CH652256A5

CH652256A5 - Elektrische maschine mit gaskuehlung.

Info

Publication number: CH652256A5
Application number: CH3197/80A
Authority: CH
Inventors: Vladimir Jurievich Avrukh; Leonid Alexandrovich Duginov; Jury Ivanovich Azbukin; Valery Alexeevich Shelepov; Elrikh Iosifovich Gurevich
Original assignee: Ts K Bjuro Modernizatsii Deist
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3014319A1; FR2455384B1; SU930501A2; IN154034B; DE3014319C2; FR2455384A1; US4313068A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit Gaskühlung.

Die Erfindung kann in Turbogeneratoren mit radialen Luftkanälen an einem Ständer mit einer radialen und einer radial-axialen Lüftungsanlage angewendet werden.

Es ist eine elektrische Maschine mit Gaskühlung (s. SU-Urheberschein Nr. 509 947 vom 16.02.73) bekannt, die einen Läufer und einen Ständer enthält, der einen Kern mit Radialkanälen und Nuten auf der Innenfläche, eine in den Nuten des Ständerkernes untergebrachte Wicklung und sie befestigende Keile mit in einem Spalt zwischen dem Ständer und dem Läufer entlang der Achse dieser Maschine angeordneten Ansätzen aufweist.

Die Ansätze der Keile bremsen einen mit dem Läufer umlaufenden Gasstrom, was die Strömungsgeschwindigkeit des Gases bezüglich des Läufers erhöht. Die Kühlung des Ständers verschlechtert sich hierbei aber wegen einer Geschwindigkeitsabnahme des Gasstromes gegenüber dem Ständer und einer damit zusammenhängenden Verringerung des Gasdurchflusses in den Radialkanälen.

Es ist auch eine elektrische Maschine mit einer Gaskühlung (s. einen SU-Urheberschein Nr. 550 723, KI. H02K 3/48,

1960) bekannt, die einen Läufer und einen Ständer enthält, der einen Kern mit Radialkanälen und Nuten auf der Innenfläche, eine in den Nuten des Ständerkernes untergebrachte Wicklung und sie befestigende Keile mit in einem Spalt zwischen dem Ständer und dem Läufer in Richtung der Längsachse der elektrischen Maschine angeordneten Ansätzen aufweist.

Die in den Luftspalt heraustretenden Ansätze sind zwischen dem Ständer und dem Läufer mit in Längsrichtung einander abwechselnden Quernuten und Zähnen ausgeführt.

Bei der Arbeit der genannten elektrischen Maschine mit einer Gaskühlung bremsen die Zähne der Ansätze der Keile den in Tangentialrichtung 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.

Es verbleiben jedoch im Ständergegen die Zähne liegende Zonen, in denen die Erhitzung gross ist, wodurch die Abkühlung des Ständers verschlechtert wird. Die Wirksamkeit der Abkühlung des Läufers bleibt aber wegen der Ausführung der Keile nicht in ganzer Länge des Ständers unzureichend.

Darüber hinaus ist in der bekannten elektrischen Maschine mit Gaskühlung die Montage erschwert, da der Läufer genau in den Ständer eingeführt werden muss, um eine Unversehrtheit der Ansätze der Keile zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine mit Gaskühlung zu schaffen, bei der die Einführung von neuen Bauelementen es gestattet, unter Benutzung eines Staudruckes eines umlaufenden Gasstromes deren Abkühlung zu verbessern und deren Montage zu vereinfachen.

Dies wird durch eine elektrische Maschine mit Gaskühlung erreicht, welche die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

Zweckmässig werden die Ansätze bei mindestens zwei auf der Innenfläche des Ständers unmittelbar benachbart angeordneten Keilen ausgeführt.

Weitere zweckmässige Merkmale der elektrischen Maschine gehen aus den Ansprüchen 3-6 hervor.

Die vorliegende Erfindung gestattet es, den Gasdurchfluss in den Radialkanälen des Ständers zu erhöhen und seine Abkühlung zu verbessern, während die Ausführung der Keile zweckmässig in der ganzen Länge des Ständers die Wirksamkeit der Bremsung des Gasstromes im Luftspalt und als Folge davon die Abkühlung des Läufers vergrössert. Zur gesamten Herabsetzung der Erhitzung der aktiven Teile der elektrischen Maschine trägt auch eine Herabsetzung der Überhitzung des Gases im Luftspalt bei.

Es wird ferner ermöglicht, bei einer gegebenen Leistung den Materialverbrauch zu reduzieren, die Abmessungen der elektrischen Maschine zu verringern oder bei gegebenen Abmessungen der elektrischen Maschine deren Leistung zu erhöhen. Schliesslich wird die Montage und die Reparatur der vorgeschlagenen elektrischen Maschine mit Gaskühlung vereinfacht:

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Ausführung der elektrischen Maschine mit Gaskühlung im Querschnitt in schematischer Darstellung,

Figur 2 eine axonometrische Projektion eines Keiles mit einem Ansatz, und

Figur 3 eine Seitenansicht der Maschine.

Die elektrische Maschine mit Gaskühlung enthält einen

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Ständer 1 (Fig. 1), der einen Kern 2 mit Radialkanälen 3 und Abstandshaltern 4, mit Nuten 5 auf der Innenfläche aufweist. Die Wicklung der elektrischen Maschine ist mit 6 bezeichnet. Die Wicklung 6 liegt in den Nuten 5 und wird durch Keile 7 gehalten, die nach der Länge zusammengesetzt sind und Ansätze 8 aufweisen. Die Ansätze 8 sind mit Hilfe einer Schwalbenschwanzverbindung mit den Keilen 7 verbunden und in einem Spalt 9 zwischen dem Ständer 1 und einem Läufer 10 in Richtung der Längsachse der elektrischen Maschine angeordnet. Der Ständer 1 und der Läufer 10 liegen koaxial, und deren Längsachse bildet die Längsachse der elektrischen Maschine. Die Ansätze 8 der Keile 7 sind in ganzer Länge des Ständers 1 durchgehend ausgeführt. Jeder Ansatz 8 (Fig. 2) weist eine Grundfläche 11 auf, die mit einer Neigung zur Innenfläche des Ständers 1 (Fig. 1) verläuft. Ferner sind zwei parallele, in Querebenen des Ständers 1 (Fig. I) liegende und seiner Innenfläche zugewandte Seitenwände 12 (Fig. 2) vorhanden. Hierbei verbleibt zwischen der Grundfläche 11 des Ansatzes 8 und der Innenfläche des Ständers 1 ein Hohlraum, der mit den Radialkanälen 3 des Kernes 2 des Ständers I in Verbindung steht. An der vom Ständer 1 am weitesten entfernt angeordneten Stirnseite der Grundfläche 11 ist eine dem Läufer 10 zugewandte Längsrippe 14 vorhanden.

Die genannten Ansätze 8 werden 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 Keile 7, die in Tangentialrichtung aneinander mit den Grundflächen 11 und den Seitenwänden 12 anliegen, bilden mit den Ansätzen 8 eine Gruppe 15. Diese wechseln mit mindestens zwei auf der Innenfläche des Ständers 1 gleichmässig angeordneten Gruppen 15 mit Keilen 7 ohne Ansätze 8 ab. In der vorliegenden Ausführungsform der elektrischen Maschine gibt es vier Gruppen 15 und in jeder Gruppe 15 je drei Keile 7 mit den Ansätzen 8.

Durch die Zusammenschaltung der Keile 7 zu den Gruppen 15 wird ein in Tangentialrichtung ausgebauter Hohlraum gebildet und somit eine vor der Längsrippe 14 entstehende Überdruckzone von einem Abschnitt des Hohlraumes mit der zum Ständer 1 am nächsten gelegenen Stirnseite der Grundfläche 11 entfernt. Ebenso wie für die einzelnen Ansätze 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 Umfangsrichtung ausgeführt.

Die Längsrippe 14 eines jeden nachfolgenden Ansatzes 8

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in der Gruppe 15 der Keile 7 wird von zunehmender Höhe, in der Drehrichtung A des Läufers 10 gesehen, ausgeführt, was es gestattet, den dynamischen Druck des umlaufenden Gasstromes wirksam auszunutzen und einen Gasdruckfluss in den Radialkanälen 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. Dies erlaubt, den Spalt zwischen dem Läufer 10 und der Längsrippe 14 geringer zu halten. Pfeilrichtungen B (Fig. 1) zeigen die Strömungswege des Gases bei der Arbeit der elektrischen Maschine mit Gaskühlung und einer Entlüf-tungsanlage.

Bei der Arbeit dieser elektrischen Maschine strömt das Gas aus einem Raum über dem Kern 2 des Ständers 1 unter der Wirkung von (nicht gezeigten) Ventilatoren in die Radialkanäle 3 und weiter in den Luftspalt 9 ein.

Infolge der Rotation des Läufers 10 in Pfeilrichtung A wird das Gas im Luftspalt 9 intensiv gewirbelt und erzeugt vor den Längsrippen 14 Überdruck- und hinter ihnen Unterdruckzonen. Der in den Ansätzen 8 der Keile 7 ausgebildete Hohlraum 13 wirkt als Ejektor für einen durch die Radialkanäle 3 in den Luftspalt 9 einströmenden Gasstrom,

wodurch der Gasdurchfluss durch die Radialkanäle 3 erhöht und die Abkühlung des Ständers 1 verbessert wird. Aus dem Luftspalt 9 gelangt das Gas erneut in die Ventilatoren. Die gesamte Überhitzung des Gases in der elektrischen Maschine sinkt gleichfalls ab.

Bei einer Drucklüftung strömt Gas unter Wirkung der Ventilatoren in den Luftspalt 9 und in die Radialkanäle 3 des Ständers 1 ein. Der in den Ansätzen 8 der Keile 7 gebildete Hohlraum wirkt als Einströmöffnung einer Leitvorrichtung, durch welche ein Gasstrom aus dem Luftspalt 9 in die Radialkanäle 3 und weiter in den Raum über dem Kern 2 des Ständers 1 zu den Ventilatoren gelangt. Der Gasdurchfluss in den Radialkanälen 3 nimmt ebenfalls zu.

In den betrachteten Lüftungsanlagen gestattet die Anwendung der vorliegenden Erfindung, den Gasdurchfluss durch die Radialkanäle 3 des Ständers 1 zu vergrössern und seine Kühlung zu verbessern, während die Längsrippen 14 der Ansätze 8 der Keile 7 einen in Tangentialrichtung umlaufenden Gasstrom abbremsen, wodurch eine Geschwindigkeitserhöhung des Gases gegenüber dem Läufer 10 und dessen wirksame Abkühlung gewährleistet wird.

Dies gestattet es, bei gegebenen Abmessungen der elektrischen Maschine deren Leistung zu erhöhen oder bei einer gegebenen 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 mit einer Gaskühlung zu beschleunigen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Elektrische Maschine mit Gaskühlung, die einen Läufer sowie einen Ständer enthält, welcher Ständer einen Ständerkern mit Radialkanälen und Nuten auf der Innenfläche, eine in den Nuten des Ständerkernes untergebrachte Wicklung, die Wicklung befestigende Keile mit in einem Spalt zwischen dem Ständer und dem Läufer in Richtung der Längsachse der elektrischen Maschine angeordneten Ansätzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (8) bei einem Teil der Keile (7) ausgeführt sind und jeder Ansatz (8) eine mit einer Neigung gegenüber der Innenfläche des Ständers (1) liegende Grundfläche (11), eine an der vom Ständer (1) abgewandten Stirnseite der Grundfläche (11) anliegende und dem Läufer (10) zugewandte Längsrippe (14), zwei parallele in Querebenen des Ständers (1) liegende und seiner Innenfläche zugewandte Seitenwände (12) aufweist, wobei sich 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) ausbildet.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (8) bei mindestens zwei auf der Innenfläche des Ständers (1) unmittelbar benachbart angeordneten Keilen (7) ausgeführt sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei benachbarte, aneinander in Tangentialrichtung anliegende Keile (7) mit den Ansätzen (8) eine Gruppe (15) bilden und mindestens zwei auf der Innenfläche des Ständers (1) angeordnete Gruppen (15) mit den Keilen (7) ohne Ansätze (8) abwechseln.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (8) der benachbarten Keile (7) in der Gruppe (15) mit einem Spalt (16) in Umfangsrich-tung angeordnet sind.

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrippe (14) eines jeden nachfolgenden Ansatzes (8) in der Gruppe (15) in Drehrichtung (A) des Läufers (10) gesehen von zunehmender Höhe ausgeführt ist.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1,2, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrippe (14) eines jeden Ansatzes (8) aus einem elastischen Werkstoff hergestellt ist.