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EP2162969A2 - Rotor für einen generator - Google Patents

Rotor für einen generator

Info

Publication number
EP2162969A2
EP2162969A2 EP08774242A EP08774242A EP2162969A2 EP 2162969 A2 EP2162969 A2 EP 2162969A2 EP 08774242 A EP08774242 A EP 08774242A EP 08774242 A EP08774242 A EP 08774242A EP 2162969 A2 EP2162969 A2 EP 2162969A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile
conductor elements
groove
rotor according
rotor
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.)
Withdrawn
Application number
EP08774242A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
John Lindh
Andrew John Holmes
Benjamin Gugerli
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 Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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 Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP2162969A2 publication Critical patent/EP2162969A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/22—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to the field of rotary machines. It relates to a rotor for a generator according to the preamble of claim 1.
  • a rotor for a turbogenerator in which the conductor elements arranged in the winding grooves are formed as waveguides and are cooled by a gaseous cooling medium which flows through the inner channels of the conductor elements.
  • a basic groove is introduced, through which the cooling medium is supplied and from there is fed radially upwards into the cooling channels of the individual conductor elements.
  • corrugated springs are arranged, which press the stack of the conductor elements from below against the slot wedge, which closes the Wicklungsnut above.
  • the conductor elements each have two parallel, axial cooling channels, which are divided into alternately arranged, overlapping and separated from each other flow moderately channel sections.
  • the channel sections are acted upon at one end with a brought up by a basic groove cooling medium, which is discharged after flowing through the channel section in each case radially outward.
  • a basic groove cooling medium which is discharged after flowing through the channel section in each case radially outward.
  • a further disadvantage is that a plurality of individual springs must be provided and installed per winding groove, which leads to several 100 spring elements per rotor.
  • the object is solved by the entirety of the features of claim 1.
  • the essence of the invention is to arrange the corrugated springs at the bottom of the basic groove, and act with their spring force via an arranged in the basic groove, axial profile on the overlying conductor elements. Since the springs are no longer located between the base groove and the conductor elements to be cooled, they need not take account of the inlet openings for the cooling medium and can therefore be manufactured and used with a large axial length. Access to the inlet openings is achieved by an appropriate training on the top of the profiles, while the bottom of the profiles, against which the springs rest, can be made axially continuous.
  • the profile is designed as a closed quadrangular hollow profile.
  • Another embodiment is characterized in that the profile is divided by a radially extending middle wall into two chambers, and that are supplied by the chambers different cooling channels of the conductor elements with cooling medium.
  • the profile largely fills the base groove in cross section.
  • the basic groove has a rectangular cross-section. This is the case in particular if, as in FIG. 3 of the aforementioned EP-A1-0 652 623, the stack of the conductor elements is supported on an insulating strip lying above the base groove.
  • the base groove has a trapezoidal cross-section tapering downwards. As a result, it is possible to reduce concentrations of the mechanical stress in the rotor teeth.
  • the profile is also possible to form the profile as a double-T profile, which can be saved in the profile material.
  • the profile may consist of an electrically insulating material. It can not be part of the winding then.
  • the profile can also consist of a metal and then - depending on the design of the insulation in the winding groove - be part of the winding.
  • the profile may be made of aluminum and extruded.
  • known and inexpensive manufacturing methods are suitable.
  • the profile can also consist of copper or another material with good electrical conductivity. If an electrically conductive profile is not part of the winding, the profile is outside the insulation which surrounds the conductor elements in the winding grooves.
  • FIG. 1 shows the cross section through a winding groove of a rotor with a rectangular basic groove and rectangular hollow profile according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows in two sub-figures two further embodiments of the rotor according to the invention with a trapezoidal basic groove and a quadrangular hollow profile divided by a middle wall, wherein in one case (FIG. 3a) the insulation of the conductor elements does not enclose the profile, while in the other case (FIG. Fig. 3b), the hollow profile is enclosed.
  • FIG. 3a the insulation of the conductor elements does not enclose the profile
  • FIG. Fig. 3b the hollow profile is enclosed.
  • FIG. 1 the cross section through a winding groove of a rotor having a rectangular basic groove and rectangular hollow profile according to a preferred embodiment of the invention is shown in a section.
  • the rotor 10 has in the usual way a cylindrical rotor body 1 1, which is rotatably mounted about a machine axis, not shown, and is concentrically enclosed by a (also not shown) stator.
  • Winding grooves 12 are inserted, which receive the rotor winding, which is formed from individual rod-shaped, extending in the axial direction conductor elements 14.
  • the conductor elements 14 are arranged in the winding groove 12 to a plurality of superimposed and fill the winding groove 12 largely. They are enclosed by an insulation 18, which the conductor elements 14 and die
  • the winding groove 12 is closed at the top by a slot wedge 19.
  • an intermediate layer 20 is provided between slot wedge 19 and the upper conductor element 14.
  • each conductor element 14 has inside a pair of parallel adjacent to each other in the axial direction cooling channels 15a and 15b, which - as described in the aforementioned document EP-A1 -1 455 433 - in individual, in the axial Direction one behind the other and are separated from each other in terms of flow axial axial channel sections are divided, through which a cooling medium flows.
  • the individual channel sections of the two cooling channels 15a and 15b are offset from each other and arranged overlapping.
  • the cooling medium for example air
  • the cooling medium is supplied from below via a base groove 13 sunk into the bottom of the winding groove 12, enters the one end of the channel sections via corresponding inlet openings, flows through the latter Channel sections and is guided at the other ends of the channel section upwards and through the slot wedge to the outside.
  • the stack of conductor elements 14 is pressed from below by a spring force against the slot wedge 19.
  • the spring force is generated by corrugated springs 17, which are arranged below the conductor elements 14.
  • the corrugated springs 17 no longer act directly or via an intermediate layer on the lowermost conductor element 14, but via an inserted into the base groove 13 profile 16, which practically completely fills the base groove 13.
  • the base groove 13 and accordingly the profile 16 has a rectangular cross-section.
  • the profile 16 is designed as a hollow profile with a uniform wall thickness and divided by a middle wall 25 in two chambers 26 a and 26 b.
  • the left chamber 26a is allocated to the left cooling channels 15a for the supply of the cooling medium, the right chamber 26b corresponding to the right cooling channels 15b.
  • the profile 16 may be an extruded aluminum profile. It can also be made of a different metal, e.g. Cu, or of a mechanically stable, electrically insulating material. If the profile 16 is made of a material with good electrical conductivity, it can be included as a conductor element in the rotor winding. This is the case in Fig. 1, where the insulation 18 of the conductor elements 14, the profile 16 in the base groove 13 encloses.
  • corrugated springs 17 are arranged on the bottom of the base groove 13 and act with their spring force on the intermediate profile 16 on the stack of the conductor elements 14 a. Since the profile 16 only on the top must have recesses at the locations where the inlet openings for the
  • the underside of the profile 16 may be formed continuously. Accordingly, the corrugated springs 17 can be formed continuously on the underside of the profile, so that the axial length of the winding groove 12 and the base groove 13 can be almost completely utilized for the generation of the spring force.
  • an intermediate layer 21 is provided directly below the profile 16, which is enclosed by the insulation 18 with.
  • the wave spring 17 is placed underneath.
  • the cross-sectional area for the flow of the cooling medium in the base groove 13 is reduced by the inserted profile 16 with its wall thickness. The reduction may be, for example, about 30%.
  • either the basic groove 13 can be made wider or receive a downwardly tapering trapezoidal cross-section, as shown in the examples of FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 shows two subfigures 2 a and 2 b two further embodiments of the rotor according to the invention, which are equipped with a trapezoidal basic groove 13 ', wherein in one case (FIG. 2 a) as profile 22 a double T-profile, in the other case (FIG. 2 b), a simple square hollow profile without center wall is used as the profile 23. In both cases, the profile 22 or 23 is not covered by the insulation. In the case of Fig. 2a, the spring force is transmitted exclusively via the central web of the profile 22, in the case of Fig. 2b exclusively on the outer walls. In both cases, the reduction of the available flow cross section is smaller than in the example of FIG. 1 or the examples of FIG. 3, in which in each case an (additional) middle wall 25 is present.
  • a quadrangular profile 24 with a dividing middle wall is inserted into the trapezoidal basic groove 13 'analogously to FIG. 1 and this is adapted in cross section.
  • the profile 24 - as in Fig. 2 - not covered by the insulation 18 with.
  • the profile 24 is covered by the insulation 18.
  • the main function of the inserted into the basic groove 13 and 13 'profile 16, 22, 23, 24 is the transmission of the radially directed spring force of the wave spring 17 on the lowest conductor element 14.
  • the profile but also for guiding the cooling medium flow be used in a predetermined manner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Ein Rotor (10) für einen Generator umfasst einen zylindrischen Rotorkörper (11) mit über den Umfang verteilt angeordneten axialen Wicklungsnuten (12), in denen Leiterelemente (14) angeordnet sind, die sich in axialer Richtung erstrecken, wobei entlang der Achse in periodischen Abständen den Leiterelementen (14) ein Kühlmedium aus einer am Boden der Wicklungsnut (12) angeordnete Grundnut (13) zugeführt wird, und wobei unterhalb der Leiterelemente (14) Wellfedern (17) vorgesehen sind, welche jeweils die Leiterelemente (14) einer Wicklungsnut (12) gegen einen die Wicklungsnut (12) oben abschliessenden Nutkeil (19) drücken. Bei einem solchen Rotor wird eine ausreichende Federkraft dadurch erreicht, dass die Wellfedern (17) am Boden der Grundnut (13) angeordnet sind und mit ihrer Federkraft über ein in der Grundnut (13) angeordnetes, axiales Profil (16) auf die darüberliegenden Leiterelemente (14) einwirken.

Description

BESCHREIBUNG
ROTOR FÜR EINEN GENERATOR
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der rotierenden Maschinen. Sie betrifft einen Rotor für einen Generator gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Aus der EP-A1 -0 652 623 ist ein Rotor für einen Turbogenerator bekannt, bei dem die in den Wicklungsnuten angeordneten Leiterelemente als Hohlleiter ausgebildet sind und durch ein gasförmiges Kühlmedium gekühlt werden, welches durch die inneren Kanäle der Leiterelemente strömt. Im Boden der Wicklungsnut ist eine Grundnut eingelassen, durch die das Kühlmedium zugeführt und von dort radial nach oben in die Kühlkanäle der einzelnen Leiterelemente eingespeist wird. Unterhalb des Stapels der Leiterelemente sind Wellfedern angeordnet, welche den Stapel der Leiterelemente von unten gegen den Nutkeil drücken, der die Wicklungsnut oben abschliesst.
In der EP-A1 -1 455 433 ist ein ähnlich aufgebauter Rotor eines Turbogenerators beschrieben, dessen Leiterelemente jeweils zwei parallele, axiale Kühlkanäle aufweisen, die in alternierend angeordnete, einander überlappende und voneinander strömungsmässig getrennte Kanalabschnitte unterteilt sind. Die Kanalabschnitte werden am einen Ende mit einem durch eine Grundnut herangeführten Kühlmedium beaufschlagt, das nach Durchströmen des Kanalabschnitts jeweils radial nach aussen abgeführt wird. Ein solches, als „Forward Flow" bezeichnetes Kühlkonzept zeichnet sich dadurch aus, dass das Kühlmedium an einzelnen Punkten alternierend in die beiden Kühlkanäle der Leiterelemente eingespiesen wird.
Es ist wünschenswert, dass auch bei der beschriebenen „Forward Flow"-Kühlung in den Wicklungsnuten unterhalb der Leiterelemente Wellfedern eingesetzt werden, welche die Wicklung radial nach aussen drücken und sicherstellen, das die Wicklung (d.h. der Inhalt der Wicklungsnut) in allen Betriebszuständen zusammengedrückt wird. Der Einsatz von Federn hat dabei insbesondere die folgenden Vorteile:
• Ziemlich grosse Abweichungen in den geometrischen Abmessungen (Höhe) der Komponenten in der Wicklungsnut (Leiterelemente, Isolierungen etc.) können toleriert werden. • Es besteht keine Notwendigkeit, die Dicke aller oberen Packungen anzupassen, wodurch Kosten und Zeit gespart werden.
• Alle oberen Leiterelemente liegen mehr oder weniger auf demselben Radius. Dadurch ergibt sich ein stetiger Übergang von der oberen Packung zur Isolierung des Wicklungskopfes. • Die Kompression des Wicklungsnut-Inhalts stellt sicher, dass es nur wenig oder gar keine relative Bewegung zwischen den einzelnen Windungen gibt und so das Risiko von Schlüssen zwischen den Windungen oder Erdschlüssen verringert ist.
Der Einsatz von unter den Leiterelementen befindlichen Federn bei der „Forward Flow"-Kühlung stösst jedoch auf Schwierigkeiten: Wegen des grossen Gewichts der Leiterelemente muss die Federkraft der Federn sehr gross sein. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn die Federn direkt unterhalb des Stapels der Leiterelemente angeordnet sind, weil immer nur kurze Federabschnitte zwischen benachbarten Einlassöffnungen für das Kühlmedium von der Grundnut in die Kühlkanäle einsetzbar sind, und so die aufsummierte Gesamtlänge aller
Federabschnitte nur einen Bruchteil der Gesamtlänge der Wicklungsnut ausmacht. Dieses Verhältnis verschlechtert sich noch weiter, weil zusätzlich ein gewisser Kriechweg der Federn sichergestellt werden muss, sodass die effektive axiale Federlänge weniger als 50% der gesamten Nutlänge beträgt.
Weiterhin ist nachteilig, dass pro Wicklungsnut eine Vielzahl von einzelnen Federn bereitgestellt und eingebaut werden muss, was zu mehreren 100 Federelementen pro Rotor führt.
Es wäre zwar denkbar, die Federkraft durch Erhöhung der Materialdicke zu vergrössern. Jedoch liegen bereits die derzeit verwendeten Federn mit ihrer Dicke bei der berechneten Belastung nahe der Streckgrenze, und eine Erhöhung der Materialdicke würde die Belastung noch vergrössern.
Dieselben Probleme bestehen nicht nur bei einer „Forward Flow"-Kühlung sondern auch bei Rotoren mit einer radialen Kühlung, bei der entlang der Achse in periodischen Abständen ein Kühlmedium in radialen Kühlkanälen durch die Wicklung geschickt wird, welches durch eine in den Boden der Wicklungsnut eingelassene axiale Grundnut herangeführt wird. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Rotor zu schaffen, der einerseits mit einer Kühlung ausgestattet ist, die das Kühlmedium durch eine Grundnut heranführt und in periodischen Abständen aus der Grundnut in die Wicklung einspeist, und andererseits die Vorteile eines durch Federn vorgespannten Inhalts der Wicklungsnut nutzt.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die Wellfedern am Boden der Grundnut, anzuordnen und mit ihrer Federkraft über ein in der Grundnut angeordnetes, axiales Profil auf die darüberliegenden Leiterelemente einwirken. Da die Federn nicht länger zwischen der Grundnut und den zu kühlenden Leiterelementen angeordnet sind, brauchen sie keine Rücksicht auf die Einlassöffnungen für das Kühlmedium zu nehmen und können daher mit einer grossen axialen Länge hergestellt und eingesetzt werden. Der Zugang zu den Einlassöffnungen wird durch eine entsprechende Ausbildung auf der Oberseite der Profile erreicht, während die Unterseite der Profile, an der die Federn anliegen, axial durchgehend gestaltet werden kann.
Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die Leiterelemente im Inneren axiale Kühlkanäle aufweisen, die in einzelne, voneinander strömungsmässig getrennte axiale Kanalabschnitte unterteilt sind, welche von dem zugeführten Kühlmedium durchflössen werden, das jeweils am einen Ende in den Kanalabschnitt ein- und am anderen Ende aus dem Kanalabschnitt wieder austritt, und wenn die Leiterelemente jeweils nebeneinander liegende, separate Kühlkanäle aufweisen, die alternierend in sich überlappende Kanalabschnitte unterteilt sind.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Profil als geschlossenes viereckiges Hohlprofil ausgebildet. Eine andere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Profil durch eine sich in radialer Richtung erstreckende Mittelwand in zwei Kammern unterteilt ist, und dass durch die Kammern unterschiedliche Kühlkanäle der Leiterelemente mit Kühlmedium versorgt werden.
Vorzugsweise füllt das Profil die Grundnut im Querschnitt weitgehend aus.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung weist die Grundnut einen rechteckigen Querschnitt auf. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich - wie in Fig. 3 der eingangs genannten EP-A1 -0 652 623 - der Stapel der Leiterelemente an einem oberhalb der Grundnut liegenden Isolierstreifen abstützt.
Eine andere Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Grundnut einen sich nach unten verjüngenden trapezförmigen Querschnitt aufweist. Hierdurch lassen sich Konzentrationen der mechanischen Spannung in den Rotorzähnen verringern.
Es ist aber auch möglich, das Profil als Doppel-T-Profil auszubilden, wodurch beim Profil Material eingespart werden kann.
Das Profil kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Es kann dann nicht Teil der Wicklung sein.
Das Profil kann aber auch aus einem Metall bestehen und dann - je nach Ausbildung der Isolierung in der Wicklungsnut - Teil der Wicklung sein.
Insbesondere kann das Profil aus Aluminium bestehen und extrudiert sein. Hierfür eignen sich bekannte und kostengünstige Herstellungsverfahren.
Das Profil kann aber auch aus Kupfer oder einem anderen Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit bestehen. Soll ein elektrisch leitendes Profil nicht Teil der Wicklung sein, befindet sich das Profil ausserhalb der Isolierung, welche die Leiterelemente in den Wicklungsnuten umgibt.
Andernfalls wird das Profil von der Isolierung mit umschlossen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 den Querschnitt durch eine Wicklungsnut eines Rotors mit rechteckiger Grundnut und rechteckigem Hohlprofil gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 in zwei Teilfiguren zwei weitere Ausführungsbeispiele des Rotors nach der Erfindung mit trapezförmiger Grundnut, wobei im einen Fall (Fig. 2a) ein Doppel-T-Profil, im anderen Fall (Fig. 2b) ein viereckiges Hohlprofil zum Einsatz kommt; und
Fig. 3 in zwei Teilfiguren zwei weitere Ausführungsbeispiele des Rotors nach der Erfindung mit trapezförmiger Grundnut und einem durch eine Mittelwand unterteilten viereckigen Hohlprofil, wobei im einen Fall (Fig. 3a) die Isolierung der Leiterelemente das Profil nicht mit umschliesst, während im anderen Fall (Fig. 3b) das Hohlprofil mit umschlossen wird. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Fig. 1 ist in einem Ausschnitt der Querschnitt durch eine Wicklungsnut eines Rotors mit rechteckiger Grundnut und rechteckigem Hohlprofil gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Der Rotor 10 hat in üblicher Weise einen zylindrischen Rotorkörper 1 1 , der um eine nicht gezeigte Maschinenachse drehbar gelagert ist und konzentrisch von einem (ebenfalls nicht gezeigten) Stator umschlossen ist.
Über den Umfang des Rotors 10 verteilt sind in den Rotorkörper 1 1 radiale
Wicklungsnuten 12 eingelassen, welche die Rotorwicklung aufnehmen, die aus einzelnen stabförmigen, sich in axialer Richtung erstreckenden Leiterelementen 14 gebildet wird. Die Leiterelemente 14 sind in der Wicklungsnut 12 zu mehreren übereinander angeordnet und füllen die Wicklungsnut 12 weitgehend aus. Sie sind von einer Isolierung 18 umschlossen, welche die Leiterelemente 14 bzw. die
Wicklung von dem Rotorkörper 11 elektrisch isoliert. Die Wicklungsnut 12 ist oben durch einen Nutkeil 19 verschlossen. Zwischen Nutkeil 19 und dem oberen Leiterelement 14 ist eine Zwischenlage 20 vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat jedes Leiterelement 14 im Inneren ein Paar von parallel nebeneinander in axialer Richtung verlaufenden Kühlkanälen 15a und 15b, die - wie dies in der eingangs genannten Druckschrift EP-A1 -1 455 433 beschrieben ist - in einzelne, in axialer Richtung hintereinander liegende und voneinander strömungsmässig getrennte axiale Kanalabschnitte unterteilt sind, durch die ein Kühlmedium strömt. Die einzelnen Kanalabschnitte der beiden Kühlkanäle 15a und 15b sind dabei gegeneinander versetzt und überlappend angeordnet.
Das Kühlmedium, z.B. Luft, wird von unten über eine in den Boden der Wicklungsnut 12 eingelassene Grundnut 13 zugeführt, tritt über entsprechende Einlassöffnungen an den einen Enden der Kanalabschnitte ein, durchströmt die Kanalabschnitte und wird an den anderen Enden der Kanalabschnitt nach oben und durch den Nutkeil nach aussen geführt.
Der Stapel der Leiterelemente 14 wird von unten durch eine Federkraft gegen den Nutkeil 19 gedrückt. Die Federkraft wird von Wellfedern 17 erzeugt, die unterhalb der Leiterelemente 14 angeordnet sind. Neu ist dabei, dass die Wellfedern 17 nicht länger direkt oder über eine Zwischenlage auf das unterste Leiterelement 14 einwirken, sondern über ein in die Grundnut 13 eingelegtes Profil 16, das die Grundnut 13 praktisch vollständig ausfüllt. Im Beispiel der Fig. 1 haben die Grundnut 13 und entsprechend das Profil 16 einen rechteckigen Querschnitt. Das Profil 16 ist als Hohlprofil mit gleichmässiger Wandstärke ausgeführt und durch eine Mittelwand 25 in zwei Kammern 26a und 26b unterteilt. Die linke Kammer 26a ist den linken Kühlkanälen 15a für die Zufuhr des Kühlmediums zugeteilt, die rechte Kammer 26b entsprechend den rechten Kühlkanälen 15b. Das Profil 16 kann ein extrudiertes Aluminiumprofil sein. Es kann aber auch aus einem anderen Metall wie z.B. Cu bestehen, oder aus einem mechanisch stabilen, elektrisch isolierenden Material. Wenn das Profil 16 aus einem elektrisch gut leitenden Material besteht, kann es als Leiterelement in die Rotorwicklung mit einbezogen werden. Dies ist in Fig. 1 der Fall, wo die Isolierung 18 der Leiterelemente 14 das Profil 16 in der Grundnut 13 mit umschliesst.
Die Wellfedern 17 sind auf dem Boden der Grundnut 13 angeordnet und wirken mit ihrer Federkraft über das zwischengeschaltete Profil 16 auf den Stapel der Leiterelemente 14 ein. Da das Profil 16 nur auf der Oberseite Aussparungen an den Stellen aufweisen muss, an denen die Einlassöffnungen für die
Kanalabschnitte angeordnet sind, kann die Unterseite des Profils 16 durchgehend ausgebildet sein. Entsprechend können die Wellfedern 17 auf der Unterseite des Profils durchgehend ausgebildet werden, so dass die axiale Länge der Wicklungsnut 12 bzw. der Grundnut 13 für die Erzeugung der Federkraft nahezu vollständig ausgenutzt werden kann. In Fig. 1 ist direkt unterhalb des Profils 16 eine Zwischenlage 21 vorgesehen, die von der Isolierung 18 mit umschlossen wird. Die Wellfeder 17 ist darunter platziert. Anhand der Fig. 1 lässt sich erkennen, dass die Querschnittsfläche für den Strom des Kühlmediums in der Grundnut 13 durch das eingesetzte Profil 16 mit seiner Wandstärke reduziert ist. Die Reduktion kann beispielsweise ca. 30% betragen. Um hier eine Kompensation zu erreichen, kann entweder die Grundnut 13 breiter gemacht werden oder eine sich nach unten verjüngenden trapezförmigen Querschnitt erhalten, wie dies in den Beispielen der Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
Fig. 2 gibt in zwei Teilfiguren 2a und 2 b zwei weitere Ausführungsbeispiele des Rotors nach der Erfindung wieder, die mit einer trapezförmigen Grundnut 13' ausgestattet sind, wobei im einen Fall (Fig. 2a) als Profil 22 ein Doppel-T-Profil, im anderen Fall (Fig. 2b) als Profil 23 ein einfaches viereckiges Hohlprofil ohne Mittelwand zum Einsatz kommt. In beiden Fällen ist das Profil 22 bzw. 23 nicht von der Isolierung mit umfasst. Im Fall der Fig. 2a wird die Federkraft ausschliesslich über den Mittelsteg des Profils 22 übertragen, im Fall der Fig. 2b ausschliesslich über die Aussenwände. In beiden Fällen ist die Reduktion des zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitts geringer als beim Beispiel der Fig. 1 oder den Beispielen der Fig. 3, bei denen jeweils eine (zusätzliche) Mittelwand 25 vorhanden ist.
Bei den in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ist analog zu Fig. 1 ein viereckiges Profil 24 mit einer teilenden Mittelwand in die trapezförmige Grundnut 13' eingesetzt und dieser im Querschnitt angepasst. In Fig. 3a ist das Profil 24 - wie in Fig. 2 - nicht von der Isolierung 18 mit umfasst. In Fig. 3b ist das Profil 24 dagegen von der Isolierung 18 mit umfasst.
Die hauptsächliche Funktion des in die Grundnut 13 bzw. 13' eingesetzten Profils 16, 22, 23, 24 ist die Übertragung der radial gerichteten Federkraft von der Wellfeder 17 auf das unterste Leiterelement 14. Zusätzlich kann das Profil aber auch zur Führung des Kühlmedium-Stromes in einer vorbestimmten Weise herangezogen werden. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Rotor
1 1 Rotorkörper 12 Wicklungsnut
13,13' Grundnut
14 Leiterelement
15 Kühlkanal
16 Profil 17 Wellfeder
18 Isolierung
19 Nutkeil
20,21 Zwischenlage
22,23,24 Profil 25 Mittelwand
26a,b Kammer

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Rotor (10) für einen Generator, welcher Rotor (10) einen zylindrischen Rotorkörper (1 1 ) mit über den Umfang verteilt angeordneten axialen
Wicklungsnuten (12) umfasst, in denen Leiterelemente (14) angeordnet sind, die sich in axialer Richtung erstrecken, wobei entlang der Achse in periodischen Abständen den Leiterelementen (14) ein Kühlmedium aus einer am Boden der Wicklungsnut (12) angeordnete Grundnut (13, 13') zugeführt wird, und wobei unterhalb der Leiterelemente (14) Wellfedern (17) vorgesehen sind, welche jeweils die Leiterelemente (14) einer Wicklungsnut (12) gegen einen die Wicklungsnut (12) oben abschliessenden Nutkeil (19) drücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellfedern (17) am Boden der Grundnut (13, 13') angeordnet sind und mit ihrer Federkraft über ein in der Grundnut (13, 13') angeordnetes, axiales Profil (16, 22, ..,24) auf die darüberliegenden Leiterelemente (14) einwirken.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (14) im Inneren axiale Kühlkanäle (15a,b) aufweisen, die in einzelne, voneinander strömungsmässig getrennte axiale Kanalabschnitte unterteilt sind, welche von dem zugeführten Kühlmedium durchflössen werden, das jeweils am einen Ende in den Kanalabschnitt ein- und am anderen Ende aus dem Kanalabschnitt wieder austritt, und dass die Leiterelemente (14) jeweils nebeneinander liegende, separate Kühlkanäle (15a, b) aufweisen, die alternierend in sich überlappende Kanalabschnitte unterteilt sind.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (16, 23, 24) als geschlossenes viereckiges Hohlprofil ausgebildet ist.
4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (16, 23, 24) durch eine sich in radialer Richtung erstreckende Mittelwand (25) in zwei
Kammern (26a,b) unterteilt ist, und dass durch die Kammern (26a,b) unterschiedliche Kühlkanäle (15a,b) der Leiterelemente (14) mit Kühlmedium versorgt werden.
5. Rotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil 16, 23, 24) die Grundnut (13, 13') im Querschnitt weitgehend ausfüllt.
6. Rotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundnut (13) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
7. Rotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundnut (13') einen sich nach unten verjüngenden trapezförmigen Querschnitt aufweist.
8. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (22) als Doppel-T-Profil ausgebildet ist.
9. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (16, 22, ..,24) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
10. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (16, 22, ..,24) aus einem Metall besteht.
1 1. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (16, 22, ..,24) aus Aluminium besteht und extrudiert ist.
12. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (16, 22, ..,24) aus Kupfer besteht.
13. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (14) in den Wicklungsnuten (12) von einer Isolierung (18) umgeben sind, und dass sich das Profil (22, 23, 24) ausserhalb der Isolierung (18) befindet.
14. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (14) in den Wicklungsnuten (12) von einer Isolierung (18) umgeben sind, und dass das Profil (22, 23, 24) von der Isolierung (18) mit umschlossen wird.
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