DE1031880B

DE1031880B - Divided twisted conductor bar for electrical machines with direct conductor cooling

Info

Publication number: DE1031880B
Application number: DES50202A
Authority: DE
Inventors: Erich Soehle; Heinrich Kueter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-09-01
Filing date: 1956-09-01
Publication date: 1958-06-12

Description

Unterteilter verdrillter Leiterstab für elektrische Maschinen mit .direkter Leiterkühlung Um die Leistung von Wechselstromgeneratoren, insbesondere Turbogeneratoren weiter zu steigern, ist man gezwungen, zur direkten Leiterkühlung der in einer für die Generatorspannung bemessenen Isolierhülse liegenden Leiter überzugehen. Bekanntlich müssen nun bei derartigen Generatoren zur Herabminderung der Zusatzverluste die Leiterstäbe aus einzelnen, in der Regel lagenweise übereinanderliegenden Teilleitern zusammengesetzt werden, die jeweils die ganze Höhe des Leiterstabes durchlaufen und am oberen bzw. unteren Ende des Leiters in der Höhenrichtung betrachtet in die danebenliegende Leiterlage abgekröpft werden. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß sich bei derartigen zusammengesetzten Leiterstäben mit verdrillten Teilleitern erhebliche Schwierigkeiten ergeben, wenn eine direkte Leiterkühlung erreicht werden muß. Man kann zwar daran denken, wie bereits vorgeschlagen ist, die einzelnen, den Leiterstab bildenden Teilleiter als Hohlleiter auszuführen. Indessen ist die Fertigung derartiger Leiter mit Schwierigkeiten verbunden. Außerdem ergibt sich, daß wegen der Kröpfstellen der Strömungswiderstand nicht unwesentlich erhöht ist.Divided twisted conductor bar for electrical machines with .direct conductor cooling To improve the performance of alternators, in particular To increase turbo generators further, one is forced to use direct conductor cooling the conductor lying in an insulating sleeve dimensioned for the generator voltage to pass over. It is well known that such generators now have to reduce the additional losses the conductor bars from individual, usually in layers on top of each other Partial ladders are assembled, each covering the entire height of the ladder bar run through and viewed at the top or bottom of the ladder in the height direction be cranked into the adjacent conductor layer. It is easy to see that in such composite conductor bars with twisted sub-conductors considerable difficulties arise when direct conductor cooling is achieved got to. One can think of it, as has already been suggested, the individual den Conductor bar forming part of the conductor as a waveguide. Meanwhile the manufacturing is such a ladder associated with difficulties. It also turns out that because of the flow resistance is not insignificantly increased at the crimping points.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unterteilte Leiterstäbe elektrischer Maschinen aus in mehreren Ebenen liegenden Teilleitern, welche jeweils nach dem Durchlaufen der Leiterhöhe aus einer Ebene in eine andere Ebene abgekröpft werden, so auszubilden, daß innerhalb des Leiterstabes eine direkte Berührung des gasförmigen Kühlmittels mit den Teilleitern möglich ist, ohne daß diese als Hohlleiter gestaltet sind.The invention is based on the object of subdivided conductor bars electrical machines from sub-conductors lying in several levels, each of which after going through the height of the ladder from one level to another level are to be trained so that a direct contact of the inside of the conductor bar gaseous coolant with the partial conductors is possible without this as a waveguide are designed.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in den in jeder Leiterlage die Stabhöhe durchlaufenden Teilleitern durch Ausfräsen oder Ausstanzen Aussparungen geschaffen werden, die sich zu parallel zur Längsachse des Leiterstabes verlaufenden Kühlkanälen ergänzen.According to the invention this is achieved in that in each conductor layer The partial conductors running through the bar height by milling or punching out recesses be created that run parallel to the longitudinal axis of the conductor bar Supplement cooling channels.

Der Erfindungsgedanke kann in verschiedener Weise verwirklicht werden, wie im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden soll.The idea of the invention can be implemented in various ways, as in the following with reference to the embodiments shown in the drawing should be explained in more detail.

Fig. 1 und 2 geben ein Ausführungsbeispiel wieder, bei dem der gesamte Leiterstab 1 aus zwei Stabhälften 2 zusammengesetzt ist. Diese weisen je zwei Teilleiterlagen 3 auf, in welchen die Teilleiter gegebenenfalls mehrfach die gesamte Stabhöhe durchlaufen und auf der oberen bzw. unteren Stabseite in die Ebene der nächsten Leiterlage abgekröpft werden. 4 bedeutet die Isolierhülse, die den zusammengesetzten Leiterstab 1 vollständig einschließt und gegenüber dem Ständereisen isoliert. Erfindungsgemäß sind nun auf beiden Seiten der für sich hergestellten Stabhälften zwei oder mehrere parallel zur Leiterachse verlaufende Schlitze 5 eingefräst. An den einander anliegenden Seiten der Leiterhälften 2 liegen diese Schlitze in gleicher Höhe, wodurch im Innern des Leiterbündels die einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweisenden Kühlkanäle 6 geschaffen werden.Figs. 1 and 2 show an embodiment in which the entire Ladder bar 1 is composed of two bar halves 2. These each have two sub-conductor layers 3, in which the sub-conductors may run through the entire bar height several times and bent to the level of the next conductor layer on the upper or lower side of the rod will. 4 means the insulating sleeve, which the assembled conductor bar 1 completely encloses and isolated from the stator iron. According to the invention are now on two or more parallel sides of the rod halves produced for themselves Milled slots 5 running to the conductor axis. On the adjacent sides of the ladder halves 2, these slots are at the same height, whereby inside the Conductor bundle the cooling channels having a relatively large cross section 6 can be created.

Selbstverständlich ist es möglich, die in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Anordnung zu vereinfachen, wenn man den Gasdurchtritt zwischen der Isolierhülse 4 und den Leiterstäben vermeiden will. Die Stabhälften 2 sind in diesem Fall nur einseitig auszufräsen, um die zwischen ihnen liegenden Kanäle 6 zu erhalten.It is of course possible to use that shown in FIGS To simplify the arrangement, if the gas passage between the insulating sleeve 4 and want to avoid the ladder sticks. The bar halves 2 are only in this case Milled out on one side in order to obtain the channels 6 between them.

Die Fig. 3 und 4 der Zeichnung betreffen ein Ausführungsbeispiel, das sich auf Gitterstäbe mit nur zwei nebeneinanderliegenden Teilleiterlagen bezieht. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 bedeutet 1 wieder den Gesamtleiter. 3 sind zwei nebeneinanderliegende, den Gesamtleiter bildende Teilleiterlagen, in denen die Teilleiter gegebenenfalls mehrfach die ganze Leiterhöhe durchlaufen und jeweils am oberen bzw. unteren Leiterende in die danebenliegende Leiterlage abgekröpft sind. 6 sind wieder die im Innern des Leiterbündels liegenden, ,durch Aussparen oder Ausfräsen der Teilleiter gebildeten Kühlkanäle. Die Herstellung der Leiterstäbe gemäß Fig. 3 und 4 kann gemäß der Erfindung in einfacher Weise dadurch ermöglicht werden, daß zunächst der in üblicher Weise mit zwei Lagen übereinanderliegender Teilleiter hergestellte Leiterstab 1, wie insbesondere der Querschnitt der Zig. 6 veranschaulicht, bei 10 mit parallel zur Leiterlängsachse verlaufenden, durch Fräsen an dem verdrillten Leiterbündel hergestellten Aussparungen versehen wird. Nach dem Einfräsen der Nuten an dem Gitterstab wird dieser entflochten, wobei zweckmäßigerweise die Teilleiter entgratet werden. Danach werden, wie an Hand des schematischen Bildes der Fig. 7 zu erkennen ist, die einzelnen Teilleiter an den Kröpfstellen ein zweites Mal, und zwar im entgegengesetzten Sinne gekröpft. Die Form der Teilleiter nach dem ersten Kröpfen ist strichpunktiert, die endgültige Form nach dem zweiten Kröpfen ausgezogen wiedergegeben. Nunmehr werden die Teilleiter wieder so zusammengeflochten, daß die früher außenliegenden Seiten mit den eingefrästen Nuten Innenliegen, wodurch sich der in Fig. 4 dargestellte Leiterquerschnitt ergibt.3 and 4 of the drawing relate to an embodiment, which refers to bars with only two adjacent conductor layers. In the embodiment of FIGS. 3 and 4, 1 again means the overall conductor. 3 are two adjacent conductor layers forming the overall conductor, in where the sub-ladder may run through the entire ladder height several times and Angled into the adjacent conductor layer at the top or bottom end of the conductor are. 6 are again the ones inside the conductor bundle, by being cut out or milling out the sub-conductors formed cooling channels. The manufacture of the ladder bars 3 and 4 can thereby be made possible in a simple manner according to the invention be that first of all in the usual way with two layers on top of each other Partial conductor produced conductor bar 1, such as in particular the cross section of the Zig. 6 illustrates, at 10 with parallel to the conductor longitudinal axis, through Milling on the twisted conductor bundle made recesses is provided. After milling the grooves on the lattice bar, it is unbraided, the sub-conductors are expediently deburred. After that, how on hand the schematic image of FIG. 7 can be seen, the individual sub-conductors the cranking points a second time, cranked in the opposite sense. The shape of the sub-ladder after the first cropping is dash-dotted, the final one Shape shown after the second cropping. Now become the sub-conductors braided again in such a way that the formerly outer sides with the milled Grooves are inside, which results in the conductor cross-section shown in FIG. 4.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Teilleiter 11, wie im einzelnen Fig. 8 zeigt, mit über die Leiterlänge versetzten Ausklinkungen 12 oder Ausstanzungen versehen. Nach einer gewissen Leiterlänge ist der Teilleiter gekröpft, wobei die Ausklinkungen oder Ausstanzungen auf der anderen Leiterseite liegen wie in dem vor der Kröpfstelle liegenden Leiterabstand. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß es für die Erfindung belanglos ist, ob die abwechselnd auf verschiedenen Seiten der Teilleiter liegenden Ausklinkungen vor oder nach dem Kröpfen hergestellt werden. Die Kröpfstelle kann auch dadurch entstehen, daß die Teilleiter mit der Kröpfung ausgestanzt werden. Werden nun die gemäß Fig. 8 ausgebildeten Teilleiter zusammengeflochten, so ergibt sich, daß, wie durch Schraffur in Fig. 10 hervorgehoben ist, die sich aneinanderreihenden Ausklinkungen der übereinanderliegenden Teilleiter das Leiterbündel durchziehende Längskanäle 14 von etwa reckteckigem Querschnitt bilden. Dadurch, daß sich diese Kanäle durch die Ausklinkungen der in zwei Lagen nebeneinanderliegenden Leiter ergeben, ergibt sich, daß die parallel zur Leiterachse verlaufenden Kanäle oben und unten sägezahnförmig begrenzt sind.Another embodiment of the invention is shown in FIGS. 9 and 10 shown. In this embodiment, the sub-conductors 11, such as 8 shows in detail, with notches 12 offset over the length of the conductor or cutouts. After a certain length of the ladder, the sub-ladder is cranked, with the notches or cutouts on the other side of the conductor lie as in the distance between the conductors in front of the crimping point. It is straightforward to see that it is irrelevant to the invention whether the alternate on different Sides of the sub-conductors lying notches before or after crimping will. The Kröpfstelle can also arise in that the sub-conductors with the Offset are punched out. The sub-conductors formed according to FIG. 8 are now braided together, the result is that, as highlighted by hatching in FIG is, the lined up notches of the superimposed sub-conductors the conductor bundle extending through longitudinal channels 14 of approximately rectangular cross-section form. The fact that these channels through the notches in two layers Adjacent conductors result, it follows that the parallel to the conductor axis running channels are limited at the top and bottom in a sawtooth shape.

Fig. 11 der Zeichnung läßt schließlich noch die Ausführung der Kanäle in den Wickelkopfenden erkennen, in denen die Teilleiter in gleiche Höhen geführt sind. Bei dieser Anordnung ergibt sich, daß das Kühlmittel im Wickelkopfbereich innerhalb der Kanäle zu einer gewissen Querströmung gezwungen wird.Fig. 11 of the drawing finally shows the execution of the channels recognize in the winding head ends in which the sub-conductors are at the same height are. With this arrangement it results that the coolant in the end winding area is forced to a certain cross flow within the channels.

Bei dem letztbeschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich zwar, daß die die Luftkanäle begrenzenden Wandteite nicht völlig geradlinig verlaufen, wodurch ein etwas erhöhter Strömungswiderstand entsteht. Jedoch tritt eine nicht unbeträchtliche Erhöhung der Kühlwirkung bei dieser Anordnung dadurch ein, daß das Kühlmittel wiederholt umgelenkt werden muß. wodurch sich eine gute Durchwirbelung und infolgedessen eine wesentlich verbesserte Wärmeabfuhr ergibt.In the last-described embodiment, it follows that the wall part delimiting the air ducts does not run completely in a straight line, as a result of which a somewhat increased flow resistance arises. However, a not inconsiderable one occurs Increasing the cooling effect in this arrangement in that the coolant is repeated must be diverted. which results in a good vortex and, as a result, a results in significantly improved heat dissipation.

Liegen, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, durch ausgefräste Nuten od. dgl. gebildete Kühlkanäle an der Außenseite des Leiters, daß das kühlende Mittel auch mit der Nuthülse in Berührung gelangen könnte, wird vorteilhafterweise durch Umbandelung des Leiterstabes mit einer Folie aus einem Widerstandsmaterial, z. B. Isabellin oder Sichromal oder durch entsprechende Beilagen an der Seite der Leiter-Stäbe ein Abschluß der Kühlmittelkanäle gegenüber den Nutenhülsen erzielt. Durch diese Anordnung kann eine direkte Berührung der Isolierhülse mit dem Kühlmittelstrom verhindert werden.Are, as in the embodiment of FIG. 1, through milled out Grooves od. Like. Formed cooling channels on the outside of the conductor that the cooling Means could also come into contact with the grooved sleeve is advantageous by wrapping the conductor bar with a foil made of a resistance material, z. B. Isabelline or Sichromal or by appropriate enclosures on the side of the Conductor rods achieved a closure of the coolant channels with respect to the grooved sleeves. This arrangement allows the insulating sleeve to come into direct contact with the coolant flow be prevented.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Subdivided conductor bar for electrical machines, its sub-ladder lying in several levels after passing through the ladder height are cranked into another plane, characterized in that by milling or Punching in the sub-conductors recesses are created; the axially extending add cooling channels that enable direct conductor cooling.

2. Procedure for Production of conductor bars according to claim 1, characterized in that initially the ladder bars from the after passing through the ladder height in another ladder layer Cranked partial conductors are braided together and then run parallel to the conductor axis Grooves are milled (Fig. 1, 2).

3. ladder bar according to claim 1, characterized in that that it consists of two partial rods, which according to claim 2 in contiguous Grooves milled on the sides are at the same height and are in the middle of the four sub-conductor layers Supplement lying axial channels of the double groove cross-section (Fig. 1, 2).

4th Conductor bar according to claim 1, characterized in that within two twisted Subconductor layers are provided by axial channels formed by millings (Fig. 3, 4).

5. A method for producing conductors according to claim 4, characterized in that that in the known manner twisted lattice bar initially on both sides axial Grooves are milled, then the rod is disentangled and deburred if necessary is that then the sub-conductors at their cranking points a second time, and although cranked in opposite directions and finally put together in such a way that the grooved outsides come to lie inwards and those adjacent to one another Grooves form closed cooling channels (Fig. 5 to 7).

6. ladder bar according to claim 1, characterized in that it is composed of cranked partial conductors, the sections of which are alternately provided with cutouts that are made after assembly of the rod form axially extending cooling channels (Fig. 8 to 10).

7. Ladder stick after Claim 1 with adjacent to the grooved sleeve, lying on the outer rod sides, Cooling channels formed by milled grooves, characterized in that the Cooling channels by wrapping the conductor bar with a foil or by enclosing them are made of a resistance material with respect to the grooved sleeve.