DE7910106U1

DE7910106U1 - LIQUID-COOLED ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: DE7910106U1
Application number: DE19797910106
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1979-07-05

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 79 G 3723 BRD SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA 79 G 3723 BRD

Flüssigkeitsgekühlte elektrische MaschineLiquid-cooled electrical machine

Die Neuerung, betrifft eine fltissigkeitsgekühlte elektrische Maschine, bei welcher die das Ständerblechpaket zusammenpressenden, Druckfinger aufweisenden Druckplatten aus unmagnetischem Stahl Kühlkanäle für den Durchfluß der Kühlflüssigkeit enthalten. Dies ist aus der Zeitschrift "Bulletin des Schweizerischen Elektrotechnischen Vereinsⁿ, 1973,.Seite 1707 bekannt. Weil gerade in den Stirnzonen von Ständerblechpaketen elektrischer Großmaschinen durch den vom Läufer axial einstreuenden magnetischen Fluß Wirbelströme induziert werden, die zu starken örtlichen Temperaturerhöhungen führen können, ist die Verwendung von derartigen direkt flüssigkeitsgekühlten Druckplatten vorteilhaft. In die Druckplatten eingegossene Kühlrohre haben aber den Nachteil, daß der Wärmeübergang zwischen der Druckplatte und der Kühlflüssigkeit durch das Kühlrohr bzw. den Kontakt zwischen Kühlrohr und Druckplatten behindert ist.The innovation concerns a liquid-cooled electrical machine, in which the pressure plates made of non-magnetic steel, which press the stator core together and have pressure fingers, contain cooling channels for the flow of the cooling liquid. This is known from the magazine "Bulletin des Schweizerischen Elektrotechnischen Verein ⁿ , 1973, page 1707. Because eddy currents are induced in the end zones of stator cores of large electrical machines by the magnetic flux axially scattered by the rotor, which can lead to strong local temperature increases The use of such directly liquid-cooled printing plates is advantageous, but cooling tubes cast into the printing plates have the disadvantage that the heat transfer between the printing plate and the cooling liquid is impeded by the cooling tube or the contact between the cooling tube and the printing plates.

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Der Neuerung: liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeübergangsverhältnisse innerhalb der Druckplatten zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe enthält gemäß der Erfindung bei einer flüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschine der eingangs beschriebenen Art die aus nichtrostendem unmagnetischen Stahl bestehende Druckplatte auf der dem Ständerblechpaket zugewandten Oberfläche benachbart zu den Druckfingern querverlaufende Aussparungen, die durch eingeschweißte Deckplatten verschlossen sJ.nd.The innovation: is based on the task that To improve heat transfer conditions within the printing plates. To solve this problem contains according to of the invention in a liquid-cooled electrical machine of the type described at the outset made of stainless non-magnetic steel existing pressure plate on the surface facing the stator core adjacent Recesses running transversely to the pressure fingers, which are closed by welded-in cover plates.

Durch die besondere Gestaltung der Kühlkanäle aus einer abgedeckten Aussparung der Druckplatte selbst steht deren Material unmittelbar mit der Kühlflüssigkeit in Verbindung, wodurch jeder zusätzliche Wärmewiderstand vermieden wird.Due to the special design of the cooling channels from a covered recess in the pressure plate itself is available Material directly in contact with the cooling liquid, whereby any additional thermal resistance is avoided.

Da die Deckplatte aus nichtrostendem Stahl besteht, ist trotzdem Jede Korrosionsgefahr vermieden.Since the cover plate is made of stainless steel, any risk of corrosion is avoided.

Es ist vorteilhaft, wenn die Deckplatten auf der den Aussparungen zugewandten Oberfläche mit Rippen versehen sind· Dadurch wird der Querschnitt des Kühlkanals verringert, unabhängig von den zur Herstellung der wasserdichten und | druckfesten Schweißnähte notwendigen Abständen. Man kann somit den Kühlkanalquerschnitt so klein wählen, daß die Strömungsgeschwindigkeit der durchfließenden Kühlflüssigkeit so groß wird, daß Turbulenzen auftreten. Dadurch v/ird der Wärmeübergang nochmals verbessert. Außerdem erhält man den Vorteil, daß die wärmeabgebenle Oberfläche der Deckplatten ebenfalls vergrößert ist.It is advantageous if the cover plates are provided with ribs on the surface facing the recesses This reduces the cross-section of the cooling channel, regardless of the size used to make the waterproof and | pressure-resistant weld seams necessary distances. You can thus choose the cooling channel cross-section so small that the The flow velocity of the cooling liquid flowing through is so great that turbulence occurs. This v / ird the heat transfer improved again. In addition, there is the advantage that the heat-emitting surface of the cover plates is also enlarged.

Wegen der hohen mechanischen Beanspruchungen, denen eine |Because of the high mechanical loads that a |

derartige Druckplatte unterworfen ist, empfiehlt es sich, |is subject to such a printing plate, it is advisable to |

diese aus austenitischem Chromnickelstahl herzustellen, \ to manufacture these from austenitic chromium-nickel steel, \

der eine genügend hohe Festigkeit aufweist und außerdem |which has a sufficiently high strength and also |

rostbeständig und unmagnetisch ist. Die Druckplatte kann |is rust-resistant and non-magnetic. The pressure plate can be |

vorzugsweise im Gesenk geschmiedet sein, weil sich dann 'i preferably be forged in the drop, because then 'i

I außerdem ein günstiger Faserverlauf und Gefügezustand des ' I also a favorable fiber orientation and structural condition of the '

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Materials ergibt. Eine Gußausführung der Druckplatte ist aber ebenfalls möglich.Material results. A cast version of the pressure plate but is also possible.

Im folgenden sei die Neuerung^ noch anhand des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following, the innovation will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIGS.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf die dem Blechpaket zugewandten Seite einer halben Druckplatte, bei welci^sr· die Deckplatten weggelassen sind.1 shows a plan view of the side of a half pressure plate facing the laminated core, in which the cover plates have been omitted.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.

Bei einem elektrischen Wasserkraftgenerator wird das Ständerblechpaket von kreissegmentförmigen Druckplatten zusammengepreßt, deren Druckfinger 2 jeweils auf den Zähnen des Ständerblechpaketes anliegen. Zur Vermeidung von Wirbelströmen im Bereich der Druckfinger 2 notwendige und bekannte Maßnahmen sind nicht dargestellt. Um die trotzdem hauptsächlich im Bereich der Druckfinger 2 und in ihrer Nähe entstehende Temperaturerhöhung wirkungsvoll abführen zu können, ist die Druckplatte 1 durch Kühlkanäle 3 direkt mit Wasser gekühlt.In an electric hydro-generator the stator core is compressed of circular segment-shaped printing plates, the pressure of finger 2 respectively abut on the teeth of the stator core. Necessary and known measures to avoid eddy currents in the area of the pressure fingers 2 are not shown. In order to be able to effectively dissipate the temperature increase that occurs mainly in the area of the pressure fingers 2 and in their vicinity, the pressure plate 1 is cooled directly with water through cooling channels 3.

2525th

Diese Kühlkanäle 3 liegen auf der dem Ständerblechpaket zugewandten Oberfläche 4 der Druckplatte 1. Sie sind durch Aussparungen 5 gebildet, die beim Gesenkschmieden der aus austenetischen Chromnickelstahl bestehenden Druckplatte 1 entstehen. Die Aussparungen 5 beginnen in der Nähe des am Ständerblechpaketrücken liegenden Randes 6 der Druckplatte 1, führen bis in die Nähe des äußeren Druckfingers 2 und verlaufen dann quer in unmittelbarer Nähe der Druckfinger 2, wobei sich hier die Aussparung durch eine mittlere Aufwölbung 7 in zwei parallele Zweige 5a und 5b teilt. Diese Aussparungen 5, 5a und 5bThese cooling channels 3 are located on the side facing the stator core surface 4 of the plate 1. They are formed by notches 5, the plate 1 are formed during the drop forging the group consisting of austenetischen stainless steel pressure. The recesses 5 begin near the edge 6 of the pressure plate 1 lying on the back of the stator core, lead up to the vicinity of the outer pressure finger 2 and then run transversely in the immediate vicinity of the pressure finger 2, the recess here splitting through a central bulge 7 into two parallel ones Splits branches 5a and 5b. These recesses 5, 5a and 5b

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sind durch eine entsprechend geformte Deckplatte 8 verschlossen, die absolut wasserdicht und druckfest mit den Rändern der Aussparung 5, 5a, 5b verschweißt ist. Im Bereich der parallel verlaufenden Aussparungen 5a und 5b trägt die Deckplatte 8 auf der den Aussparungen 5a, 5b zugewandten Oberfläche Rippen 9. Diese Rippen 9 ragen somit in die durch die Aussparungen 5a, 5b gebildeten Kühlkanäle 3 hinein und verringern ihren Querschnitt, so daß im Bereich benachbart zu den Druckfingern 2 die*Durch-Strömgeschwindigkeit des Wassers vergrößert wird. Dies hat den Vorteil, daß Turbulenzerscheinungen auftreten, welche den Wärmeübergang verbessern. Außerdem wird durch die Rippen 9 die mit dem Wasser in Berührung kommende Oberfläche der Deckplatten 8 vergrößert. Zur Wasserzu- bzw. -abführung sind die Enden der Aussparung 5, die in der Nähe des Randes 6 der Druckplatte 1 liegen, mit Rohranschlußstücken 10 verbunden.are closed by a correspondingly shaped cover plate 8, which is absolutely watertight and pressure-tight welded to the edges of the recess 5, 5a, 5b. In the area of the parallel recesses 5a and 5b, the cover plate 8 carries ribs 9 on the surface facing the recesses 5a, 5b Area adjacent to the pressure fingers 2, the * through-flow speed of the water is increased. This has the advantage that turbulence phenomena occur, which improve the heat transfer. In addition, the surface of the cover plates 8 that comes into contact with the water is enlarged by the ribs 9. The ends of the recess 5, which are in the vicinity of the edge 6 of the pressure plate 1, are connected to pipe connection pieces 10 for the purpose of supplying and discharging water.

Eine derartig ausgebildete Druckplatte 1 hat den Vorteil, daß ihr Material unmittelbar die Wände der Kühlkanäle 3 bildet. Der Kontakt zwischen dem Kühlwasser und der Druckplatte ist also direkt und nicht durch zusätzliche Wärmeübergangswiderstände erschwert. Das gleiche gilt für die Deckplatte 8, die ihrerseits unmittelbar auf dem Ständerblechpaket anliegt und vom Wasser angeströmt wird. Es wird also ein geringster Wärmewiderstand zwischen den Stirnzonen des Ständerblechpaketes der Druckplatte t bzw. der Deckplatte 8 und der Kühlflüssigkeit erreicht. Durch die besondere Formgebung der Kühlkanäle 3 wird außerdem nicht nur die Wärme aus dem Bereich benachbart zu den Druckfingern 2, sondern auch aus dem restlichen Bereich der Druckplatte 1 abgeführt.A pressure plate 1 designed in this way has the advantage that its material directly forms the walls of the cooling channels 3 forms. The contact between the cooling water and the printing plate is therefore direct and not through additional heat transfer resistance difficult. The same applies to the cover plate 8, which in turn is directly on the stator core and the water flows against it. So there is a slightest thermal resistance between the End zones of the stator core of the pressure plate t or the cover plate 8 and the cooling liquid reached. By the special shape of the cooling channels 3 is also not only the heat from the area adjacent to the Pressure fingers 2, but also removed from the remaining area of the printing plate 1.

6 Ansprüche
2 Figuren6 claims
2 figures

Claims

- 1 - VPA 79 G 3723 BRD protection claims

1. Liquid-cooled electrical machine in which the pressure plates made of non-magnetic steel, which press the stator core together and have pressure fingers, cooling channels for the flow of the cooling liquid, characterized in that the made of stainless, non-magnetic steel pressure plates (1) on the one facing the stator core Surface (4) adjacent to the pressure fingers (2) contain transverse recesses (5, 5a, 5b) which are welded through Cover plates (8) are closed.

2. Liquid-cooled electrical machine after

Claim 1, characterized in that the cover plates (8) on the recesses (5a "5b) facing surface are provided with ribs (9).

3. Liquid-cooled electrical machine according to claim 1 or 2, characterized that in the immediate vicinity of the pressure fingers (2) two side by side, across the pressure fingers (2) extending recesses (5a, 5b) are arranged.

4. Liquid-cooled electrical machine according to claim 1, characterized in that that the recesses (5) up to the vicinity of the edge (6) of the pressure plate lying on the back of the stator core (1) and are connected there to means (10) for supplying and removing cooling liquid.

5. Liquid-cooled electrical machine according to claim .1, characterized in that that the pressure plates (1) are made of austenitic chromium-nickel steel.

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6. Liquid-cooled electrical machine according to claim 1 or 5, characterized in that the pressure plates (1) are drop forged.