkeit in dem Lagsrund

sind, die die Rotorwicklung 8 des Hauptgenerators 4 die Kühlflüssigkeit innerhalb des Gehäuses 2 fließen

darstellen (Fig. 3). auf Grund der Schwerkraft in den Sumpf 54 und

Das Gleitlager 21 hat einen flexiblen Abschnitt 48 werden von dort über den Kaual 55 abgesogen,

und einen Lagerabschnitt 49 und ist im Gehäuse 2 In Fi g. 4 ist der Verlauf der ersten Kühlkanäle" 15

mit Hilfe eines Klemmringes 50 befestigt. Ein kleiner 40 der Fig. 1 in einer Ebene dargestellL Wegen des

Spielraum 52 ist /wischen dem Lagerabschnitt 49 und Kanals 55 ist es erforderlich, die Kühlkanäle 15 an

dem drehbaren Teil 51 der Welle 23 vorgesehen, da- beiden Seiten der Wände der Kanäle 55 zu foegren-

mit die Kühlflüssigkeit in eine Kammer 53 gelangen zen. Die Pfeile zeigen die Bahn der Kühlflüssigkeii

kann und dann durch das Lager 25 fließt, von wo es durch die Kühlkanäle 15 an.

Hierzu 1 Blatt. Zeichnungen

Claims (1)

1. «-»^S-siÄ-ESSE

   Patentansprüche:

   1. Flüssigkeitsgelriihlter Rotor einer dynamoelektrischen Maschine, deren Gehäusemantel sich über einen TeU des Umfanges erstreckende erste

   Kühlkanäle aufweist, die über im Gehäusemantel angeordnete Verbindungskanäle mit einem m der Rotorwelle angeordneten spiralförmigen zweUen Kühlkanal in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß an den stirnse.tigen Wickelkopfverbindungen des Rotors Spntzrmgi (36) angeordnet sind! denen die Kühlflüssigkeit far erste radiale Bohrungen (33) von dem zwei_tea Kühlkanal i27) zufüh ar ist und die eine Vielzahl von axial innenuer nden öffnungen (37) aufweisen, unddaß auf di Stirnseiten derWickelkopfverbiislungen ausgenchtete, an der RotorweUe befestigt! Düsen (44) über Versorgungs- » kanäle (43) L· eine zweite radiale Bohrung; (4Θ in der Rotorweile mit dem zweiten Kühlkanal

   (27) in Verbindung stehen. i-HüssigkeitsgekühlterRotornachAnspruchl

   mit Schenkelpolen und zwischen diesen angeord- »s neten Wicklungsstützen aus wärmeleitendem Material und mitDurchtrittskanälen für em Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanale der Wicklungsstützen (47j1 axial verlaufen und daß die Düsen (44) auf die Durch- trittskanäie ausgerichtet siüd.

   3. Fiüssigkeiisgekünliß Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rotor mit nur a^seinem einen Ende stimsdtig angeordneten Düsen an dem Spritzring (36) des anderenEndes axial außen eine halbflexiblePrallwand (38) derart angebracht ist, daßsie die Kühlflüssigkeit in Berührung mit den Wickelkopfverbindu?gen der Rotorwicklung (8) hält

   daß

   schiedhcher BdaeWJg ^

   gefäUe vom teeren der Mm ^^ ^ ^

   im wesentlichen *»re mechanische Spannungen ^f i_r ^b _aw_s?tet werdea können. Es sind kÄ** Maßnahmen getroffen um _blßdungen des Rotorszujcuhlen ^ ^^ eitler starken Erwärmung ausgesetzt die bat-ππ