CH641296A5

CH641296A5 - Staender einer elektromaschine.

Info

Publication number: CH641296A5
Application number: CH1298778A
Authority: CH
Inventors: Alexandr Abramovic Chigirinsky; Vladimir Grigorievich Danko; Nikolai Grigorievic Grinchenko; Ivan Yakovlevich Cheremisov; Roman Illarionovich Tretevich; Galina Vasilievna Penkina
Original assignee: Chigirinsky Alexandr A; Vladimir Grigorievich Danko; Nikolai Grigorievic Grinchenko; Cheremisov Ivan Y; Roman Illarionovich Tretevich; Galina Vasilievna Penkina
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1984-02-15
Also published as: FR2412973A1; SU792483A1; FR2412973B1; US4237398A; DE2844733C2; DE2844733A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Ständer einer Elektromaschine gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1 und kann bei unbeweglichen Ständern und bei Drehankern leistungsfähiger Elektromaschinen Anwendung finden, deren Wicklungen teils in den Kernnuten liegen, teils in den Luftspalt zwischen der Erregerwicklung und dem Ankerkern der Elektromaschine ragen. Eine solche Konstruktion ist bereits aus einer Veröffentlichung (Urheberschein Nr. 340024, H 02 K 3/46) bekannt geworden. Bei dieser Ausführung sind im Ständerkern Nuten vorgesehen, in denen Wicklungsstäbe und Elemente zu deren radialer Befestigung angeordnet sind.

Diese Konstruktionen sind kompliziert und bedürfen zur Unterbringung der Befestigungselemente zusätzlichen Raum, so dass der Füllfaktor des Luftspaltes der Elektromaschine wesentlich verringert wird.

Es ist auch ein Ständer einer elektrischen Maschine bekannt geworden (Urheberschein Nr. 613447), der einen Kern mit im Querschnitt dreieckförmiger Nuten aufweist und eine mehrschichtige Stabwicklung enthält, in welcher die Stäbe von benachbarten Wicklungsschichten entlang von zwei Flächen einander berühren. Die Stäbe der unteren Schicht der mehrschichtigen Stab Wicklung liegen zum Teil in den Nuten des Ständerkerns und zum Teil im Luftspalt zwischen dem Ständer und Läufer der Elektromaschine. Die Stäbe der übrigen Schichten sind gegenüber der unteren Schicht mittels Isolierkeilen fixiert.

Bei dieser Ausführung nimmt der Zylinder sämtliche Radialkräfte auf, so dass dieser erheblich verstärkt und schwer ausgeführt sein muss. Dadurch wird der Füllfaktor des Luftspaltes und die Effektivität der gesamten Konstruktion beträchtlich herabgesetzt.

Ausserdem ist ein solcher Ständer nur schwer reparierbar, da der Zylinder, bei der Notwendigkeit des Austausches nur eines der Stäbe, demontiert werden muss, wozu der Abbau der gesamten Wicklung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ständer einer Elektromaschine mit einer Befestigung einer mehrschichtigen Stabwicklung vorzuschlagen, wobei der Füllfaktor des Luftspaltes erhöht, und die Zuverlässigkeit der Befestigung der Stabwicklung sowie die Reparierbarkeit des Ständers verbessert werden sollte.

Es wird von einem Ständer einer Elektromaschine ausgegangen, der einen Kern mit im Querschnitt dreieckförmigen Nuten und eine mehrschichtige Stabwicklung enthält, in welcher die Stäbe von benachbarten Wicklungsschichten entlang von zwei Flächen einander berühren, wobei die erste durch die Stäbe gebildete Schicht zum Teil in den Kernnuten und zum Teil im Luftspalt zwischen dem Ständer und Läufer der Elektromaschine liegt und wobei die Stäbe der übrigen Schichten gegenüber der ersten Schicht mittels Isolierkeilen fixiert sind. Die Erfindung besteht darin, dass zwischen den Stäben der mehrschichtigen Stabwicklung Zwischenlagen liegen, die Nuten zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweisen, welche die Stäbe der mehrschichtigen Stabwicklung von zwei gegenüberliegenden Seiten aus umfassen,

wobei die entlang eines Stabes nebeneinanderliegenden Befestigungselemente abwechselnd entgegengesetzt gerichtet sind und mit ihren beiden Enden je eine Walze umfassen, von welchen Walzen die eine Walze, von einer Federfassung umgeben, in einer halbgeschlossenen Axialnut liegt, welche an die dreieckförmige Nute angeschlossen ist, während die andere Walze in einer zwischen den Stäben der zweiten Schicht gebildeten Nut mit Hilfe eines Gewindebolzens untergebracht ist, der in eine entsprechende Bohrung eines in die Nut eingesetzten Isolierkeiles eingelassen ist.

Es ist zweckmässig, wenn die Befestigungselemente als biegsame, mit festen Spitzen versehene Zugstangen ausgebildet sind.

Bevorzugt können die Befestigungselemente aus elastischen Stahlbändern zusammengesetzt sein, die einen hohen elektrischen und magnetischen Widerstand aufweisen.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Federfassung mit einem vorspringenden, federnd nachgiebigen Ansatz versehen ist, welcher in den Spalt zwischen dem Ständerkern und dem Stab der mehrschichtigen Stabwicklung eingreift und das Befestigungselement abstützt. In der vorgeschlagenen Weise kann der Füllfaktor des Luftspaltes erhöht werden, was wiederum ermöglicht, die Abmessungen von Turbogeneratoren zu verringern, und deren Wirkungsgrad um etwa 0,1 bis 0,3% zu steigern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Ständer einer Elektromaschine,

Fig. 2 die Anordnung eines Befestigungselementes in den Nuten einer Isolierzwischenlage im Schnitt gemäss der Linie II-II in der Fig. 1,

Fig. 3 die Ausführung eines Befestigungselementes,

Fig. 4 die Anordnung eines Teiles des Befestigungselementes in einer Axialnut des Ständerkernes einer Elektromaschine,

Fig. 5 die Anordnung des Befestigungselementes in einem Keil und

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

t>5

3

641 296

Fig. 6 eine Ausführungsform einer Federfassung des Befestigungselementes.

In der Fig. 1 ist der Ständer einer Elektromaschine dargestellt mit einem Kern 1, in dem im Querschnitt dreieckförmige Nuten 2 vorhanden sind. Eine z.B. zweischichtige Stabwicklung ist durch die Stäbe 3 und 3' gebildet. Die Stäbe der benachbarten Wicklungsschichten sind gegeneinander versetzt angeordnet, so dass sie sich entlang von zwei Flächen berühren. In die Nuten 2 ergänzenden halbgeschlossenen Axialnuten 4 ist je eine Federfassung 5 angeordnet. Die erste durch die Stäbe 3 gebildete Schicht der mehrschichtigen Stabwicklung liegt teils in den Nuten 2 des Kernes 1, teils im Luftspalt zwischen dem Ständer und dem nicht gezeigten Läufer der Elektromaschine. Die zweite Schicht wird durch Stäbe 3' gebildet, die in den zwischen den Stäben 3 der ersten Schicht gebildeten Nuten liegen.

In die Nuten der zweiten durch die Stäbe 3' gebildeten Schicht sind Isolierkeile 6 eingebettet, die sämtliche Schichten der mehrschichtigen Stabwicklung 3 gegenüber der unteren Schicht fixieren.

Zwischen den Stäben 3, 3' der mehrschichtigen Stabwicklung befinden sich Zwischenlagen 7, die an einigen Stellen in der Längsrichtung verlaufende Nuten 8 (Fig. 2) aufweisen, in welchen Befestigungselemente 9 untergebracht sind. Diese umfassen die Stäbe 3,3' der mehrschichtigen Stabwicklung (Fig. 1) von zwei gegenüberliegenden Seiten aus. Hierbei sind die entlang eines beliebigen Stabes 3, 3' nebeneinander angeordneten Befestigungselemente 9 einander entgegengerichtet. Erstreckt sich also ein Befestigungselement 9 in Pfeilrichtung A, so liegt das andere Befestigungselement 9 in Pfeilrichtung B, oder umgekehrt.

Das Befestigungselement 9 wird beispielsweise als eine biegsame, mit festen Spitzen versehene Zugstange ausgebildet und aus einem hochfesten Isolierstoff, beispielsweise aus einer Glasschnur oder -faser, hergestellt. Diese Ausbildung des Befestigungselementes 9 führt zur Verringerung von Zusatzverlusten im Ständer der Elektromaschine. Bevorzugt können aber die Befestigungselemente durch das Zusammensetzen von Stahlbändern 10 (Fig. 3) mit einem hohen elektrischen und magnetischen Widerstand ausgeführt sein. Ein solches Stahlband 10 weist bessere Festigkeitseigenschaften auf und hält sämtlichen in der mehrschichtigen Stabwicklung der Elektromaschine entstehenden Radial- und Tangentialkräften gut stand. Die Enden des Stahlbandes 10 sind, beispielsweise durch Schweissen oder Löten, befestigt.

Ein gewickeltes Stahlband 10 umschliesst gemäss Fig. 3 eine Walze 11 und eine Walze 12. Die Walze 12 (Fig. 4) ist samt dem Stahlband 10 innerhalb der Federfassung 5 untergebracht, die mit einer Isolierzwischenlage 13 in der halbgeschlossenen Axialnut 4 des Ständerkernes 1 der Elektromaschine angeordnet ist.

Die Walze 11 (Fig. 5) findet samt Stahlband 10 in einem Gewindebolzen 14 Aufnahme, der mit einer Mutter 15 verschraubt ist. Diese stützt sich in einer Bohrung im Isolierkeil 6 über ein Sicherungsblech 16 auf den Isolierkeil 6 ab.

Zur Erzeugung einer grösseren Federwirkung für den Fall eines Schwundes der mehrschichtigen Stabwicklung 3 (Fig. 1) bei Betrieb der Elektromaschine ist die Federfassung 5 gemäss Fig. 6 mit einem Ansatz 5' versehen, welcher in den Spalt zwischen dem Ständerkern 1 der Elektromaschine und dem Stab 3 der mehrschichtigen Wicklung flexibel federnd vorspringt. Dieser Ansatz nimmt vor dem Anzug der Mutter 15 (Fig. 5) die Stellung C (Fig. 6) ein.

Nachfolgend wird die Montage des beschriebenen Ständers der Elektromaschine mit einer nutenlosen Befestigung der mehrschichtigen Stabwicklung näher erläutert.

In die Axialnuten 4 (Fig. 4) des Ständerkernes 1 der Elektromaschine werden die Isolierzwischenlagen 13 eingebettet und dann in die gleichen Nuten die vorher zusammengebauten Befestigungselemente 9 (Fig. 1) eingesetzt. Jedes Befestigungselement enthält an einem Ende eine Federfassung 5 und am anderen Ende einen Gewindebolzen 14 (Fig. 5).

In die Nuten 2 (Fig. 1) des Ständerkernes 1 werden die Zwischenlagen 7 eingesetzt. Diese weisen an den Stellen, wo die Befestigungselemente 9 angeordnet sind, die Nuten 8 (Fig. 2) auf, durch welche die genannten Befestigungselemente 9 geführt sind. Anschliessend wird die erste Schicht, und zwar die Stäbe 3 der mehrschichtigen Stabwicklung (Fig. 1), eingesetzt. Auf den Zwischenlagen 7, in deren Nuten die Befestigungselemente 9 eingebettet sind, wird die zweite Schicht mit Stäben 3' der mehrschichtigen Stabwicklung angelegt.

Alle nachfolgenden Schichten der Stabwicklung des Ständers werden in ähnlicher Weise erstellt.

Nachdem die letzte Schicht der mehrschichtigen Stabwicklung des Ständers eingebettet wurde, werden auf die Gewindebolzen 14 (Fig. 5) die Isolierkeile 6 aufgesetzt, wobei an den Stellen der Befestigungselemente 9 die erwähnten Bohrungen vorhanden sind.

Anschliessend werden die Befestigungselemente 9 unmittelbar über die Gewindebolzen 14 durch die Muttern 15 festgeschraubt, welche gegen Selbstlösung durch die Sicherungsbleche 16 gesichert sind.

Bei der Ausführung der Wicklung in drei und mehr Schichten erfolgt die Montage in ähnlicher Weise.

Da die Befestigungselemente 9 (Fig. 1) und die Isolierkeile 6 im durch die mehrschichtige Stabwicklung beanspruchten Raum untergebracht sind, wird der Füllfaktor des Luftspaltes ungefähr um 20% erhöht.

Bei der Arbeit der Elektromaschine wird die Tangentialkraft durch die Stäbe 3,3' der mehrschichtigen Stabwicklung auf den Ständerkern 1 der Elektromaschine über die der Nuten 2 übertragen. Die Radialkraft wird durch Aufschrauben der Muttern 15 (Fig. 5) auf die Gewindebolzen 14 erzeugt. Hierbei drücken die Isolierkeile 6 (Fig. 5) auf die Seiten der Stäbe 3' der oberen Schicht der mehrschichtigen Stabwicklung, die ihrerseits auf die untere Schicht der Stäbe 3 gegen die Wände der Nuten 2 des Ständerkernes 1 der Elektromaschine einen Druck ausüben. In dieser Weise werden sowohl die Radial- als auch die Tangentialkräfte gut aufgefangen, so dass die Zuverlässigkeit der Befestigung der mehrschichtigen Stabwicklung des Ständers 1 der Elektromaschine ebenfalls erhöht wird.

Bei der Notwendigkeit, irgendeinen Stab 3 oder 3' der mehrschichtigen Stabwicklung des Ständers 1 der Elektromaschine auszuwechseln, genügt es, zwei nebeneinander angeordnete Isolierkeile 6 zu lösen, ohne die gesamte mehrschichtige Stabwicklung auszubauen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Reparierbarkeit des Ständers erleichtert wird, indem derselbe wie eine herkömmliche elektrische Nutenmaschine repariert werden kann. Ausserdem wird der Füllfaktor des Luftspaltes der Elektromaschine gesteigert und die Zuverlässigkeit der Befestigung der mehrschichtigen Stabwicklung des Ständers erhöht.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims

641 296

1. Ständer einer Elektromaschine, der einen Kern mit im Querschnitt dreieckförmigen Nuten und eine mehrschichtige Stabwicklung enthält, in welcher die Stäbe von benachbarten Wicklungsschichten entlang von zwei Flächen einander berühren, wobei die erste durch die Stäbe gebildete Schicht zum Teil in den Kernnuten und zum Teil im Luftspalt zwischen dem Ständer und Läufer der Elektromaschine liegt und wobei die Stäbe der übrigen Schichten gegenüber der ersten Schicht mittels Isolierkeilen fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stäben (3) der mehrschichtigen Stabwicklung Zwischenlagen (7) liegen, die Nuten (8) zur Aufnahme von Befestigungselementen (9) aufweisen, welche die Stäbe (3, 3') der mehrschichtigen Stabwicklung von zwei gegenüberliegenden Seiten aus umfassen, wobei die entlang eines Stabes nebeneinanderliegenden Befestigungselemente abwechselnd entgegengesetzt gerichtet sind und mit ihren beiden Enden je eine Walze (11 und 12) umfassen, von welchen Walzen die eine Walze (12), von einer Federfassung (5) umgeben, in einer halbgeschlossenen Axialnut (4) liegt, welche an die dreieckförmige Nute (2) angeschlossen ist, während die andere Walze (11) in einer zwischen den Stäben (3') der zweiten Schicht gebildeten Nut mit Hilfe eines Gewindebolzens (14) untergebracht ist, der in eine entsprechende Bohrung eines in die Nut eingesetzten Isolierkeiles (6) eingelassen ist. •

2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Befestigungselemente (9) als biegsame, mit festen Spitzen versehene, Zugstangen ausgebildet sind.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Befestigungselemente (9) aus elastischen Stahlbändern (10) zusammengesetzt sind.

4. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfassung (5) mit einem vorspringenden federnd nachgiebigen Ansatz (5') versehen ist, welcher in den Spalt zwischen dem Ständerkern (1) und dem Stab (3) der mehrschichtigen Stabwicklung eingreift und das Befestigungselement (9) abstützt.