DE2605815A1

DE2605815A1 - Elektrische schenkelpolmaschine mit einem luftgekuehlten schenkelpollaeufer

Info

Publication number: DE2605815A1
Application number: DE19762605815
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Liebe; Maria-Susanne Dipl Phys Wendt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-02-11
Filing date: 1976-02-11
Publication date: 1977-08-18
Also published as: JPS5298902A

Description

Elektrische Schenkelpolmaschine mit einem luftgekühlten
Schenkelpolläufer Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schenkelpolmaschine, insbesondere mit direkt flüssigkeitsgekühlter Ständerwicklung und/oder Ständerblechpaket, bei welcher der Schenkelpolläufer luf-tgekühlt ist und die stirnseitigen Öffnungen der Pollücken teilweise durch in einer Radialebene liegende Schirmsegmente abgedeckt sind, die jeweils von der Polwicklung des einen Poles zur Polwicklung des anderen Poles reichen. Eine derartige Schenkelpolmaschine ist aus der DT-AS 1 953 110 bekannt. Durch die Schirmsegmente, welche bei der bekannten Maschine den unteren, radial innenliegenden Teil der Öffnungen der Pollücken verschließen$ werden die freiliegenden Ecken der Polwicklungen teilweise abge deckt, so daß die Höhe der freien Kanten verringert wird. Dadurch werden aber die Ventilationsverluste der Maschine verringert, weil die sogenannten Nullverluste herabgesetzt werden, d.h. jener Verlustanteil, der bei völliger Drosselung des Kühlstromes übrig bleibt. Diese Nullverluste werden nämlich vor allem durch sekundäre, d.h. in geschlossenem Kreislauf verlaufende Strömungsvorgänge verursacht, die in erster Linie von den freiliegenden Ecken der Polwicklungen angeregt werden. Bei der bekannten Maschine sind die Schirmsegmente so dimensioniert, daß sie im oberen Teil der Pollücke genügend große Eintrittsöffnungen für den für die Kühlung der Läuferwicklung erforderlichen Kühlluftstrom, welcher die Pollücken axial durchströmt und radial über das Ständerblechpaket austritt, lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen mit Schirmsegmenten versehenen Schenkelpolmaschinen mit luftgekühltem Schenkelpolläufer die Führung der die Pollücken durchströmenden Kühlluft zu verbessern, ohne daß die erzielte Verringerung der Ventilationsverluste beeinträchtigt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe weisen bei einer elektrischen Schenkelpolmaschine der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung die Schirmsegmente im unteren, radial innenliegenden Teil Aussparungen auf.
Die Kühlluft tritt somit durch die Aussparungen im unteren Teil der Pollücke ein und kann auf dem Weg zum tbertritt in die radial gerichteten Kanäle des Ständers die gesamte Seitenfläche der Polwicklungen überstreichen. Dadurch kann die Höhe der Schirmsegmente größer gewählt werden, so daß durch die Abdeckung der freien Kanten die Nullverluste wesentlich herabgesetzt sind. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß Zahl, Form und Größe der Aussparungen noch an der fertigen Maschine geändert werden können.
Man kann somit durch die Änderung der Öffnungsverhältnisse die an sich gegenläufigen Forderungen: niedrige Ventilationsverluste - gute Belüftung und Kühlung, schrittweise einem für die betreffenden Maschine optimalen Kompromiß zuführen, wobei der bauliche Aufwand und der Aufwand für die Variation gering bleibt.
Die Anwendung der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei elektrischen Maschinen großer Leistung, bei denen für den Ständer eine direkte Flüssigkeitskühlung innerhalb der Leiter oder des Blechpaketes vorgesehen ist, jedoch der Läufer durch angesaugte, die Pollücken durchströmende Kühlluft gekühlt werden soll, um den verhältnismäßig großen Aufwand einer Flüssigkeitskühlung für den Läufer zu vermeiden.
Im folgenden sei die Erfindung anhand des in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf die Stirnfläche des Läufers einer elektrischen Schenkelpolmaschine, Fig. 2 einen in einer Pollücke verlaufenden Längsschnitt.
Die ausgeprägten Pole 1 des Läufers einer elektrischen Schenkelpolmaschine, z.B. eines Wasserkraftgenerators, tragen die Polwicklungen 2, die aus Kupfer-Flachleitern bestehen, von denen einige in an sich bekannter Weise als Kühlrippen 3 herausgezogen sind.
Die Kühlung des Schenkelpolläufers erfolgt durch Kühlluft, die an den stirnseitigen Öffnungen der P6llücken 4 eintritt, diese axial durchströmt und dann radial über das nicht dargestellte Ständerblechpaket abfließt. Die stirnseitigen Öffnungen der Pollücken 4 sind teilweise durch senkrecht zur Maschinenachse stehende, in einer Radialebene liegende Schirmsegmente 5 abgedeckt, die jeweils von einer Polwicklung 2 zur anderen reichen.
Diese Schirmsegmente 5 sind mit Hilfe eines Bolzens 6, der mit einem Profilfuß 7 in eine Nut im Läuferkörper 8 eingreift, lösbar am Läufer befestigt und rotieren mit diesem. Die Schirmsegmente 5 bestehen in vorteilhafter Weise aus unmagnetischem Material, wie z.B. Messing, Kunststoff oder unmagnetischem Stahl.
Sie können an ihrer Seitenkante 9, die jeweils an den Polwicklungen2 anliegt, mit einem Dichtstreifen aus elastischem Material versehen sein, damit eine bessere Anlage an den freistehenden Kanten der Polwicklung 2 erzielt wird.
In ihrem unteren, radial innenliegenden Teil sind die Schirmsegmente 5 mit zwei symmetrisch zur Schirmachse liegenden Aussparungen 10 versehen, die benachbart zu den Polwicklungen 2 liegen. Der Querschnitt der Aussparungen 10 ist so groß gewählt, daß er den Eintritt der für die Kühlung des Läufers erforderlichen Kühlluftmenge nicht behindert, so daß die Oberkante 11 fast am oberen Rand der Polwicklungen 2 liegen kann, da angenähert die gesamte erforderliche Kühlluft durch die Aussparungen 10 in die Pollücken 4 eintritt. Auf diese Weise ist die Kühlluft dem Grund der Pollücke zugeführt und sie kann auf ihrem Durchströmen des Läufers die gesamte Seitenfläche der Polwicklungen 2 überstreichen und somit diese wirksam entwärmen.
Seitlich liegen die Schirmsegmente 5 an den Polwicklungen 2 an, wozu gegebenenfalls die Kühlrippen 3 abgefräst sein können. In Richtung der Maschinenlängsachse gesehen liegen die-Schirmsegmente 5 nicht gan fluchtend mit der Stirnwicklung der Polwicklungen 2, sondern um die Breite der Kühlrippen 3 in die Pollücke 4 zurückgesetzt. Dadurch ist die Kühlung der Stirnflächen der Polwicklungen 2 nicht beeinträchtigt. Da die Schirmsegmente 5 über einen wesentlichen Teil der Höhe der Pollücken 4 an den Polwicklungen 2 anliegen, hat sich die Höhe der verbleibenden freistehenden Kanten der Polwicklungen stark verringert. Entsprechend verringern sich die von diesen Kanten angeregten, in geschlossenem Kreislauf verlaufenden Strömungsvorgänge in wesentlichem Maße, so daß die Ventilationsverluste herabgesetzt sind. Trotzdem wird über die Aussparungen 10 und den verbleibenden oberen offenen Teil der Pollücken 4 genügend Kühlluftmenge in die Pollücken 4 eingeleitet, um eine wirksame Kühlung des Läufers zu erzielen.
Man hat somit eine optimale Anpassung der Maschine an die gegenläufigen Forderungen: niedrige Ventilationsverluste bei guter Belüftung und Kühlung.
4 Ansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche 0 Elektrische Schenkelpolmaschine, insbesondere mit direkt flüssigkeitsgekühlter Ständericlung und/oder Ständerblechpaket, bei welcher der Schenkelpolläufer luftgekühlt ist und die stirnseitigen Öffnungen der Pollücken teilweise durch in einer Radialebene liegende Schirmsegmente abgedeckt sind, die jeweils von der Polwicklung des einen Poles zur Polwicklung des anderen Poles reichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmsegmente (5) im unteren, radial innenliegenden Teil Aussparungen (10) aufweisen.
2. Elektrische Schenkelpolmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmsegmente (5) mit zwei symmetrisch zur Schirmachse liegenden Aussparungen (io) versehen sind.
3. Elektrische Schenkelpolmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (10) benachbart zu den Polwicklungen (2) liegen.
4. Elektrische Schenkelpolmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmsegmente (5) lösbar am Läuferkörper (8) befestigt sind.