DE1059097B - Gaskuehlung fuer elektrische Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogenerator - Google Patents

Gaskuehlung fuer elektrische Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogenerator

Info

Publication number
DE1059097B
DE1059097B DEW22739A DEW0022739A DE1059097B DE 1059097 B DE1059097 B DE 1059097B DE W22739 A DEW22739 A DE W22739A DE W0022739 A DEW0022739 A DE W0022739A DE 1059097 B DE1059097 B DE 1059097B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
pressure
winding
cooling
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEW22739A
Other languages
English (en)
Inventor
Rene A Baudry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE1059097B publication Critical patent/DE1059097B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • H02K9/12Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing wherein the cooling medium circulates freely within the casing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • Gaskühlung für elektrische Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogenerator Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogeneratoren, großer Leistung. Es ist bekannt, daß die Leistung derartiger Generatoren ohne Steigerung des Gewichtes und der Abmessungen um so mehr erhöht werden kann, als die Kühlung der der Erwärmung ausgesetzten Teile der Maschine erhöht wird. Eine besonders wirksame Kühlung und damit Maschinenausnutzung kann erreicht werden, wenn infolge direkter Leiterkühlung aus den Wicklungen der Maschine ein wesentlicher Teil der Verlustwärme unmittelbar aus den den elektrischen Strom führenden Leitern abgeführt wird. Wendet man nun, wie dies bekannt ist, zur direkten Leiterkühlung der Läufer- und der Ständerwicklung wie des Eisenpaketes ein und dieselbe Gasfüllung an, die etwa unter Atmosphärendruck oder einem erhöhten Druck steht, so ergibt sich, daß der für die Erhöhung der Wärmeabfuhr gewünschten Drucksteigerung der Gasfüllung vor allem der Umstand entgegen steht, daß mit zunehmendem Gasdruck die Gasreibungsverluste in dem Luftspalt beträchtlich ansteigen. Bei Anwendung niedriger Gasdrücke ergibt sich andererseits der Nachteil, daß die Strömungsquerschnitte für die Kühlmittelkanäle innerhalb der Wicklung verhältnismäßig große Abmessungen aufweisen.
  • Es sind nun bereits Vorschläge bekanntgeworden, eine vollkommenere Kühlung derartiger Maschinen auf dem Wege zu erreichen, daß für das Ständereisenpaket, den Läufer und die den Läufer aufnehmenden Räume eine unter verhältnismäßig niedrigem Druck stehende Gasfüllung angewendet ist, während der Ständerwicklung über an die Wickelköpfe angeschlossene Kanäle ein flüssiges Kühlmittel in Form von Öl, Wasser od. dgl. zugeleitet wird, welche flüssigen Medien, wie bekannt, eine verhältnismäßig günstige ; Wärmeabfuhr von der Ständerwicklung möglich machen. Ein Nachteil dieser bekannten Kühleinrichtungen besteht in der Anwendung verschiedener in verschiedenem Aggregatzustand befindlicher Medien, wodurch sich besonders Maßnahmen für eine Sicherung der Abdichtung sowie zur Trennung der verschiedenen Medien beim Auftreten von Undichtigkeiten ergeben.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine den Nachteil der vorerwähnten Anordnungen vermeidende Einrichtung zur Kühlung von Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogeneratoren mit direkter Leiterkühlung durch ein gasförmiges Kühlmittel, die sich dadurch auszeichnet, daß getrennt voneinander innerhalb des Maschinengehäuses ein inneres Kühlsystem für die Kühlung des Ständereisenkörpers und der äußeren Läuferteile durch ein unter verhältnismäßig niedrigem Druck stehendes Kühlgas und ein äußeres, in sich geschlossenes, mit dem gleichen, jedoch unter hohem Druck stehenden Kühlgas gefülltes Kühlsystem vorhanden ist, in welches die Wicklungskühlkanäle des Ständers und des Läufers eingeschlossen sind.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß etwaige Undichtigkeiten zwischen dem im wesentlichen die Wicklungskühlkanäle enthaltenden Hochdruckkühlsystem und dem die Kühlung der Eisenteile ermöglichenden Niederdrucksystem ohne jede Bedeutung sind und daß der Druck in dem Niederdrucksystem, innerhalb dessen das Eisenpaket der Maschine sowie der Läufer angeordnet sind, insbesondere im Hinblick auf die infolge Anwendung der direkten Leiterkühlung herabgesetzten Erwärmung der Eisenteile so gering gehalten werden kann, -daß die auftretenden Gasreibungsverluste besonders gering sind.
  • Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Gasräume des Hochdruck- und Niederdruckkühlsystems durch eine eine Pumpe aufweisende Ausgleicheinrichtung verbunden, welche ermöglicht, aus dem Hochdruckkühlsystem in das Niederdruckkühlsystem übergetretenes Kühlgas wieder in das Hochdruckkühlsystem zurückzupumpen. Hierbei wird die Pumpe selbsttätig durch einen Druckregler gesteuert, der beispielsweise auf das Druckverhältnis zwischen Hochdruck- und Niederdruckkühlsystem anspricht.
  • Vorzugsweise kann die Erfindung in der Weise verwirklicht werden, daß die Ständerwicklungskanäle und Läuferwicklungskanäle in Parallelschaltung in das Hochdruckkühlsystem eingeschaltet sind. Es empfiehlt sich in diesem Fall, den Läufer, insbesondere wenn die Läuferwicklung in bekannter Weise aus unterteilten, die Kühlkanäle einschließenden Leiterteilen aufgebaut ist, mit besonderen Dichtungsmitteln zu versehen, um einen Durchtritt des Läuferkühlgases in den Luftspalt möglichst auszuschließen oder zu begrenzen.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden: Fig. 1 gibt einen vereinfachten schematischen Längsschnitt wieder, der sich auf einen großen Turbogenerator bezieht; Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt der in Fig. 1 bei 2 angedeuteten Läuferpartie an den inneren Enden der die Wickelköpfe haltenden Kappen; Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine Läufernut entsprechend Schnitt III-III in Fig. 1; Fig. 4 schließlich gibt einen Querschnitt einer der Statorspulen in der Ebene IV- IV der Fig. 1 wieder. Die in der Zeichnung wiedergegebene Maschine besteht aus einem Stator 5 und einem Rotor 6 mit einem Luftspalt 7 zwischen ihnen. Die Maschine hat ein gasdichtes Gehäuse 8, welches Stator 5 und Rotor 6 einschließt. Das Gehäuse 8 besteht aus einem zylindrischen oder auch anders gestalteten Gehäusemantel 8A und zwei äußeren Stirnwänden SB und 8C. Die beiden Stirnwände 8B und 8C des Gehäuses tragen Lager 9, in denen der Rotor 6 drehbar abgestützt ist. Soweit sich die Rotorwelle über das Gehäuse hinaus erstreckt, sind die Lager 9 mit Flüssigkeitsdichtungen 10 versehen, welche einen gasdichten Abschluß zwischen Welle und Gehäuse sicherstellen. Der Statorkörper 5 umfaßt das Statoreisenpaket 12 mit der Bohrung 13, den die Wicklungsleiter aufnehmenden Nuten 14 an der Statorbohrung und radialen oder anders gestalteten Kühlkanälen 15 in dem genannten Statoreisenpaket. Das Statoreisenpaket 5 trägt die Wechselstromhochspannungswicklung, die in der Regel mehrere Phasen oder Wicklungszweige aufweist. Die Wicklung besteht aus den Spulen 17; deren gestreckte, von Isolierhülsen umgebene Teile in den entsprechenden Statornuten 14 liegen. Wenigstens die in den Nuten liegenden Teile 18 der Statorwicklungen bestehen aus Bündeln von verhältnismäßig schwach isolierten Leitern 19 (Fig. 4), welche zur Vermeidung von Wirbelströmen in der üblichen Weise verdrillt sind. Die Spulen bzw. Spulenseiten enthalten ferner in bekannter Weise durchgehende, an den Enden offene Innenkühlkanäle, denen gegenüber die nur durch eine schwache Isolierung getrennten Leiter so angeordnet sind, daß ein guter Wärmeaustausch möglich ist.
  • Wie in Fig. 1 angedeutet ist, erstrecken sich .die Hauptisolierung 21 und die Kanäle 20 von einem Ende bis zum anderen Ende des Ständereisenpakets. Die Spulenseiten der Statorwicklung 16 weisen sowohl innerhalb der Nuten wie in den Wickelköpfen im wesentlichen die gleiche Ausbildung auf. Wie in Fig. 4 näher zu ersehen ist, sind die Innenkühlkanäle 20 aus einem Bündel von Kanälen oder Röhren aus einem Material gebildet, dessen elektrischer Widerständ groß ist, um die Wirbelstromverluste in tragbaren Grenzen zu halten. Die Rohrkörper 20 weisen eine verhältnismäßig große Wandstärke sowie geringe Abmessungen auf, was durch den verhältnismäßig hohen Druck des durch die Kanäle 20 geführten Kühlmittels bedingt ist.
  • Der Rotor 6 weist einen zylindrischen Läuferkern 23 mit den Läufernuten 24 auf. In den Nuten liegt die Gleichstromfeldwicklung 25, deren in bekannter Weise zusammengesetzte Leiter aus zwei mit Nuten versehenen Leiterteilen bestehen. Die Leiterteile sind dabei so übereinandergelegt, daß zwischen ihnen Innenkühlkanäle 27 entstehen, die sich über die ganze Rötörlänge erstrecken und einen guten Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und den Leitern möglich machen. Geeignete Dichtungsmittel sind vorgesehen, um eine Abdichtung der Läuferinnenkanäle an den offenen Enden zu ermöglichen.
  • Die Ausbildung einer Läufernut 24 mit den zusammengesetzten, Kühlkanäle 27 einschließenden Leitern 30 ist näher aus Fig.3 zu ersehen. Darin bedeutet noch 32 eine Dämpferwicklung, die in üblicher Weise unmittelbar unter dem Nutenabschlußkeil 33 der Läufernut vorgesehen ist. Zur Abdichtung sind aus temperaturwiderstandsfähigem Material, z. B. Silikongummi, bestehende Dichtungen 34 vorhanden. Ferner werden erfindungsgemäß, wie Fig. 2 näher erkennen läßt, noch ringförmige Enddichtungen 35 an den Enden der Dämpferwicklung 32 vorgesehen, um so eine gegen Druck widerstandsfähige, gasdichte Verbindung gegenüber der Läuferkappe 36 an jedem Läuferende zu erzielen. Weiter ist zur Sicherung der gasdichten Abdichtung der Läuferkanäle 27 jede Läuferkappe 36, wie in Fig. 1 wiedergegeben ist, mit einem Endring 37 versehen, der einen Kreisring 38 oder andere Mittel zur Erzielung eines gasdichten Abschlusses an dem Wellenende 40 des Läufers aufweist.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, sind an den Wellenenden des Rotors zwei zylindrische Dichtungsteile 40 vorhanden, welche unmittelbar an den Endring 37 der Feldwicklungen 25 angrenzen. Diese Dichtungsteile 40 schließen Durchtrittskanäle 42 ein, welche als Verlängerung der Feldwicklungskühlkanäle dienen.
  • Das Gehäuse 8 ist zum Abschluß zusätzlich zu dem Umfangsteil 8A und den beiden äußeren Stirnwänden 8 B und 8 C mit zwei innenliegenden Wandteilen 43 A, 43B versehen, welche innere Flüssigkeitsdichtungen 44 enthalten. Diese liegen an entsprechenden zylindrischen Dichtflächen der Teile 40 des Läuferkörpers 6 an. Diese beiden inneren Dichtungen 44 sind zusätzlich zu den üblichen äußeren Öldichtungen 10 vorgesehen. Auf diesem Wege bildet der Gehäuseraum innerhalb der beiden inneren Flüssigkeitsdichtungen 44 einen abgeschlossenen Gasraum, innerhalb dessen der Läufer 6 umläuft, so daß die Gasreibungsverluste durch Anwendung eines niedrigen Gasdruckes innerhalb der beiden inneren Dichtungen 44 gering gehalten werden können, während ein wesentlich höherer Gasdruck außerhalb der genannten beiden inneren Gasdichtungen in den beiden Endkammern 46A und 46B angewendet wird.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Gehäuse 8 mit am Umfang angeordneten rohrförmigen oder ähnlich ausgebildeten Kanälen versehen, die innerhalb der äußeren Gehäusewand 8A liegen und beide Endräume 46A Lind 46B verbinden.
  • Die Enden der inneren Statorwicklungskanäle 20 am Ende jeder Spulenseite münden in einen isolierenden Leitwandteil 48, der durch biegsame Isolierrohre 49 an die entsprechenden Hochdruckendkammern 46A und 46B an den Stirnseiten des Generators angeschlossen ist. Allgemeiner ausgedrückt erstreckt sich die Erfindung auf jedes Verbindungskanalsystem, das in den Wickelkopfräumen 50 zwischen dem Eisenpaket und den inneren Stirnwänden 43A, 43 B des Gehäuses angeordnet ist, um die Enden. der Statorwicklungskühlkanäle mit den Endkammern 46 A, 46B zwisehen den Wandteilen 43 A, 43 B und den- äußeren Wänden 8 B, 8 C zu verbinden.
  • Für die Wicklungen wird -eine- Wasserstoffüllung oder auch eine Füllung mit anderem Gas von relativ hohem Druck vorgesehen, welche ein Mölekulargewicht kleiner als 14 hat und die beiden Endräume 46A und 46B, die am Umfang liegender. Verbindungskanäle 47, die die beiden Wickelkopfräume 50 durchsetzenden Überleitkanäle 48, 49 an den Enden der Maschine sowie die Kanäle 42; Kühlkanäle 27 bzw. 20 der Feldwicklung-25 und der Ständerwicklung 16 durchströmt. Zum Umwälzen des Kühlmittels dient ein Hochdruckventilationssystem, welches einen auf dem Läufer befestigten Zentrifugallüfter 52 oder eine andere geeignete Lüftertype umfaßt. -Dieser Lüfter.ist in wenigstens einem der Wickelkopfräume, z. B. 46A; zwischen der inneren Stirnwand 43A und der äußeren Wand 8 B angeordnet. Das genannte Hochdruckventilationssystem enthält auch in der Kammer 46 A einen Kühler 53 für das Hochdruckgas und einen Leitwandteil 54, der dicht an der inneren Stirnwand 43A der linksseitig gelegenen Kammer 46A liegt. Der Wandteil 54 ist so angeordnet, - daß er die Endkammer 46A in zwei Räume 55 und 56 unterteilt. Der erste dieser Räume 55 ist als Ansaugeraum vorgesehen, der mit den biegsamen Isolierrohren 49 der Statorkühlkanäle ebenso wie mit den Feldwicklungskanalverlängerungen 42 an dem einen Ende der Maschine in Verbindung steht. Der zweite Raum 56 enthält den Lüfter 52 und grenzt an den Kühler 53 in der genannten Endkammer 46 A an. Der Lüfterraum steht auch in Verbindung mit den Enden der Umfangsverbindungskanäle 47. Man erkennt, daß durch den Hochdrucklüfter das unter hohem Druck stehende Gas durch den Kühler von links nach rechts durch die am Umfang liegenden Kanäle 47 zu der rechtsseitig neben der Maschine liegenden Endkammer 46B geführt wird. Letztere steht wiederum mit den auf der rechten Seite gelegenen Kanalenden 49 der Statorwicklungskühlkanäle 20 sowie den Verlängerungen 42 der Läuferwicklungskanäle 27 in Verbindung. Von den rechten Enden dieser im Ständer und Läufer gelegenen Kühlkanäle strömt das Hochdruckgas zu dem vorerwähnten Ansaugeraum 55 der Endkammer 46A zurück, von wo es durch den Lüfter 52 in der soeben erläuterten Weise wieder umgewälzt wird. Das Gas in dem beschriebenen Hochdruckventilationssystem steht unter einem hohen Druck der Größenordnung von 7 at (100 psig) bis zu einem Mehrfachen dieses Wertes, je nach dem Widerstand der inneren Kühlkanäle 20 und 27 sowie der angrenzenden Teile. Durch Anwendung von Hochdruck in dem gesonderten Wicklungsventilationssystem kann aus den Ständer- und Läuferwicklungsleitern in besonders günstiger Weise Wärme in ; einem Maße abgeführt werden, das nur durch die Druckfestigkeit des Kanalsystems bestimmt ist. Ein hoher Energieverbrauch durch Druckabfall in dem Lüfter wird vermieden, indem eine relativ niedrige Gasgeschwindigkeit in den Kühlkanälen 20 und 27 benutzt wird.
  • Außerdem wird in den übrigen Gehäuseräumen eine unter verhältnismäßig niedrigem- Druck stehende Füllung aus demselben Gas, insbesondere Wasserstoff, vorgesehen, wie es zur Wicklungskühlung dient. Dieses Gas füllt im besonderen den Luftspalt 7 und die Kanäle des Statorblechpakets aus. Zusätzlich ist ein Niederdruckbelüftungssystem vorhanden, um das unter niedrigem Druck stehende Gas umzuwälzen. Zu diesem Zwecke dient der auf der Motorwelle befestigte Lüfter 58 an dem einen Ende, z: B, auf der rechten: Seite der Maschine. Grundsätzlich könnten jedoch: auch auf- -beiden Seiten der Maschine Lüfter angeordnet werden. Als Teil dieses Niederdrucksystems ist ferner- eine Trennwand 59 vorhanden, die innerhalbder rechten Stirnwand 43B, getrennt von dieser, angeordnet ist. Ein Kühler 60 für das Niederdruckgas ist in dem Raum zwischen dieser Trennwand 59 und der rechten inneren Stirnwand 43B angeordnet.. Die Trennwand 59 begrenzt den Niederdrückgasstrom, welcher von dem Lüfter 58 gefördert wird, und leitetihn durch den Kühler 60 in einen inneren ringförmigen Raum 61, der zwischen dem Gehäuse 8A und einer inneren ringförmigen -Wand 62 vorhanden ist. Diese innere ringförmige Wand 62 ist bei 63 mit Durchbrechungen versehen, um das Niederdruckgas zu den radialen Ventilationsschlitzen 15 des Statorkerns 12 und ebenso zu den beiden Wickelkopfräumen 50 zu führen. Das Niederdruckkühlgas wird sodann in den Luftspalt 7 und zu der Eintrittsseite des Lüfters 58 geführt, von wo das Gas beständig in der vorerwähnten Weise umgewälzt wird.
  • Es ist wohl bekannt, daß bei Maschinen, welche ein direktes Leiterkühlsystem für die Stator- und-Rotorwicklung aufweisen, nur ein verhältnismäßig geringer Betrag von Wärme in -den Stator- und Rotoreisenteilen erzeugt wird. Es kann daher. zur- Wärmeabfuhr aus dem Läufer- bzw. Ständereisen, da ja die Wicklungsverluste direkt abgeführt werden; ein verhältnismäßig niedriger Gasdruck außerhalb des Wicklungskühlsystems angewendet werden, z. B. der Größenordnung von etwa 1 bis 5 at, wodurch sich der weitere wesentliche Vorteil ergibt, daß die Gasreibungsverluste im Luftspalt gering gehalten werden können. Es ist hierbei möglich, mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand das Niederdruckkühlmittel umzuwälzen.
  • Die Erfindung hat den sehr großen Vorteil, die günstigsten Bedingungen für die - Innenkühlung -der Statorwicklung 16 und der Rotorwicklung 25 zu schaffen, ohne ein Gas hoher Dichtigkeit in den übrigen Gehäuseteilen, in denen der Rotor 6 umläuft, vorzusehen. Infolgedessen können die Gasreibungsverluste, die den Wirkungsgrad der Maschine erheblich beeinträchtigen, äußerst gering gehalten werden. Dagegen kann durch die Wahl eines unter hohem Druck stehenden Wicklungskühlmittels eine Wärmeabfuhr aus den Wicklungsleitern erreicht werden, ohne daß hohe Gasgeschwindigkeiten oder große Gasquerschnitte erforderlich sind. Auf diesem Wege werden einerseits die Abmessungen der Maschine verringert, andererseits der Energieaufwand für das Umwälzen des Kühlmittels auf kleine Werte herabgesetzt. Durch Anwendung ein und desselben Gases sowohl in dem Hochdrucksystem wie in dem Niederdrucksystem wird gleichzeitig der bedeutende, früher niemals erreichte Vorteil erzielt, daß ein kleiner Leckverlust von dem Hochdruck- zu dem Niederdrucksystem ohne weitere Nachteile in Kauf genommen werden kann, wobei es nur erforderlich ist, einen Kompressor oder eine Pumpvorrichtung vorzusehen, um Gas von dem Niederdrucksystem zu dem Hochdruckraum zurückzuführen. Zu diesem Zweck ist gemäß Fig. 1 eine Pumpe vorgesehen, die geeignet ist, Gas aus dem Niederdrucksystem abzusaugen und in das Hochdruckkühlkanalsystem hineinzudrücken. Es kann wünschenswert sein, diese Pumpe automatisch durch geeignete Mittel zu steuern, um den gewünschten Gasdruck in dem Hochdruckkühlkanalsystem aufrechtzuerhalten oder, wie in Fig. 1 gezeigt, um eine bestimmte Druckdifferenz zwischen den beiden Kühlsystemen mit Hilfe eines Druckreglers 64 herzustellen. Der Gasdruck in dem Niederdrucksystem kann entweder von Hand oder automatisch hergestellt werden, z. B. durch geeignete Steuerung der Wasserstoffzufuhr, wie schematisch bei H2 angedeutet ist. Auf diesem Wege wird der Maschine eine Frischgasmenge als Ersatz zugeführt, um den Leckverlust aus dem Gehäuse 8 in bekannter Weise auszugleichen.
  • In Einzelheiten können' selbstverständlich gegenüber dem erläuterten Ausführungsbeispiel Änderungen vorgesehen werden, z. B. kann die Form der Überleitkanäle 47 eine andere sein, als in Fig. 1 wiedergegeben ist. Ebenso ist es möglich, gegenüber den Ausführungsbeispielen der Fig.3 und 4 eine andere Ausbildung der Leiter sowie der innerhalb der Leiter vorhandenen Kühlkanäle anzuwenden.

Claims (16)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Wechselstromgenerator, insbesondere Turbogenerator, mit direkter Leiterkühlung der Wicklung sowohl im Läufer wie im Ständer der Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß getrennt voneinander innerhalb des Maschinengehäuses ein in sich geschlossenes inneres Kühlsystem für die Kühlung des Ständereisenkörpers und der äußeren Läuferteile durch ein unter verhältnismäßig niedrigem Druck stehendes Kühlgas und ein äußeres, ebenfalls in sich geschlossenes, mit dem gleichen, jedoch unter hohem Druck stehenden Kühlgas gefülltes Kühlsystem vorhanden ist, in welches die Wicklungskühlkanäle des Ständers und des Läufers eingeschlossen sind.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Niederdruckkühlsystem für die Ständereisen- und die äußere Läuferkühlung und dem Hochdruckkühlsystem für die direkte Leiterkühlung eine Ausgleichvorrichtung in Form einer gesteuerten Pumpe- vorhanden ist, durch welche das infolge Leckströmung in das Niederdrucksystem übergetretene Kühlgas in das Hochdruckkühlsystem zurückgeführt wird.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasrückführungspumpe durch einen Druckregler gesteuert wird, der die Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen Hochdruck- und Niederdruckkühlgas ermöglicht.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Niederdruckgasraum aus einer Gasquelle, insbesondere einem Gasspeicher, Frischgas zum Ausgleich der Leckverluste zugeführt werden kann.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Niederdruck stehende Gaskühlsystem innerhalb des Gehäuses durch Querwandteile (43A, 43B), welche gegenüber dem Läufer (6) Innendichtungen aufweisen, abgeschlossen ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel des Innenkühlsystems durch einen gesonderten, an dem Läufer (6) vorgesehenen Lüfter (58) umgewälzt wird, der das Kühlmittel unter Abschluß durch einen inneren Leitwandteil (59) durch einen gesonderten Kühler (60) sowie Durchbrüche (63) einer den Ständerraum umschließenden Zwischenwand (62) in radiale Schlitze (15) des Ständereisenpakets (12) und in die Wickelkopfräume (50) fördert, wonach das Kühlgas im wesentlichen durch einen Luftspalt (7) dem Lüfter (58) wieder zuströmt.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Hochdruck stehende Kühlgas des äußeren Wicklungskühlsystems auf der einen Maschinenseite durch einen Lüfter (52), der in einer Kammer zwischen der äußeren Stirnwand (8B) und der inneren Stirnwand (43A) liegt, aus der Ständer- (16) und Läuferwicklung (25) angesaugt und durch einen besonderen Rückkühler (53) für das Hochdruckgas in einen Sammelraum (46A) gedrückt wird, aus dem das Gas durch geeignete Überströmkanäle (47) am Umfang der Maschine in einen Gasraum (46B) auf der gegenüberliegenden Maschinenseite zwischen der äußeren Stirnwand (8C) und der inneren Querwand (43B) geführt wird, aus dem das Kühlmittel der Ständer- und der Läuferwicklung zugeführt werden kann. B.
  8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckkühlsystem durch die außenliegenden Dichtungen (10) gegenüber den Lagern bzw. der Umgebung der Maschine abgedichtet ist.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (52) des Hochdruckkühlsystems und der Lüfter (58) des inneren Niederdruckkühlsystems ebenso wie die zugeordneten Kühler (53 bzw. 60) auf verschiedenen Seiten der Maschine angeordnet sind.
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Wickelkopfräumen (50) liegenden Wickelköpfe (17) mit aus Isoliermaterial bestehenden Leitwandteilen oder Sammelkanälen (48) versehen sind, welche über längenveränderliche Kanalteile (49) mit den stirnseitigen Hochdruckgaskammern (46A bzw. 46B) in Verbindung stehen.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Lüfter (52) und den Kühler (53) des Hochdruckkanalsystems aufnehmenden Kammer (46A) ein Leitwandteil (54) für die Zuführung des Ständerwicklungsgasstromes zu dem Lüfter (52) vorhanden ist.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlkanalsystem der Läuferwicklung druckdicht durch Einschaltung von Dichtungsmitteln gegenüber dem Luftspalt bzw. den übrigen Niederdruck enthaltenden Gasräumen des Innenkühlsystems abgedichtet ist.
  13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (6) auf beiden Seiten gegenüber Tragringen (37) der Wickelkopfkappen (36) abgedichtete, ringförmige Leitwandteile (40) aufweist, welche gegenüber dem massiven Wellenkörper in die Hochdruckkammern (46A, 46B) einmündende Kanäle (42) für die Zu- bzw. Ableitung des Hochdruckkühlgases einschließen.
  14. 14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nuten (24) des Läufers (6), insbesondere an den unterhalb der Nutenkeile (33) liegenden Dämpferstäben (32), aus warmfestem, elastischem Material bestehende Dichtungskörper (34) eingeschaltet sind, um ein Austreten von Kühlgas aus den in bekannter Weise unterteilten, Kanäle einschließenden Stäben der Erregerwicklung in den Luftspalt (7) zu verhindern.
  15. 15. Einrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wickelkopf der Erregerwicklung (27) gegenüber den die Wickelköpfe haltenden Kappen (36) Dichtungsmittel in Form von zusammenhängenden Dichtungsringen (35) aus elastischem, warmfestem Material eingeschaltet sind.
  16. 16. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck des Wicklungskühlsystems fünf und mehr Atmosphären beträgt, während der Gasdruck des Niederdruckkühlsystems nur etwa 1 bis 5 Atmosphären beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 310 332; französische Patentschrift Nr. 1082 691; USA.-Patentschrift Nr. 2 707 243; Electrical World, 1956, S.49.
DEW22739A 1957-03-28 1958-02-28 Gaskuehlung fuer elektrische Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogenerator Pending DE1059097B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US649141A US2873393A (en) 1957-03-28 1957-03-28 Dual-ventilation hydrogen-cooled generators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1059097B true DE1059097B (de) 1959-06-11

Family

ID=24603636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEW22739A Pending DE1059097B (de) 1957-03-28 1958-02-28 Gaskuehlung fuer elektrische Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogenerator

Country Status (5)

Country Link
US (1) US2873393A (de)
JP (1) JPS346555B1 (de)
DE (1) DE1059097B (de)
FR (1) FR1214140A (de)
GB (1) GB851155A (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3339094A1 (de) * 1983-10-28 1985-05-09 Franz Kessler KG, 7952 Bad Buchau Rotierende elektrische maschine
US20140026437A1 (en) * 2011-02-03 2014-01-30 Eisenmann Ag Oxidation furnace
DE202013011351U1 (de) * 2013-10-16 2015-01-19 Liebherr-Components Biberach Gmbh Antriebsvorrichtung

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3091710A (en) * 1961-08-30 1963-05-28 Gen Electric Gas-cooled dynamoelectric machine with asymmetrical flow
US3271600A (en) * 1964-06-22 1966-09-06 Westinghouse Electric Corp Dynamoelectric machine
US3254246A (en) * 1964-06-22 1966-05-31 Westinghouse Electric Corp Dynamoelectric machines
US3505546A (en) * 1968-10-14 1970-04-07 Gen Electric Gas cooled dynamoelectric machine with cage type stator frame
US3624432A (en) * 1969-12-19 1971-11-30 Bbc Brown Boveri & Cie Arrangement for securing electrical conductor bars within slots to prevent vibration
CH570063A5 (de) * 1974-03-04 1975-11-28 Bbc Brown Boveri & Cie
SU745327A1 (ru) * 1978-06-05 1981-12-23 Предприятие П/Я А-7376 Электрическа машина
US4352034A (en) * 1980-12-22 1982-09-28 General Electric Company Stator core with axial and radial cooling for dynamoelectric machines wth air-gap stator windings
US4465947A (en) * 1983-07-13 1984-08-14 General Electric Company Fan diffuser and collector combination for cooling systems in dynamoelectric machines
US4546279A (en) * 1984-05-07 1985-10-08 Westinghouse Electric Corp. Dynamoelectric machine with rotor ventilation system including exhaust coolant gas diffuser and noise baffle
US5081382A (en) * 1990-10-01 1992-01-14 Sundstrand Corporation Generator end turn cooling using oil flow control tubes
DE59103177D1 (de) * 1991-06-15 1994-11-10 Asea Brown Boveri Gasgekühlte elektrische Maschine.
DE19653060A1 (de) * 1996-12-19 1998-06-25 Asea Brown Boveri Gasgekühlte elektrische Maschine
US6346753B1 (en) * 2000-04-18 2002-02-12 General Electric Company Fan and rotor dynamic gas sealing system
US6396176B1 (en) * 2000-04-21 2002-05-28 General Electric Company Electric motor fan seal ring
US6703729B2 (en) * 2001-08-15 2004-03-09 General Electric Company Reverse flow stator ventilation system for superconducting synchronous machine
EP1814207A1 (de) * 2006-01-31 2007-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Schwingungsdämpfungssystem für einen Stator einer elektrischen Maschine
AT504057A1 (de) * 2006-06-22 2008-02-15 Va Tech Hydro Gmbh Verfahren und vorrichtung zur kühlung einer elektrischen maschine
JP5088577B2 (ja) * 2008-08-22 2012-12-05 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機
CN101777816B (zh) * 2009-12-08 2012-09-05 精进电动科技(北京)有限公司 一种电机以及一种对电机进行油冷却的方法
US8378550B2 (en) * 2010-09-10 2013-02-19 Remy Technologies, L.L.C. Electric machine including a stator having a stator sleeve and method of cooling a stator
DK2518868T3 (en) 2011-04-27 2014-03-10 Siemens Ag Cooling device for an electric machine
US20130002067A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Bradfield Michael D Electric Machine Module Cooling System and Method
US8975792B2 (en) * 2011-09-13 2015-03-10 Remy Technologies, Llc Electric machine module cooling system and method
US9099900B2 (en) * 2011-12-06 2015-08-04 Remy Technologies, Llc Electric machine module cooling system and method
US9006943B2 (en) * 2012-09-12 2015-04-14 Remy Technologies, L.L.C. Electro-dynamic machine with coolant chargeable bladder
US9246373B2 (en) 2012-10-31 2016-01-26 General Electric Company Cooling assembly for electrical machines and methods of assembling the same
JP6703813B2 (ja) * 2015-08-06 2020-06-03 国立大学法人横浜国立大学 冷却装置、およびモータ
US11365742B2 (en) * 2015-12-21 2022-06-21 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal enhancement of cabin air compressor motor cooling
US10715013B2 (en) 2016-01-14 2020-07-14 Honeywell International Inc. Compact high speed generator having respective oil and air cooling passages
US10411562B2 (en) 2016-01-14 2019-09-10 Honeywell International Inc. Compact high speed generator having passageways for air and cooling oil
EP3223394A1 (de) * 2016-03-22 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Fluidgekühltes aktivteil, elektrische maschine und antriebssystem
JP7071845B2 (ja) * 2018-03-02 2022-05-19 本田技研工業株式会社 回転電機
US10892668B2 (en) 2019-04-12 2021-01-12 Ford Global Technologies, Llc Cooling systems for cooling electric machines within electrified vehicles
CN116231932A (zh) * 2021-12-02 2023-06-06 中车永济电机有限公司 一种全封闭自通风式电机冷却结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1082691A (fr) * 1952-04-18 1954-12-31 Westinghouse Electric Corp Système de réfrigération par évaporation pour machines dynamo-électriques
US2707243A (en) * 1953-10-30 1955-04-26 Westinghouse Electric Corp Inner-cooled generators with singledirection ventilation
CH310332A (de) * 1951-12-12 1955-10-15 Vickers Electrical Co Ltd Dynamomaschine.

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2763794A (en) * 1951-09-28 1956-09-18 Westinghouse Electric Corp Turbine-generator ventilation
US2722616A (en) * 1952-04-18 1955-11-01 Westinghouse Electric Corp Evaporative cooling system for dynamo-electric machines

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH310332A (de) * 1951-12-12 1955-10-15 Vickers Electrical Co Ltd Dynamomaschine.
FR1082691A (fr) * 1952-04-18 1954-12-31 Westinghouse Electric Corp Système de réfrigération par évaporation pour machines dynamo-électriques
US2707243A (en) * 1953-10-30 1955-04-26 Westinghouse Electric Corp Inner-cooled generators with singledirection ventilation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3339094A1 (de) * 1983-10-28 1985-05-09 Franz Kessler KG, 7952 Bad Buchau Rotierende elektrische maschine
US20140026437A1 (en) * 2011-02-03 2014-01-30 Eisenmann Ag Oxidation furnace
US9139936B2 (en) * 2011-02-03 2015-09-22 Eisenmann Ag Oxidation furnace
DE202013011351U1 (de) * 2013-10-16 2015-01-19 Liebherr-Components Biberach Gmbh Antriebsvorrichtung
US10355559B2 (en) 2013-10-16 2019-07-16 Liebherr-Components Biberach Gmbh Drive apparatus for a wheel of a work machine

Also Published As

Publication number Publication date
US2873393A (en) 1959-02-10
FR1214140A (fr) 1960-04-06
GB851155A (en) 1960-10-12
JPS346555B1 (de) 1959-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1059097B (de) Gaskuehlung fuer elektrische Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogenerator
EP0279064B1 (de) Gasgekühlte elektrische Maschine
DE951514C (de) Kuehlung dynamo-elektrischer Maschinen
DE2310704A1 (de) Durch rotierende waermeleitung gekuehlte dynamoelektrische maschine
DE2252733B2 (de) Geschlossene gasgekühlte elektrische Maschine
EP0543280A2 (de) Elektromotor
CH391868A (de) Elektrischer Generator mit direkter Leiterkühlung der Ständer-und Läuferwicklung
DE19645272A1 (de) Gasgekühlte elektrische Maschine
DE2704189A1 (de) Umlenkstruktur am ende eines gasspaltes einer dynamoelektrischen maschine mit gegenstromkuehlung
DE19751055A1 (de) Gasgekühlter Turbogenerator
EP3289671B1 (de) Elektrische maschine
DE2220978A1 (de) Interne erregung fuer eine dynamoelektrische maschine
DE2830852C3 (de) Kühleinrichtung für den Rotor einer elektrischen Maschine
DE3145937A1 (de) "statische erregeranordnung und damit ausgeruestete dynamomaschine"
DE2235336A1 (de) Fluessigkeitsgekuehlter rotor fuer dynamoelektrische maschinen
DE1488433C3 (de) Turbogenerator mit direkt gekühlten Wicklungen
DE1013771B (de) Gasgekuehlte dynamoelektrische Maschine
DE2526290A1 (de) Dynamomaschine mit kuehlfluessigkeitsrotor
DE2524820A1 (de) Dynamoelektrische maschine
DE1033322B (de) Gaskuehlsystem fuer dynamoelektrische Maschinen
DE102008002299A1 (de) Rotor mit innengekühlter Rotorwicklung
DE2514255C3 (de) Anordnung zur Kühlung der Blechpaket-Endzonen von elektrischen Maschinen
DE19913199A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem Rotor
CH611087A5 (en) Electrical non-salient pole synchronous generator with gas cooling
DE1014640B (de) Statorwicklung dynamoelektrischer Maschinen