DE2524820A1

DE2524820A1 - Dynamoelektrische maschine

Info

Publication number: DE2524820A1
Application number: DE19752524820
Authority: DE
Inventors: Frank P Fidei; Warren W Jones; Sui-Chun Ying
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1975-06-04
Publication date: 1976-01-02
Also published as: SU592378A3; CH595715A5; FR2275050A1; IT1044109B; CA1025920A; FR2275050B1; SE7506817L; BE830251A; JPS5111108A; ES438548A1; US3908140A; GB1507072A

Description

PATENTANWALTt DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

8 MÖNCHEN 71,

MelchioritrtB« 42

M._ln2.,<*._n:WS 21P- 1300

WESTINGHOUSE

CORPORATION

Westinghouse Buildung

Gateway Center

Pittsburgh, Pennsylvania

15222

USA

Dynamoelektrische Maschine

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Haschine mit einem Läufer, der einen Körper und eine damit verbundene Welle aufweist, und mit einer Wicklung, die mehrere, konzentrisch angeordnete, aus vielen Windungen bestehende Spulen aufweist, die jeweils eine Vielzahl von Leitern mit longitudinalen Bereichen, die in Nuten in dem Körper liegen und sich über den Körper hinaus erstrecken, und mit Umfangsbereichen enthalten, die mit den Enden der longitudinalen Bereiche verbunden sind, wobei die longitudinalen Bereiche auf dem Umfang im Abstand zueinander und die Umfangsbereiche longitudinal im Abstand zueinander angeordnet sind, und wobei die Leiter Durchgänge für eine Kuhlflussigkeitsstromung aufweisen.

Ma/ma Inabeaondere

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Insbesondere bezieht die vorliegende Erfindung sich auf große Turbinengeneratoren mit flüssiggekühlten Läufern.

Große Turbinengeneratoren arbeiten üblicherweise mit Innenoder direkter Kühlung, bei der ein als Kühlmittel dienendes fluides Medium im Umlauf durch Rohrleitungen in den Nuten von Ständer . und Läufer so geführt ist, daß es in direkter thermischer Beziehung zu den stromaufnehmenden Leitern im Innern der Masse- bzw. Erdisolierung steht. Bei diesem Aufbau ergibt sich ein sehr wirksames Kühlsystem, so daß Großgeneratoren sehr hohe Betriebsleistungen erreichen können. Das bei diesen Maschinen verwendete Kühlfluid ist üblicherweise Wasserstoff, der das gasdichte Gehäuse füllt und im Umlauf durch die Rohrleitungen der Ständer- und Läuferwicklungen sowie durch radiale oder axiale Rohre in dem Ständerkern geführt wird. Als die maximale Leistungsfähigkeit dieser Großgeneratoren weiter gesteigert werden mußte, waren weitere Verbesserungen der Kühlung erforderlich; diese wurden durch die Verwendung eines wirksameren Kühlfluids, beispielsweise durch den Einsatz von Flüssigkeiten, erreicht. So läßt sich eine wesentliche Verbesserung der Kühlwirkung dadurch erreichen, daß ein flüssiges Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, im Umlauf durch Kanäle in der Ständerwicklung geleitet wird; eine weitere wesentliche Verbesserung ergibt sich dann, wenn gleichzeitig eine Kühlflüssigkeit im Umlauf durch Durchgänge in der Läuferwicklung geführt wird.

Eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, sollte dem Läufer eines Großgenerators durch eine Bohrung in der Welle zugeführt werden und auch dort abfließen; auf diese Weise werden die auftretenden Dichtungsprobleme besonders gering, da die Flüssigkeit an Stellen zufließt bzw. abfließt, an denen der Radius minimal wird, so daß die auf die Flüssigkeit wirkende Zentrifugalkraft ebenfalls minimal ist. Wird die Flüssigkeit auf diese Weise durch die Welle zugeführt, so fließt sie von der Bohrung durch radiale Durchgänge zu einer ringförmigen Verteilerkammer auf der Oberfläche des Läufers, von der sie durch geeignete Rohre oder hydraulische

- 2 - Verbindungsglieder

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Verbindungsglieder zu den Leitern der Läuferwicklung verteilt werden kann. Nach dem Durchströmen der Leiter des Läufers kann das erwärmte Kühlmittel durch ähnliche Rohre und Durchgänge an dem gegenüberliegenden Ende des Läufers fließen und durch eine mittlere Bohrung an diesem Ende nach außen abgegeben werden; als Alternative hierzu kann das Kühlmittel zu demselben Ende zurückkehren, an dem es eingetreten ist, um von dort nach außen abzufließen. Solche Anordnungen sind beispielsweise in den US-PS 3 733 502 und US-PS 3 131 321 gezeigt.

Bei einem solchen Aufbau werden die Rohre, durch die das Kühlmittel zu der Wicklung flLeßfc,bevorzugt in Nuten in der Läuferwelle angeordnet und mit den Leitern der Wicklung in den Bereichen der Endwindungen der Wicklung verbunden. Dabei müssen die Rohre so ausgelegt werden, daß sich eine ausreichende Flexibilität bzw. Beweglichkeit oder Dehnbarkeit ergibt; dadurch ist die thermische Erpansion und Kontraktion der Leiter der Wicklung möglich, ohne daß die Rohre beschädigt oder übermäßigen Spannungen ausgesetzt werden; weiterhin müssen die Rohre in geeigneter Weise gegen die hohen Rotationskräfte gehaltert werden, die während des normalen Betriebs bei relativ hohen Drehzahlen auftreten. Darüberhinaus müssen die Rohre und Leiter der Wicklung so angeordnet sein, daß sin ein relativ kompakter Aufbau ergibt, damit der Raumbedarf nicht zu groß wird. Die Rohre müssen durch den Bereich der Endwindungen unter dem Sicherungsring geführt werden, um die Wicklungsleiter zu erreichen, mit denen sie verbunden werden sollen, sollten jedoch in diesem Abschnitt keinen zusätzlichen Raum benötigen. Der Grund dafür liegt darin, daß die Sicherungsringe während des Betriebs sehr stark beansprucht und insbesondere gedehnt werden, so daß die maximale Länge und der maximale Durchmesser für die Sicherungsringe durch die Grenzwerte für die Festigkeit der zur Verfügung stehenden Materialien auf bestimmte Höchstwerte beschränkt sind. Die Leiter der Wicklung und die Kühlrohre müssen deshalb so angeordnet werden, daß sie in diesen begrenzten Raum passen. Weiterhin darf die Herstellung und Installation der Kühlrohre nicht besonders schwierig oder kostspielig sein,

- 3 _ und

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und auch die gegebenenfalls erforderliche Reparatur sowie der Austausch der Rohre oder einzelner Wicklungsspulen oder Windungen sollte so einfach wie möglich sein.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine dynamoelektrische Maschine mit einem flüssiggekühlten Läufer der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der aufgrund der Anordnung der Rohre und Leiter die oben zusammengestellten Anforderungen erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Nuten in der Welle vorgesehen sind, die sich longitudinal erstrecken und in der Nähe des Körpers enden, daß in den Wellennuten Kühlrohre angeordnet sind, und unter die Umfangsbereiche der Spulen ragen, wobei sich die Kühlrohre in den Nuten im wesentlichen bis zu ihren Enden erstrecken, daß die Kühlrohre im allgemeinen radial von den Wellennuten in der Nähe des Endes des Läuferkörpers in die Zwischenräumen zwischen den longitudinalen Bereichen der Leiter ragen, wobei sich die Kühlrohre dann longitudinal durch die Zwischenräume zwischen den longitudinalen Bereiche der Leiter und auf dem Umfang in die Zwischenräume zwischen den Ümfangsbereichen der Leiter erstrecken, daß weiterhin die Kühlrohre mit den Unifangsbereichen wenigstens einiger Leiter in der Nähe ihrer Mitten zur Herstellung einer Verbindung mit den darin vorgesehenen Durchgängen verbunden sind, wobei sich die Kühlrohre durch jeden der Zwischenräume vertikal im Abstand zueinander in Lagen erstrecken, die im allgemeinen den Leitern entsprechen, mit denen sie verbunden sind, und daß eine Einrichtung zur Zuführung eines flüssigen, durch die Rohre und die Durchgänge fließenden Kühlmittels zu den Rohren vorgesehen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der Unteransprüchen erwähnt.

Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Kühlflüssigkeit dem Läufer durch die Bohrung in der Welle an dem Ende des Läufers zugeführt wird und dort auch abfließt, an dem die

■ - 4 - Erregermaschine

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Erregermaschine vorgesehen ist. Die in der Wellenbohrung fließende Flüssigkeit strömt durch geeignete radiale Durchgänge zu und aus einer ringförmigen Verteilerkammer auf der Oberfläche des Läufers. Die Flüssigkeit wird zu und von den Leitern der Wicklung durch Kühlrohre geführt, die durch isolierende Verbindungsglieder mit der Verteilerkammer verbunden und in longitudinalen Nuten in der Wellenoberfläche angeordnet sind, in der die Rohre durch Keile gehaltert werden können. Die Rohre erstrecken sich durch diese Nuten in der Welle bis zu den Enden der Nuten in der Nähe des Körpers des Läufers, wobei sie unter den Bereichen der Endwindungen der Spulen der Läuferwicklung im Endbereich des Läufers verlaufen· Die Rohre erstrecken sich dann im allgemeinen radial von den Nuten in der Welle in die Zwischenräume zwischen den longitudinalen Bereichen der Wicklungsleiter unter dem Sicherungsring und longitudinal zurück durch diese Zwischenräume zu den Enden der jeweiligen Spulen. Dann verlaufen die Rohre auf dem Umfang und sind in der Nähe der Mitten ihrer Umfangsbereiche mit den einzelnen Leitern verbunden, um eine Verbindung mit den Kühlmitteldurchgängen in den Leitern herzustellen; auf diese Weise wird den Leitern das Kühlmittel zugeführt oder das erwärmte Kühlmittel abgeführt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Kühlrohre aufgrund dieses Aufbaus eine ausreichende Elastizität haben, so daß die thermische Expansion und Kontraktion der Leiter der Wicklung möglich ist; weiterhin sind die Kühlrohre in einer Weise angeordnet, die ihre Installation und Reparatur erleichtert; und schließlich ist unter dem Sicherungsring nicht mehr Raum erforderlich als bei einem herkömmlichen, gasgekühlten Läufer.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung lassen sich der nun folgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen entnehmen, die nun im einzelnen erläutert werden sollen.

Es zeigen:

- 5 - Fig. 1

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Hg. 1 eine Ansicht, teilweise im Längsschnitt und teilweise im Aufriß, eines Turbinengenerators nach der Erfindung;

Pig. 2 im vergrößerten Maßstab eine Längsansicht eines Endes des Läufers, teilweise im Schnitt längs Linie II-II der Figuren 3 und 5;

Fig. 3 eine Schnittansicht des Läufers im wesentlichen längs Linie III-III von Figur 2 und 5;

Fig. 4 eine fragmentarische Ansicht der Enden der Kühlrohre im wesentlichen längs Linie IV-IV von Figur 2;

Fig. 5 in Draufsicht eine Abwicklung eines Endes der Läuferwicklung, wobei die Endbereiche der Spulen und die Anordnung der Kühlrohre gezeigt sind;

Fig. 6 eine ähnliche Schnittansicht wie in Figur 3» wobei jedoch eine andere Anordnung der Kühlrohre dargestellt ist;

Fig. 7 in Dratfsicht eine Abwicklung eines Endes mehrerer Spulen einer Wicklung, wobei die Kühlrohre wie in Figur 6 angeordnet sLnd; und

Fig. 8 eine Ansicht im wesentlichen längs Linie VIII-VIII von Figur 7 mit einer Darstellung des Endbereiches einer Spule der Wicklung.

- 6 - Fig.

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Pig. 1 zeigt einen großen Generator 10, bei dem ein Ständer-bzw. Statorkern 12 in einem im wesentlichen gasdichten äußeren Gehäuse 14 gehaltert ist. Der Kern 12 hat den üblichen Aufbau, bei dem Einzelbleche aufeinandergeschichtet und zu einer Einheit verbunden sind; die Bleche sind zwischen End- bzw. Stirnplatten 15 eingespannt, wobei durch den Blechkern eine durchgehende, zylindrische Bohrung verläuft. In seinem inneren Umfang ist der Ständerkern 12 mit longitudinalen Nuten versehen, so daß er eine Ständerwicklung 16 aufnehmen kann. Die Wicklung 16 wird mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt, wobei an den gegenüberliegenden Enden der Maschine kreisförmige Einlaß- und Auslaßrohrleitungen 17 vorgesehen sind, um eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, im Umlauf durch die Windungen der Ständerwicklung zu führen. Das Gehäuse 14 ist mit einem als Kühlmittel dienenden Gas, wie beispielsweise Wasserstoff, gefüllt, das im Kreislauf durch das Innere des Gehäuses strömt. Die Maschine weist einen Rotor bzw. Läufer 18 auf, der in der Bohrung des Ständerkerns 12 angeordnet und durch Lager in End- bzw. Stirnträgern 19 an jedem Ende des Gehäuses 14 gehaltert ist; der jeweils verwendete Lagertyp kann je nach Bedarf ausgewählt werden, wobei das Lager auch Stopfbuchsdichtungen enthalten kann, um zu verhindern, daß Gas aus dem Gehäuse nach außen dringen kann.

In Fig. 2 ist der Läufer 18 mit einem Läuferkörper 20 und einer Welle 21 dargestellt, die einstückig mit dem Körper ausgebildet ist und sich axial von jedem Ende erstreckt. Der Körper 20 ist auf herkömmliche Weise mit Umfangsnuten versehen, so daß er eine Läuferwicklung 22 aufnehmen kann. Die Läuferwicklung 22 bildet die Feldwicklung des Generators und weist die üblichen konzentrischen, aus vielen Windungen bestehenden Spulen auf, die in zwei oder vier Polgruppen angeordnet sind, wie im folgenden im einzelnen beschrieben werden soll. Die Spulen ragen über die Enden des Körpers 20 hinaus, wobei die Endwindungen der Spulen durch die üblichen schweren Sicherungsringe 23 gegen die Wirkung der Rotations-

- 7 - -krafte

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kräfte gehaltert sind. Der Erregerstrom für die Wicklung 22 wird von einer geeigneten Erregermaschine oder einer anderen Gleichstromquelle durch axiale Leiter 24 zugeführt, die in einer zentralen Bohrung der Läuferwelle 21 angeordnet sind. Radiale Zuleitungen 25 erstrecken sich durch die Welle 21 und sind in die Leiter 24 eingesetzt, beispielsweise eingeschraubt. Die radialen Zuleitungen 25 sind mit der Wicklung 22 über entsprechende axiale Zuleitungen 26 verbunden, die einen beliebigen, geeigneten Aufbau haben können.

Die Läuferwicklung 22 wird gekühlt, indem eine Kühlflüssigkeit im Kreislauf bzw. Umlauf durch sie geleitet wird. Zu diesem Zweck wird die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, durch die Bohrung der Welle 21 zugeführt und an dem gleichen Ende der Maschine sowohl eingeführt als auch nach außen abgegeben. Zwei konzentrische Rohre 27 und 28 aus rostfreiem Stahl sind in der Bohrung der Welle 21 auf ihrer Achse angeordnet, wobei das Rohr 27 einen zentralen Durchgang für den Eintritt des Wassers und die Rohre 27 und 28 zwischen sich einen ringförmigen Durchgang bilden, um das Wasser nach außen abzugeben.

Das durch das Rohr 27 eintretende Kühlwasser strömt durch radiale Durchgänge 30 in der Welle 21 zu einer ringförmigen Verteilerkammer 32, die sich rund um die Oberfläche der Welle erstreckt. Die Durchgänge 30 sind an ihren inneren Oberflächen mit einer Auskleidung aus rostfreiem Stahl überzogen, und auch die Kammer 32 besteht aus rostfreiem Stahl. In der Wand der Kammer 32 sind auf der Seite, die dem Läuferkörper zugewandt ist, Wasseranschlüsse 33 vorgesehen. Die Anschlüsse 33 sind - nach einer bevorzugten Ausführungsform in Paaren - rund um den Umfang der Kammer 32 verteilt und an isolierenden Verbindungsgliedern 34 angebracht, die wiederum mit Rohren 35 aus rostfreiem Stahl verbunden sind, die das Wasser zu der Läuferwicklung befördern. Die Wasseranschlüsse 33 und die isolierenden Verbindungsglieder 34 sind zwischen Flanschen 36 auf der Läuferoberfläche mit

- 8 - geeigneten

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3 *s 21 ρ -1300

geeigneten Befestigungs- und Sperreinrichtungen gehaltert; sie werden in ihrer Lage durch einen Ring 37 gesichert, der auf den Läufer aufgeschrumpft oder auf irgendeine andere Weise an ihm befestigt ist; dadurch werden die hydraulischen Anschlüsse und Verbindungen gegen die Wirkung der Zentrifugalkräfte gehalten. Das durch die Rohre 35 zu der Wicklung 22 fließende Wasser kann bei Bedarf durch die Leiter der Wicklung zu dem gegenüberliegenden Ende des Lau fers fließen und durch eine Verteilerkammer, radiale Durchgänge und eine Bohrung in&er Welle nach außen abgegeben werden, wobei die zuletzt genannten Teile einen Aufbau haben, der dem in Figur 2 dargestellten ähnelt. Die Flüssigkeit kehrt durch die Wicklung zu dem gleichen Ende des Läufers zurück und wird durch andere Rohis der Rohrgruppe 35 zu der ringförmigen Kammer 32 geleitet. Die Kammer 32 ist durch innere Trennwände in einen Eintrittsbereich und einen Abflußbereich aufgeteilt; das abfließende Kühlmittel strömt durch radiale Durchgängen, die den Durchgängen 30 ähneln, zu dem ringförmigen Abflußkanal zwischen den Rohren 27 und 28 und wird aus der Maschine nach außen abgegeben.

Wie in den Figuren 3 und 5 dargestellt ist, besteht die Läuferwicklung 22 aus einer Vielzahl von konzentrischen, rechtwinkligen Spulen mit vielen Windungen. Die Wicklung ist eine zweipolige Wicklung, bei der die Spulen auf die übliche Weise in zwei Polgruppen angeordnet sind, die so geschaltet sind, daß sie die entgegengesetzte Polarität haben. Die Wicklung kann auf gleiche Weise in vier Polgruppen mit wechselnder Polarität angeordnet sein, so daß ein vierpoliger Läufer entsteht. Die Wicklung besteht aus Leitern 33, die einen rechtwinkligen Querschnitt haben; zwischen den Leitern erstrecken sich zentrale Durchgänge 39, durch die das Kühlwasser fließt. Jede Polgruppe besteht aus neun Spulen 41 bis einschließlich 49, die konzentrisch angeordnet sind, wie in Figur 5 gezeigt ist. Gemäß der Darstellung sind die Leiter 38 der Spule 41 zu einer Spule mit vier Windungen angeordnet und verbunden, während die übrigen Spulen fünf Windungen aufweisen. In Jeder Spule sind die Lei-

- 9 - -ter

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ter 38 so angeordnet, daß sie longitudinal Bereiche oder Spuleneeiten 50 bilden, die in den Nuten des Lauferkörpers 20 angeordnet sind und sich longitudinal über das Ende des Läuferkörpers hinaus in den Bereich der Endwindungen erstrecken. Die Enden der longitudinalen Bereiche 50 der Spulenleiter werden durch ümfangs- oder Endwindungsbereiche y\ verbunden, die auf dem Umfang des Läufers zwischen den entsprechenden Spulenseiten verlaufen, wie in Fig. 5 dargestellt ist, so daß rechtwinklige Spulen entstehen. Wie sich der Darstellung entnehmen läßt, sind die Spulen in der Weise konzentrisch angeordnet, daß die longitudinalen Bereiche 50 von benachbarten Spulen in benachbarten Nuten des Läuferkörpers liegen; dadurch sind die longitudinalen Spulenseiten in dem Endbereich jenseits des Endes des Lauferkorpers in Abständen zueinander angeordnet. Die Spulenseiten der jeweils folgenden Spulen liegen somit in immer größer werdenden Abständen von einer gemeinsamen, longitudinalen Mittellinie 52, die sich in dem Mittelpunkt des Magnetpols befindet, der durch die Polgruppe gebildet wird.

Den einzelnen Leitern 38 wird das Kühlwasser über die Kühlrohre 35 zugeführt. Diese Rohre sind mit den isolierenden Verbindungsgliedern JQ- verbunden und jeweils in Gruppen angeordnet; sie befinden sich in longitudinalen Nuten 54- in der Welle 21 des Läufers. Die Nuten sind so ausgebildet, daß ihre Lage den Abständen zwischen den Spulenseiten 50 entspricht; bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform enthält die erste Nut 54- auf einer Seite einer jeden Polgruppe 4 Rohre 35» während die übrigen Nuten jeweils fünf Rohre enthalten. Die Nuten 54· erstrecken sich axial unter die Endbereiche 51 der Windungen der Spulen und enden in der Nähe des Endes des Läuferkörpers 20. Die Rohre 35 erstrecken sich über die Länge der Nuten 54· und werden dort in ihrer Lage durch Keile 56 gehaltert bzw. gesichert; wenn es zweckmäßig oder notwendig sein sollte, können in den Nuten selbst zusätzliche Halterungs- oder Befestigungseinrichtungen vorgesehen werden. Am Ende einer jeden Nut 5^ werden die Rohre 35 in der Nut radial nach außen geführt und ragen in den Raum zwischen benachbarten _/ longitudinalen Spulenseiten 50.

- 10 - Bei

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Bei den in den Figuren 3 und 5 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sind nur halb soviele Nuten 5^- wie Spulenseiten 50 vorgesehen; die Nuten sind im allgemeinen in radialer Ausrichtung mit abwechselnden Zwischenräumen zwischen den Spulenseiten angeordnet. Die Rohre 35 erstrecken sich von den Nuten radial nach außen, wobei jede Gruppe von Rohren in vertikaler Richtung im Abstand zueinander angeordnet ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist; die Lagen der Rohre entsprechen im allgemeinen den Leitern, mit denen sie verbunden werden sollen, wie sich Fig. 3 entnehmen läßt. Jede Gruppe von Rohren 35 ragt also nach außen in einen Raum zwischen benachbarten longitudinalen Spulenseiten 50. Dann erstrecken die Rohre sich longitudinal zurück in diesem Raum und auf dem Umfang in den entsprechenden Raum zwischen den ümfangsbereichen 51 der Spulen, so daß sie mit dem entsprechenden Leiter in der Nähe des Mittelpunktes der Spule verbunden werden können. Wie sich den Figuren 3 und 5 entnehmen läßt, ragen die Gruppen von Rohren 35 auf jeder Seite in abwechselnde Zwischenräume zwischen den Spulen, so daß die Rohre auf den gegenüberliegenden Seiten der fortlaufend angeordneten Spulen liegen. Dabei erstreckt sich die Gruppe von vier Rohren 35a von der ersten Nut 54-auf der rechten Seite des Polmittelpunkts nach Figur 3 in den longitudinalen Zwischenraum zwischen den Spulen 41 und 42. Die Rohre 35b von der ersten Nut 54 auf der linken Seite ragen in den Zwischenraum zwischen den Spulen 42 und 43. Die Rohre von der nächsten Nut auf der rechten Seite erstrecken sich in den Zwischenraum zwischen den Spulen 43 und 44. Die übrigen Rohrgruppen setzen sich in dieser Weise abwechselnd auf den gegenüberliegenden Seiten der folgenden Spulen bis zu dem Ende der Polgruppe fort. Die Rohre in der fünften Nut auf jeder Seite erstrecken sich nach oben in den Zwischenraum zwischen der letzten Spule 49 und der benachbarten Seite der letzten Spule 49· der anderen Polgruppe. Die der zweiten Polgruppe zugeordneten Kühlrohre sind nicht dargestellt, jedoch auf die die gleiche Weise angeordnet wie die Rohre der in den Figuren 3 und 5 gezeigten ersten Polgruppe.

Die Rohre 35 einer jeden Rohrgruppe erstrecken sich auf dem

« 11 - Umfang

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Umfang zu einem Punkt in der Nähe der Mittellinie 52 des Pols und sind dort mit den benachbarten ümfangsleitern 5I verbunden; die mit den folgenden Spulen verbundenen Rohre kommen abwechselnd von den entgegensetzten Seiten, wie oben beschrieben wurde. Jeder Unifangsleiter 51 ist mit einem vorspringenden, nasenförmigen Ansatz 58 versehen; eine Ausnahme bildet nur der Leiter in jeder Spule, die zu der nächsten Spule übergeht; dieser Leiter weist einen versetzten bzw. seitlich verschobenen Bereich 59 auf. Die Rohre 35 sind in den Ansätzen 58 und versetzten Vorsprüngen 59 befestigt, wie in Figur 5 dargestellt ist, so daß sie mit den inneren Durchgängen 39 für das Wasser in Verbindung stehen; auf diese Weise wird den Leitern Kühlwasser zugeführt. Nach einer bevorzugten Ausftihrungsform sind die Rohre 35 mit einem Hauptbereich 60 ausgebildet, der sich durch die Nut 54- und longitudinal sowie auf dem Umfang in den Raum zwischen benachbarten Spulen erstreckt. Ein Endbereich 61 des Rohrs ist von dem Hauptbereich 60 getrennt und mit diesem durch eine hartgelötete oder auf andere Weise wasserdicht ausgebildete Kupplung oder Verbindungsglied 62 verbunden. Der Endbereich 61 ist auf geeignete Weise, beispielsweise durch Hartlöten, an dem Leiter befestigt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die Verbindungsglieder 62 der Rohre für die verschiedenen Windungen oder Leiter einer jeden Spule versetzt bzw. im Zick Zack angeordnet; d.h., daß sie sich in verschiedenen Abständen von der Mittellinie befinden, so daß die Verbindungsglieder einzeln von der Oberseite der Spule aus zugänglich sind; selbstverständlich können jedoch auch andere Anordnungen verwendet werden.

Sind die eur Zuführung des Kühlwassers dienenden Rohre 35 auf die hier beschriebene Weise angeordnet und verbunden, so werden die oben zusammengestellten Anforderungen vollständig erfüllt. Die Lage und Anordnung der Rohre gibt ihnen von Natur aus eine ausreichende Flexibilität, so daß sie der thermischen Expansion und Kontraktion der Spulen folgen können, ohne daß sie dabei übermäßigen Spannungen ausgesetzt oder auf andere Weise beschädigt werden. Die Roh-

- 12 - -re

re eretrecken eich unter die Bereiche der Endwindungen der Spulen in den Nuten 54 der Welle und zurück in die longitudinalen Zwischenräume zwischen den Spulenseiten bis zu den Enden der Spulen, mit denen sie verbunden werden sollen. Damit ist unter dem Sicherungsring kein zusätzlicher radialer Raum über den Raum hinaus erforderlich, der für die Wicklung selbst benötigt wird; deshalb muß die zwangsläufig erforderliche Größe des Sicherungsrings nicht über die hinaus gesteigert werden, die für einen herkömmlichen, gasgekühlten Läufer erforderlich ist. Bei der dargestellten Anordnung kommen, wie sich insbesondere Fig. 5 entnehmen läßt, die Wasserrohre für die aufeinanderfolgenden Spulen von entgegengesetzten Seiten herein, so daß zwischen den Spulen ein entsprechender Raum für die Einführung von Hartlötwerkzeugen oder anderen notwendigen Werkzeugen zur Verfugung steht; auf diese Weise können die Rohre leicht installiert werden, und wenn Reparaturarbeiten erforderlich sind, kann der Endbereich des Rohrs leicht abgenommen werden, so daß ein bestimmtes Rohr oder eine Gruppe von Rohren ersetzt werden kann; außerdem kann auch eine Spule der Wicklung bei Bedarf herausgenommen werden; dies kann beispielsweise bei Reparatur- oder Austauscharbeiten erforderxich sein. Bei der in Pig· 3 gezeigten Ausführungsform sind die Verbindungsglieder 61 der Rohre versetzt zueinander angeordnet; dadurch sind die einzelnen Windungen der Wicklung leicht zugänglich und können bei Bedarf zur Durchführung von Reparaturarbeiten herausgenommen werden.

Eine alternative Anordnung der Wasserrohre 35 ist in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt. Bei dieser Anordnung sind die Nuten 54 in der Welle, in denen die Wasserrohre angeordnet sind, so ausgelegt, daß sie im allgemeinen radial mit abwechselnden Spulenseiten auf beiden Seiten der Mittellinie ausgerichtet sind, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Bei dieser spezifischen Ausführungsform hat die erste Spule 41 wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform vier Windungen, während die übrigen Spulen 42 bis einschließlich 49 jeweils fünf Windungen haben. Die ersten beiden Nuten 54 auf jeder

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Seite der Mittellinie enthalten Jeweils nur zwei Rohre 35» während die übrigen Nuten Jeweils fünf Rohre enthalten. Die beiden Rohre in jeder der ersten beiden Nuten 54· werden auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Spule 4-1 radial nach außen nach oben geführt und abwechselnd mit den vier Windungen dieser Spule verbunden, wie sich Figur 6 entnehmen läßt. Die fünf Rohre in Jeder der übrigen Nuten 54- werden auf die dargestellte Weise radial aus der Nut herausgeführt, wobei drei Rohre auf einer Seite der benachbarten Spulenseite 50 und zwei Rohre auf der anderen Seite angeordnet sind. Dadurch ergibt sich die in den Figuren 6, 7 und gezeigte Anordnung, bei der Jede Spule mit Ausnahme der ersten drei Rohre in dem longitudinalen Zwischenraum auf einer Seite und zwei Rohre auf der anderen Seite aufweist. Die Rohre erstrecken sich auf die oben beschriebene Weise longitudinal in diese Zwischenräume und an den Enden der Spulen auf dem Umfang, so daß sie mit den Umfangsleitern 51 in ihrer Mitte verbunden werden können. In Jedem Fall verlaufen die Wasserrohre 35» wie in Fig. 8 dargestellt ist, von entgegengesetzten Seiten kommend über den Umfangsendbereich der Spule und werden abwechselnd mit den folgenden Windungen der Spule verbunden. Bei dieser Ausführungsform haben die Leiter 38, wie insbesondere in Fig. 7 dargestellt ist, winklig angeordnete vorspringende, nasenförmige Ansätze 65» an denen die Rohre 35 befestigt werden. Die Ansätze 65 sind so ausgelegt und angeordnet, daß das in den Durchgang 39 eintretende Wasser nahezu in Richtung des Leiters selbst fließt, so daß ein relativ sanfter Übergang stattfindet und nur eine sehr geringe oder gar keine Erosion des Kupferleiters durch das Wasser erfolgt.

Fig. 7 stellt eine weitere Modifikation dar, die sich bei den beiden Anordnungen für die Wasserrohre einsetzen läßt. Bei dieser Ausführungsform ragt ein Hauptbereich 66 eines jeden Wasserrohrs 35 nur bis zu dem Ende des longitudinalen Bereichs 51 des Spulenleiters, während ein Endbereich 67 des Wasserrohrs sich über den Umfangsbereich 51 zu seiner Mitte erstreckt. Die Kupplung oder Verbindung 68 zwischen

- dem

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dem Haupt- und dem Endbereich dee Wasserrohrs wird dann, wie in Fig. 7 dargestellt ist, in der Nähe des Übergangs zwischen dem longitudinalen und dem Umfangsbereich des Leiters angeordnet, d.h., die Verbindungsglieder werden an den Ecken der rechtwinkligen Spulen ausgebildet. In einigen Anwendungsfällen ergibt sich dadurch eine bessere Zugänglichkeit als bei der in den Figuren 3 und 5 gezeigten Anordnung.

Die in den Figuren 6 bis 8 gezeigte Anordnung hat die gleichen Vorteile in Bezug auf Zugänglichkeit, Flexibilität der Wasserr öhre und geringe Rauraanforderungen wie die oben beschriebene Ausführungsform. Bei jeder Ausführungsform der Erfindung kann das erwärmte Kühlwasser nach dem Durchströmen der Leiter an jedem Ende des Läufers abfließen, wie oben erklärt wurde. Bei der dargestellten, bevorzugten A_usführungsform kehrt das Kühlwasser jedoch zu dem gleichen Ende zurück, an dem es zugeführt wurde, um dort auch nach außen abgegeben zu werden; zu diesem Zweck wird die Verteilerkammer 32, wie oben beschrieben wurde, durch innere Trennwände in mehrere Bereiche aufgeteilt. Bei dieser Anordnung müssen alle Wasserrohre 35 auf einer Seite der Polmittellinie mit dem eintretenden Kühlwasser verbunden werden, während alle Rohre auf der gegenüberliegenden Seite der Mittellinie so angeschlossen sind, daß das Wasser abfließen kann; die Leiter sind in geeigneter Weise an das gegenüberliegende Ende des Läufers angeschlossen, so daß sich diese Strömung ergibt. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ergibt sich dadurch der zusätzliche Vorteil, daß in den folgenden Windungen oder Leitern über den gesamten Bereich einer jeden Spule eine Gegenströmung auftritt.

- Patentansprüche -

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Claims

WS 21 P - 1300 Patentansprüche

1./ Dynamoelektrische Maschine mit einem Läufer, der einen Körper und eine damit verbundene Welle aufweist, und mit einer Wicklung,die mehrere, konzentrisch angeordnete, aus vielen Windungen bestehende Spulen aufweist, die jeweils eine Vielzahl von Leitern mit longitudinalen Bereichen, die in Nuten in dem Körper liegen und sich über den Körper hinaus erstrecken, und mit Urafangsbereichen enthalten, die mit den Enden der longitudinalen Bereiche verbunden sind, wobei die longitudinalen Bereiche auf dem Umfang im Abstand zueinander und die Unifangsbereiche longitudinal im Abstand zueinander angeordnet sind, und wobei die Leiter Durchgänge für eine Kuhlflussigkeitsstromung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten (54·) in der Welle (21) vorgesehen sind, die sich longitudinal erstrecken und in der Nähe des Körpers (20) enden, daß in den Wellennuten (54·) Kühlrohre (35) angeordnet sind und unter die Umfangsbereiche (5^) der Spulen ragen, wobei sich die Kühlrohre (35) in den Nuten (54) im wesentlichen bis zu ihren Enden erstrecken, daß die Kühlrohre (35) im allgemeinen radial von den Wellennuten (54) in der Nähe des Endes des Lätfferkörpers (20) in die Zwischenräume zwischen den longitudinalen Bereichen (50) der Leiter (38) ragen, wobei sich die Kühlrohre (35) dann longitudinal durch die Zwischenräume zwiechen den Ingitudinalen Bereichen (50) der Leiter (38) und auf dem Umfang in die Zwischenräume zwischen den Umfangsbereichen (5"I) der Leiter (38) erstrecken, daß weiterhin die Kühlrohre mit den Umfangsbereichen (51) wenigstens einiger Leiter (38) in der

- 16 - Nähe

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: - ¥s 21 ρ - 1300 252A82Q

Nähe ihrer Mitten zur Herstellung einer Verbindung mit den darin vorgesehenen Durchgängen verbunden sind, wobei sich die Kühlrohre (35) durch jeden der Zwischenräume vertikal im Abstand zueiander in Lagen erstrecken, die im allgemeinen den Leitern (38) entsprechen, mit denen sie verbunden sind, und daß eine Einrichtung zur Zuführung eines flüssigen, durch die Rohre (35) und die Durchgänge fließenden Kühlmittels zu den Rohren (35) vorgesehen ist.

2, Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (35)» die sich durch jeden der Zwischenräume erstrecken, in vertikaler Richtung im Abstand zueinander in· Lagen angeordnet sind, die im wesentlichen den Leitern (38) entsprechen, mit denen sie verbunden sind.

3. Dynamoelektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr(35) einen Hauptbereich (60, 66), einen mit dem Leiter verbundenen Endbereich (61, 67) und ein Verbindungsglied (62, 68) enthält, das den Haupt- und Endbereich des Rohre (35) verbindet.

4· Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbereich (66) eines jeden Kühlrohrs (35) im wesentlichen longitudinal verläuft, daß der Endbereich (67) eines jeden Rohrs (35) auf dem Umfang verläuft, und daß die Verbindungsglieder (68) in der Nähe der übergänge zwischen den longitudinalen und Umfangsbereichen (50, 51) der Leiter (38) angeordnet sind.

5· Dynamoelektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (41 bis 4-9) einen im wesentlichen rechtwinkligen Aufbau haben und in wenigstens zwei Polgruppen angeordnet sind, wobei die longitudinalen Bereiche (50) der aufeinander-

- 17 - folgenden

509881 /03iU

4t WS 21 P - 1300

folgenden Sptalen einer jeden Gruppe in immer größeren Abständen von einer gemeinsamen, longitudinalen Mittellinie (52) liegen, und daß die mit jeder Spule (4-1 bis 4-9) verbundenen Kühlrohre (35) in einem einzigen longitudinalen Zwischenraum nur auf einer Seite der Mittellinie (52) angeordnet und mit den Umfangsbereichen (51) der Leiter (38) in der Nähe der Mitte verbunden sind.

6· Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die mit den folgenden Spulen verbundenen Kühlrohre (35) abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie (52) angeordnet sind.

7· Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (62) der mit jeder Spule verbundenen Rohre (35) in unterschiedlichen Abständen von der Mittellinie (52) angeordnet sind.

8. Dynamoelektrische Maschine mit einem Läufer, der so aufgebaut und eingesetzt wird, wie es hier unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben und dargestellt ist.

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