DE1078681B - Cooling device in the press plates of a gas-cooled electrical machine - Google Patents

Description

Kühleinrichtung in den Ständerpreßplatten einer gasgekühlten elektrischen Maschine Gegenstand der Erfindung ist eine Kühleinrichtung für eine gasgekühlte dynamoelektrische Maschine mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckgaskammer, einem Ständer, dessen Lamellen durch Ständerpreßplatten zusammengehalten werden, die radial nach innen zwischen die Austrittsstellen der Wicklung aus den Nuten bis zur Ständerbohrung reichen, sowie mit einer Einrichtung in dem Maschinengehäuse zur Bewegung von Kühlgas durch die Maschine.Cooling device in the stator press plates of a gas-cooled electrical The invention relates to a cooling device for a gas-cooled machine dynamo-electric machine with a high pressure and a low pressure gas chamber, a stand, the lamellae of which are held together by stand press plates, the radially inward between the exit points of the winding from the slots up range for the stator bore, as well as with a device in the machine housing for moving cooling gas through the machine.

Es ist bekannt, das Kühlgas bei derartigen Maschinen durch im Inneren der Wicklungsisolierung angebrachte Kanäle zu drücken, um auf diese Weise einen im wesentlichen direkten Wärmeübergang von der Wicklung auf das Gas zu erzielen und somit die Verlustwärme abzuführen. Zusätzlich hierzu hat man in Längsrichtung durch den Ständerkern gehende Kühlgaskanäle eingebaut, welche für die Abführung der Wärme aus diesem Teil sorgen. Die Anordnung der Kühlkanäle kann, je nach Art des Kühlgaskreislaufs und der Anbringung der Ventilatoren an einer oder beiden Stirnseiten der Maschine, verschieden sein.It is known that the cooling gas in such machines through inside to press channels attached to the winding insulation in order to create a to achieve essentially direct heat transfer from the winding to the gas and thus dissipate the heat loss. In addition to this one has in the longitudinal direction Cooling gas ducts installed through the stator core for the discharge take care of the warmth from this part. The arrangement of the cooling channels can, depending on the type of the cooling gas circuit and the attachment of the fans to one or both end faces of the machine, be different.

Um dafür zu sorgen, daß der die Ständerwicklungen kühlende Gasstrom möglichst groß ist und die Temperatur der die Wicklung bildenden Kupferleiter bei maximaler Belastung möglichst wenig- von der des Ständerkerns abweicht, ist es üblich, die Kühlkanäle im Ständerkern möglichst klein zu halten. Hierdurch sind jedoch die Kanäle nur noch für einen Gasdruck von etwa 0,2 kg geeignet, der für den Ständerkern bereits äußerst kritisch ist. Die Folge einer derartigen Ausbildung der Kühlkanäle ist jedoch, daß die Kühlung des Ständerkerns am Gasaustrittsende so gering wird, daß sich die Isolierung an dieser Stelle bis zur zulässigen Höchsttemperatur erwärmt, weil das durch die Kühlkanäle dem Ständerkern zugeführte Gas bereits- seine Höchsttemperatur erreicht hat und die in den Endlamellen und den Ständerpreßplatten durch Wirbelströme erzeugte Verlustwärme nicht mehr aufnehmen kann.To ensure that the gas flow cooling the stator windings is as large as possible and the temperature of the copper conductors forming the winding maximum load deviates as little as possible from that of the stator core, it is common to to keep the cooling channels in the stator core as small as possible. However, this means that the Channels only suitable for a gas pressure of about 0.2 kg, that for the stator core is already extremely critical. The consequence of such a design of the cooling channels is, however, that the cooling of the stator core at the gas outlet end is so low, that the insulation heats up to the maximum permissible temperature at this point, because the gas fed to the stator core through the cooling channels is already at its maximum temperature has reached and that in the end lamellas and the stator press plates by eddy currents can no longer absorb generated heat loss.

Um diese Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ständerpreßplatten an der Innenseite Kühl= kanäle aufweisen, die im Bereich der Nuten an dem Rand der Ständerbohrung enden und denen Kühlgas von der Hochdruckkammer zugeführt wird, das an den Stellen aus den Kühlkanälen der Preßplatten wieder abströmt, an denen die Wicklung aus den Nuten des Ständerblechpaketes austritt. Hierdurch wird es möglich, diejenigen Teile der Ständerpreßplatten zu kühlen, in denen die stärkste Wärmekonzentration auftritt. Als entscheidender Vorteil. der durch diese erfindungsgemäße Maßnahme erzielt wird, ergibt sich die Möglichkeit, die Leistung der Maschine auf Grund einer verbesserten Kühlung des kritischen Erwärmungsbereiches des Ständers zu steigern.In order to avoid these disadvantages of the known devices proposed according to the invention that the stator press plates on the inside cooling = Have channels that end in the area of the grooves at the edge of the stator bore and to which cooling gas is supplied from the high-pressure chamber, which is made at the points the cooling channels of the press plates flows off again, where the winding from the grooves of the stator core emerges. This makes it possible to use those parts of the To cool stator press plates, in which the strongest heat concentration occurs. As a decisive advantage. which is achieved by this measure according to the invention, there is the opportunity to improve the performance of the machine on the basis of To increase cooling of the critical heating area of the stator.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Endteil des Statorblechpaketes im Schnitt, Fig. 2 eine Ständerpreßplatte nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht, Fig. 3 eine Lamelle des Ständers mit den den radialen Teil der zu den Ständerpreßplatten führenden Kühlkanäle bildenden Schlitzen, Fig. 4 eine Lamelle des Ständers mit den den axialen Teil der zu den Ständerpreßplatten führenden Kühlkanäle bildenden Öffnungen.Further advantageous details of the invention are based on the Drawing explained in more detail by way of example. It shows Fig. 1 the end part of the stator core in section, Fig. 2 shows a press plate according to the invention in perspective View, Fig. 3 shows a lamella of the stator with the radial part of the to the stator press plates leading cooling channels forming slots, Fig. 4 a lamella of the stand with the the axial part of the cooling channels leading to the stator press plates forming openings.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht das Statorblechpaket 23 aus Lamellen 44, die auf (nicht dargestellte) Stäbe im Maschinengehäuse aufgereiht sind. Die Lamellen 44 werden durch eine Preßvorrichtung 50 zusammengepreßt, welche aus einer Scheibe 51 besteht, auf die an dem Endstück 41 des inneren Mantels 35 befestigte Klemmbacken 52 drücken. Ferner besteht die Preßvorrichtung aus den Ständerpreßplatten 53, die vom Außenumfang des Ständers nach innen bis zur Ständerbohrung reichen. Die Ständerpreßplatten 53 sind am innenliegenden Ende der Scheibe 51 mittels Schraubenbolzen 54 befestigt, welche die Preßkraft etwa auf die Mitte der Preßplatten 53 übertragen.As can be seen from Fig. 1, the stator core 23 consists of lamellae 44, which are lined up on bars (not shown) in the machine housing. the Lamellae 44 are pressed together by a pressing device 50, which consists of a Washer 51 is attached to the end piece 41 of the inner shell 35 Press clamping jaws 52. Furthermore, the press device consists of the stand press plates 53, which extend inwards from the outer circumference of the stator to the stator bore. The stand pressure plates 53 are at the inner end of the disk 51 by means of screw bolts 54 attached, which transmit the pressing force approximately to the center of the pressing plates 53.

Die in Maschinenlängsrichtung verlaufende Ständerwicklung 55 kann aus auf geeignete Weise mit Kühlgas beaufschlagten elektrischen Leitern bestehen, mit denen das Kühlgas unmittelbar oder mittelbar in Berührung kommt. Vorzugsweise werden aus Teilleitern bestehende Leiter (nicht gezeigt) benutzt, die in zwei Lagen angeordnet sind, zwischen denen sich eine herkömmliche, aus Rohren von hohem elektrischem Widerstand bestehende Trennlage befindet. Um die Wirbelströme in den Leitern herabzusetzen, sind die Teilleiter vorzugsweise mit Isoliermaterial ummantelt und gekreuzt angeordnet. Die Verbindung zwischen den Enden von zwei in verschiedenen Nuten liegenden Leitern besteht aus einer Kupferklemme 56; die um die durch einen Abstand voneinander getrennten Enden der beiden Leiter gelegt ist. Das Kühlgas tritt in die Rohröffnung am Ende des Wicklungsteils 55 ein, strömt in Längsrichtung der Maschine durch den Ständer, wobei es Wärme von den Leitern aufnimmt, und verläßt den Ständer am entgegengesetzten Ende wieder.The stator winding 55 running in the longitudinal direction of the machine can off in a suitable manner with cooling gas applied electrical There are ladders with which the cooling gas is in direct or indirect contact comes. Preferably, conductors consisting of partial conductors (not shown) are used, which are arranged in two layers, between which there is a conventional one made of tubes separating layer with high electrical resistance. To the eddy currents In the conductors to reduce, the sub-conductors are preferably with insulating material encased and arranged crossed. The connection between the ends of two in different grooves lying conductors consists of a copper terminal 56; the around which is placed by a distance separated ends of the two conductors. The cooling gas enters the pipe opening at the end of the winding part 55, flows into Longitudinal direction of the machine through the stand, where it absorbs heat from the conductors, and leaves the stand at the opposite end.

Im Blechpaket 23 sind in axialer Richtung durchgehende weitere Kühlkanäle 57 angeordnet, die aus einander deckenden Öffnungen in den Lamellen 44 gebildet sind und die an den Ständerenden im Bereich der Ständerpreßplatten 53 offen sind. Diese Kanäle 57 haben einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt, so daß sie nur einen kleinen Teil des umgewälzten Kühlgases durch den Ständer leiten. Die Abmessungen der Kühlkanäle 57 im Ständer und der aus den die Wicklungsleiter kühlenden Rohren bestehenden Kanäle sind so aufeinander abgestimmt, daß die jeweils durchströmende Gasmenge sowohl das Ständerblechpaket wie auch die Wicklungsleiter auf gleicher Temperatur hält, wenn die Maschine unter Last läuft. Hierdurch wird eine ungleichmäßige Ausdehnung der Wicklungsleiter und des Ständereisens vermieden.In the laminated core 23 are further continuous cooling channels in the axial direction 57 arranged, which are formed from mutually overlapping openings in the lamellae 44 and which are open at the stator ends in the area of the stator press plates 53. These channels 57 have a relatively small cross section, so that they only pass a small part of the circulating cooling gas through the stator. The dimensions the cooling channels 57 in the stator and that from the tubes cooling the winding conductors existing channels are coordinated so that each flowing through The amount of gas in both the stator core and the winding conductors are the same Maintains temperature when the machine is running under load. This creates an uneven Expansion of the winding conductors and the stator iron avoided.

Nach dem Vorschlag der Erfindung sorgt eine besondere Einrichtung für die Kühlung der Ständerpreßplatten 53, die an dem Ende des Ständers angeordnet sind, an welchem das heiße Gas austritt. Zu diesem Zweck sind in den Ständerpreßplatten 53 die Nuten 65 angebracht, welche radial vom außen- zum innenliegenden Ende der Platten verlaufen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn die Ständerpreßplatten 53 an der Endlamelle 44 des Blechpakets anliegen, entstehen die in Fig. 1 dargestellen Kanäle 70. Da die Nuten 65 jedoch nicht bis zu den Enden der Preßplatten 53 reichen, sind die von den Nuten 65 und der Endlamelle 44 gebildeten Kanäle 70 an ihren Enden verschlossen. Die Zufuhr des Kühlgases findet daher von dem mit der Hochdruckseite des Gebläses verbundenen Ringkanal 66 aus, die zwischen der Außenseite des Statorkerns und dem Innenmantel 35 angeordnet ist, über besondere Zuführungskanäle 73 und 72 statt. Der zum Ständer radial verlaufende Teil 73 dieser Leitungen wird dadurch die nach außen offenen Schlitze 74, der in axialer Richtung verlaufende Teil 72 durch die Bohrung 76 in den Lamellen 44 gebildet (s. Fig. 3 u. 4). Die an den Außenrändern der Lamellen angeordneten trapezförmigen Aussparungen 45 dienen zur Befestigung der Lamellen auf entsprechend profilierten Stangen im Gehäuse.According to the proposal of the invention, a special device provides for the cooling of the stator press plates 53, which are arranged at the end of the stator at which the hot gas emerges. For this purpose, grooves 65 are made in the stator press plates 53, which run radially from the outer to the inner end of the plates, as shown in FIG. When the stator press plates 53 lie against the end lamella 44 of the laminated core, the channels 70 shown in FIG. 1 are created closed at their ends. The cooling gas is therefore supplied from the annular channel 66 connected to the high pressure side of the fan, which is arranged between the outside of the stator core and the inner jacket 35, via special supply channels 73 and 72. The part 73 of these lines running radially to the stator is formed by the outwardly open slots 74, and the part 72 running in the axial direction is formed by the bore 76 in the lamellae 44 (see FIGS. 3 and 4). The trapezoidal recesses 45 arranged on the outer edges of the slats are used to fasten the slats on appropriately profiled rods in the housing.

Der Austritt des Kühlgases aus den Kanälen 70 erfolgt durch seitliche, im Bereich der Nuten an der Ständerbohrung in den Druckfingern der Preßplatten 53 angeordnete Bohrungen 78. Durch diese seitliche Anordnung der Austrittsöffnungen wird eine Störung des den Luftspalt 15 durchfließenden Gasstroms vermieden. Die Bohrungen 78 sind ferner in einander benachbarten Preßplatten radial versetzt zueinander angeordnet, damit sich die- -jeweiligen Strömungen nicht gegenseitig beeinträchtigen.The exit of the cooling gas from the channels 70 takes place through lateral, in the area of the grooves on the stator bore in the pressure fingers of the pressure plates 53 arranged bores 78. Through this lateral arrangement of the outlet openings a disruption of the gas flow flowing through the air gap 15 is avoided. the Bores 78 are also radially offset from one another in adjacent press plates arranged so that the respective currents do not interfere with each other.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kühleinrichtung für eine gasgekühlte dynamoelektrische Maschine mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckgaskammer, einem Ständer, dessen Lamellen durch Ständerpreßplatten zusammengehalten werden, .die radial nach innen zwischen die Austrittsstellen der Wicklung aus den Nuten bis zur Ständerbohrung reichen, sowie mit einer Einrichtung in dem Maschinengehäuse zur Bewegung von Kühlgas durch die Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerpreßplatten an der Innenseite Kühlkanäle aufweisen, die im Bereich der Nuten an dem Rand der Ständerbohrung enden und denen Kühlgas von der Hochdruckkammer zugeführt wird, das an den Stellen aus :den Kühlkanälen :der Preßplatten wieder abströmt, an denen die Wicklung aus den Nuten des Ständerblechpaketes austritt. PATENT CLAIMS: 1. Cooling device for a gas-cooled dynamo-electric Machine with a high pressure and a low pressure gas chamber, a stand, its Lamellae are held together by stator press plates, .the radially inward between the exit points of the winding from the slots to the stator bore range, as well as with a device in the machine housing for moving cooling gas by the machine, characterized in that the stand press plates on the inside Have cooling channels that end in the area of the grooves at the edge of the stator bore and to which cooling gas is supplied from the high-pressure chamber, which is made at the points : the cooling channels: the press plates flows off again, where the winding from the Grooves of the stator core emerges. 2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfinger der Preßplatten zahlreiche Öffnungen zur Abgabe von Kühlgas im Bereich der Nuten an der Ständerbohrung aufweisen. 2. Cooling device according to claim 1, characterized characterized in that the pressure fingers of the press plates have numerous openings for delivery of cooling gas in the area of the grooves on the stator bore. 3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen der Kühlkanäle benachbarter Druckfinger der Ständerpreßplatten radial versetzt angeordnet sind. 3. Cooling device according to claim 1 and 2, characterized in that the outflow openings of the cooling channels Adjacent pressure fingers of the stator press plates are arranged radially offset. 4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringkanal für das Kühlmittel auf der Hochdruckseite den Ständerkern umgibt und daß in den- Kernlamellen Leiteinrichtungen zur Verbindung des Kühlmittelringkanales mit den Kanälen in den Ständerpreßplatten vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 737 104; schweizerische Patentschriften Nr. 41 957, 189 955; USA.-Patentschrift Nr. 2 761987. 4. Cooling device according to claim 1 to 3, characterized in that an annular channel for the coolant on the high pressure side surrounds the stator core and that guide devices for connecting the coolant ring channel with the channels in the stator press plates are provided in the core lamellae. Documents considered: German Patent No. 737 104; Swiss patents No. 41 957, 189 955; U.S. Patent No. 2,761,987.