Máquina eléctrica, que comprende un estator (10) con un cuerpo de chapa (11),

en el que están previstas una pluralidad de ranuras (12) que se extienden en dirección radial, en las que, respectivamente, varias barras de arrollamiento (13, 14) están colocadas superpuestas en dirección radial y están separadas unas de las otras con la ayuda de medios distanciadores (19) colocados en medio, y en las que están previstos canales (20) que se extienden paralelamente a las barras de arrollamiento (13, 14), a través de los cuales circula un medio de refrigeración para la refrigeración de las barras de arrollamiento (13, 14), caracterizada porque como medios distanciadores se utilizan elementos distanciadores (19) en forma de tubo que se extienden en dirección axial, cuyo espacio interior forma, respectivamente, un canal (20) para el medio de refrigeración

Máquina eléctrica con un estator con barras de arrollamiento refrigeradas.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la refrigeración de máquinas eléctricas. Se refiere a una máquina eléctrica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce, por ejemplo, a partir de la publicación EP-B1-0 172 397 una máquina de este tipo.

Estado de la técnica

Las máquinas eléctricas giratorias grandes, como por ejemplo generadores para la generación de energía eléctrica, comprenden un rotor y un estator, que rodea concéntricamente al rotor. El estator está realizado habitualmente como cuerpos de chapa constituidos de chapas individuales. En caso de potencias grandes, el arrollamiento del estator alojado en el estator está formado con barras de arrollamiento individuales, que se insertan en ranuras correspondientes en el cuerpo de chapa del estator y se aseguran en las ranuras por medio de cuñas de cierre de ranura.

Una sección transversal a través de una ranura de un estator rellena con barras de arrollamiento conocida a partir del estado de la técnica se representa de forma fragmentaria en la figura 1. El estator 10' de la figura 1, cuya limitación inferior que se extiende transversalmente limita al mismo tiempo el intersticio de aire hacia el rotor que se encuentra debajo y que no se representa en la figura 1, tiene en el cuerpo de chapa 11 una ranura 12 que se extiende desde el intersticio de aire en dirección radial hacia fuera, en la que están dispuestas dos barras de arrollamiento 14 y 13 superpuestas en dirección radial. Las barras de arrollamiento 13, 14 propiamente dichas tienen una estructura interior complicada, indicada en la figura 1 y que no se describe en detalle a continuación.

Entre las dos barras de arrollamiento 13, 14 está prevista una capa intermedia útil 17, que sirve para la mejora de las propiedades eléctricas y mecánicas del arrollamiento. Las barras de arrollamiento 13, 14 están aseguradas en la ranura 12 de manera conocida en sí por medio de una cuña 15. Entre la cuña 15 y la barra de arrollamiento superior 14 está prevista, además, la mayoría de las veces una base de cuña 16.

Durante el funcionamiento de la máquina se genera en los arrollamientos una potencia de pérdida eléctrica considerable, que aparece como calor y que debe disiparse desde los arrollamientos hacia fuera. Para la refrigeración, en general, un medio de refrigeración, la mayoría de las veces aire u otro gas circula a través de muescas de refrigeración radiales especiales en el cuerpo de chapa del estator, así como también en dirección axial a través del intersticio de aire o a través de canales axiales, que se extienden entre las ranuras en el cuerpo de chapa. Sin embargo, siempre es problemático transportar el calor generado en las barras de arrollamiento fuera de las ranuras de arrollamiento a través del cuerpo de chapa a los canales de refrigeración dispuestos más próximos.

Una posibilidad para la refrigeración mejorada de las barras de arrollamiento consiste en realizar las barras de arrollamiento parcialmente huecas y, por lo tanto, configurarlas como canales de refrigeración (ver, por ejemplo, el documento DE-A1-196 21 058). Sin embargo, de esta manera se reduce la sección transversal de los conductores. Además, es costoso incorporar las barras de arrollamiento huecas en un circuito de refrigeración correspondien-te.

Otra posibilidad consiste en prever en las ranuras de arrollamiento, en el lateral, unas escotaduras del tipo de canal, a través de las cuales puede circular el medio de refrigeración en contacto directo con las barras de arrollamiento lateralmente a lo largo de éstas (ver a este respecto el documento EP-A1-0 684 682). Una solución comparable se describe en el documento EP-B1-0 172 397 mencionado al principio, en el que de la misma manera se configuran canales de refrigeración en las ranuras en los lados de las barras de arrollamiento.

En estas soluciones conocidas es un inconveniente el gasto comparativamente alto para la configuración especial de las ranuras de arrollamiento y los medios que deben incorporarse adicionalmente para la conducción de la circulación del medio de refrigeración, que prolongan en una medida considerable el montaje de la máquina.

Representación de la invención

Por lo tanto, el cometido de la invención es crear una máquina eléctrica con un arrollamiento de estator refrigerado, que evita los inconvenientes de máquinas conocidas y que se caracteriza especialmente por una refrigeración claramente mejorada de las barras de arrollamiento con un gasto de montaje al mismo tiempo reducido y con propiedades termomecánicas mejoradas.

El cometido se soluciona a través de la totalidad de las características de la reivindicación 1. El núcleo de la invención consiste en que los medios distanciadores convencionales, que están constituidos de material macizo, entre las barras de arrollamiento son sustituidos por elementos distanciadores de forma tubular que se extienden en dirección axial, cuyo espacio interior forma en cada caso un canal para el medio de refrigeración. De esta manera, con una ranura prácticamente inalterada y sin necesidad de espacio adicional se puede instalar de la forma más sencilla posible un canal de refrigeración muy eficiente directamente entre las barras de arrollamiento, el cual disipa de manera efectiva el calor de pérdida de las barras de arrollamiento.

Como ventaja adicional se puede conseguir una absorción de vibraciones y dilataciones en las barras de arrollamiento, cuando los elementos distanciadores en forma de tubo están configurados de forma elástica en dirección radial. Esto se puede conseguir especialmente porque los elementos distanciadores presentan una sección transversal en forma de lente.

Los elementos distanciadores de refrigeración se pueden integrar de una manera especialmente sencilla en el circuito de refrigeración de la máquina cuando en el cuerpo de chapa del estator están dispuestas unas muescas de refrigeración atravesadas por la corriente de medio de refrigeración de manera que se extienden en dirección radial a distancias regulares transversalmente a las barras de arrollamiento, y cuando los elementos distanciadores presentan en la zona de las muescas de refrigeración, respectivamente, unos orificios, a través de los cuales puede circular medio de refrigeración desde el espacio interior de los elementos distanciadores hasta las muescas de refrigeración o bien desde las muescas de refrigeración hacia el espacio interior de los elementos distanciadores.

El acoplamiento es especialmente bueno cuando en las muescas de refrigeración están presentes medios, que conducen la circulación del medio de refrigeración desde las muescas de refrigeración hacia los orificios de los elementos distanciadores. Con preferencia, como medios de conducción de la circulación se emplean elementos distanciadores, que están dispuestos en las muescas de refrigeración.

Breve explicación de las figuras

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización con relación al dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra en la sección transversal una ranura rellena con barras de arrollamiento en un cuerpo de chapa de estator de acuerdo con el estado de la técnica.

La figura 2 muestra en una representación comparable a la figura 1 un ejemplo de realización preferido de la invención; y

La figura 3 muestra en una vista lateral en perspectiva, parcialmente en sección, un tipo preferido de acoplamiento entre el elemento distanciador de acuerdo con la invención y las muescas de refrigeración radiales (presentes) del estator.

Modos de realización de la invención

En la figura 2 se reproduce en una representación comparable a la figura 1 un ejemplo de realización preferido de la invención. El estator 10 tiene en su paquete de chapa una pluralidad de ranuras 12 que se extienden en dirección radial para el alojamiento de barras de arrollamiento 13, 14 (que se extienden en dirección axial). Las barras de arrollamiento 13, 14 están fijadas en la ranura 12 por medio de una cuña (elástica) 18. Entre las barras de arrollamiento 13, 14 está dispuesto ahora en lugar de la capa intermedia útil convencional de material macizo un elemento distanciador hueco 19 con sección transversal en forma de lente. El espacio interior hueco del elemento distanciador 19 forma un canal 20, a través del cual puede circular medio de refrigeración entre las barras...

1. Máquina eléctrica, que comprende un estator (10) con un cuerpo de chapa (11), en el que están previstas una pluralidad de ranuras (12) que se extienden en dirección radial, en las que, respectivamente, varias barras de arrollamiento (13, 14) están colocadas superpuestas en dirección radial y están separadas unas de las otras con la ayuda de medios distanciadores (19) colocados en medio, y en las que están previstos canales (20) que se extienden paralelamente a las barras de arrollamiento (13, 14), a través de los cuales circula un medio de refrigeración para la refrigeración de las barras de arrollamiento (13, 14), caracterizada porque como medios distanciadores se utilizan elementos distanciadores (19) en forma de tubo que se extienden en dirección axial, cuyo espacio interior forma, respectivamente, un canal (20) para el medio de refrigeración.

2. Máquina eléctrica según la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos distanciadores (19) están configurados elásticos en dirección radial.

3. Máquina eléctrica según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque los elementos distanciadores (19) presentan una sección transversal en forma de lente.

4. Máquina eléctrica según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque en el cuerpo de chapa (11) del estator (10) están dispuestas unas muescas de refrigeración (21, 22) atravesadas por la corriente de medio de refrigeración de manera que se extienden en dirección radial a distancias regulares transversalmente a las barras de arrollamiento (13, 14), y porque los elementos distanciadores (19) presentan en la zona de las muescas de refrigeración (21, 22), respectivamente, unos orificios (25,..., 28), a través de los cuales puede circular medio de refrigeración desde el espacio interior de los elementos distanciadores (19) hasta las muescas de refrigeración (21, 22) o bien desde las muescas de refrigeración (21, 22) hacia el espacio interior de los elementos distanciadores.

5. Máquina eléctrica según la reivindicación 4, caracterizada porque en las muescas de refrigeración (21, 22) están presentes medios (23, 24), que dirigen la circulación del medio de refrigeración desde las muescas de refrigeración (21, 22) hasta los orificios (25,..., 28) de los elementos distanciadores.

6. Máquina eléctrica según la reivindicación 5, caracterizada porque como medios de dirección de la circulación se emplean distanciadores (25,..., 28) que están dispuestos en las muescas de refrigeración (21, 22).