DE2806007C2

DE2806007C2 -

Info

Publication number: DE2806007C2
Application number: DE2806007A
Authority: DE
Inventors: Willy Wuerenlos Aargau Ch Germann
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1987-08-27
Also published as: DE2806007A1; SE7900567L; CH622133A5; DE7804180U1; FR2415901A1; FR2415901B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlungsanordnung für die supraleitende Erregerwicklung eines Turbogenerators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der CH-PS 5 53 499 ergibt.

Gegenstand dieser CH-PS 5 53 499 ist eine Kühleinrichtung einer elektrischen Maschine mit supraleitenden Wicklungen, bei welcher die aus supraleitenden Leitern gebildeten Spulen in einem Ro torkörper angeordnet sind, der von einem zylindrischen Mantel umhüllt ist. Zur Kühlmittelführung ist jeweils zwischen den ein zelne Spulen fixierenden Nutkeilen und dem zylindrischen Mantel ein Spalt vorhanden, der über radiale Öffnungen, die durch die einzelnen Nutkeile hindurchreichen und auch die Spulen selbst durchdringen, mit axial verlaufenden Sammelkanälen im Nutengrund verbunden ist.

Das Durchströmen der Wicklung mit Helium, sei es im flüssigen Zustand oder in einem Zustand zwischen gasförmig und flüssig (superkritischer Zustand), erfolgt durch eine Vielzahl von par allelgeschalteten Kühlkanälen. Das Helium fließt dabei senk recht zum Leiter, d. h. in radialer Richtung, und folglich wird die Wärme senkrecht zu ihrer normalen Ausbreitungsrichtung (ent lang dem Leiter) abgeführt. Durch die Wahl der Flußrichtung von außen nach innen stimmt diese mit derjenigen des Kühlmittels mit der natürlichen Flußrichtung des flüssigen Heliums überein, die aus der durch die Erwärmung sich ergebenden Dichte-Abnahme des Heliums und der Wirkung der Zentrifugalkraft resultiert. Durch die radiale Anordnung der Kühlkanäle in den Spulen werden diese zudem am wenigsten geschwächt, da die mechanische Bean spruchung in tangentialer Richtung kleiner ist als in radialer Richtung.

Nachteilig beim Bekannten ist, daß ganze Bereiche der Wicklung, nämlich die den seitlichen Nutwänden benachbarten und insbeson dere solche, welche dem Nutkeil benachbart sind, weniger gut ge kühlt werden.

Weiterhin können die radialen Bohrungen, welche sowohl die Wick lung als auch den Nutkeil in voller radialer Höhe durchdringen, nicht beliebig im Durchmesser oder bezüglich ihres axialen Ab standes vergrößert werden, was insbesondere für den Nutkeil gilt, da dieser ansonsten in unzumutbarer Weise geschwächt würde.

Aus der US-PS 27 49 457 ist eine gasgekühlte Rotorwicklung be kannt, bei welcher seitliche Kanäle zwischen Nutseitenwand und Wicklung in Bohrungen neben dem Nutverschlußkeil münden. Die Kanäle werden von einem Nutgrundkanal gespeist.

Ausgehend vom Bekannten liegt der Erfindung die Augabe zugrun de, eine Kühlungsanordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die eine gleichmäßige Kühlung aller Wicklungsteile ohne Schwächung des Nutkeils ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Der Kühlmediumverteilkörper erlaubt es, in Kombination mit der speziellen Ausgestaltung des Nutkeils mit seitlichen radial ver laufenden Kanälen, eine den Gegebenheiten entsprechende Anzahl von radialen Kanälen, und zwar auch solche zwischen Wicklung und Nutseitenwand, vorzusehen, ohne den Keil zu schwächen.

Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 4 sind zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes.

Die kreuzweise Anordnung der Kühlkanäle ermöglicht eine gute Verbindung aller Kühlkanäle untereinander. Denselben Zweck er füllen die oberen Sammelkanäle. Durch Anordnung eines weiteren Sammelkanals im Nutgrund ergibt sich eine gute Zirkulation auch im unteren Teil der Nut.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Nut mit einer erfindungsgemäß gekühlten Wicklung,

Fig. 2 den Schnitt II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV aus Fig. 1,

Fig. 5 den Schnitt V-V aus Fig. 1 und

Fig. 6 und 7 zeigen zwei Details aus Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Rotor 1 eine Nut 2 ausge führt. Die Nut 2 ist mit einem Keil 3 verschlossen, in dem Kanäle 4 ausgeführt sind. Unter dem Keil 3 ist eine Unterlage 5 und ein Verteiler 6 angeordnet. In diesem Verteiler 6 sind Verteilerkanäle 7 ausgeführt, von de nen in Fig. 1 nur diejenigen sichtbar sind, die in axialer Richtung verlaufen. Seitlich des Verteilers 6 befinden sich obere Sammelkanäle 8. Unter dem Verteiler 6 ist eine Unterlage 9 angeordnet. Eine Wicklung 11 ist mit einer Nutisolation 10 versehen. Zwischen den Keilen der Wicklung 11 und zwischen der Nut 2 und der Nutisolation 10 der Wicklung 11 sind Distanzierungen 12 gelagert, zwischen denen Kühlkanäle 12′ entstehen. Im unteren Teil der Nut 2 ist ein Sammelkörper 13 gelagert. Er ist mit Bohrungen 14 versehen, die in radialer Richtung verlau fen und in die die zwischen Distanzierungen 12 entstan denen Kühlkanäle 12′ münden. Im Sammelkörper 13 sind noch axial verlaufende Kanäle 15 ausgeführt, die die Bohrungen 14 verbinden. Zwischen den Bohrungen der Nut 2 und dem Sammelkörper 13 ist ein unterer Sammelkanal 16. Der obere Teil der Nut 2 ist mit einem Mantel 17 ver schlossen.

Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt II-II zeigt die Form der Kanäle 4 im Keil 3. Fig. 3 (Schnitt III-III aus Fig. 1) zeigt erstens die Verteilerkanäle 7 im Verteiler 6 und zweitens die Distanzierungen 12 und die dazwischen entstandenen Kühlkanäle 12′; in Fig. 3 sind ebenfalls die oberen Sammelkanäle 8 sichtbar. Die Fig. 4 (Schnitt IV-IV aus Fig. 1) zeigt die Anordnung der Distanzierungen 12 zwischen der Nut 2 und der Nutisolation 10 der Wicklung 11 und zwischen den Teilen der Wicklung 11. Gemäß Fig. 5 (Schnitt V-V aus Fig. 1) ragen die Distanzierungen 12 in die Kanäle 15 im Sammelkörper 13. Auch in der Fig. 5 sind die Distanzierungen 12 sichtbar, die in diesem Teil zwischen der Nut und der Nutisolation 10 angeordnet sind und die die Kühlkanäle 12′ bilden, welche den unteren Sammelkanal 16 mit den oberen Sammelkanälen 8 und den Verteilerkanälen 7 im Verteiler 6 verbinden.

In Fig. 6 und 7 sind zwei Details aus Fig. 1 dargestellt. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig. 1, zusätzlich sind jedoch Isolationen 18 ver anschaulicht. Diese Isolationen 18 sind im oberen und unteren Teil abgebogen. Sie verlängern somit den elektri schen Kriechweg und dichten den flüssigen Imprägnierlack ab. In Fig. 7 ist der Sammelkörper 13 in Ruhestellung ge zeigt, er stützt sich also über die Nutisolation 10 auf den Nutengrund ab.

Der Querschnitt der Kühlkanäle 12′ kann insbesondere bei sehr kleinen Dimensionen durch Einlegen passender Streifen (z. B. aus Polytetrafluoräthylen) gut gewähr leistet werden. Diese Streifen werden vor dem Verkeilen der Wicklung entfernt.

Claims

1. Kühlungsanordnung für die supraleitende Erregerwicklung ei nes Turbogenerators, deren Wicklungsleiter in Nuten des Ro tors untergebracht, gegenüber dem Rotorkörper isoliert und durch Nutkeile fixiert sind, wobei die Nuten von einem Man tel verschlossen sind und das Kühlmedium durch radiale Ka näle im Nutkeil und in der Erregerwicklung in einen Sam melkanal im Nutgrund gefürt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nutkeil (3) und der Erregerwicklung (11) ein Verteilkörper (6) angeordnet ist, welcher Verteilerka näle (7) aufweist, die an die radialen Kanäle (12′) sowohl im Nutkeil (3) als auch in der Erregerwicklung angeschlos sen sind und daß die Kühlkanäle (12′) der Wicklung (11) mittels Distanzierung (12) gebildet sind, die zwischen den Teilen der Wicklung (11) und/oder zwischen der Wicklung (11) und den Wandungen der Nut (2) angeordnet sind.

2. Kühlungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkanäle (7) in zwei zueinander senkrechte Richtungen verlaufen und sich kreuzen.

3. Kühlungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen dem Verteilkörper (6) und der Wan dung der Nut (2) seitlich obere Sammelkanäle (8) ausgebil det sind, in welche die radialen Kanäle (12′) in bzw. neben der Wicklung unmittelbar oder mittelbar münden.

4. Kühlungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der untere Sammelkanal (16) in einem Sammel körper (13) ausgeführt ist, welcher Kanäle (15) und Bohrun gen (14) aufweist, die den unteren Sammelkanal (16) mit den radialen Kühlkanälen (12′) verbinden.