DE3014319A1 - Elektrische maschine mit gaskuehlung - Google Patents
Elektrische maschine mit gaskuehlungInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft das Gebiet des Elektromaschinenbaues und bezieht sich insbesondere auf eine elektrische
Maschine mit Gaskühlung.
Die Erfindung kann in Turbogeneratoxen mit radialen
Luftkanälen im Ständer mit einer radialen und einer radial-axialen Lüftungsanlage angewendet werden.
Es ist eine elektrische Maschine mit Gaskühlung (s· SU-Urheberschein Nr. 509947 vom 16.02.73) bekannt, die
einen Läufer und einen Ständer enthält, der einen Kern mit Radialkanälen und Buten auf der Innenfläche, eine in den
Nuten des Ständerkernes untergebrachte Wicklung und sie befestigende Keile mit im Spalt zwischen dem Ständer
und dem Läufer entlang der Achse dieser Maschine angeordneten Ansätzen aufweist·
Die Ansätze der Keile bremsen den mit dem Läufer umlaufenden Gasstrom, was die Strömungsgeschwindigkeit des
Gases bezüglich das Läufers erhöht. Die Kühlung des Ständers verschlechtert sich hierbei aber wegen der Geschwindigkeitsabnahme
des Gasstromes gegenüber dem Ständer und der damit zusammenhängenden Verringerung des Gasdurchflusses
in den Sadialkanälen.
Es ist auch eine elektrische Maschine mit Gaskühlung (s. den SU-Urheberschein Nr. 550723, Kl. H02K
3/48, 1960) bekannt, die einen Läufer und einen Ständer enthält, der einen Kern mit Badialkanälen und Nuten auf der
Innenfläche, eine in den Nuten des Ständerkernes unterge-
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brachte Wicklung und sie befestigende Keile mit in dem Spalt zwischen dem Ständer und dem Läufer in Richtung der
Langsachse der elektrischen Maschine angeordneten Ansätzen aufweist«
Die in den Luftspalt ragenden Ansätze sind zwischen dem Ständer und dem Läufer mit in Längsrichtung einander
abwechselnden Quernuten und Zähnen ausgeführt·
Im Betrieb der genannten elektrischen Maschine mit Gaskühlung bremsen die Zähne der Ansätze der Keile
den in Tangentxalrichtung umlaufenden Gasstrom, wodurch
eine Geschwindigkeitserhöhung des Gasstromes bezüglich des Läufers und dessen wirksame Abkühlung gewährleistet werden,
während die Nuten in den Ansätzen der Keile die Zonen mit einem erhöhten Gasdruck im Luftspalt und als Folge davon
eine Überhitzung des Ständers beseitigen.
Jedoch bleiben im Ständer an den Zähnenliegende Zonen,
in denen die Erhitzung groß ist, was die Sihlung des Ständers verschlechtert, während die Wirksamkeit der
Kühlung des Läufers unzureichend ist, weil die Keile sich nicht über die ganze Länge des Ständers erstrecken.
Darüber hinaus ist in der bekannten elektrischen Maschine mit Gaskühlung die Montage
schwierig, weil der Läufer in den Ständer genau einzuführen ist, ohne die Ansätze der Keile
zu beschädigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine mit Gaskühlung zu schaffen, bei der
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durch. Ausnutzung des Staudruckes des - umlaufenden Gasstromes
die Kühlung verbessert und die Montage vereinfacht ist.
Dies wird dadurch erreicht, daß in der elektrischen Maschine mit Gaskühlung, die einen läufer und einen Ständer
enthält, der einen Kern mit Radialkanälen und Nuten auf der Innenfläche, eine in den Nuten des Ständericernes untergebrachte
Wicklung und sie befestigende Keile mit in dem Spalt zwischen dem Ständer und dem Läufer in Richtung der
Längsachse der elektrischen Maschine angeordneten Ansätzen aufweist, gemäß der Erfindung die Ansätze bei einem Teil
der Keile ausgeführt sind und jeder Ansatz eine mit einer
Neigung gegenüber der Innenfläche des Ständers liegende Grundfläche, eine an der vom Ständer am weitesten entfernt en
Stirnseite der Grundfläche anliegende und dem Läufer zugewandte Längsrippe, zwei parallele in Querebenen
des Ständers liegende ■..■-..-.^ .seiner Innenfläche zugewandte
Seitenwände besitzt, wobei sich zwischen der Grundfläche des Ansatzes und der Innenfläche des Ständers ein mit den Radialkanälen
des Ständerkernes verbundener Hohlraum ausbildet.
Zweckmäßig werden die Ansätze bei mindestens zwei auf der Innenfläche des Ständers gleichmäßig angeordneten Keilen
ausgeführt·
JUs ist bevorzugt, daß mindestens zwei benachbarte, aufeinander
in Tangentialrichtung folgende , Keile mit den
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solcher
Ansätzen eine Gruppe bilden und mindestens zwei^auf der Innenfläche
des Ständers gleichmäßig angeordneter Gruppen mit Keilen ohne Ansätze abwechseln.
Auch zweckmäßig ist es,zwischen den Ansätzen der benachbarter
Keile einer Gruppe einen bpalt in 'rangentialrichtung
zu haben.
.his ist möglich, die Längsrippe η aufeinanderfolgender
Ansätze einer Gruppe mit zunehmender Hohe in Drehrichtung
aes Läufers auszuführen.
Bevorzugt ist die Längsrippe eines jeden Ansatzes aus einem elastischen Werkstoff hergestellt.
Die vorliegende Erfindung gestattet es, den Gasdurchfluß
in den Radialkanälen des Ständers zu erhöhen und dessen Kühlung zu verbessern, während die Ausführung der Keile
in ganzer Länge des Ständers die Wirksamkeit der Bremsung des Gasstromes im Luftspalt und als i'olge davon die
Kühlung des Läufers vergrößert. Zur Verringerung der Erhitzung der aktiven Teile der elektrischen Maschine
trägt auch die Verringerung der Aufheizung des Gases in deren Luftspalt bei.
Die .Erfindung ermöglicht es auch, Dei gegebener
Leistung den Materialverbrauch zu reduzieren, die Abmessungen der elektrischen Maschine zu verringern oder bei gegebenen
Abmessungen der elektrischen Maschine deren Leistung zu erhöhen. Die Erfindung gestattet es auch, die Montage
und die Reparatur der elektrischen Maschine mit Gas-
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kühlung zu vereinfachen.
Die Jürfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
und beiliegender zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt?
Fig. 1 sehematisch die elektrische Maschine mit Gaskühlung
(im Querschnitt)J
Fig· 2 eine axonometrische Projektion eines Keiles mit
einem Ansatz,
Pie elektrische Maschine mit Gaskühlung enthält einen Ständer 1 (ü*ig. 1), der einen Kern 2 mit Radialkanälen 3
und Abstandshaltern 4 unä Hüten 5 auf der Innenfläche aufweist.
Die elektrische Maschine enthält auch eine Wicklung 6, die in. den JSuten 5 liegt und durch nach der Lange zusammensetzbare
Keile 7 mit Ansätzen 6 gehalten wird, die in den
Keilen 7 mit Hilfe einer Schwalbenschwanzverbindung befestigt
und in dem bpalt 9 zwischen aem Ständer 1 und einem
Läufer 10 in Kichtung der Längsachse der elektrischen Maschine angeordnet sind· Der Ständer 1 und der Läufer 10
liegen koaxial» und ihre Längsachse stellt die Längsachse der elektrischen Maschine dar. Die Ansätze 8 der üeile 7
sind In ganzer länge des Ständers 1 durchgehend ausgeführt.
Jeder Ansatz 8 (Fig· 2) weist eine Grundfläche 11, die mit einer Neigung gegenüber der Innenfläche des Ständer 1 (IFig.1)
und
angeordnet istf vzwei parallele, in Querebenen des Ständers 1 (Fig. 1) liegende und nach innen weisende Seitenwände 12 (Fig. 2) auf. Hierbei bildet sich zwischen der
angeordnet istf vzwei parallele, in Querebenen des Ständers 1 (Fig. 1) liegende und nach innen weisende Seitenwände 12 (Fig. 2) auf. Hierbei bildet sich zwischen der
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Grundfläche 11 des Ansatzes 8 und der Innenfläche des Ständers
1 ein Hohlraum 3Us1 der mit den Radialkanälen 3
hat. des Kernes 2 des Ständers 1 Verbindung^An der vom Ständer
cen
1 am weitesten entfernt angeordneten Stirnseite der Grundschließt
fläche 11 ν eine dem Läufer 10 zugewandte Längsrippe
fläche 11 ν eine dem Läufer 10 zugewandte Längsrippe
14 an.
Die genannten Ansätze 8 sind bei mindestens zwei auf
der Innenfläche des Ständers 1 gleichmäßig angeordneten Keilen 7 der Wicklung 6 des Ständers 1 ausgeführt, weil
erst bei einer solchen Mindestzahl der Ansätze 8 sich der
Effekt einer Verbesserung der Abkühlung der elektrischen Maschine bemerkbar macht.
Mindestens zwei benachbarte, in Tangentialrichtung aneinander
mit den Grundflächen 11 und den Seitenwand©η 12 anschließende
Keile 7 mit den Ansätzen 8 bilden eine Gruppe 15» die mit mindestens zwei auf der Innenfläche
des Ständers 1 gleichmäßig angeordneten Gruppen mit Keilen 7 ohne Ansätze 8 abwechseln. In der vorliegenden Ausführungsform
der elektrischen Maschine gibt es drei Gruppen
15 und in jeder Gruppe 15 je drei Keile 7 mit den Ansätzen 8·
Die Zusammenfassung der Keile 7 zu den Gruppen 15 gestattet es,einen in Tangentiairichtung erstreckten Hohlraum
zu schaffen, und die sich vor der Längsrippe 14 ausbildende Überdruckzone liegt in einigem Abstand
von der dem Ständer 1 am nächsten gelegenen Stirnseite der Grundfläche 11. Ebenso wie für die einzelnen An-
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sätze 8 der Keile 7 ist die minimal mögliche Anzahl der Gruppen
15 der Keile 7 gleich zwei.
Zur Vereinfachung der Montage der elektrischen Maschine
wird zwischen den Ansätzen 8 der benachbarten Keile 7 in
der Gruppe 15 ein Spalt 16 in Tangentialrichtung ausgeführt.
Die Längsrippe 14 eines jeden nachfolgenden Ansatzes
in der Gruppe 15 der Keile 7 wird mit in der Drehrichtung des Läufers 10 nach dem Pfeil A
zunehmender Höhe ausgeführt, was es gestattet, den dynamischen Druck des umlaufenden
Gasstromes wirksam auszunutzen und die Durch.-strömung der Radialkanäle 3 zu erhöhen*
Die Längsrippe 14 eines jeden Ansatzes 8 ist zur Erleichterung der Einführung des Läufers 10 in den Ständer 1
aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus Gummi, hergestellt, was es erlaubt, den Spalt zwischen dem Läufer
10 und der Längsrippe 14 geringer zu halten. Durch die Pfeile B sind in der Zeichnung die Strömungswege des Gases
im Betrieb der elektrischen Maschine mit Gaskühlung durch Absaugelüftung angedeutet.
Im Betrieb der elektrischen Maschine mit Gaskühlung durch Ab sauge lüftung strömt das Gas von
außerhalb des i£erns2 des Ständers 1 unter der Wirkung von
(nicht gezeigten) Ventilatoren in die Radialkanäle 3 ^d
weiter in den Luftspalt 9 ein·
Unter der Wirkung der Rotation des .Laufers 10 in Efeilrichtung
A wird das Gas im .Luftspalt 9 intensiv gewirbelt und erzeugt vor den Längsrippen 14 Überdruck- und hinter
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die ihnen Unter druck ζ onen. Der durch. ^ Ansätze 8 der Keile 7
ausgebildete Hohlraum 13 verstärkt ejektorartig
den über die Radialkanäle 3 in den Luftspalt 9 einströmenden
Gasstrom, was den Gasdurchfluß durch die Radialkanäle 3 erhöht und die Abkühlung des Ständers 1 verbessert. Aus
dem Luftspalt 9 gelangt das Gas in die Ventilatoren,
Die gesamte Aufheizung des Gases in der vorliegenden elektrischen Maschine sinkt gleichfalls ab.
Bei einer DrucÜüftung strömt das Gas unter der Wirkung
der Ventilatoren in den Luftspalt 9 und dann in die
die Radialkanäle 3 des Ständers 1 ein· Der durch vAnsä'-cze 8
der Keile 7 gebildete Hohlraum spielt in diesem Fall die Rolle von Einströmöffnungen (einer Leitvorrichtung) für
den aus dem Luftspalt 9 io die Radialkanäle 3 und weiter in
außerhalb des
den Raum ν Kern 2 des Ständers 1 zu den Ventilatoren kommenden Gasstrom. Der Gasdurchfluß in den Radialkanälen 3 nimmt ebenfalls zu.
den Raum ν Kern 2 des Ständers 1 zu den Ventilatoren kommenden Gasstrom. Der Gasdurchfluß in den Radialkanälen 3 nimmt ebenfalls zu.
In den betrachteten Lüftungsanlagen gestattet die Anwendung
der vorliegenden Erfindung, den Gasdurchfluß durch die Radialjfeanäie 3 des Ständers 1 zu vergrößern und seine
Abkühlung zu verbessern, während die Längsrippen 14 der Ansätze 8 der Keile 7 den in Tangentialrichtung umlaufenden
Gasstrom abbremsen, wodurch eine Geschwindigkeitsexhöhung
des Gases gegenüber dem Läufer IO und dessen wirksame Ab-Jcühlung
gewährleistet werden.
Dies gestattet es, bei gegebenen Abmessungen der
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elektrischen. Maschine deren, leistung -zu erhöhen oder bei
gegebener Leistung den Materialverbrauch zu reduzieren
und die Abmessungen der elektrischen Maschine zu verringern. Darüber hinaus;, gestattet,..die vorgeschlagene Konstruktion,
die, . Montage und Reparatur der;elektrischen Maschine init
Gaskühlung zu beschleunigen. · . : _..
■0.3 00-4
Claims (1)
- j/Tsentralnoe konstruktorskoe b.iuro "oo mode^nizatsii ieist-/u;iuscheiTo o"borudovania elektrostantsy G-lavenergoremontaEEEiITRISGHE MASGHIlJi; MIT GASKÜHLUNGPATENTANSPRÜCHE1.) Elektrische Maschine mit GasJoihiung, die- einen Läufer,- einen Ständer,- einen Ständerkern mit Radiai£anälen und Nuten auf der Innenfläche,- eine in den Buten des Ständerkernes untergebrachte Wicklung,- die Wicklung befestigende Keile mit in dem Spalt zwischen dem Ständer und dem Läufer in Richtung der Längsachse der elektrischen Maschine angeordneten Ansätzen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß- die Ansätze (ö) bei einem Teil der Keile (7) ausgeführt sind,- jeder Ansatz (ö) eine mit einer Neigung gegenüber der Innenflache des Ständers (1) liegende Grundfläche (11),030CH9/0684 ORIGINAL INSPECTEDeii±e oh. der vom Ständer (1) am weitesten entfernt angeordneten Stirnseite der Grundflache (11) anliegende und dem Läufer (10) zugewandte längsrippe (14) v zwei parallele; in Querebenen des Ständers (1) liegende und seiner Innenfläche zugewandte Seitenwände (12) aufweist,- zwischen der Grundfläche (11) des Ansatzes (8) und der Innenfläche des Ständers (1) ein mit den Radialkanälen (3) des Kernes (2) des Ständers (1) verbundener Hohlraum (13) gebildet ist.2· .Elektrische Maschine mit Gasjcühlung nach Anspruch dadurch gekennzeichnet) daß- die Ansätze (8) Dei mindestens zwei auf der Innenfläche des Ständers (1) gleichmäßig angeordneten Keilen (7) ausgerührt sind·3· Elektrische Maschine mit Gaskühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß- mindestens zwei benachbarte, aneinander in Tangentialriehtung anliegende Keile (7) mit Ansätzen (8) eine Gruppe (15) bilden undsolcher- mindestens zwei^auf der Innenfläche des Ständers (1)gleichmäßig angeordneterGruppen (15) mit Keilen (7) ohne Ansätze (8) abwechseln·4. Elektrische Maschine mit Gaskühlung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß- die Ansätze (8) benachbarter Keile (7) einer Gruppe (15) mit einem Spalt (16) in Tangentialrichtung ange-030049/0684ordnet sind·5· Elektrische Maschine mit Gaskühlung nach einem beliebigen der Ansprüche 3» 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Höhe der Längsrippen (14) von in Drehrichtung (A) des Läufers (10) aufeinanderfolgenden Ansätzen (8) einer Gruppe (15) zunimmt.6. JElektrische Maschine mit Gaskühlung nach einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß- die Längsrippe (14) eines jeden Ansatzes (8) aus einem elastischen Werkstoff hergestellt ist.030049/068 ORIGINAL INSPECTED
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