DE2850388A1

DE2850388A1 - Gasgekuehlter rotor fuer einen turbogenerator

Info

Publication number: DE2850388A1
Application number: DE19782850388
Authority: DE
Inventors: Kristian Dahl Dipl Ing Madsen
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-11-21
Publication date: 1979-05-31
Also published as: CH638349A5; FR2410897A1; FR2410897B1; SE409268B; GB2011733A; JPS5489202A; SE7713540L; GB2011733B; US4333027A

Description

Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten Rotor für einen Turbogenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Rotor ist im wesentlichen in der DE-PS 508 068 in zwei verschiedenen Ausführungen beschrieben.

Der in der genannten Patentschrift beschriebene Rotor unterscheidet sich, jedoch von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Rotor dadurch, daß bei dem bekannten Rotor das Leiterbündel der Spulenseite von einer verhältnismäßig dicken Spulenisolation umgeben ist, wodurch die Wärmeabgabefähigkeit der Spulenseite gering ist. Eine solche Isolation wurde bei den bekannten Konstruktionen offenbar für notwendig gehalten, da ein radial äußerer und ein radial innerer Abschnitt der Spulenseite jeweils in einen metallischen Halter oder in metallische Teile des Rotors eingelassen sind.(Der in der DE-PS 508 068 gezeigte Nutenkeil besteht wahrscheinlich aus Metall, da für Turbogeneratoren kaum andere als metallische Nuten-

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keile verwendet werden).

Bei der einen der bekannten Ausführungen wird ein Nutenkeil verwendet, der mit einer Längsnut versehen ist, deren Breite gleich der tangentialen Abmessung der mit Spulenisolation versehenen Spulenseite ist. Bei großen und veränderlichen auf die Spulenseite wirkenden Tangentialkräften besteht die Gefahr, daß die zwischen dem Kupfer der Spulenseite und dem Nutenkeil vorhandene Isolation zerstört wird. Wenn man zur Schaffung von mehr Raum für eine stärkere Isolation die Tiefe und Breite der in dem Nutenkeil vorhandenen Nut vergrößert, so entstehen bei der Einführung des Nutenkeils in die Nut große Schwierigkeiten, da die außerhalb des Rotoreisens liegenden Wickelköpfe der Spulen im Wege sind. Eine derartige Behinderung ergibt sich auch bei einer den Figuren der bekannten Patentschrift entsprechenden Dimensionierung. Die Nutenkeile dürfen nicht langer sein als die geraden Abschnitte der außerhalb des Rotoreisens liegenden Spulenseiten, wenn eine Blockierung vermieden werden soll.

Bei der anderen bekannten Ausführungsform wird die Spulenseite in tangentialer Richtung mit Hilfe eines metallischen Halters fixiert, der mit einem axial verlaufenden Kamm versehen ist, wobei dieser Kamm in eine entsprechende Nut auf der Unterseite des Nutenkeils eingepreßt ist. Diese Nut erfordert eine Vergrößerung der radialen Abmessungen des Keils, wodurch der für die Spule verfügbare Raum reduziert wird. Ein weiterer Verlust eines nutzbaren Nutenraum entsteht durch den metallischen Halter.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gasgekühlten Rotor der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die beschriebenen Nachteile bekannter Rotoren im wesentlichen beseitigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gasgekühlter Rotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung im partiellen Radialschnitt durch den Rotor,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in gleicher Darstellung wie Fig. 1.

In Figur 1 bezeichnet 1 einen massiven Rotorkern, der mit mehreren Wicklungsnuten 2 und zwischen diesen liegenden Zähnen 3 versehen ist. Jede Wicklungsnut 2 enthält eine Seite 4 mit einer Spule mit neun Windungen 5, die gegeneinander durch mehrere in Tangentialebenen liegende isolierende Schichten 6 isoliert sind. Jede Windung

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besteht aus einem Bündel von drei parallelen Rupf erschienen 7. Die zur Nutenwand gerichteten Seiten der Schienen 7 sind nicht isoliert. Zwischen der Spulenseite 4 und den Wänden der Nut 2 werden zwei axial verlaufende Kühlkanäle 8 gebildet» Jede Kupferschiene 7 ist mit mehreren durchgehenden Löchern versehen, die den Durchmesser D haben. Eine tangentiale Verschiebung der Kupferschienen 7 untereinander wird in an sich bekannter Weise dadurch verhindert, daß radial gerichtete Stifte 9 aus isolierendem Material durch die Löcher geführt werden. Die Spulenseite 4 ist in tangentialer Richtung mit Hilfe einer radial äußeren und einer radial inneren Distanzanordnung fixiert, von denen jede eine Platte 10 bzw. 11 aus festem, isolierendem Material enthält. Die Platten 10 und 11 liegen an den Nutenwänden an und haben Löcher, in die die Stifte 9 hineingepreßt sind, so daß tangentiale Kräfte zwischen den Nutenwänden und der Spulenseite durch die Stifte 9 übertragen werden können. Die Nut ist mit einem metallischen Nutenkeil 12 verschlossen, und zwischen diesem und der Platte 10 befindet sich eine Druckschiene 13 aus weichem Metall, z.B. Kupfer, die einen Körper 14 aus Epoxyharz enthält, das in die Druckschiene hineingespritzt und unter hohem Druck ausgehärtet ist.

In Figur 2 bezeichnet 15 eine Wicklungsnut und 16 eine hierin angeordnete Spulenseite, die mehrere Kupferschienen 17 enthält.

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Die radial innerste und äußerste Windung der Spulenseite besteht mit Rücksicht auf die verhältnismäßig geringe Kühlung dieser Windungen aus je zwei parallelgeschalteten Schienen 17, was durch die Schraffur angedeutet'ist. „Die'übrigen Windungen bestehen aus nur je einer Schiene 17. Die Kupfer schienen sind mit mehreren Löchern versehen, die den Durchmesser D haben, und in den Löchern sind mehrere radial gerichtete Stifte 18 aus isolierendem Material angebracht. Der Nutenquerschnitt weicht von dem in Fig. 1 gezeigten dadurch ab, daß die Nut einen radial inneren Abschnitt mit parallelen Nutenwänden hat. Zwischen diesen Wandabschnitten und der Spulenseite 16, und zwischen der Spulenseite 16 und einem im Boden der Nut angeordneten Druckrohr 19 ist ein länglicher, kastenförmiger Halter 20 aus isolierendem Material angeordnet, mit dessen Hilfe der radial innere Teil der Spulenseite in der Wicklungsnut festgehalten wird. An der radial äußeren Windung ist die Spulenseite mit Hilfe einer Distanzanordnung 21 befestigt, die zur Übertragung von tangentialen Kräften zwischen den Nutenwänden und der radial äußersten Windung der Spulenseite, vorgesehen ist und die einen Halter aus festem elektrisch isolierendem Material sowie zwei längliche Distanzkörper 24 enthält, die jeweils an ihrer benachbarten Nutenwand anliegen. Der Halter 22 hat einen kastenförmigen Mittelabschnitt und auf der offenen Seite des Kastens an jeder Seite einen tangentialen Flansch 23. Jeder Distanzkörper 24 liegt an je einem dieser Flansche 23 an und ist zwischen der Nutenwand und der äußeren Wand des kastenförmigen Mittelabschnittes des Halters eingeklemmt.

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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können die Stifte 9 und die entsprechenden Löcher in den Leiterschienen einen Querschnitt haben, der in axialer Richtung größer als in tangentialer Richtung ist. Ferner kann jeder Halter 22 aus zwei Hälften bestehen, von denen jede auf je einer Seite einer axialen Mittelfläche durch die Nut angeordnet sind. Die Flansche 23 und die Distanzkörper 24 können radial gerichtete Löcher zum Ablassen von Kühlgas haben, das an den Rotorenden in die Nut hineingeblasen wird.

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Claims

Patentanwalt und Rechtsanwalt
Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Joachim B ο β c k er

6 Frankfurt/Main 1 ,

Rathenauplatz2-8 20 559

Telefon: (0611) *282355 Telex: 4189086 itaxd

PATENTANSPRÜCHE:

1. /iasgekühlter Rotor für einen Turbogenerator mit einem Rotorkern mit radialen Wicklungsnuten, in denen je eine Seite einer Spule mit gegeneinander isolierten Windungen liegt, mit einer radial inneren und einer radial äußeren Spannvorrichtung zur Fixierung der Spulenseite in tangentialer Richtung, mit zwischen dem restlichen Teil der Spulenseiten und den Nutenwänden gebildeten axial verlaufenden Kühlkanälen für ein durch den Rotor strömendes Kühlgas, wobei die an die Kühlkanäle angrenzenden Spulenflächen keine nennenswerten wärmeisolierenden Beläge haben, während die Windungen jeder Spulenseite miteinander mittels mehrerer in der Spulenseite eingebetteter, zwischen parallelen Begrenzungsflächen der Spulenseite angeordneten isolierten oder aus isolierendem Material bestehender Sperrvorrichtungen befestigt sind, welche Sperrvorrichtungen tangentiale Verschiebungen einander benachbarter Leiterwindungen verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Spannvorrichtung aus einer radial unterhalb des Nutenkeils (12) liegenden, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Distanzanordnung (10, 21) besteht, die an den Nutenwänden anliegt

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und derart aufgebaut ist, daß sie tangent Kräfte von den Nutenwänden zur Spulenseite (4, 16) zu übertragen vermag.

2e Gasgekühlter Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Distanzanordnung aus einer festen Platte (10) besteht, daß die Sperrvorrichtungen aus radial gerichteten Stif-

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ten (9, 18) bestehen, daß die Platte (10) über eine radial nach innen gerichtete Anlagefläche in druckkraftübertragender Verbindung mit einer radial äußersten Windung der Spulenseite angeordnet ist und daß die Platte (10) mehrere radial gerichtete Stiftlöcher hat, in welche die Stifte (9, 18) hineinreichen.

3. Gasgekühlter Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die radial innere Spannvorrichtung aus einer festen Platte (11) besteht, die über eine radial nach außen gerichtete Anlagefläche in druckkraftübertragender Verbindung mit der radial innersten Windung der Spulenseite und den genannten Sperrvorrichtungen aus radial gerichteten Stiften (9) steht, wobei die Platte (11) mehrere radial gerichtete Stiftlöcher hat, in welche die Stifte (9) hineinreichen.

4. Gasgekühlter Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Distanzanordnung (21) einen aus Isoliermaterial bestehenden länglichen axial gerichteten Halter enthält, der aus einem kastenförmigen Mittelabschnitt besteht, welcher an der offenen Kastenseite an jeder Wand einen tangentialen Flansch (23) hat, daß zwei an den in Radialebenen liegenden äußeren Wänden des kastenförmigen Mittelabschnittes und an den Flanschen (23) anliegende längliche Distanzkörper (24) vorhanden sind und daß die radial äußerste Windung der Spulenseite in dem kastenförmigen Mittelabschnitt eingeklemmt ist.