DE2826607A1

DE2826607A1 - POLE COIL FOR ELECTRIC MACHINERY

Info

Publication number: DE2826607A1
Application number: DE19782826607
Authority: DE
Inventors: William Hagenaar
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE7818185U1; CH627885A5

Abstract

In the case of the pole coils (1) of a multipole electrical machine, cooling vanes (2) which project into the space between the poles (3, 4) are inserted between specific turns. In this way, the heat emission of the coils to the environment is increased without significantly reducing the copper filling factor and with low ventilation losses. <IMAGE>

Description

Polspule für elektrische Maschinen Pole coil for electrical machines

Bei einlagigen Polspulen aus Flachkupferist es bekannt, zur Verbesserung der Wärmeabgabe einzelne Bandteile breiter auszubilden und über den Spulenrand in Form von Kühlrippen vorstehen zu lassen (CH-PS 423 962, Fig. 8). Dies bedingt einen zusätzlichen Fertigungsaufwand.In the case of single-layer pole coils made of flat copper, it is known to improve the heat release to make individual tape parts wider and over the edge of the reel in To let the form of cooling fins protrude (CH-PS 423 962, Fig. 8). This requires one additional manufacturing effort.

Bei mehrlagigen Polspulen, also solchen, die aus (flachkant) gewickelten Streifenleitern, Profildraht oder Runddraht bestehen, ist die Schaffung von Kühlrippen entsprechend der genannten CH-Patentschrift praktisch nicht möglich oder zumindest bei Streifenwicklungen nur mit erheblichem technischen Aufwand realisierbar.With multi-layer pole coils, i.e. those that are wound from (flat-edged) Strip conductors, profile wire or round wire consist of the creation of cooling fins practically not possible or at least not possible in accordance with the said Swiss patent specification in the case of strip windings, this can only be achieved with considerable technical effort.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine technisch und wirtschaftlich einfache Lösung zur Verbesserung der Wärmeabgabe bei Polspulen - seien es einlagige oder auch mehrlagige - zu schaffen.It is the object of the invention to provide a technically and economically simple one Solution to improve the heat dissipation in pole coils - be it single-layer or also multilayer - to create.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen einzelne Wicklungsleiter bzw. Windungen flächenhafte Kühlelemente eingelegt sind, die in den Raum zwischein den Polen hineinreichen.This object is achieved according to the invention in that between individual winding conductors or windings extensive cooling elements are inserted, which reach into the space between the poles.

Diese, vorzugsweise aus dünnen Blechen mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehenden Kühlelemente tragen nur unwesentlich zur Verminderung des Kupferfüllfaktors bei und schaffen in Axialrichtung verlaufende, zur Pollücke hin offene Kühlkanäle mit sehr geringen Ventilationsverlusten und bringen eine wesentliche Verbesserung der Wärmeabgabe mit sich.These, preferably made of thin sheet metal with high thermal conductivity Existing cooling elements contribute only marginally to the reduction of the copper fill factor at and create cooling channels that run in the axial direction and are open towards the pole gap with very low ventilation losses and bring a significant improvement the heat dissipation with itself.

Sie müssen im Prinzip nur gegenüber einer der an sie an- grenzenden Wicklungsleiter bzw. einer der Windungen isoliert sein und erstrecken sich vorteilhaft über die gesamte axiale Länge der Polspule. Während bei einlagigen Wicklungen und mehrlagigen Streifenwicklungen die Kühlelemente parallel zur Leiterbreitseite bzw. zur Wicklungslage liegen, sind bei mehrlagigen, aus Prof oder Runddraht bestehenden Wicklungen sowohl die Anordnung parallel als auch senkrecht zu den Wicklungslagen möglich.In principle, you only have to face one of the bordering Winding conductors or one of the turns be insulated and extend advantageously over the entire axial length of the pole coil. While with single-layer windings and multilayer strip windings the cooling elements parallel to the broad side of the conductor or to the winding layer are multilayered, made of Prof or round wire Windings both the arrangement parallel and perpendicular to the winding layers possible.

Die Anzahl der Kühlelemente pro Spule richtet sich im wesentlichen nach der Maschinengrösse und der Grösse der abzuführenden Verluste. Bei Maschinen in der Grössenklasse 200 bis 400 kVA sind beispielsweise nach jeweils 20 Windungen Kühlelemente eingelegt.The number of cooling elements per coil is essentially determined according to the size of the machine and the size of the losses to be transferred. With machines in the size class 200 to 400 kVA, for example, after every 20 turns Cooling elements inserted.

Das Ueberstehmass der Kühlelemente ist praktisch durch den innerhalb der Pollücke zur Verfügung stehenden Raum und die auf sie einwirkenden Fliehkräfte beschränkt. Beispielsweise ist ein Ueberstehmass von 20 bis 30 % der Wicklungsbreite ausreichend.The overhang of the cooling elements is practical due to the inside the space available for the pole gap and the centrifugal forces acting on it limited. For example, a protrusion of 20 to 30% of the winding width sufficient.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise verdeutlicht, näher erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, which shows various Embodiments of the invention illustrated, for example, explained in more detail.

In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Läufers einer Schenkelpolmaschine, dessen Polspulen mit eingelegten Kühlfahnen versehen ist, Fig. 2 eine mehr ins einzelne gehende Schnittdarstellung des Läufers nach Fig. 1, Fig. 3 eine erste Prinzipdarstellung eines Läufers mit einlagiger Polspulenwicklung mit zwischen den Leitern eingelegten Kühlfahnen, Fig. 4 eine zweite Prinzipdarstellung eines Läufers mit mehrlagiger Profildrahtwicklung mit zwischen den Wicklungslagen eingelegten Kühlfahnen, Fig. 5 eine dritte Prinzipdarstellung eines Läufers mit mehrlagiger Profildrahtwicklung, bei der Kühlfahnen senkrecht zwischen einzelne Wicklungslagen eingelegt sind, Fig. 6 schliesslich eine weitere Prinzipdarstellung eines Läufers mit mehrlagiger Runddrahtwicklung, wobei in der einen Hälfte der Figur parallel zu den Wicklungslagen, in der anderen Hälfte senkrecht zu den Wicklungslagen angeordnete Kühlfahnen eingelegt sind.The drawing shows: FIG. 1 a perspective illustration of the The rotor of a salient pole machine, the pole coils of which are provided with inlaid cooling lugs FIG. 2 is a more detailed sectional view of the rotor according to FIG. 1, 3 shows a first basic illustration of a rotor with a single-layer Pole coil winding with cooling lugs inserted between the conductors, FIG. 4 shows a second Schematic representation of a rotor with multilayer profile wire winding with between the winding layers inserted cooling lugs, FIG. 5 shows a third basic illustration of a rotor with multi-layer profile wire winding, with the cooling vanes vertical are inserted between individual winding layers, FIG. 6 finally another Schematic representation of a rotor with multi-layer round wire winding, with one half of the figure parallel to the winding layers, the other half perpendicular to the winding layers arranged cooling flags are inserted.

Der in Fig. 1 dargestellte Läufer einer vierpoligen Schenkelpolmaschine ist mit mehrlagigen Polspulen 1 versehen.The rotor shown in Fig. 1 of a four-pole salient pole machine is provided with multi-layer pole coils 1.

Jede Polspule ist aus flachkant gewickelten, gegeneinander isolierten Kupferblechstreifen (Dicke 0,5 bis 5 mm) aufgebaut (Streifenwicklung). Zwischen jede zwanzigste Windung ist ein Kühlelement in Form einer Kühlfahne 2 vorzugsweise aus Kupferblech gleicher Dicke und entsprechend grösserer Breite als die Wicklung selbst eingelegt. Die Kühlfahnen erstrecken sich über gesamte Eisenlänge, der aus Polkörper 3 und Polkappe 4 bestehenden Pole. Sie reichen bis in den Raum zwischen den Polen und bilden nach innen offene Kühlkanäle 5, die sich über die gesamte Eisenlänge erstrecken. Das Ueberstehmass der Kühlfahnen 2 beträgt ca.Each pole coil is made of flat-edge wound, insulated from one another Copper sheet strips (thickness 0.5 to 5 mm) built up (strip winding). Between every twentieth turn is a cooling element in the form of a cooling lug 2, preferably made of copper sheet of the same thickness and correspondingly greater width than the winding self inserted. The cooling fins extend over the entire length of the iron Pole body 3 and pole cap 4 existing poles. They extend into the space between the poles and form inwardly open cooling channels 5, which extend over the entire length of the iron extend. The protrusion of the cooling tabs 2 is approx.

20 % der Wicklungsbreite. Zur Abstützung der Wicklung ist ein (trapezförmiges) Haltelement 6, das mittels eines Schraubbolzens 7 am Läufer befestigt ist, vorgesehen.20% of the winding width. To support the winding is a (Trapezoidal) retaining element 6, which is fastened to the runner by means of a screw bolt 7 is provided.

In Fig. 2, die einen Ausschnitt durch einen Radialschnitt durch den Läufer nach Fig. 1 in Höhe des Haltelements 6 zeigt, sind zwischen der Polspulenwicklung 1 und dem besagten Haltelement 6 Isolierstreifen 8 eingelegt. Gegenüber der Polkappe 4 und den Polkörpern 3 ist die Wicklung in gleicher Weise durch Isolierstreifen 9 bzw. 10 isoliert.In Fig. 2, which shows a section through a radial section through the 1 shows at the level of the holding element 6 are between the pole coil winding 1 and the said holding element 6 insulating strips 8 inserted. Opposite the polar cap 4 and the pole bodies 3, the winding is in the same way by insulating strips 9 or 10 isolated.

Aus Gründen einfacherer Darstellung ist die Windungsisolation zwischen den aufeinanderliegenden Windungen nicht in Fig. 2 dargestellt. Die Kühlfahnen reichen bis an die Polkappen 4 heran und erzeugen somit im Bereich der Pollücken keine störendenZwischenräume. Die im Uebergangsbereich an den Polstirnflächen zwischen den einzelnen Leitern entstehenden Zwickel werden im Zuge des sich an den mechanischen Aufbau anschliessenden Tränkprozess ausgefüllt.For the sake of simplicity of illustration, the winding insulation is between the turns lying on top of one another are not shown in FIG. The cooling plumes are enough up to the pole caps 4 and thus do not generate any disruptive gaps in the area of the pole gaps. Those arising in the transition area at the pole faces between the individual conductors Gussets are formed in the course of the impregnation process that follows the mechanical structure filled out.

Wie eingangs dargelegt, beschränkt sich die Erfindung nicht auf mehrlagige Polspulen mit Streifenwicklung. In den Figuren 3 bis 6 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung für einlagige Polspulen (Fig. 3), mehrlagige Polspulen aus Profildraht (Fig. 4 und 5) und mehrlagige Polspulen aus Runddraht (Fig. 6) schematisch dargestellt.As stated at the outset, the invention is not limited to multilayered ones Pole coils with strip winding. In the figures 3 to 6 are exemplary embodiments of the invention for single-layer pole coils (Fig. 3), multi-layer pole coils made of profile wire (Fig. 4 and 5) and multi-layer pole coils made of round wire (Fig. 6) are shown schematically.

Der grundsätzliche Aufbau einer Polspule nach Fig. 3 geht beispielsweise aus Fig. 2 der eingangs zitierten CH-PS 423 962 hervor. Jeweils nach einer gewissen Anzahl von Flachleitern 11 sind bis an die Polkörper 3 reichende Kühlfahnen eingelegt, die in die Pollücke hineinragen.The basic structure of a pole coil according to FIG. 3 is for example from Fig. 2 of the CH-PS 423 962 cited at the beginning. In each case after a certain Number of flat conductors 11 are inserted to the pole body 3 reaching cooling flags, which protrude into the pole gap.

Die Polspule des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus Kupferdraht 12 mit rechteckförmigem Profil. Jeweils nach einer gewissen Anzahl von Windungen sind parallel zu den Wicklungslagen bis zu den Polkappen 4 reichende und in den Raum zwischen den Polen ragende Kühlfahnen 2 vorgesehen.The pole coil of the embodiment shown in FIG. 4 consists made of copper wire 12 with rectangular Profile. Each after one certain number of turns are parallel to the winding layers up to the pole caps 4 cooling tabs 2 extending into the space between the poles are provided.

Bei der Alternative nach Fig. 5 liegen die Kühlfahnen 2 senkrecht zu den Wicklungslagen. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsformen werden hier die Kühlfahnen bereits beim Wickeln der ersten Lage eingesetzt.In the alternative according to FIG. 5, the cooling lugs 2 are perpendicular to the winding layers. In contrast to the previous embodiments, here the cooling flags are already used when winding the first layer.

Fig. 6 schliesslich zeigt eine Ausführungsform einer mehrlagigen Polspule aus Runddraht 13, wobei die den Ausführungen nach Fig. 4 und 5 entsprechenden Alternativen in beiden Hälften dieser Figur veranschaulicht sind.Finally, FIG. 6 shows an embodiment of a multi-layer pole coil made of round wire 13, the alternatives corresponding to the embodiments according to FIGS. 4 and 5 are illustrated in both halves of this figure.

Claims

Patent claims fa (oil coil for electrical machines with means for cooling and the winding, characterized in that between individual winding conductors or turns planar cooling elements are inserted into the space between reach into the Poles.

2. pole coil with a single-layer flat copper coil according to claim 1, characterized in that between individual, successive flat copper conductors extending over approximately the entire axial length of the pole coil, up to the Polar body approaching cooling elements are inserted.

3. Pole coil with a multilayer strip winding according to claim 1, characterized in that the cooling elements are parallel to the winding layers are arranged and reach up to the polar cap.

4. Pole coil with a multi-layer profile wire winding according to claim 1, characterized in that the cooling elements are parallel to the winding layers are arranged.

5. Pole coil with a multi-layer profile wire winding according to claim 1, characterized in that the cooling elements are perpendicular to the winding layers are arranged.

6. Pole coil with a multilayer round wire winding according to claim 1, characterized in that the cooling elements are parallel to the winding layers are arranged.

7. pole coil with a multilayer round wire winding according to claim 1, characterized in that the cooling elements are approximately perpendicular to the winding layers are arranged.

8. pole coil according to claim 1, characterized in that the cooling elements consist of sheet metal with a sheet thickness less than the thickness of the winding conductor.

9. pole coil according to claim 1, characterized in that the cooling elements at least with respect to one of the winding conductors or winding layers adjoining them are isolated.

10. Pole coil according to Claims 3 to 7, characterized in that that the cooling elements extend over approximately the entire axial length of the pole coil extend.

11. Pole coil according to Claims 3 to 7, characterized in that that the cooling elements up to the pole heads or

reach the polar bodies.