CH646822A5

CH646822A5 - Dynamoelektrische maschine mit in rotornuten eingebetteter wicklung.

Info

Publication number: CH646822A5
Application number: CH335079A
Authority: CH
Inventors: George Henry Vogt
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1984-12-14
Also published as: US4321498A; DE2913844C2; JPS54148206A; BR7902360A; JPS6231576B2; DE2913844A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine mit einem Rotor mit axial verlaufenden Nuten, mit in diese eingebetteten elektrischen Leitern und mit elektrischen Isoliermitteln, die die Leiter gegenüber dem Rotorkörper isolieren.

Das rotierende Erregerfeld einer dynamoelektrischen Maschine wird z.B. durch einen Rotorkörper mit zahlreichen axial verlaufenden Nuten, in die elektrische Wicklungen eingesetzt sind, erzeugt. Der Rotorkörper besteht im allgemeinen aus einem Stahlmaterial, wogegen die Rotorwicklungen zahlreiche Kupferdrähte umfassen. In einer direktgekühlten dynamoelektrischen Maschine kann jede Nut weiterhin eine axial verlaufende Unternut zur Ventilation und Kühlung aufweisen. Die direktgekühlte Maschine ist eine solche, die durch die Atmosphäre direkt gekühlt wird, in der sie sich befindet, d.h. Luft oder Wasserstoff. Die Unternuten sind Teil eines an sich bekannten Ventilationsbetriebs zum Übertragen von einem Kühlgas in axialer Richtung entlang dem Rotor. Jede Nut enthält auch eine Massnahme für die radiale Strömung des Kühlgases vorwiegend durch Ventilationsschlitze in den Wicklungen.

In einer dynamoelektrischen Maschine der vorstehend beschriebenen Art müssen die Rotorwicklungen gegenüber dem Rotorkörper elektrisch isoliert sein, beispielsweise durch eine Isolation in der Form einer nichtleitenden «Nutarmie-rung». Weiterhin ist es bei einigen Herstellern üblich gewesen, Unternutauskleidungen vorzusehen, die die Isolation der Nutunterseite vergrössern. In einer direktgekühlten dynamoelektrischen Maschine, bei der das Kühlmittel Luft ist, ist es möglich, dass sich Fremdmaterial auf den Unternutoberflächen ansammelt in der Weise, dass die elektrischen Kriechentfernungen verkürzt werden und zu einem kleinen Isolationswiderstand oder gar zu einer Erdung führen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Nutauskleidung für die rotierende Wicklung bei einer dynamoelektrischen Maschine zu schaffen. Diese Nutauskleidung soll die elektrischen Kriechstrecken zwischen den Wicklungen und dem Rotor vergrössern. Diese Nutauskleidung soll auch die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Erdung der Wicklungen verringern, die durch die Ansammlung von Fremdstoffablagerungen hervorgerufen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch wenigstens ein Paar elektrisch isolierende Teile, die jeweils einen radial verlaufenden Abschnitt aufweisen, der in einem Basisschenkel endet, und die in jeder Nut derart angeordnet sind, dass sich die radial verlaufenden Abschnitte neben gegenüberliegenden Nutwänden befinden und sich die Basisschenkel aufeinander zu erstrecken und durch ein sich axial erstreckendes, im wesentlichen ebenes Grundteil, in dessen gegenüberliegenden Seiten axial verlaufende Rillen ausgebildet sind, in die jeweils einer der sich gegenüberliegenden Basisschenkel des Isolierteils aufgenommen ist, derart, dass zwischen dem Grundteil und jedem elektrischen Isolierteil eine ineinandergreifende Verbindung gebildet ist. Dabei bildet das Grundteil zweckmässig eine Unternutauskleidung, auf die die Spulen gelegt werden können. Durch Ineinandergreifen der Nutarmierung und des Grundteils kann die Länge des elektrischen Kriechpfades merklich vergrössert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind aus dem Grundteil zwei Rippen vorgesehen, die sich radial nach innen in eine Unternut erstrecken, um die im allgemeinen ebene Konfiguration der Unternutauskleidung zu unterbrechen, wodurch der elektrische Kriechpfad weiter verlängert und die Ansammlungen von Fremdstoffmaterial auf der Unternutseite der Unternutauskleidung verhindert werden können.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist eine Endansicht von einem Rotor und einem Stator und zeigt im Schnitt die elektrischen Feld- und Ankerwicklungen.

Figur 2 zeigt eine bekannte Rotornut und Unternut mit mehreren Strängen der Feldwicklung.

Figur 3 ist eine Schnittansicht ähnlich wie Figur 2 und zeigt im Vergleich dazu ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung.

Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht einer neuen Unternutauskleidung gemäss der Erfindung.

Figur 1 zeigt teilweise im Schnitt eine schematische Stirnansicht einer dynamoelektrischen Maschine 11 mit einem am Rahmen montierten stationären Ankerkern oder Staktor 13, der zahlreiche geschichtete Lamellen mit axial gerichteten elektrisch leitfähigen Ankerstäben 17 aufweist, die sich über die Maschinenlänge erstrecken und an jedem Ende der dynamoelektrischen Maschine in Wickelköpfen enden. Die radial inneren schwalbenschwanzförmigen Schlitze 19 und die radial äusseren schwalbenschwanzförmigen Schlitze 21 nehmen Statorteile oder Federstäbe (nicht gezeigt) auf, die die Ausrichtung und Beabstandung der Statorkernlamellen aufrechterhalten. Die Statorstäbe führen induzierten Strom zu den Klemmen der dynamoelektrischen Maschine.

Ein Rotor 25 ist koaxial innerhalb des Statorkernes angeordnet und umfasst einen zylindrischen Rotorkörper aus Stahl, in dem zahlreiche Feldwicklungen 27 angeordnet sind. Die Feldwicklungen bestehen aus elektrisch leitfähigen Teilen, beispielsweise Kupferteile, die den Erregerstrom in die dynamoelektrische Maschine leiten. Der Rotor ist an jedem Ende der dynamoelektrischen Maschine in bekannter Weise

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in Lagern gehalten. Die Feldwicklungen sind durch schwal-benschwanzförmige Keile 31 gegen Zentrifugalkräfte festgelegt.

In den Figuren 2 und 3 sind einerseits ein bekannter und andererseits ein erfindungsgemässer Aufbau anhand einer 5 einzelnen Rotorwicklung gezeigt. Die Figuren zeigen einen Teil des Rotoreisens 41, in dem eine kanalförmige Nut 43 ausgebildet ist, um die Rotorfeldwicklungen 27 aufzunehmen. Die Wicklungen sind stromführende Kupferdrähte, die gegenüber dem Rotorstahl elektrisch isoliert sein müssen. 10 Dies geschieht durch sogenannte Nutisolierungen mit einer Nutarmierung 45, einem kanalförmigen Stück aus Glaslaminat mit im Abstand angeordneten Schlitzen 47 entlang der axialen Längen des Stückes. Die Ventilationsschlitze 47 stimmen mit durch die Feldwicklung hindurchführenden radialen 15 Öffnungen 49 überein.

In einer direktgekühlten Maschine werden die Feldwicklungen durch die umgebende Gasatmosphäre gekühlt, indem das Gas radial durch die Wicklungen und axial durch die Unternuten 51 des Rotors gepumpt wird. Die Nutisolation 20 wird weiter verstärkt durch eine Unternutauskleidung 53, die zwischen der Unternut und der Nutarmierung eingefügt ist.

Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen, muss auf die Nachteile beim Stand der Technik eingegangen werden. Das Problem ist auf Stromstreupfade 25 gerichtet, die zu einer Erdung führen könnten. Diese Pfade sind in Figur 2 durch die Pfeile A und B angedeutet. Der Pfeil A ergibt einen Streupfad zwischen der Nutarmierung 45 und der Unternutauskleidung 53 an. Der Pfeil B zeigt einen Streupfad auf der radial inneren Oberfläche der Unternutaus- 30 kleidung, wobei der letztgenannte Pfad einen kleinen Widerstand aufweist, der durch die Ablagerung von kleinsten Teilchen von Fremdstoffen erzeugt wird, die durch Zentrifugalkräfte radial nach aussen gezogen werden. Diese Partikel werden durch das Kühlgas von der Umgebung in die Maschine getragen.

Die vorliegende Erfindung ist anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Figur 4 gezeigt. Die Unternutauskleidung gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein im wesentlichen ebenes Teil, das eine obere (radial äussere) Oberfläche 61 und eine untere (radial innere) Oberfläche 63 aufweist. Zwischen den zwei Oberflächen befinden sich zwei entgegengesetzt gerichtete Rillen der Schlitze 65, die zum Ineinandergreifen mit der Nutarmierung hergestellt sind. Die Schlitze erstrecken sich auf der axialen Länge der Unternutauskleidung. Unter Bezugnahme auf die Figur 3 besteht die Wirkung dieses Aufbaues darin, den in Figur 2 dargestellten Streupfad A zu vermeiden. Wiederum ist das Ineinandergreifen zwischen den Rillen in der Unternutauskleidung und den Basisschenkeln der Nutarmierung, die einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.

Die untere oder radial innere Oberfläche der Unternutauskleidung ist mit einem Paar radial nach innen verlaufender Rippen 67 versehen, die sich ebenfalls entlang der axialen Länge der Unternutauskleidung erstrecken. Die Rippen erstrecken sich radial nach innen in die Unternut, wobei erfindungsgemäss wenigstens ein derartiges radial nach innen verlaufendes Teil vorgesehen ist. Die Funktion dieser Rippe besteht darin, den in Figur 2 mit B bezeichnetenAbleitungs-oder Streupfad zu verlängern. Diese Rippen bilden Wände, an denen die Partikel nicht anhaften können, da sie durch Zentrifugalkräfte radial nach aussen geschleudert werden, und demzufolge werden die Wände zu Dämmen oder Sperrwänden für eine elektrische Ableitung oder einen Streuverlust auf dem Pfad B. Die verbesserte Unternutauskleidung ist auch mit einem Ventilationsschlitz 69 versehen und kann aus einem geeigneten Isoliermaterial, wie beispielsweise Glaslaminat, hergestellt sein.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Dynamoelektrische Maschine mit einem Rotor mit axial verlaufenden Nuten, mit in diese eingebetteten elektrischen Leitern und mit elektrischen Isoliermitteln, die die Leiter gegenüber dem Rotorkörper isolieren, gekennzeichnet durch wenigstens ein Paar elektrisch isolierende Teile (45), die jeweils einen radial verlaufenden Abschnitt aufweisen, der in einem Basisschenkel endet, und die in jeder Nut (43) derart angeordnet sind, dass sich die radial verlaufenden Abschnitte neben gegenüberliegenden Nutwänden befinden und sich die Basisschenkel aufeinander zu erstrecken und durch ein sich axial erstreckendes, im wesentlichen ebenes Grundteil (61), in dessen gegenüberliegenden Seite axial verlaufende Rillen (65) ausgebildet sind, in die jeweils einer der sich gegenüberliegenden Basisschenkel des Isolierteiles (45) aufgenommen ist, derart, dass zwischen dem Grundteil (61) und jedem elektrischen Isolierteil (45) eine ineinandergreifende Verbindung gebildet ist.

2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (25) ferner axial verlaufende Unternuten (51) radial innen von den Rotornuten (43) aufweist und das Grundteil (61) eine Unternutauskleidung bildet und wenigstens eine Rippe (67) aufweist, die sich von dem Grundteil (61) radial nach innen in die Unternut (51) hinein erstreckt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (61) eine Unternutauskleidung zwischen der Nut (43) und der Unternut (51) bildet und ein Paar radial nach innen gerichteter Rippen (67) aufweist, die in axialer Richtung entlang der Länge der Unternutauskleidung im Abstand voneinander angeordnet sind.