DE3015435A1

DE3015435A1 - Schenkelpol-dynamomaschine

Info

Publication number: DE3015435A1
Application number: DE19803015435
Authority: DE
Inventors: Akinori Mizujymy; Tadahisa Ogita
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1980-10-30
Also published as: US4347451A; JPS55144745A; DE3015435C2

Description

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Schenkelpolmaschine bzw. Schenkelpol-Dynamomaschine speziell der Art, bei welcher Stator (Ständer) und Rotor (Läufer) mittels von jeweils getrennt (exclusiv) zugeordneten Gebläsen erzeugten Luftströmen getrennt druckgekühlt werden können.

Der bei Pumpspeicher-Kraftwerken üblicherweise verwendete Generatormotor ist so ausgebildet, daß die Kühlluft für Stator und Rotor durch dieselben Gebläse oder Lüfter geliefert wird. Die Warmluft, die durch die dem Stator und dem Rotor entzogene Wärme erwärmt worden ist, wird durch Luftkühler abgekühlt und zur Zwangs- oder Druckkühlung durch die Gebläse umgewälzt.

Gemäß Fig. 1 leiten an einem Statorrahmen 2 montierte Druckluftkühl-Gebläse 1 die Kühlluft in Richtung des Pfeils A in

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das Gehäuse 3 einer Schenkelpol-Dynamomaschine ein. Ein Teil dieser Luft wird in die Zwischenräume zwischen den Schenkelpolen 4 eines Rotors 5 in Richtung des Pfeils B umgelenkt. Der andere Teil der Kühlluft strömt durch Belüftungsöffnungen 6 in einem Rotor-Armstern (spider) 7 in letzteren hinein (vgl. Pfeile C). Sodann strömt dieser Kühlluftteil durch radiale Durchgänge 8 in einem Rotorkranz 9 und hierauf in Richtung der Pfeile D durch die Zwischenräume zwischen den Schenkelpolen 4 des Rotors 5. Beide Kühlluftanteile kühlen somit die Wicklungen des Rotors 5 sowie die Polkerne, so daß hierdurch schließlich der Rotor 5 selbst auf die gewünschte Temperatur abgekühlt wird.

Nach dem Kühlen des Rotors 5 strömt die Kühlluft durch einen Luftspalt 11 zwischen Rotor 5 und Stator 10 in Richtung der Pfeile E in eine Stator-Luftführung 12, um den Statorkern und die Statorwicklungen und damit den Stator 10 selbst zu kühlen. Hierauf wird die erwärmte Luft in Richtung der Pfeile P zu Luftkühlern 13 geleitet. In letzteren wird die Warmluft auf die vorgeschriebene Temperatur abgekühlt und dann wieder in die Umwälzstrecke eingeführt.

Bei der bisherigen Schenkelpol-Dynamomaschine strömt jedoch die Kühlluft zunächst durch den Rotor 5 und sodann durch die Luftspalte 11 zwischen Rotor 5 und Stator 10, um schließlich den Stator 10 zu erreichen. Wenn daher am Rotor 5 im Luftspalt 11 Rotorverluste auftreten, wird die Luft entsprechend stärker erwärmt. Nach der Erwärmung durch den Rotor 5 strömt die Kühlluft zur Wärmeabfuhr durch den Stator 10. Für die zuverlässige Kühlung von Rotor 5 und Stator 10 war somit bisher eine beträchtliche Kühlluft-Durchsatzmenge pro Zeiteinheit er-

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forderlich. Ein weiterer Nachteil dieses bisherigen Kühlverfahrens besteht darin, daß dabei die Kühlluft in die Zwischenräume zwischen den Schenkelpolen 4 über verschiedene Wege einströmt und sich die Luftströme gegenseitig behindern, so daß Reibungsverluste (windage loss) entstehen und mithin die Kühlleistung herabgesetzt wird.

Insbesondere bei einem Hochdrehzahl-Generatormotor großer Leistung, bei dem die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors mehr als 13O m/s beträgt, müssen pro Zeiteinheit außerordentlich große Kühlluftmengen zugeführt werden. Beim derzeitigen Stand der Technik ist es jedoch unmöglich, einen Polabstand mit ausreichend großem Querschnitt vorzusehen, um den Durchsatz derart großer Kühlmengen zu ermöglichen. Infolgedessen ist die einsetzbare Kühlluftmenge begrenzt, so daß Rotor und Stator möglicherweise nicht ausreichend gekühlt werden. Aus diesem Grund werden üblicherweise zusätzliche Kühlwasserströme durch Rotor und/oder Stator umgewälzt. Durch diese Maßnahme wird jedoch die Konstruktion des Kühlsystems kompliziert, so daß die Dynamomaschine unweigerlich verteuert wird und außerdem möglicherweise eine gefährliche Wasserleckage auftreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Schenkelpol-Dynamomaschine großer Leistung, bei welcher Rotor und Stator durch jeweils exklusiv zugeordnete Gebläse und Luftkühler getrennt kühlbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

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Eine Schenkelpol-Dynamomaschine gemäß der Erfindung umfaßt eine drehbare zentrale Welle, einen konzentrisch an der Welle befestigten Rotor bzw. Läufer und einen konzentrisch zu diesem angeordneten Stator bzw. Ständer. Der Rotor besteht aus in Umfangsrichtung an seiner Mantelfläche angeordneten Schenkelpolen sowie um diese herumgewickelten Rotorwicklungen. Der Stator besteht aus Stator-Kernstücken, die in Axialrichtung übereinander angeordnet sind und durch radial verlaufende Abstandstücke in vorbestimmten gegenseitigen Abständen gehalten werden, sowie aus Statorwicklungen, die in radiale Schlitze in den Kernstücken eingesetzt und mittels Keilen jeweils am einen Ende festgelegt sind.

In einem vorbestimmten Abstand von der Innenumfangsfläche der Statorwicklungen ist eine Trennwand angeordnet, die eine Verbindung zwischen dem Inneren von Statorwicklungen und Rotor verhindert. An der Außenumfangsflache des Stators sind einander in umfangsrichtung abwechselnde Lufteinlaßkammern, die mit dem Inneren des Stators in Verbindung stehen und die Luft von den betreffenden Gebläsen abnehmen, sowie Luftauslaßkammern vorgesehen, über welche die erwärmte Luft zu den jeweiligen Luftkühlern geleitet wird. Weiterhin ist ein Statorrahmen mit getrennten Gebläsen und Luftkühlern versehen. Bei dieser Anordnung kann die Kühlluft die Zwischenräume zwischen den Schenkelpolen des Rotors durchströmen, um die Wärme vom Rotor abzuführen, wobei die erwärmte Luft dann zu den Luftkühlern geführt wird. Hierbei werden Stator und Rotor getrennt gekühlt, so daß auch bei einer Dynamomaschine großer Leistung eine zufriedenstellende Kühlung erzielt wird. Außerdem werden durch diese Ausgestaltung die Konstruktion der Dynamomaschine vereinfacht und hierdurch ihre Herstellungskosten verringert, während gleichzeitig auch in erheblichem Maße An-

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triebsleistung für die Umwälzung der Kühlluft eingespart werden kann.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Teilschnitt durch eine bisherige Schenkelpo1-Dynamomaschine,

Fig. 2 einen lotrechten Teilschnitt durch eine Schenkelpol-Dynamomaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 3 einen· in vergrößertem Maßstab gehaltenen waagrechten Teilschnitt durch die Maschine nach Fig. 2,

Fig. 4A bis 4F perspektivische Darstellungen der Bauteile einer Stator-Trennwand gemäß einer speziellen Ausführungsform,

Fig. 5 eine Teilabwicklung, vom Rotor her gesehen, der aus den Bauteilen nach Fig. 4 gebildeten Stator-Trennwand,

Fig. 6 eine Teilaufsicht auf die am Stator angebrachten Bauteile der Stator-Trennwand,

Fig. 7 eine graphische Darstellung zum Vergleich der Ventilationskennlinien der erfindungsgemäßen Dynamomaschine mit denjenigen einer bisherigen Dynamomaschine und

Fig. 8 eine Fig. 3 ähnelnde Darstellung einer abgewandelten Ausfuhrungsform der Erfindung.

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Fig. 1 ist eingangs bereits erläutert worden.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Schenkelpol-Dynamomaschine gemäß der Erfindung umfaßt ein auf einem Fundament 21 aufgebautes, hohlzylindrisches Gehäuse 22 und eine in dessen Zentrum lotrecht angeordnete Welle 23. Innerhalb des Gehäuses 22 ist ein zylindrischer Rotor 24, dessen Umfangsflache mit einem Rotorkranz (rotor rim) 25 (Fig. 2) versehen ist, konzentrisch an der Welle 23 befestigt. Mit Rotorwicklungen 27 bewickelte Schenkelpole 26 sind um den Umfang des Rotors 24 herum auf dessen umfangsflache angeordnet.

Ein konzentrisch zur zentralen Welle 23 und zum Rotor 24 angeordneter Stator 28 weist einen Statorkern 128 aus übereinander angeordneten Scheiben (Blechen) 128a auf, die durch radial verlaufende -Abstandstücke 29 von I-förmigem Querschnitt in vorbestimmten gegenseitigen Abständen gehalten werden. Die benachbarten Abstandstücke 29 und Kern-Scheiben 128a über und unter ersteren bilden gemeinsam Stator-Luftdurchgänge 30 (Fig. 3).

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist ein Statorrahmen 31 innerhalb des Gehäuses 22 konzentrisch zur Welle 23 um den Stator 28 herum angeordnet. Ober- und Unterkante des Statorrahmens 31 sind am oberen bzw. unteren Endabschnitt des Gehäuses 22 befestigt.

Gemäß Fig. 3 ist ein zwischen dem gesamten Umfang des Statorkerns 128 und dem Statorrahmen 31 festgelegter Ringraum 32 durch Trennplatten 33 in Umfangsrichtung in gleichgroße Teile unterteilt. Ober- und Unterseite dieses Ringraums sind durch ringförmige obere und untere (Platten-)elemente 34 bzw. 35 verschlossen. Der Statorrahmen 31, die Trennplatten 33, oberes EIe-

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ment 34 und unteres Element 35 bilden somit gemeinsam eine Anzahl von Kammern 39, 40, die zum Statorkern 128 hin offen sind. In den Außenwänden dieser Kammern, d.h. im Statorrahmen 31, sind öffnungen 36 ausgebildet. An den Außenwänden dieser Kammern sind in Umfangsrichtung einander abwechselnd Stator-Kühlgebläse 37 zur Einführung von Kühlluft in diese Kammern und Stator-Luftkühler 38 angeordnet, die jeweils mit den öffnungen 36 kommunizieren. Eine Kammer 39 mit Kühlgebläse 37 wird im folgenden als "Lufteinlaßkammer¹¹ bezeichnet, während eine Kammer 40 mit Luftkühler 38 als "Luftauslaßkammer" bezeichnet wird.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist eine im wesentlichen zylindrische Trennwand 41 im Stator 28 mit einem Abstand von 20 - 30 mm von der Innenfläche des Statorkerns 128 angeordnet, der seinerseits beispielsweise einen Innendurchmesser von 3 - 5 m besitzt. Die beiden Enden der zylindrischen Trennwand 41 sind jeweils mit einem Flansch bzw. Ringkranz 42 (Fig. 2 und 3) versehen, wodurch der zwischen der Trennwand 41 und dem Statorkern 128 gebildete Ringraum 43 verschlossen ist. Die Trennwand 41 wird durch Zusammensetzen der Bauteile 44-49 gemäß Fig. 4A bis 4F gebildet. Jeder dieser Trennwand-Bauteile weist eine rechteckige Grundplatte 50 und einen Keil 51 mit abgeflacht sechseckigem Querschnitt auf. Die beiden Seitenflächen des Keils 51 sind in der Mitte ihrer Erstreckung jeweils mit einer Luftdurchgang-Aussparung 52 versehen. Die Trennwand-Bauteile 44-46 sind jeweils mit einer Trennrippe 53 versehen, welche die mittleren Bereiche der einander zugewandten Flächen von Grundplatte 50 und Keil 51 unter einem rechten Winkel zu diesem überspannt.

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Am einen Ende jedes Trennwand-Bauteils 44, 46 befindet sich eine End- bzw. Stirnplatte 54, die unter einem rechten Winkel zur Grundplatte 50 bzw. zur Trennrippe 53 verläuft und das eine Ende der Grundplatte 50 mit dem Ende des Keils 51 verbindet, welcher dem betreffenden Ende der Grundplatte 50 gegenübersteht (Fig. 4A und 4C). Gemäß den Fig. 4D und 4F ist das eine Ende jedes Bauteils 47, 49 mit einer Endplatte 54 versehen, die unter einem rechten Winkel zur Grundplatte 50 angeordnet ist und die einander zugewandten Seiten- bzw. Umfangsflachen von Grundplatte 50 und Keil 51 miteinander verbindet. Die Trennwand-Bauteile 47 und 49 sind jeweils mit einer Verbindungsrippe 55 zur Verbindung der mittleren Bereiche von Grundplatte 50 und Keil 51 versehen. Die Verbindungsrippe 55 ist ein parallel zur Endplatte 54 angeordnetes, rechteckiges Element. Beim Zusammensetzen der Trennwand 41 werden die Bauteile 44 und 46 gemäß Fig. 4A und 4C in dem lotrecht relativ zueinander umgedrehten Zustand angeordnet. Auf ähnliche Weise werden die Trennwand-Bauteile 47 und 49 gemäß Fig. 4D und 4F in jeweils entgegengesetzter Ausrichtung angeordnet.

Der Trennwand-Bauteil 48 umfaßt eine Grundplatte 50, einen Keil 51 und mehrere (bei der dargestellten Ausführungform zwei) Verbindungsrippen 55. Die Verbindungsrippen 55 gemäß Fig. 4E besitzen dieselbe Form wie diejenigen der Bauteile 47 und 49, und sie sind parallel zueinander und unter einem rechten Winkel zur Mittellinie von Grundplatte 50 und Keil 51 angeordnet. Die Trennwand-Bauteile 44-49 werden jeweils einstückig aus einem wärmebeständigem Kunstharz, wie gewebeverstärktem Phenolharz, hergestellt. Wahlweise kann jedoch auch der Keil getrennt hergestellt und mit den anderen Abschnitten der je-

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weiligen Trennwand-Bauteile verbunden werden.

Gemäß Fig. 6 sind die Keile 51 der Trennwand-Bauteile 44-49 jeweils in Schlitze 56 eingesetzt, die an der Innenumfangsflache des Statorkerns 128 offen sind. In diesen Schlitzen sitzende Statorwicklungen 57 sind dabei mit den jeweiligen Keilen 51 verbunden.

Die Montage der Trennwand 41 erfolgt durch Zusammensetzen der Bauteile 44-49 auf die im folgenden beschriebene Weise. Gemäß Fig. 6 werden die Keile 51 in die im Statorkern 128 vorgesehenen Schlitze 56 eingeschoben, welche den Mittelbereichen der Lufteinlaß- und Luftauslaßkammern 39 bzw. 40 zugewandt sind. Die Bauteile 44 und 46 mit Endwand und Rippe werden an den beiden Seitenrandabschnitten der Trennwand 41 angeordnet. Die Zwischen-Trennwand-Bauteile 45 werden dabei zwischen den Bauteilen 44 und 46 angeordnet. Die benachbarten Rand-Bauteile 44 werden durch Trennwand-Bauteile 47 miteinander verbunden. Ebenso werden die benachbarten Rand-Bauteile 46 durch Trennwand-Bauteile 49 miteinander verbunden. Die Bauteile 47 und 49 sind dabei jeweils ohne Verbindungsrippen ausgebildet. Diese Bauteile 47 und 49 werden durch eine Reihe von Zwischen-Trennwand-Bauteilen 48 mit Verbindungsrippen miteinander verbunden. Die Stirn- bzw. Endplatten 54 aller Rand-Bauteile 44, 46, 47 und 49 werden stets an der Außenseite der Trennwand 41 angeordnet, so daß sie gemeinsam den Ringkranz 42 (Fig. 2 und 3) bilden. Die Grundplatten 50 der Bauteile 44-49 bilden gemeinsam eine zylindrische Grundfläche 79 (Fig. 5). Die Trennrippen bzw. -Stege 53 der Bauteile 44-46 bilden gemeinsam ein Trennelement 78 (Fig. 3), das sich axial zur zylindrischen Grundfläche 79 erstreckt.

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Die benachbarten Reihen von Verbindungsrippen 55 bilden gemeinsam in ümfangsrichtung verlaufende Durchgänge 77, durch welche die Kühlluft in Umfangsrichtung der zylindrischen Grundfläche 79 strömt.

Gemäß Fig. 2 sind Rotor-Kühlgebläse 58 über dem oberen Element 34 des Statorrahmens 31 angeordnet, während Rotor-Luftkühler 59 unterhalb des unteren Elements 35 des Statorrahmens 31 vorgesehen sind. Die Rotor-Kühlgebläse 58 leiten Kühlluft über Öffnungen 60 im Statorrahmen 31 in das Gehäuse 22. Der Luftkühler 59 dient zum Kühlen der warmen Luft, die aus dem Rotor 24 über andere, im Statorrahmen 31 ausgebildete Öffnungen 61 ausströmt. In Fig. 5 ist bei 65 ein Teil der Leitungen des Stators 10 dargestellt.

Wenn im Betrieb der Dynamomaschine die Gebläse 37, 58 und die Luftkühler 38, 59 eingeschaltet sind, wird ein Teil der Kühlluft in einer Luftkammer 62 außerhalb des Statorrahmens und im Gehäuse 22 durch die Stator-Gebläse 58 unter Druck in Richtung des Pfeils a in Fig. 2 in Richtung auf die zentrale Welle*23 geblasen, um das obere Ende 63 der Statorwicklung zu kühlen. Hierauf strömt die Kühlluft in Richtung der Pfeile b, c abwärts durch Zwischenräume 65 (Fig. 3) zwischen den Schenkelpolen 26 des Rotors 24. Bei dieser Abwärtsströmung kühlt die Luft den Rotor 24 auf eine vorbestimmte Temperatur. Nach der Kühlung des unteren Endes 64 der Statorwicklung (Fig. 2) durchströmt die Kühlluft die Luftkühler 59 in Richtung des Pfeils a und wird dabei durch Wärmeaustausch praktisch auf die Temperatur abgekühlt, welche die Kühlluft vor dem Einblasen in die Dynamomaschine durch die Stator-Gebläse 58 besitzt.

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Ein Teil der Kühlluft wird aus der Luftkammer 62 in Richtung des Pfeils d (Fig. 2 und 3) in die Lufteinlaßkammern 39 eingeblasen. Daraufhin strömt diese Luft in Richtung des Pfeils e in Richtung auf die Welle 23 durch den Luftdurchgang 30 (Fig. 3) zwischen oberen und unteren Statorkern-Scheiben 128 und den angrenzenden Abstandstücken 29. Sodann strömt die Luft durch den Ringraum 43 zwischen der Grundfläche 79 der Trennwand 41 und der Innenumfangsfläche des zylindrischen Statorkerns 128. Weiterhin strömt die Luft in Richtung des Pfeils f zu den Luftauslaßkammerη 40 durch die Luftdurchgänge 30, welche den Luftauslaßkammern 40 neben den Lufteinlaßkammern 39 zugewandt sind, in welche die Kühlluft eingeleitet worden ist. Bei dieser Strömung bewirkt die Kühlluft eine Kühlung des Statorkerns 128 und der Statorwicklungen 70. Die in die Luftauslaßkammern 40 eintretende Warmluft wird durch Wärmeaustausch praktisch auf ihre ursprüngliche Temperatur abgekühlt, während sie die Luftkühler 38 in Richtung des Pfeils g durchströmt. Hierauf tritt diese Luft in die Luftkammer 62 aus. Die aus den Luftkühlern 39 und 59 ausströmenden Kühlluftströme bewegen sich somit auf der beschriebenen Umwälzbahn, wobei sie den Stator 28 und den Rotor 24 kühlen. Durch die dem Mittelteil der betreffenden Lufteinlaßkammer 39 zugewandten Trennelemente 78 wird jeweils eine Hälfte der über die Lufteinlaßkammer 39 zugeführten Luftströme gleichmäßig in entgegengesetzte Umfangsrichtungen durch den Ringraum 43 geleitet. Die dem Mittelteil der betreffenden Luftauslaßkammer 40 zugewandten Trennelemente 78 bewirken, daß die Luftströme, welche den Ringraum 43 in Richtungen durchströmen, in welchen sie aufeinanderprallen würden, gegenüber dem zylindrischen Stator 28 radial auswärts abgelenkt und dadurch an einem Aufeinanderprallen unter Erzeugung von Turbulenz gehindert werden. Die Trennrippen 53 verhindern so-

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mit die Entstehung unnötiger Wärme und von Wärmeverlusten der Kühlluft. Die Verbindungsrippen 55 dienen nicht nur zur Verbindung des jeweiligen Keils 51 mit der Grundplatte 50, sondern auch zur Führung der Kühlluftströme in Umfangsrichtung des Ringraums 43.

Wenn vorausgesetzt wird, daß der Gesamtwärmeverlust einer Schenkelpol-Dynamomaschine als L₀ ausgedrückt wird, während der Rotorverlust mit L₁ und der Statorverlust mit L₂ zugrundegelegt werden, ergeben sich im allgemeinen die folgenden Gleichungen:

L₁ =0,4 L₀
L₂ = 0,6 L₀
Lq = L₁ + L₂ (2)

Weiterhin sei angenommen, daß bei der erfindungsgemäßen Schenkelpol-Dynamomaschine die dem Rotor 24 und dem Stator zugeführten Gesamtkühlluftmengen mit Q^-J m3/s bzw. Q₂ rn^/s und die Gesamtkühlluftmenge als Q₀ m3/s ausgedrückt werden. Da die Temperatur der Kühlluft nach der Kühlung des Rotors 24 und des Stators 28 jeweils um den gleichen Betrag ansteigt, ergeben sich aus Gleichungen (1) und (2) die folgenden Gleichungen:

Q₁ =0,4 Q₀

Q₂ = 0,6 Q₀

In diesem Fall kann vorausgesetzt werden, daß die folgende Gleichung gilt:

Q₀ = Q₁ + Q₂

Wenn daher der Rotor 24 mit 40 % der Gesamtmenge Q₀ an Kühlluft und der Stator 28 mit 60 % der Gesamtmenge Q₀ der Kühl-

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luft beschickt werden, lassen sich Rotor 24 und Stator 28 auf jeweils dieselbe Temperatur kühlen.

In Fig. 7 gibt die gestrichelte Linie 66 die PQ-Kennlinie (Luftdruck/Luftmenge-Kennlinie) der bisherigen Schenkelpol-Dynamomaschine an, während eine gestrichelte Linie 67 die Ventilationsverlust-Kennlinie (ventilation loss characteristic) dieser bisherigen Maschine angibt. Andererseits stehen die ausgezogenen Linien 68 und 69 für die entsprechenden Kennlinien bzw. Eigenschaften des Stators der erfindungsgemäßen Dynamomaschine mit derselben Leistung wie die bisherige Dynamomaschine. Die ausgezogenen Linien 70 und 71 stellen die betreffenden Kennlinien für den Rotor der erfindungsgemäßen Dynamomaschine dar. Der Schnittpunkt zwischen der PQ-Kennlinie und der Ventilationsverlust-Kennlinie gibt einen Zeitpunkt an, zu welchem das Kühlluftgebläse effektiv in Betrieb gesetzt werden kann. Wenn die Kühlluftmengen Qq, Qi , Q_2 dem Rotor der bisherigen Dynamomaschine sowie dem Stator bzw. dem Rotor der erfindungsgemäßen Dynamomaschine zugeführt werden, können die Kühlluftgebläse wirksam betrieben werden. Belüftungs- bzw. Ventilationsverluste (als Druck gemessen) für die Kühlluftmengen Qq, Q-j ' Q_2 sind als Pq, P-) , P2 ausgedrückt.

Bei einer Schenkelpol-Dynamomaschine ist der Ventilationsverlust P (mmHg) im allgemeinen dem Quadrat der Luftmenge Q (m³/s) proportional. Hieraus resultieren die folgenden Gleichungen:

(4) 2

Pi = A₁Q₁ ² j P₂ = CC2Q2

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Worin ci₀, A₁ , α₂ Proportionalitätskonstanten darstellen. Aus Fig. 7 läßt sich folgende Beziehung ableiten:

Aus Formeln (3), (4) und (5) ergeben sich somit die folgenden Gleichungen bzw. Beziehungen:

OL 1

^P1 = °'⁴ Stö ' ^po ^< °'^42po

OL 9 γ·····(6)

Die für Gebläse, die einen Druck P (mmHg) zu erzeugen und eine Luftmenge Q (m³/s) zu liefern vermögen, erforderliche Leistung W (kW) läßt sich wie folgt ausdrücken:

W = ß-P-Q (7)

worin ß eine Proportionalitätskonstante darstellt.

Im folgenden sei die Leistung für die Gebläse der bisherigen Dynamomaschine mit W₀ (kW) vorausgesetzt, während die Leistungen für die Gebläse vom Rotor und Stator der erfindungsgemaßen Dynamomaschine als W₁ (kW) bzw. W₂ (kW) ausgedrückt werden. In diesem Fall ergeben sich die folgenden Beziehungen:

W₀ = B-P₀-Qo

W₁ = B-P₁-Q₁ = (0,4) ³Jl W₀ < 0,4³W₀] (8)

W₂ = B-P₂-Q₂ = (0,6) ³U W₀ < 0,6³W₀

Aus Gleichung (8) läßt sich folgende Beziehung ableiten:

W₁ + W₂ < 0,28 W₀ (9)

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Aus den Gleichung (6) geht somit hervor, daß die Drücke der dem Rotor und dem Stator der erfindungsgemäßen Dynamomaschine zugeführten Kühlluft weniger als 16 % bzw. 36 % des Drucks der Kühlluft ausmachen, welche dem Rotor und dem Stator der bisherigen Dynamomaschine gemeinsam zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist somit eine einfache Konstruktion der Kühlluftgebläse möglich.

Aus Formel (9) geht hervor, daß die für die Kühlung der erfindungsgemäßen Dynamomaschine erforderliche Leistung weniger als 28 % der bei der bisherigen Dynamomaschine erforderlichen Leistung beträgt. Dies bedeutet, daß bei der erfindungsgemäßen Dynamomaschine beträchtliche Einsparungen an Antriebsenergie für die Kühlung realisiert werden.

Fig. 8 ist ein lotrechter Teilschnitt durch eine Schenkelpol-Dynamomaschine gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die sich von der vorher beschriebenen Ausführungsform nur dadurch unterscheidet, daß eine Trennplatte bzw. -wand 72 aus einem nicht-magnetischen Material, wie Aluminium oder rostfreier Stahl, mit derselben Länge wie die Schenkelpole 26 den Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Oberkanten der benachbarten Schenkelpole 26 überspannt. Die den Teilen von Fig. 3 entsprechenden Teile gemäß Fig. 8 sind mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht näher erläutert.

Die einzelnen Trennplatten 72 trennen die Zwischenräume zwischen den einzelnen Schenkelpolen 26 gegenüber den zwischen Rotor 24 und Stator 28 festgelegten Ringraum, wodurch das Auftreten von Turbulenz verhindert wird und Luftreibungsverluste

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(windage loss) vermieden werden. Die Außenflächen der einzelnen Schenkelpole 26 und der Trennplatten 72 beschreiben bei der Drehung eine praktisch gleiche Kreisbahn, wodurch
eine Wärmeerzeugung im Rotor 24 bei seiner Drehung verhindert wird.

Claims

Patentansprüche

„J Schenkelpol-Dynamomaschine mit einem von einer drehbaren, zentralen Welle getragenen Rotor bzw. Läufer, auf dessen Umfangsflache mit gegenseitigen ümfangsabständen Schenkelpole angeordnet sind, einem den Rotor umschließenden und mit umfangsmäßig angeordneten Statorwicklungen versehenen Stator bzw. Ständer, Gebläsen zur Förderung von Kühlluft in das Innere der Dynamomaschine und Luftkühlern für die aus dem Inneren der Dynamomaschine ausströmende erwärmte Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenumfangsflache des Stators (28) mit einer Trennwand (41) versehen ist, die aus einer in einem vorbestimmten Abstand von der Innenumfangsf lache des Stators (28) angeordneten zylindrischen Grundfläche (79) und an deren (axialen) Enden vorgesehenen Ringkränzen (42) zur Abdeckung der Innenumfangsflache des Stators (28) besteht, daß auf der Außenumfangsflache des

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Stators (28) , in Umfangsrichtung einander abwechselnd, Lufteinlaßkainmern (39) mit jeweils einem Gebläse (37) und Luftaus laßkammern (40) mit jeweils einem Luftkühler (38) angeordnet sind und daß Gebläse (58) und Luftkühler (59) zur Zufuhr von Kühlluft zum Rotor (24) bzw. zum Kühlen der erwärmten, vom Rotor (24) abströmenden Kühlluft vorgesehen sind.
2. Dynamomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der zylindrischen Trennwand (41) mit Trennelementen (78) versehen ist, die den Mittelbereichen der Lufteinlaßkammern (39) und der Luftauslaßkammern (4O) zugewandt sind und sich in Axialrichtung der zylindrischen Trennwand (41) erstrecken.
3. Dynamomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Grundfläche (79) aus einer Vielzahl von dicht nebeneinander angeordneten Grundplatten (50) geformt ist.
4. Dynamomaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Ringkranz (42) aus Endplatten (54) gebildet ist, die an den Außenenden der Grundplatten (50) an beiden Seitenflächen (lateral surfaces) der zylindrischen Grundfläche (79) angebracht sind.
5. Dynamomaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Trennelement (78) eine geradlinig angeordnete Rippe (53) aufweist, die an der Innenfläche der betreffenden Grundplatte (50) in Axialrichtung verläuft und dem Mittelbereich der betreffenden Lufteinlaßkammer (39) bzw. der betreffenden Luftauslaßkammer (40) zugewandt ist und welche die betreffende

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Grundplatte (50) mit dem Stator (28) verbindet.
6. Dynamomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenumfangsfläche der zylindrischen Trennwand (41) umfangsmäßig angeordnete Luftstrom-Leitmittel vorgesehen sind.
7. Dynamomaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstrom-Leitmittel Rippen (55) umfassen, die entsprechend dem Umfand der zylindrischen Grundfläche (79) an der Innenfläche der Grundplatten (50) linear bzw. geradlinig angeordnet sind und welche die betreffenden Grundplatten (50) mit dem Stator (28) verbinden.
8. Dynamomaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (41) weiterhin in den Stator

(28) eingesetzte und mit den Rippen (53, 55) verbundene Keile (51) zur Halterung bzw. Unterstützung der Statorwicklungen (57) aufweist.
9. Dynamomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Trennplatten (72) die Zwischenräume (65) zwischen benachbarten Schenkelpolen (26) überbrücken.

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