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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Verfestigen der Statorwicklungsleiter (4, 5) von elektrischen Maschinen und gleichzeitigem Ausfüllen von Spalten zwischen der Hauptisolation und den Nutwänden (11) bzw. zwischen der Hauptisolation und den Leiterbefestigungselementen (3, 10) durch Einbringen von härtbaren Massen auf Kunstharzbasis, dadurch gekennzeichnet, dass von der Statorbohrung aus in ohnehin vorhandene radiale Kühlschlitze (15) im Statorblechkörper (1) oder in seitlich der Nuten und mit diesen in freier Verbindung stehenden, radial verlaufenden Ausnehmungen (14) im Statorblechkörper (1) ein Spritzwerkzeug (20, 21, 22) eingesetzt wird, dessen Auslass (25) auf die Leiterseitenfläche gerichtet ist, dass der Auslassbereich des Spritzwerkzeuges (20, 21, 22) zumindest gegenüber der Statorbohrung abgedichtet wird,
und dass eine mit Leitpigment versetzte Kunstharzmasse unter Druck zwischen die Hauptisolation (7) der Leiter und die Nutwände (11) eingepresst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Statorblechkörper (1) durchsetzenden Kühlschlitzen (15) diese zusätzlich nach aussen hin abgedichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung im Zuge des Einsetzens des Spritzwerkzeuges (20, 21, 22) erfolgt, vorzugsweise durch Verbreitern der Dicke des in die Ausnehmung (14) oder dem Schlitz (15) eingeführten Kopfes des Spritzwerkzeuges.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung nach deren Einbau auf etwa die maximale Betriebstemperatur aufgeheizt und erst nach Wiederabkühlung das Einpressen der Kunstharzmasse erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunstharzmasse ein struktorviskoses, härtbares, durch Beimengen von Graphitpulver und/oder Russ schwachleitend gemachtes Epoxidharz verwendet wird.
6. Spritzwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen in den Kühlschlitz (15) bzw. Ausnehmung (14) einführbaren Kopfteil, der auf der einen Seitenfläche einen sich in Leiterlängsrichtung erstreckenden, gegenüber dem Leiter (4; 5) offenen, zumindest gegenüber der Statorbohrung abgedichteten Kanal (25) aufweist, welcher Kanal (25) mit einer innerhalb des Werkzeuges verlaufenden Leitung (31) verbunden ist, die ihrerseits mit einem äusseren Vorratsbehälter (32) für die Kunstharzmasse verbindbar ist.
7. Spritzwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich nest, dass das Spritzwerkzeug mehrteilig aufgebaut ist und im Kopfteil einen Spritzteil (20), einen gegenüber diesem längs Keilflächen (27, 28) verschiebbaren Zuführteil (21) und einen gegebenenfalls mit letzterem einstückig ausgebildeten Abstützteil (22) umfasst, die Keilflächen (27, 28) in ihrem mittigen Bereich Ausnehmungen (26, 29) aufweisen, wobei die Ausnehmung (26) im Spritzteil (20) mit dem Kanal (25), die Ausnehmung (20) im Zuführteil (21) mit der Leitung (31) miteinander verbunden sind, und beide genannten Ausnehmungen unmittelbar aneinandergrenzen, um auf diese Weise den Durchtritt der Kunstharzmasse von der Leitung (31) zum Kanal (25) im Spritzteil (20) zu ermöglichen.
8. Spritzwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Hauptisolation (7) zugewandte Fläche des Spritzwerkzeuges mit Ausnahme des Bereichs, wo sich der Kanal (25) erstreckt, mit einer gummielastischen Dichtung (24) versehen ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verfestigen der Statorwicklungsleiter von elektrischen Maschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Spritzwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
Die Statorwicklungen von Hochspannungsmaschinen sind meist aus Zwei- oder Mehrschichtwicklungen aufgebaut, bei denen die Nuten mit einem Isolierkeil verschlossen sind. Das für den Einbau notwendige Nutspiel zwischen isolierter Leiterober fläche und Nutwand muss für den sicheren Maschinenbetrieb während der Fertigung durch geeignete Massnahmen aufgehoben werden, wofür eine gänze Reihe von unterschiedlichen Techniken zur Verfügung stehen (vgl. Buch Die Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen , Springer Verlag New York, Wien, 1973, insbesondere S. 129 ff. und S. 153 f.).
Gemeinsames Merkmal aller bekannten Verfahren ist die Gefahr der Spaltbildung zwischen Hauptisolation (Isolierhülse) und Nutwand durch thermische und/oder elektromagnetische Einwirkungen und der daraus resultierenden Beanspruchung der Hauptisolation infolge Vibrationen, Glimmentladungen, und dergleichen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das - angewandt bei der Herstellung - die Gefahr der Spaltbildung weitgehend beseitigt oder zumindest deren Folgewirkungen eliminiert und auch zu einem späteren Zeitpunkt nach einer gewissen Betriebszeit als Vorbeuge- oder auch als Instandhaltungsmassnahme angewandt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren.
Das erfindungsgemässe Verfahren, das sich insbesondere für gasgekühlte Hochspannungsmaschinen eignet, da bei diesen die Zugänglichkeit der Statorwicklungsseitenflächen durch die radialen Kühlschlitze im Statorblechkörper a priori gegeben ist, kann sowohl bei Hochspannungsmaschinen mit klassischem Isolationsaufbau als auch bei ganzgetränkten Maschinen angewandt werden. Gerade bei Maschinen der erstgenannten Gattung lassen sich Spalte zwischen Hauptisolation und Nutwand nicht mit letzter Sicherheit vermeiden. Der stets vorhandene Aussenglimmschutz verhindert zwar schädliche Glimmentladungen im späteren Betrieb, doch können die auf die Wicklungen einwirkenden mechanischen Belastungen zu Vibrationen führen und als Folge davon den Aussenglimmschutz lokal schwächen oder zerstören, was zum Ausfall der Maschine führt.
Die eingepresste schwachleitende Kunstharzmasse beugt derartigen Einflüssen vor und bringt eine zusätzliche Verfestigung des Leiterverbandes innerhalb der Nut bis hin zum Nutverschluss. Mit einem geringen zusätzlichen Aufwand während der Fertigung lassen somit die Ständerwicklungen im Eisenteil des Stators festlegen, wie es ansonsten nur durch Ganztränkung möglich wäre.
Das erfindungsgemässe Verfahren entfaltet jedoch seine vorteilhaften Wirkungen erst dann, wenn sich unter über Jahre erstreckenden Betriebsbeanspruchungen Spalten gebildet haben, oder infolge Nachlassen der Verkeilung Spaltbildung im Nutverband zu befürchten ist. Bei entferntem Rotor und ohne das bis anhin übliche zeitaufwendige Entfernen und Neuverkeilen der Nutverschlüsse lassen sich nunmehr nicht nur Spalte zwischen Hauptisolation und Nutwänden spielfrei auffüllen, sondern auch das Spiel zwischen Keil und Wicklungsleitern bzw.
Keilunterlagen beseitigen. Auch hier gilt, dass sich das erfindungsgemässe Verfahren besonders einfach bei gasgekühlten Maschinen der oben genannten Art anwenden lässt. Bei Maschinen ohne radiale Lüftungsschlitze im Statorblechkörper sind zwar eigens für das Einpressen der Kunstharzmasse vorgesehene Ausnehmungen seitlich der Nuten erforderlich. Dieser vergleichweise kleine zusätzliche Aufwand bei der Herstellung des Statorblechkörpers wird jedoch durch den geringen Aufwand im späteren Reparaturfall mehr als ausgeglichen und beeinträchtigt die Funktionsweise der Maschine in keiner Weise.
Während bei der letztgenannten Maschinengattung sich die Abdichtungsvorkehrungen nur auf luftspaltseitige Öffnung der Ausnehmung beschränken müssen, sind bei Maschinen der zweiten Art auch die Luftschlitze im Statorblechkörper dicht
unterhalb der Wicklungsleiter abzudichten, um das Eindringen der Kunstharzmasse in den weiter innenliegenden Bereich der Kühlschlitze zu verhindern.
Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens im Zuge der Fertigung ist es vorteilhaft, die fertige Wicklung nach der Verkeilung auf mindestens die maximale Betriebstemperatur aufzuheizen. Dadurch wird erreicht, dass sich mögliche, durch Schwund und Ausdehnung bedingte Spalte im Wicklungsverband voll ausbilden können. Erst danach, und zwar vorzugsweise nach Wiederabkühlen, wird die Kunstharzmasse appliziert. Diese besteht vorzugsweise aus einem struktorviskosen (thixotropen) und langsam aushärtendem Epoxidharz, welches durch Beimengung von Leitpigmenten, wie Russ und/oder Graphitpulver, definiert schwachleitend (Bereich 1 kOhm bis 25 kOhm) gemacht ist, um den stets vorhandenen Schwund auf ein Minimum zu begrenzen.
Zur Duchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss ein Spritzwerkzeug vorgesehen, wie es im Patentanspruch 6 definiert und durch die Ansprüche 7 und 8 weitergebildet ist. Bei Statorblechkörpern mit besonderen Ausnehmungen reicht es dabei aus, wenn der Kopfteil des Werkzeugs am bohrungsseitigen Ende der besagten Ausnehmung abgedichtet ist. Die eingepresste Kunstharzmasse kann in diesem Fall nur zwischen mögliche Spalte zwischen Nutwand und Hauptisolation und gegebenenfalls von dort aus zwischen Nutkeil und Wicklung eindringen. Bei Statorblechkörpern mit durchgehenden Lüftungsschlitzen ist darüber hinaus auch der Lüftungsschlitz dicht unterhalb des Wicklungsleiters abzudichten, um das Eindringen von Kunstharzmasse in diesem Schlitz zu verhindern.
Zu diesem Zweck ist die dem Wicklungsleiter zugewandte Fläche des Spritzwerkzeuges mit einer grossflächigen gummielastischen Dichtung versehen, die lediglich den durch die Nut gebildeten Spritzkanal freilässt. Die Abdichtung des Kopfteils gegenüber den in Radialebenen verlaufenden Schlitzwänden wird dabei ebenfalls durch die besagte Dichtung gewährleistet.
Die im Anspruch 7 angegebene Mehrteiligkeit des Spritzwerkzeuges erleichtert sowohl das Einführen des Kopfteils, seine Verspannung im Lüftungsschlitz resp. der (besonderen) Ausnehmung, als auch die Anpassung des Kopfteiles an unterschiedliche Schlitzbreiten durch Verwendung unterschiedlich dicker Abstützteile.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 die Draufsicht auf einen Ausschnitt der Statorbohrung einer gasgekühlten elektrischen Maschine mit radial verlaufenden Lüftschlitzen im Statorblechkörper,
Fig. 2 die Draufsicht auf einen Ausschnitt der Statorbohrung einer elektrischen Maschine, bei der im Statorblechkörper seitlich der Wicklungsnuten besondere Ausnehmungen angebracht sind,
Fig. 3 einen Radialschnitt durch den Statorblechkörper gemäss Fig. 1 längs deren Linie AA,
Fig. 4 einen Radialschnitt durch den Statorblechkörper gemäss Fig. 2 längs deren Linie A' A',
Fig. 5 einen Fig. 3 entsprechenden Radialschnitt in vergrössertem Massstab mit eingesetztem Spritzwerkzeug,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch Fig. 5 längs deren Linie BB.
In der Draufsicht nach Fig. 1 ist der Statorblechkörper 1 einer luftgekühlten elektrischen Maschine aus einzelnen Teilblechkörpern 1' aufgebaut, welche durch Distanzstege 2 voneinander distanziert sind. Die so gebildeten den Statorblechkörper durchsetzten Schlitze 15 dienen zur Kühlung sowohl der Statorwicklung als auch des Blechkörpers. Die (in Fig. 1 nicht sichtbare) Statorwicklung ist in Nuten eingelegt und durch Nutkeile 3 gehalten.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind zwei Wicklungsschichten 4, 5, bestehend aus gegeneinander isolierten Teilleitern 6 (Fig. 5) in einer Nut übereinander angeordnet. Jede Schicht ist von einer in üblicher Weise aufgebauten Hauptisolation 7 umgeben.
Aus Gründen der Vollständigkeil sind in Fig. 3 ein Nutgrundstreifen 8, ein Zwischenschieber 9 und ein Füllstreifen 10 dargestellt, deren Funktion a.a.O, S. 131 ausführlich beschrieben ist.
Die sich durch Schwund des Tränkmittels der Hauptisolation 7 und betriebsbedingte Setzerscheinungen während der Fertigung und im Betrieb ergebenden Spalte zwischen der Hauptisolation 7 und den Nutwänden 11 ergebenden Spalte sind übertrieben gross dargestellt und in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet, diejenigen zwischen Nutverschlusskeil 3 und Füllstreifen 10 bzw. Füllstreifen 10 und Hauptisolation mit 13.
In den Figuren 2 und 4, in welchen die gleichen Teile mit denselben Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 3 versehen sind, ist die seitlich der Nut und diese anschneidende Ausnehmung mit 14 bezeichnet. Ihre Breite in Umfangsrichtung entspricht der lichten Weite der Kühlschlitze 15 zwischen Wicklung und Distanzsteg 2. Die Ausnehmungen 14 reichen bis unterhalb des Nutgrundes 16.
Der beispielhafte Aufbau des erfindungsgemässen Spritzwerkzeuges geht aus Fig. 5 und 6 hervor. Das Werkzeug ist dreiteilig aufgebaut und umfasst einen Spritzteil 20, einen Zuführteil 21 und einen Abstützteil 22.
Der in den Lüftungsschlitz hineinragende Teil des Spritzteils 20 ist keilförmig ausgebildet und endet ausserhalb des Schlitzes in einem Handgriff 23. Die der Wicklung zugewandte Fläche des Spritzteils 20 ist mit einer Schicht 24 aus gummielastischem Material versehen. Etwa im mittigen Bereich ist diese Schicht 24 unterbrochen und bildet einen sich in Leiterlängsrichtung erstreckenden, von Teilblechkörper zu Teilblechkörper reichenden, gegenüber der Wicklung offenen Kanal 25. Dieser steht mit einer trichterförmigen Ausnehmung 26 auf der der Schicht 24 gegenüberliegenden Fläche, die als Keilfläche 27 ausgebildet ist, in freier Verbindung.
Der Zuführteil 21 des Spritzwerkzeuges weist in seinem in den Lüftungsschlitz hineinragenden Ende gleichfalls keilförmige Gestalt auf, wobei die Keilfläche 28 an der Keilfläche 27 des Spritzteils anliegt und mit dieser zusammenwirkt. Die Keilfläche 28 weist im mittigen Bereich eine grossflächige trichterförmige Ausnehmung 29 auf, welche mit der Ausnehmung 26 des Spritzteils 20 kommuniziert. Ausserhalb des Statorkörpers 1 endet der Zuführteil in einem Handgriff 30, durch den eine Zuführleitung 31 geführt ist. An diese Leitung 31 ist ein Kunstharzmassen-Vorratsbehälter 32, kombiniert mit einer Druckpresse, angeschlossen. Vorratsbehälter und Presse sind im einfachsten Fall in einem einzigen Gerät, etwa einer üblichen Fettpresse zusammengefasst und über eine Anschlussarmatur 33 mit der Leitung 31 verbunden.
In Umfangsrichtung gesehen schliesst sich an den Zuführteil 21 ein Abstützteil 22 an, das gegebenenfalls mit dem Zuführteil 21 einstückig ausgebildet sein kann.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine leicht abgebogen Platte, die auf der dem Distanzsteg 2 zugewandten Fläche mit einer Gummischicht 34 versehen ist. Durch unterschiedlich dicke Abstützteile können mit einunddemselben Spritz- und Zuführteil verschiedene Schlitzbreiten überbrück werden, sofern die Dickenanpassung über die Keilflächen 27, 28 allein nicht ausreicht.
Die Applikation des erfindungsgemässen Verfahrens stellt sich wie folgt dar:
Bei noch nicht eingebautem Rotor (im Zuge der Herstellung) oder bei demontiertem Rotor (im Service-Fall) wird zunächst der Spritzteil 20 des Spritzwerkzeuges in den Lüftungsschlitz 15 eingeführt und so festgehalten, dass der Kanal 25 etwa in Höhe der Leitermitte des unteren Leiters 5 zu liegen kommt. Dann wird der Zuführteil 21 eingesetzt, und zwar derart, dass auch der Abstützteil 22 leicht einführbar ist. An schliessend wird durch Hochziehen des Zuführteiles 21 unter Einwirkung der Keilflächen 27 und 28 der Kopfteil des Spritzwerkzeuges in dem Lüftungsschlitz zwischen dem Wicklungsleiter und dem Distanzweg 2 verspannt.
Die gummielastische Schicht 24 sorgt dabei für eine sichere Abdichtung des Kanals gegenüber dem Raum des Lüftungsschlitzes und gleicht auch eventuell vorhandene Unebenheiten auf der Oberfläche der Hauptisolation aus.
Eine mit Russ und/oder Graphit-Pulver schwachleitend gemachte strukturviskose Kunstharzmasse wird unter hohem Druck (Grössenordnung 50 bar) durch die Zuführleitung 31 in den Kopfteil des Spritzwerkzeuges eingepresst, gelangt durch den Kanal 25 in eventuell vorhandene Spalte zwischen Nutwand 11 und Hauptisolation 7, verteilt sich dort und dringt - je nach den örtlichen Gegebenheiten - auch zwischen Nutverschlusskeil 3 und Füllstreifen 10 bzw. Füllstreifen 10 und Wicklung ein, füllt die Spalte, härtet langsam aus und verfestigt den Nutverband spielfrei. Infolge der elektrischen Leitfähigkeit der Kunstharzmasse werden die Ströme von den Potentialflächen zu den Nutwänden sicher abgeleitet.
Der beschriebene Vorgang wird bei der darüberliegenden Wicklungsschicht 5 wiederholt. Danach wird das Spritzwerkzeug entfernt und auf der anderen Leiterseite erneut durchgeführt. Es ist auch möglich, mehrere Spritzwerkzeuge gleichzeitig einzuführen und diese an eine gemeinsame Druckpresse anzuschliessen, wodurch die Bearbeitungszeit gesamthaft reduziert werden kann.
Bei Statorblechkörpern mit besonderen Ausnehmungen 14 (Fig. 1, Fig. 3) kann mit einunddemselben Spritzwerkzeug das Verfahren in gleicher Weise durchgeführt werden, wobei sich der Abstützteil nicht wie in Fig. 5 am Distanzweg, sondern an der Wandung der Ausnehmung 14 abstützt.
Auch bei gasgekühlten Maschinen mit radialen Kühlschlitzen, bei denen die Nutverschlusskeile 3 zur Gasführung im Bereich der Lüftungsschlitze mit einer Fase versehen sind - in Fig. 5 durch die strichlierten Linie 35 angedeutet - lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren unter Verwendung des beschriebenen Werkzeuges anwenden, wobei der Spritzteil des Werkzeuges dann plattenförmig, also ohne vorkragenden Kopfteil, ausgebildet werden kann.
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PATENT CLAIMS
1. Method for solidifying the stator winding conductors (4, 5) of electrical machines and simultaneously filling gaps between the main insulation and the slot walls (11) or between the main insulation and the conductor fastening elements (3, 10) by introducing hardenable compositions based on synthetic resin, characterized in that from the stator bore in existing radial cooling slots (15) in the stator sheet metal body (1) or in the side of the grooves and with these are freely connected, radially extending recesses (14) in the stator sheet metal body (1) an injection tool (20, 21, 22) is used, the outlet (25) of which is directed towards the conductor side surface, that the outlet area of the injection mold (20, 21, 22) is sealed at least with respect to the stator bore,
and that a synthetic resin compound mixed with conductive pigment is pressed under pressure between the main insulation (7) of the conductors and the groove walls (11).
2. The method according to claim 1, characterized in that in the stator sheet metal body (1) penetrating cooling slots (15) these are additionally sealed to the outside.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing takes place in the course of the insertion of the injection mold (20, 21, 22), preferably by widening the thickness of the head inserted into the recess (14) or the slot (15) of the injection mold.
4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the stator winding is heated to about the maximum operating temperature after its installation and the pressing in of the synthetic resin composition takes place only after cooling again.
5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a structurally viscous, curable epoxy resin made weak by the addition of graphite powder and / or carbon black is used as the synthetic resin composition.
6. Injection mold for carrying out the method according to claim 1, characterized by a head part which can be inserted into the cooling slot (15) or recess (14) and which, on one side surface, extends in the longitudinal direction of the conductor and is open towards the conductor (4; 5), Channel (25) sealed at least with respect to the stator bore, which channel (25) is connected to a line (31) running inside the tool, which in turn can be connected to an outer storage container (32) for the synthetic resin composition.
7. Injection mold according to claim 6, characterized in that the injection mold is constructed in several parts and in the head part an injection part (20), a feed part (21) which can be displaced relative to this along wedge surfaces (27, 28) and a support part (which is formed in one piece with the latter) ( 22), the wedge surfaces (27, 28) have recesses (26, 29) in their central area, the recess (26) in the molded part (20) with the channel (25), the recess (20) in the feed part (21 ) are connected to each other with the line (31), and directly adjoin the two mentioned recesses in order to allow the synthetic resin composition to pass from the line (31) to the channel (25) in the molded part (20).
8. Injection mold according to claim 6 or 7, characterized in that the surface of the injection mold facing the main insulation (7), with the exception of the region where the channel (25) extends, is provided with a rubber-elastic seal (24).
The invention relates to a method for solidifying the stator winding conductors of electrical machines according to the preamble of claim 1 and to an injection mold for performing the method.
The stator windings of high-voltage machines are usually made up of two- or multi-layer windings, in which the slots are closed with an insulating wedge. The slot play necessary for the installation between the insulated conductor surface and the slot wall must be eliminated by means of suitable measures for safe machine operation during production, for which a whole range of different techniques are available (cf. book The manufacture of the windings of electrical machines, Springer Verlag New York, Vienna, 1973, in particular p. 129 ff. And p. 153 f.).
A common feature of all known methods is the risk of gap formation between the main insulation (insulating sleeve) and groove wall due to thermal and / or electromagnetic effects and the resulting stress on the main insulation as a result of vibrations, glow discharges, and the like.
It is an object of the invention to provide a method which, when used in manufacture, largely eliminates the risk of gap formation or at least eliminates its subsequent effects and can also be used at a later point in time after a certain operating time as a preventative or maintenance measure.
This object is achieved by the method specified in claim 1.
The method according to the invention, which is particularly suitable for gas-cooled high-voltage machines, since the accessibility of the stator winding side surfaces through the radial cooling slots in the stator sheet metal body is given a priori, can be used both in high-voltage machines with a classic insulation structure and in completely impregnated machines. Especially with machines of the first type mentioned, gaps between the main insulation and the groove wall cannot be avoided with absolute certainty. The external glow protection that is always present prevents harmful glow discharges in later operation, but the mechanical loads acting on the windings can lead to vibrations and, as a result, weaken or destroy the external glow protection locally, which leads to machine failure.
The pressed-in, weakly conductive synthetic resin compound prevents such influences and brings about an additional strengthening of the conductor assembly within the groove up to the groove closure. With a little additional effort during production, the stator windings can be fixed in the iron part of the stator, as it would otherwise only be possible through full impregnation.
However, the method according to the invention only develops its advantageous effects when gaps have formed under operational stresses which extend over years, or when there is a risk of gap formation in the groove bond as a result of wedging. With the rotor removed and without the previously time-consuming removal and re-wedging of the slot closures, not only can gaps between the main insulation and slot walls be filled without play, but also the play between the wedge and the winding conductors or
Remove wedge pads. It also applies here that the method according to the invention is particularly easy to use in gas-cooled machines of the type mentioned above. In the case of machines without radial ventilation slots in the stator sheet metal body, recesses on the side of the grooves which are provided specifically for pressing in the synthetic resin compound are required. However, this comparatively small additional effort in the manufacture of the stator sheet metal body is more than compensated for by the low effort in the event of a later repair and does not in any way impair the functioning of the machine.
While in the latter type of machine the sealing arrangements only have to be limited to the air gap opening of the recess, the air slots in the stator sheet metal body are also tight in machines of the second type
seal underneath the winding conductor to prevent the synthetic resin mass from penetrating into the interior of the cooling slots.
When using the method according to the invention in the course of production, it is advantageous to heat the finished winding to at least the maximum operating temperature after wedging. This ensures that possible gaps in the winding assembly caused by shrinkage and expansion can be fully formed. Only then, and preferably after cooling again, is the synthetic resin composition applied. This consists preferably of a structurally viscous (thixotropic) and slowly curing epoxy resin, which is made weakly conductive (range 1 kOhm to 25 kOhm) by adding conductive pigments such as carbon black and / or graphite powder in order to limit the shrinkage that is always present to a minimum .
According to the invention, an injection mold is provided for carrying out the method, as defined in claim 6 and further developed by claims 7 and 8. In the case of sheet metal stator bodies with special recesses, it is sufficient if the head part of the tool is sealed at the bore-side end of said recess. In this case, the pressed-in synthetic resin mass can only penetrate between possible gaps between the slot wall and the main insulation and, if necessary, from there between the slot wedge and the winding. In the case of stator sheet metal bodies with continuous ventilation slots, the ventilation slot must also be sealed just below the winding conductor in order to prevent the penetration of synthetic resin material into this slot.
For this purpose, the surface of the injection mold facing the winding conductor is provided with a large-area rubber-elastic seal, which only leaves the injection channel formed by the groove free. The sealing of the head part with respect to the diaphragm walls running in radial planes is also ensured by said seal.
The multi-part of the injection mold specified in claim 7 facilitates both the insertion of the head part, its bracing in the ventilation slot, respectively. the (special) recess, as well as the adaptation of the head part to different slot widths by using support parts of different thicknesses.
The invention is explained below with reference to the drawing.
The drawing shows:
1 is a top view of a section of the stator bore of a gas-cooled electrical machine with radially extending air slots in the stator sheet metal body,
2 shows a top view of a section of the stator bore of an electrical machine, in which special recesses are made in the stator sheet metal body to the side of the winding slots,
3 shows a radial section through the stator sheet metal body according to FIG. 1 along the line AA thereof;
4 shows a radial section through the stator sheet metal body according to FIG. 2 along the line A 'A' thereof,
5 shows a radial section corresponding to FIG. 3 on an enlarged scale with an injection mold inserted,
Fig. 6 is a longitudinal section through Fig. 5 along the line BB.
In the plan view according to FIG. 1, the stator sheet metal body 1 of an air-cooled electrical machine is made up of individual partial sheet metal bodies 1 ′, which are spaced apart from one another by spacer webs 2. The slots 15 formed in this way penetrate the stator sheet metal body and serve to cool both the stator winding and the sheet metal body. The stator winding (not visible in FIG. 1) is inserted in slots and held by slot wedges 3.
As can be seen from FIG. 3, two winding layers 4, 5, consisting of mutually insulated partial conductors 6 (FIG. 5), are arranged one above the other in a groove. Each layer is surrounded by a main insulation 7 constructed in a conventional manner.
For reasons of complete wedge, a groove base strip 8, an intermediate slide 9 and a filler strip 10 are shown in FIG. 3, the function of which is described in detail above, p. 131.
The gaps between the main insulation 7 and the groove walls 11 that result from the shrinkage of the impregnating agent of the main insulation 7 and operational signs of setting during manufacture and during operation are shown in an exaggerated size and are shown in the drawing with the reference number 12, those between the groove closing wedge 3 and filler strips 10 or filler strips 10 and main insulation with 13.
In Figures 2 and 4, in which the same parts are provided with the same reference numerals as in Figures 1 and 3, the side of the groove and this recess is designated by 14. Their width in the circumferential direction corresponds to the clear width of the cooling slots 15 between the winding and the spacer web 2. The recesses 14 extend below the groove base 16.
The exemplary structure of the injection mold according to the invention is shown in FIGS. 5 and 6. The tool is constructed in three parts and comprises an injection part 20, a feed part 21 and a support part 22.
The part of the injection-molded part 20 protruding into the ventilation slot is wedge-shaped and ends outside the slot in a handle 23. The surface of the injection-molded part 20 facing the winding is provided with a layer 24 of rubber-elastic material. This layer 24 is interrupted approximately in the central area and forms a channel 25, which extends in the longitudinal direction of the conductor and extends from the partial sheet metal body to the partial sheet metal body, and is open towards the winding is in free connection.
The feed part 21 of the injection mold likewise has a wedge-shaped shape in its end projecting into the ventilation slot, the wedge surface 28 abutting against the wedge surface 27 of the injection part and interacting therewith. The wedge surface 28 has a large funnel-shaped recess 29 in the central area, which communicates with the recess 26 of the molded part 20. Outside the stator body 1, the feed part ends in a handle 30 through which a feed line 31 is guided. A synthetic resin mass storage container 32, combined with a printing press, is connected to this line 31. In the simplest case, the storage container and press are combined in a single device, for example a conventional grease gun, and connected to the line 31 via a connection fitting 33.
Seen in the circumferential direction, a support part 22 adjoins the feed part 21, which can optionally be formed in one piece with the feed part 21.
In the example shown, it is a slightly bent plate which is provided with a rubber layer 34 on the surface facing the spacer web 2. Different slot widths can be bridged by one and the same injection and feed part by means of supporting parts of different thicknesses, provided that the thickness adjustment via the wedge surfaces 27, 28 alone is not sufficient.
The application of the method according to the invention is as follows:
If the rotor has not yet been installed (in the course of manufacture) or the rotor has been dismantled (in the case of service), the injection part 20 of the injection mold is first inserted into the ventilation slot 15 and held in such a way that the channel 25 is approximately at the level of the center of the lower conductor 5 comes to rest. Then the feed part 21 is inserted in such a way that the support part 22 is also easy to insert. Then, by pulling up the feed part 21 under the action of the wedge surfaces 27 and 28, the head part of the injection mold is clamped in the ventilation slot between the winding conductor and the distance path 2.
The rubber-elastic layer 24 ensures a secure seal of the duct from the space of the ventilation slot and also compensates for any unevenness on the surface of the main insulation.
A structurally viscous synthetic resin composition made weakly conductive with carbon black and / or graphite powder is pressed under high pressure (of the order of 50 bar) through the feed line 31 into the head part of the injection mold, passes through the channel 25 into any gaps between the groove wall 11 and the main insulation 7 Depending on the local conditions, it also penetrates and penetrates between the slot wedge 3 and filler strip 10 or filler strip 10 and the winding, fills the gaps, slowly hardens and solidifies the groove assembly without play. As a result of the electrical conductivity of the synthetic resin mass, the currents are safely diverted from the potential surfaces to the groove walls.
The process described is repeated for the winding layer 5 lying above. The injection mold is then removed and carried out again on the other conductor side. It is also possible to insert several injection molds at the same time and to connect them to a common printing press, whereby the processing time can be reduced overall.
In the case of stator sheet metal bodies with special recesses 14 (FIGS. 1, 3), the method can be carried out in the same way with one and the same injection mold, the support part not being supported on the distance path as in FIG. 5, but on the wall of the recess 14.
The method according to the invention can also be used using the described tool, even in gas-cooled machines with radial cooling slots in which the slot wedges 3 are provided with a chamfer for gas guidance in the area of the ventilation slots - indicated in FIG. 5 by the dashed line 35 Injection molded part of the tool can then be plate-shaped, that is, without a projecting head part.