DE2829735A1 - Rotor einer elektrischen maschine mit direkter fluessigkeitskuehlung - Google Patents

Rotor einer elektrischen maschine mit direkter fluessigkeitskuehlung

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DE2829735A1
DE2829735A1 DE19782829735 DE2829735A DE2829735A1 DE 2829735 A1 DE2829735 A1 DE 2829735A1 DE 19782829735 DE19782829735 DE 19782829735 DE 2829735 A DE2829735 A DE 2829735A DE 2829735 A1 DE2829735 A1 DE 2829735A1
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Jurij Fedorovitsch Antonov
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KADI-OGLY IBRAGIM ACHMEDOVITSCH
PERCHANOK BORIS CHANANOVITSCH
TSCHASCHNIK PAVEL IZRAILEVITSCH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • HELECTRICITY
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • ROTOR SEINER ELEKTRISCHEN MASCHINE MIT DIREæTSR
  • FLÜSSIGKEITSKÜHLUNG Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Maschinen, und zwar Rotoren elektrischer Maschinen mit direkter Flüssigkeitskühlung.
  • Besonders vorteilhaft kann die Erfindung in Turbogeneratoren mit Walzenpolen verwendet werden.
  • Es ist ein Rotor einer elektrischen Maschine mit direkter Flüssigkeitskühlung bekannt (siehe GB-PS 1416765), der einen Rotorkorper mit Walzenpolen und eine aus in entsprechenden Nuten des Rotorkörpers angeordneten und elektrisch in Reihe geschalteten Spulen bestehende Wicklung enthält. Die Spulen sind aus Hohileitern ausgeführt, die von der Kühlflüssigkeit durchflossen werden, wobei jede Spule einen hydraulischen Kreis bildet. In jedem hydraulischen Kreis stellt die untere, dsh. radial innere Ausleitung der Spule den Leiter für die Zuführung der Kühlflüssigkeit in den hydraulischen Kreis und die obere, d.h.
  • radial äußere Ausleitung der Spule den Leiter zum Abfluß der Kühlflüssigkeit aus diesem Kreis dar, so daß der Leiter zum Abfluß der Kühlflüssigkeit in einem größeren Abstand von der Rotorachse als der Leiter für die Zuführung der Kühlflüssigkeit liegt. Die Leiter für die Zuführung und den Abfluß der Kühlflüssigkeit sind mit Hilfe von mit diesen Leitern gleichachsigen Metallrohren mit dem Zuleitungssystem der Kühlflüssigkeit verbunden, so daß sämtliche hydraulische Kreise hydraulisch parallel geschaltet sind.
  • Wie bekannt, wird der Grad der Rotorkühlung durch den Durchsatz der die hydraulischen Kreise durchfließenden Eühlflüssigkeit bestimmt. Der Durchsatz der Kühlflüssigkeit im hydraulischen Kreis ist eine Funktion der Druckhöhe der Flüssigkeit Amd des Strömungswiderstades des hydraulischen Kreises; dabei hangt die Druckhöhe der Sühlflüssigkeit von der Differenz des Niveaus des Abflusses und der Zuführung der Kühlflüssigkeit in diesem Kreis inbezug auf die Rotorachse ab, während der StrUmungs--widerstand hauptsächlich durch den Querschnitt der Eühlkanäle des hydraulischen Kreises und durch dessen Gesamtlänge bestimmt wird. Da in dem oben beschriebenen bekannten Rotor die Kühlflüssigkeit in die hydraulische Kreise in einem gleichen Abstand von der Rotorachse zugeführt wird, und der Abfluß derselben aus dem hydraulischen Kreisen desgleichen in einem gleichen Abstand von der Rotorachse erfolgt, * d. Ii. der Druckdifferenz zwischen Bin- und Austritt so wird zum Umlauf der Kühlflüssigkeit in sämtlichen hydraulischen Kreisen eine und dieselbe Druckhöhe benutzt.
  • Der Durchsatz der Flüssigkeit durch die symmetrisch angeordneten Kreise kann jedoch wegen der Streuung der Durchmessergrößen der Kühlkanäle in den Leitern der hydraulischen Kreise, dem ungleichen Abstand von den Spulen bis zur Rotoroberfläche und der verschiedenen Stärke der Spulenleiterisolation unterschiedlich sein. Das führt zu einer unsymmetrischen Rotorkuhlung und zum Auftreten einer von der Belastung der elektrischen Maschine abhängigen Wärmeunwucht, wobei eine Verschiebung der Drehachse der Rotorwelle aus aer Nennstellung infolge zusätzlicher WarmeverSormungen geschieht und Schwingungen der Rotorwelle in den Lagerungen entstehen, wodurch die Betriessiaherheit der elektrischen Maschine herabgesetzt wird. Eine Beseitigung der Wärmeunwucht durch das Aufsetzen von Ausgleichgewichten auf den Rotor ist wegen der sich wechselnden Belastuagen der elektrischen Maschine unmöglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für elektrische gaschinenmit direkter Flüssigkeitskühlung zu entwickeln, in dem die Möglichkeit zur Beseitigung der Wärmeunwucht gewährleistet ist, wodurch die Betriebssicherheit der elektrischen Maschine erhöht wird, Es soll eine änderung des Kühlflüssigkeitsdurchsatzes in den hydraulischen Kreisen möglich sein.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Rotor einer elektrischen Maschine mit direkter Flüssigkeitskühlung, der Pole und eine aus Hohlleitern, die hydraulische Kreise bilden, die hydraulisch parallel am Zuleitungssystem der Kühlflüssigkeit liegen, ausgeführte Wicklung enthält, wobei in jedem hydraulischen Kreis der Leiter zum Abfluß der Kühlflüssigkeit in einem größeren Abstand von der Rotorachse als der Leiter für die Zuführung der Kühlflüssigkeft angeordnet ist, erfindungsgemöß der Leiter zum Abfluß der Kühlflüssigkeit in jedem hydraulischen Kreis mit einem gebogenen Endstück versehen ist, das mit einer Drehmöglichkeit inbezug auf die Achse dieses Leiters montiert wird.
  • Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch eine Verdrehung des gebogenen Endstücks des Leiters zum Abfluß der Kühlflüssigkeit aus dem hydraulischen Kreis, in dessen Bereich die Wärmeunwucht festgestellt ist, der Abstand von der Abflußöffnung dieses Endstücks bis zur Rotorachse geändert werden kann, wodurch entsprechend der Durchsatz der Kühlflüssigkeit in diesem Kreis # gewandert wird, was zur Beseitigung der Wärmeunwucht führt.
  • Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahmen auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Rotor einer elektrischen Maschine mit direkter Flüssigkeitskühlung gemäß der Erfindung, Ansicht von der Stirnseite mit entferntem Gehäuse des Zuleitungssystems der Kühlflüssigkeit und mit teilweisen Ausrissen; Big. 2 den Längsschnitt durch den Stirnteil des in der Fig. 1 dargestellten Rotors in der Zone der Ausleitungen eines hydraulischen Kreises; Fig. 3 die in einem vergrößerten Maßstab wiedergegebene Ansicht nach Pfeil A in der Fig. 2.
  • Der Rotor einer elektrischen Maschine mit direkter Flüssigkeitskdhlung gemäß der Erfindung enthält einen Rotorkörper mit Wa£-zenpolen 1 (Fig. 1) und eine Wicklung, die aus elektrisch in Reihe geschalteten Spulen 2 besteht, welche in die Nuten des Rotorkörpers eingelegt sind und gegen radiale Verschiebungen durch Nutkeile 3 gesichert werden. Die Spulen 2 werden aus Hohlleitern 4, 5, 6 ausgeführt, deren Kanäle zum Durchfluß der Xühlflüssigkeit bestimmt sind. Die Leiter 4, 5, 6 bilden hydraulische Kreise, in deren jedem der Leiter 5 für die Zuführung der Eühlflüssigkeit in den hydraulischen Kreis und der Leiter 6 zum Abfluß der Kühlflüssigkeit aus diesem Kreis dienen. Wie aus Figz 1 ersichtlich, sind die Leiter 6 zum abfluß der Flüssigkeit in einem größeren Abstand von der Rotorachse als die Leiter 5 zur Zuführung der Flüssigkeit angeordnet.
  • In der beschriebenen Ausführungsvariante der Erfindung wird jeder hydraulische Kreis durch die Leiter 4 5, 6 einer Spule 2 gebildet, jedoch kann jeder hydraulische Kreis durch Leiter von mehreren Spulen bzw. durch einen Teil der Leiter einer Spule gebildet sein; dabei ist nur erforderlich, daß die Konfiguration der symmetrisch inbezug auf die Querachse q der Pole 1 angeordneten hydraulischen Kreise zwischeneinander gleich ist.
  • In der Fig. 2 ist der Längsschnitt durch den Stirnteil des Rotors gemäß der Erfindung dargestellt. Der Leiter 5 für die Zuführung der Flüssigkeit und der Leiter 6 zum Abfluß der Flüssigkeit sind axial aus dem Bereich der Wickelköpfe der durch Isolierzwischenlagen 7 voneinander abgetrennten Spulen 2 verlegt. Die Wickelköpfe der Spulen 2 und die Leiter 5, 6 werden gegen Radialverschiebungen durch den Bandagenring 8 gesichert.
  • An die Leiter 5 für die Zuführung der Kühlflüssigkeit sind Metallrohre 9 angeschlossen, die in in die zylindrischen Bohrungen eines Stützrings 11 eingesetzten Isolierrohren 10 befestigt werden.
  • An die Leiter 6 zum Abfluß der Kühlflüssigkeit werden Xetallrohre 12 angeschlossen, die in in die zylindrischen Bohrungen des Stützrings 11 eingesetzten Isolierrohren 13 befestigt sind. Am Stützring 11 ist der Abflußring 14 mittels der Schraubenverbindung 15 (Fig. 1) befestigt.
  • Zylindrische Bohrungen 16 (Fig. 2) des Abflußrings 14 sind koaxial mit den Rohren 12, 13 und den Leitern 6 zum Abfluß der Flüssigkeit ausgeführt. Gebogene Endstück 17 sind in die zylindrischen Bohrungen 16 des Abflußrings 14 mit einer Drehmöglichkeit inbezug auf die Achse des entsprechenden Leiters 6 zum Abfluß der Flüssigkeit, wie mit dem Pfeil in Fig. 3 angedeutet, eingesetzt und mit Muttern 18 befestigt.
  • Die hydraulischen Kreise sind über die Endstücke 17 (Fig. 2) und die Isolierrohre 10 hydraulisch parallel an das Zuleitungssystem der Kühlflüssigkeit angeschlossen, das das Gehäuse 19 des Zuleitungssystems der Kühlflüssigkeit mit einem in ihm hermetisch befestigtem Ring 20, den durch den Stützring 11 uuu einen Formling 22 gebildeten, zur Rotorwelle 21 hin offenen Sammler und den Abflußring 14 einbezieht.
  • Kanäle 23 im Ring 20 sind für die Zuleitung der Evihlflüssigkeit in den Formring 22 bestimmt.
  • Ein Ringvorsprung 24 dichtet das Gehäuse 19 des Zuleitungssystems der Kühlflüssigkeit von der umgebenden Luft seitens der Rotorwelle 21 ab.
  • Beim Betrieb der elektrischen Maschine tritt die Sühlflüssigkeit durch die Kanäle 23 des Rings 20 in den Formring 22 des Sammlers ein und fließt infolge der Drehung des Rotors durch die Rohre 9, 10 in den Leiter 5 für die Zuführung der Kühlflüssigkeit, wobei die Zentrifugalkraft die Flüssigkeit über die Hohlleiter 4 (Fig. 1) durch die hydraulischen Kreise durchsetzt. Die Flüssigkeit fließt durch die Leiter 6 (Fig. 2), die Rohre 13, 12 und die Endstücke 17 auf die Innenfläche des Abflußrings 14 ab und fließt dann über diese Innenfläche in das Gehäuse 19 des Zuleitungssystems der Kühlflüssigke it.
  • Die Druckhöhe der Flüssigkeit in den hydraulischen Kreisen wird durch die Differenz zwischen dem Abstand von den Austrittsöffnungen der Endstücke 17 bis zur Rotorachse und dem Abstand von den Eintrittsöffnungen der Rohre 10 bis zur Rotorachse gewährleistet. Der Durchsatz der Blüssigkeit durch die hydraulischen Kreise hängt von der Druckhöhe der Flüssigkeit und vom Strömungswiderstand dieser Kreise ab.
  • Im Idealfall, d.h. bei einer vollständigen Identität jedes Paars der hydraulischen Kreise, die symmetrisch inbezug auf die Querachse q (Fig. 1) des Rotors angeordnet sind, wird der Durchsatz der Flüssigkeit in jedem Paar der symmetrischen Kreise gleich sein, und der Rotor wird symmetrisch godihlt.
  • Vor dem Anfahren der elektrischen Maschine werden sämtliche Endstücke 17 in Tangentialrichtung, so wie das durch die gestrichelt. Linie in Fig. 3 angedeutet ist, ein gestellt. nn im Laufe des Betriebs der elektrischen Maschine eine Wärmeunwucht des Rotors festgestellt wird, z0B. infolge einer Ubertemperatur des Rotors im Anordnungsbereich des hydraulischen Kreises, der durch die kleinste, dem Pol 1 (Fig. 1) nächstgelegene Spule 2 gebildet wird, muß das Endstück 17 des Leiters zum Abfluß der Flüssigkeit im symmetrischen hydraulischen Kreis, der durch die kleinste, dem (nicht dargestellten) gegenüberliegenden Pol nächstgelegene . Spule 2 gebildet ist, so nach unten verdreht werden, daß der Abstand von dessen Austrittsöffnung bis zur Rotorachse sich bis auf einen solchen Wert ändert, bei dem die Änderung des Flüssigkeitsdurchsat zes in diesem hydraulischen Kreis die Wåmeunwacht beseitigen wird. Danach soil das Endstück 17 in dieser Stellung durch die Mutter 18 (Fig. 3) gesichert werden.
  • Die Erfindung gewährleistet ein einfaches und bequemes Verfahren zur Regelung des Kühlflüssigkeitsdurchsatzes bei Prüfungen und unter Betriebsbedingungen der elektrischen Maschine, dabei ist der Regelbereich des Flüssigkeitsdurchsatzes ausreichend zur Beseitigung von Wärmeunwucht bei typischen Betriebabedingungen der elektrischen Maschine.
  • Die oben beschriebene Ausführungsvariante der Erfindung ist ausschließlich zum Zweck einer Illustrierung der Erfindung angeführt und begrenzt ihren Umfang nicht. Es sind andere Ausführungsvarianten der Erfindung möglich, insbesondere kann der Rotor konstruktionsmäßig von dem oben beschriebenen abweichen, er kann z.B. Schenkelpole aufweisen. Die hydraulischen Kreise können statt durch die Erregerwicklung auch durch die Dämpferwicklung des Rotors gebildet werden. Der erfindungsgemäße Rotor kann im Zusamanhang mit verschiedenartigen, von dem oben beschriebenem abweichenden Zuleitungssystemen der Kühlflüssigkeit verwendet werden, er kann z.B. ein Zuleitungssystem der Kühlflüssigkeit aufweisen, in dem die Kühlflüssigkeit durch entsprechende Kanäle in der Rotorwelle zugeleitet wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Rotor einer elektrischen Maschine mit direkter Bliissigkeitskuhlung, der Pole und eine aus Hohileitern, die hydraulische Kreise bilden und hydraulisch parallel dem Zuleitungssystem der Kühlflüssigkeit zugeschaltet sind, ausgeführte Wicklung enthält, wobei in jedem hydraulischen Kreis der Leiter zum Abfluß der Kühiflüssigkeit in einem größeren Abstand von der Rotorachse als der Leiter für die Zuführung der Kühlflüssigkeit angeordnet ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i G h n e t, daß der Leiter ( 6-) für den Abfluß der Kühlflüssigkeit in jedem hydraulischen Kreis ein gebogenes Endstück ( 17 ) aufweist, das mit einer Drehmöglichkeit inbezug auf die Achse dieses Leiters ( 6 ) montiert wird.
DE2829735A 1978-07-06 1978-07-06 Rotor einer elektrischen Maschine, insb. Vollpolrotor eines Turbogenerators, mit einer aus Hohlleitern bestehenden direkt gekühlten Wicklung Expired DE2829735C3 (de)

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DE2829735B2 DE2829735B2 (de) 1981-05-14
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1011049B (de) * 1954-07-17 1957-06-27 Siemens Ag Elektrischer Doppelmotor offener Bauart fuer haeufiges Einschalten, insbesondere Antriebsmotor fuer Zuckerzentrifugen
DE2323900B2 (de) * 1973-05-11 1976-04-01 Leningradskoje Elektromaschinostroitelnoje Obedinenie Elektrosila, Leningrad (Sowjetunion) Direkt fluessigkeitsgekuehlte laeuferwicklung fuer eine elektrische vollpolmaschine

Patent Citations (2)

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