DE69838316T2 - Direktgekühlter Dynamoelektrishermaschinestäderkern mit erhöhter Wärmeübertragungsfähigkeit - Google Patents

Direktgekühlter Dynamoelektrishermaschinestäderkern mit erhöhter Wärmeübertragungsfähigkeit Download PDF

Info

Publication number
DE69838316T2
DE69838316T2 DE69838316T DE69838316T DE69838316T2 DE 69838316 T2 DE69838316 T2 DE 69838316T2 DE 69838316 T DE69838316 T DE 69838316T DE 69838316 T DE69838316 T DE 69838316T DE 69838316 T2 DE69838316 T2 DE 69838316T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
turbulator
laminations
component
axially spaced
turbulators
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69838316T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69838316D1 (de
Inventor
Philip Lynn Glenville Andrew
Frederick John Jr. Clifton Park Rink
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.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE69838316D1 publication Critical patent/DE69838316D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69838316T2 publication Critical patent/DE69838316T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen und speziell auf ein Mittel zum Verbessern der Wärmeübertragungsrate in Kühlkanälen, die verwendet werden, um den Statorkern solcher Maschinen zu ventilieren.
  • Wie von Fachleuten in der Entwicklung elektrischer Generatoren allgemein verstanden wird, ist die Leistung der heutigen Maschinen zur Stromerzeugung durch die physische Größe eingeschränkt, welche zu verringern ist, um auch die Kosten zu verringern. Die Entwickler sind sich ferner der Größen- und Gewichtsbegrenzungen bewusst, welche durch den inländischen und ausländischen Landverkehr auferlegt werden.
  • Es wird ebenfalls allgemein verstanden, dass magnetische und ohmsche Verluste im Innern des Stators Wärme erzeugen, welche abgeleitet werden muss, um einen elektromagnetischen Ausfall zu vermeiden, und diese Verluste eine ernste Beschränkung der Leistung einer Maschine der gegebenen physischen Abmessung darstellen. Die hohe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit von gasförmigem Wasserstoff wurde in der Vergangenheit erfolgreich von den Herstellern ausgenutzt, die versucht haben, die Bedürfnisse ihrer Kunden nach erhöhter Leistung zu erfüllen, im Rahmen der Beschränkungen der physischen Transportverpackung und Wärmebelastung. Für die Kunden, die nicht willens sind, die zusätzlichen Kosten und die Komplexität der Wasserstoffkühlung zu tolerieren, müssen die Hersteller Mittel entwickeln, um den Anstieg in der Wärmebelastung zu handhaben, welche einhergehen mit ihren Anstrengungen, den Maschinen einer gegebenen physischen Abmessung zusätzliche Leistung zu entlocken.
  • Der aktuelle Stand der Technik wird von einem radialen Kanal repräsentiert, der durch Trennen der Statorkernblechlamellen gebildet wird, indem im Innern Distanzstücke radial angeordnet werden, wie in 1 dargestellt und an anderer Stelle beschrieben. Ein gasförmiger Fluidfluss wird angeregt, von einer Sammelfläche hinter dem Statorkern zu dem Rotor-/Statorluftspalt in eine radial nach innen gerichtete Richtung weiterzuströmen (eine radial nach außen gerichtete Strömungsrichtung ist ebenfalls möglich). Diese radialen Kanäle sind in sogenannten Einheiten angeordnet; eine Einheit umfasst mehrere Blechlamellen (in einem Beispiel siebzig), die übereinander geschichtet sind. Die Einheiten sind durch die radial ausgerichteten Innendistanzstücke getrennt, die gemeinsam mit den nebeneinander liegenden Blechlamellen der nebeneinander liegenden Einheiten die radialen Belüftungskanäle definieren.
  • Der Fluidfluss in den Kernblechlamelleneinheiten gleicht ohmsche und magnetische Verluste durch konvektive Wärmeübertragung aus. Fachleute werden diese Konfiguration als allgemeine Praxis erkennen und zudem erkennen, dass dieser Fluss in fluiddynamischem Sinne in dem Zahnbereich des Kanals (radial innen) turbulent sein wird. Die Erfinder haben keine Kenntnis über vorherige Anstrengungen zum Steigern der Wärmeübertragung in dem Statorkernkanal mithilfe eines turbulenzsteigernden oder eines oberflächensteigernden Gerätes. Die Erfinder haben keine Kenntnis von irgendeiner anderen Anwendung von Turbulatoren für die Statoren von Turbowechselstromgeneratoren; obwohl die Verwendung von Turbulatoren zum Steigern der Kühlraten in den Innenfluss durchgängen von Düsenflugzeugmotorturbinenschaufeln bekannt ist.
  • Die Erfindung hat eine bedeutende Anwendung in der Steigerung der Stromausgabefähigkeit von Wechselstromgeneratoren einer gegebenen physischen Abmessung, die in einer Verringerung der Herstellungskosten pro MW je Ausgabe resultiert. Alternativ erlaubt die Erfindung eine Verringerung in der physischen Abmessung von Maschinen einer gegebenen Größe, die gleichermaßen in einer Kostenersparnis resultiert. Eine dritte mögliche Anwendung der Erfindung liegt in der Verringerung von störendem Kühlflusspumpverlust und Luftwiderstandsverlust, was zu einer Verbesserung der Gesamteffizienz und einer Verringerung des wahrgenommenen Geräuschpegels führt. Die Erfindung bringt nur eine geringe Modifikation des bestehenden Statorkerndesigns mit sich und erfordert keine neuen Komponenten. Die Erfindung hat eine direkte Anwendung auf eine große Gruppe dynamoelektrischer Maschinen, die eine gasförmige Luft- oder Wasserstoffströmung (und möglicherweise die Strömung anderer Gase wie z.B. Helium) zum Kühlen einsetzen.
  • In den hierin offenbarten beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Erfindung eine Mehrzahl Protuberanzen, nachstehend als Turbulatoren bezeichnet, aber in der Technik der Wärmeübertragung auch als Rippen oder Nocken bekannt, welche sich in die Statorkernkühlkanäle erstrecken. Diese sind zum Beispiel bekannt aus dem Dokument PATENT ABSTRACTS of Japan, vol. 005, No. 055 (E-052), 16. April 1981 (1981-06-16), JP 56006635A (TOSHIBA CORP), 23. Januar 1981 (1981-01-23). Die Hauptfunktion des Turbulators ist es, das Maß an turbulentem, fluiddynamischem Mischen zwischen erwärmten Fluid neben der Kanalwand und relativ küh lem Fluid nahe der Kanalmittellinie zu erhöhen. Das gesteigerte Mischniveau bringt kühleres Fluid mit der Kanalwand in Kontakt und erzeugt ein größeres Potential für die Wärmeübertragung. Ein zweites Merkmal des Wirbelkanals ist ein Anstieg in der Oberfläche, die dem konvektiven Kühlgas ausgesetzt wird. Ein drittes Merkmal ist die Bildung von Flächen örtlicher fluiddynamischer Trennung und erneuter Befestigung, an denen eine örtliche Steigerung der Wärmeübertragung auftritt, in dem Kanal in der Nähe des Turbulators.
  • Die hier beschriebene Erfindung erfüllt somit die vorstehend erwähnten Anforderungen durch gesteigerte Raten der Wärmeabfuhr aus der Ankerwicklung des Generators von elektrischen Turbowechselstromgeneratoren mit großer Leistung. Die Erfindung erfüllt außerdem den zunehmend wichtigen Bedarf nach Bestandskontrolle, da im Ergebnis der Erfindung keine neuen Komponenten in den Generator eingeführt werden. Schließlich erfüllt die Erfindung den Bedarf nach breiter Anwendbarkeit über eine gesamte Produktlinie, da sie in Verbindung mit jedem gasförmigen oder flüssigen Kühlmedium, das derzeit verwendet oder von den Fachleuten zur künftigen Anwendung erwartet wird, angewendet werden kann.
  • Somit strebt diese Erfindung nach einer wesentlichen Verringerung im Temperaturabfall zwischen den Stator-Leiter-Windungen und der Kaltgastemperatur für einen gegebenen Aufwand im störenden Kühlflusspumpverlust. Diese größere Leistungsfähigkeit kann ausgenutzt werden, um Generatoren mit größerem Output für eine gegebene physische Abmessung zu entwickeln. Alternativ erlaubt die Erfindung eine Verringerung von störendem Kühlflusspumpverlust und Luftwiderstandsverlust, die zu einer Verbesserung der Effizienz und einer Verringerung von Lärm für eine gegebene Größe und eine physische Abmessung führt.
  • Diese Erfindung bietet dem Kunden ebenfalls einen erhöhten Output für eine gegebene Maschinengröße, insbesondere in Fällen, in denen die Leistung einer Einheit nahe am Übergangspunkt zwischen den Kühltechnologien liegt. Zum Beispiel kann diese Erfindung die Anwendung einer luftgekühlten Maschine mit einer Größe ermöglichen, die sonst eine wasserstoffgekühlte Maschine erfordern würde. Das ist ein kommerziell ansprechender Aspekt, da viele Kunden versuchen, die zusätzlichen Kosten, Sicherheitsvorkehrungen und Komplexität des Wasserstoffkühlens zu vermeiden. Als zweites Beispiel kann diese Erfindung die Anwendung einer wasserstoffgekühlten Maschine mit einer Größe ermöglichen, die sonst ein flüssigkeitsgekühltes Statorstangendesign erfordern würde. In diesem Fall werden die Kosten und die Komplexität eines Tanks mit entionisiertem Wasser vermieden.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie ein völlig passives Verfahren zum Erhöhen der Wärmeübertragung darstellt, das keine chemischen Zusätze, akustischen Eingaben oder andere aktive Auslöseimpulse erfordert. Die Erfindung wird besonders einfach hergestellt und erfordert lediglich einen einfachen Längsschneide- und Formvorgang als eine der Stufen zum Bilden der Blechlamellen in einer Stanzmaschine. Die Erfindung erfordert keine exakten Toleranzen, um wie erwartet zu funktionieren. Schließlich ist die Erfindung auf die gesamte Produktlinie anwendbar, sowohl für luftgekühlte als auch wasserstoffgekühlte Maschinen und ist in der Tat auf jedes flüssige oder gasförmige Kühlmedium anwendbar.
  • In einem ersten Aspekt der Erfindung sind die Turbulatoren in dem Joch oder dem radial äußeren Bereich einer der zwei Blechlamellen gebildet, die einen entsprechenden Kühlmitteldurchgang bilden. Die Turbulatoren sind in jedem der radialen Kanäle radial voneinander beabstandet. Die Turbulatoren erstrecken sich im Allgemeinen senkrecht zur Fließrichtung und erstrecken sich ungefähr 20% von der Kanalhöhe (d. h. die Abmessung zwischen den nebeneinander liegenden Blechlamellen, wie von den Innendistanzstücken definiert) in den Kanal.
  • In einer Ausführungsform in Bezug auf die Erfindung sind ähnliche Turbulatoren vorwiegend in den Zahnbereichen der entsprechenden Blechlamelle gebildet, die sich lediglich partiell in den Jochbereich erstrecken.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist jeder Turbulator von einem Paar Kanten gebildet, die in einer im Wesentlichen V-förmigen Anordnung ausgerichtet sind. Die Turbulatoren sind lediglich in dem Jochbereich bereitgestellt, könnten aber auch in dem Zahnbereich bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform in Bezug auf die Erfindung ist jeder Turbulator von einer einzelnen Rippe oder Kante gebildet, die an dem Kühlmittelfluss ausgerichtet ist, wobei sich die Turbulatoren radial durch den Joch- und den Zahnbereich erstrecken. Diese Anordnung verursacht weniger Druckabfall bezüglich der Turbulatoren, die schräg an dem Fluss montiert sind.
  • In allen beschriebenen Ausführungsformen wird ein Anstieg in der Wärmeübertragung erwartet aufgrund der Rau heit, die nicht nur mit den Turbulatoren an sich verbunden ist, sondern auch mit dem Hohlraum in der Kanaloberfläche, der durch die Bildung der Rippe oder des Turbulators aus der Blechlamelle entsteht.
  • In jedem Fall wird die Kante oder die Rippe, die den gesamten oder einen Teil eines Turbulators bildet, ausgeschnitten und anschließend aus der Ebene der Blechlamelle in einem Winkel hinausgebogen, der von ungefähr 30° bis 90° reicht, bei einem bevorzugten Bereich von ungefähr 30° bis 45°.
  • Somit bezieht sich die Erfindung in ihren breiteren Aspekten auf ein dynamoelektrisches Maschinenstatorkernbauteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass nebeneinander liegende Einheiten aus geschichteten Blechlamellen von einer Mehrzahl sich radial erstreckender Distanzstücke getrennt sind und jedes nebeneinander liegende Paar Distanzstücke gemeinsam mit den nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen einen radialen Kühlkanal definiert, wobei die Verbesserung eine Mehrzahl Turbulatorelemente in jedem Kühlkanal umfasst und sich jedes Turbulatorelement von einer Seite der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen in den Kanal erstreckt.
  • Die Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen:
  • 1 eine partielle Seitenansicht eines herkömmlichen Statorkernblechlamellenbauteils ist;
  • 2 eine Schnittansicht eines Distanzstückes ist, welches in dem in 1 dargestellten Bauteil enthalten ist;
  • 3 eine partielle Seitenansicht eines Statorkernblechlamellenbauteils in Bezug auf die Erfindung ist;
  • 3A eine vergrößerte partielle Perspektive eines in 3 dargestellten Turbulators ist;
  • 4 eine partielle Seitenansicht eines Statorkernblechlamellenbauteils in Bezug auf die Erfindung ist;
  • 4A ein vergrößertes Detail aus 4 ist;
  • 4B ein Schnitt entlang der Linie 4B-4B in 4A ist;
  • 5 eine partielle Seitenansicht eines Statorkernblechlamellenbauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 5A eine partielle Perspektive eines in 5 dargestellten Turbulators ist; und
  • 6 eine partielle Seitenansicht eines Statorkernblechlamellenbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist.
  • Mit Bezug auf 1 wird ein Abschnitt eines herkömmlichen Statorkernblechlamellenbauteils 10 dargestellt. Das Bauteil kann ungefähr 70 einzelne Blechlamellen in einer Einheit 12 umfassen. Mit Ausnahme des nachstehend Er wähnten sind diese Blechlamellen typischerweise 0,014 bis 0,018 Zoll dick und eine Einheit aus Blechlamellen ist ungefähr 1 bis 3 Zoll dick. Eine Mehrzahl Innendistanzstücke oder Stangen 16 ist an der äußersten Blechlamelle 14 der Einheit befestigt und erstreckt sich radial entlang des Jochbereichs 18 der Kernblechlamelle und längere Distanzstücke oder Stangen erstrecken sich nicht nur radial entlang des Jochbereichs 18, sondern auch entlang des radial nach innen gerichteten Zahnbereichs 20. Die Blechlamelle, an welche die Innendistanzstücke geschweißt sind, ist dicker als die übrigen Blechlamellen in der Einheit und typischerweise 0,025 Zoll dick. Die Innendistanzstücke 16 weisen eine im Allgemeinen I-Strahlenform im Querschnitt auf (siehe 2), wobei die flache Seite nebeneinander liegende Statorkernblechlamelleneinheiten verbindet, um dadurch eine Mehrzahl sich radial erstreckende Kühlmitteldurchgänge oder -kanäle zwischen den nebeneinander liegenden Distanzstücken zu definieren. Abhängig von der speziellen Kühlmittelanordnung kann der Kühlmittelfluss radial nach innen oder radial nach außen erfolgen. Typischerweise weisen die Innendistanzstücke eine Höhe von ungefähr 0,250 Zoll auf, die anschließend die Höhe des Kühlmitteldurchgangs definieren. Die Breite der Distanzstücke beträgt ebenfalls ungefähr 0,250 Zoll.
  • Mit Bezug auf 3 wird nun eine partielle Seitenansicht eines Bauteils in Bezug auf die Erfindung dargestellt. Die Statorkernblechlamelleneinheit 22 gleicht im Allgemeinen der in 1 dargestellten darin, dass durch sich radial erstreckende Distanzstücke 24 und zwei nebeneinander liegende Blechlamellen der nebeneinander liegenden Blechlamelleneinheiten radial ausgerichtete Kühlmitteldurchgänge gebildet werden. 3 stellt auch den Ort und die Ausrichtung einer Mehrzahl Turbulatoren 26 im Innern der sich radial erstreckenden Kühlkanäle dar. Daher wird deutlich, dass sich die Turbulatoren 26 in regelmäßig beabstandeten Intervallen in Radialrichtung befinden und im Allgemeinen der Krümmung des Statorkernbauteils in Umlaufrichtung folgen. Es wird außerdem beobachtet, dass die Turbulatoren 26 lediglich in dem Jochbereich 28 und nicht in dem Zahnbereich 30 des Statorkernblechlamellenbauteils auftreten.
  • Mit Bezug auf 3A wird deutlich, dass die Turbulatoren 26 lediglich in der einzelnen Blechlamelle 32 der vielen Blechlamellen 32, 32a, 32b, 32c, ... in der Einheit gebildet sind, die eine Wand des Kühlkanals bildet. In dieser Ausführungsform kann der Turbulator 26 eine Breite von 0,380 Zoll aufweisen und ist bezüglich der Ebene des Blechlamellenbauteils im 90°-Winkel ausgerichtet. Es wird jedoch anerkannt werden, dass die Turbulatoren in einem Winkel von zum Beispiel zwischen 30 oder 45° bezüglich der Ebene der Blechlamelle gebildet werden können, wie nachstehend in Verbindung mit 4B beschrieben. Diese Turbulatoren sind durch Rippen oder Kanten gebildet, die aus der Blechlamelle ausgestanzt und anschließend so gebogen werden, dass sie sich in den Kühlmitteldurchgang erstrecken. Das erfolgt natürlich vor der Montage der entsprechenden Einheit. Die Blechlamelle, in der die Turbulatoren gebildet sind, weist eine Dicke von 0,025 Zoll auf, während die anderen Blechlamellen 32a, b, c, etc. in der Einheit eine Wanddicke von 0,014 Zoll aufweisen. Wie in der herkömmlichen Praxis gibt es ungefähr 70 Blechlamellen in jeder Einheit. Das Verhältnis zwischen dem radialen Abstand der Turbulatoren (z. B. ungefähr 0,375 Zoll) zur Höhe der Turbulatoren (z. B. ungefähr 0,25 Zoll) beträgt vorzugsweise unge fähr 15, kann aber auch zwischen ungefähr 5 und 20 betragen.
  • Es ist zu beachten, dass keine Punktschweißverbindungen erforderlich sind, um die Turbulatoren anzubringen. Das vermeidet nicht nur den zusätzlichen Herstellungsschritt des Punktschweißens, sondern schließt auch die Möglichkeit aus, dass sich der Turbulator von der Kanaloberfläche löst und um den Generator wandert, der starken Magnetfeldern unterliegt. Die Turbulatoren könnten jedoch direkt an die Blechlamellen, die den Kanal umfassen, geschweißt werden.
  • Das Innendistanzstück 26 weist einen im Allgemeinen rechwinkligen Querschnitt und eine Höhe von annähernd 0,125 Zoll auf. Bei Turbulatoren mit einer Höhe von ungefähr 0,025 Zoll erstrecken sich die Turbulatoren ungefähr 20% der Höhe des Durchgangs oder ungefähr 10% des hydraulischen Durchmessers des Kanals in den Kühlmitteldurchgang.
  • Gemäß der herkömmlichen Praxis besteht die Blechlamelle 32, die die Wand des Kühlmitteldurchgangs bildet, im Allgemeinen aus Kohlenstoffstahl, während die übrigen Blechlamellen 32a, b, c, etc. in der Einheit aus Siliziumstahl gebildet sind. Hier ist jedoch zu beachten, dass die Auswahl der Materialien und der Materialdicken gemäß dieser Erfindung im Allgemeinen nicht über die gleichen Abmessungen/Parameter wie in der Anordnung aus dem Stand der Technik variiert, wie zum Beispiel in 1 dargestellt.
  • Mit Bezug auf die 4, 4A und 4B wird nun ein anderes Blechlamellenbauteil in Bezug auf die Erfindung dargestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Turbulatoren 34 in einer Blechlamelle 36 vorwiegend in den Zahnbereichen 38 gebildet sind, sich aber partiell in den Jochbereich 40 erstrecken. Die Turbulatoren sind wieder in radialen Durchgängen zwischen radial angeordneten Innendistanzstücken 42 gebildet, wie von nebeneinander liegenden Blechlamellen nebeneinander liegender Einheiten definiert. Der radiale Abstand zwischen den Turbulatoren und die Art und Weise, in der die Turbulatoren gebildet sind, ähneln ansonsten der vorstehend bereitgestellten Beschreibung in Verbindung mit den 3 und 3A. Eine Veränderung liegt allerdings darin, dass die Turbulatoren 34 aus der Blechlamelle 36 ausgestanzt sind, so dass sich der Turbulator in einem Winkel von 30° bis 45° bezüglich der eigentlichen Blechlamelle erstreckt. Das erfolgt hauptsächlich, um den Schneide- und Stanzvorgang, in dem die Turbulatoren gebildet werden, zu vereinfachen. Der maximale Vorsprung des Turbulators 34 in den Kühlmitteldurchgang beträgt wieder 0,025 Zoll.
  • Mit Bezug auf 5 und 5A wird eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Turbulatoren 44 in einer entsprechenden Blechlamelle 46 einer entsprechenden Blechlamelleneinheit gebildet sind durch ein Paar Kanten 48, die ausgerichtet sind, um im Wesentlichen V-förmige Wirbelerzeuger zu bilden. Der Pfeil zeigt die normale Ausrichtung der Turbulatoren bezüglich des Flusses an, aber die Ausrichtung kann verändert werden. Der radiale Abstand zwischen den Turbulatoren 44 ist größer als bei den Turbulatoren 34 und spiegelt die radiale Komponente der V-Form wieder. Andernfalls ähnelt die allgemeine Anordnung der Turbulatoren in dem Jochbereich der Statorkernblechlamelle zwischen nebeneinander liegenden Distanzstücken 50 der in den 3 und 3A dargestellten Anordnung. In diesem Beispiel wird jedoch der Stanzmaschinenvor gang eingesetzt, um ein Paar Elemente auszuschneiden und zu biegen, um die vorstehend erwähnte wesentliche V-Form zu bilden. Von dieser Ausführungsform kann erwartet werden, dass sie sogar einen weiteren Anstieg in der Wärmeübertragung ermöglicht aufgrund der Rauheit, die mit dem größeren Hohlraum 51 in der Kanaloberfläche verbunden ist, der aus der Bildung der Rippe oder des Turbulators aus der Blechlamelle resultiert.
  • Mit Bezug auf 6 wird noch eine andere Anordnung der Turbulatoren dargestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich nicht nur die Turbulatoren 52 radial entlang der Statorkernblechlamelle 54 einer entsprechenden Blechlamelleneinheit sowohl in den Zahn- als auch in den Jochbereich 56 bzw. 58 erstrecken, sondern die Turbulatorausrichtung so verändert wurde, dass sich die Kanten parallel zu den Distanzstücken 60 und parallel zur Fließrichtung erstrecken.
  • Es ist zu erwähnen, dass in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Turbulatoren dargestellt werden, wie sie sich von lediglich einer Seite der entsprechenden Kühlkanäle erstrecken. Die Turbulatoren könnten sich jedoch auch von beiden Seiten der Kanäle erstrecken, entweder in ausgerichteter oder versetzter Beziehung in Radialrichtung.
  • Das Testen der mit Turbulatoren versehenen Kühlmittelkanäle, die der in den 4, 4A und 4B dargestellten bevorzugten Anordnung gleichen, zeigt, dass die Wärmeübertragungsleistung an der mit Turbulatoren versehenen Wand ungefähr zweimal so gut ist wie die in den Kühlmitteldurchgängen mit gleichmäßigem Fluss.

Claims (9)

  1. Dynamoelektrisches Maschinenstatorpaketbauteil (10), bei dem nebeneinander liegende Einheiten (22) aus geschichteten Blechlamellen (34, 46, 54) von einer Mehrzahl sich radial erstreckender Distanzstücke (24, 42, 50, 60) getrennt sind und bei dem jedes nebeneinander liegende Paar Distanzstücke gemeinsam mit den nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen einen radialen Kühlkanal mit einer Höhenabmessung definiert, die gekennzeichnet ist durch mehrere Turbulatorelemente (26, 34, 44, 52) in jedem radialen Kühlkanal, wobei sich jedes Turbulatorelement von mindestens einer Seite der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen in den radialen Kühlkanal erstreckt und wobei jedes Turbulatorelement mit einer der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen integral gebildet ist und wobei jedes Turbulatorelement aus einem Paar Rippen (18) gebildet ist, die aus einer der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen geschnitten und gebogen sind, um einen Hohlraum (51) in der Kanaloberfläche des Turbulatorelements zu erzeugen, das sich in einem Winkel von ungefähr 30° bis ungefähr 90° zu der einen der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen erstreckt.
  2. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes Turbulatorelement (26, 34, 44, 52) in einem Winkel von ungefähr 30° bis ungefähr 45° zu einer der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen erstreckt.
  3. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Turbulatorelement (26, 34, 44, 52) im Wesentlichen senkrecht zu einer Fließrichtung des Kühlmittels durch den Kanal ausgerichtet ist.
  4. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Turbulatorelement eine Höhe aufweist, die ungefähr 20% der Höhe des radialen Kühlkanals oder ungefähr 10% des hydraulischen Durchmessers des radialen Kühlkanals entspricht.
  5. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulatoren entlang des radialen Kühlkanals radial beabstandet sind, so dass ein Verhältnis zwischen dem radialen Abstand und dem Höhenausmaß des radialen Kühlkanals zwischen ungefähr 5 und 20 liegt.
  6. Bauteil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulatorelemente (26, 34, 44, 52) entlang des radialen Kühlkanals bis zu ungefähr 9,5 mm (0,375 Zoll) radial beabstandet sind.
  7. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Turbulator eine integrale Kante (48) aufweist, die partiell aus einer der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen ausgeschnitten ist, wodurch ebenfalls ein Hohlraum (51) entlang des jeweiligen radialen Kühlkanals gebildet wird.
  8. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Turbulatoren parallel zu einer Fließrichtung erstrecken.
  9. Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Turbulatorelemente (26, 34, 44, 52) von beiden Seiten der nebeneinander liegenden axial beabstandeten Blechlamellen in den Kanal erstrecken.
DE69838316T 1997-07-25 1998-07-23 Direktgekühlter Dynamoelektrishermaschinestäderkern mit erhöhter Wärmeübertragungsfähigkeit Expired - Lifetime DE69838316T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/900,788 US5869912A (en) 1997-07-25 1997-07-25 Direct-cooled dynamoelectric machine stator core with enhanced heat transfer capability
US900788 1997-07-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69838316D1 DE69838316D1 (de) 2007-10-11
DE69838316T2 true DE69838316T2 (de) 2008-05-21

Family

ID=25413080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69838316T Expired - Lifetime DE69838316T2 (de) 1997-07-25 1998-07-23 Direktgekühlter Dynamoelektrishermaschinestäderkern mit erhöhter Wärmeübertragungsfähigkeit

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5869912A (de)
EP (1) EP0893871B1 (de)
JP (1) JPH1198727A (de)
AT (1) ATE371982T1 (de)
CA (1) CA2234525C (de)
DE (1) DE69838316T2 (de)
RU (1) RU2210157C2 (de)
TW (1) TW428355B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008016758A1 (de) * 2008-03-31 2009-10-01 Alstom Technology Ltd. Stator für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine mit einem solchen Stator

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583526B2 (en) * 1999-10-19 2003-06-24 General Electric Company Generator stator core vent duct spacer posts
US6376945B1 (en) * 2000-05-08 2002-04-23 General Electric Company Cooling flow gas transition inserts in stator core ducts and methods of cooling a stator core
JP4644909B2 (ja) * 2000-05-15 2011-03-09 パナソニック電工株式会社 モータのフィン構造
JP4742418B2 (ja) * 2000-12-15 2011-08-10 パナソニック株式会社 電機子およびその電機子を用いたモータ
US6777836B2 (en) * 2000-12-20 2004-08-17 General Electric Company Heat transfer enhancement at generator stator core space blocks
US6498408B2 (en) 2000-12-20 2002-12-24 General Electric Company Heat transfer enhancement at generator stator core space blocks
US6617749B2 (en) * 2000-12-22 2003-09-09 General Electric Company Re-entrant spaceblock configuration for enhancing cavity flow in rotor endwinding of electric power generator
US6608419B2 (en) 2000-12-27 2003-08-19 General Electric Company Flux shunt for a power generator stator assembly
US6462457B2 (en) 2000-12-27 2002-10-08 General Electric Company Power generator
US6429567B1 (en) 2000-12-27 2002-08-06 General Electric Company Power generator
US6504274B2 (en) * 2001-01-04 2003-01-07 General Electric Company Generator stator cooling design with concavity surfaces
US20020105238A1 (en) 2001-02-06 2002-08-08 Radomile Michael Camillo Method and kit for improved distribution of cooling air in an electric machine
US6462458B1 (en) * 2001-04-24 2002-10-08 General Electric Company Ventilated series loop blocks and associated tie methods
EP1280257A1 (de) * 2001-07-23 2003-01-29 ALSTOM (Switzerland) Ltd Generator zur Erzeugung hoher Spannungen
US6703729B2 (en) 2001-08-15 2004-03-09 General Electric Company Reverse flow stator ventilation system for superconducting synchronous machine
US6819016B2 (en) 2002-07-18 2004-11-16 Tm4 Inc. Liquid cooling arrangement for electric machines
US6720699B1 (en) 2002-10-25 2004-04-13 General Electric Company Keybar voltage and current reduction for a power generator assembly
US7009317B2 (en) * 2004-01-14 2006-03-07 Caterpillar Inc. Cooling system for an electric motor
US20060043801A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Caterpillar Inc. Liquid cooled switched reluctance electric machine
EP1694947B1 (de) * 2004-10-28 2010-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Elektrobleche mit abstandsstreifen und entsprechendes herstellungsverfahren
US8453719B2 (en) 2006-08-28 2013-06-04 Dana Canada Corporation Heat transfer surfaces with flanged apertures
KR100858290B1 (ko) 2007-01-16 2008-09-11 한양대학교 산학협력단 공랭식 전동장치
CA2681975C (en) 2007-03-30 2017-05-30 Alstom Technology Ltd Rotor for an electrodynamic machine
DE102007000636A1 (de) 2007-11-07 2009-05-14 Alstom Technology Ltd. Rotor für eine elektrodynamische Maschine
EP2112746A1 (de) * 2008-04-22 2009-10-28 Siemens Aktiengesellschaft Dynamoelektrische Maschine
JP2011223661A (ja) * 2010-04-05 2011-11-04 Honda Motor Co Ltd 電動機
US20110266896A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Alstom Hydro France Rotating electric machine
EP2431702B1 (de) * 2010-09-21 2020-10-28 GE Renewable Technologies Luftgekühlter Motorgenerator sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Motorgenerators
US8629587B2 (en) * 2010-12-23 2014-01-14 Asia Vital Components Co., Ltd. Water-cooling structure for electric motor
CN102064636B (zh) * 2011-01-12 2012-07-25 哈尔滨理工大学 具有定子多回路往复式通风***的汽轮发电机
EP2509195A1 (de) * 2011-04-07 2012-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Statoranordnung
DK2518868T3 (en) 2011-04-27 2014-03-10 Siemens Ag Cooling device for an electric machine
US9559569B2 (en) 2012-02-13 2017-01-31 Ge Aviation Systems Llc Arrangement for cooling an electric machine with a layer of thermally conducting and electrically insulating material
PT2639937E (pt) 2012-03-16 2015-02-05 Alstom Renewable Technologies Rotor para uma máquina eletrodinâmica
US9197104B2 (en) 2012-07-25 2015-11-24 Electro-Motive Diesel, Inc. Venting device for electric machine
US9531242B2 (en) 2012-12-31 2016-12-27 Teco-Westinghouse Motor Company Apparatuses and methods for cooling electric machines
DE102013207931A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Wobben Properties Gmbh Synchrongenerator-Stator und Synchrongenerator
DE102013010249A1 (de) * 2013-06-13 2014-12-18 Kienle + Spiess Gmbh Stator/Rotorblech für Stator/Rotorpakete von Generatoren und Elektromotoren, Stator/Rotorpaket mit einem solchen Stator/Rotorblech sowie Verfahren zur Herstellung eines Stator/Rotorbleches
RU2524168C1 (ru) * 2013-06-24 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") Электрическая машина с газовым охлаждением и способ ее охлаждения
RU2546964C1 (ru) * 2013-09-25 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Авиационное оборудование" Статор электрической машины с жидкостным охлаждением проточным хладагентом
EP2879278B1 (de) * 2013-11-27 2017-06-28 Skf Magnetic Mechatronics Vielseitiges Kühlgehäuse für einen Elektromotor
KR101526297B1 (ko) * 2014-01-17 2015-06-05 두산중공업 주식회사 발전 장치의 고정자 코어의 설치 방법, 그에 따른 발전 장치 및 고정자 코어 어셈블리.
CN103746481B (zh) * 2014-01-20 2015-09-23 国网新源控股有限公司 一种定子铁心通风沟结构
EP2916433A1 (de) * 2014-03-06 2015-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit durch Kühlgas gekühltem Rotor
EP2999098A1 (de) * 2014-09-18 2016-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Elektrodynamische Maschine mit Kühlströmungskanal
US9673668B2 (en) * 2014-09-18 2017-06-06 General Electric Company Compression band shim pack for stator core, related stator and generator
US9800119B2 (en) * 2014-12-01 2017-10-24 Hamilton Sundstrand Corporation Electromechanical actuator having an oil and water thermal system
CN104578486B (zh) * 2014-12-26 2018-04-27 北京金风科创风电设备有限公司 通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机
CN104539071B (zh) * 2014-12-26 2017-11-21 北京金风科创风电设备有限公司 通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机
CN104578483B (zh) * 2014-12-26 2017-06-27 北京金风科创风电设备有限公司 通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机
CN104617690A (zh) * 2015-03-04 2015-05-13 哈尔滨电机厂有限责任公司 一种加强电机定子冷却的过流扇形片
US9793767B2 (en) * 2015-03-19 2017-10-17 Hamilton Sundstrand Corporation Method and assembly for cooling an electric machine
JP6165279B2 (ja) * 2016-01-18 2017-07-19 三菱電機株式会社 永久磁石埋込型回転電機
CN106253512A (zh) * 2016-08-29 2016-12-21 哈尔滨理工大学 利于散热的大型电机定子通风槽钢结构
CN106329761A (zh) * 2016-08-30 2017-01-11 江苏微特利电机股份有限公司 一种电机双槽钢定子通风结构
US10971975B2 (en) * 2016-12-14 2021-04-06 American Axle & Manufacturing, Inc. System and method for stator slot encapsulation using injected polymer
EP3553920A1 (de) * 2018-04-10 2019-10-16 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Kühlvorrichtung für einen stator eines elektrischen generators
US11171535B2 (en) * 2019-07-12 2021-11-09 Hamilton Sundstrand Corporation Electric motor and housing with integrated heat exchanger channels
CN113394908B (zh) * 2021-06-28 2022-09-27 威海西立电子有限公司 一种电机冷却结构、电机及电机的制造方法
RU210285U1 (ru) * 2021-06-28 2022-04-06 Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") Статор турбогенератора

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US925991A (en) * 1909-06-22 Bullock Electric Mfg Co Ventilating means for laminated cores.
US925271A (en) * 1906-08-31 1909-06-15 Allis Chalmers Core-spacing member for dynamo-electric machines.
US4182966A (en) * 1975-06-16 1980-01-08 Westinghouse Electric Corp. Ventilation system for dynamoelectric machines
SU547921A1 (ru) * 1975-07-07 1977-02-25 Статор электрической машины
US4061937A (en) * 1976-02-25 1977-12-06 Westinghouse Electric Corporation Method and apparatus for fabricating vent plate having bow-tie slot arrangement
JPS566635A (en) * 1979-06-25 1981-01-23 Toshiba Corp Iron core of rotary electric machine
FR2481853A1 (fr) * 1980-04-30 1981-11-06 Alsthom Atlantique Distanceur d'event statorique pour machine dynamoelectrique de puissance
SU1640779A2 (ru) * 1989-03-07 1991-04-07 Е.В. Останькович и Д.Е. Почуйко Электрическа машина
RU1802899C (ru) * 1990-11-26 1993-03-15 Лысьвенский Турбогенераторный Завод Ао "Привод" Пакетированный сердечник электрической машины

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008016758A1 (de) * 2008-03-31 2009-10-01 Alstom Technology Ltd. Stator für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine mit einem solchen Stator

Also Published As

Publication number Publication date
DE69838316D1 (de) 2007-10-11
TW428355B (en) 2001-04-01
EP0893871B1 (de) 2007-08-29
US5869912A (en) 1999-02-09
EP0893871A3 (de) 2000-04-12
CA2234525C (en) 2007-09-25
JPH1198727A (ja) 1999-04-09
EP0893871A2 (de) 1999-01-27
CA2234525A1 (en) 1999-01-25
RU2210157C2 (ru) 2003-08-10
ATE371982T1 (de) 2007-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69838316T2 (de) Direktgekühlter Dynamoelektrishermaschinestäderkern mit erhöhter Wärmeübertragungsfähigkeit
DE69803891T2 (de) Rotationsmaschine Rotor mit Klauenpolen und Zusatz-Dauermagnete
DE69811564T2 (de) Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge
DE102006005316B4 (de) Kühleinrichtung für eine elektrische Maschine, elektrische Maschinen mit einer solchen Kühleinrichtung, Dynamoblech sowie Herstellungsverfahren für solche elektrischen Maschinen
DE69503190T2 (de) Verbesserungen an Kühlvorrichtungen für rotierende elektrische Maschinen
DE102011054250B4 (de) Belüfteter Rotor und Stator für dynamoelektrische Maschine
EP2742578B1 (de) Dynamoelektrische maschine mit einem selbsttragenden gehäuse
DE69811613T2 (de) Fahrzeuglichtmaschine
DE19728172C2 (de) Elektrische Maschine mit weichmagnetischen Zähnen und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP2933902B1 (de) Entwärmung einer elektrischen Maschine
DE102019215015A1 (de) Transversalflussmaschine
WO2008034864A1 (de) Stator für eine elektrische maschine mit flüssigkeitskühlung
DE19842948A1 (de) Elektromotor
EP3079229A1 (de) Kühlung einer elektrischen maschine
CH323433A (de) Verfahren und Einrichtung zum Kühlen von elektrischen Leitern einer ganz gekapselten, dynamoelektrischen Maschine
DE102016218457A1 (de) Generator vorzugsweise einer Windturbine
EP2493054B1 (de) Mehrphasige Transversalflussmaschine mit geschrägten Rückschlusssegmenten
DE102005021907A1 (de) Elektrische Maschine
EP4193450B1 (de) Windkraftanlage mit zumindest einer dynamoelektrischen maschine
DE102021214491A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine und elektrische Maschine
DE19919040C2 (de) Synchronmaschine oder Asychronmaschine für große Windenergieanlagen
DE102007019284A1 (de) Dynamoelektrische Maschine
WO2014005910A2 (de) Elektromaschine mit einem mit wirbelgeneratoren versehenen stator-lamellenpaket für eine integrierte kühlanordnung
DE60212405T2 (de) Ständeraufbau für eine elektrische Maschine und Herstellungsverfahren für denselben
DE10054338C2 (de) Kühlsystem für trägheitsarme rotierende elektrische Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition