Stator, Verfahren zur Simulation, Computerprogrammprodukt

Die Erfindung betrifft einen Stator eines elektromechanischen Wandlers, insbesondere einer dynamoelektrischen Maschine, ausgebildet für das Zusammenwirken mit einem Rotor, umfassend

- ein Kühlsystem,

- ein Wicklungssystem,

- einen Kern, umfassend mindestens einen magnetisch leitfähigen Körper, wobei der Stator sich entlang einer Längsachse erstreckt, wo bei der Kern Ausnehmungen aufweist, in denen Wicklungsstränge des Wicklungssystems zumindest teilweise angeordnet sind, und wobei das Kühlsystem für die Durchströmung mittels eines Kühlmediums eingerichtet ist.

Elektromechanische Wandler sind Elektromotoren oder Generato ren, insbesondere dynamoelektrische Maschinen.

Der Stator eines elektromechanischen Wandlers, insbesondere das Wicklungssystem muss aufgrund der Verluste, zum Beispiel Eisenverluste (Kern), Leiterverluste usw., gekühlt werden.

Für eine effiziente Entwärmung reicht meist eine Luftkühlung nicht mehr aus, so dass eine Flüssigkeitskühlung, insbesonde re Wasserkühlung oder Ölkühlung, vorgesehen wird. In dem Kern sind in der Regel dafür Kühlkanäle des Kühlsystems in dem magnetisch leitfähigen Körper der z.B. dynamoelektrischen Ma schine, vorgesehen.

Die DE 2462 150 oder die EP 0684 682 Bl zeigen elektrome chanische Wandler mit entsprechenden Kühlkanälen in einem Blechschnitt des Kerns. Elektromechanische Wandler mit Küh lungen sind ferner auch aus US 3 675 056 A, US 8629 585 B2 und DE 102012 203 502 Al bekannt.

Herkömmliche Statoren weisen im Betrieb häufig eine nicht einheitliche Entwärmung auf. Regelmäßig ergeben sich bei- spielsweise an Wickelköpfen des Wicklungssystems erhöhte Tem peraturen im Vergleich zu den übrigen Komponenten. Daneben ist auch die sonstige Temperaturverteilung häufig inhomogen. Dieses Phänomen ist auch in der Regel dadurch verursacht, dass sich bei der Durchströmung des Kühlsystems mit dem Kühl medium Strähnen unterschiedlicher Temperaturen ausprägen und dass die Durchströmung des Kühlsystems derart ungleichmäßig erfolgt, dass größere Mengen des Kühlmediums durch bestimmte Regionen des Kühlsystems strömen und in anderen Regionen des Kühlsystems mit weniger Durchströmung (zB. strömungstechni- sche Totwassergebiete) sich dadurch vergleichsweise höhere Temperaturen ausbilden. Thermische Unausgeglichenheit ent steht auch dadurch, dass nicht an allen Stellen des Stators eine identische Abwärmeleistung entsteht.

Diese Ungleichmäßigkeit im Kühlsystem überträgt sich als un gleichmäßige Temperaturverteilung auf den Kern, sodass Werk stoffeigenschaften in manchen Regionen des Kerns früher aus geschöpft sind infolge der höheren thermischen Belastung, als in anderen Regionen.

Aus US 2013/193786 Al ist ein elektromechanischer Wandler be kannt, aufweisend einen Stator mit einem Blechpaket, wobei in dem Blechpaket mehrere sich axial erstreckende, parallele Kühlkanäle zwischen Wicklungen angeordnet sind. In axialer Richtung mittig des Blechpakets ist eine Zuströmung zu den Kühlkanälen mit einer Verteilung ausgebildet, so dass die Kühlkanäle von der Zuströmung zu äußeren Enden durchströmt werden. An den äußeren Enden weist jeder Kühlkanal eine Öff nung auf, wobei die Öffnung, insbesondere hinsichtlich der Schwerkraft, derart auf die Position des jeweiligen Kühlka nals in dem Stator angepasst ist, dass in allen Kühlkanälen ein gleichmäßiger Durchfluss erreicht wird. Nachteilig ist der aus US 2013/193786 Al bekannte elektromechanische Wandler aufwändig.

Aus US 2018/138784 Al, US 9419 499 B2 und CN 101752 915 A sind weiterhin elektromechanische Wandler mit Kühlungen be- kannt, bei denen Düsen zum Besprühen und somit gezielten Küh len von Wickelköpfe vorgesehen sind.

Ausgehend von den Problemen und Nachteilen des Standes der Technik hatte sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Entwärmung des Kerns zu verbessern.

Zur Lösung der Aufgabe, schlägt die Erfindung einen Stator eingangs definierter Art mit den zusätzlichen Merkmalen des Kennzeichens des unabhängigen Anspruchs vor. Im Einzelnen ist vorgesehen, dass das Kühlsystem mindestens eine Düse auf weist, die im Betrieb von dem Kühlmedium durchströmt wird, so dass das Kühlmedium stromabwärts der Düse als beschleunigter Strahl ausströmt, wobei die Düse derart ausgebildet und aus gerichtet ist, dass ein Teil des Wicklungssystems von dem be schleunigten Strahl aus der Düse getroffen wird, wobei der Kern mindestens zwei axial nebeneinander angeordnete Kör per aufweist, einen ersten Körper und einen zweiten Körper, wobei der erste Körper um einen Axialspalt beabstandet von dem zweiten Körper angeordnet ist, und wobei das Kühlmedium in dem Axialspalt aus verschiedenen parallel geführten Strö mungspfaden zusammengeführt wird.

Die Ausrichtung der Düse ist bevorzugt derart, dass der be schleunigte Strahl mindestens hinsichtlich der axial radialen Ausrichtung auf einen Wickelkopf des Wicklungssys tems gerichtet ist. Die Erfindung hat hierbei unter anderem erkannt, dass für eine ausgeglichene Temperaturverteilung an den Stellen mit höherer Wärmeleistung fokussierter gekühlt werden muss. Gleichzeitig ermöglicht die Benutzung der erfin dungsgemäßen Düsen neben einer gezielten Kühlung von Berei chen, die eine höhere Abwärmeleistung haben auch eine geziel te Verteilung des Kühlmittels, derart, dass eine ansonsten gleichmäßige Kühlung für eine einheitliche Temperaturvertei lung gegeben ist.

Weiterhin vorteilhaft hat die Erfindung erkannt, das mittels einer Zusammenführung in dem Axialspalt zwischen zwei Körpern des Kerns eine besonders günstige Kühlmittelführung ermög lichst wird, bei der das Kühlmittel von den axialen Enden des Kerns, an denen die Wickelköpfe angeordnet sind, nach innen geführt wird. Das Kühlmittel wird demnach nach dem Aufsprühen auf die Wickelköpfe, an denen die höchsten Temperaturen im System auftreten, an den Wickelköpfen abgeführt und entlang der Wicklungen durch den Stator geführt. Insbesondere ist so eine Kühlmittelführung geschaffen, bei der das Kühlmittel in einem regenerierten Zustand, also mit möglichst geringer Tem peratur, zunächst auf die Wickelköpfe trifft und dort beson ders effizient die entstehende Wärme abführen kann. Anschlie ßend werden dann die restlichen Wicklungen und der Kern durchströmt und dabei gekühlt.

Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich vorliegend Be griffe, wie radial, tangential, axial oder Umfangsrichtung auf eine Längsachse des Stators.

Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Kühlsystem eine Zusammenführung von parallel zueinander geführten Strömungs pfaden, insbesondere aller parallel zueinander geführten Strömungspfade, stromabwärts der jeweiligen Aufteilung vor sieht. Die Aufteilungen und Zusammenführungen können jeweils kaskadiert ausgebildet sein. Die Parallelführung von Strö mungspfaden ermöglicht eine zielgenauere Kühlung der einzel nen wärmeproduzierenden Komponenten. Grundsätzlich versteht die Erfindung unter dem in diesem Zusammenhang benutzten Be griff „parallel" nicht die geometrische parallele Anordnung, sondern lediglich eine Aufteilung von einer zunächst gemein samen Strömung in zwei Strömungspfade und eine anschließende Wiedervereinigung bzw. Zusammenführung. Diese Aufteilung und Wiedervereinigung bzw. die Parallelführung kann hierbei auch derart erfolgen, dass ein aus einer Aufteilung resultierender Strömungspfad nochmals geteilt wird und stromabwärts entweder alle zugleich zusammengeführt werden oder nacheinander.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kern mehrerer Körper aufweist und das Kühlsystem vor- sieht, dass eine Aufteilung der Strömung des Kühlmediums auf die einzelnen Körper erfolgt und anschließend diese Auftei lung wiedervereinigt wird. In den Körpern selbst kann eine weitere Aufteilung der Strömungsführung erfolgen.

Bevorzugt sind der Körper oder die Körper des Kerns als Blechpakete ausgebildet.

Für die Trennung der beiden Körper mittels des Axialspalts kann es zweckmäßig sein, dass Abstandhalter zwischen den Kör pern vorgesehen sind, die eine axiale Annäherung der Körper verhindern .

Eine gute Kombination von einer Kühlung des Wicklungssystems und der Kühlung der Körper des Kerns ergibt sich, wenn zumin dest einige sich axial durch den Kern erstreckende Wicklungs stränge gemeinsam mit angrenzenden Oberflächen der jeweiligen Ausnehmungen in den Körpern die parallel durchströmten Kanäle des Kühlsystems in dem Körper definieren, so dass das Kühlme dium an dem jeweiligen Wicklungsstrang entlang strömt. Hier bei kann das Wicklungssystem zwischen einem Leiter des Wick lungssystems und einer Wandung der Ausnehmung, in der ein Wicklungsstrang angeordnet ist, eine Isolierung bzw. Haup tisolierung aufweisen. Zwischen der Hauptisolierung und der Wandung kann zweckmäßig ein Kühlkanal bzw. Kanal des Kühlsys tems vorgesehen sein. Hierbei ist es sinnvoll, wenn die Haup tisolierung und/oder das Wicklungssystem selbst bzw. ein Wicklungsstrang eine den Kanal zumindest teilweise bildende Vertiefung in Längsrichtung des Kanals aufweist, wobei die Ausbuchtung als eine Prägung in der Isolierung und/oder dem Leitermaterial ausgebildet sein kann.

Bevorzugt ist der jeweilige Wicklungsstrang als Teil einer Formspule ausgebildet und derart gewickelt, dass sich eine Grundform ergibt, die bereits Anteile eines Kühlkanals auf weist. Alternativ dazu und besonders bevorzugt wird zunächst ein Wicklungsstrang als Teil einer Formspule ohne Ausbildung eines Kühlkanals hergestellt und anschließend mit einer Iso- lierung bzw. Hauptisolierung versehen, die mindestens eine bevorzugt nachträglich eingebrachte Einprägung aufweist, so- dass die Einprägung gemeinsam mit einer Nutwandung oder Aus nehmungswandung des jeweiligen Körpers einen Kühlkanal- Abschnitt ergibt. Die Einprägung erstreckt sich bevorzugt in der axialen Richtung länger als die Ausnehmung, in der der Wicklungsstrang liegt, so dass an Enden der Ausnehmung ein Zufluss und/oder ein Abfluss aus dem Kanal ausgebildet wird. Der Wicklungsstrang kann aus Leiterstäben und/oder Windungen und/oder elektrisch parallel geschalteten Teilleitern beste hen.

Besonders zweckmäßig weist der Stator in dem Bereich, der im betriebsfertigen Zustand an einen Rotor grenzt, ein Spaltrohr auf, das den Stator von dem Rotor - bevorzugt hermetisch - trennt, sodass das Kühlsystem des Stators unabhängig von dem Rotor betrieben werden kann bzw. das Kühlsystem des Stators gegenüber dem Rotor geschlossen ist.

Bei einer Aufspaltung des Kerns in mindestens zwei axial von einander beabstandete Körper ist es zweckmäßig, wenn die Wicklungsstränge sich axial durch den Kern - den Axialspalt überbrückend - erstrecken.

Der Axialspalt kann zweckmäßig durch Abstandhalter gewähr leistet werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass axial neben dem Kern auf einer ersten Seite ein erster Sam melraum stromaufwärts des Kerns für das Kühlmedium vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann axial neben dem Kern auf einer zweiten Seite ein zweiter Sammelraum stromaufwärts des Kerns für das Kühlmedium vorgesehen sein. Bei der Variante mit zwei Sammelräumen ist eine Aufspaltung bzw. Aufteilung der Kühlmediumströme in dem Kühlsystem vor den beiden Sammel räumen zweckmäßig. In anderen Worten: das Kühlsystem weist dann eine zweiflutige Ausführung auf, wobei die beiden Strö mungspfade der zwei Fluten jeweils einen Sammelraum aufwei sen, von dem jeweils besonders bevorzugt eine Aufteilung in zueinander parallele Strömungsführungen des Kühlmediums be vorzugt durch jeweils einen anderen Körper des Kerns erfolgt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wicklungssystem Wickelköpfe aufweist, wobei mindestens ein Wickelkopf in einem Sammelraum zumindest teilweise ange ordnet ist, wobei die mindestens eine Düse derart ausgerich tet ist, dass der beschleunigte Strahl mindestens hinsicht lich der axial-radialen Ausrichtung auf einen Wickelkopf ge richtet ist. Die Ausrichtung der bevorzugt mehreren Düsen kann rein radial sein oder schräg zur radialen und axialen Richtung. Besonders bevorzugt sind die Düsen radial außenlie gend zu den Wickelköpfen angeordnet und der beschleunigte Strahl ist parallel zur radialen Richtung von außen nach in nen auf den mindestens einen Wickelkopf gerichtet. Bei mehre ren Düsen können diese derart ausgerichtet und angeordnet sein, dass die einzelnen Strahlen bezüglich einer jeweiligen Strahlmittelachse entweder in einer gedachten ringförmigen Verbindung in Umfangsrichtung miteinander im Wesentlichen ei ne radiale Ebene definieren oder eine Konusform.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kühlsystem jeweils an der Einmündung in den Sammelraum einen sich entlang der Umfangsrichtung über mindestens einen Teil des Umfangs sich erstreckenden Zulaufkanal aufweist, der Ausströmöffnungen aus dem Zulaufkanal in den Sammelraum auf weist. Hierbei sind bevorzugt die Ausströmöffnungen derart ausgebildet, dass das Kühlmedium gleichmäßig über den Umfang verteilt in den Sammelraum einströmt. Bevorzugt erstreckt sich der Zulaufkanal jeweils über den gesamten Umfang. Es können alle Ausströmöffnungen als Düsen in einer Wandung des Zulaufkanals ausgebildet sein, insbesondere derart, dass die Wandung als gelochtes Blech ausgebildet ist. Alternativ ist nur ein Teil der Ausströmöffnungen sind Düsen ausgebildet, so dass die anderen Ausströmöffnungen bevorzugt der ansonsten möglichst gleichmäßigen Verteilung dienen. Die Ausströmöffnungen können an unterschiedlichen Umfangspo sitionen und/oder Radialpositionen vorgesehen sein können, und/oder die Ausströmöffnungen können zumindest teilweise un terschiedlich groß sein und/oder unterschiedlich beabstandet angeordnet sein, und/oder die Ausströmöffnungen können bevor zugt derart ausgebildet sein, dass die Umfangsverteilung der Kühlmedium-Durchströmung auf die Ausströmöffnungen während des Nennbetriebes im Wesentlichen einer Ziel-

Umfangsverteilung entspricht. Die Ziel-Umfangsverteilung kann bevorzugt eine einheitliche Verteilung über den Umfang vorse hen, so dass keine Anteile des Stators überhitzen. Hier ist es besonders bevorzugt, wenn zumindest einige der Aus strömöffnungen als besagte Düsen ausgebildet sind, in die das Kühlmedium einströmt und auf einen Teil des Wicklungssys tems als beschleunigter Strahl gerichtet ausströmt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kühlsystem derart ausgebildet ist, dass stromaufwärts - der an beiden Axialseiten des Kerns angeordneten Sammelräume - eine erste Aufteilung in mindestens zwei parallel zueinan der geführte Strömungspfade vorgesehen ist und die Sammelräu me sich in den parallel geführten Strömungspfaden befinden.

Insbesondere, wenn ein hochwertiges Kühlmedium benutzt wird, ist es zweckmäßig, wenn das Kühlmedium entlang eines ge schlossenen Kreislaufs geführt wird. Bevorzugt gibt es einen primären Kreislauf des Kühlsystems, der geschlossen ausgebil det ist. Dieser kann mittels eines Wärmetauschers von einer anderen Wärmesenke gekühlt werden, z.B. mittels einer Luft kühlung (sekundäre Kühlung).

Besonders vorteilhaft ist das Kühlsystem derart mit dem Kühl medium gefüllt, dass während des Betriebs in dem Kühlsystem gegenüber der Umgebung ein Unterdrück von mindestens 0,1 bar, bevorzugt 0,3 bar herrscht. Hierzu kann eine entsprechende Druckregelung des Kühlsystems vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass während des Betriebs in dem Kühlsystem gegenüber der Umgebung ein Unterdrück von mindestens 0,1 bar, bevorzugt 0,3 bar herrscht. Bevorzugt weist das Kühlsystem eine Pumpe auf, die besonders bevorzugt einen Förderdruck von mindestens Dr=0,3 bar, bevorzugt zwischen Ap=0,4bar bis 0,6 bar (z.B. Dr=0,5 bar) aufweist. Ein Unterdrück in dem Stator wirkt sich positiv auf die Stabilität eines Spaltrohrs aus, da die Zylinderform des Spaltrohrs bei einem höheren Innen druck gegenüber dem Außendruck mechanisch stabiler ist als bei umgekehrten Druckverhältnissen. Dementsprechend kann das Spaltrohr bei einer derartigen Betriebsweise mit einer gerin geren Wandstärke ausgebildet sein, sodass sich positive Ef fekte für den Wirkungsgrad des elektromechanischen Wandlers ergeben. In einem Normalbetrieb des Kühlsystems ist zu erwar ten, dass sich über die Düsen bzw. Ausströmöffnungen jeweils eine Druckdifferenz von etwa 0,1 bar einstellen kann. Die Durchströmung des Kerns entlang von dort vorgesehenen Kühlka nälen - insbesondere z.B. zwischen den Wicklungssträngen und den magnetisch leitfähigen Körpern - kann in etwa eine Druck differenz von 0,3 bar erzeugen.

Elektromechanische Wandler nach der Erfindung werden bevor zugt bei Windkraftanlagen in der Bauform eines Generators eingesetzt, da sie bei kompakter Bauweise eine hohe Leis tungsdichte aufweisen.

Ein bevorzugtes Anwendungsfeld der Erfindung sind daher Gene ratoren, insbesondere mit Permanentmagnet- Rotoren, insbeson dere von Windkraftanlagen, sodass sich die Erfindung auch auf Generatoren oder auf Generatoren von Windkraftanlagen oder auf eine Windkraftanlage mit einem Generator umfassend ein Stator nach der Erfindung bezieht. Ein anderes Anwendungsge biet der Erfindung sind Asynchronmaschinen, insbesondere Kä figläufermotoren. Bei Asynchronmaschinen muss aufgrund der geringeren Luftspalte im Vergleich zu den Permanentmagnet- Rotoren das Spaltrohr relativ dünnwandig ausgeführt werden.

Hierbei oder außerdem kann ein computerimplementiertes Ver fahren zur Simulation des Betriebs eines Stators gemäß der Erfindung benutzt werden. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn der Entwurf eines Stators bzw. einer entsprechenden Ge- samtmaschine (elektromechanischer Wandler) mittels des compu terimplementierten Verfahrens simuliert wird. Auf diese Weise ist es möglich, die bestmögliche Konfiguration variabler De signparameter und Betriebsparameter herauszufinden unter Be rücksichtigung der sich während der Simulation unter ver schiedenen Betriebsbedingungen ergebenden Temperaturvertei lung im Kern. Darüber hinaus ist die Möglichkeit der Simula tion auch wertvoll, betriebsbegleitend Aussagen über die Tem peraturverteilung und mögliche Grenzwertüberschreitungen bzw. Materialbeschädigungen machen zu können und gegebenenfalls zu entscheiden, welches Betriebsszenario tatsächlich umgesetzt werden soll. Simulation kann betriebsbegleitend unterstützen, Wartungsintervalle festzulegen, Lebensdauervorhersagen zu ma chen und Ersatzteile vorzusehen. In diesem Zusammenhang, wenn es zwischen der Simulation - also dem virtuellen Abbild des Stators - und der physikalischen Verkörperung eine Verbindung mit einem Sensor gibt, wird gegenwärtig auch häufig von einem digitalen Zwilling gesprochen.

Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auch auf ein Com puterprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens zur Simulation mittels mindestens eines Computers. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn es zwischen dem virtuellen Abbild des Stators - und der physikalischen Verkörperung eine Ver bindung mit mindestens einem Sensor gibt, so dass die Simula tion mit der physikalischen Verkörperung synchronisierbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in der Fol ge anhand eines prinzipiell dargestellten Ausführungsbei spiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektromechani schen Wandlers in einem radial halbierten Längs schnitt umfassend Details des Kühlsystems,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines elektromechani schen Wandlers in einem Längsschnitt, Figur 3 den Schnitt III-III ausgewiesen in Figur 2,

Figur 4 perspektivisch schematische Detailansicht von Wick lungssträngen in Nuten des Körpers,

Figur 5 eine schematische Darstellung einer auf einem Compu ter ablaufenden Simulation einer Anordnung/eines Verfahrens nach der Erfindung, Computerprogrammpro dukt.

Figur 1 zeigt in einer radial halbierten schematischen Längs schnittdarstellung einen als dynamoelektrische Maschine aus geführten elektromechanischen Wandler - hier einen Generator - wobei der Schwerpunkt der Darstellung auf einem Stator STT liegt, der im Wesentlichen zylindrisch in Umfangsrichtung CDR und entlang einer Längsrichtung einer Längsachse RTX einen Rotor ROT umgibt. Die Figur 2 zeigt ebenfalls - hier in ge samter radialer Darstellung - einen Längsschnitt. Figur 3 zeigt den Schnitt III-III ausgewiesen in Figur 2.

Der um die Längsachse RTX rotierbar gelagerte Rotor ROT ist in der Darstellung nur angedeutet. Der für das Zusammenwirken mit dem Rotor ROT ausgebildete Stator STT umfasst ein Kühl system CLS, ein Wicklungsystem WDS und einen Kern CRE.

Das Kühlsystem CLS wird von einem Kühlmedium CMD durchströmt. Das Kühlsystem CLS erstreckt sich hierbei ausgehend von einem Wärmetauscher HXC zunächst von einer ersten Aufteilung SPT des Kühlmediums CMD ausgehend zweiflutig zu jeweils einem axialen Ende des Stators STT, wo das Kühlmedium CMD an den axialen Enden des Stators STT jeweils in einen Sammelraum CCV eintritt.

Die beiden Körper PMB des Kerns CRE weisen in Längsrichtung angeordnete Kanäle CHN entlang der Wicklungsstränge WWR auf. Das Kühlmedium CMD durchströmt dementsprechend die Körper PMB zumindest abschnittsweise in axialer Richtung. Stromabwärts der Durchströmung der beiden Körper PMB werden die beiden pa rallel geführten Strömungspfade PFP wieder zusammengeführt. Das Wicklungsystem WDS umfasst eine Isolierung ISO. Der Kern CRE umfasst zwei magnetisch leitfähige Körper PMB, einen ersten Körper PM1 und einen zweiten Körper PM2, die axial voneinander beanstandet sind. Zwischen den beiden Körpern PM1, PM2 befindet sich ein Axialspalt AGP. Wicklungssträn ge WWR des Wicklungsystem WDS sind zumindest teilweise in Ausnehmungen RZS des Kerns CRE angeordnet (näheres ist hierzu auch der Figur 3 entnehmbar). Die Wicklungsstränge WWR er strecken sich durch die Körper PMB des Kerns CRE den Axial spalt AGP überbrückend.

Die Zusammenführung der parallelen Strömungspfade PFP des Kühlmediums CMD erfolgt in dem Axialspalt AGP, wobei stromab wärts des Axialspalts AGP das Kühlmedium CMD wieder dem Wär metauscher HXC zugeführt wird. Der Wärmetauscher HXC führt die Verlustleistung QPS einer nicht dargestellten Wärmesenke zu. Diese kann zum Beispiel eine sekundäre Luftkühlung sein. Daneben umfasst der Wärmetauscher HXC auch geeignete Mittel, das Kühlmedium CMD in einem geschlossenen Kreislauf zu beför dern (in der Regel wird hier eine Pumpe eingesetzt, da das Kühlmedium CMD bei den anstehenden zu entwärmenden Leistungen in der flüssigen Phase eingesetzt ist) - es sei denn, es ist ein ausreichender Naturumlauf gewährleistet. Vorliegend ist eine Pumpe PMP in dem Wärmetauscher HXC integriert, die einen Förderdruck von mindestens 0,3 bar, bevorzugt zwischen 0,4bar - 0,6 bar (z.B. Dr=0,5 bar) aufweist. Das Kühlsystem CLS ist derart mit dem Kühlmedium gefüllt, dass während des Betriebs in dem Kühlsystem gegenüber der Umgebung ein Unterdrück von ca. 0,3 bar herrscht. Hierzu kann eine entsprechende Druckre gelung (vorliegend Bestandteil des Wärmetauschers HXC) des Kühlsystems CLS vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass während des Betriebs in dem Kühlsystem gegenüber der Um gebung ein Unterdrück von mindestens 0,1 bar, bevorzugt 0,3 bar herrscht. Der Unterdrück in dem Stator gegenüber dem At mosphärendruck wirkt sich positiv auf die Stabilität des Spaltrohrs SEP aus, da die Zylinderform des Spaltrohrs SEP bei einem höheren Innendruck gegenüber dem Außendruck mecha nisch stabiler ist. Das Kühlsystem CLS weist Düsen FTO auf, die im Betrieb von dem Kühlmedium CMD durchströmt werden, so dass das Kühlmedi um CMD stromabwärts der Düse FTO als beschleunigter Strahl ausströmt. Vorliegend sind diese Düsen FTO als Ausströmöff nungen EJH aus einem Zulaufkanal ICH in den Sammelraum CCV auf beiden axialen Seiten ausgebildet. Der Zulaufkanal ICH erstreckt sich jeweils entlang der Umfangsrichtung CDR an ei ner Innenseite einer radialen Außenwand des auf den beiden axialen Seiten befindlichen Sammelraums CCV. Hierbei sind die die Ausströmöffnungen EJH in einer Wandung des Zulaufkanals ICH ausgebildet, insbesondere derart, dass die Wandung als gelochtes Blech ausgebildet. Diese Anordnung sorgt dafür, dass das Kühlmedium CMD gleichmäßig über den Umfang verteilt in den Sammelraum einströmt. Die Ausströmöffnungen EJH sind als besagte Düsen FTO ausgebildet, in die das Kühlmedium CMD einströmt und auf die Wicklungsköpfe WDH als beschleunigter Strahl gerichtet ausströmt.

Die Vereinigung aller parallel geführten Strömungspfade PFP erfolgt in dem Axialspalt AGP.

Der Figur 3 gezeigte Querschnitt III - III weist einen Ver satz in der Mitte auf und zeigt sowohl die Zuführung INL des Kühlmediums CMD über den Zulaufkanal ICH durch die Aus strömöffnungen EJH in den Sammelraum CCV als auch (in dem un teren Bereich der Darstellung) die Rückführung RTN des Kühl mediums CMD zu dem Wärmetauscher HXC.

Die Figur 4 zeigt eine perspektivisch schematische Detailan sicht von Wicklungssträngen WWR angeordnet in als Nuten aus gebildeten Ausnehmungen RZS des Körpers PMB. Die Wicklungs stränge WWR sind mit einer Isolierung ISO versehen, wobei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Kanäle CHN zur Durchströmung mittels des Kühlmediums CMD des Kühlsystems CRS als Einprägungen in der Isolierung ISO vorgesehen sind. Auf diese Weise verlaufen die Kanäle CHN in axialer Längsrichtung entlang der Wicklungsstränge WWR und entlang einer Oberflä- chen der Körper PMB, sodass eine einheitliche Entwarn ung des Kerns CRE gewährleistet ist. Das Kühlmedium CMD kühlt sowohl die Körper PMB als auch die einzelnen Wicklungsstränge WWR dadurch, dass die axial durch den Kern CRE sich erstreckenden Wicklungsstränge WWR gemeinsam mit angrenzenden Oberflächen der jeweiligen Ausnehmungen RZS in den Körpern PMB die paral lel durchströmten Kanäle CHN des Kühlsystems in dem Kör pern PMB definieren, so dass das Kühlmedium CMD an dem jewei ligen Wicklungsstrang WWR und entlang der Körper PMB strömt.

In den von dem Kühlsystem CLS ausgehend betrachtet stromauf wärts der jeweiligen Durchströmung der Körper PMB angeordne ten Sammelräumen findet nach der ersten in dem Beispiel in dem Wärmetauscher HXC vorgesehenen Aufteilung eine zweite Aufteilung SPT des Kühlmediums CMD in parallele Strömungspfa de durch die jeweiligen Körper PM1, PM2 statt. Dementspre chend ist die Aufteilung in parallele Strömungspfade PFP qua si kaskadiert, sodass sich nach einer ersten Aufteilung SPT die Sammelräume CCV in parallel geführten Strömungspfaden CSP befinden und in den Sammelräumen CCV eine zweite Auftei lung SPT in parallel zu einander geführte Strömungspfade PFP entlang der Kanäle CHN in den Körper PMB erfolgt.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer auf einem Computer CMP - hier auf mehreren Computern CMP eines Netz werks WWB umfassend eine Cloud CLD - ablaufenden Simulati on SIM einer Anordnung/eines Verfahrens nach der Erfindung. Die auf den Computern CMP installierte Software ist ein Com puter-Programmprodukt CPP, das bei Ausführung auf mindestens einem Computer CMP dem Benutzer mittels Schnittstellen Bild schirm, Tastatur eine Einflussnahme bzw. Konfiguration und einen Erkenntnisgewinn auf Basis der ausgeführten Simulati on SIM ermöglicht, so dass insbesondere technische Gestal tungsentscheidungen mittels der Simulation unterstützt und verifiziert werden können.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.