Die vorliegende Erfindung betrifft eine Läuferwicklung mit direkter Flüssigkeitskühlung für eine Vollpolmaschine.
Es ist eine Läuferwicklung mit direkter Flüssigkeitskühlung für eine Synchronmaschine mit Vollpolläufer bekannt, in welcher jeder Pol in Reihe geschaltete, konzentrisch angeordnete, gleichsinnig gewickelte Spulen mit axial an einer Seite des Läufers ausser dem Bereich des Stirnteiles in getrennten Abteilen, wo die hydraulischen und elektrischen Verbindungen untergebracht sind, angeordneten Anschlüssen besitzt.
Der Nachteil dieser Läuferwicklung besteht in der Notwendigkeit der verlängerten Spulenausführungen und der Anordnung der Verbindungen in einem getrennten Abteil, der durch zusätzliche Bandagen und Abstützringe, die vor den Bandageteilen der Läuferwicklung angeordnet sind, begrenzt ist.
Das alles führt zu einer Verlängerung des Läufers und zur Schwächung seiner Welle.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der angegebenen Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Läuferwicklung mit einer solchen konstruktiven Ausführung von Spulenanschlüssen und ihren elektrischen Verbindungen zu schaffen, dass die hydraulischen und elektrischen Verbindungen gedrängter und einfacher an einer Seite des Läufers mit der Möglichkeit des freien Zuganges an diese Verbindung zwecks ihrer Herstellung, Kontrolle und Reparatur bei Verkürzung der Läuferlänge untergebracht werden konnten.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Läuferwicklung mit direkter Flüssigkeitskühlung für eine Vollpolmaschine, in welcher jeder Pol in Reihe geschaltete, konzentrisch angeordnete, gleichsinnig gewickelte Spulen mit an einer Seite des Läufers ausser dem Bereich der Stirnteile angeordneten Anschlüssen enthält, erfindungsgemäss die elektri schen Verbindungen der Spulen mit zusätzlichen, flüssigkeitsgekühlten konzentrisch unter dem Stirnteil angeordneten Leitern ausgeführt sind, und die Enden der zusätzlichen Leiter axial aus dem Bereich des Stirnteiles in der Zone der oberen und der unteren Spulenausführungen, mit denen sie unmittelbar bzw. durch Überbrückungen mit massivem Querschnitt verbunden sind, heraustreten.
Zweckmässigerweise werden sämtliche Spulenausführungen gleichmässig mit zugehörigen, anstossenden Leitern in Nuten des Läufers angeordnet.
Es ist wünschenswert, in den Wicklungen des zweipoligen Läufers die Zwischenpolverbindungen in der Zone des axialen Abschnittes des Stirnteiles an der Seite der Spulenausführungen mindestens mit zwei massiven Überbrückungen herzustellen, von denen jede den oberen an die Ausführung der grössten Spule der Wicklung des einen Pols anstossenden Leiter mit dem benachbarten oberen Leiter der gröss ten Spule der Wicklung des zweiten Poles verbindet.
Zweckmässig ist es ebenfalls, die elektrischen und hydraulischen Verbindungen der Spulenausführung direkt am Stirnteil anzuordnen und sie gegen radiale Verschiebung mit einem für die Wicklung und die Verbindungen gemeinsamen Bandagering festzuhalten.
Die vorgeschlagene Läuferwicklung mit direkter Kühlung hat dank der Anordnung der Kühlüberbrückung unmittelbar unter dem Stirnteil geringere Axiallänge des Stirnteiles an der Seite der elektrischen und hydraulischen Verbindungen. Das trägt zur Verkürzung des Läufers sowie zur Ver- einfachung der Anordnung und Befestigung der elektrischen und hydraulischen Verbindungen der Spulen bei.
Ausserdem entsteht die Möglichkeit der Anordnung sämtlicher Spulenausführungen gleichachsig mit anstossenden Leitern in Nuten, was den Montagevorgang des Läufers vereinfacht.
Sämtliche hydraulischen und elektrischen Verbindungen der Spulen sind für ihre Montage, Kontrolle und Reparatur zugänglich.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 vereinfachtes elektrisches Schaltbild der Wicklung des Zweipolläufers;
Fig. 2 Längsschnitt durch den Stirnteil des Läufers;
Fig. 3 äussere Ansicht der Läuferwicklung.
Die Läuferwicklung enthält vier in Läufernuten eingebettete Spulen 1-4 (Fig. 1, 2, 3) für jeden Pol. Jede Spule hat vier Windungen. Auf dem Schaltbild (Fig. 1) sind die Hohlleiter 5 und die zusätzlichen Leiter 6 mit einer Linie, die massiven Leiter (Überbrückungen) 7, 8 und 9 mit zwei parallelen- Linien und die Zu- bzw. Abflussstellen der Flüssigkeit mit Pfeilen 10 bzw. 11 eingezeichnet.
Die oberen 12 und die unteren 13 Ausführungen sind von den Nuten 14 axial aus dem Bereich des Stirnteiles achsengleich mit anstossenden Leitern in den Nuten 14 hinausgeführt.
Die Spulen 1-4 sind durch zusätzliche bogenartige und konzentrisch gegeneinander unter dem Stirnteil der Wicklung angeordnete Hohlleiter 6 elektrisch in Reihe geschaltet.
Die Enden 15 der zusätzlichen Leiter 6 sind axial aus dem Bereich des Stirnteiles in Abteilen der Spulenausführungen mit denen sie durch massive Überbrückungen 8 verbunden sind, herausgeführt.
Die Verbindung der Enden der zusätzlichen Leiter mit den Spulenenden kann auch unmittelbar ohne massive Überbrückungen 8 erfolgen. Die elektrische Reihenschaltung der Spulen jedes Poles ist wie folgt ausgeführt. Die eine, untere Ausführung der kleinsten Spule 1 ist über die Überbrückung 7 massiven Querschnittes an den Schleifring 16 angeschlossen und stellt die Ausführung der Läuferwicklung dar. Die andere, obere Ausführung der Spule 1 ist über den zusätzlichen Leiter 6 an die untere Ausführung der Spule 2 angeschlossen, deren obere Ausführung der Spule 3 verbunden ist. Die obere Ausführung der Spule 3 ist über einen zusätzlichen Leiter mit der unteren Ausführung der grössten Spule 4 verbunden.
Die Zwischenpolverbindung der Polwicklungen ist mit zwei massiven Überbrückungen 9 ausgeführt, die im Stirnteil an der Seite der Spulenausführungen untergebracht sind.
Jede von diesen Überbrückungen verbindet den oberen an die Ausführung der grössten Spule 4 des einen Pols angeschlossenen Leiter mit dem benachbarten oberen Leiter der grössten Spule 4' des anderen Poles.
Derartige Zwischenpolverbindung lässt sich einfach aus führen und gewährleistet vollständige Symmetrie des Läu fers in bezug auf Gewicht, Wärme und Magnetfluss.
Die Isolation 17, 18 und 19 der Spulenausführungen und der zusätzlichen Leiter ist an Schnittstellen mit den Leitern der anderen Spulen verstärkt.
Am Tangentialabschnitt des Stirnteiles sind wie üblich die Übergänge von einer Windung zur anderen angeordnet.
An den oberen und unteren Leitern der Spulen sind an den Abschnitten der Übergänge von einer Windung zur ande ren die Keile 20 (Fig. 3) befestigt, um eine gleichmässige Ab stützung des Stirnteiles am Bandagenring 21 (Fig. 2) sicherzu stellen.
An die oberen Ausführungen 12 der Spulen und an das eine Ende der zusätzlichen Leiter 6 sind Metallrohre 22 und
24 angeschlossen, die durch aus einem Isolierstoff gefertigte
Rohre 23 und 24 hindurchgehen.
Die anderen Enden der zusätzlichen Leiter 6 sind mit un teren Ausführungen 13 der Spulen elektrisch und hydrau lisch verbunden.
Die Kühlflüssigkeit wird mit einem freien Strahl in den Drucksammler eingeführt, der durch den Stützring 26 und den Formring 27 gebildet ist, worin die Flüssigkeit aus den Kanälen 28 im hermetisch im Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung befestigten Ring gelangt.
Die Flüssigkeit wird von dem rotierenden Läufer durch die unteren Rohre 24 und 25 mitgenommen und unter der Wirkung der Fliehkraft durch die zusätzlichen Leiter 6 und die Hohlleiter der Spulen getrieben. Hiernach wird diese Flüssigkeit durch die oberen Rohre 22 und 23 gegen die innere Oberfläche des Abflussringes 30, der am Stützring 26 befestigt ist, geworfen, von dem sie in das Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung zurückfliesst.
Der ringartige Vorsprung 31 dichtet das Gehäuse 29 der Flüssigkeitszuführung gegen die Umgebungsluft an der Wellenseite ab.
Die in der Nähe von Stirnteilen angeordneten elektrischen und hydraulischen Verbindungen werden gegen die radiale Verschiebung durch einen mit der Wicklung gemeinsamen Bandagenring 21 und gegen axiale Verschiebungen durch den Stützring 26 festgehalten, die eine Bandageneinheit bilden, welche mittels nur einer Sitzstelle auf dem Läuferkörper befestigt ist.
Die elektrischen Verbindungen der Spulen können für die Läuferwicklungen mit beliebiger Polzahl, beliebiger Spulenzahl in der Wicklung jedes Poles und beliebiger Windungszahl in jeder Wicklung Anwendung finden.
Als Ausführungen der Polwicklung können beliebige Ausführungen der kleinsten und der grössten Spule dienen.
Das Schaltbild und die Konstruktion der Wicklung nach der Erfindung lassen die Anwendung anderer Systeme der Speisung mit Kühlflüssigkeit zu, z. B. mit der Zuführung und dem Abfluss der Flüssigkeit durch die Kanäle an der Läuferwelle. Sie ermöglichen es ebenfalls, die oberen Ausführungen der Spulen unmittelbar ohne Überbrückungen elektrisch mit den zusätzlichen Leitern zu verbinden, z. B. durch die Anwendung eines gemeinsamen Endstückes mit einem Rohr für die Abführung der Kühlflüssigkeit.
Bei anderen Kühlsystemen kann die Richtung der Flüssigkeitsströmung in den Spulen anders sein und von den auf Fig. 1 und 2 mit Pfeilen gezeigten Richtungen abweichen.
The present invention relates to a rotor winding with direct liquid cooling for a full pole machine.
A rotor winding with direct liquid cooling for a synchronous machine with full pole rotor is known, in which each pole is connected in series, concentrically arranged, co-wound coils with axially on one side of the rotor apart from the area of the front part in separate compartments where the hydraulic and electrical connections are housed, has arranged connections.
The disadvantage of this rotor winding is the need for the extended coil designs and the arrangement of the connections in a separate compartment which is limited by additional bandages and support rings which are arranged in front of the bandage parts of the rotor winding.
All of this leads to an elongation of the runner and a weakening of his shaft.
The present invention aims to eliminate the stated disadvantages.
The invention is based on the object of creating a rotor winding with such a constructive design of coil connections and their electrical connections that the hydraulic and electrical connections are more compact and simple on one side of the rotor with the possibility of free access to this connection for the purpose of making it, Checks and repairs could be accommodated when the length of the runner was shortened.
This object is achieved in that in a rotor winding with direct liquid cooling for a full-pole machine, in which each pole contains concentrically arranged, co-wound coils connected in series, with connections arranged on one side of the rotor outside the area of the front parts, according to the invention the electrical Connections of the coils are carried out with additional, liquid-cooled conductors arranged concentrically under the front part, and the ends of the additional conductors axially out of the area of the front part in the zone of the upper and lower coil designs, with which they are connected directly or by bridges with a solid cross-section are to step out.
It is expedient for all coil designs to be arranged uniformly with associated, abutting conductors in slots in the rotor.
It is desirable in the windings of the two-pole rotor to produce the inter-pole connections in the zone of the axial section of the front part on the side of the coil designs with at least two solid bridges, each of which has the upper conductor adjoining the design of the largest coil of the winding of one pole connects to the adjacent upper conductor of the largest coil of the winding of the second pole.
It is also expedient to arrange the electrical and hydraulic connections of the coil design directly on the front part and to hold them against radial displacement with a bandage ring common for the winding and the connections.
The proposed rotor winding with direct cooling has, thanks to the arrangement of the cooling bridge directly under the front part, a shorter axial length of the front part on the side of the electrical and hydraulic connections. This contributes to shortening the rotor and simplifying the arrangement and fastening of the electrical and hydraulic connections of the coils.
In addition, there is the possibility of arranging all coil designs coaxially with adjoining conductors in grooves, which simplifies the assembly process of the rotor.
All hydraulic and electrical connections of the coils are accessible for their assembly, control and repair.
In the following an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Show it:
1 shows a simplified electrical circuit diagram of the winding of the two-pole rotor;
2 shows a longitudinal section through the front part of the rotor;
Fig. 3 external view of the rotor winding.
The rotor winding contains four coils 1-4 (Fig. 1, 2, 3) embedded in rotor slots for each pole. Each coil has four turns. On the circuit diagram (Fig. 1) the waveguide 5 and the additional conductor 6 with a line, the solid conductors (bridges) 7, 8 and 9 with two parallel lines and the inflow and outflow points of the liquid with arrows 10 and 11 drawn.
The upper 12 and the lower 13 versions are axially led out of the grooves 14 out of the area of the front part with abutting conductors in the grooves 14.
The coils 1-4 are electrically connected in series by additional arcuate waveguides 6 arranged concentrically with respect to one another under the end part of the winding.
The ends 15 of the additional conductors 6 are led out axially from the area of the front part in compartments of the coil designs with which they are connected by massive bridges 8.
The connection of the ends of the additional conductors to the coil ends can also take place directly without massive bridges 8. The electrical series connection of the coils of each pole is carried out as follows. One, lower version of the smallest coil 1 is connected to the slip ring 16 via the bridge 7 of massive cross-section and represents the version of the rotor winding. The other, upper version of the coil 1 is connected to the lower version of the coil 2 via the additional conductor 6 connected, the upper version of the coil 3 is connected. The upper version of the coil 3 is connected to the lower version of the largest coil 4 via an additional conductor.
The inter-pole connection of the pole windings is designed with two massive bridges 9, which are housed in the front part on the side of the coil designs.
Each of these bridges connects the upper conductor connected to the execution of the largest coil 4 of one pole with the adjacent upper conductor of the largest coil 4 'of the other pole.
Such an interpole connection can be carried out easily and ensures complete symmetry of the runner in terms of weight, heat and magnetic flux.
The insulation 17, 18 and 19 of the coil designs and the additional conductors is reinforced at interfaces with the conductors of the other coils.
As usual, the transitions from one turn to the other are arranged on the tangential section of the front part.
On the upper and lower conductors of the coils, the wedges 20 (Fig. 3) are attached to the sections of the transitions from one turn to the other, in order to ensure uniform support from the end part on the bandage ring 21 (Fig. 2).
On the upper versions 12 of the coils and on one end of the additional conductors 6 are metal tubes 22 and
24 connected, which is made by an insulating material
Pass pipes 23 and 24 through.
The other ends of the additional conductors 6 are electrically and hydrau cally connected to un direct versions 13 of the coils.
The cooling liquid is introduced into the pressure collector with a free jet, which is formed by the support ring 26 and the shaped ring 27, in which the liquid arrives from the channels 28 in the ring hermetically attached in the housing 29 of the liquid supply.
The liquid is carried along by the rotating rotor through the lower tubes 24 and 25 and is driven through the additional conductors 6 and the waveguides of the coils under the effect of centrifugal force. This liquid is then thrown through the upper tubes 22 and 23 against the inner surface of the drainage ring 30, which is attached to the support ring 26, from which it flows back into the housing 29 of the liquid supply.
The ring-like projection 31 seals the housing 29 of the liquid supply against the ambient air on the shaft side.
The electrical and hydraulic connections arranged in the vicinity of the end parts are held against the radial displacement by a bandage ring 21 shared with the winding and against axial displacements by the support ring 26, which form a bandage unit which is attached to the rotor body by means of only one seat.
The electrical connections of the coils can be used for the rotor windings with any number of poles, any number of coils in the winding of each pole and any number of turns in each winding.
Any designs of the smallest and largest coil can be used as designs for the pole winding.
The circuit diagram and the construction of the winding according to the invention allow the use of other systems of supply with cooling liquid, e.g. B. with the supply and drainage of the liquid through the channels on the rotor shaft. They also make it possible to electrically connect the upper versions of the coils directly to the additional conductors without bridging, e.g. B. by using a common end piece with a pipe for the discharge of the cooling liquid.
In other cooling systems, the direction of liquid flow in the coils may be different and may differ from the directions shown with arrows in FIGS.