DE3014319A1

DE3014319A1 - Elektrische maschine mit gaskuehlung

Info

Publication number: DE3014319A1
Application number: DE19803014319
Authority: DE
Inventors: Vladimir Jurievitsch Avruch; Jurij Ivanovitsch Azbukin; Leonid Aleksandrovitsc Duginov; Elrich Iosifovitsch Gurevtisch; Valerij Alekseevitsch Shelepov
Original assignee: TS K BJURO MODERNIZACII DEISTV
Current assignee: TS K BJURO MODERNIZACII DEISTV
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1980-12-04
Also published as: SU930501A2; US4313068A; DE3014319C2; CH652256A5; FR2455384B1; IN154034B; FR2455384A1

Description

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Beschreibung

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 ist_f ^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

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.

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. · . : _..

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Claims

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Tsentralnoe konstruktorskoe b.iuro "oo mode^nizatsii ieist-/u;iuscheiTo o"borudovania elektrostantsy G-lavenergoremonta

EEEiITRISGHE MASGHIlJi; MIT GASKÜHLUNG

PATENTANSPRÜCHE

1.) 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),

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eii±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 und

solcher

- 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-

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ordnet 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.

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