DE924816C

DE924816C - Elektrische Maschine mit fluessigkeitsgekuehltem Laeufer

Info

Publication number: DE924816C
Application number: DEP10890A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl-Ing Barby; Rudolf Gotthardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1955-03-07

Description

Elektrische Maschine mit flüssigkeitsgekühltem Läufer Bei großen elektrischen Maschinen ist es bereits bekannt, den Läufer durch Flüssigkeiten, vorzugsweise durch Wasser, zu kühlen. Eine für diesen Zweck vorgeschlagene Anordnung ist im oberen Teil der Fig. I im Schnitt dargestellt. Zur Kühlrnittelzuführung bzw. -abführung sind an den Enden des Läuferballens kurze Kühlkammern I angeordnet, die durch zwei oder mehrere radiale Bohrungen Io mit der zentralen Zuflußbohrung 7 bzw. mit der zentralen Abflußbohrung 6 verbunden sind. Die Kühlkammern werden an den Läufer angeschweißt. Die Verbindung zwischen den ringförmigen Kammern I und den die Zähne durchsetzenden Kühlkanälen 3 erfolgt, wie im rechten oberen Teil der Figur dargestellt ist, durch auf der Stirnseite des Läuferballens angeordnete radiale Nuten 2, welche durch fingerförmige Bleche 4 abgedeckt sind. Diese werden durch Schweißen mit den Zähnen verbunden, und zwar oben und an den Längsseiten der Zähne. An Stelle von Nuten ist es auch bereits vorgeschlagen worden, wie oben links dargestellt, besonders einen Stern bildende radiale Kammern 5 vorzusehen, die stirnseitig an die Läuferzähne angeschweißt sind. Die Anschweißung der Kühlkammern i an die Läuferwelle bedingt Spannungen und Kerbwirkungen an dieser Stelle. Außerdem verursacht das Anschweißen der fingerförmigen Bleche 4 bzw. der radialen Kammern 5 an die Zähne wegen der notwendigen Dichtheit viel sorgfältige Schweißarbeit. Zur Kühlung der Spulenköpfe 8, die durch Eigenbelüftung erfolgt, sind Kühlkörper g für das Kühlgas vorgesehen, welche eine besondere Flüssigkeitsspeisung und zusätzliche Einbauten bedingen.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Maschine, an deren Läufer in bekannter Weise die in Nuten untergebrachte Wicklung flüssigkeitsgekühlt ist und dazu ringförmige Zu- und Abflußkammern für die Kühlflüssigkeit vorgesehen sind, während die Wickelköpfe an den Stirnseiten des Läufers mittels eines Kühlgases gekühlt werden. Erfindungsgemäß ist die Länge dieser Zu- und Abflußkammern gleich oder annähernd gleich der Länge der über ihnen liegenden Wickelköpfe der Läuferwicklung, und die Kammern sind so ausgebildet, daß das die Wickelköpfe umstreichende Kühlgas an den Kammern rückgekühlt wird. Besondere Rückkühler für das Kühlgas sind also nicht erforderlich. Vorzugsweise werden diese verlängerten Kühlkammern in an sich bekannter Weise mit Kühlrippen versehen. Um die bei der Anschweißung der ringförmigen Kühlkammern an dem Läufer auftretenden zusätzlichen Spannungen und Kerbwirkungen zu vermeiden, werden am Läuferkörper dünnwandige ringförmige Ansätze vorgesehen, mit denen die Kühlkammern verschweißt werden. Zur Vermeidung von angeschweißten Abdeckblechen bzw. von angeschweißten radialen Kammern wird die Verbindung zwischen den die Zähne durchsetzenden Kühlkanälen mit den Kühlkammern in ebenfalls bekannter Weise durch radiale und axiale Bohrungen vorgenommen.
Für die Kühlung des Läufers von Turbogeneratoren ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der an den beiden Stirnseiten des Läufers ringförmige Zu-und Abflußkammern für eine Kühlflüssigkeit vorgesehen sind. Die Kühlflüssigkeit umspült einschließlich der Wickelköpfe unmittelbar die Läuferwicklung. Eine Kühlung der Wickelköpfe mittels eines Kühlgases ist nicht vorhanden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß für die Kühlflüssigkeit zwangweise Öl verwendet werden muß, während bei der Erfindung Wasser verwendet werden kann, was eine stärkere Kühlwirkung ergibt. Bei einer anderen bekannten Anordnung verläuft zwar die Kühlflüssigkeit in von der Wicklung getrennten. Kanälen im Läufer. Es sind dabei aber weder unterhalb der Wickelköpfe ringförmige Zu- und Abflußkammern für die Kühlflüssigkeit vorgesehen, noch ist eine Kühlung der Wickelköpfe durch ein Kühlgas vorhanden, das dann seinerseits an den Kühlkammern rückgekühlt wird.
Im unteren Teil der Fig. I ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Außerdem zeigt Fig: 2 einen Schnitt längs der Linie A-B und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie C-D des Läufers gemäß dem unteren Teil der Fig. I. Wie die Figuren zeigen, sind für die Zu- und Abführung des Kühlmittels die Ringkammern II axial bis auf die Länge der über ihnen liegenden Spulenköpfe der Läuferwicklung verlängert und mit Kühlrippen 12 versehen. Das durch Eigenbelüftung der Wickelköpfe in Bewegung gesetzte Kühlgas, z. B. Luft, wird dann durch diese Kühlrippen gekühlt, so daß zusätzliche Rückkühleinrichtungen nicht mehr erforderlich sind.
Um diese Kühlkammern II mit dem Läuferkörper flüssigkeitsdicht zu verschweißen, ohne daß an dem Läuferkörper zusätzliche Spannungen und Kerbwirkungen auftreten, sind besondere dünnwandige ringförmige Ansätze I3 an dem Läuferkörper vorgesehen. Mit diesen Ansätzen werden die Enden der Ringkammern durch Schweißnähte I4 spannungsfrei und flüssigkeitsdicht verschweißt.
Zur Vermeidung weiterer Schweißungen und der erwähnten Zuführungskammern 5 bzw. Nuten 2 zu den axialen Kühlkanälen 3 werden von der Läuferoberfläche aus von jedem Kühlkanal I7 radiale Bohrungen I5 vorgesehen. Diese stehen durch kurze axiale Bohrungen I6 mit den Zu- und Abführungsringkammern II in Verbindung.
Die radialen Bohrungen I5 und die axialen Kühlkanäle I7 werden durch flüssigkeitsdicht eingesetzte Pfropfen I8 verschlossen.
Um eine Förderung des Kühlmittels zu erreichen, ohne daß eine besondere Pumpe verwendet werden muß, oder um die Leistung der Pumpe zu verringern, wird die Abflußbohrung I9 im Durchmesser größer als die Zuflußbohrung 2o ausgeführt. Hierdurch wird die Länge der radialen Abflußbohrungen 2I kleiner als die der radialen Zuflußbohrungen 22, wodurch eine Pumpwirkung eintritt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Elektrische Maschine; an deren Läufer die in Nuten untergebrachte Wicklung flüssigkeitsgekühlt ist und dazu ringförmige Zu- und Abflußkammern für die Kühlflüssigkeit vorgesehen sind, während die Wickelköpfe an den Stirnseiten des Läufers mittels eines Kühlgases gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge dieser Zu- und Abflußkammern gleich oder annähernd gleich der Länge der über ihnen liegenden Wickelköpfe der Läuferwicklung ist und die Kammern so ausgebildet sind, daß das die Wickelköpfe umstreichende Kühlgas an den Kammern rückgekühlt wird.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Läuferkörper dünnwandige ringförmige Ansätze vorgesehen sind, -die zum Anschweißen der ringförmigen Zu- und Abflußkammern dienen.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußkammern mit Kühlrippen versehen sind.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der axialen, die Zähne durchsetzenden Kühlkanäle mit den Kühlkammern von der Läuferoberfläche aus radiale Bohrungen vorgesehen sind, die in axiale Bohrungen, welche von den Kammern ausgehen, einmünden.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zentralen Abflußbohrung größer ist als der Durchmesser der zentralen Zuflußbohrung. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 337 561, 372 893, 578 658, 648 989, 68o 247; französische Patentschrift Nr. 517 949.