DE246153C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 246153 KLASSE 2\d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom H. Juni 1909 ab.

Bei raschlaufenden elektrischen Maschinen, wie z. B. Turbogeneratoren, stellen sich der Kühlung der umlaufenden Feldmagnete beträchtliche Schwierigkeiten entgegen, weil die zur Kühlung verfügbare Oberfläche Idein ist im Verhältnis zu der abzuführenden Verlustwärme. Wegen des geringen Durchmessers des umlaufenden Feldmagneten ist es in den meisten Fällen nicht möglich, zentrale Zuführungskanäle im Feldmagneten vorzusehen, welche die Kühlluft den zu kühlenden Teilen zuführen, und in den Fällen, in welchen dies möglich ist, kann man nicht immer den Querschnitt der Zuführungskanäle reichlich genug bemessen, um eine wirksame Kühlung des Feldmagneten zu sichern, ohne die magnetischen Verhältnisse ungünstig zu beeinflussen.

Nach vorliegender Erfindung wird eine ausgiebige Kühlung derartiger Feldmagnete, insbesondere solcher mit Wicklungsbefestigung nach Patent 180448 ermöglicht, indem die dort verwendete Anordnung dadurch für die Kühlung des Feldmagneten nutzbar gemacht wird/ daß an allen denjenigen Stellen der Spulenhalter und des Läuferkörpers, an welchen auf die Ausbildung des magnetischen Feldes weniger Rücksicht genommen zu werden braucht, d. h. also in der zwischen den Magnetpolen gelegenen neutralen Zone, sowie an den der letzteren benachbarten Polrändern, das zur Bildung des Magnetfeldes nicht benötigte Material durch geeignete Bearbeitung weggenommen oder auch schon bei der Herstellung fortgelassen wird, jedoch in der Art, daß dadurch der kreisförmige Querschnitt des Feldmagneten nicht geändert wird. Außerdem wird am Läuferkörper das zur Lagerung bzw. Unterstützung der über den wirksamen Teil des Läufereisens herausragenden Wickelköpfe nicht benötigte Material ebenfalls fortgelassen bzw. weggenommen.

Durch diese Maßnahmen wird gerade an denjenigen Stellen, an welchen im Feldmagnet die Verlustwärme entsteht, nämlich dort, wo die einzelnen Abschnitte der Wicklung liegen, die reichlichste Zuführung von Kühlluft bewirkt, wogegen nach den inneren Teilen des Magnetpoles, in welchen eine Wärmeentwicklung nur in geringem Maße stattfindet, auch die Zuführung der Kühlluft weniger reichlich erfolgt, dafür aber der zur Luftzuführung nicht benutzte Raum mit magnetischem Material ausgefüllt ist, um eine möglichst günstige Ausbildung des Magnetfeldes zu erreichen. In Fällen, in denen der magnetische Querschnitt an sich reichlich ist, können auch Teile der Magnetpole selbst in ähnlicher Weise zur Kühlung mitbenutzt werden, wie dies oben für die Teile in und neben der neutralen Zone angegeben ist.

In der Zeichnung sind eine Anzahl Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt einen umlaufenden Feldmagneten der in der Einleitung gekennzeichneten Art im Längsschnitt, und zwar ist auf der linken Hälfte der Fig. 1 das einfachste Ausführungsbeispiel

der Erfindung dargestellt. Der mit h bezeichnete Läuferkörper trägt iri Nuten * die Spulenhalter k, welche in der im Patent 180448 gekennzeichneten Weise die Spulen I gegen die Wir-. kung der Fliehkraft festhalten. Diese Spulenhalter dienen gleichzeitig zur Ausbildung des magnetischen Feldes. Da in den zwischen den magnetischen Polen gelegenen Teilen, d. h. der neutralen Zone, magnetisches Material überhaupt nicht und an den Polrändern nicht der volle magnetische Querschnitt erforderlich ist wie an den Polen, so sind die dort befindlichen Spulenhalter k in achsialer Richtung kürzer gehalten als die in den Polen gelegenen. Hierdurch ist aber ein Weg für die Kühlluft geschaffen, welche, wie in Fig. 1 durch den Pfeil angedeutet ist, unter dem inneren Rand der die Wickelköpfe gegen die Wirkung der Fliehkraft schützenden Kappe oder Bandage m in die Nut i eintritt, die Wickelköpfe der Spulen kühlt und durch die infolge der achsialen Verkürzung des Spulenhalters k entstandene öffnung zwischen diesem und der Kappe oder Bandage m entweicht bzw. herausgeschleudert wird. Die zwischen den Läufernuten verbleibenden Leisten η können sich hierbei bis unter die Wickelköpfe erstrecken, so daß die Nuten als Zuführungskanäle für die Kühlluft zu den aus dem wirksamen Eisen herausragenden Spulenteilen dienen.

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie c-c durch die linke Seite der Fig. 1 und zeigt die Form der Spulenhalter sowie die Lagerung der Längsseiten der Spulen / auf der. zwischen je zwei Nuten i verbleibenden Leiste n. Da zu beiden Seiten eines Spulenhalters je eine Spule I liegt, so ist ersichtlich, daß die in eine Nut i eingetretene Luft zwischen je zwei benachbarten Spulenseiten hindurchstreicht und diese sowie die benachbarten, durch Wärmeleitung erwärmten Teile des Feldmagneten selbst wirksam kühlt. Fig. 6 zeigt auf der linken Seite die Anordnung als Abwicklung. Die linke Seite der Fig. ι ist ein Längsschnitt nach Linie a-a der

Fig. 6. '

Auf der rechten Seite der Fig. 1 und 6 st ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die Spulenhalter durch radiale Lüftungsschlitze unterteilt sind, und zwar weisen die in und neben der neutralen Zone gelegenen Spulenhalter außer der achsialen Verkürzung eine größere Anzahl radialer Lüftungsschlitze auf als die innerhalb des Poles liegenden Spulenhalter. Um diesen radialen Lüftungsschlitzen Kühlluft zuzuführen, ist die den Fuß des Spulenhalters k aufnehmende Nut i durch Fräsen, Hobeln, Stanzen oder gleichwertige Bearbeitung unterhalb des Spulenhalterfußes radial so vertieft, daß ein Luftzuführungskanal i' entsteht (Fig. 1 und 3). Letztere Figur stellt einen Querschnitt durch den Feldmagneten nach Linie d-d (Fig. 1) dar. Durch diese Anordnung von radialen Lüftungsschlitzen mit entsprechenden achsialen Luftzuführungskanälen wird die Wirkung der Kühleinrichtung beträchtlieh erhöht, indem außer der reichlichen Bespülung der Wickelköpfe mit Luft auch den Spulenhaltern die durch Wärmeleitung von den Spulen übertragene Wärme entzogen wird und somit die innerhalb des wirksamen Eisens liegenden Spulenseiten mittelbar und zum Teil an den in den Lüftungsschlitzen selbst frei liegenden Flächen auch unmittelbar von der Luft gekühlt werden. An Stelle der soeben beschriebenen gleichzeitigen Anwendung der achsial verkürzten Spulenhalter in und neben der neutralen Zone und der radialen Lüftungsschlitze in den Spulenhaltern mit vertieften Läufernuten als Zuführungskanäle kann, wo dies- ausreichend ist, unter Verzicht auf die Verkürzung der Spulenhalter auch letztere Ausführungsform allein angewandt werden. Ebenso können auch bei der oben beschriebenen Anordnung nach Fig. 1, bei welcher die Spulenhalter nicht mit Lüftungsschlitzen versehen, sondern nur achsial verkürzt sind, die Nuten i im Läufer radial tiefer ausgeführt werden, so daß ein Teil der Kühlluft den Feldmagnetkörper unterhalb der Spulenhalterfüße durchströmt, um schließlich durch einen beispielsweise in der Mitte des Feldmagnetkörpers vorgesehenen radialen Lüftungsschlitz zu entweichen. Zu diesem Zwecke kann statt oder außer der achsialen Verkürzung des Spulenhalters an der der Kappe oder Bandage zugekehrten Seite auch in der Mitte des Feldmagneten eine solche Verkürzung des Spulenhalters vorgenommen werden. Zur Distanzierung der Wicklungshalterpakete dienen die in Fig. 3 dargestellten Distanzstücke 0.

Eine weitere Verbesserung der oben beschrie- 10p benen Anordnungen wird nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erreicht, indem unterhalb der Wickelköpfe alle diejenigen Leisten η zwischen zwei Läufernuten i gänzlich oder teilweise weggenommen bzw. fortgelassen werden, welche zur Lagerung bzw. Unterstützung der über das wirksame Eisen des Feldmagneten herausragenden Spulenteile, insbesondere des bogenförmigen Teiles der Wickelköpfe nicht unbedingt erforderlich sind. Die einfachste Ausführungsform dieser Anordnung ist in Fig. 2 angedeutet, indem die mit n' bezeichnete Leiste zwischen zwei im übrigen radial nicht vertieften Läufernuten, soweit dieselbe unterhalb der Wickelköpfe verläuft, weggenommen ist. Noch besser ist diese teilweise Wegnahme der genannten Leisten in Fig. 5. zu erkennen, und zwar stellt die linke Seite der Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Feldmagneten mit radial vertieften Läufernuten nach Linie/-/" in der Abwicklung Fig. 6 dar, während die rechte Seite der Fig. 5 einen Längsschnitt für

den Fall radial vertiefter Läufernuten nach Linie g-g der Fig. 6 zur Darstellung bringt. Auf der linken Seite geht der Schnitt f-f durch die unter einer Spulenseite I gelegene Leiste n, wogegen der Schnitt g-g auf der rechten Seite durch den am stärksten unterteilten, in der neutralen Zone gelegenen Spulenhalter k und. die zugehörige vertiefte Läufernut geführt ist. Die linke Seite der Fig. 5 zeigt, daß die Leiste n, soweit sie unter den Wiekelköpfen liegt, weggenommen ist. Die Kühlluft streicht an dieser Stelle dem Pfeil entsprechend unter den Wiekelköpfen vorbei, kühlt diese sowie die benachbarten Teile des Läuferkörpers und entweicht durch den Spalt zwischen der Kappe oder Bandage m und dem Spulenhalter k. Auf der rechten Seite der Fig. 5 sind die Wege, welchen die Kühlluft folgt, gleichfalls durch Pfeile angedeutet. Man sieht dort, daß ein Teil der in

ao die radial vertiefte Nut eintretenden Luft, nachdem er die Wickelköpfe gekühlt hat, durch den Spalt zwischen Kappe oder Bandage m und Spulenhalter k entweicht, und daß ein anderer Teil der Luft durch die radialen Lüftungsschlitze in den Spulenhaltern und einen eventuell vorzusehenden breiteren mittleren Luftschlitz fließt, wobei er die im wirksamen Eisen eingebetteten Spulen zum Teil unmittelbar durch Bestreichen der in den Lüftungsschlitzen frei Hegenden Flächen, zum Teil mittelbar durch Fortführen der von den Spulen auf die Spulenhalter übertragenen Wärme kühlt. Hinter der in Fig. 5 rechts dargestellten Läufernut ist durch eine punktierte Linie wiederum eine bis zum wirksamen Eisen weggenommene Leiste' η angedeutet. An dieser Stelle folgt die Kühlluft ebenfalls dem durch den aufwärts gerichteten Pfeil angedeuteten Weg.

Der in Fig. 4 dargestellte Schnitt nach der Linie e-e der Fig. 5 zeigt den unter den Füßen der Spulenhalter k k liegenden, durch die Wegnahme der Leiste n' beträchtlich verbreiterten Zutrittskanal für die Kühlluft. Es ist klar, daß eine solche Vergrößerung des Luftzutrittsquerschnittes die Kühlwirkung ganz bedeutend steigert. Die Wegnahme der zur Lagerung der Wickelköpfe nicht benötigten Leisten wird man je nach Erfordernis sowohl bezüglich der achsialen Länge als auch bezüglich der Anzahl und Reihenfolge verschieden vornehmen. So kann man beispielsweise einzelne Leisten bis an das wirksame Eisen heran gänzlich entfernen, oder man nimmt nur einen Teil dieser achsialen Länge weg. Bei der achsialen Verkürzung der Leisten η wird man zweckmäßig so verfahren, daß unter den achsialen längeren Spulenseiten auch die Leisten entsprechend länger stehen gelassen werden als an den achsial kürzeren Spulenseiten. Man kann auch die Leisten statt in ihrer ganzen Breite in der Umfangsrichtung nur auf einem Teil dieser Breite entfernen, so daß dann noch schmale Stege stehen bleiben, welche die Wickelköpfe stützen. Es wäre beispielsweise auch nur eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wenn man nicht abwech- selnd Leisten η in ihrer ganzen, unter den Wiekelköpfen liegenden Länge fortnehmen und andere stehen lassen würde, sondern wenn man die Leisten η achsial nicht verkürzt, sondern sie sämtlich nur in der Umfangsrichtung verschmälert, so daß dann um den ganzen Umfang herum gleichmäßig verteilte, verhältnismäßig schmale Stege zur Stützung der Spulen stehen blieben. Die in der Zeichnung dargestellten Anordnungen sind naturgemäß nur einige der mögliehen Ausführungsbeispiele, und bleiben Abweichungen hiervon innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung, sofern sie das allgemeine Kennzeichen aufweisen, daß an den Spulenhaltern bzw. am Läuferkörper das zur Bildung des Magnetfeldes bzw. zur Lagerung oder Befestigung der Wicklung nicht benötigte Material ohne Änderung des kreisförmigen Querschnittes des Feldmagneten weggenommen oder fortgelassen ist, um der Kühlluft einen mögliehst reichlichen Durchtrittsquerschnitt zu bieten.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Kühlung umlaufender Feldmagnete elektrischer Maschinen mit Befestigung der Wicklung durch in schwalbenschwanzförmige oder ähnlich geformte Nuten des Läuferkörpers eingesetzte Spulenhalter, dadurch gekennzeichnet, daß an den Spulenhaltern bzw. an den unter diesen gelegenen Stellen des sie aufnehmenden Läuferkörpers oder an beiden, und zwar an ersteren insbesondere an den zwischen den magnetischen Polen gelegenen Teilen des Umfanges (der neutralen Zone) und an den der neutralen Zone benachbarten Polrändern, sowie am Läuferkörper unter den über das wirksame Läufereisen herausragenden Wiekelköpfen das zur Bildung des Magnetfeldes und zur Lagerung bzw. Befestigung der Wicklung nicht benötigte Material ohne Änderung des kreisförmigen Querschnittes des Feldmagneten weggenommen bzw. fortgelassen ist, um durch die so entstehenden Spalten bzw. \ Kanäle der Kühlluft einen reichlichen Durchtrittsquerschnitt zu bieten.

2. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in und neben der neutralen Zone hegenden Spulenhalter achsial kürzer sind als die zum Pol gehörigen Spulenhalter.

3. Ausführungsform der Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwischen zwei zur Aufnahme der Spulenhalter dienenden Läufernuten stehenden Leisten bis unter die

Wickelköpfe erstrecken, so daß die Nuten für die Spulenteile, welche auf diesen Leisten aufliegen, als Luftzuführungskanäle dienen. 4. Ausführungsform der Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in und neben der neutralen Zone liegenden Spulenhalter statt oder außer der geringeren achsialen Länge eine größere Anzahl radialer Lüftschlitze besitzen als die zum Pol gehörigen Spulenhalter, und daß die die Spulenhalterfüße aufnehmenden Nuten im Läuferkörper radial tiefer sind, als es der Spulenhalterfuß bedingt, so daß sie als Zuführungskanäle für die Kühlluft zu den radialen Luftschlitzen zwischen den Spulenhaltern dienen.

5. Ausführungsform der Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vergrößerung des Luftzutrittsquerschnittes diejenigen zwischen den Läufernuten verbleibenden Leisten, welche zur Lagerung der Wickelköpfe nicht nötig sind, unterhalb der letzteren ganz oder teilweise weggenommen bzw. fortgelassen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.