KR100443114B1 - 전기기기용회전자권선 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전 축선(1) 및 다수의 도전 권선(2)을 포함하고, 상기 권선(2)은 회전 축선(1)에 대해 방사방향으로 적재되며 다수의 축방향 섹션(4) 및 다수의 접선 섹션(5)을 형성한다. 각각의 축방향 섹션(4)은 대략 직선으로 형성되며 회전 축선(1)에 대해 대략 평행하게 배치되고 제 1 냉각 채널(8)을 가지며, 상기 냉각 채널(8)은 회전 축선(1)에 대해 자오선 방향으로 배치되고 모든 권선(2)을 가로 지른다. 각각의 접선 섹션(5)은 회전 축선(1)을 중심으로 휘어지고 2개의 축방향 섹션(4)을 서로 접속시키며 관련 제 2 냉각 채널(9)을 갖고, 상기 제 2 냉각 채널(9)은 권선(2)의 내부에 놓인다. 경우에 따라 축방향 섹션(4)에 제 3 냉각 채널(15)이 제공되며, 그것은 자오선 방향으로 구불구불하게 형성된다.
Description
이러한 회전자 권선은 유럽 특허 제 0 160 887 B1호, 독일 특허 제 37 00 508 C2호, 독일 특허 공개 제 10 11 048호 및 "Electrical Times"의 논문, 1996. 03. 10., 페이지 354에 공지되어 있다.
축선에 대해 "자오선(meridional)" 방향은 축선을 포함하는 평면에 놓인 방향을 의미한다. 따라서, 축에 대해 방사방향 성분과 축에 대해 평행한 성분으로 이루어진 방향이 자오선 방향이다. "자오선"의 용어는 터보머신의 분야 및 측지학의 분야에서 사용되는 의미에 상응한다.
회전자 권선, 특히 터보제너레이터(turbogenerator)의 방식에 따른 다이나모일렉트릭 머신(dynamoelectric machine)용으로 설계된 회전자 권선의 구성, 제조 및 사용에 관한 것은 H. Sequenz에 의해 발행된 책 "Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen", Springer-Verlag, Wien und New York 1973, 페이지 169-199에 포함된 D. Lambrecht의 논문 "Laeuferwicklungen fuer Turbogeneratoren"에 제시된다. 간행물 독일 특허 공개 제 16 13 196호, 제 10 36 370호, 유럽 특허 공개 제 0 166 990 A1호 및 유럽 특허 공개 제 0250 980 A1호도 관련된다. 독일 특허 공개 제 11 46 186호는 회전자 권선의 도체를 직접 냉각하는 터보제너레이터에 관한 것이다. 접선 섹션이 축방향 섹션에 직각으로 접속된다. 접선 섹션은 간접적으로 냉각되고 축방향 섹션은 냉각 유체를 관류시키는 중공 도체로 구현된다.
전술한 유럽 특허 제 0 160 887 B1호는 축방향 섹션이 부분적으로 배럴의 내부에, 즉 배럴내에 형성된 홈의 내부에 그리고 부분적으로 배럴의 외부에 놓인 회전자 권선을 제시한다. 배럴의 2개의 축방향 단부에서 배럴의 외부에 놓인 축방향 섹션 부분은 접선 섹션과 함께 소위 권선 헤드(end windings)를 형성한다. 권선 헤드는 회전 축선을 따라 배럴로부터 돌출한 샤프트 외부에 배치되며, 권선 헤드내에서 접선 섹션은 2개의 축방향 섹션을 서로 접속시킨다. 전체 회전자 권선의 냉각은 냉각 가스, 특히 공기 또는 수소에 의해 이루어진다. 회전자 권선의 권선 헤드의 냉각은 중요하다. 상기 냉각은 권선 헤드에 접하며 상응하는 홈내에 제공된 충전재 및 권선 헤드 자체에 의해 형성된 구불 구불한 냉각 채널을 통해 냉각 가스를 안내함으로써 이루어진다. 이러한 회전자 권선은 실제 사용시 매우 바람직한 것으로 나타났으며, 특히 상응하게 형성된 회전자 권선을 갖춘 터보제너레이터를선행기술 보다 현저히 높은 출력으로 작동시킬 수 있게 한다. 이러한 회전자 권선의 사용에 의해, 공냉식 터보제너레이터를 적합한 설계시 300MVA 까지의 출력으로 작동시킬 수 있다. 냉각 가스로서 수소를 사용하면, 그것의 양호한 냉각 특성으로 인해 보다 높은 출력이 얻어질 수 있다.
"Electrical Times", 1996. 03. 10., 페이지 354의 논문에는 권선을 가진 다이나모일렉트릭 머신의 회전자가 기술된다. 각각의 권선은 홈의 외부에서 90°로 휘어지고 접선 섹션내로 이어지는 축방향 섹션내의 회전자의 홈내에 안내된다. 접선 섹션, 및 적어도 홈내로 이르는 축방향 섹션 부분은 중공 도체 구조물로 구현되므로, 권선을 통해 흐르는 냉각 유체에 의해 직접 냉각된다. 홈의 내부에 있는 축방향 섹션의 다른 부분에서는 축방향 섹션은 층층이 놓인 권선을 통해 방사방향으로 흐르는 냉각 유체에 의해 냉각된다.
미국 특허 제 4,543,503호에는 다이나모일렉트릭 머신의 회전자 권선용 냉각 공기 시스템이 공지되어 있다. 회전자 권선의 헤드는 서로 통하는 냉각 채널의 시스템에 의해 냉각된다. 회전자의 원심력 작용에 의해 저압 구역이 형성되며, 상기 저압 구역에 의해 펌핑 작용이 이루어진다. 이러한 펌핑 작용에 의해 냉각 가스가 냉각 시스템을 통해 안내된다.
본 발명은 회전 축선 및 다수의 도전 권선을 포함하고, 상기 권선은 회전 축선에 대해 방사방향으로 적재되며 다수의 축방향 섹션 및 다수의 접선 섹션을 형성하고, 상기 축방향 섹션은 대략 직선으로 형성되며 회전 축선에 대해 대략 평행하게 배치되고 관련 제 1 냉각 채널을 가지며, 상기 냉각 채널은 회전 축선에 대해 자오선 방향으로 배치되고 모든 권선을 가로 지르며, 상기 접선 섹션은 회전 축선을 중심으로 휘어지고 2개의 축방향 섹션을 서로 접속시키며 관련 제 2 냉각 채널을 갖는, 전기 기기용 회전자 권선에 관한 것이다.
도 1은 배럴에 설치된 회전자 권선의 특히 바람직한 실시예의 사시도이고,
도 2는 회전자 권선의 다른 실시예의 축방향 종단면도이다.
본 발명의 목적은 바람직한 작동 특성을 증가시키면서 구조적으로 간소화함으로써, 출력 증가와 더불어 제조 비용을 절감할 수 있는 회전자 권선을 제공하는 것이다.
상기 목적은 회전 축선 및 다수의 도전 권선을 포함하고, 상기 권선은 회전 축선에 대해 방사방향으로 적재(stack)되며 다수의 축방향 섹션 및 다수의 접선 섹션을 형성하고, 상기 축방향 섹션은 대략 직선으로 형성되며 회전 축선에 대해 대략 평행하게 배치되고 관련 제 1 냉각 채널을 가지며, 상기 냉각 채널은 회전 축선에 대해 자오선 방향으로 배치되고 모든 권선을 가로 지르며, 상기 접선 섹션은 회전 축선을 중심으로 휘어지고 2개의 축방향 섹션을 서로 접속시키며 관련 제 2 냉각 채널을 가지며, 상기 제 2 냉각 채널은 권선 내부에 뻗는, 전기 기기용 회전자 권선에 의해 달성된다. 제 2 냉각 채널은 유체 공학적으로 관련 축방향 섹션으로부터 분리된다.
그에 따라, 접선 섹션의 냉각이 접선 섹션을 형성하는 권선의 내부에 뻗은 냉각 채널에 의해 이루어진다. 축방향 섹션의 냉각을 위해, 자오선 방향으로, 특히 방사방향으로 배치된 냉각 채널에 의한 냉각이 유지되고, 상기 방식의 냉각은 경우에 따라 배럴의 내부에 놓인 축방향 섹션의 부분을 위해서만 제공되고, 권선 헤드에서 배럴의 외부에 놓인 축방향 섹션 부분을 위한 다른 방식의 냉각과 조합된다.
바람직하게는 축방향 섹션이 부분적으로 배럴의 홈 내부에 그리고 부분적으로 배럴의 외부에 놓이고, 접선 섹션은 모두 배럴의 외부에 놓인다. 이 경우, 접선 섹션은 배럴의 외부에 놓인 축방향 섹션 부분과 함께 권선 헤드를 형성한다. 배럴의 축방향 단부에 각각 하나의 권선 헤드가 놓인다. 제 1 냉각 채널이 홈의 내부에, 즉 배럴의 내부에 놓이는 것이 바람직하다. 이것과 관련해서 축방향 섹션에 연결된 접선 섹션과 배럴 사이의 축방향 섹션에 적어도 하나의 대략 자오선 방향으로 구불구불한 제 3 냉각 채널이 배치되는 것이 바람직하다. 제 3 냉각 채널은 축방향 섹션의 외부에 배치된다. 제 3 냉각 채널은 회전 축선에 대해 접선 방향으로 나란히 배치된 다수의 축방향 섹션을 포함하는 회전자 권선에서 부가의 장점을 갖는다. 축방향 섹션들 사이에 배치된 전기 절연 충전재는 홈을 가지며, 상기 홈은 인접한 축방향 섹션과 함께 제 3 냉각 채널을 형성한다.
전술한 특히 바람직한 실시예에서는 총 3개의 냉각 채널 시스템이 주어진다. 즉, 배럴 내부에 있는 축방향 섹션용 제 1 냉각 채널, 권선 헤드내의 접선 섹션용 제 2 냉각 채널 및 권선 헤드내의 축방향 섹션용 제 3 냉각 채널을 포함하는 냉각 채널 시스템이 주어진다. 상기 실시예는 실제 설계에 대한 매우 큰 유연성을 제공하며, 이것은 회전자 권선에 걸쳐 가급적 균일한 온도 분포를 얻는데 유용하다.
바람직한 실시예의 범주에서 배럴이 2개의 축방향 단부를 가지며, 접선 섹션의 하부에 이르는 샤프트가 상기 단부로부터 돌출한다. 각각의 축방향 단부에서 접선 섹션은 배럴에까지 이르며 각각의 샤프트로부터 이격된 절연 실린더상에 배치된다. 회전자 권선의 헤드도 상응하는 절연 실린더상에 배치된다. 각각의 절연 실린더와 샤프트 사이에 사이 공간이 있는 것이 바람직하며, 상기 사이 공간은 특히 사용되는 냉각 매체의 공급 및 배출을 위해 사용된다. 이것과 관련해서 바람직하게는 각각의 접선 섹션이 중심 및 2개의 단부를 가지며, 상기 단부는 각각 축방향 섹션에 접속되고, 각각의 제 2 냉각 채널은 하나의 단부 및 중심에 대해 개방되며, 각각의 절연 실린더는 접선 섹션의 각각의 단부 및 중심에 관련 홀을 갖고, 상기 홀은 방사방향 벽에 의해 절연 실린더와 샤프트 사이에 형성된 공급 채널 또는 배출 채널로 뻗는다. 절연 실린더는 반드시 일체형으로 구현되지 않아도 되며, 서로 직접 접속되지 않은 개별 부품으로 형성될 수도 있다. 절연 실린더는 주로 권선 헤드의 하부에 냉각 가스용 공급 채널 및/또는 배출 채널을 제공하기 위해 그리고 냉각 가스의 바람직하지 않는 공급 또는 배출을 밀봉하기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해, 다른 실시예, 특히 T-형 절연체 등의 배치가 가능하다.
상기 실시예의 범주에서 권선 헤드의 소위 4 플러드(flood) 냉각이 구현될 수 있다. 이것은 특히 권선 헤드내의 축방향 섹션이 공지된 방식으로 자오선 방향의 구불구불한 제 3 냉각 채널을 포함하는 경우에 그러하다. 냉각 매체의 공급은 축방향 섹션에 연결된 접선 섹션의 단부에서 이루어질 수 있다; 제 1 냉각 매체 흐름은 각각의 단부로부터 제 2 냉각 채널을 통해 접선 섹션의 중심으로 흐르고, 제 2 흐름은 제 3 냉각 채널을 통해 공지된 방식으로 배출되는 배럴의 방향으로 흐른다. 따라서, 각각의 권선 헤드에서 각각의 접선 섹션 및 그것에 연결된 축방향 섹션 부분에 대해 4개의 냉각 매체 흐름이 생기며, 이것으로부터 "4 플러드 냉각"이라는 용어가 유래된다.
접선 섹션과 축방향 섹션 사이의 접속은 각각의 접선 섹션이 2개의 단부를 가지며, 상기 단부가 관련 축방향 섹션의 단부에 접속, 특히 경질 납땜되는 방식으로 이루어진다. 이것을 위해, 축방향 섹션이 접선 섹션과 무관하게 제조되고 나중에 이것과 결합될 수 있다. 상기 결합은 바람직하게는 경질 납땜 결합이다. 이것과 관련해서 각각의 접선 섹션이 회전 축선에 대해 방사상 평면으로 배치되는 것이바람직하다. 이것은 특히 접선 섹션이 직선의 반제품으로부터 간단한 1차원 휨에 의해 제조될 수 있다는 것을 의미한다. 이 실시예에서 바람직하게는 접선 섹션이 이것과 접속될 축방향 섹션과 대략 직각으로 만난다; 이 경우, 회전자 권선은 접선 섹션과 축방향 섹션 사이의 접속 지점에 "에지"를 갖는다.
모든 실시예의 회전자 권선은 전기 기기, 특히 터보제너레이터의 방식에 따른 다이나모일렉트릭 머신용으로 설계되며, 그것 내에 배치된다.
모든 실시예의 회전자 권선을 작동시키기 위한 바람직한 방법에서 회전자 권선이 회전 축선을 중심으로 회전하고 전류를 흘리며 냉각 채널을 통해 흐르는 냉각 기체, 특히 공기에 의해 냉각된다.
본 발명의 실시예를 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 하기와 같다. 도면은 특정 특징을 나타낼 목적으로 일부가 개략적으로 도시되고 및/또는 약간 왜곡되어 도시되어 있다. 도면에 나타난 실시예에 관련한 사항은 인용된 선행 기술의 간행물, 특히 D. Lambrecht의 논문을 참고할 수 있다.
도 1에 도시된 회전자 권선은 전기 기기, 이 경우에는 터보제너레이터에서 작동 동안 그것이 회전해야 하는 회전 축선(1)에 대해 축대칭이며, 상기 회전 축선(1)에 대해 수직인, 도시되지 않은 중심 평면에 대해 반사 대칭이다. 회전자권선은 회전 축선(1)에 대해 대략 방사방향으로 층층이 적재된 다수의 권선(2)을 포함한다. 상기 권선(2)은 전기적으로 서로 접속되며, 작동시 자장, 특히 정상 자장을 형성하는 코일 장치를 형성한다.
회전자 권선은 통상적으로 금속 모놀리식 구조로 형성된 배럴(3)에 의해 지지된다. 회전자 권선은 각각 대략 직선으로 형성되며 회전 축선(1)에 대해 대략 평행한 축방향 섹션(4), 및 각각 회전 축선(1) 을 중심으로 휘어지며 2개의 축방향 섹션(4)을 서로 접속시키는 접선 섹션(5)을 갖는다. 축방향 섹션(4)은 부분적으로 권선 배럴(3)의 내부에 놓인다; 축방향 섹션(4)의 대응 부분은 회전자 권선의 배럴 영역(6)을 형성한다. 배럴(3)의 외부에 배치된 축방향 섹션(4)의 부분 및 접선 섹션(5)은 소위 권선 헤드(7)를 형성한다. 상기 권선 헤드 중 하나만이 도시된다.
회전자 권선의 작동시 회전자 권선의 전기 저항으로 인해 많은 열을 발생시킬 정도의 크기를 가진 전류가 회전자 권선을 통해 흐른다. 상기 열을 방출시키기 위해, 회전자 권선이 냉각 가스에 의해 냉각된다. 냉각 가스는 회전자 권선의 냉각 시스템을 통해 흐르고, 발생된 열을 수용하여 방출시킨다. 냉각 가스를 안내하기 위해, 각각의 축방향 섹션은 제 1 냉각 채널(8)을 갖는다. 상기 냉각 채널(8)의 입구만이 도 1에 나타난다. 제 1 냉각 채널(8)은 회전 축선(1)에 대해 자오선 방향으로 특히 방사 방향으로 배치되며 모든 권선(2)을 가로 지른다. 접선 섹션(5)의 냉각을 위해 제 2 냉각 채널(9)이 제공된다. 각각의 제 2 냉각 채널(9)은 각각의 권선(2)의 내부에 놓이므로, 축방향 섹션(4)의 냉각 채널과 직접적인 유체공학적 접속 없이 상응하는 접선 섹션(5)을 따라 연장된다.
냉각 시스템의 세부 사항을 상세히 설명하기 전에, 먼저 드럼(3)에 대한 회전자 권선의 고정을 설명한다. 회전자 권선의 배럴 영역(6)에 있는 축방향 섹션(4)의 부분은 배럴(3)의 홈(10)내에 배치되고, 각각의 축방향 섹션(4)에 대해 하나의 홈(10)이 제공된다. 각각의 홈(10)에서 축방향 섹션(4) 위에 홈 헤드 절연체(11)가 놓인다. 상기 절연체(11)는 공지된 방식으로 스프링으로 형성되거나 또는 부가의 스프링 삽입물로 보충될 수 있다. 홈 헤드 절연체(11) 위에는 밀봉쐐기(sealing wedge; 12)가 배치된다. 밀봉쐐기(12)는 홈(10)을 힘에 의해서 폐쇄(force-locking manner)하며 현저한 크기로 발생하는 원심력에 대항해서 각각의 축방향 섹션(4)을 홈(10)에 고정시킨다.
도 1에 따른 실시예에서 제 1 냉각 채널(8) 및 제 2 냉각 채널(9)에 부가해서 제 3 냉각 채널(15)이 배치된다. 제 3 냉각 채널(15)은 권선 헤드(7)에서 2개의 축방향 섹션(4)을 서로 이격시키는 절연 충전재에 의해 형성된다. 각각의 절연 충전재(13)는 리세스(14)를 갖는다. 리세스(14)는 인접한 축방향 섹션(4)과 함께 제 3 냉각 채널(15)을 형성하는 평평한 홈을 한정한다. 각각의 제 3 냉각 채널(15)은 자오선 방향으로 구불 구불하게 축방향 섹션(4)을 따라 연장되며 배럴(3)내의 축방향 홀(hole; 16)내로 뻗는다. 축방향 홀(16)은 방사방향 홀(17)과 통한다. 제 3 냉각 채널(15)을 통해 흐른 냉각 가스가 상기 방사방향 홀(17)을 통해 배럴(3)으로부터 빠져나갈 수 있다. 절연 실린더(20)가 권선 헤드(7) 아래 샤프트 부품(19)으로부터 이격되어 제공된다. 샤프트 부품(19)은 축방향 단부(18)로부터 회전 축선(1)을 따라 연장된다. 접선 섹션(5), 및 권선 헤드(7)에 속하는축방향 섹션(4)의 부분은 절연 실린더(20)상에 배치된다. 절연 실린더(20)와 샤프트 부품(22) 사이에는 방사방향 벽(21)이 제공된다. 상기 벽(21)은 냉각 가스의 공급 채널(22) 및 배출 채널(23)을 한정한다. 배출 채널(23)은 접선 섹션(5)의 중심(24) 영역에서 제 2 냉각 채널(9)로부터 배출되는 냉각 가스의 배출을 위해 사용된다. 이것을 위해, 각각의 접선 섹션(5)은 상응하는 리세스를 갖는다. 냉각 가스는 접선 섹션의 단부(25)에서 홀(26)로부터 접선 섹션(5)내로 유입된다. 홀(26)은 절연 실린더(20) 아래 공급 채널(22)로 뻗는다. 냉각 공기는 접선 섹션(5)의 중심(24)에 있는 홀(27)을 통해 배출 채널(23)내로 흐른다. 공급 채널(22)내로 뻗은 홀(26)은 냉각 가스를 제 3 냉각 채널(15)로 배출하기 위해 사용된다.
각각의 권선 헤드(7)의 냉각 채널(9) 및 (15)의 시스템은 냉각 가스의 4개의 플러드(flood)를 형성한다. 상기 플러드 중 2개는 홀(26)로부터 회전 축선(1)을 따라 배럴(3)로 흐르고, 다른 2개의 플러드는 대략 접선 방향으로 홀(26)로부터 홀(27)로 흐른다. 따라서, 상기 냉각 시스템을 " 4 플러드 냉각" 이라고 한다.
충전재(13), 절연 실린더(20) 및 벽(21)의 기능은 전술한 실시예에서 명확히 나타나는 바와 같이, 특히 회전자 권선을 냉각시키는 냉각 가스의 가이드 장치의 기능이다. 이러한 가이드 장치의 디자인 및 기능과 관련해서 충전재(13), 절연 실린더(20) 및 벽(21)으로 나누는 것은 많은 대안 중 하나를 선택한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같은 회전자의 실시예에서, 각각 예컨대 절연 실린더의 컷아웃 및 벽을 포함하는, 예컨대 T형 횡단면을 가진 부품으로 이루어진 가이드 장치의 실시예도 가능하다.
축방향 섹션(4)과 접선 섹션(5)의 접속은 접선 섹션의 단부(25)가 축방향 섹션(4)의 단부(31)에 결합, 특히 경질 납땜되도록 이루어진다. 당업자에게 통상적인 수단으로 문제 없이 그리고 최상의 품질로 이루어지는 맞대기 납땜 결합이 이루어진다. 냉각 가스의 유체 공학적 접속 없이, 축방향 섹션(4)과 접선 섹션(5)이 대략 직각으로 만나는 회전자 권선의 "에지"가 단부(25) 및 (31)에 생긴다.
상기 방식의 회전자 권선의 장점은 이미 설명되었기 때문에, 여기서 재차 설명하지 않는다. 부가로, 접선 섹션(5)에 제 2 냉각 채널(9)을 제공함으로써 2개의 접선 섹션(5) 사이의 복잡한 절연 부품이 생략될 수 있다; 냉각 채널을 접선 섹션(5) 옆에 형성하기 위해 상기 절연 부품을 사용할 필요가 없다.
도 1에는 권선 헤드(7)를 커버해야 하고 작동 동안 발생하는 큰 원심력에 대항해서 권선 헤드(7)를 지지해야 하는 캡이 도시되지 않는다. 축방향 섹션(4)의 제 1 냉각 채널(8)도 암시적으로만 도시된다. 이러한 디자인에 대한 보충 설명은 하기 도 2의 설명에 제시된다. 도 2는 도 1에 따른 실시예에 상응하는 다른 실시예를 나타낸다.
도 2는 다른 실시예에 따른 권선 헤드(7) 및 회전자 권선의 배럴 영역(6)을 나타낸다. 도 2에는 권선(2) 내의 제 1 냉각 채널(8)을 명확히 나타내는, (도시되지 않은) 회전 축선(1)을 따른 종단면도가 도시된다.
권선 헤드(7)를 커버하는 캡(28)이 도시된다. 캡(28)으로부터 권선(2)을 이격시키기 위해 디스턴스 부재(29)가 제공되며, 디스턴스 부재(29) 사이에는 냉각 가스용 배출 채널(23)이 배치된다.
도 2에 따른 실시예의 캡(28)에 상응하는 캡이 도 1에 따른 실시예에 제공된다.
배럴 영역(6) 및 권선 헤드(7)에는 대략 방사 방향으로 회전자 권선을 관통하는 제 1 냉각 채널(8)이 배치된다. 배럴 영역(6)에서 제 1 냉각 채널(8)은 밀봉쐐기(12)를 통해 뻗고, 권선 헤드(7)에서 제 1 냉각 채널(8)은 회전자 권선과 캡(28) 사이의 배출 채널(23)내로 뻗는다. 냉각 채널(8)의 방사방향 배치가 반드시 필수적인 것은 아니다; 실시예에 따라 제 1 냉각 채널(8)이 도시된 바와 같이 회전 축선(1)에 대해 수직이지 않고, 90°가 아닌 각으로 및/또는 회전 축선(1)에 대해 휘어지게 뻗는 것이 바람직할 수 있다. 권선 헤드(7)에도 제 1 냉각 채널(8)이 제공되기 때문에, 도 1에 따른 실시예에서와 같이 제 3 냉각 채널(15)의 제공될 필요가 없다. 제 2 냉각 채널(9)의 설계가 도 1의 실시예에 따른 설계에 상응하므로, 여기서 그것에 대해 상세히 설명하지 않는다.
냉각 가스의 공급은 샤프트 부품(19)을 따라 권선 헤드(7) 아래로 그리고 거기서부터 배럴(3)에 제공된, 권선(2) 하부에 연장된 홈 바닥 채널(30) 내로 이루어진다. 배럴 영역(6)의 제 1 냉각 채널(8)은 상기 홈 바닥 채널(30)내로 뻗는다. 도 1 에 도시된 바와 같은 절연 실린더(20)는 실제로 도외시될 수 있다; 물론, 도 2에 개략적으로 도시된 실시예에 경우에 따라 냉각 가스를 냉각 채널(8) 및 (9)내로 또는 그것으로 부터 멀리 안내하는 절연 부품 또는 충전재가 보충될 수 있다.
도 1 및 2에는 실제로 개별 권선(2)들 사이에 및/또는 권선(2)과 배럴(3) 사이에 필요한 절연층이 편의상 도시되지 않는다. 실시예의 범주에서 이러한 절연층이 고려되어야 하고, 개별 경우의 필요에 따라 사용될 수 있다. 냉각 채널, 예컨대 제 1 냉각 채널(8)이 절연층을 통해 뻗어야 하는 경우, 절연층은 경우에 따라 천공을 가져야 한다. 상응하는 실시예는 특히 인용한 간행물에 공지되어 있으며, 경우에 따라 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 회전자 권선은 저렴하게 제조될 수 있으며, 작동시 발생되는 열의 방출 면에서 매우 양호한 가능성을 제공한다. 본 발명에 따른 회전자 권선은 다이나모일렉트릭 머신의 적합하게 형성된 회전자의 냉각 시스템을 현저히 간소화시키고 공냉식 다이나모일렉트릭 머신용 출력 한계를 지금까지 보다 현저히 높이는데 적합하다. 이것에 수반된 효율 증가에 의해, 환경 보호에 기여하고 천연 자원의 양호한 이용을 가능하게 한다.
Claims (11)
- 회전 축선(1) 및 다수의 도전 권선(2)을 포함하고, 상기 권선(2)은 회전 축선(1)에 대해 방사방향으로 적재되며 다수의 축방향 섹션(4) 및 다수의 접선 섹션(5)을 형성하고, 상기 축방향 섹션(4)은 각각 대략 직선으로 형성되며 회전 축선(1)에 대해 대략 평행하게 배치되고 관련 제 1 냉각 채널(8)을 가지며, 상기 냉각 채널(8)은 회전 축선(1)에 대해 자오선 방향으로 배치되고 모든 권선(2)을 가로 지르며, 상기 접선 섹션(5)은 각각 회전 축선(1)을 중심으로 휘어지고 2개의 축방향 섹션(4)을 서로 접속시키며 관련 제 2 냉각 채널(9)을 갖는, 전기 기기용 회전자 권선으로서,상기 제 2 냉각 채널(9)이 권선(2)의 내부에 놓이고 유체 공학적으로 권선(2)의 관련 축방향 섹션(4)으로부터 분리되며, 2번째마다의 냉각 채널(9)은 원주 방향으로 뻗는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 1항에 있어서,상기 축방향 섹션(4)이 부분적으로 배럴(3)의 홈(10) 내부에 그리고 부부적으로 배럴(3)의 외부에 놓이고, 상기 접선 섹션(5)이 배럴(3)의 외부에 놓이는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 2항에 있어서,상기 제 1 냉각 채널(8)이 각각의 홈(10)의 내부에 놓이는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 3항에 있어서,상기 축방향 섹션(4)에 접속된 접선 섹션(5)과 배럴(3) 사이의 축방향 섹션(4)에 적어도 하나의 대략 자오선 방향의 구불구불한 제 3 냉각 채널(15)이 배치되고, 상기 제 3 냉각 채널(15)은 축방향 섹션(4)의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 4항에 있어서,상기 회전 축선(1)에 대해 접선으로 서로 나란히 배치되며 전기 절연 충전재(13)가 그 사이에 배치된 다수의 축방향 섹션(4)을 포함하고, 상기 충전재(13) 각각은 하나의 리세스(14)를 가지며, 상기 리세스(14)는 인접한 축방향 섹션(4)과 함께 제 3 냉각 채널(15)을 형성하는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,a) 상기 배럴(3)이 2개의 축방향 단부(18)를 가지며, 각각의 접선 섹션(5)의 하부에 이르는 샤프트 부품(19)이 상기 단부로부터 돌출하고,b) 상기 각각의 축방향 단부(18)에서 접선 섹션(5)은, 배럴(3)에까지 이르며 각각의 샤프트 부품(19)으로부터 이격된 절연 실린더(20)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 6항에 있어서,a) 상기 각각의 접선 섹션(5)이 중심(24) 및 2개의 단부(25)를 가지며 각각의 단부(25)에서 축방향 섹션(4)에 접속되고, 제 2 냉각 채널(9)이 하나의 단부(25) 및 중심(24)에 대해 개방되며,b) 각각의 절연 실린더(20)가 각각의 단부(25) 및 각각의 중심(24)에 관련 홀(26, 27)을 가지며, 상기 홀은 방사상 벽(21)에 의해 절연 실린더(20)와 샤프트 부품(19) 사이에 형성된 공급 채널(22) 또는 배출 채널(23)로 뻗는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각각의 접선 섹션(5)이 중심(24) 및 2개의 단부(25)를 포함하며 각각의 단부(25)에서 축방향 섹션(4)에 접속되고, 상기 각각의 제 2 냉각 채널(9)이 하나의 단부(25) 및 중심(24)에 대해 개방되는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각각의 접선 섹션(5)이 2개의 단부(25)를 가지며, 상기 단부에서 경질 납땜등에 의해 접선 섹션이 관련 축방향 섹션의 단부(31)에 결합되는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 9항에 있어서,상기 각각의 접선 섹션(5)이 회전 축선(1)에 대해 방사상 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전자 권선.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 회전자 권선의 작동 방법으로서,상기 회전자 권선을 회전 축선(1)을 중심으로 회전시키고, 전류를 흘리며, 냉각 채널(8, 9, 15)을 통해 흐르는 공기등의 냉각 기체를 이용하여 냉각시키는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE523440C2 (sv) * | 1999-02-15 | 2004-04-20 | Abb Ab | Roterande elektrisk likströmsmaskin samt rotor och rotorhärvstöd för en sådan maskin |
| JP2000350412A (ja) * | 1999-06-02 | 2000-12-15 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| DE50105131D1 (de) * | 2001-08-09 | 2005-02-24 | Siemens Ag | Anordnung innen gekühlter elektrischer Leiter, insbesondere für einen Generatorläufer |
| DE10335038A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-03-10 | Siemens Ag | Elektrische Maschine mit Läuferkühlung und entsprechendes Kühlungsverfahren |
| US6844637B1 (en) | 2003-08-13 | 2005-01-18 | Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation | Rotor assembly end turn cooling system and method |
| DE102004063751A1 (de) * | 2004-12-29 | 2006-07-13 | Robert Bosch Gmbh | Elektrohandwerkzeugmaschine |
| JP4797559B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2011-10-19 | 株式会社日立製作所 | 回転電機の回転子 |
| WO2007094018A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Ansaldo Energia S.P.A. | Ventilated rotor of a high-power turbogenerator for the production of electricity |
| JP4682893B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2011-05-11 | 株式会社日立製作所 | 回転電機の回転子 |
| DE102008064498A1 (de) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrische Maschine mit radial versetztem Kühlstrom und Kühlverfahren |
| ITMI20110376A1 (it) * | 2011-03-10 | 2012-09-11 | Wilic Sarl | Aerogeneratore raffreddato a fluido |
| RU2449451C1 (ru) | 2011-04-01 | 2012-04-27 | Закрытое Акционерное Общество "Нефтьстальконструкция" | Система вентиляции ротора электрической машины |
| DE102012021114B4 (de) * | 2012-10-26 | 2017-03-09 | Sensoplan Gmbh | Elektrischer Generator für die Stromgewinnung in Kraftwerken |
| US9455613B2 (en) * | 2013-07-23 | 2016-09-27 | Siemens Energy, Inc. | Rotor winding having a braze joint spaced apart from stress concentration |
| CN104065186B (zh) * | 2014-06-13 | 2017-10-17 | 新疆金风科技股份有限公司 | 一种用于电机的定子、电机及其通风冷却方法 |
| US10277086B2 (en) | 2014-11-26 | 2019-04-30 | Siemens Energy, Inc. | Thermo pump-cooled generator end windings with internal cooling passages |
| EP3121940B1 (en) * | 2015-07-22 | 2020-04-08 | General Electric Technology GmbH | A ring for an electric machine |
| DE102017217310A1 (de) * | 2017-09-28 | 2019-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotorwickelkopfverblockung zur verbesserten Kühlung der Tangentialleiter |
| US10931171B2 (en) | 2018-09-27 | 2021-02-23 | Ge Aviation Systems Llc | Method and apparatus for cooling a rotor assembly |
| DE102018216586A1 (de) | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verblockungselement für Rotorwickelköpfe bei Turbogeneratoren mit Läuferkappe mit radialen Ventilationsbohrungen |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2778959A (en) * | 1953-07-22 | 1957-01-22 | Vickers Electrical Co Ltd | Dynamo electric machine cooling |
| BE534929A (ko) * | 1954-01-19 | |||
| CH328218A (de) * | 1954-01-19 | 1958-02-28 | Vickers Electrical Co Ltd | Dynamoelektrische Maschine |
| US2844746A (en) * | 1956-02-17 | 1958-07-22 | Gen Electric | Support means for rotor end windings of dynamoelectric machines |
| US2833944A (en) * | 1957-07-22 | 1958-05-06 | Gen Electric | Ventilation of end turn portions of generator rotor winding |
| DE1146186B (de) * | 1959-06-24 | 1963-03-28 | Licentia Gmbh | Elektrische Maschine, insbesondere Turbogenerator, mit direkter Leiterkuehlung der Rotorwicklungen |
| DE1613196A1 (de) * | 1967-01-23 | 1971-01-21 | Licentia Gmbh | Elektromaschinenlaeufer,insbesondere Turbogeneratorinduktor,mit Laeuferwicklung,die uebereinanderliegende Leiter und Kuehlgas-Laengskanaele in Laengsnuten des Laeufers aufweist |
| US4543503A (en) * | 1983-12-20 | 1985-09-24 | General Electric Company | Ventilated end turns for rotor windings of a dynamoelectric machine |
| DE3416943A1 (de) * | 1984-05-08 | 1985-11-14 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Einrichtung zur forcierten rotorwicklungs-gaskuehlung dynamoelektrischer maschinen, insbesondere von turbogeneratoren |
| FR2565741B1 (fr) * | 1984-06-07 | 1995-01-13 | Alsthom Atlantique | Dispositif de distribution d'un gaz de refroidissement a une extremite sous frette de l'enroulement d'excitation du rotor d'un turbo-alternateur |
| US4656382A (en) * | 1985-11-27 | 1987-04-07 | Westinghouse Electric Corp. | End winding bracing system for gas-cooled rotors of large generators |
| US4709177A (en) * | 1986-06-30 | 1987-11-24 | General Electric Company | Ventilated end turns for rotor windings of a dynamoelectric machine |
| DE3700508A1 (de) * | 1987-01-09 | 1988-07-21 | Siemens Ag | Einrichtung zur gaskuehlung des wickelkopfbereiches von rotorwicklungen dynamoelektrischer maschinen |
| DE4428370C1 (de) * | 1994-08-11 | 1995-11-02 | Siemens Ag | Anordnung mit einer Vielzahl von entlang einer Längsachse gestreckten und entlang einer Hochachse aufeinander gestapelten Leiterstäben |
-
1997
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-
1998
- 1998-10-19 US US09/174,731 patent/US6087745A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102155208B1 (ko) | 2019-07-01 | 2020-09-11 | 제이앤디전자(주) | 체결형 ｃｔ 및 ｐｔ 구조 |
Also Published As
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