DE2830887B2 - Kühleinrichtung für den Rotor einer elektrischen Maschine mit einer supraleitenden Erregerwicklung - Google Patents

Description

a) ein am Außenumfang der Erregerwicklung (12) angeordnetes Kühlmittelvei teilersystem (21),

b) zwischen dem Kühlmittelverteilersystem (21) und der Mischkammer (27) zumindest annähernd radial bezüglich der Rotorachse (2) verlaufende Kühlkanäle (24, 25) durch die Wicklungsteile der Erregerwicklung (12) sowie entsprechende Kühlmittelverbindungsleitungen (29) außerhalb der Wicklungsteile und

c) mindestens eine an das Kühlmittelverteilersystem (21) angeschlossene Kühlmitteleinspeisungsleitung (20) zur Zuführung des Kühlmittels (Ao) von außen.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einspeisung von normalsiedendem Helium als Kühlmittel (Λο) von einer feststehenden Zuführleitung (15) in den Rotor unter einem Druck von etwa 1,2 χ ΙΟ⁵ Pa.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Kühlmittelverteilersystem (21) angeschlossene Kühlmitteleinspeisungsleitung (20) einen bezüglich der Achse (2) des Rotors zumindest annähernd radial angeordneten Leitungsteil enthält, der als Wärmetauscher (39) gestaltet ist und in dem ein Wärmeaustausch mit aus der Mischkammer (27) entnommenem Kühlmittel (A2) vorgesehen ist.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömung des Kühlmittels durch den Wärmetauscher (39) aufgrund eines Selbstpump-Effektes erfolgt.

5. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelverteilersystem (21) aus miteinander verbundenen, achsparallel bezüglich der Rotorachse (2) verlaufenden und in Umfangsrichtung des Rotors verlaufenden Kühlmittelleitungen (44) besteht.

6. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Rotorkörper, der Nuten zur Aufnahme der Erregerwicklung und dazwischen zahnartige Zwischenkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kühlkanäle (24) innerhalb der Nuten (U) an der Grenzfläche zwischen den Wicklungsteilen der Erregerwicklung (12) und den zahnartigen Zwischenkörpern (30) des Rotorkör pers (3) angeordnet sind.

7. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 11111 einem Rolorkörper. der Nuten zur Aufnahme der Irrejjeiwicklung und dazwischen /ahnartige Zwischenkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmiitelvcrbindungslcilungen (29) in den zahnanigen Zwischenkörpern (30) angeordnet sind

8. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung des gasförmigen Kühlmittels {B_t. B)) aus der Mischkammer (27) nach außen aufgrund eines Selbstpump-Effektes erfolgt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für den Rotor einer elektrischen Maschine mit einer supraleitenden Erregerwicklung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Kühleinrichtung ist aus der Dissertation von A. Bejan: »Improved Thermal Design of the Cryogenic Cooling System for a Superconducting Synchronous Generator«, Ph. D.-Thesis, Massachusetts Institute of Technology (USA), Dezember 1974, Seite 151, bekannt. Dort ist eine Kühleinrichtung beschrieben, bei der ein aus einer externen Kühlmittelversorgungseinheit entnommenes, in einem Joule-Thomson-Ventil entspanntes Kühlmittel über eine zentrale Kühlmitteleinspeiseleitung einer mitrotierenden Mischkammer zugeführt wird. Aufgrund der loule-Thomson-Entspannung befindet sich dann in der Mischkammer ein Zweiphasengemisch aus flüssigem und gasförmigem Kühlmittel. Im Betriebszustand bei Rotation werden die Phasen dieses Zweiphasengemisches durch die auf sie einwirkenden zentrifugalen Kräfte getrennt, und es lagert sich der Kühlmitteldampf in achsnahen und die Kühlmittelflüssigkeit in achsfernen Bereichen der Mischkammer an. Von der Mischkammer aus wird ein Kühlmittelstrom mit flüssigem Kühlmittel über radial angeordnete Zuführungsleitungen der Erregerwicklung, beispielsweise an einer Stirnseite, zugeführt. Das Kühlmittel durchströmt dann die Erregerwicklung in bezüglich der Rotationsachse paralleler Richtung und wird anschließend über eine weitere, radial gerichtete Rückführungsleitung wieder in die zentrale Mischkammer zurückgeführt. Die dabei aufgenommene Wärmemenge bewirkt eine Temperaturerhöhung und teilweise Verdampfung des Kühlmittels. Die erforderliche Pumpwirkung zur Ausbildung der Strömung des Kühlmittels durch die Erregerwicklung wird durch einen auf Dichteunterschieden beruhenden Selbstpump-Effekt hervorgerufen. Das in den Zuführungsleitungen radial nach außen geführte, isotrop verdichtete Kühlmittel wird nämlich aufgrund der zentrifugalen Kräfte beschleunigt und kann so in die Erregerwicklung gelangen. Da es sich aufgrund der dort auftretenden Verlustleistungen oder durch Wärmeübertragung von außen erwärmt, nimmt seine Dichte ab. Dadurch entsteht zwischen den radialen Zuführungsund Rückführungsleitungen eine hydrostatische Druckdifferenz. Es bildet sich also längs der Wicklung zwischen der Einspeise- und der Austrittsstelle des Kühlmittels ein Druckgefälle aus, das zu einer Konvektionsströmung führt und eine Rückleitung des Kühlmittels über die Rückführungsleitung in die achsnahe Mischkammer bewirkt (vgl. »Cryogenics«, Juli 1977, Seiten 429 bis 433 und DE-OS 25 30 100). Eine Ableitung von gasförmigem Kühlmittel aus der Mischkammer nach außen ist dabei einem Druck unter 10' l'a vorgesehen, da das Kühlmittel unter Ausnui/ung eines .Selbstpump-Effektes abgepumpt wird.

Bei einer solchen Kühleinrichtung treten jedoch Schwierigkeiten während der Abkühlphase der Lr-

regerwicklung auf. Während dieser Phase rotiert nämlich der Rotor noch nicht oder nur mit niedriger Drehzahl, so daß praktisch noch keine zentrifugalen Kräfte vorhanden sind, die das kalte Kühlmittel in die noch warme Erregerwicklung hineinzwängen könnten. Bei dem Eintreten des Kühlmittels in die Erregerwicklung wird dieses folglich erwärmt und verdampft deshalb. Das gasförmige Kühlmittel bildet dann jedoch einen Puffer und blockiert ein Nachströmen des noch kälteren Kühlmittels. Es sind deshalb .zusätzliche Maßnahme?: erforderlich, um eine gleichmäßige Abkühlung der Erregerwicklung während der Abkühlungsphase zu gewährleisten. Hierzu wird im allgemeinen eine forcierte Kühlung vorgesehen. Bei dieser Kühlungsart bestehen jedoch Schwierigkeiten, später nach erfolgter Abkühlung in einen Betrieb unter Ausnutzung des erwähnten Selbstpump-Effektes überzugehen.

Die erwähnten Schwierigkeiten treten bei der aus der DE-OS 23 01 343 bekannten Kühleinrichtung nicht auf, da bei ihr ausschließlich eine forcierte Küiilmittelströmung vorgesehen ist. Bei dieser Kühleinrichtung ist ein am Außenumfang einer Erregerwicklung angeordnetes Kühlmittelverteilersystem vorgesehen, jedoch fehlt u. a. die für die Ausbildung eines Selbstpump-Effektes unbedingt erforderliche Mischkammer mit einem unter Unterdruck befindlichen Zweiphasengemisch eines Kühlmittels. Dieser bekannten Kühleinrichtung kann somit keine Anregung zur Beseitigung der erv ahnten Schwierigkeiten entnommen werden.

Dies trifft auch für die aus der DE-OS 25 11 104 und der DE-OS 24 40 132 bekannten Kühleinrichtungen zu, da bei diesen ebenfalls nur forcierte Kühlmittelströmungen vorgesehen sind. Bei der Kühleinrichtung gemäß der DE-OS 25 11 104 sind radial sich erstreckende Kühlmittelverteilkanäle vorgesehen, die mit Kühlkanälen verbunden sind, welche die einzelnen, in Nuten angeordneten Wicklungsspulen einer supraleitenden Erregerwicklung seitlich an den Nutenwandungen in radialer Richtung und am Nutengrund umhüllen. Bei der aus der DE-OS 24 40 132 zu entnehmenden Kühleinrichtung sind ebenfalls radiale Kühlmittelzuleitungen und Kühlmittelableitungen an den Nutenwandungen vorgesehen. Diese Leitungen stehen mit in Umfangsrichtung des Rotors verlaufenden Kühlkanälen durch die Wicklungsspulen und an ihren achsnahen Enden mit Kühlmittelsammelleitungen in Verbindung.

Die bekannte Kühleinrichtung gemäß der DE-OS 25 30 100 ist zwar so gestaltet, daß eine Kühlmittelströmung unter Ausnutzung eines Selbstpump-Rffektes in Thermosyphonschleifen möglich ist. Bei dieser Kühleinrichtung ist eine direkte Kühlmitteleinspeisung in eine achsnahe Mischkammer vorgesehen. Somit treten bei dieser Einrichtung dieselben Schwierigkeiten bei der Abkühlung der Erregerwicklung auf wie bei der Kühleinrichtung gemäß der genannten Dissertrtion von A. Bejan.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Kühleinrichtung für den Rotor einer elektrischen Maschine mit einer supraleitenden Erregerwicklung der eingangs genannten Art, bei der während des Betriebszustandes der erwähnte Selbstpump-Effekt ausgenützt werden soll, so auszugestalten, daß während der Abkühlungsphase eine strömungstechnisch einfache und hinsichtlich des Wärmetauschs wirkungsvolle Abkühlung der Erregerwicklung vorgenommen werden Ιίίΐηη.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Diese Kühleinrichtung hat insbesondere den Vorteil. daß das Kühlmittel die Wicklungsteile der Erregerwicklung während der Abkühlphase unabhängig von der Drehzahl stets von außen nach innen unter Aufnahme von Wärme durchströmt Es können deshalb Strötnungsinstabilitäten nicht auftreten, da die aufgeprägte Strömungsrichtung des Kühlmittels immer mit der Richtung abnehmender Dichte von außen nach innen übereinstimmt Das in den Wicklungsteilen der Erregerwicklung erwärmte Kühlmittel strömt somit über die vorgesehenen Kühlkanäle radial nach innen in die Mischkammer. Eine Pufferbildung von wärmerem Kühlmittelgas, das ein Nachströmen von kälterem Kühlmittel in die Erregerwicklung während der Abkühlungsphase verhindert, kann dabei nicht auftreten.

Da im Betriebszustand eine Ableitung des gasförmigen Kühlmittels aus der Mischkammer durch ein Abpumpen erfolgt, kann damit die in radialer Richtung entstehende Temperaturerhöhung ausgeglichen werden, die durch die Kompression des Kühlmittels infolge zentrifugaler Kräfte entstehen. Es lassen sich so in der Erregerwicklung überall Temperaturen von beispielsweise unter 42 K erreichen, falls das Kühlmittel mit entsprechendem Unterdruck und entsprechender Temperatur in den Rotor eingespeist wird. In diesem Fall wird im allgemeinen eine Joule-Thomson-Entspannung in der Einspeiseleitung vorgesehen.

Ist hingegen gemäß einer Weiterbildung der Kühleinrichtung nach der Erfindung eine Einspeisung von normalsiedendem Helium als Kühlmittel von einer feststehenden Zuführleitung in den Rotor unter einem Druck von beispielsweise etwa 1,2 χ ΙΟ⁵ Pa vorgesehen, so enthält vorteilhaft die an das Kühlmittelverteilersystem angeschlossene Kühlmitteleinspeisungsleitung einen bezüglich der Achse des Rotors zumindest annähernd radial angeordneten Leitungsteii, der als Wärmetauscher gestaltet ist und in dem ein Wärmeaustausch mit aus der Mischkammer entnommenem Kühlmittel vorgesehen ist. Mit diesen Maßnahmen wird verhindert, daß sich in Achsnähe in den Rotor eingeleitetes und radial von innen nach außen in das Kühlmittelverteilersystem strömendes Kühlmittel adiabatisch komprimiert und dabei entsprechend erwärmt. Im allgemeinen kann deshalb auch auf eine loule-Thomson-Entspannung in diesem Leitungsteil zur Kompensation einer solchen Erwärmung verzichtet werden und siedendes Helium unter Normaldruck oder nur leicht erhöhtem Überdruck in die Kühlmitteleinspeisungsleitung eingeleitet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Kühleinrichtung nach der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 4 bis 8 hervor.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 schematisch ein Längsschnitt durch einen Teil eines Rotors mit einer Kühleinrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht ist. F i g. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch diesen Rotor.

In Fig. 1 ist die Führung eines Kühlmittels durch einen an einen Wickelkopf angrenzenden Teil des Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Turbogenerators , veranschaulicht. In der f-igur ist nur die obere Hälfte des Rotors mit einer Kühleinrichtung nach der Erfindung als Längsschnitt dargestellt. Die zu kühlenden rotierenden Teile der Maschine sind in einem Vakuum angeordnet, um so eine Wärmeeinleitung von

außen auf diese Teile zu begrenzen. Der konzentrisch um eine Achse 2 gelagerte Rotorkörper 3 der Maschine ist deshalb von Vakuumräumen 4, 5 und 6 umgeben, die innerhalb eines hohlzylindrischen Gchäuseteiles 8 und eines strinseitigen, scheibenförmigen Gehäuseteiles 9 eines mitrotierenden Vakuumgehäuses liegen, das sich auf oder über Raumtemperatur befindet. Das scheibenförmige Stirnteil 9 des Vakuumgehäuses ist zugleich Teil eines nicht näher ausgeführten Anst-hlußkopfes des Rotors. Der Rotorkörper 3 ist auf seiner Außenseite mit Nuten II versehen, in die Windungen einer Erregerwicklung 12 eingebracht sind. Diese Wicklungsteile der Erregerwicklung sind durch Keile 13 innerhalb der Nuten 11 gehalten. Die Leiter der Wicklung 12 enthalten supraleitendes Material, so daß das Kühlmittel Helium vorgesehen ist. Die sich im Betriebszustand der Maschine einstellenden Strömungsrichtungen der einzelnen Kühlmittelströme sind dabei durch Pfeile veranschaulicht.

Ein mit A_u bezeichnetes Kühlmittel, vorzugsweise normalsiedendes Helium mit einem Druck von 1,2 χ 10⁵ Pa und einer Temperatur von 4,4 K, wird einer in der Figur nicht dargestellten Kühlmitlelversorgungseinrichtung entnommen und über eine Heliumkupplung an dem nicht näher ausgeführten Anschlußkopf in den Rotor eingeleitet. Mit Hilfe einer solchen Heliumkupplung, die beispielsweise aus der Veröffentlichung »Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte«, Band 5 (1976), Nr. 1, Seite 13, bekannt ist, wird das Kühlmittel A_u von feststehenden auf rotierenden Maschinenteile überführt. Über eine in Achsnähe in den Rotor hineinragende, feststehende Zuführungsleitung 15 wird dann das Kühlmittel Ao in einen an der Stirnseite 17 des Rotorkörpers 3 liegenden, mitrotierenden Vorraum 18 eingeleitet. Die Zuführungsleitung kann ein zur Achse 2 konzentrisches Doppelrohr mit im Querschnitt ringförmigem Kühlmittelführungsraum sein oder aus mehreren Einzelrohren, die gemeinsam auf dem Mantel eines Zylinders liegen, bestehen. Am Vorraum ist mindestens eine bezüglich der Rotorachse 2 radial verlaufende Kühlmitteleinspeisungslcitung 20 angeschlossen, über die das Kühlmittel in ein am Außenumfang der Erregerwicklung 12 angeordnetes Kühlmittelverteilersystem 21 eingeleitet wird. Von diesem Kühlmittelverteilersystem aus, das aus netzartig miteinander verbundenen, achsparallel und in Umfangsrichtung des Rotors verlaufenden Kühlmittelleitungen besteht, gelangt das Kühlmittel über Einlaßöffnungen 23 am äußeren Nutenrand in Kühlkanäle 24, die im wesentlichen radial bezüglich der Rotorachse 2 durch die in den Nuten 11 angeordneten Teile der Erregerwicklung 12 verlaufen. Das zum Nutenrand gelangte Kühlmittel wird dann über radiale Kühlmittelrohre 25 in eine im Inneren des Rotors angeordnete Mischkammer 27 eingeleitet.

In der Mischkammer 27 befindet sich im Betriebszustand ein Zweiphasengemisch von flüssigem Kühlmittel A\ und gasförmigem Kühlmittel B\. Bei Rotation erfolgt unter Einfluß zentrifugaler Kräfte eine Phasentrennung, so daß sich das schwere flüssige Kühlmittel A, konzentrisch um das längs der Rotorachse 2 gehaltene gasförmige Kühlmittel Bi anlagert.

Zur Kühlung der supraleitenden Erregerwicklung 12 ist ein Kreislauf vorgesehen, in dem ein Seibstpump-Effekt ausgenutzt wird. Hierzu sind zwischen dem Kühlmittelverteilersystem 21 am Außenumfang der Erregerwicklung 12 und der Mischkammer 27 radial angeordnete Kühlmittelverbindungsleitungen 29 vorge-

sehen, die in zwischen benachbarten Nuten 11 liegenden, zahnartigen Zwischenkörpern 30 des Rotorkörpers Z verlaufen. Über diese Verbindungsleitungen 29 wird kaltes Kühlmittel A\ aus der Mischkammer 27 in das Kühlmittelverteilersystem 21 gefördert und gelangt von da aus in die angeschlossenen Kühlkanäle 24 der supraleitenden Wicklung. Aufgrund der Wärmeleitung von außen wird das Kühlmittel in den Kühlmittelleitungen des Kühlmiuelverteilersystems 21 erwärmt. Außerdem erwärmt es sich auch durch die in den Wicklungsteilen der Erregerwicklung 12 entstehenden Verlustleistungen. Die damit verbundene Reduzierung der Dichte des Kühlmittels bewirkt eine Verminderung seines hydrostatischen Druckes gegenüber dem hydrostatischen Druck des kalten Kühlmittels in den Kühlmittelverbindungsleitungen 29. Aufgrund dieser Druckverminderung fließt das Kühlmittel über die Kühlkanäle 24 und die Kühlmittelrohre 25 radial nach innen in die Mischkammer 27 zurück.

Die bei Betriebszustand in die Mischkammer 27 einströmende, verdampfte Kühlmittelmenge wird über ein Abgasrohr 32 nach außen abgeleitet. Auch hierbei wird ein Selbstpump-Effekt zum Absaugen des gasförmigen, mit Bz bezeichneten Kühlmittel ausgenutzt. Das an einer achsnahen Stelle über das Abgasrohr 32 entnommene Kühlmittel wird nämlich aufgewärmt, indem es zur Kühlung eines Verbindungsstückes 34 zwischen dem mitrotierenden, warmen Vakuumgehäuse 8 und 9 und kälteren Teilen des Rotors herangezogen wird. Ein solches kälteres Rotorteil kann beispielsweise ein als elektromagnetischer Dämpfer wirkender Strahlungsschild 36 sein. An dem achsfernen Verbindungsstück 34 ist deshalb ein Wärmetauscher 37 angebracht, in dem das Kühlmittel B₂ zumindest annähernd auf die Temperatur das Vakuumgehäuse 8 und 9 überführt wird. Das so aufgewärmte und mit B% bezeichnete Kühlmittelabgas kann dann zentral an dem in der Figur nicht näher ausgeführten Anschlußkopf aus dem Rotor ausgeleitet und einer Kältemaschine zugeführt werden. Aufgrund des Selbstpump-Effektes zum Abpumpen des Kühlmittelgases Bi, Bi stellt sich dabei vorteilhaft ein Unterdruck in dem Abgasrohr 32 ein, der unter 10⁵ Pa liegt.

Um eine Erwärmung des aus dem Vorraum 18 über die radiale Kühlmitteleinspeisungsleitung 20 in das Kühlmittelverteilersystem 21 eingeleiteten Kühlmittels aufgrund einer adiabatischen Kompression zu verhindern, ist der sich radial erstreckende Teil dieser Leitung als Wärmetauscher 39 gestaltet, durch den aus der Mischkammer 27 entnommenes flüssiges Kühlmittel A2 über eine Leitung 40 dessen achsfernen Teil zugeführt und am achsnahen Teil in die Mischkammer wieder eingeleitet wird. Die Strömung durch den Wärmetauscher 39 wird ebenfalls aufgrund eines Selbstpump-Effektes bewirkt.

Während der Abkühlungsphase, während der der Rotor noch nicht oder nur mit geringer Drehzahl rotiert und somit noch keine großen zentrifugalen Kräfte auf das Kühlmittel einwirken und die Erregerwicklung 12 sich zunächst noch im warmen Zustand befindet, wird das Kühlmittel Ao bei der Kühleinrichtung nach der Erfindung zunächst in das am Außenrand der Wicklung liegende Kühlmittelverteilersystem 21 über die Kühlmitteleinspeisungsleitung 20 eingeleitet Es bilden sich dabei zwischen den achsnahen Teilen des Rotorkörpers 3_ und diesem achsfernen Kühlmittelverteilersystem 21 ein starkes Temperaturgefälle aus. Dieses Temperaturgefälie führt zu einer mit der von außen aufgeprägten

Druckdifferenz übereinstimmenden Strömungsriehtung des Kühlmittels von dem Kühlmittelverteilersystem 21 durch die Kühlmittelkanäle, -rohre 24, 25 und auch durch die Kühlmittelverbindungsleitungen 29 in die Mischkammer 27.

Nachdem sich die Mischkammer 27 teilweise mit flüssigem Kühlmittel A₁ gefüllt hat und der Rotor auf seine vorgesehene Drehzahl gebracht wird, stellt sich selbständig der Betriebszustand der Maschine ein, bei dem die Kühlung der Erregerwicklung 12 durch die beiden beschriebenen Selbstpump-Effekte bewirkt wird. Nur die nach außen abgeführten, verdampften Teile des Kühlmittels Zfc, Bz werden dann durch von außen zugeführtes flüssiges Kühlmittel Ao regeneriert.

In der Figur sind ferner an der Stirnseite 9 des Vakuumgehäuses bzw. Anschlußkopfes des Rotors nach außen geführte, abgasgekühite Stromzuführungsleitungen 42 für die Erregerwicklung 12 angedeutet.

In der Figur ist davon ausgegangen, daß sich an einem Wickelkopf eine einzige Kühlmitteleinspeisungsleitung 20 befindet. Es ist jedoch ebenso gut möglich, eine weitere derartige Einspeisungsleitung auch an der gegenüberliegenden Stirnseite des Rotorkörpers vorzusehen, wobei durch die Mischkammer 27 eine von dem Vorraum 18 ausgehende, achsparallele Verbindungsleitung vorzusehen ist. Ferner kann man auch statt der an mindestens einer der Stirnseiten des Rotors vorgesehenen Kühlmilteleinspeisungsleitung oder auch zusätzlich zu einer oder mehreren solcher Leitungen entsprechende Einspeisungsleitungen vorsehen, die an Stellen zwischen den Stirnseiten des Rotorkörpers angeordnet sind.

Im Ausführungsbeispiel nach der Figur sind zumin-

dest annähernd radial bezüglich der Rotorachse 2 angeordnete Kühlkanäle 24 durch die Erregerwicklung 12 angenommen, die an der Grenzfläche zwischen den Windungen der Erregerwicklung 12 und den Nutzähnen 30 verlaufen. Es können jedoch auch radikale Kühlkanäle vorgesehen werden, die sich nicht am Rande der einzelnen Wickelpakete befinden, sondern sich mitten durch diese Pakete hindurch erstrecken.

In Fig.2 ist ein Querschnitt durch den Rotor nach Fig. 1 dargestellt. Die Schnittebene ist dabei in die in Fig. 1 mit H-Il bzeichnete radiale Ebene gelegt. In dieser Ebene befinden sich mehrere radiale Kühlmittelverbindungsleitungen 29, über die von der zentralen Mischkammer 27 aus flüssiges Kühlmittel A\ in das am Außenumfang der Erregerwicklung befindliche Kühlmittelverteilersystem 21 geführt wird. Von dem Kühlmittelverteilersystem sind einige in achsparalleler Richtung verlaufende Kühlmittelleitungen 44 ausgeführt, über deren achsnahen Bodenteile 47 die Kühlmittelverbindungsleitungen 29 etwas hinausragen. Die Kühlmittelleitungen sind an ihrem äußeren Ende 48 verschlossen und haben seitliche Austrittsöffnungen 49, durch die das Kühlmittel in die Kühlmittelleitungen 44 gelangen kann. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß erst das aus den Austrittsöffnungen 49 bereits ausgetretene kalte Kühlmittel durch die von wärmeren Teilen des Rotors ausgehende Wärme erwärmt wird und somit in Richtung der Einlaßöffnungen 23 an den Nuten 11 und nicht innerhalb der Kühlmittelverbindungsleitungen 29 radial nach innen strömt. Auf diese Weise läßt sich eine definierte Strömungsriehtung von außen nach innen durch die Erregerwicklung gewährleisten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung für den Rotor einer elektrischen Maschine mit einer supraleitenden Erregerwicklung und mit einer achsnahen, mitrotierenden Mischkammer, die im Betriebszustand ein Phasengemisch eines von außen zugeführten Kühlmittels enthält, von der aus eine Entnahme an flüssigem Kühlmittel zur Kühlung der Erregerwicklung und in die eine Rückführung des durch die Erregerwicklung geleiteten Kühlmittels aufgrund eines Selbstpump-Effektes erfolgt und von der eine Ableitung von gasförmigem Kühlmittel nach außen bei einem Druck unter 10⁵Pa vorgesehen ist, gekennzeichnet durch