CH662911A5

CH662911A5 - Verfahren zur fixierung von wicklungen durch vorgespannte nutenverschlussteile und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH662911A5
Application number: CH384282A
Authority: CH
Inventors: Armin Piur
Original assignee: Micafil Ag
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1987-10-30
Also published as: DE3241410A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung der aus einzelnen Spulen bestehenden, in Statornuten eingelegten Wicklungen von elektrischen Maschinen, durch jeweils einen aus einem Nutenverschlusskeil, einem Federelement und einer Federabstützung gebildeten Nutenverschluss sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Nutenverschlüssen von elektrischen Apparaten, insbesondere von rotierenden elektrischen Maschinen, ist es allgemein üblich zur Fixierung der Wicklungen Federelemente verschiedener geometrischer Formen zu verwenden, um die Wicklungen in den Nuten unter federnder Spannung zu halten. Derartige Druckfedern sind beispielsweise aus den deutschen Patentschriften DE-OS 1 613 236, DE-OS 2 130 201, DE-OS 2 165 727 und DE-PS 2 527 876 bekannt, wobei die erforderliche Federkraft über einen sehr kurzen Federweg aufgebracht werden muss und dabei keine Ermüdung der Federkraft über sehr lange Betriebszeiten und Temperaturschwankungen auftreten darf.

Das Federelement kann als eine bandförmige, quer- oder längsgewellte Feder z.B. als gewellte oder gebogene Blattfeder ausgebildet sein und wird beim Zusammenbau flachgedrückt (DE-OS 1 613 236, DE-OS 2 130 201 und DE-OS 2 165 727). Es kann aber auch gemäss DE-PS 2 527 876 als Flachprofil ausgebildet sein, wobei die Federkraft der Federelemente durch eine vorbestimmte Durchbiegung zur Wirkung kommt, und die dem Federelement zugekehrten Flächen des Nutenverschlusskeiles und der Federabstützung vorzugsweise konvex/konkav oder konkav/konvex ausgebildet sein können.

Bei der Nutenverschluss-Montage müssen weitgehend die gegebenen Eigenschaften der Druckfedern berücksichtigt werden, wodurch nicht immer eine optimale Lösung der Verspannung möglich ist. Darüber hinaus ist es, insbesondere bei der Montage von grossen Maschinen, wo eine ganze Reihe von einzelnen Federelementen eingebaut werden, sehr schwer, eine gleichmäs-sige Federwirkung über die gesamte Nutlänge zu erzielen.

Ein weiterer Nachteil, der allen bekannten Anordnungen gemeinsam ist, besteht darin, dass für den Einbau der Federelemente ein Raum, der minimal dem jeweiligen Federweg entspricht, vorhanden sein muss, der nach Verspannen jedoch überflüssig wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zu schaffen, die eine Vereinfachung der Nutenverschluss-Montage ermöglicht, bei welcher der bisher erforderliche, dem Federweg des Federelementes entsprechende Raum sich weitgehend erübrigt, wobei gleichzeitig eine gleichmässige Federwirkung über die gesamte Nutenlänge gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1 und der Einrichtungsansprüche 4 und 7 gelöst. Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und Vorteile sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Nutenverschlussteile einschliesslich des Federelementes bereits als ein Paket vorgespannt in die Maschine jeweils eingebaut werden, wodurch der gesamte Platz des Federweges vor dem Einlegen des Nutenverschlusskeils eingespart wird. Das Einbringen derartiger, beispielsweise durch den Hersteller bereits vorgespannter Pakete, erleichtert wesentlich die eigentliche Montage, wodurch auch verbesserte Bedingungen für eine kontrollierte Auslegung der Pakete und damit auch bessere Voraussetzungen für eine gleichmässige Federwirkung der Federelemente über den gesamten Nutenverschluss-Bereich geschaffen werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform einzelner, nicht verspannter Nutenverschlussteile,

Fig. la einen Querschnitt mittels Klebstoffschichten zu einem Paket vorgespannter Nutenverschlussteile gemäss Fig. 1,

Fig. 2 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform von einzelnen, nicht verspannten Nutenverschlussteilen und

Fig. 2a einen Querschnitt mittels Kunststoffschrauben zu einem Paket vorgespannter Nutenverschlussteile gemäss Fig. 2.

Gemäss der Fig. 1 und la sind in einer Nut 5 eine oder mehrere Spulen von Wicklungen 6 übereinander angeordnet. Die Wicklung 6 wird oben in der Nutöffnung mittels eines als Stempel ausgebildeten konkaven bzw. konvexen Nutenverschlusskeil 43, der in Keilausnehmungen 41 festgehalten wird, abgeschlos-

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sen. Zwischen dem konvexen Stempel und der konkav als Gegenstempel ausgebildeten Federabstützung 21 ist ein Federelement vorgesehen, das in der Fig. 1 als Flachprofil 11 ausgebildet unverspannt, d.h. nicht formschlüssig mit der Federabstützung und in Fig. la zusammen mit einem als konvexen Stempel ausgebildeten Nutenverschlusskeil 43 und einer als konkaver Gegenstempel ausgebildeten Federabstützung 21 zu einem Paket Pi (43, 7, 11,7, 21) vorgespannt ist, d.h. dass eine vorbestimmte Durchbiegung des Flachprofil-Federelementes 11 entsteht. Das Vorspannen der aus dem Nutenverschlusskeil 43, dem Flachprofil-Federelement 11 und der konkaven Federabstützung 21 bestehenden Nutenverschlussteile zu einem Paket Pi erfolgt beispielsweise durch beidseitiges Verkleben des Flachprofil-Federelementes 11 sowohl gegenüber der konvexen Stempelfläche des Nutenverschlusskeiles 43 als auch gegen die konkave Gegenfläche der Federabstützung 21. Es könnte auch eine (nicht dargestellt) analoge Anordnung wie in Fig. 1 und la zur Anwendung kommen, bei welcher jedoch der Nutenverschlusskeil als Stempel 43 konkav und eine entsprechende Federabstützung 21 als Gegenfläche konvex ausgebildet ist. Bei dem als Flachprofil 11 ausgebildeten Federelement ist ein Verkleben von Vorteil, denn die Klebstoffschichten 7 von jeweils 140 bis 160 g/m2 können beidseitig über die gesamte Fläche des Flachprofils 11 aufgetragen werden, ohne dass es zu einer Beschädigung desselben kommt. Es wird vorzugsweise ein kalthärtender Ein- oder Zweikomponenten-Klebstoff mit einem extremen Festigkeitsabfall bei Erwärmung, beispielsweise ein Polyurethan-Klebstoff, verwendet. Die Zugscherfestigkeit in N/mm2 bei verschiedenen Temperaturen gemessen an Al-Ver-klebungen nach DIN 53 283 beträgt demnach bei

°C 0 +20 +40 +60 +80

N/mm2 26 22 10 4 3

Durch Erwärmung der mit vorgespannten Nutenverschlussteilen versehenen Maschine auf eine Temperatur zwischen 50 und 80°C, verlieren die auf die Federelemente 11 aufgetragenen Klebstoffschichten ihre Haftfähigkeit, wodurch die volle Federkraft der Federelemente 11 frei wird und die Nuten unter Spannung verschlossen werden.

In Fig. 2 und 2a sind die aus einer Zwischenlage 3, einem gewellten oder gebogenen, beispielsweise als Blattfeder 12, aus662 911

gebildeten Federelement und einem Druckstreifen 22 bestehenden Nutenverschlussteile wiederum oberhalb der Nut 5 mit der Wicklung 6 gemäss Fig. 2 unverspannt und in Fig. 2a wiederum als ein Paket P2 (3, 12, 22, 8) vorgespannt angeordnet. Der endgültige Nutenverschluss erfolgt durch einen strichliert angedeuteten Nutenverschlusskeil 4, der nicht Bestandteil des vorgespannten Paketes P2 ist. Die Druckfedern 12 können, wie in Fig. 2 und 2a dargestellt, zur Nutenlänge quergewellt oder gebogen sein. Um die Nutenverschlussteile, d.h. die Zwischenlage 3, die quergewellte Blattfeder 12 und den Druckstreifen 22 zu einem Paket P2 vorzuspannen, werden in vorteilhafter Weise Kunststoffschrauben 8 verwendet, die beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen, wobei die Kunstharz-Matrix durch einen hohen Abfall der Zugscherfestigkeit bei Erwärmung gekennzeichnet ist. Die Zugscherfestigkeit eines Bolzens M 10 beträgt bei Raumtemperatur etwa 15 kN und fällt bei 80°C auf 2 bis 3 kN ab. Eine Vorspannung solcher Nutenverschlussteile durch einen Klebstoffauftrag ist weniger geeignet, da bei gewellten oder gebogenen Federelementen geringere Kontaktflächen vorhanden sind, die nicht immer eine sichere Vorspannung gewährleisten.

Für die zu einem Paket P2 vorgespannten Nutenverschlussteile, bei denen eine geringere Vorspannung ausreicht, können auch Kunststoffschrauben aus Thermoplasten verwendet werden, wobei die Zugscherfestigkeit bei Raumtemperatur tiefer liegt, jedoch der Abfall der Zugscherfestigkeit bei Erwärmung noch stärker ausfällt.

Die Anzahl der Kunststoffschrauben soll über die Nutenlänge möglichst gering gehalten werden und die einzelnen Schrauben müssen entsprechend der Federkraft des Federelementes dimensioniert werden.

In beiden Fällen (Fig. 1, la und Fig. 2, 2a) wird beim Einbau der erfindungsgemässen Pakete Pi bzw. P2 eine Platzersparnis erzielt, die jeweils dem entsprechenden Federweg ai bzw. a2 entspricht, wodurch die Montage und eine gleichmässige Anordnung der Nutenverschlussteile wesentlich verbessert und gleichzeitig vereinfacht wird.

Die eigentliche definitive Verspannung der Nuten Verschlüsse erfolgt, wie bereits beschrieben, durch die Erwärmung der mit Nutenverschlüssen versehenen Maschine auf eine Temperatur zwischen 50 und 80°C.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Fixierung der aus einzelnen Spulen bestehenden, in Statornuten eingelegten Wicklungen von elektrischen Maschinen, durch jeweils einen aus einem Nutenver-schlusskeil, einem Federelement und einer Federabstützung gebildeten Nutenverschluss, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) das unbelastete Federelement wird zwischen aus Nuten-verschlusskeil oder einer Zwischenlage und Federabstützung gebildeten Nutenverschlussteile eingelegt,

b) die Nutenverschlussteile mit eingelegtem Federelement werden durch eine temperaturabhängige Fixiereinrichtung miteinander verbunden und vorgespannt,

c) die vorgespannten Nutenverschlussteile werden in die oberhalb der Wicklung angeordnete Keilausnehmung eingeschoben und d) die mit den eingeschobenen Nutenverschlussteilen versehene elektrische Maschine wird auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, durch welche die Fixiereinrichtung ihre Festigkeit verliert, und somit die volle Federkraft des Federelementes frei wird und die Nut unter Spannung verschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verspannten Nutenverschlussteile aus der zum Nuten-verschlusskeil angeordneten Zwischenlage, dem Federelement und der Federabstützung bestehen, die zwischen jeder Wicklung und dem Nutenverschlusskeil angeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verspannten Nutenverschlussteile aus dem Nutenver-schlusskeil, dem Federelement und der Federabstützung bestehen.
4. Fixiereinrichtung zum Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kunststoffschrauben (8) mit Verlust der Zugscherfestigkeit zwischen 50 und 80°C aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschrauben (9) den Nutenverschlusskeil (43), das Federelement (11; 12) und die Federabstützung (21; 22) durchdringen.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschrauben (8) die zum Nutenverschlusskeil (4) gerichtete Zwischenlage (3), das Federelement (12) und die Federabstützung (22) durchdringen.
7. Fixiereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Klebstoffschichten (7) aufweist, deren Verlust der Haftfähigkeit zwischen 50 und 80°C liegt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschichten (7) beidseitig des Federelementes

(11) zur Basisfläche (42) des Nutenverschlusskeiles (43) und zur Oberfläche der Federabstützung (21) hin angeordnet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschichten (7) beidseitig des Federelementes

(12) auf der zur Zwischenlage (3) zum Nutenverschlusskeil (4) und zur Federabstützung (22) zugekehrten Oberfläche angeordnet sind.