DE2328265A1 - Polspule fuer elektrische maschinen und apparate - Google Patents

Description

Polspule für elektrische Maschinen und Apparate

Es ist bekannt, die Abkühlungsverhältnisse bei den stromdurchflossenen Leitern einer Polspule für elektrische Maschinen und Apparate, insbesondere für umlaufende Erregerwicklungen elektrischer Synchronmaschinen, dadurch zu verbessern» daß die Polspule als Hochkantwicklung mit hervorstehenden Kühlfahnen ausgebildet wird. Mam kann- die Kühlfahnen durch Verbreiterung oder Herausziehen der Leiter in einzelnen /Windungen bilden, sie haben dann die gleiche Stärke wie der Leiter. Sollen sie gegenüber den Leitern der Polspule dünner sein, so kann man sie durch eine entsprechende Profilgebung der Leiter selbst herstellen oder dadurch, daß unmittelbar auf den Leiter dünne metallische Bänder größerer Breite angeordnet werden (DT-GM 1 842 890 und OE-PS 105 958). Man erzielt dadurch eine Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche der Polspule. Die Flächenvergrößerung durch Kühlfahnen kann aber nicht beliebig v/eiter getrieben werden, weil die Fahnenhöhe aus Festigkeitsgründen beschränkt bleiben muß und v/eil die Fahnen aus strömungstechnischen Gründen nicht zu eng gesetzt werden dürfen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeübergangsverhältnisse bei einer derartigen mit Kühlfahnen versehenen Polspule noch weiterhin zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Polspule der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung die Kühlfahnen in Längsrichtung in kurze, wechselseitig nicht fluchtend ausgelenkte

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Abschnitte unterteilt. Durch diese wechselseitige Auslenkung der Kühlfahnen aus ihrer ürsprungslage wird die ansonsten mit der Länge der Polspulenseiten übereinstimmende Länge der Kühlfahnen in kurze, gegeneinander versetzte Kühlfahnenabschnitte unterteilt. Anstelle einer langen Kühlfahne erhält man also jeweils mehrere, hintereinander liegende, nicht fluchtende, kurze Kühlfahnenabschnitte. Durch diese besondere Formgebung wird aber die sich bei dem Vorbeiströmen des Kühlmittels bildende Grenzschicht günstig beeinflußt und der Wärmeübergangskoeffizient erhöht. Dies bedeutet, daß von einer Polspule gleicher Abmessungen mehr Wärme abgeführt werden kann, als dies bei nicht verformten Kühlfahnen der Fall wäre. Durch die Erfindung ergibt sich also der Vorteil, durch vorherige spezielle Formgebung, oder auch durch nachträglich durchgeführte Formänderung die Wärmeabgabe von Kühlfahnen steigern zu können. Diese vorteilhafte Wirkung zeigt sich sowohl an querbeströmten Kühlfahnen, als auch an längsbeströmten. Durch die nicht fluchtende, ausgelenkte Kuhlfahne wird also in jedem Fall, bei Längs- oder Querbeströmung und bei Kombination beider Strömungsrichtungen eine Verbesserung der Wärmeübertragung erreicht.

Die Unterteilung der Kühlfahnen in kurze, wechselseitig nicht fluchtend ausgelenkte Abschnitte, die insbesondere periodisch sein kann, kann in beliebiger Weise vorgenommen werden. So kann man eine Wellung der Kühlfahnen vornehmen, wodurch trotz Beibehaltung des durchgehenden Zusammenhangs der Kühlfahne kurze, aufeinanderfolgende, nicht fluchtende Kühlfahnenabschnitte erzeugt v/erden. Diese Wellung hat den Vorteil, daß der Querschnitt des stromführenden Leiters, zu dem die Kühlfahne zählt, nicht verringert wird. Man kann aber die einzelnen kurzen Abschnitte auch dadurch begrenzen, daß die Kühlfahnen mit Einschnitten versehen werden, was sich bei dickeren Kühlfahnen empfiehlt, und daß danach jeder Kühlfahnenabschnitt

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in geeigneter Weise nicht fluchtend aüsgelenkt wird. Dabei kann, die Auslenkung jedes Abschnitts nach einer oder nach beiden Seiten erfolgen.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 - 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig.. 1 zeigt einen Teil einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Polspule schematisch in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 zeigt eine seitliche Aufsicht auf (die ausgelenkten Kühlfahnen der Fig. 1. Die Fig. 3 und 4 zeigen ebenfalls Aufsichten auf andersartig ausgelenkte Kühlfahnen.

Die Polspule 1 der umlaufenden Erregerwicklung einer elektrischen Synchronmaschine, insbesondere eines als Schenkelpolmaschine ausgebildeten Wasserkraftgenerators, besteht aus hochkant gewickelten bandförmigen Leitern 2, meist aus Kupfer, die durch isolierende Zwischenlagen 3 voneinander isoliert sind. Da diese Polspulen 1 durch ein an den Seitenflächen der Polspule 1 entlang strömendes, gasförmiges Kühlmittel, meist Kühlluft, gekühlt werden, sind zur Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche an den Stirn- und/oder Seitenflächen der Polspulen schmale Kühlfahnen 4 vorgesehen, die in regelmäßigen Abständen nach einer oder nach mehreren Windungen über die eigentlichen Oberflächen der Polspule 1 hervorstehen. Bei der dargestellten Polspüle 1 besteht jede Windung aus einem verhältnismäßig dicken bandförmigen Leiter 2, auf dem unmittelbar ein dünner bandförmiger Leiter 5 aufgelegt ist, dessen Breite größer als die des Leiters 2 ist, so daß die hervorstehende Kühlfahne 4 entsteht.

Jede Kühlfahne 4 ist in gleichen Abständen mit Einschnitten 6 versehen und jede der auf diese ¥eise gebildeten kurzen Kühlfahnenabschnitte 7 ist einseitig aus seiner Ursprungslage aus— gelenkt. Dabei erfolgt die Auslenkung aufeinanderfolgender Kühlfahnenabschnitte nach entgegengesetzten Seiten. Die ge-

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samte Kühlfahne 4 ist also in Längsrichtung in kurze, wechselseitig nicht fluchtend ausgelenkte Abschnitte 7 unterteilt. Dies hat zur Folge, daß in strömungstechnischer Hinsicht aus einer langen Kühlfahne viele hintereinander geschaltete, nicht fluchtende, kurze Kühlfahnen gebildet sind. Dadurch verändert sich die Grenzschichtbildung, welche die Wärmeabgabe wesentlich beeinflußt, weil sich diese Grenzschicht an jeder kurzen Fahne von neuem ausbilden muß und entsprechend auch die thermische Anlaufstrecke. Dies erbringt aber eine Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten und somit eine Verbesserung des Wärmeübergangs.

Eig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit der Auslenkung der Kühlfahnen 4. Hierbei sind die einzelnen durch Einschnitte 6 voneinander getrennten Abschnitte 7 der Kühlfahnen 4 jeweils nach beiden Seiten ausgelenkt. Auch dies ergibt eine nicht fluchtende, periodische Auslenkung der einzelnen Abschnitte 7» und eine Verbesserung des Wärmeübergangs.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hat man dagegen auf die Einschnitte 6 in den Kühlfahnen 4 verzichtet und die einzelnen Abschnitte 7 durch eine periodische Wellung der Kühlfahnen 4 hergestellt. Die auf diese Weise wechselseitig nicht fluchtend ausgelenkten Kühlfahnen 4 verhalten sich ebenfalls in strömungstechnischer Hinsicht wie hintereinandergeschaltete kurze, nicht fluchtende Kühlfahnen.

6 Ansprüche
4 Figuren

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Claims (6)

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1.^Polspule für elektrische Maschinen Und Apparate, insbesondere für umlaufende Erregerwicklungen elektrischer Synchronmaschinen, ausgebildet als Hochkantwicklung mit hervorstehenden Kühlfahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfahnen (4) in Längsrichtung in kurze, wechselseitig nicht fluchtend ausgelenkte Abschnitte (7) unterteilt sind.

2. Polspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht fluchtende Auslenkung der Kühlfahnen (4) periodisch erfolgt.

3. Polspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfahnen (4) mit Einschnitten (6) zur Begrenzung der kurzen Abschnitte (7) versehen sind.

4. Polspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (7) nur nach einer Seite ausgelenkt ist, wobei aufeinanderfolgende Abschnitte (7) nach entgegengesetzten Seiten ausgelenkt sind. ,

5. Polspule nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (7) nach beiden Seiten ausgelenkt ist.

6. Polspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wechselseitige Auslenkung der Kühlfahne (4) durch · eine Wellung hergestellt ist.

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