DE7818185U1

DE7818185U1 - POLE COIL FOR ELECTRICAL MACHINES

Info

Publication number: DE7818185U1
Application number: DE19787818185U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2826607A1; CH627885A5

Description

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Polspule für. elektrische MaschinenPole coil for. electrical machines

Bei einlagigen Polspulen aus Plachkupfer ist 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 plach copper, it is known to improve the heat dissipation, make individual tape parts wider and over the coil edge in the form of cooling fins to protrude (CH-PS 423 962, Fig. 8). This requires an 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 möglieh oder zumindest bei Streifenwicklungen nur mit erheblichem technischen Aufwand realisierbar.In the case of multi-layer pole coils, i.e. those made from (flat-edged) wound strip conductors, profile wire or round wire exist, the creation of cooling fins according to the said Swiss patent is practically impossible or at least in the case of strip windings only with a considerable amount technical effort feasible.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine technisch und wirtschaftlich einfache Lösung zur Verbesserung der Wärmeabgabe bei Polspulen - seien es einlagige oder auch mehrlagige - zuIt is the object of the invention to provide a technically and economically simple solution for improving the heat dissipation Pole coils - be it single-layer or multi-layer - too

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen einzelne Wicklungsleiter bzw. Windungen flächenhafte Kühlelemente eingelegt sind, die in den Raum zwischen den Polen hineinreichen.According to the invention, this object is achieved in that areal winding conductors or turns are formed between individual winding conductors Cooling elements are inserted, which extend 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. Sie müssen im Prinzip nur gegenüber einer der an sie an-These, preferably made of thin sheet metal with high thermal conductivity Existing cooling elements only make a minor contribution to reducing the copper fill factor and create in Axial cooling channels that are open towards the pole gap with very low ventilation losses and bring a significant improvement in heat output with it. In principle, you only have to face one of the

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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 Profil- oder Runddraht bestehenden Wicklungen sowohl die Anordnung parallel als auch senkrecht zu den Wicklungslagen möglich.bordering winding conductors or one of the turns be insulated and extend advantageously over the entire axial length of the pole coil. In the case of single-layer windings and multi-layer strip windings, the cooling elements are parallel to the broad side of the conductor or to the winding layer are in the case of multi-layer windings made of profile or round wire both the arrangement parallel and perpendicular to the winding layers is possible.

Die Anzahl der Kühlelemente pro Spule richtet sich im wesentlichen nach der Maschinengrösse und der Grosse 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. For machines in the size class 200 to 400 kVA, for example, cooling elements are inserted after every 20 turns.

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 amount of protrusion of the cooling elements is practically limited by the space available within the pole gap and the centrifugal forces acting on them. For example, a protrusion of 20 to 30 % of the winding width is 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 exemplifies various embodiments of the invention clarified, explained in more detail.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Läufers einer Schenkelpolmaschine, dessen Polspulen mit eingelegten Kühlfahnen versehen ist,Fig. 1 is a perspective view of the rotor of a salient pole machine, its pole coils is provided with inlaid cooling flags,

Fig. 2 eine mehr ins einzelne gehende Schnittdarstellung des Läufers nach Fig. 1,FIG. 2 shows a more detailed sectional view of the rotor according to FIG. 1,

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Pig. 3 eine erste Prinzipdarstellung eines Läufers mit einlagiger Polspulenwicklung mit zwischen den Leitern eingelegten Kühlfahnen,Pig. 3 shows a first basic illustration of a rotor with a single-layer pole coil winding with between the Ladders inlaid cooling flags,

Fig. 4 eine zweite Prinzipdarstellung eines Läufers mit mehrlagiger Profildrahtwicklung mit zwischen den Wicklungslagen eingelegten Kühlfahnen,4 shows a second basic illustration of a rotor with multi-layer profile wire winding with cooling tabs inserted between the winding layers,

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Fig. 5 eine dritte Prinzipdarstellung eines Läufers mit mehrlagiger Profildrahtwicklung, bei der Kühlfahnen senkrecht zwischen einzelne Wicklungslagen eingelegt sind,5 shows a third basic illustration of a rotor with multi-layer profile wire winding, with cooling fins vertically between individual winding layers are inserted,

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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.Finally, FIG. 6 shows a further basic illustration of a rotor with a multi-layer round wire winding, where in one half of the figure parallel to the winding layers, in 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. 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.The rotor of a four-pole salient pole machine shown in FIG. 1 is provided with multi-layer pole coils 1. Each pole coil is made up of flat-edged, mutually insulated sheet copper strips (thickness 0.5 to 5 mm) (strip winding). A cooling element in the form of a cooling lug 2, preferably made of sheet copper of the same thickness and correspondingly greater width than the winding itself, is inserted between every twentieth turn. The cooling fins extend over the entire length of the iron, the pole consisting of the pole body 3 and the pole cap 4. They extend into the space between the poles and form cooling channels 5 which are open inward and which extend over the entire length of the iron. The protrusion of the cooling tabs 2 is approx.

20 % der Wicklungsbreite. Zur Abstützung der Wicklung ist20 % of the winding width. To support the winding is

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■ί ein (trapezförmiges) Haltelement 6, das mittels eines■ ί a (trapezoidal) holding element 6, which by means of a

:> Schraubbolzens 7 am Läufer befestigt ist, vorgesehen.:> Screw bolt 7 is attached to the rotor, provided.

In Fig. 2, die einen Ausschnitt durch einen Radialschnitt ,;. durch den Läufer nach Fig. 1 in Höhe des Halt elements 6In Fig. 2, which shows a section through a radial section ,;. by the runner according to FIG. 1 at the level of the holding element 6

■' 5 zeigt, sind zwischen der Polspulenwicklung 1 und dem besagten Haltelement 6 Isolierstreifen 8 eingelegt. Gegen- (} über der Polkappe 4 und den Polkörpern 3 ist die Wicklung■ '5 shows, 6 insulating strips 8 are inserted between the pole coil winding 1 and said holding element. Opposite (} above the pole cap 4 and the pole bodies 3 is the winding

j in gleicher Weise durch Isolierstreifen 9 bzw. 10 isoliert.j isolated in the same way by insulating strips 9 and 10, respectively.

■ Aus Gründen einfacherer Darstellung ist die Windungsisola-■ For reasons of simpler representation, the winding insulation

tion 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 entstehen-• 15 den Zwickel werden im Zuge des sich an den mechanischen Auf- ;■ bau anschliessenden Tränkprozess ausgefüllt.tion between the superposed turns is not shown in FIG. The cooling vanes reach up to the pole caps 4 and thus do not create any disruptive gaps in the area of the pole gaps. In the transition region at the pole faces between the individual conductors entstehen- • 15 the gussets are in the course of on the mechanical up; filled ■ build subsequent impregnation process.

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 multi-layer pole coils with strip windings. In the figures 3 to 6 are 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) 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 vonThe basic structure of a pole coil according to FIG. 3 is based, for example, on FIG. 2 of the CH-PS cited at the beginning 423 962. Each after a certain number of

Flachleitern 11 sind bis an die Polkörper 3 reichende Kühl- ; fahnen eingelegt, die in die Pollücke hineinragen.Flat conductors 11 are cooling elements reaching as far as the pole bodies 3 ; flags inserted that protrude into the pole gap.

Die Polspule des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus Kupferdraht 12 mit rechteckförmigemThe pole coil of the embodiment shown in FIG consists of copper wire 12 with rectangular

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Profil. Jeweils nach einer gewissen Anzahl von Windungen sind parallel zu den Wicklungslagen bis zu den Polkappen reichende und in den Raum zwischen den Polen ragende Kühlfahnen 2 vorgesehen.Profile. After a certain number of turns are parallel to the winding layers up to the pole caps cooling tabs 2 extending and protruding into the space between the poles are provided.

Bei der Alternative nach Pig. 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.With the Pig alternative. 5, the cooling lugs 2 are perpendicular to the winding layers. In contrast to the previous ones Embodiments here the cooling flags are already used when winding the first layer.

Fig. 6 schliesslich zeigt eine Ausfuhrungsform 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 multilayer Pole coil made of round wire 13, the alternatives corresponding to the embodiments according to FIGS. 4 and 5 in two halves of this figure are illustrated.

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Be zug s. z. eichen! isteBe train s. Z. calibrate! is

11 = Polspule= Pole coil 22 = Kühlfahne= Cooling flag 33 = Polkörper= Polar body 44th = Polkappe= Polar cap 55 = Kühlkanäle= Cooling channels 66th = Haltelement= Holding element 77th = Schraubbolzen= Screw bolt 8, 9, 108, 9, 10 = Isolierstreifen= Insulating strips 1111th = Flachleiter= Flat conductor 1212th = Profildraht= Profile wire 1313th = Runddraht= Round wire

Claims

■ ·. / 4 η proverbs

1. Pole coil for electrical machines with means for cooling 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 approximate

. Cooling elements extending over the entire axial length of the pole coil and reaching up to the pole body are inserted are.

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

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

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

6. Pole coil with a multi-layer round wire winding after Claim 1, characterized in that the cooling elements are arranged parallel to the winding layers.

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

8. pole coil according to claim l _s characterized in that the cooling elements consist of metal sheets with a sheet thickness smaller than the thickness of the winding conductor.

9. Pole coil according to claim 1, characterized in that the cooling elements at least opposite one of them adjacent winding conductors or winding layers are insulated.

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

11. Pole coil according to claims 3 to 7, characterized in that the cooling elements up to the pole heads or reach the polar bodies.