CH658347A5

CH658347A5 - Einrichtung zur befestigung von statorwickelkoepfen einer elektrischen maschine.

Info

Publication number: CH658347A5
Application number: CH521/83A
Authority: CH
Inventors: Jury Fedorovich Antonov; Vadim Igorevich Iogansen; Alexei Semenovich Tkachenko; Vladimir Pavlovich Chernyavsky; Aron Beniaminovich Shapiro
Original assignee: Le Proizu Elmash Str Ob Elektr
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1986-10-31
Also published as: DE3152873T1; WO1982004362A1; US4496870A; FR2514581B1; FR2514581A1; DE3152873C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine.

Besonders vorteilhaft kann die vorliegende Erfindung in Turbogeneratoren mit hoher Leistung verwendet werden.

Die Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung einer elektrischen Maschine hoher Leistung ist eines der kompliziertesten Probleme des modernen Elektromaschi-nenbaus, da die Statorwickelköpfe einer elektrischen Maschine hoher Leistung unter komplizierten Bedingungen arbeiten, die durch die Einwirkung von bedeutenden elektromagnetischen Wechselkräften und Wärmeverformungen auf diese gekennzeichnet sind. Den wichtigsten zerstörenden Faktor für die Statorwickelköpfe bilden die elektromagnetischen Wechselkräfte, die zu Schwingungen der Wickelköpfe führen, was wiederum zu Störungen der Lötungen in den Verbindungen der Wicklung, zum Verschleiss der Isolation und zu Alterungsbeschädigungen der Kupferleitungen führt.

Die Gewährleistung von möglichst minimalen Schwingungen der Statorwickelköpfe mit gleichzeitiger axialer Verstellungsfreiheit derselben bei Wärmeverformungen gestattet es, die Befestigungssicherheit von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine wesentlich zu erhöhen.

Es ist eine Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine bekannt (s. DE-PS 1214 773, Kl. 21d', 54, veröffentlicht im Jahr 1963), die eine Pressplatte mit vorspringendem Teil und einen die Wickelköpfe dicht umfassenden Isolierring enthält. Der vorspringende Teil enthält eine Reihe von Konsolen mit Führungen, die am Kreisumfang angeordnet sind und den angegebenen Isolierring umfassen, wobei der Isolierring gemeinsam mit den Wickelköpfen eine Möglichkeit zur Verstellung über die Führungen an den Konsolen in axialer Richtung bei einer Wärmedehnung der Statorwicklung der elektrischen Maschine hat.

Beim Betrieb der elektrischen Maschine entstehen infolge verschiedener Wärmeverformungen ihrer Konstruktionselemente unvermeidlich Spalte zwischen dem Isolierring und den Führungen an den Konsolen des vorspringenden Teils der Pressplatte, die zu einer Störung der starren Verbindung des Isolierrings mit den Konsolen führen, was letzten Endes eine Verstärkung der Schwingungen der Wickelköpfe bedingt und dabei die Befestigungssicherheit der Wickelköpfe herabsetzt.

Es ist auch eine Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine bekannt (s. GB-PS 1 539 707, Int. Kl. H02K 3/50, veröffentlicht im Jahr 1979), von der die Erfindung ausgeht. Die Einrichtung enthält eine Pressplatte mit einem vorspringenden Teil, einen Isolierring, der die Wickelköpfe dicht umfasst, und elastische Zwischenlagen, die an der Aussenfläche des Isolierrings über seinen Umfang mit diesen Zwischenlagen voneinander abtrennenden Spalten angeordnet sind. Zwischen dem vorspringenden Teil der Pressplatte und den elastischen Zwischenlagen sind Mittel angeordnet, die mit dem vorspringenden Teil kontaktieren und das Andrücken der elastischen Zwischenlagen an den Isolierring in radialer Richtung gewährleisten.

Die elastischen Zwischenlagen sind aus Gummi hergestellt, der eine grosse Steifigkeit in radialer Richtung aufweist. Wegen des niedrigen Schubmoduls des Gummis haben die elastischen Zwischenlagen eine geringe Steifigkeit in tangentialer und axialer Richtung. Das letztere gestattet es, eine Verstellung des Isolierrings gemeinsam mit den Wickelköpfen in bezug auf den vorspringenden Teil der Pressplatte in axialer Richtung bei einer Wärmedehnung der Statorwicklung zu gewährleisten.

Ausserdem gewährleistet das Vorhandensein von elastischen Zwischenlagen, die eine grosse Steifigkeit in radialer Richtung aufweisen, und der Mittel zu ihrem Andrücken an den Isolierring das Fehlen von Spalten zwischen dem Isolierring und dem vorspringenden Teil der Pressplatte, wodurch die Befestigungssicherheit der Wickelköpfe erhöht wird, die diese Einrichtung im Vergleich zu der oben beschriebenen gewährleistet.

Die elastischen Zwischenlagen verhindern jedoch nicht infolge des niedrigen Schubmoduls des Gummis die Verstellung des Isolierrings in bezug auf den vorspringenden Teil der Pressplatte in tangentialer und axialer Richtung unter Einwirkung elektromagnetischer Wechselkräfte, die durch den die Statorwickelköpfe einer elektrischen Maschine durchfliessenden Strom hervorgerufen werden, was zu einer Verstärkung der Schwingungen der Wickelköpfe in tangen-

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tialer und axialer Richtung führt, und das setzt wiederum die Befestigungssicherheit der Statorwickelköpfe herab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine zu schaffen, die zusätzlich mit Konstruktionselementen versehen ist, die eine Verstellung des Isolationsrings gemeinsam mit den Wickelköpfen in bezug auf den vorspringenden Teil der Pressplatte in tangentialer und axialer Richtung unter Einwirkung der in der Statorwicklung der elektrischen Maschine entstehenden elektromagnetischen Wechselkräfte verhindern.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine mit einer Pressplatte mit vorspringendem Teil, einem die Wickelköpfe dicht umfassenden Isolierring und mit elastischen Zwischenlagen, die an der Aussenfläche des Isolierrings über seinen mit einem diese Zwischenlagen voneinander abtrennenden Spalten angeordnet sind, wobei zwischen dem vorspringenden Teil der Pressplatte und den elastischen Zwischenlagen Mittel eingesetzt sind, die mit dem vorspringenden Teil kontaktieren und das Andrücken der elastischen Zwischenlagen an den Isolierring in radialer Richtung gewährleisten, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in den Spalten zwischen den elastischen Zwischenlagen elastische Elemente untergebracht sind, die mit dem vorspringenden Teil der Pressplatte und dem Isolierring kontaktieren und mit fixierenden Elementen versehen sind, die eine Verstellung der elastischen Elemente in axialer Richtung verhindern.

Das Vorhandensein von elastischen Elementen, die mit fixierenden Elementen versehen sind, gestattet es, durch die elastische Einwirkung der elastischen Elemente das Auf-treten von Reibungskräften zwischen dem vorspringenden Teil der Pressplatte und den elastischen Elementen sowie zwischen dem Isolierring und den elastischen Elementen zu gewährleisten. Die angegebenen Reibungskräfte verhindern eine tangentiale und axiale Verstellung des Isolierrings in bezug auf den vorspringenden Teil der Pressplatte. Die Kräfte der elastischen Einwirkung der elastischen Elemente können so berechnet sein, dass die Reibungskräfte die axiale Verstellung des Isolierrings mit den Wickelköpfen bei einer Wärmedehnung der letzteren nicht behindern, jedoch ein Hindernis der Verstellung des Isolierrings gemeinsam mit den Wickelköpfen in axialer und tangentialer Richtung unter Einwirkung der in den Wicklungen entstehenden elektromagnetischen Wechselkräfte bieten. Das letztere kann leicht zustande gebracht werden, da die Wärmekräfte mehr als um das Zehnfache die elektromagnetischen Wechselkräfte überschreiten.

Es ist zweckmässig, dass das elastische Element eine auf dem Isolierring angebrachte starre Platte und eine elastische Leiste mit wellenartiger Form enthält, die mit den ausgebogenen Teilen ihrer einen wellenförmigen Oberfläche gegen die starre Platte gedrückt und mit den ausgebogenen Teilen ihrer anderen wellenförmigen Oberfläche gegen den vorspringenden Teil der Pressplatte drückt, während das fixierende Element in Form einer Platte ausgeführt ist, die mit einem Rand an den vorspringenden Teil der Pressplatte starr angeschlossen ist und mit der starren Platte und der elastischen Leiste kontaktiert.

Diese Gestaltung des elastischen Elements und des fixierenden Elements zeichnet sich durch eine einfache Ausführung und einen einfachen Einsatz in die vorliegende Einrichtung aus.

Es ist ebenfalls zweckmässig, dass das elastische Element eine elastische Platte mit bogenartiger Form, die mit ihrer eingebogenen Oberfläche mit dem vorspringenden Teil der Pressplatte kontaktiert und mit einer Nut, die in ihr an der

Seite ihrer eingebogenen Oberfläche ausgeführt ist, sowie mit einem Vorsprung versehen ist, der an der ausgebogenen Oberfläche der elastischen Platte ausgeführt ist und zwei Keile besitzt, die miteinander durch ihre Arbeitskanten kon-5 taktieren, einer gegen den anderen gerichtet, und zwischen der ausgebogenen Oberfläche der elastischen Platte und dem Isolierring angeordnet sind, wobei der an den Isolierring anliegende Keil gegen den Vorsprung der elastischen Platte drückt, der andere, an die ausgebogene Oberfläche der elasti-10 sehen Platte anliegende Keil starr mit der elastischen Platte verbunden ist und das fixierende Element einen Ringvorsprung darstellt, der als ein Ganzes mit dem vorspringenden Teil ausgeführt ist und in die Nut einer jeden elastischen Platte eingreift.

15 Obwohl der Aufbau des elastischen Elements komplizierter ist, gestattet er jedoch, durch die Verwendung von Keilen eine elastische Platte des elastischen Elements mit bedeutend höherer Starrheit zu benutzen, die einen viel grösseren Wert der Reibungskräfte zwischen dem elastischen Ele-20 ment und dem vorspringenden Teil sowie zwischen dem elastischen Element und dem Isolierring gewährleistet.

Zur besseren Erklärung der Erfindung werden nachfolgend konkrete Ausführungsbeispiele derselben mit Hinweisen auf die Zeichnungen betrachtet. Es zeigen

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Fig. 1 eine Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine gemäss einer Ausführungsvariante derselben im Schnitt;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1 ; 30 Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2 ;

Fig. 4 eine Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine gemäss einer anderen Ausführungsvariante derselben im Schnitt.

35 Die Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine (Fig. 1) enthält eine Pressplatte 1 mit dem vorspringenden Teil 2 und einem Isolierring 3. Die konische Innenfläche des Isolierrings 3 umfasst dicht die Statorwickelköpfe 4.

40 Der vorspringende Teil 2 stellt ein hohles, zylindrisches Werkstück dar (Fig. 2), in dessen Inneren der angegebene Isolierring 3 untergebracht ist. Auf der Aussenoberfläche des Isolierrings 3 (Fig. 2) sind am Umfang des letzteren elastische, aus Gummi ausgeführte Zwischenlagen 5 mit sie 45 voneinander abtrennbaren Spalten angeordnet. Zwischen der Innenfläche des vorspringenden Teiles 2 und jeder elastischen Zwischenlage 5 ist eine Reihe von Mitteln 6 angebracht. Jedes Mittel 6 besteht aus zwei Keilen 7 und 8 (Fig. 3), die durch ihre Arbeitskanten miteinander kontaktieren und so einer gegen den anderen gerichtet sind, wobei der Keil 7 mit der Innenfläche des vorspringenden Teils 2 und der Keil 8 mit der elastischen Zwischenlage 5 kontaktiert. Bei einer Verschiebung des Keils 7 gegenüber dem Keil 8 wird die elastische Zwischenlage 5 an den Isolierring 3 angedrückt. 55 In den Spalten zwischen den elastischen Zwischenlagen 5 (Fig. 2) sind elastische Elemente 9 untergebracht. Jedes elastische Element 9 enthält eine starre Platte 10, die auf dem Isolierring 3 angeordnet ist, und eine auf der starren Platte 10 liegende elastische Leiste 11 mit wellenartiger Form. Die ela-60 stische Leiste 11 ist aus einem unmagnetischen Werkstoff, zum Beispiel aus unmagnetischem Stahl, ausgeführt. Jedes elastische Element 9 ist mit einem fixierenden Element 12 versehen, das eine starre Platte darstellt, die mit ihrem einen Rand an den vorspringenden Teil 2 angeschlossen ist. Die 65 elastische Leiste 11 und die starre Platte 10 jedes elastischen Elements 9 drücken gegen das fixierende Element 12 und die Pressplatte 1. Die Pressplatte 1 ist mit dem Kern 13 des Stators der elektrischen Maschine verbunden.

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Während des Betriebs der elektrischen Maschine wirken auf die Statorwickelköpfe 4 bedeutende elektromagnetische Wechselkräfte ein, die Schwingungen der Wickelköpfe 4 der Wicklung gemeinsam mit dem Isolierring 3 hervorrufen.

Die elastischen Elemente 9 schliessen jedoch durch die Reibungskräfte die relative Verstellung der Wickelköpfe 4 gemeinsam mit dem Isolierring 3 in bezug auf den vorspringenden Teil 2 in tangentialer und axialer Richtung und die elastischen Zwischenlagen 5 mit den Mitteln 6 die Verstellungen der Wickelköpfe 4 gemeinsam mit dem Isolierring 3 in radialer Richtung aus.

Gemäss einer anderen Ausführungsvariante der Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine (Fig. 4) enthält jedes elastische Element 9 eine elastische Platte 14 mit bogenartiger Form und zwei Keile 15 und 16, die zwischen der elastischen Platte 14 und dem Isolierring 3 angeordnet sind. Die elastische Platte 14 ist mit ihrer ausgebogenen Oberfläche dem Isolierring 3 zugewandt und mit einer Nut 17, die im Körper der elastischen Platte 14 an der Seite ihrer eingebogenen Oberfläche ausgeführt ist, sowie mit einem an der Seite der ausgebogenen Oberfläche der elastischen Platte 14 ausgeführten Vorsprung 18 versehen.

Die Keile 15 und 16 kontaktieren miteinander mit ihren Arbeitskanten und sind einer gegen den anderen gerichtet, wobei der Keil 15 mit dem Isolierring 3 kontaktiert und gegen den Vorsprung 18 der elastischen Platte 14 drückt, s während der Keil 16 mit der ausgebogenen Oberfläche der elastischen Platte 14 kontaktiert und starr mit dieser mittels einer Schraube 19 verbunden wird, die in die Gewindeöffnungen 20 in der elastischen Platte 14 eingeschraubt ist und in die glatte Öffnung 21 im Keil 16 eingreift.

10 Das fixierende Element 12 stellt einen Ringvorsprung dar, der als ein Ganzes mit dem vorspringenden Teil 2 ausgeführt ist und in die Nut 17 jeder elastischen Platte 14 eingreift.

Es soll einleuchten, dass die oben beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsvarianten der Erfin-15 dung nur mögliche voraussichtliche Varianten deren Ausführung darstellen und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen derselben möglich sind.

Sämtliche Änderungen und Modifikationen liegen jedoch 20 in den Grenzen der Patentansprüche.

Die Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine kann besonders wirkungsvoll in Turbogeneratoren grosser Leistung verwendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

658 347 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Befestigung von Statorwickelköpfen einer elektrischen Maschine mit einer Pressplatte mit vorspringendem Teil, einem die Wickelköpfe dicht umfassenden Isolierring und mit elastischen Zwischenlagen, die an der Aussenfläche des Isolierrings über seinen Umfang mit einem diese Zwischenlage voneinander abtrennenden Spalt angeordnet sind, wobei zwischen dem vorspringenden Teil der Pressplatte und den elastischen Zwischenlagen Mittel eingesetzt sind, die mit dem vorspringenden Teil kontaktieren und das Andrücken der elastischen Zwischenlagen an den Isolierring in radialer Richtung gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass in den Spalten zwischen den elastischen Zwischenlagen (5) elastische Elemente (9) untergebracht sind, die mit dem vorspringenden Teil (2) der Pressplatte (1) und dem Isolierring (3) kontaktieren und mit fixierenden Elementen (12) versehen sind, die eine Verstellung der elastischen Elemente (9) in axialer Richtung verhindern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fixierende Element (9) eine auf dem Isolierring (3) angebrachte starre Platte (10) und eine elastische Leiste (11) mit wellenartiger Form enthält, die mit den ausgebogenen Teilen ihrer einen wellenförmigen Oberfläche gegen die starre Platte (10) drückt und mit den ausgebogenen Teilen ihrer anderen wellenförmigen Oberfläche gegen den vorspringenden Teil (2) der Pressplatte (1) drückt, während das fixierende Element (12) in Form einer Platte ausgeführt ist, die mit ihrem einen Rand an den vorspringenden Teil (2) der Pressplatte (1) starr angeschlossen ist und mit der starren Platte (10) und der elastischen Leiste (11) kontaktiert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (9) eine elastische Platte (14) mit bogenartiger Form, die mit ihrer eingebogenen Oberfläche mit dem vorspringenden Teil (2) der Pressplatte (1) kontaktiert und mit einer Nut (17), die in ihr an der Seite ihrer eingebogenen Oberfläche ausgeführt ist, sowie mit einem Vorsprung (18) versehen ist, der an der ausgebogenen Oberfläche der elastischen Platte (14) ausgeführt ist, und zwei Keile (15,16) besitzt, die miteinander durch ihre Arbeitskanten kontaktieren, einer gegen den anderen gerichtet und zwischen der ausgebogenen Oberfläche der elastischen Platte (14) und dem Isolierring (3) angeordnet sind, wobei der an den Isolierring (3) anliegende Keil (15) gegen den Vorsprung (18) der elastischen Platte (14) drückt, der andere, an die ausgebogene Oberfläche der elastischen Platte (14) anliegende Keil ( 16) starr mit der elastischen Platte (14) verbunden ist, und das fixierende Element einen Ringvorsprung darstellt, der als ein Ganzes mit dem vorspringenden Teil (2) ausgeführt ist und in die Nut (17) jeder elastischen Platte (14) eingreift.