DE1224825B

DE1224825B - Runner for a dynamo-electric machine with directly cooled runner ladders

Info

Publication number: DE1224825B
Application number: DEG30963A
Authority: DE
Inventors: David Maccleggan Willyoung; Peter Albert Becker
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1959-11-23
Filing date: 1960-11-18
Publication date: 1966-09-15

Description

Läufer für eine dynamoelektrische Maschine mit direkt gekühlten Läuferleitern Die Erfindung betrifft einen Läufer für eine dy- namoelektrische Maschine mit in axial verlaufenden Nuten angeordneten, direkt gekühlten Läuferleitern aus aufeinandergeschichteten Einzelleitern, die in Radialrichtung des Läufers von Ausnehmungen durchsetzt werden, die in benachbarten Einzelleitern derart in Stablängsrichtung versetzt sind, daß in den Läuferleitern Kühlkanäle entstehen, die in axial entgegengesetzten Richtungen schräg durch die Läuferleiter verlaufen.Rotor for a dynamoelectric machine with directly cooled rotor conductors The invention relates to a rotor for a dynamoelectric machine with extending in axial grooves arranged, directly cooled rotor conductors of stacked individual conductors, which are penetrated in the radial direction of the rotor of recesses in adjacent strands in such a way in Staggered in the longitudinal direction of the rod so that cooling channels arise in the rotor conductors which run obliquely through the rotor conductors in axially opposite directions.

Zur Kühlung der Läuferwicklung von elektrischen Generatoren sind die verschiedensten Anordnungen bekannt. Für große Maschinen bedient man sich meistens der sogenannten »Luftspaltspeisung«, d. h., das Kühlmittel wird mindestens teilweise aus dem Luftspalt in den Läufer eingespeist und tritt aus diesem auch wieder in den Luftspalt aus. Bei dieser Art der Kühlung werden keine großen Verdichter und keine hohen Drücke im Maschinenmantel benötigt, um eine genügende Gasmenge in Umlauf zu halten, und es ergibt sich eine gleichförmigere Temperaturverteilung längs des Rotors unter Vermeidung eines Hitzestaues im Mittelteil der Leiter als bei Einspeisung des Kühlmittels von den Läuferenden.A wide variety of arrangements are known for cooling the rotor windings of electrical generators. For large machines, the so-called »air gap feed« is usually used . In other words, the coolant is at least partially fed into the rotor from the air gap and also exits it again into the air gap. With this type of cooling, no large compressors and no high pressures in the machine casing are required to keep a sufficient amount of gas in circulation, and the result is a more uniform temperature distribution along the rotor while avoiding heat build-up in the central part of the conductors than when the coolant is fed in from the runner ends.

Es ist bekannt, in den Seiten der Einzelleiter längsverlaufende Nuten als Kühlkanäle vorzusehen (USA.-Patentschrift 2 661434). Weiterhin sind gewellte Abstandsstücke bekannt, die zum Kühlmitteldurchfluß zwischen den Leiterstäben und den Nutwänden angebracht werden (USA.-Patentschrift 2664512). Auch die Verwendung eines gewellten Gitters ist bekannt, das im Innenraum der Einzelleiter eingefügt ist, so daß das Kühlmittel in Längsrichtung durch die Läufer strömen kann (USA.-Patentschrift 2 791707). Auch ist ein direkt gekühlter Läufer bekannt, bei dem schräg durch die Keile und Zähne gegen die Drehrichtung Ansaugkanäle und mit der Drehrichtung Auslaßkanäle gebildet sind, die den Kühlmittelfluß in Verbindung mit Kühlkanälen in der Läuferwicklung vom und zum Luftspalt ermöglichen (E. und M., 1956, S. 272). It is known to provide longitudinally extending grooves as cooling channels (USA. Patent 2,661,434) in the sides of the individual conductors. Furthermore, corrugated spacers are known which are attached to the coolant flow between the conductor bars and the groove walls (US Pat. No. 2664512). It is also known to use a corrugated grid which is inserted in the interior of the individual conductors so that the coolant can flow in the longitudinal direction through the rotor (US Pat. No. 2,791,707). A directly cooled rotor is also known, in which intake ducts are formed obliquely by the wedges and teeth against the direction of rotation and outlet ducts with the direction of rotation, which enable the coolant flow in connection with cooling ducts in the rotor winding to and from the air gap (E. and M., 1956, p. 272).

Bei diesen bekannten Kühlanordnungen ist keine so gleichmäßige Temperaturverteilung gewährleistet, daß die Gefahr örtlicher überhitzungen mit Sicherheit vermieden wird, da keine gleichmäßige Kühlmittelverteilung gewährleistet ist.In these known cooling arrangements there is not such a uniform temperature distribution ensures that the risk of local overheating is definitely avoided, since no uniform coolant distribution is guaranteed.

Es ist auch bekannt, örtliche Erhitzungen infolge ungleichmäßiger Kühlgasaufnahme oder Stauungen und Verstopfungen in einzelnen Teilen durch eine besondere Strömungsführung zu vermeiden (AIEE-Trans., Part 111, 1956, S. 260 bis 268), die jedoch kompliziert ist. Weiterhin ist bekannt, in den Einzelleitern Aussparungen vorzunehmen, die bei den aufeinandergestapelten Einzelleitern eines Leiterpakets mindestens teilweise übereinanderliegen und so radiale, axiale oder diagonale Kühlkanäle im Leiterpaket selbst bilden (deutsche Patentschrift 679 856). It is also known to avoid local heating as a result of uneven cooling gas uptake or congestion and blockages in individual parts by means of a special flow guide (AIEE-Trans., Part 111, 1956, pp. 260 to 268), which, however, is complicated. It is also known to make recesses in the individual conductors, which are at least partially one above the other in the stacked individual conductors of a conductor package and thus form radial, axial or diagonal cooling channels in the conductor package itself (German patent specification 679 856).

Der Erfindung liegt die Augabe zugrunde, einen Läufer mit einer Kühlung. der letztgenannten Art zu schaffen, der sich durch eine vergrößerte Wärmeübergangsfläche und sehr kurze Wärmeübergangswege zwischen den einzelnen Leiterteilen auszeichnet.The invention is based on the task of a runner with cooling. to create the latter type, which is characterized by an enlarged heat transfer surface and very short heat transfer paths between the individual conductor parts.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Einzelleiter in axialer Richtung mindestens zwei parallele Reihen von Aussparungen in Form von Langlöchern aufweisen, wobei jede Reihe für sich eine Anzahl von parallelen Kühlkanälen bildet, die in benachbarten Reihen diagonal in entgegengesetzten Richtungen verlaufen und lediglich am Nutengrund miteinander verbunden sind.This is achieved according to the invention in that the individual conductors in the axial direction at least two parallel rows of recesses in the form of Have elongated holes, each row for itself a number of parallel cooling channels that run diagonally in opposite directions in adjacent rows and are only connected to one another at the bottom of the groove.

Die einfache und billige Konstruktion gemäß der Erfindung vermeidet örtliche überhitzungen, eine Schwächung der Nutisolation infolge Durchbrechungen oder mangelnde Führung der Isolation, Kanäle in den Läuferzähnen und besondere und teure Gitter, Profile oder Kanaleinarbeitungen in. die Leiter. Die erzielte Temperaturverteilung ist sehr gleichmäßig, und die Kühlung des Nutengrundes, die gewöhnlich am schwierigsten ist, gestaltet sich einfach und wirksam.The simple and cheap construction according to the invention avoids Local overheating, weakening of the slot insulation as a result of perforations or lack of guidance of the insulation, channels in the rotor teeth and special and expensive grids, profiles or channels incorporated into the ladder. The achieved temperature distribution is very even, and the cooling of the groove bottom, which is usual at the the most difficult, is simple and effective.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der überwiegende Teil der Einzelleiter gelocht, d. h., entlang der Reihe von Aussparungen befindet sich mehr Aussparung als Kupfer. Hierdurch entstehen sehr breite oder sehr nah beieinander befindliche Kühlkanäle, die eine gute Wärmeableitung und eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung sicherstellen.According to a further development of the invention, the majority of the individual conductors are perforated, d. that is, there is more recess than copper along the row of recesses. This creates very wide or very close cooling channels that ensure good heat dissipation and a very even temperature distribution.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung - der Erfindung wechseln sich in Axialrichtung des Läufers an dessen Oberfläche Zonen, in denen nur Einlaßöffnungen von Kühlkanälen liegen, mit Zonen,' in denen nur-Auslaßöffnungen von Kühlkanälen liegen, miteinander ab. Diese durch ein einfaches Strömungsmuster erzielbare Anordnung bringt erhebliche konstruktive Vereinfachungen mit sich. Zum ersten vereinfacht sie die Ausbildung des Nutenkeils, der dadurch nicht dringend für jede Kühlkanahnündung eine Durchbrechung zum Luftspalt enthalten muß, sondern diese Durchbrechungen zum Einlaß bzw. Auslaß des Kühlmediums, falls erwünscht, in bequem erscheinender Weise über die jeweilige Zone verteilen kann, sofern dazwischen ein Ausgleichsraum vorgesehen wird. Diese vorteilhafte Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen vereinfacht ferner die Anordnung von eventuell im Ständer in den entsprechenden Zonen vorgesehenen Absaugöffnungen für das Kühlmittel.According to another embodiment - of the invention alternate in the axial direction of the rotor on its surface zones, in which only inlet openings are of cooling channels, with zones' in which only discharge ports are of cooling channels, with each other from. This arrangement, which can be achieved by means of a simple flow pattern, entails considerable structural simplifications. Firstly, it simplifies the design of the groove wedge, which therefore does not necessarily have to contain an opening to the air gap for each cooling duct opening, but can distribute these openings to the inlet or outlet of the cooling medium, if desired, in a convenient-appearing manner over the respective zone, provided in between a compensation room is provided. This advantageous arrangement of the inlet and outlet openings also simplifies the arrangement of any suction openings for the coolant that may be provided in the stand in the corresponding zones.

Einer anderen Weiterbildung der Erfindung zufolge bestehen die Verbindungen am Nutengrund aus Zwischenräumen, von denen jeder die radial inneren Enden von mindestens einem, Kühlmittel schräg nach innen leitenden Kühlkanal und einem durch eine benachbarte Lochreihe gebildeten, in entgegengesetzter Richtung schräg verlaufenden, Kühlmittel nach außen zu einer Auslaßzone leitenden Kühlkanal miteinander verbindet. Von diesen Zwischenräumen gebildete Kanimern verbinden also in einfacher Weise die Kühlkanäle am Nutengrund und ermöglichen so eine besonders wirksame Nutengrundkühlung. Die beschriebene Anordnung eignet sich vor allem für die Verwendung von zwei parallelen Reihen von Aussparungen. Für diesen vorzugsweisen Fall stellt sie eine nach Konstruktion und Wirkungsweise besonders einfache Verbindung der Kühlkanäle dar und vermeidet doch scharfe Änderungen der Strömungsrichtung, die zu einer Abbremsung des Kühlmittelstroms führen würden.According to another development of the invention, the connections exist at the bottom of the groove from interspaces, each of which has the radially inner ends of at least one, coolant obliquely inwardly conducting cooling channel and one through an adjacent one Row of holes formed, inclined in the opposite direction, coolant connects to the outside conductive cooling channel to an outlet zone. Of these Canimers formed between spaces thus connect the cooling channels in a simple manner at the groove base and thus enable particularly effective groove base cooling. the The arrangement described is particularly suitable for the use of two parallel Rows of cutouts. For this preferred case, it provides an according to construction and mode of action represents and avoids particularly simple connection of the cooling channels but sharp changes in the direction of flow that slow down the flow of coolant would lead.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gibt eine Kühlgaszufuhr an, bei der mindestens einer der diaü,onal verlaufenden Kühlkanäle in Verbindung mit einer vom Läuferende aus etwa axial verlaufenden Bodennut steht. Durch diese Einspeisung von Kühlmittel vom Läuferende wird ein Höchstmaß von Kühlmitteldurchsatz erreicht. Die Anordnung einer Bodennut an den Läuferenden ermöglicht zudem ein günstiges Strömungsmuster und nutzt die Zentrifugalwirkung des sich drehenden Läufers zur Erzeugung eines Druckunterschiedes zwischen Bodennut und Luftspalt aus.Another embodiment of the invention specifies a cooling gas supply, with at least one of the diaü, onal running cooling channels in connection with there is a bottom groove running approximately axially from the rotor end. Through this feed of coolant from the rotor end, a maximum of coolant throughput is achieved. The arrangement of a bottom groove at the rotor ends also enables a favorable flow pattern and uses the centrifugal action of the rotating rotor to generate a Difference in pressure between the bottom groove and the air gap.

Die Erfindung soll nun in Verbindung mit praktischen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.The invention is now intended in connection with practical embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Wicklungsmit des Läuferkörpers einer elektrischen Maschine, die zur deutlicheren Darstellung des Strömungs# musters stark vereinfacht ist; F i g-. 2 zeigt eine Aufsicht auf ein Stück ein -es Leiterstabes, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist; Fig. 3 zeigt eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht des Leiterstabes längs der EbeneA-A in Fig. 2; F i g. 4 zeigt eine teilweise im Schnitt gehaltene, perspektivische Ansicht des in F i g. 1 mit IV bezeichneten Teiles des Läufers; F i g. 5 zeigt eine teilweise im Schnitt gehaltene, perspektivische Ansicht des in F i g. 1 mit V bezeichneten Teiles des Läufers, und F i g. 6 zeigt eine Abwandlung des in F i g. 1 dargestellten Strömungsmusters.F i g. 1 shows a section through a winding with the rotor body of an electrical machine, which is greatly simplified in order to show the flow pattern more clearly; F i g-. Fig. 2 shows a plan view of a piece of a conductor bar formed in accordance with the invention; Fig. 3 is a side elevational view, partially in section, of the conductor bar taken along plane A-A in Fig. 2; F i g. FIG. 4 is a partially sectioned perspective view of the FIG. 1 with IV designated part of the rotor; F i g. FIG. 5 is a perspective view, partially in section, of the FIG . 1 with V designated part of the rotor, and F i g. 6 shows a modification of the one shown in FIG. 1 shown flow pattern.

Die beispielsweise Ausführungsform betrifft einen Läufer, bei dem die Wicklung aus Einzelleitem aufgebaut ist, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzen und mit einer doppelten Reihe von länglichen Aussparungen versehen sind, die aus den Leiterstäben längs des Nutteils des Leiters ausgestanzt sind. Die Reihen von Aussparungen in den Einzelleitem sind geringfügig gegenüber denen der oben und unten benachbarten Einzelleiter versetzt, so daß die Aussparungen eine Anzahl von diagonal verlaufenden Kanälen für das Kühlinittel bilden. Die Reihe auf der einen Seite des Einzelleiters ist außerdem gegenüber der anderen Reihe von Aussparungen versetzt, so daß sich die eine Lochreihe in bezug auf die andere vom einen Einzelleiter zum nächsten verschiebt. Die diagonalen Kühlmittelkanäle auf der einen Seite des Leiterstabes verlaufen daher in der entgegengesetzten Richtung schräg durch das Stabpaket, wie die diagonalen Kanäle auf der anderen Seite der Leiterstäbe. Wenn die Einzelleiter aufeinandergeschichtet werden, entsteht also eine Anzahl von Kühlmittelkanälen mit schräg verlaufenden, sich kreuzenden Richtungen, durch die das Kühlmittel sowohl in Längsrichtung als auch in radialer Richtung durch alle Leiterschichten strömt. Die diagonal nach innen gerichtete Strömung geht nach Durchlaufen einer speziellen Kammer am Boden der Nut in eine diagonal nach außen gerichtete Strömung über.The example embodiment relates to a runner in which the winding is made up of individual conductors, which are essentially rectangular Have cross-section and provided with a double row of elongated recesses which are punched out of the conductor bars along the groove part of the conductor. The rows of recesses in the individual elements are slightly compared to those the top and bottom adjacent individual conductors offset so that the recesses a Form number of diagonal channels for the cooling means. The row up one side of the single conductor is also opposite the other row of cutouts offset, so that one row of holes is in relation to the other from a single conductor moves to the next. The diagonal coolant channels on one side of the Ladder bars therefore run diagonally through the in the opposite direction Rod package, like the diagonal channels on the other side of the ladder rods. if The individual conductors are stacked on top of one another, so a number of coolant channels are created with inclined, intersecting directions through which the coolant both flows in the longitudinal direction as well as in the radial direction through all conductor layers. The diagonal inward flow goes after passing through a special one Chamber at the bottom of the groove into a diagonal outward flow.

F i g. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Nut im Mittelkörper 1 eines Läufers. Die Wellensturnmel des Läufers sind nicht dargestellt. Das Kühlmittel strömt durch schematisch angedeutete, unmittelbare Kühlungskanäle 2, durch eine Lage von Kriech- oder Ausgleichsblöcken 3 und durch eine Lage von Nutkeilen 4 zu und von dem Luftspalt zwischen dem Läuferumfang und der Ständerbohrung. Der Ständer ist in der Zeichnung nicht dargestellt, er ist natürlich entsprechend ausgebildet und liefert in den beispielsweise durch die Klammern 5 und 6 angedeuteten Eintrittszonen für das Kühlmittel einen radial nach innen gerichteten Strom des Kühlmittels, wie an sich bekannt ist. In entsprechender Weise sind in der Ständerbohrung entsprechende Absaugeöffnungen vorgesehen, die in durch Klammern angedeutete Auslaßzonen 7, 8 und 9 das radial austretende Kühlmittel absaugen. Unterhalb der Wicklungsnuten verlaufen über einen Teil der Länge des Läufers Bodenmiten 10, die zur Zuführung von Kühlgas von den Enden des * Läufers dienen. Der Kühlgasstrom von den Enden kann durch nicht dargestellte Gebläse bewirkt werden, die auf dem Läufer angebracht sind oder durch eine automatische Pumpwirkung des Rotors infolge der Zentrifugalkraft in einer dem Fachmann bekannten Weise. Die Anordnung zur Zuführung und Ab- nahme von Kühlgas zum und vom Läufer durch Luftspaltspeisung und endseitige Speisung mittels Bodennuten 10 ist an sich bekannt und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.F i g. 1 shows a schematic section through a groove in the central body 1 of a rotor. The runner's wave turns are not shown. The coolant flows through schematically indicated, direct cooling channels 2, through a layer of creeping or compensating blocks 3 and through a layer of slot wedges 4 to and from the air gap between the rotor circumference and the stator bore. The stator is not shown in the drawing, it is of course designed accordingly and provides a radially inward flow of the coolant in the inlet zones for the coolant indicated for example by the brackets 5 and 6, as is known per se. In a corresponding manner, corresponding suction openings are provided in the stator bore, which suction off the radially emerging coolant in outlet zones 7, 8 and 9 indicated by brackets. Extend below the winding slots over part of the length of the runner Bodenmiten 10 serving for the supply of cooling gas from the ends of the * rotor. The cooling gas flow from the ends can be effected by fans, not shown, which are mounted on the rotor or by an automatic pumping action of the rotor as a result of the centrifugal force in a manner known to the person skilled in the art. The arrangement for the supply and exhaust acquisition of cooling gas to and from the rotor through the air gap and end-side power supply by means of bottom grooves 10 is known per se and forms no part of the present invention.

F i g. 2 zeigt eine Aufsicht auf einen Teil eines Leiterstabes, bei dem eine erste Reihe von Aussparungen 12 und eine zweite Reihe von Aussparungen 13 vorgesehen sind. F i g. 3 zeigt eine Anzahl von zusätzlichen Leitern 14, 15 und 16, die unter dem Einzelleiter 11 angeordnet sind.F i g. 2 shows a plan view of part of a conductor bar in which a first row of recesses 12 and a second row of recesses 13 are provided. F i g. 3 shows a number of additional conductors 14, 15 and 16 which are arranged under the single conductor 11.

Die Einzelleiter 11, 14, 15, 16 usw. besitzen einen rechteckigen Querschnitt und jeweils Aussparungen 12, 13, die einfach durch eine Stanzmaschine hergestellt sein können. Man kann sie auch herausbohren oder fräsen. Da die Form sehr einfach ist, kann mit einem Mehrfachstempel oder mit einer automatisch gespeisten Lochstanze gearbeitet werden.The individual conductors 11, 14, 15, 16 etc. have a rectangular cross-section and each have recesses 12, 13, which can be easily produced by a punching machine. You can also drill out or mill them. Since the shape is very simple, you can work with a multiple punch or with an automatically fed punch.

Es ist zu erwähnen, daß die Aussparungen 12, 13 nicht senkrecht zur Leiteroberffäche verlaufen, sondern mit dieser einen gewissen Winkel einschließen. Ein schräges Stanzen ist nicht unbedingt erforderlich, man erreicht dadurch jedoch eine Vergrößerung der Querschnittsfläche der durch die Aussparungen gebildeten Kanäle. Da die Einzelleiter bezüglich ihrer Durchbrechungen gegeneinander versetzt sind, würden sich außerdem bei senkrecht verlaufenden Durchbrechungen vorstehende Ecken bilden, die entsprechend der Dicke des Einzelleiters etwas in den Kanal hineinragen und damit ihn verengen. Die Aussparungen 12 sind nach links geneigt, wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, während die Aussparungen 13 nach rechts geneigt sind.It should be mentioned that the recesses 12, 13 do not run perpendicular to the conductor surface, but enclose a certain angle with it. Angled punching is not absolutely necessary, but it does achieve an enlargement of the cross-sectional area of the channels formed by the recesses. Since the individual conductors are offset from one another with respect to their perforations, protruding corners would also form in the case of vertically extending perforations, which protrude somewhat into the channel according to the thickness of the individual conductor and thus narrow it. The recesses 12 are inclined to the left, as shown in FIG. 2 and 3 can be seen, while the recesses 13 are inclined to the right.

Die einzelnen Aussparungen 13 besitzen im Einzelleiter 14 denselben Abstand in Längsrichtung wie im Einzelleiter 11. Der Einzelleiter 14 ist jedoch in Längsrichtung um die Strecke s gegenüber den darüber- und darunterliegenden Einzelleitern verschoben; es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß die Strecke, um die die benachbarten Einzelleiter gegeneinander verschoben sind, im ganzen Leiterstab gleich ist. Die Aussparungen 13 bilden also einen Kühlmittelkanal, der schräg zur Läuferachse verläuft, wie die strichpunktiert gezeichnete Mittellinie 17 eines Kühlkanals zeigt. Die Schräge 18 an den Enden der Aussparungen 13 muß nicht unbedingt mit der Neigung der Mittellinie 17 des Kanals übereinstimmen. Die Ränder 19, 20 der Einzelleiter springen dadurch etwas in den Kühlmittelkanal ein, so daß die Strömung verwirbelt wird und zusätzliche Fläche für den Wärmeübergang zwischen Leiterstab und Kühlgas entsteht.The individual recesses 13 have the same spacing in the longitudinal direction in the individual conductor 14 as in the individual conductor 11. The individual conductor 14, however, is shifted in the longitudinal direction by the distance s with respect to the individual conductors above and below; however, it is not absolutely necessary that the distance by which the adjacent individual conductors are shifted from one another is the same throughout the entire conductor bar. The recesses 13 thus form a coolant channel which runs obliquely to the rotor axis, as the dot-dashed center line 17 of a cooling channel shows. The slope 18 at the ends of the recesses 13 does not necessarily have to coincide with the slope of the center line 17 of the channel. The edges 19, 20 of the individual conductors jump slightly into the coolant channel, so that the flow is swirled and additional surface is created for the heat transfer between the conductor rod and the cooling gas.

Der Abstand in Längsrichtung zwischen der Aussparung 12 auf der einen Seite des Einzelleiters und der Aussparung 13 auf der anderen Seite ist in Fig* 2 mit t bezeichnet. Der Abstand t ändert sich von einem Einzelleiter zum nächsten, so daß sich die eine Reihe von Aussparungen in bezug auf die andere von Einzelleiter zu Einzelleiter verschiebt. Um ein symmetrisches Strömungsmuster zu bekommen, bei dem die durch die Aussparungen 12 gebildeten Kanäle mit der Läuferachse den umgekehrt gleichen Winkel einschließen wie die durch die Aussparungen 13 gebildeten Kanäle, muß die Änderung des Abstandes t von einem Einzelleiter zum anderen das Doppelte des Betrages der Versetzung s betragen. Natürlich kann man auch andere Anordnungen und Abstände, die andere Strömungsmuster ergeben, verwenden, bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Aussparungen jedoch in der oben angegebenen Weise getroffen.The distance in the longitudinal direction between the recess 12 on one side of the single conductor and the recess 13 on the other side is denoted by t in FIG. The distance t changes from one single conductor to the next, so that the one row of recesses shifts from single conductor to single conductor in relation to the other. In order to get a symmetrical flow pattern in which the channels formed by the recesses 12 form the same angle with the rotor axis as the channels formed by the recesses 13 , the change in the distance t from one individual conductor to the other must be twice the amount of the offset s amount. Of course, other arrangements and spacings that result in other flow patterns can also be used, but in the exemplary embodiment described here, the arrangement of the recesses is made in the manner indicated above.

F i g. 4 zeigt einen Nutkeil 21 und einen Ausgleichsblock 22, die zur Festlegung der Wicklung in einer Läufernut 23 dienen. Der Keil 21 verhindert in bekannter Weise eine radiale Bewegung der Wicklung und greift mit schwalbenschwanzartigen Nasen 21 a in entsprechende Längsnuten 24 in den Seitenwänden der Läufernut 23. Die Keile 21 enthalten eine Anzahl von Eintrittsöffnungen 21 b, durch die das Kühlgas vom Luftspalt der Maschine aufgenommen und radial nach innen weitergeleitet wird.F i g. 4 shows a slot wedge 21 and a compensating block 22 which are used to fix the winding in a rotor slot 23 . The wedge 21 prevents radial movement of the winding in a known manner and engages with dovetail-like lugs 21 a in corresponding longitudinal grooves 24 in the side walls of the rotor groove 23. The wedges 21 contain a number of inlet openings 21 b through which the cooling gas is taken from the air gap of the machine and is passed on radially inwards.

Der Ausgleichsblock 22 kann aus einem Stück bestehen, bei der dargestellten Ausführungsform ist er jedoch aus mehreren Teilen aufgebaut. Er besteht aus einem isolierenden Material, wie z. B. einem Polyester-Glasgewebe-Schichtstoff. Ein rechtes und ein linkes Seitenteil 22 a, 22 b bilden mit einem mittleren Teilerstück 22c eine Mittelöffnung 25. Die Mittelöffnung deckt sich mit dem unteren Ende des Kanals21b im Nutkeil21, Das Mittelteil22e des Ausgleichsblockes enthält ferner ein Strömungsteilerstück 22d, das den Kühlmittelstrom in zwei Teile teilt. Das Mittelteil 22c und die beiden Seitenteile 22a, 22b bilden auf der Uwerseite des Ausgleichsblockes 22 zwei langestreckte öffnungen 22 e. Der Ausgleichsblock dient also als übergangsglied, das den Kühlmittelstrom in der Mittelbohrung 25 aufnimmt, ihn in zwei Teile teilt und dann aus länglichen öffnungen 22 e, die sich mit den Schlitzen 12 und 13 in den Einzelleitern decken, austreten läßt.The compensating block 22 can consist of one piece, but in the illustrated embodiment it is made up of several parts. It consists of an insulating material, such as. B. a polyester-fiberglass laminate. A right and a left side portion 22 a, 22 b form with a mean dividing piece 22c has a central opening 25. The central opening coincides with the lower end of the Kanals21b in Nutkeil21, The Mittelteil22e of the compensation block further comprises a flow divider piece 22d, the coolant flow into two parts Splits. The middle part 22c and the two side parts 22a, 22b form two elongated openings 22e on the underside of the compensating block 22. The compensating block thus serves as a transition member that receives the coolant flow in the central bore 25 , divides it into two parts and then allows it to emerge from elongated openings 22 e, which coincide with the slots 12 and 13 in the individual conductors.

Die Feldwicklung besteht aus aufeinandergeschichteten Einzelleitern 26, die durch eine verhältnismäßig schwache Leiterisolation 27 voneinander und durch eine starke Nutisolation 28 von den Wänden der Läufernut 23 getrennt sind. Die Einzelleiter sind mit Aussparungen 12, 13 versehen, wie in Verbindung mit F i g. 2 und 3 näher beschrieben wurde, die diagonal verlaufende Kühlkanäle bilden. Die Aussparungen 12, 13 im obersten Einzelleiter decken sich mit den länglichen öffnungen 22 e an der Unterseite der Ausgleichsblöcke. Die Einzelleiter 26 liegen unten am Boden der Nut 23 auf einem Kanalteil 29 auf, das auf beiden Seiten der Nut mit nach außen vorspringenden radialen Flanschen 29a versehen ist. Durch den so gewährleisteten radialen Ab- stand entsteht ein Zwischenraum 30 zwischen dem untersten Leiterstab und dem Steg 29 b des Teiles 29. Das Gas kann auf diese Weise quer zur Aussparung in den Zwischenraum30 strömen, und die durch die Aussparungen12 und 13 gebildeten Kanäle werden auf diese Weise verbunden. An bestimmten Punkten ist der Zwischenraum 30 in Längsrichtung des Läufers durch Zwischenstücke 31 in Zonen aufgeteilt. Das Zwischenstück 31 sperrt die Verbindung zwischen den verschiedenen Zonen des Zwischenraumes 30. Um den verfügbaren Raum bestmöglich auszunutzen, wird das Kanalteil 29 vorzugsweise durch einen aktiven elektrischen Leiter gebildet und bildet entweder allein oder zusammen mit einer oder mehreren direkt darüberliegenden Lagen in üblicher Weise den untersten Einzelleiter der Wicklung.The field winding consists of individual conductors 26 stacked on top of one another, which are separated from one another by a relatively weak conductor insulation 27 and from the walls of the rotor slot 23 by a strong slot insulation 28 . The individual conductors are provided with recesses 12, 13 , as in connection with FIG. 2 and 3 has been described in more detail, which form diagonal cooling channels. The recesses 12, 13 in the uppermost individual conductor coincide with the elongated openings 22 e on the underside of the compensating blocks. The individual conductors 26 rest at the bottom of the groove 23 on a channel part 29 which is provided on both sides of the groove with outwardly projecting radial flanges 29a. The radial spacing ensured in this way creates an interspace 30 between the lowermost conductor bar and the web 29b of the part 29. In this way, the gas can flow transversely to the cutout into the interspace 30, and the channels formed by the cutouts 12 and 13 open connected this way. At certain points, the space 30 is divided into zones in the longitudinal direction of the rotor by spacers 31. The intermediate piece 31 blocks the connection between the different zones of the intermediate space 30. In order to make the best possible use of the available space, the channel part 29 is preferably formed by an active electrical conductor and forms the lowest either alone or together with one or more layers directly above it in the usual way Single conductor of the winding.

In F i g. 5 der Zeichnung ist der Teil des Läufers genauer dargestellt, der in F i g. 1 durch die Klammer V begrenzt ist. Hier sind die Nutkeile 32 mit Austrittsöffnungen 33 versehen, die sich in ihrer Form geringfügig von den oben beschriebenen Eintrittsöffnungen unterscheiden, da sie aerodynamisch so entworfen sind, daß das Gas, anstatt einzutreten, aus ihnen austritt. Durch die Keile 32 werden Ausgleichsblöcke 34, die genauso geformt sein können wie die in Verbindung mit F i g. 4 erläuterten Ausgleichsblöcke 22, in ihrer vorgesehenen Lage gehalten. Die Keile 32 und die Ausgleichsblöcke 34 dienen, wie oben, zur Fixierung der in der Nut 23 liegenden Einzelleiter 26. In Fig. 5 of the drawing, the part of the rotor is shown in more detail, which is shown in FIG. 1 is limited by bracket V. Here the groove wedges 32 are provided with exit openings 33 which differ slightly in shape from the entry openings described above, since they are aerodynamically designed so that the gas exits from them instead of entering. The wedges 32 provide compensation blocks 34, which can be shaped in the same way as those in connection with FIG. 4 explained compensation blocks 22, held in their intended position. The wedges 32 and the compensating blocks 34 serve, as above, to fix the individual conductors 26 lying in the groove 23.

Das Kanalteil 29, auf dem die Wicklungen 26 ruhen, erfordert eine zusätzliche Lagerschiene 35, die auf in die Seiten der Nut eingeschnittenen Schultern 23 a ruht. Die:. Lagerschiene 35 ist nur da vorhanden, wo eine zusätzliche Abstützung über der Bodenmit 10 nötig ist.The channel part 29 on which the windings 26 rest requires an additional bearing rail 35 which rests on shoulders 23 a cut into the sides of the groove. The:. Bearing rail 35 is only present where additional support above the floor with 10 is necessary.

In Längsrichtung beabstandete Öffnungen 29c, 28 a und 35 a sind . hn Kanalteil 29, der Nutisolation 28 und der Lagerschiene 35 vorgesehen. Das in Längsrichtung durch die Bodennut 10 strömende Gas kann somit durch die Öffnungen 29 c, 28 a, 35 a radial nach außen in den Zwischenraum 30 zwischen dem untersten Leiter und, dem Steg des Kanals 29 eintreten. Eine freie Strömung in Längsrichtung durch den Raum 30 wird durch ein Zwischenstück 36 verhindert.Longitudinally spaced openings 29c, 28 a and 35 a are . hn channel part 29, the slot insulation 28 and the bearing rail 35 are provided. The gas flowing in the longitudinal direction through the bottom groove 10 can thus enter the space 30 between the lowest conductor and the web of the channel 29 radially outward through the openings 29 c, 28 a, 35 a . A free flow in the longitudinal direction through the space 30 is prevented by an intermediate piece 36 .

F i g. 6 zeigt ein gegenüber F i g. 1 etwas abgewandeltes Strömungsmuster. Die dargestellten Einlaß-und Auslaßzonen 6 bzw. 9 entsprechen denen in F i g. 1. Die gestrichelten Linien versinnbüdlichen die Strömungswege durch die durch die Aussparungen 13 gebildeten Kanäle auf der abgewandten Seite des Leiterstabes, während die ausgezogenen Linien die Strömungskanäle durch die Aussparungen 12 auf der vorderen.Seite des Leiterstabes darstellen.F i g. 6 shows a comparison with FIG. 1 slightly modified flow pattern. The inlet and outlet zones 6 and 9 shown correspond to those in FIG. 1. The dashed lines sense the flow paths through the channels formed by the recesses 13 on the opposite side of the conductor bar, while the solid lines represent the flow channels through the recesses 12 on the front side of the conductor bar.

Bei einem Vergleich mit F i g. 1 sieht man, daß bei F i g. 6 die aus den Ausgleichsblöcken 3 bestehende Lage Übergangskanäle enthält, die die Strömung von zwei benachbarten Kanälen auf derselben Seite des Leiterstabes vereinigen und nicht die Strömung von Kanälen auf gegenüberliegenden Seiten des Leiterstabes, wie in F i g. 1. Die zusammengefaßte Strömung tritt durch die Kanäle in der aus den Nutkeilen 4 gebildeten Schicht ebenso wie in F i g. 1 ein bzw. aus. Auf diese, Weise erhält man zwei parallele Strömungswege, die auf der einen Seite des Leiterstabes diagonal nach unten und auf der anderen Seite diagonal nach oben verlaufen.When compared with FIG. 1 it can be seen that in F i g. 6, the layer consisting of the equalizing blocks 3 contains transition channels which combine the flow from two adjacent channels on the same side of the ladder bar and not the flow from channels on opposite sides of the ladder bar, as in FIG. 1. The combined flow passes through the channels in the layer formed from the groove wedges 4, as in FIG . 1 on or off. In this way, two parallel flow paths are obtained which run diagonally downwards on one side of the ladder rod and diagonally upwards on the other side.

Die in F i g. 6 angegebene Konstruktion kann verwendet werden, wenn es unerwünscht ist, zwei Strömungen zu vereinigen, die von zwei verschiedenen Quellen stammen und die Speisedrücke oder die StrömunGswiderstände erheblich differieren. Man verringert dadurch die Gefahr, daß die stärkere Strömung die schwächere am gemeinsamen Auslaß blockiert. Die praktische Ausführung eines geeigneten Ausgleichsblockes 3 mit in der F i g. 6 schematisch dargestellten übergangskanälen kann einem Fachmann überlassen bleiben.The in F i g. 6 can be used when it is undesirable to combine two flows that originate from two different sources and that the feed pressures or the flow resistances differ considerably. This reduces the risk of the stronger flow blocking the weaker one at the common outlet. The practical implementation of a suitable compensation block 3 with in FIG. 6 schematically illustrated transition channels can be left to a person skilled in the art.

Im folgenden soll nun die Arbeitsweise der Kühl-7 anordnung gemäß der Erfindung angegeben werden. Bei Fi g. 1 soll für die. Zwecke -der Beschreibung vorausgesetzt werden, daß die Gasströmung durch die Aussparungen 12 auf der abgewandten Seite des Leiterstabes- mit gestrichelten Pfeilen dargestellt ist, gleich, ob die Strömung nach innen oder nach außen verläuft, während die Strömung durch die Aussparungen 13 auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Leiterstabes durch ausgezogene Pfeile versinnbildlicht ist. Die Darstellung der Strömungen und die Numerierung der Pfeile ist auch in den perspektivischen Ansichten der F i g. 4 und 5 beibehalten worden.In the following, the mode of operation of the cooling arrangement according to the invention will now be specified. At Fi g. 1 is supposed to be for the. Purposes - of the description it is assumed that the gas flow through the recesses 12 on the opposite side of the conductor rod is shown with dashed arrows, regardless of whether the flow is inward or outward, while the flow through the recesses 13 is on the viewer facing side of the conductor bar is symbolized by solid arrows. The representation of the currents and the numbering of the arrows is also in the perspective views of FIG. 4 and 5 have been retained.

Aus F i g. 1 und 5 ersieht man, daß das ganze, durch die Bodenmit 10 in Längsrichtung eintretende Gas in der durch die Klammer 9 in F i g. 1 bezeichneten Austrittszone wieder austritt. Das Kühlmedium tritt, wie durch die Pfeile angedeutet ist, in die Bodenmit 10 ein, strömt durch die Öffnungen 29 c, 28a und 35a und dann radial nach außen durch die durch die Aussparungen 12 gebildeten Kanäle, wie durch die Pfeile 37 angedeutet ist, und radial nach auswärts in der durch die Pfeile 38 angedeuteten anderen Richtung durch die Kanäle, die durch die Aussparungen 13 gebildet werden. Nach Durchströmen der Kanäle im Ausgleichsblock 34 und den Auslaßöffnungen 33 im Keil 32 tritt das Kühlmedium in den Luftspalt aus,'wie durch die Pfeile 39 und 40 angedeutet ist. Das Zwischenstück 36 verhindert, daß das Gas in Längsrichtung weiter strömt, als die Bodennut 10 reicht. Es ist also leicht einzusehen, daß das Kühlmittel in dem beschriebenen Teil der Wicklungen auf beiden Seiten des Leiterstabes radial nach außen strömt.From Fig. 1 and 5 it can be seen that all of the gas entering longitudinally through the bottom 10 in the direction of the clamp 9 in FIG. 1 designated exit zone exits again. The cooling medium passes, as indicated by the arrows in the Bodenmit 10, flows through the apertures 29 c, is, as indicated 28a and 35a, and then radially outward through the formed by the recesses 12 channels by the arrows 37, and radially outward in the other direction indicated by the arrows 38 through the channels which are formed by the recesses 13 . After flowing through the channels in the compensation block 34 and the outlet openings 33 in the wedge 32 , the cooling medium emerges into the air gap, as indicated by the arrows 39 and 40. The intermediate piece 36 prevents the gas from flowing further in the longitudinal direction than the bottom groove 10 extends. It is therefore easy to see that the coolant flows radially outward in the described part of the windings on both sides of the conductor bar.

Zusätzlich zu der axialen Einspeisung von Kühlmittel durch die Bodennuten 10 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung wird außerdem Gas von der durch die Klammer 6 bezeichneten Luftspaltspeisungszone nach innen geliefert. Das aus dieser Zone aufgenommene Gas entweicht sowohl in die Zone 8 als auch in die Zone 9, wie an Hand der F i g. 4 der Zeichnung in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben werden soll. Das Gas tritt beim Pfeil 41 ein und teilt sich in zwei Ströme. Der erste Strom fließt in Richtung der Pfeile 42 durch die durch die Aussparungen 13 gebildeten Kanäle diagonal nach unten in Richtung auf das Läuferende. In dem durch das Kanalteil 29 gebildeten Raum am Boden der Nut strömt das Gas quer zum Leiter, kehrt seine Richtung um und strömt in Richtung der gestrichelten Pfeile 43 in den durch die Aussparungen 12 gebildeten Kanälen auf der anderen Seite des Leiterstabes nach außen. Bei der dargestellten Ausführungsform fließt dieser Gasstrom weiter nach oben durch die- Ausgleichsblöcke 22 und entweicht, wie durch den Pfeil 40 angedeutet ist, in den Luftspalt aus derselben Auslaßöffnung wie das von der Bodennut 10 stammende Kühbnittel.In addition to the axial supply of coolant through the bottom grooves 10 in the direction indicated by the arrows, gas is also supplied inward from the air gap feed zone indicated by the bracket 6. The gas absorbed from this zone escapes both into zone 8 and into zone 9, as shown in FIG. 4 of the drawing in conjunction with F i g. 1 is to be described. The gas enters at arrow 41 and divides into two streams. The first current flows in the direction of the arrows 42 through the channels formed by the recesses 13 diagonally downwards in the direction of the rotor end. In the space formed by the channel part 29 at the bottom of the groove, the gas flows across the conductor, reverses its direction and flows outward in the direction of the dashed arrows 43 in the channels formed by the recesses 12 on the other side of the conductor bar. In the illustrated embodiment this gas stream continues to flow upwardly through DIE equalization blocks 22 and escapes as indicated by arrow 40, into the air gap from the same outlet as the light originating from the bottom groove 10 Kühbnittel.

Der zweite Gasstrom tritt in der Eintrittszone 6 entsprechend dem Pfeil 41 ein und strömt in Richtung der gestrichelten Pfeile 44 durch die durch die Aussparungen 12 gebildeten Kanäle diagonal nach unten in Richtung auf die Mitte des Läufers. In der durch den Zwischenraum 30 am Boden der Nut gebildeten Kammer verläuft die Strömung in Querrichtun 'g und dann auf der zugewandten Seite der Nut in Richtung des Pfeiles 45 durch die durch die Aussparungen-13 gebildeten Kanäle diagonal nach außen. Dieser Teil des Gases entweicht in die Zone 8, wie durch den Pfeil 46 angezeigt ist. Die Gasströmung vereinigt sich-dabei mit dem Gas, das aus der Entrittszone 5. stammt und in entsprechender Weise in Richtung der Pfeile 47 strömt.The second gas stream enters the entry zone 6 according to the arrow 41 and flows in the direction of the dashed arrows 44 through the channels formed by the recesses 12 diagonally downwards in the direction of the center of the rotor. In the group formed by the gap 30 at the bottom of the groove chamber, the flow runs in Querrichtun 'g and then on the side facing the groove in the direction of arrow 45 through the through the recesses 13 channels formed diagonally to the outside. This part of the gas escapes into zone 8, as indicated by arrow 46. The gas flow unites-doing with the gas that comes from the fifth Entrittszone and correspondingly flows in the direction of the arrows 47th

. Zusätzliche Zwischenstücke 48, 49 und 50 teilen den Zwischenraum 30, in Dein das Gas quer strömt, in in Längsrichtung verlaufende Zonen. Diese Zonen entsprechen einer quer zu den Aussparungen verlaufenden Strömung, deren Richtung von Zone zu Zone wechselt. Bei der Zone 51 in F i g. 1 ist die Strömung in die Zeichenebene hineingerichtet, während die Strömung in der Zone 52 aus der Zeichenebene heraus verlauft. . Additional intermediate pieces 48, 49 and 50 divide the intermediate space 30, into which the gas flows transversely, into zones running in the longitudinal direction. These zones correspond to a flow running transversely to the recesses, the direction of which changes from zone to zone. At zone 51 in FIG. 1 the flow is directed into the plane of the drawing, while the flow in zone 52 extends out of the plane of the drawing.

Wie die in F i g. 6 dargestellte Ausführungsform arbeitet, kann aus der Zeichnung entnommen werden. Kurz zusammengefaßt tritt das Kühlgas entsprechend dem Pfeil 55 in der Eintrittszone 6 ein, teilt sich in die zwei durch die Pfeile 56 bezeichneten Strömungen und fließt auf der zugewandten Seite des Leiterstabpaketes nach unten. Dort strömt das Gas in dem Kanal 51 quer zu den Aussparungen und längs der Pfeile 57 auf der abgewandten Seite des Leiterstabes nach oben, wo sich beide Ströme wieder vereinigen und entsprechend dem Pfeil 58 in die Zone 9 entweichen. Das durch die Bodennut 10 eingeführte Gas strömt auf der zugewandten Seite der Nut längs der Pfeile 59 nach oben und entweicht nach der Wiedervereinigung beim Pfeil 60 in die Zone 9. As in Fig. 6 shown embodiment works, can be seen from the drawing. Briefly, the cooling gas exits according to the arrow 55 in the entry zone 6 a, is divided into two currents by the arrows designated 56 and flows on the side facing the conductor bar package downwardly. There the gas flows in the channel 51 transversely to the recesses and along the arrows 57 on the opposite side of the conductor rod upwards, where the two currents combine again and escape into the zone 9 according to the arrow 58. The gas introduced through the bottom groove 10 flows upwards on the facing side of the groove along the arrows 59 and, after reunification, escapes at the arrow 60 into the zone 9.

Da bei dieser Anordnung zwei parallele Strömungswege mit praktisch gleichem Druck gespeist werden, kann die Strömung in dem einen Strömungszweig die im anderen Strömungszweig nicht blokkieren, wenn die Strömungen wieder vereinigt werden.Since with this arrangement two parallel flow paths with practical are fed with the same pressure, the flow in one flow branch can the Do not block in the other flow branch when the flows reunite will.

Es ist ersichtlich, daß es das diagonale Strömungsmuster erlaubt, in axialer Richtung beabstandete Einlaß- und Auslaßzonen 5, 6, 7, 8 und 9 längs des Luftspaltes zu bilden, so daß leicht Mittel vorgesehen werden können, um das Gas in der einen Zone aufzunehmen und in die andere wieder auszustoßen. In dem in F i g. 4 dargestellten Teil des Läufers strömt das Kühlmittel auf der einen Seite des Leiterstabes nach unten und auf der anderen Seite nach oben, während es bei dem in F i g. 5 dargestellten Teil des Läufers auf beiden Seiten des Leiterstabes nach oben strömt. Für längere Läufer kann es wünschenswert werden, zusätzliche Einlaß- und Auslaßzonen längs des Läufers vorzusehen. So kann man beispielsweise, anstatt den Läufer in die in F i g. 1 mit 7, 5, 8, 6, 9 bezeichneten Zonen zu teilen, weitere Zonen hinzufügen, so daß das Strömungsmuster der Reihenfolge nach Zonen etwa folgender Anordnung umfaßt: 7, 5, 8, 5, 8, 6, 9 oder 7, 5, 8, 5, 8, 5, 8, 6, 9 usw.It can be seen that the diagonal flow pattern allows axially spaced inlet and outlet zones 5, 6, 7, 8 and 9 to be formed along the air gap so that means can easily be provided to contain the gas in the one zone and to expel into the other. In the one shown in FIG. 4, the coolant flows down on one side of the conductor bar and up on the other side, while in the case of the part of the rotor shown in FIG . 5 part of the runner shown flows upwards on both sides of the ladder bar. For longer runners it may be desirable to provide additional inlet and outlet zones along the runner. For example, instead of moving the runner into the one shown in FIG. 1 to divide the zones marked 7, 5, 8, 6, 9 , add further zones, so that the flow pattern in the order of the zones comprises roughly the following arrangement: 7, 5, 8, 5, 8, 6, 9 or 7, 5 , 8, 5, 8, 5, 8, 6, 9 etc.

Zusätzlich zu den offensichtlichen wirtschaftlichen Vorteilen durch die Verwendung von handelsüblichen Kupferleitern mit rechteckigem Querschnitt, die zur Bildung der Kühlkanäle nur wiederholt gelocht werden müssen, ergeben sich noch weitere Vorteile durch das einfache Strömungsmuster, das durch die Versetzung der gestanzten Aussparungen gebildet wird.In addition to the obvious economic benefits, through the use of commercially available copper conductors with a rectangular cross-section, the only need to be repeatedly perforated to form the cooling channels, result further advantages due to the simple flow pattern created by the displacement of the punched recesses is formed.

Durch die Anordnung wird aus folgenden Gründen ein hohes Maß an Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung gewährleistet. Da die diagonalen Strömungen auf der einen Seite des Leiterstabes die Strömungen auf der anderen Seite des Leiterstabes kreuzen, werden Temperaturunterschiede in der Wicklung weitgehend ausgeglichen.The arrangement provides a high degree of uniformity for the following reasons the temperature distribution guaranteed. Since the diagonal currents on the one hand Side of the ladder bar cross the currents on the other side of the ladder bar, temperature differences in the winding are largely compensated for.

Es kann rechnerisch gezeigt werden, daß sich bei alleiniger Betrachtung der Gastemperatur ungefähr 501/o des Wicklungsvolumens annähernd auf der mittleren Gastemperatur befinden, wobei die Temperaturverteilung am gleichförmigsten unten in der Nut ist, wo normalerweise die größten Kühlschwierigkeiten auftreten. Obwohl eine genaue theoretische Durchbrechung der Temperaturverteilung des Kühlgases zeigt, daß sich um die Einlaß- und Auslaßzonen am Luftspalt breite Längszonen gruppieren, in denen die Temperaturen oberhalb oder unterhalbdes Mittelwertes liegen, ergibt eine Einbeziehung der ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit des Kupfers in Richtung der Leiterstäbe, daß die Temperaturverteilung in diesen breiten Zonen -weitgehend vergleichmäßigt wird.It can be shown arithmetically that when viewed in isolation the gas temperature about 501 / o of the winding volume approximately on the middle Gas temperature are located, with the temperature distribution at the most uniform below in the groove is where the greatest cooling difficulties usually occur. Even though shows an exact theoretical break in the temperature distribution of the cooling gas, that wide longitudinal zones are grouped around the inlet and outlet zones at the air gap, in which the temperatures are above or below the mean value results an inclusion of the excellent thermal conductivity of copper towards of the conductor bars that the temperature distribution in these broad zones - largely is equalized.

Da das Gas radial durch die Nutkeile in den Leiterstab eingespeist wird und keine seitlichen Einlaßöffnungen von der Nut in die Leiterstäbe erforderlich sind, ist über die ganze Länge der Nut23 eine gleichmäßige Abstützung der Nutisolation28 gewährleistet. Schwierig und damit kostspielig herzustellende Kühlmittelkanäle in den Läuferzähnen werden nicht benötigt. Die Zähne, die die gesamten auf die Wicklung wirkenden Zentrifugalkräfte aufnehmen müssen, brauchen nicht mit Bohrungen oder Nuten versehen werden, die zu unerwünschten Spannungskonzentrationen führen und eine Schwächung des tragfähigen Material mit sich bringen würden.As the gas is fed radially through the slot wedges into the conductor bar and no side inlets from the groove into the conductor bars are required the slot insulation28 is evenly supported over the entire length of the slot23 guaranteed. Difficult and therefore expensive to manufacture coolant channels in the rotor teeth are not required. The teeth that the whole on the winding Must absorb acting centrifugal forces, do not need with holes or Grooves are provided that lead to undesirable stress concentrations and would weaken the load-bearing material.

Untersuchungen haben ergeben, daß das beschriebene System als Ganzes wirksamer die Geschwindigkeitsenergie des aus dem Luftspalt abgezogenen Gases in einen für die Zirkulation des Gases in den Kühlkanälen geeigneten Druckunterschied umzuwandeln in der Lage ist, als wenn in Längsrichtung verlaufende Kanäle vorgesehen wären. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Gas nicht zu abrupten Richtungsänderungen gezwungen wird, da die Ausgleichsblöcke so geformt werden können, daß Kanäle mit einem allmählichen übergang gebildet werden, und das mit hoher Geschwindigkeit in das Einlaßloch eintretende Gas kann wirksam in die den Leiterstab diagonal durchsetzenden Kühlkanäle verteilt werden.Studies have shown that the system described as a whole more effective the velocity energy of the gas withdrawn from the air gap in a pressure difference suitable for the circulation of the gas in the cooling channels is able to convert than if longitudinal channels are provided would be. The reason for this is that the gas does not cause abrupt changes of direction is forced because the compensation blocks can be shaped so that channels with a gradual transition, and that at high speed in gas entering the inlet hole can effectively penetrate the conductor rod diagonally Cooling channels are distributed.

Durch eine doppelte Reihe von länglichen Aussparungen im Kupfer steht dem Kühlgas praktisch dieselbe Wärmeübergangsfläche pro Leiterlänge zur Verfügung wie bei den bekannten Anordnungen mit in Längsrichtung des Leiters verlaufenden Kanälen. Bei der Anordnung mit den zwei Reihen von Aussparungen in den Einzelleitern ergibt sich daher im Mittel eine übertemperatur des Leiterstabes über das Kühlgas von derselben Größenordnung, natürlich abhängig von etwaigen Unterschieden in der Wärrneübergangszahl, der Strömungsgeschwindigkeit und der spezifischen elektrischen Verluste.A double row of oblong recesses in the copper stands practically the same heat transfer surface per conductor length is available for the cooling gas as in the known arrangements with extending in the longitudinal direction of the conductor Channels. In the arrangement with the two rows of recesses in the individual ladders Therefore, the average temperature of the conductor rod is excessively high due to the cooling gas of the same order of magnitude, depending of course on any differences in the Heat transfer coefficient, the flow velocity and the specific electrical Losses.

Der Aufbau und die Anordnung der Aussparungen in den Einzelleitem können von einem Fachmann in verschiedener Weise verändert werden. Obgleich ihre Anordnung in einer Doppelreihe derzeit als die zweckmäßigste Ausführungsform erscheint, können auch drei oder mehr Reihen von Aussparungen in den Einzelleitern verwendet werden, so daß eine größere Wärmeübergangsfläche zur Verfügung steht, wenn dies aus irgendwelchen Gründen zweckdienlich erscheinen sollte.The structure and the arrangement of the recesses in the individual elements can be changed in various ways by a person skilled in the art. Although hers Arrangement in a double row currently appears to be the most expedient embodiment, three or more rows of cutouts can also be used in the single ladders so that a larger heat transfer area is available when this should seem appropriate for whatever reason.

Bei der dargestellten Ausführungsforin wurden Einzelleiter verwendet, in die die Aussparungen unter einem gewissen Winkel eingestanzt sind, um die Querschnittsfläche der Kühlkanäle nicht zu verringern. Selbstverständlich kann man auch eine größere Anzahl von Einzelleitem geringerer radialer Dicke verwenden und die Aussparungen senkrecht zur Leiterebene stanzen, wodurch unter Umständen die Kosten verringert werden. Bei senkrechten Aussparungen ergeben sich außerdem mehr Möglichkeiten für die Stanzanordnung, da weniger Muster erforderlich werden können. Man kann dann auch einen Einzelleiter, der für eine bestimmte Lage ira Paket gelocht worden ist, auch in einer anderen radialen Lage in der Nut verwenden. Selbstverständlich können mehrere Einzelleiter elektrisch parallel geschaltet werden, so daß eine Änderung der Speisespannung der Erregerwicklung nicht erforderlich ist.In the embodiment shown, single conductors were used, in which the recesses are punched at a certain angle to the cross-sectional area of the cooling channels not to decrease. Of course you can also get a bigger one Number of individual conductors less radial Use thickness and punch the recesses perpendicular to the conductor level, which may result in the Costs are reduced. There are also more with vertical cutouts Punch layout options as fewer patterns may be required. You can then also use a single conductor that is perforated for a specific location in the package can also be used in a different radial position in the groove. Of course several individual conductors can be connected electrically in parallel, so that a change the excitation winding supply voltage is not required.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Umkehrung der Strömungsrichtung sowohl am oberen Ende als auch am Boden der Nut, so daß das Gas in radialer Richtung in der Nut mehrmals hin- und lierläuft, bevor es endgültig in den Luftspalt ausgestoßen wird.A reversal of the flow direction is also within the scope of the invention both at the top and at the bottom of the groove, so that the gas in the radial direction runs back and forth in the groove several times before it is finally ejected into the air gap will.

Claims

Claims: 1. Rotor for a dynamo-electric machine with directly cooled rotor conductors arranged in axially extending grooves made of individual conductors stacked one on top of the other, which are penetrated in the radial direction of the rotor by recesses which are offset in the longitudinal direction of the rod in adjacent individual conductors in such a way that cooling channels arise in the rotor conductors, which run obliquely through the rotor conductors in axially opposite directions, d a d by gc - indicates that the individual conductors (11, 14, 15, 16) have at least two parallel rows of recesses (12, 13) in the form of elongated holes in the axial direction Each row forms a number of parallel cooling channels which run diagonally in opposite directions in the two rows and are only connected to one another at the bottom of the groove.

2. Runner according to claim 1, characterized in that the majority of the individual conductors (11, 14, 15, 16) is perforated. 3. Runner according to claim 1 or 2, characterized in that in the axial direction of the runner there are zones (5, 6) in which there are only inlet openings of cooling channels, with zones (7, 8, 9) in which there are only outlet openings of cooling channels , alternate. 4. A rotor according to claim 3, characterized in that the connections at the bottom of the groove consist of gaps (30) , each of which has the radially inner ends of at least one coolant, inclined inwardly conducting cooling channel and one formed by an adjacent row of holes, in the opposite direction inclined, coolant to the outside to an outlet zone (7, 8, 9) connecting cooling channel with each other. 5. Runner according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the diagonally extending cooling channels is in connection with a bottom groove (10) extending approximately axially from the runner end. Documents considered: German Patent No. 679 856; . USA. Patent Nos 2661434, 2664512, 2 791 707; E. u.M., 1956, pp. 271-273; AIEE-Transactions, Part 111, 1956, pp. 260-268.