DE2323900C3 - Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung für eine elektrische Vollpolmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung für eine elektrische VoII-polmaschine. in welcher jeder Pol über elektrisch leitende Verbindungen elektrisch in Reihe und hydraulisch parallel geschaltete, konzentrisch angeordnete, gleichsinnig gewickelte Spulen mit an einer Seite des Läufers angeordneten und aus dem Bereich des Stirnteils der Maschine heraustretenden Spulenausführungen enthält. Eine derartige direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung ist aus der GB-PS 12 54 111 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung ist die Herstellung der elektrischen und hydraulischen Verbindungen der Polwicklungen recht aufwendig, und es sind diese auch nicht gut zugänglich.

Aus der US-PS 30 34 003 ist eine ähnliche Ausbildung mit Kühlflüssigkeitsanschlüssen auf beiden Stirnseiten bekannt. Auch hier sind verlängerte Spulenausführungen notwendig, und die hydraulischen und elektrischen Verbindungen müssen in vor den Wickelkopfkappen besonderen zylindrischen Gehäusen wenn auch geringeren Durchmessers untergebracht werden, welehe zusätzliche Bandagen und Abstützringe erfordern.

Nachteilig ist bei den bekannten Ausbildungen auch noch die konstruktionübedingte Verlängerung des Läu

fers und die damit einhergehende Verringerung seiner

'Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. unter Ve-meidung der beschriebenen Nachteile eine direkt flüssieWisgekühlte Läuferwicklung zu schaffen, die bei Verkürzung der Länge des Läufers gestattet, die Spulenanschlüsse und ihre hydraulischen und elektrischen Verbindungen gedrängter und einfacher an einer Seite des Läufers unterzubringen und ihre freie Zugänglichkeit für die Herstellung. Überwachung und Reparaturen zu gewährleisten.

Ausgehend von der bekannten Ausbildung der eingangs genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die elektrisch leitenden Verbindungen der Spulen aus zusätzlichen direkt flüssigkeitsgekühlten Hohlleitern bestehen, die in Umfangsrichtung radial innerhalb der konzentrisch angeordneten Leiter der Spulen verlaufen und in axialer Richtung aus dem Bereich des Stirnteils der Maschine in der Nähe der oberen und unteren Spulenausführungen heraustretende Enden aufweisen, die entweder unmittelbar oder durch kurze und massive, elektrisch leitende Zwischenstücke mit den Spulenausführungen verbunden sind, wobei jeweils das eine Ende ihres zusätzlichen Hohlleiters eine Kühlflüssigkeitsanschlußstelle bildet. Eei einer solchen Ausbildung wird eine leicht herstellbare und gut zugängliche Anordnung der elektrischen und hydraulischen Verbindungen erzieh. Durch die Anordnung der Kühlüberbrückungen unmittelbar unter dem Stirnteil ergibt sich eine geringere axiale Länge desselben und damit eine Verkürzung des Läufers.

Es ist zweckmäßig, wenn die Spulenausführungen sämtlicher Spulen gleichachsig zu den in den Nuten des Läufers angeordneten Leitern verlaufen, mit denen sie elektrisch leitend in Verbindung stehen. Dadurch wird die Montage des Läufers vereinfacht.

Es ist schließlich zweckmäßig, daß die Spulenausführungen und die aus zusätzlichen direkt flüssigkeitsgekühlten Hohlleitern bestehenden elektrischen Verbindungen direkt am Stirnteil der Maschine angeordnet sind und zusammen mit der Wicklung durch die Wikkelkopfkappe festgehalten sind. Auch dies trägt zur Vereinfachung des Aufbaus und der Montage bei.

Im folgenden wird der Erfindur.gsgedanke an einem Ausführungsbeispiel der Läuferwicklung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild der Wicklung eines Zweipolläufers nach der Erfindung,

F i g. 2 den Längsschnitt durch den Stirnteil des Läufers nach der Erfindung,

F i g. 3 die äußere Ansicht der Läuferwicklung nach der Erfindung.

Die Läuferwicklung enthält vier in Läufernuten eingebettete Spulen 1 bis 4 für jeden Pol. jede Spule hat vier Windungen. Auf dem Schaltbild (F i g. 1) sind die Hohlleiter 5 und die zusätzlichen Hohlleiter 6 mit einer Linie, die massiven Zwischenstücke 7, 8 und 9 mit zwei parallelen Linien und die Zu- bzw. Abflußstellen der Flüssigkeit mit Pfeilen 10 bzw. 11 eingezeichnet.

Die oberen 12 und die unteren 13 Ausführungen sind von den Nuten 14 axial aus dem Bereich des Stirnteils achsengleich mit den anstoßenden Leitern in den Nuten 14 hinausgeführt.

Die Spulen 1 bis 4 sind durch zusätzliche bogenartige und konzentrisch gegeneinander unter dem Stirnteil der Wicklung angeordnete Hohlleiter 6 elektrisch in Reihe geschaltet. Die Enden 15 der zusätzlichen Hohl-

leiter 6 sind axial aus dem Bereich des Stirnteils in Abteilen der Spulenausführungen, mit denen sie durch massive Zwischenstücke 8 verbunden sind, herausgeführt.

Die Verbindung der Enden der zusätzlichen Hohlleijer mit den Spulenenden kann auch unmittelbar ohne massive Zwischenstücke 8 erfolgen.

Die elektrische Reihenschaltung der Spulen jedes Pols ist wie folgt ausgeführt. Die eine, untere Ausführung der kleinsten Spule I ist über das Zwischenstück 7 massiven Querschnitts an den Schleifring 16 angeschlossen und stellt die Ausführung der Läuferwicklung dar. Die andere, obere Ausführung der Spule 1 ist über den zusätzlichen Hohlleiter 6 an die untere Ausführung der Spule 2 angeschlossen, deren obere Ausführung ebenfalls über einen zusätzlichen Hohlleiter mit der unlersn Ausführung der Spule 3 verbunden ist. Die obere Ausführung der Spule 3 ist über einer, zusätzlichen Hohlleiter mit der unteren Ausführung der größten Spule 4 verbunden.

Die Zwischenpolverbindung der Polwicklungcn ist mit zwei massiven Zwischenstücken 9 ausgeführt, die im Stirnteil an der Seite der Spulenausführungen untergebracht sind.

jedes von diesen Zwischenstücken verbindet den oberen, an die Ausführung der gröf3ten Spule 4 des einen Pols angeschlossenen Leiter mit dem benachbarten oberen Leiter der größten Spule 4' des anderen Pols. Eine derartige Zwischenpolverbindung laßt sich einfach ausführen und gewährleistet vollständige Symmeirie des Läufers in bezug auf Gewicht, Wärme und Magnetfluß.

Die Isolation 17, 18 und 19 der Spulenausführungen und der zusätzlichen Hohlleiter ist an den Schnittstellen mit den Leitern der anderen Spulen verstärkt.

Am Tangentialabschnitt des Stirnteils sind wie üblich die Übergänge der Leiter von einer Windung zur anderen angeordnet.

An den oberen und unteren Leitern der Spulen sind an den Abschnitten der Übergänge von einer Windung zur anderen Keile 20 (F i g. 3) befestigt, um eine gleichmäßige Abstützung des Stirnteils an der Wickelkopfkappe 21 (F i g. 2) sicherzustellen.

An die oberen Ausführungen 12 der Spulen und an das eine Ende drr zusätzlichen Hohlleiter 6 sind Metallrohre 22 und 24 angeschlossen, die durch aus einem Isolierstoff gefertigte Rohre 23 und 25 hindurchgehen. Die anderen Enden der zusätzlichen Leiter 6 sind mit unteren Ausführungen 13 der Spulen elektrisch und hydraulisch verbunden.

Die Kühlflüssigkeit wird als freier Strahl in den Drucksammler eingeführt, der durch den Stützring 26 und den Formring 27 gebildet ist, und zwar über die Kanäle 28 im hermetisch im Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung befestigten Ring

Die Flüssigkeit wird von dem rotierenden Läufer durch die unteren Rohre 24 und 25 mitgenommen und unter der Wirkung der Fliehkraft durch die zusätzlichen Hohlleiter 6 und die Hohlleiter der Spulen getrieben. Hiernach wird diese Flüssigkeit durch die oberen Rohre 22 und 23 gegen die innere Oberfläche des Abflußringes 30, der am Stützring 26 befestigt ist, geworfen, von dem sie in das Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung zurückfließt.

Der ringartige Vorsprung 31 dichtet das Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung gegen die Umgebungslufi an der Welienseite ab.

Die in der Nähe der Sürnteiie angeordneten elektrischen und hydraulischen Verbindungen «orden gegjr. radiale Verschiebung durch die mit der Wicklung gemeinsame Wickelkopfkappe 21 und gegen axiale Verschiebungen durch den Stützring 26 festgehalten, die eine Bandageneinheit bilden, welche mitiels rur einer Sa/stelle auf dem Läuferkörper befestigt ist.

Die elektrischen Verbindungen der Spulen nach der Erfindung können für die Läuferwicklungen mit beliebiger Polzahl, beliebiger Spulenzahl in der Wicklung jedes Pols und beliebiger Windungszahl in jeder Wicklung Anwendung finden.

Ais Ausführungen der Polwicklung können beliebige Ausführungen der kleinsten und der größten Spule dienen.

Das Schaltbild und die Konstruktion der Wicklung nach der Erfindung lassen die Anwendung anderer Systeme der Speisung mit Kühlflüssigkeil /u. /. B. mit der Zuführung und dem Abfluß der Flüssigkeit durch Kanäle in der Läuferwelle. Sie ermöglichen es ebenfalls, die oberen Ausführungen der Spulen unmittelbar ohne Zwischenstücke elektrisch mit den zusätzlichen Hohlleitern zu verbinden, z. B. durch die Anwendung eines gemeinsamen Endstückes mit einem Rohr für die Abführung der Kühlflüssigkeit.

Bei anderen Kühlsystemcn kann die Richtung der Flüssigkeitsströmung in den Spulen anders sein und von der in F i g. 1 und 2 mit Pfeilen gezeigten Richtungen abweichen.

Hiereu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung für eine elektrische Vollpolmaschine, in welcher jeder Pol über elektrisch leitende Verbindungen elektrisch in Reihe und hydraulisch parallel geschaltete konzentrisch angeordnete, gleichsinnig gewickelte Spulen mit an einer Seite des Läufers angeordneten und aus dem Bereich des Stirnteils der Maschine heraustretenden Spulenausführungen enthält, d a durch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Verbindungen der Spulen aus zusätzlichen direkt flüssigkeitsgekühlten Hohlleitern (6) bestehen, die in Umfangsrichtung radial innerhalb der konzentrisch angeordneten Leiter der Spulen (1 bis

4) verlaufen und in axialer Richtung aus dem Bereich des Stirnteils der Maschine in der Nähe der oberen und unteren Spulenausführungen (12, 13) heraustretende Enden (15) aufweisen, die entweder unmittelbar oder durch kurze und massive, elektrisch leitende Zwischenstücke (8) mit den Spulenausführungen verbunden sind, wobei jeweils das eine Ende ihres zusätzlichen Hohlleiters (6) eine Kühlflüssigkeitsanschlußstelle bildet. *5

2. Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenausführungen (12, 13) sämtlicher Spulen (1 bis 4) gleichachsig zu den in den Nuten (14) des Läufers angeordneten Leitern verlaufen, mit denen sie elektrisch leitend in Verbindung stehen.

3. Direkt flüssigkeitsgekühlte Läuferwicklung für eine elektrische Vollpolmaschine nach Anspruch 1 oder 2 mit Wickelkopfkappen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenausführungen (12, 13) und die aus zusätzlichen direkt flüssigkeitsgekühlten Hohlleitern (6) bestehenden elektrischen Verbindungen direkt am Stirnteil der Maschine angeordnet sind und zusammen mit der Wicklung durch die Wickelkopfkappe (21) festgehalten sind.