DE10020705A1 - Elektrische Maschine - Google Patents

Abstract

Bei einer elektrischen Maschine wird vorgeschlagen, das Lüftungsloch (10c) im Kriechblock (9) mit den Lüftungslöchern (10a) an einer Läuferwicklung (7), deren Gestalt sich von der des Lüftungslochs (10c) im Kriechblock (9) unterscheidet, über ein Lüftungsloch (10a1, 10a2, 10a3, 10a4, 10b4) an der äußersten Windung (7a) der Läuferwicklung (7) gleichmäßig in Verbindung zu setzen, um mit dem Kriechblock (9) der Läuferwicklung (7) eine Verbindung herzustellen. Dadurch kann dem Stirnflächendruck auf den Kriechblock (9) vollständig widerstanden werden und eine gleichmäßige Strömung von Kühlluft (11), die in radialer Richtung durch die Läuferwicklung (7), den Kriechblock (9) und einen Keil (8) strömt, gebildet werden. Im Ergebnis kann die Kühlluft (11) verstärkt und ein Wärmetausch mit hoher Wirksamkeit vorgenommen werden. Dies erhöht die Kühlkapazität der Läuferwicklung (7). Der Kriechblock (9) besitzt eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Zentrifugalkräfte.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und insbesondere eine solche elektrische Maschine, für die eine Kühlerstruktur mit einem direkten Gaskühlsystem verwendet werden kann.

Bei elektrischen Maschinen, die in Anlagen zur elektri­ schen Stromerzeugung verwendet werden, und die als Antriebs­ quelle Gas- und Dampfturbinen einsetzen, wird häufig zur Ver­ minderung des Temperaturanstiegs in der Läuferwicklung wäh­ rend der elektrischen Stromerzeugung ein direktes Kühlsystem verwendet. Bei derartigen elektrischen Maschinen mit einem direkten Kühlsystem wird ein Kühlgas mit der Leitungswick­ lung, die die Läuferwicklung bildet, in direkten Kontakt ge­ bracht, wodurch die Wicklung gekühlt wird.

Wie aus der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. Hei 5-48058 bekannt ist, hat unter den elektrischen Ma­ schinen mit direktem Kühlsystem eine solche mit einem radia­ len Strömungssystem die Eigenschaft, daß deren Struktur ein­ fach herzustellen ist, und der Wärmetausch mit hoher Wirksam­ keit erfolgt.

Eine elektrische Maschine mit einem radialen Strömungs­ kühlsystem ist derart aufgebaut, daß sie einen Schlitz zur Aufnahme der Läuferwicklung aufweist sowie einen weiteren Schlitz, der als Unterschlitz bezeichnet werden kann. Dieser weitere Schlitz (der Unterschlitz) besitzt eine andere Ge­ stalt als der zuerst erwähnte Schlitz und ist in axialer Richtung des Läufers ausgebildet.

Von einem Endabschnitt des Läufers aus wird Kühlgas durch den Unterschlitz zugeführt, und der weitere Verlauf des Kühlgases wird in eine radiale Richtung des Läufers umge­ lenkt. Kühlluft tritt durch ein in der Läuferwicklung vorhan­ denes Lüftungsloch und durch ein weiteres Lüftungsloch im Kriechblock, der die Isolierung darstellt, und schließlich durch ein Lüftungsloch eines zur Befestigung der Läuferwick­ lung dienenden Keils und tritt dann durch einen zwischen Läu­ fer und Ständer vorhandenen Spalt aus.

Bei einer Läuferwicklung ist die Leiterwicklung mit meh­ reren Umwicklungen in radialer Richtung auf den Läufer aufge­ legt, und durch Anlegen von elektrischer Leistung wird ein zur Anzahl der Wicklungen der Leiterwicklung proportionaler Magnetfluß erzeugt. Die Leiterwicklung hat für jede Umwick­ lung die gleiche Querschnittsform, und die obengenannten ver­ schiedenen Lüftungslöcher besitzen die gleiche Gestalt.

Entsprechend dem anwachsenden elektrischen Leistungs­ bedarf wurden in letzter Zeit viele elektrische Leistungsver­ sorgungssysteme gebaut, wodurch die Zunahme der benötigten Generatorkapazitäten abklingt. Für einen Zuwachs der Genera­ torkapazität bei den herkömmlichen elektrischen Maschinen be­ steht ein großes Problem hinsichtlich des Temperaturanstiegs, der sich auf das Innere des Generators konzentriert, da noch höhere Ströme und Spannungen benötigt werden.

Überschreitet die Generatorkapazität einen gewissen Grad, werden direkte Kühlsysteme verwendet, bei denen der Wärmetausch direkt zwischen dem Kühlgas und der Läuferwick­ lung stattfindet. Insbesondere wird das oben erwähnte radiale Strömungssystem in dem Generator eingesetzt.

In Fig. 5 ist ein Generator unter Einsatz eines radia­ len Strömungssystems dargestellt, bei dem der Temperaturan­ stieg unterdrückt wird. Der Generator besitzt eine Lüftungs­ öffnung, in der mittels Lüfter 2, die an den beiden Endab­ schnitten des Läufereisenkerns 1 angebracht sind, ein Kühlgas verdichtet wird, das dann zwischen dem Läufereisenkern 1 und dem Ständereisenkern 3 hindurchtritt und wieder zum Lüfter 2 zurückgeführt wird.

Beim oben erwähnten Lüftungsverlauf tritt das Kühlgas durch eine Kühleinrichtung 4, die innerhalb des Lüftungsweges angeordnet ist und einen Wärmetausch bewirkt, so daß der Tem­ peraturanstieg im Generator unterdrückt werden kann.

Der Aufbau des Läufereisenkerns 1 des Generators mit ra­ dialem Strömungssystem ist in Fig. 6 dargestellt. Wie dort gezeigt, besteht der Läufereisenkern 1 hauptsächlich aus meh­ reren Spulenschlitzen 5, die in axialer Richtung am äußeren Umfang des Läufereisenkerns 1 ausgebildet und mit einem vor­ gegebenen Abstand in Umfangsrichtung des Läufereisenkerns 1 angeordnet sind, weiterhin weist er Unterschlitze 6 auf, die sich am jeweiligen unteren Abschnitt der Spulenschlitze 5 öffnen und eine schmalere Breite besitzen als diejenige der Spulenschlitze 5, und schließlich eine Läuferwicklung 7, die im Spulenschlitz 5 aufgenommen ist.

Der Läufereisenkern 1 besteht weiterhin hauptsächlich aus Keilen 8 zur Befestigung der Läuferwicklungen 7 in den Spulenschlitzen 5 gegen entsprechend der Rotation des Genera­ tors auftretende Zentrifugalkräfte sowie Kriechblöcke 9 zur Isolierung der Keile 8 von den Läuferwicklungen 7.

Nachdem ein Teil der von dem Lüfter 2 verdichteten Kühl­ luft 11 durch den Unterschlitz 6 an einem Endabschnitt des Läufers hindurchgetreten ist, wird die in den Unterschlitz 6 eingetretene Kühlluft 11 zu mehreren Lüftungslöchern 10 (10a, 10b, 10c), die in axialer Richtung der Läuferwicklung 7 ange­ ordnet sind, abgezweigt. Die abgezweigte Kühlluft 11 strömt zur Läuferwicklung 7 in radialer Richtung des Läufers und füllt einen zwischen dem Läufereisenkern 1 und dem Ständerei­ senkern 3 ausgebildeten Luftspalt nach Durchlaufen des Lüf­ tungslochs 10c im Kriechblock 9 sowie des Lüftungslochs 10b im Keil 8.

Die Kühlluft 11 strömt im Ständereisenkern 3 in Richtung des Außenumfangs des Ständereisenkerns 3 in radialer Rich­ tung, um nach Kühlung durch die Kühleinrichtung 4 zur Luft­ eintrittsseite des Lüfters 2 zurückzukehren. Ist beabsich­ tigt, das oben beschriebene radiale Strömungssystem zur Küh- lung von Generatoren höherer Kapazität als die herkömmlicher Generatoren einzusetzen, wie beispielsweise in der offenge­ legten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 9-285052 beschrie­ ben, ist es wichtig zu beachten, daß die Kühlungseffizienz des Generators erhöht werden kann, indem die Gestalt des in der Läuferwicklung 7 gebildeten Lüftungsloches 10a verändert wird, und indem der Luftwiderstand des Lüftungsganges, der sich durch die Läuferwicklung 7 vom Unterschlitz 6 bis zum Luftspalt erstreckt, gering gewählt wird.

Auch wenn jedoch die Form des Lüftungslochs 10a in der Läuferwicklung 7 verändert oder die Querschnittsfläche des Lüftungslochs vergrößert wird, gibt es in bezug auf die Form des Lüftungslochs 10b in dem Keil 8 und auf die Querschnitts­ fläche des Lüftungslochs 10b Beschränkungen hinsichtlich der Stärke. Der Keil 8 dient nämlich dazu, ein Entweichen der Läuferwicklung 7 aus dem Spulenschlitz 5 bei einer starken Zentrifugalkraft zu verhindern, und der Keil 8 muß daher ei­ nen gewissen Stärkegrad beibehalten.

Es gibt folglich eine Grenze bezüglich der Standfestig­ keit des Lüftungsgangs, durch den die Kühlluft durch die Läu­ ferwicklung 7 vom Unterschlitz 6 bis zum Luftspalt verläuft.

Fig. 7 zeigt die Form des Keiles 8. Wie in Fig. 7 dar­ gestellt, besitzt das auf dem Keil 8 ausgebildete Lüftungs­ loch 10b eine vollständig runde Form und der Zwischenraum zwischen benachbarten Lüftungslöchern 10b wird in geeigneter Weise festgelegt, und das Lüftungsloch 10b ist hinsichtlich der Stärke in seiner Gestalt optimiert.

Aus den folgenden Gründen ergeben sich weitere Beschrän­ kungen bezüglich der Standfestigkeit des Lüftungsganges, durch den die Kühlluft vom Unterschlitz 6 über die Läufer­ wicklung 7 zum Luftspalt verläuft. Fig. 8 zeigt eine An­ sicht, bei der die Läuferwicklung 7 im Spulenschlitz 5 aufge­ nommen ist, und zeigt das Lüftungsloch 10a der Läuferwicklung 7 sowie das Lüftungsloch 10c des Kriechblocks 9 gesehen von der Seite des Lüftungslochs 10b im Keil 8.

Wie in Fig. 8 gezeigt, besitzt das Lüftungsloch 10b im Keil 8 eine vollständig runde Form, das Lüftungsloch 10a in der Läuferwicklung 7 hingegen eine elliptische Form, so daß folglich die Form (elliptisch) des Lüftungslochs 10a sich von der Form (vollständig rund) des Lüftungslochs 10b unterschei­ det.

Um die Isolierung zwischen dem aus einem metallischen Material bestehenden Keil 8 und der Läuferwicklung 7, durch die der Strom fließt, aufrechtzuerhalten, und um darüberhin­ aus der starken Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Generators standzuhalten, gibt es eine Beschränkung hinsicht­ lich des Lüftungslochs 10c im Kriechblock 9, die sich ähnlich wie die des Lüftungslochs 10b in dem Keil 8 verhält.

Um die Isolierung zwischen den beiden metallischen Stüc­ ken aufrechtzuerhalten, muß der Kriechblock 9 mit einem ge­ wissen Grad an Dicke gefertigt sein, und es muß ein gewisser Kriechstreckenabstand aufrecht erhalten werden.

Des weiteren ist bei einem Generator mit radialem Strö­ mungssystem das Lüftungsloch 10a in der Läuferwicklung 7 ver­ tikal zur Läuferwelle des Generators ausgerichtet. Wie jedoch in Fig. 8 dargestellt, fallen das Lüftungsloch 10b des Keils 8 und das Lüftungsloch 10a der Läuferwicklung 7 nicht unbe­ dingt zusammen.

Der Kriechblock 9, der sich zwischen dem Keil 8 und der Läuferwicklung 7 befindet, hat die Funktion, die Lüftungs­ löcher 10a der Läuferwicklung 7 und das Lüftungsloch 10b des Keils 8 gleichmäßig zu verbinden, wodurch der Kriechblock 9 Lüftungsverluste reduziert.

Es ist beispielsweise eine Technik bekannt, bei der aus der Läuferwicklungsseite des Kriechblocks 9 ein Lüftungskanal in axialer Richtung ausgebildet ist.

Bei dieser genannten herkömmlichen Technik, bei der ein Lüftungskanal in axialer Richtung vorgesehen ist, wird jedoch die Berührungsfläche zwischen der Läuferwicklung 7 und dem Kriechblock 9 gering. Da die Zentrifugalkräfte des Generators einen relativ starken Druck auf den Kriechblock 9 ausüben, muß eine bestimmte Kanalbreite des Lüftungskanals im Kriech­ block 9 festgelegt werden, damit der Kriechblock 9 nicht zer­ drückt wird.

Die vorliegende Erfindung ist von den obengenannten Pro­ blemen abgeleitet, und es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine anzugeben, bei der der Wärmetausch der Läuferwicklung der elektrischen Maschine verbessert ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine anzugeben, bei der der Kriechblock der elektrischen Maschine mit einer der Zentrifugalkraft der elektrischen Maschine widerstehenden Festigkeit ausgestattet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Hauptmerkmal der elektrischen Maschine gemäß vorlie­ gender Erfindung ist, daß vom im Kriechblock befindlichen Lüftungsloch und vom in der Läuferwicklung befindlichen Lüf­ tungsloch, die unterschiedliche Gestalt besitzen, eine gleichmäßige Verbindung zu dem Lüftungsloch hergestellt wird, das sich an der äußersten Windung der Läuferwicklung befin­ det, und das in Verbindung mit dem Kriechblock der Läufer­ wicklung steht.

Mit der äußersten Windung ist hierbei diejenige Leiter­ wicklung gemeint, die sich am äußersten Durchmesser des Läu­ fereisenkerns unter den vielen, die Läuferwicklung bildenden Leiterwicklungen befindet.

Die Lochabschnitte der bei dieser elektrischen Maschine vorhandenen Lüftungslöcher an den äußersten Windungen der Läuferwicklung, die in Kontakt zu den Kriechblöcken stehen, sind Lochabschnitte, die in radialer Richtung von den Unter­ schlitzen aus eine Verbindung zu der Seite der Keile herstel­ len, und stehen mit Lochabschnitten in Verbindung, die sich in axialer Richtung an anderen Windungen außer der äußersten Windung befinden, und die Lüftungslöcher sind in axialer Richtung kontinuierlich angebracht, um eine Verbindung zur Seite der Keile herzustellen.

Auf der anderen Seite können bei einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine die an der äußersten Windung der Läu­ ferwicklung befindlichen Lüftungslöcher, die mit den Kriech­ blöcken in Kontakt stehen, in radialer Richtung fortlaufend sowohl mit den Lüftungslöchern der Kriechblöcke als auch mit denjenigen Lüftungslöchern in Verbindung stehen, die sich auf direkt unterhalb der äußersten Windung gelegenen Windungen befinden.

Hierbei ist unter einer fortlaufenden Verbindung zu ver­ stehen, daß die an der äußersten Windung der Läuferwicklung gelegenen Lüftungslöcher sowohl mit den Lüftungslöchern in den Kriechblöcken als auch mit denjenigen Lüftungslöchern verbunden sind, die auf den unmittelbar unter der äußersten Windung gelegenen Windungen vorhanden sind und eine andere Gestalt als die der Lüftungslöcher in den Kriechblöcken be­ sitzen.

Bei einer elektrischen Maschine gemäß vorliegender Er­ findung kann sowohl dem Druck auf die Stirnfläche des Kriech­ blocks vollständig standgehalten werden, und weiterhin kann die Strömung der in radialer Richtung in die Läuferwicklung, den Kriechblock und den Keil laufenden Kühlluft mit einem gleichmäßigen Verlauf ausgebildet werden, wodurch die Kühl­ luftmenge erhöht und der Wärmetausch mit hoher Effizienz vor­ genommen werden kann, wenn die an der äußersten Windung der Läuferwicklung vorhandenen Lüftungslöcher, die mit dem Kriechblock in Kontakt stehen, wie oben beschrieben ausgebil­ det sind.

Eine Erhöhung der Kühlluftmenge bedeutet hierbei, daß entsprechend der Reduktion der Lüftungsverluste die Wirksam­ keit der Kühlung durch die Kühlluft erhöht wird, was schein­ bar einen Anstieg der Kühlluft zur Folge hat. Dem Stirnflä­ chendruck auf den Kriechblock kann vollständig standgehalten werden, weiterhin ist eine Durchlüftung mit hoher Kühlungs­ effizienz möglich, und schließlich kann im Vergleich zur her­ kömmlichen Technik der Temperaturanstieg in der elektrischen Maschine herabgesetzt werden.

Außerdem ist bei der elektrischen Maschine gemäß vorlie­ gender Erfindung die Dicke des Läufereisenkerns an der äußer­ sten Windung der Läuferwicklung größer als die Dicke der je­ weiligen anderen Windungen. Das Ausmaß der Dicke des Läufer­ eisenkerns an der äußersten Windung der Läuferwicklung kann durch Verdickung einer Windungsdicke erreicht werden.

Auf der anderen Seite kann durch Überlappen zweier Win­ dungen in gleicher Weise eine Windung gebildet werden, und der durch diese beiden Windungen fließende Strom verhält sich wie der durch die eine Windung bei der anderen Läuferwick­ lung. Beide Windungen sind nicht isoliert und besitzen das­ selbe Potential. Mittels dieser Konstruktion kann eine gerin­ ge Stromdichte erzielt und die in der äußersten Windung er­ zeugte Wärme kann reduziert werden. In der Folge sind die Stromverluste durch Wärme herabgesetzt.

Wenn durch Überlappen zweier Windungen eine einzige Win­ dung gebildet wird, ist weiterhin die Abmessung des auf der jeweiligen Windung befindlichen Lüftungslochs unterschied­ lich, insbesondere innerhalb der beiden Windungen. Die Abmes­ sung des an dieser einen Windung auf der Seite des äußeren Durchmessers befindlichen Lüftungsloch ist größer als die der auf den anderen Windungen vorhandenen Lüftungslöchern. Demge­ mäß kann das Kühlgas, das vom Unterschlitz aus die Läufer­ wicklung durchdrungen hat, gleichmäßig zum Kriechblock und zum Keil fließen.

Fig. 1 ist eine zerlegte perspektivische Ansicht, die die Zuordnung der einzelnen Lüftungslöcher, die sich jeweils an der äußersten Windung der Läuferwicklung jeweils befinden, und einen Kriechblock in einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.

Fig. 2 zeigt in zerlegter perspektivischer Ansicht die Anordnung von Lüftungslöchern zueinander, die jeweils an der äußersten Windung der Läuferwicklung angebracht sind, und einen Kriechblock bei einer elektrischen Maschine gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Fig. 3 zeigt in zerlegter perspektivischer Ansicht die Anordnung von Lüftungslöchern zueinander, die jeweils an der äußersten Windung der Läuferwicklung angebracht sind, und einen Kriechblock bei einer elektrischen Maschine gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 zeigt in zerlegter perspektivischer Ansicht die Anordnung von Lüftungslöchern zueinander, die jeweils an der äußersten Windung der Läuferwicklung angebracht sind, und einen Kriechblock bei einer elektrischen Maschine gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Generators mit einem radialen Strömungskühlsystem im Querschnitt.

Fig. 6 zeigt im perspektivischen Querschnitt den Auf­ bau eines Läuferwicklungsteils eines Generators mit einem ra­ dialen Strömungssystem.

Fig. 7 zeigt die Form eines für einen Generator mit einem radialen Strömungssystem verwendeten Keils in perspek­ tivischer Ansicht.

Fig. 8 zeigt einen Zustand, bei dem eine Läuferwick­ lung bei einem Generator mit radialem Strömungskühlsystem in einem Spulenschlitz aufgenommen ist, sowie die Form eines Lüftungslochs der Läuferwicklung und die Form eines Lüftungs­ lochs des Kriechblocks, von der Seite des Lüftungslochs des Keiles aus gesehen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungs­ gemäßen elektrischen Maschine anhand der Figuren erläutert. Da die Gesamtkonstruktion der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine im wesentlichen die gleiche ist wie die einer elek­ trischen Maschine aus dem Stand der Technik, wird hierbei die vorliegende Erfindung nur anhand desjenigen Teiles erläutert, der den erfindungsgemäß verbesserten Teil der elektrischen Maschine darstellt.

(1. Ausführungsbeispiel)

Fig. 1 zeigt eine elektrische Maschine gemäß einem er­ sten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt die Anordnung der Lüftungslöcher untereinander, die jeweils an der äußersten Windung vorhanden sind, sowie einen Kriechblock der Läuferwicklung in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Lüftungsloch 10a in der Läuferwicklung 7 der elektrischen Maschine zum Zuführen von Kühlungsluft 11 aus einem Unterschlitz 6 vorgesehen. Die Form des Lüftungslochs 10a1 auf der Läuferwicklung 7 unterscheidet sich jedoch von der Gestalt des Lüftungslochs 10b auf dem Keil 8 sowie von der Gestalt des Lüftungslochs 10c im Kriech­ block 9.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Form des Lüftungslochs 10a1 an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7, das an den Kriechblock 9 angrenzt, der­ gestalt ausgeführt, daß eine Verbindung sowohl zum.Lüftungs­ loch 10a der Läuferwicklung 7, das sich an den anderen Win­ dungen als der äußersten Windung 7a befindet, als auch zum Lüftungsloch 10c im Kriechblock 9 besteht.

Dadurch, daß das Lüftungsloch 10a1 an der Läuferwicklung 7 (das Lüftungsloch 10a1 an der äußersten Windung 7a) unter geringen Verlusten mit beiden Lüftungslöchern 10a und 10c in Verbindung steht, wobei das Lüftungsloch 10a an den anderen Windungen und das Lüftungsloch 10c an dem Kriechblock 9 vor­ gesehen ist, kann der Lüftungsverlust an Kühlluft 11 redu­ ziert und die Wirksamkeit der Kühlung durch die Kühlluft 11 erhöht werden.

Bei dem Lüftungsloch 10a1 an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 besteht genauer gesagt eine Verbindung zwischen dem Lochabschnitt in einer radialen Richtung, der eine Seite des Unterschlitzes 6 mit einer Seite des Keils 8 verbindet, mit den Lochabschnitten in radialen Richtungen, die sich an den Windungen außer der äußersten Windung 7a be­ finden, wobei dieser Lochabschnitt in axialer Richtung fort­ laufend ausgebildet ist, um mit der Seite des Keils 8 in Ver­ bindung zu treten.

Zwei ellipsenförmige Lüftungslöcher sind insbesondere in axialer Richtung angeordnet, und ein Lüftungsloch ist mit großer Ellipsenform ausgebildet. Dementsprechend kann das Lüftungsloch 10c im Kriechblock 9 mit den Lüftungslöchern 10a der Windungen außer der äußersten Windung 7a in radialer Richtung des Läufereisenkerns 1 gleichmäßig in Verbindung treten. Folglich können die Lüftungsverluste an Kühlluft 11 reduziert und der Kühleffekt durch die Kühlungsluft 11 erhöht werden.

Darüberhinaus ist das Lüftungsloch 10c des Kriechblocks 9 genau so ausgebildet wie das Lüftungsloch 10b des Keils 8 und die Kontaktfläche zwischen dem Kriechblock 9 und der Läu­ ferwicklung 7 kann fest verbunden werden, da der Lüftungs­ kanal nicht, wie bei der herkömmlichen Technik in dem Kriech­ block 9 ausgebildet ist.

Im Vergleich zu dem aus einem metallischen Material be­ stehenden Keil 8 und der Läuferwicklung 7 besitzt der Kriech­ block 9 geringe Festigkeit, kann aber mit einer Struktur ge­ bildet werden, mit der der Kriechblock 9 einem aufgrund von Rotation verursachten Stirnflächendruck vollständig widerste­ hen kann.

(2. Ausführungsbeispiel)

Fig. 2 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungs­ beispiel einer elektrischen Maschine. Fig. 2 zeigt die An­ ordnung von Lüftungslöchern untereinander, die jeweils an der äußersten Windung und am Kriechblock einer elektrischen Ma­ schine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet sind.

Um die Wirksamkeit der Kühlung der Läuferwicklung 7 zu erhöhen, ist es, wie in Fig. 2 dargestellt, notwendig, die Fläche des an der äußersten Windung 7a angeordneten Lüftungs­ loch 10a2 zu vergrößern und das am Kriechblock 9 vorgesehene Lüftungsloch 10c mit den an den anderen Windungen außer der äußersten Windung 7a angeordneten Lüftungslöchern 10a gleich­ mäßig miteinander in Verbindung zu setzen.

Um das genannte Problem zu lösen, ist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung die Gestalt, die notwendig ist, um das Lüftungsloch 10a2 an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 mit dem Lüftungsloch 10c auf dem Kriechblock 9 in Verbindung zu setzen, von derselben Form wie das Lüftungsloch 10c auf dem Kriechblock 9, d. h. die Ge­ stalt des Lüftungslochs 10a2 umfaßt eine vollständig runde Form.

Mit einer solchen Formgebung kann das Lüftungsloch 10a2 an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 unter Beibe­ haltung der Form mit dem Lüftungsloch 10c des Kriechblocks 9 verbunden werden wie auch mit dem Lüftungsloch 10a der Läu­ ferwicklung 7, das unmittelbar unter der äußersten Windung 7a angebracht ist, und das eine andere Gestalt als diejenige des Lüftungsloch 10c des Kriechblocks 9 besitzt.

Dementsprechend kann das Lüftungsloch 10c am Kriechblock 9 mit den Lüftungslöchern 10a an den anderen Windungen als der äußersten Windung 7a in radialer Richtung des Läufer­ eisenkerns 1 gleichmäßig in Verbindung treten. Im Ergebnis können die Lüftungsverluste der Kühlluft 11 weiter herabge­ setzt und die Wirksamkeit der Kühlung durch die Kühlluft 11 weiter verbessert werden.

(3. Ausführungsbeispiel)

Fig. 3 zeigt eine elektrische Maschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 3 zeigt die Anordnung von Lüftungslöchern untereinander, die jeweils an der äußersten Windung einer Läuferwicklung und am Kriechblock bei einer elektrischen Maschine gemäß dem erfindungsgemäßen dritten Ausführungsbeispiel angebracht sind.

Beim oben ausgeführten ersten und zweiten Ausführungs­ beispiel der Erfindung besitzt die äußerste Windung 7a der Läuferwicklung 7 in radialer Richtung des Läufereisenkerns 1 dieselbe Dicke wie die anderen Windungen in radialer Richtung des Läufereisenkerns 1.

Die Abmessungen des Lüftungslochs 10a1 oder 10a2 an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 sind dort jedoch größer als diejenigen der Lüftungslöcher 10a der jeweiligen anderen Windungen. Dementsprechend kann die Durchfluß­ stromdichte der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 größer werden als die Stromdichte der anderen Windungen. Zieht man diese Umstände beim dritten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung in Betracht, kann die Dicke des Läufer­ eisenkerns 1 in radialer Richtung an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 größer sein als die Dicke des Läufer­ eisenkerns 1 in radialer Richtung bei den anderen Windungen der Läuferwicklung 7.

Weiterhin steht bei diesem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Lüftungsloch 10a3 der dicken äußersten Win­ dung 7a mit den Lüftungslöchern 10a der anderen Windungen der Läuferwicklung 7 in Verbindung.

Da dementsprechend der elektrische Durchflußbereich in der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 zunimmt, kann die Stromdichte reduziert werden. In der Folge kanb die Wär­ meentwicklung aufgrund Joule'scher Wärme in der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 eingedämmt werden, wodurch sich der Kühleffekt der Kühlluft 11 erhöht.

Bei diesem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Lüftungsloch 10a3 auf der Läuferwicklung 7 der Breite nach in einem Stück gebildet.

(4. Ausführungsbeispiel)

Fig. 4 zeigt eine elektrische Maschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 4 zeigt die Anordnung der Lüftungslöcher untereinander, die jeweils an der äußersten Windung einer Läuferwicklung und am Kriechblock einer elektrischen Maschine gemäß einem vierten Ausführungs­ beispiel der Erfindung angebracht sind.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ähnelt das vierte erfin­ dungsgemäße Ausführungsbeispiel dem oben erwähnten dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Stromdichte in der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 durch andere Mittel reduziert wird als beim oben erwähnten dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung.

Beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Dicke des Läufereisenkerns 1 an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 in radialer Richtung durch Überlagerung zweier Windungsteile gebildet, bei denen jeweils eine Windung dieselbe Dicke besitzt.

Die Dicke der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 kann in radialer Richtung größer sein als diejenige der ande­ ren Windungen der Läuferwicklung 7.

Die zwei Windungen sind voneinander nicht isoliert und haben dasselbe Potential. Die äußerste Windung 7a besitzt ein Lüftungsloch 10a4 sowie zwei Lüftungslöcher 10b4, wobei die zwei Lüftungslöcher 10b4 mit dem Lüftungsloch 10a der Läufer­ wicklung 7 als auch mit dem Lüftungsloch 10a4 der äußersten Windung 7a in Verbindung stehen.

Im Ergebnis kann auch beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Stromdichte dadurch reduziert werden, daß der elektrische Durchflußbereich in der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 vergrößert wird. Somit kann die Wärme­ entwicklung aufgrund Joule'scher Wärme in der äußersten Win­ dung 7a der Läuferwicklung 7 herabgesetzt werden, wodurch sich der Kühleffekt der Kühlluft 11 weiter erhöht.

Weiterhin ist beim vierten Ausführungsbeispiel der Er­ findung innerhalb der beiden Windungen der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 das auf der Seite des Kriechblocks 9 angeordnete Lüftungsloch 10a4 genauso gestaltet wie das Lüf­ tungsloch 10a1 an der äußersten Windung 7a beim ersten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung.

Weiterhin sind die beiden Lüftungslöcher 10b4 auf der Seite des Unterschlitzes 6 genauso geformt wie die Lüftungs­ löcher 10a der jeweiligen anderen Windungen. Insbesondere ha­ ben die Lüftungslöcher 10b4 an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 dieselbe Gestalt wie die Lüftungslöcher 10a der jeweils anderen Windungen der Läuferwicklung 7.

Infolgedessen ist zwischen dem Lüftungsloch 10c am Kriechblock 9 und den Lüftungslöchern 10a der jeweiligen an­ deren Windungen, ausgenommen den Lüftungslöchern 10a4 und 10b4 an der äußersten Windung 7a, eine gleichmäßige Verbin­ dung in radialer Richtung des Läufereisenkerns 1 hergestellt. Im Ergebnis können die Lüftungsverluste der Kühlluft 11 redu­ ziert und der Kühleffekt durch die Kühlungsluft 11 erhöht werden.

Da außerdem beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung die Dicke des Läufereisenkerns 1 in radialer Richtung für die jeweils zwei Windungen an der äußersten Windung 7a der Läuferwicklung 7 dieselbe ist wie bei den anderen Windun­ gen, und da die Dicke einer jeden Windung der Läuferwicklung 7 die gleiche ist, kann der Herstellungsaufwand für die Läu­ ferwicklung 7 entsprechend vermindert werden.

Claims (4)

1. Elektrische Maschine mit einem Läufereisenkern (1), meh­ reren Spulenschlitzen (5), die in axialer Richtung am äußeren Umfang des Läufereisenkerns (1) und mit vorbestimmtem Abstand in Umfangsrichtung des Läufereisenkerns (1) angebracht sind, mit jeweils am unteren Abschnitt der Spulenschlitze (5) ge­ öffneten Unterschlitzen (6), mit in den Spulenschlitzen (5) liegenden Läuferwicklungen (7), Keilen (8) zur Befestigung der Läuferwicklungen (7) am Läufereisenkern (1), Kriech­ blöcken (9) zur Isolierung der Keile (8) von den Läuferwick­ lungen (7) und mit einem Lüftungsweg durch die Läuferwicklun­ gen (7), die Keile (8) und die Kriechblöcke (9), wobei die Kriechblöcke (9) und die Keile (8) in radialer Richtung des Läufereisenkerns ausgehend von den Unterschlitzen (6) durch­ strömt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
weitere Lüftungslöcher (10a1, 10a2, 10a3, 10a4, 10b4) an der äußersten Windung (7a) der Läuferwicklung (7) vorgesehen sind, die eine Verbindung mit den Kriechblöcken (9) herstel­ len, daß
Lochabschnitte dieser Lüftungslöcher (10a1, 10a2, 10a3, 10a4, 10b4) in einer radialen Richtung, die die Seite der Un­ terschlitze (6) mit der der Keile (8) verbindet, mit Lochab­ schnitten von Lüftungslöchern (10a) in einer axialen Richtung in Verbindung stehen, die sich auf den Windungen (7) außer der äußersten Windung (7a) befinden, und daß
in der axialen Richtung fortlaufend Lüftungslöcher (10a1, 10a2, 10a3, 10a4, 10b4) vorgesehen sind, um eine Ver­ bindung zur Seite der Keile (8) herzustellen.

2. Elektrische Maschine mit einem Läufereisenkern (1), meh­ reren Spulenschlitzen (5), die in axialer Richtung am äußeren Umfang des Läufereisenkerns (1) und mit vorbestimmtem Abstand in Umfangsrichtung des Läufereisenkerns (1) angebracht sind, mit jeweils am unteren Abschnitt der Spulenschlitze (5) ge­ öffneten Unterschlitzen (6), mit in den Spulenschlitzen (5) liegenden Läuferwicklungen (7), Keilen (8) zur Befestigung der Läuferwicklungen (7) am Läufereisenkern (1), Kriech­ blöcken (9) zur Isolierung der Keile (8) von den Läuferwick­ lungen (7) und mit einem Lüftungsweg durch die Läuferwicklun­ gen (7), die Keile (8) und die Kriechblöcke (9), wobei die Kriechblöcke (9) und die Keile (8) in radialer Richtung des Läufereisenkerns ausgehend von den Unterschlitzen (6) durch­ strömt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Lüftungslöcher (10a1, 10a2, 10a3, 10a4, 10b4) an der äu­ ßersten Windung (7a) der Läuferwicklung (7) vorgesehen sind, die eine Verbindung zu den Kriechblöcken (9) herstellen, und die in radialer Richtung eine gleichmäßige Verbindung einer­ seits zu den Lüftungslöchern (10c) in den Kriechblöcken (9) und andererseits zu den Lüftungslöchern (10a) auf Windungen (7) unmittelbar unterhalb der äußersten Windung (7a) herstel­ len.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dicke der äußersten Windung (7a) der Läuferwicklung (7) in radialer Richtung größer ist als die der jeweils anderen Windungen (7).

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußerste Windung (7a) der Läuferwick­ lung (7) durch zwei Teile einer Windung (7), die voneinander nicht isoliert sind und dasselbe Potential aufweisen, gebil­ det ist, und daß die Abmessungen der jeweiligen Lüftungslö­ cher (10a4, 10b4) an den beiden Windungen (7a) voneinander unterschiedlich sind.