CH675038A5 - - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei dynamoelektrischen Maschinen und insbesondere bei dem Ständer von großen dynamoelektrischen Maschinen ist es üblich, eine ringförmige magnetische Masse aufzubauen, indem dünne Bleche aus magnetischem Werkstoff auf Keilstäben gestapelt werden. Die Bleche haben üblicherweise nutför-mige Öffnungen, die bei dem Stapelvorgang auf entsprechende Öffnungen in allen anderen Blechen ausgerichtet werden, um einen Satz von parallelen Nuten in der inneren Oberfläche der ringförmigen magnetischen Masse herzustellen. Ein oder mehrere Leiter werden in jede Nut eingebracht, um die erzeugte Elektrizität aufzunehmen, wenn die dynamoelektrische Maschine ein Generator ist, oder den elektrischen Treiberstrom zu empfangen, wenn die dynamoelektrische Maschine ein Motor ist. Die Leiter in den Nuten einer großen dynamoelektrischen Maschine führen starke Ströme und sind starken Magnetfeldern ausgesetzt. Auf sie wirken deshalb sehr starke Kräfte ein, die bestrebt sind, sie in den Nuten zu verschieben. Wenn keine Schritte unternommen werden, um das zu verhindern, sind die auf die Leiter einwirkenden Kräfte in der Lage, diese in den Nuten zu verschieben und den Ständer zu beschädigen oder zu zerstören.

Zum festen Haltern der Leiter in den Nuten ist es üblich, schwalbenschwanzförmige Teile in den Nuten in den Blechen vorzusehen. Die schwalben-schwanzförmigen Nuten werden so angeordnet, daß, wenn entsprechende schwalbenschwanzförmige Verschlußkeile in die Nuten eingesetzt werden, die Leiter in ihrer Lage festgehalten werden. Diese Verschlußkeile wurden ursprünglich aus Hartholz hergestellt und über den Leitern in die Schwaiben-schwanznuten eingetrieben. In jüngerer Zeit sind die Verschlußkeile aus baumwollverstärktem Phenolharz hergestellt worden. Über einer vorgesehenen Lebensdauer von 40 Jahren einer großen dynamoelektrischen Maschine können diese Verschlußkeile ausreichend schrumpfen, um zum Lockern der Halterung der Leiter und dadurch zum Ausbilden von Leiterschwingungen und zu dem Erfordernis, die Verschlußkeile austauschen zu müssen, zu führen.

Im gegenwärtigen Stand der Technik werden Schwalbenschwanzverschlußkeile benutzt, die eine Glasfaserverstärkung in einem duroplastischen Harz haben. Solche Giasfaser/Harz-Systeme ergeben eine ausreichende Langzeitabmessungsstabili-tät, um Schrumpfung zu vermeiden, und haben eine gute Beständigkeit bei Temperaturen, die im normalen Betrieb und im Überlastbetrieb auftreten können. Die Verwendung von Glasfasern als Verstärkungswerkstoff bringt andere Probleme mit sich, die nicht auftreten, wenn Verschlußkeile aus Hartholz oder aus baumwollverstärktem Harz benutzt werden.

Glasfasern sind abrasiv. Im Gebrauch sind die starken magnetischen Kräfte, die durch den Läufer einer großen dynamoelektrischen Maschine erzeugt werden, groß genug, um den kreisförmigen Querschnitt des Ständers etwas elliptisch zu verformen. Die Hauptachse der elliptischen Verformung dreht sich mit den Magnetpolen des Läufers mit einer Drehzahl von beispielsweise 3600 U/min. Die Ständernuten werden dadurch in sehr geringem Maße mit einer Frequenz von 100 bzw. 120 Hz zyklisch erweitert und verengt, wenn die Maxima und Minima der elliptischen Verformung zweimal pro Umdrehung des Läufers an ihnen vorbeigehen.

Die Bewegung der Paßfläche der Schwalbenschwanznuten in bezug auf die Schwalbenschwanz-verschlußkeile, die im Betrieb durch die zyklische Erweiterung und Verengung der Schwalben-schwanznuten erzeugt wird, beinhaltet eine Reibkomponente, die den Harzoberflächenüberzug abtragen und dadurch die darunterliegende Glasfaserverstärkung freilegen kann. Wenn die Glasfasern erst einmal in Kontakt sind, kann weiteres Reiben der abrasiven Glasfasern an den Kanten der Bleche die Kanten der Bleche abschleifen, wodurch ein magnetisch und elektrisch leitendes Pulver erzeugt wird, das, wenn ihm gestattet wird, sich in der dynamoelektrischen Maschine auszubreiten, einen elektrischen Ausfall verursachen kann. Darüber hinaus kann das Abtragen von Werkstoff aufgrund des gegenseitigen Abschleifens der Paßflächen der Schwalbenschwanznuten und der Schwalbenschwanzverschlußkeile schließlich die Haltekräfte verringern, die auf die Leiter durch die Verschlußkeile ausgeübt werden, und in einem extremen Fall die Bewegung der Leiter in den Nuten gestatten, was mit denselben unerwünschten Ergebnissen verbunden ist, die durch die Schrumpfung der Verschlußkeile älteren Typs verursacht werden.

Die Bleche werden üblicherweise durch Stanzen bearbeitet, um die Leiternuten einschließlich der schwalbenschwanzförmigen Teile derselben herzustellen. Nach dem Stanzen werden die Bleche mit einer Isolierschicht aus einem herkömmlichen anorganischen Lack überzogen, um einen Wirbelstromfluß zwischen benachbarten Blechen zu verhindern. Wenn die Bleche übereinander gestapelt werden, um ein Ständerblechpaket herzustellen, gestatten Fertigungstoleranzen bei der Herstellung und dem Stapeln der Bleche, daß die Kanten von einigen Blechen weiter in die Schwalbenschwanznut vorstehen als die von anderen. Dieses Vorstehen kann beispielsweise in der Größenordnung von etwa 0,25 mm (0,01 Zoll) liegen. Bei einem Einbauverfahren werden starre Verschlusskeile in Längsrichtung in die Nut getrieben. Die vorstehenden Kanten der Bleche sind relativ zerbrechlich und könnten sich verbiegen, wenn die starren Verschlußkeile in die Schwalbenschwanznuten getrieben werden. Die Isolation der Kanten von verformten Blechen kann abgekratzt werden oder abblättern. Dieses Verbiegen der Kanten der Bleche und das Abtragen ihrer Isolation kann die Isolation zwischen den Blechen zerstören und einen Wirbelstromfluß gestatten, der Erwärmung und geringeren Wirkungsgrad zur Folge hat. Die bekannten Verschlußkeile haben ausreichende Biegsamkeit und Schmiereigenschaften, um die Beschädigung während des Eintreibens der

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Schwalbenschwanzverschlußkeile im wesentlichen zu vermeiden oder wesentlich zu reduzieren.

Der Übergang auf Schwalbenschwanzverschlußkeile mit Glasfaserverstärkung ist zwar unter dem Gesichtspunkt der Langzeitabmessungsstabilität und der Wärmebeständigkeit erwünscht, er macht jedoch das Problem des Eintreibens der Verschlußkeile komplizierter. Die glasfaserverstärkten Ver-schlußkeile sind härter und es mangelt ihnen an den Schmiereigenschaften der früher verwendeten Verschlußkeile. Es ist daher wahrscheinlicher, daß durch den Eintreibvorgang die Kanten der Bleche beschädigt werden und die Isolation zwischen den Blechen nachteilig beeinflußt wird.

Der Eintreibvorgang hat außerdem eine nachteilige Auswirkung auf den glasfaserverstärkten Verschlußkeil. Während des Verschlußkeileintreibvor-gangs kann die Harzoberflächenschicht, die ursprünglich die Glasfasern bedeckt, von der Oberfläche des Schwalbenschwanzverschlußkeils durch die vorstehenden Kanten der Bleche abgekratzt werden, wodurch die abrasiven Glasfasern freigelegt werden. Die freiliegenden Glasfasern sind nicht nur in der Lage, die freiliegende Isolierung von den Blechen während des übrigen Ver-schlußkeileintreibvorganges abzutragen, sondern sie liegen auch frei und können während des Betriebes der dynamoelektrischen Maschine Abrieb verursachen, wie es oben beschrieben worden ist.

Eine Technik zum Reduzieren der Probleme, die mit dem Verschlußkeileintreibvorgang verbunden sind, ist in der US-PS 4 200 818 beschrieben, gemäß welcher eine Schicht einer aromatischen Polyamidfaser in einem duroplastischen Harz mit denjenigen Oberflächen eines glasfaserverstärkten Schwalbenschwanzverschlußkeils verbunden wird, die mit den Blechen in Berührung kommen können. Die Polyamidfaserschicht gibt der Oberfläche ein gewisses Maß an Elastizität und Schmiereigenschaften, ähnlich wie bei den Hartholzverschlußkeilen, wodurch das Abtragen der Isolation während des Verschlußkeileintreibvorganges reduziert wird. Diese US-Patentschrift befaßt sich lediglich mit dem Verschlußkeileintreibvorgang, nicht aber mit dem Problem des Abriebs während des Betriebes der dynamoelektrischen Maschine.

Die Verwendung einer polyamidfaserverstärkten Schicht auf einem Schwalbenschwanzverschlußkeil erfolgt nur dann, wenn es absolut notwendig ist. Ein Typ einer aromatischen Polyamidfaser, der in der erwähnten US-Patentschrift erläutert ist, ist ein Typ, der so beständig gegen Schneiden ist, daß er beispielsweise bei der Herstellung von kugelsicherer Kleidung benutzt wird. Genau diese Eigenschaft macht es sehr schwierig und teuer, das Material auf die Größe und Form zuzuschneiden, die zum überziehen eines Schwalbenschwanzverschlußkeils erwünscht sind. Darüber hinaus ist dieses Material viel teuerer als andere herkömmlichere Materialien, und dieses Kostenverhältnis dürfte sich in der nahen Zukunft wahrscheinlich nicht ändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik beseitigt.

Die Erfindung ermöglicht eine Schwalbenschwanzverschlußkeileinrichtung für eine dynamoelektrische Maschine, der eine Einbettoberfläche wenigstens auf denjenigen Oberflächen des Schwalbenschwanzverschlußkeils aufweist, die zur Druckberührung mit einer Schwalbenschwanznut vorgesehen sind, in die Unregelmäßigkeiten in den Kanten der Bleche der Schwalbenschwanznut eingebettet werden können, ohne eine darunterliegende Harzschicht zu durchbrechen und eine Glasfaserverstärkung freizulegen.

Weiter ermöglicht die Erfindung eine Schicht auf einer Auflagefläche eines Schwalbenschwanzver-schlußkeils, die Langzeitabriebverschleiss der Bleche einer dynamoelektrischen Maschine im wesentlichen beseitigt.

Ferner ermöglicht die Erfindung eine Einrichtung vor zum Reduzieren der Erzeugung von elektrisch und magnetisch leitfähigem Staub, der durch Schleifkontakt zwischen Auflageflächen von Schwalbenschwanzverschlusskeilen und Schwalbenschwanznuten einer dynamoelektrischen Maschine erzeugt wird.

Ein Schwalbenschwanzverschlusskeil zum Festhalten von Leiterstäben in Ständernuten einer grossen dynamoelektrischen Maschine weist gemäss der Erfindung eine Einbettoberflächenschicht auf seinen Oberflächen auf, die die Blechoberflächen in Schwalbenschwanznuten des Ständers berühren. Die Einbettoberflächenschicht kann durch Unregelmässigkeiten der Oberfläche der Bleche eingedrückt werden. Ein Bereich von Dicken für die Einbettschicht bietet ausreichenden Schutz vor Abrieb und ausreichende Schmiereigenschaften während des Einbauens des Verschlusskeils, ohne so dick zu sein, dass Langzeitabmessungsinstabili-tät das Lockern der Leiterstäbe gestatten kann. Die Einbettschicht ist vorzugsweise eine natürliche Faser und am bevorzugtesten eine gewebte oder nichtgewebte Baumwollfaser.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verschlusskeileintreibvorgang überhaupt eliminiert wodurch jegliche Probleme aufgrund des Verbiegens der Bleche während des Ver-schlusskeileintreibvorganges beseitigt sind. Bei dieser Lösung hat jeder Schwalbenschwanzverschlusskeil eine spitz oder konisch zulaufende untere Fläche. Der Schwalbenschwanzverschlusskeil ist in die Schwalbenschwanznut lose einpassbar und längs der Schwalbenschwanznut frei axial bewegbar, und zwar ohne Druckberührung mit den Kanten der Bleche. Wenn der Schwalbenschwanzverschlusskeil in seiner endgültigen axialen Lage ist, wird ein Schiebeteil, das eine passende, konisch zulaufende obere Fläche gegenüber der konisch zulaufenden unteren Fläche des Schwalbenschwanzverschlusskeils hat, unter die geneigte innere Oberfläche des Schwalbenschwanzverschlusskeils getrieben, um die Passoberflächen des Schwalbenschwanzverschlusskeils direkt in Berührung mit den Kanten der Bleche zu treiben, ohne dass es notwendig ist, die Verschlusskeile längs der Schwalbenschwanznut vorzutreiben. Das Verbiegen der Kanten von vorstehenden Blechen und jedes davon begleitete Abtragen von Isolation

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von den Kanten während eines Verschlusskeilein-treibvorganges sind somit beseitigt, selbst wenn ein glasfaserverstärkter Verschlusskeil benutzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Teils eines Ständerblechpakets einer dynamoelektrischen Maschine mit einer Ständernut, die einen Schwalbenschwanzverschlussteil gemäss einer Ausführungsform der Erfindung enthält,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht der Ständernut nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt einer Oberfläche, die aus Enden von Blechen gebildet ist, zur Veranschaulichung der Unregelmäßigkeiten, die durch Fertigungstoleranzen verursacht werden, und

Fig. 4 einen Querschnitt eines Teils eines Ständerblechpakets mit einem einstückigen Schwalbenschwanz gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Ständerblechpakets einer dynamoelektrischen Maschine, das insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Das Ständerblechpaket 10 ist wie üblich aus mehreren dünnen Blechen oder Blechlamellen 12 aufgebaut, die beispielweise eine Dicke von etwa 0, 51 mm (0, 02 Zoll) haben können. Jedes Blech 12 weist eine oder mehrere Nuten 14 auf, die in dem zusammengebauten Ständerblechpaket 10 aufeinander ausgerichtet sind, so daß Nuten gebildet sind, die sich über die gesamte axiale Länge des Ständerblechpakets 10 erstrecken. Ein oder mehrere Leiter sind üblicherweise in jeder Nut 14 angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein unterer Leiterstab 16 am Grund der Nut 14 angeordnet, und ein oberer Leiterstab 18 ist über dem unteren Leiterstab 16 angeordnet. Außerdem ist auf übliche Weise eine Leiterstabisolation 20 um den unteren Leiter 16 und um den oberen Leiter 18 angeordnet, und eine Schicht Füllmaterial 22 ist zwischen ihnen angeordnet. Eine nichtmetallische Sei-tenwellfeder 24 ist in der Nut 14 auf einer Seite des unteren Leiterstabes 16 angeordnet, um diesen in stationären Reibkontakt mit einer entgegengesetzten Seite der Nut 14 zu drücken. Ebenso ist eine nichtmetallische Seitenwellfeder 26 in der Nut 14 längs des oberen Leiterstabes 18 angeordnet, um ihn in stationären Reibkontakt mit einer entgegengesetzten Seite der Nut 14 zu drücken. Eine Schicht Füllmaterial 28 ist über dem oberen Leiterstab 18 angeordnet.

Eine Schwalbenschwanznut 30 ist in der Nut 14 durch entgegengesetzte Kerben 32a und 32b mit Abstand oberhalb der Füllmaterialschicht 28 gebildet. Ein zweiteiliger oder Huckepackschwalben-schwanzverschlußkeil 34 ist in die Schwalbenschwanznut 30 einpaßbar, um eine im wesentlichen reine radiale Haltekraft an dem oberen Leiterstab 18 und dem unteren Leiterstab 16 zu erzeugen. Der Schwalbenschwanzverschlußkeil 34 besteht aus einem Verschlußkeil 36 und einem Schieber 38. Der

Verschlußkeil 36 hat abgewinkelte Lippen 40a und 40b mit abgewinkelten Auflageflächen 42a bzw. 42b in flächigem Kontakt mit entsprechenden abgewinkelten Anlageflächen 44a bzw. 44b der Kerben 32a und 32b. Die unteren Flächen 46a und 46b der abgewinkelten Lippen 40a und 40b sind nicht in tragendem Kontakt mit nach oben weisenden Winkelflächen 47a und 47b der Kerben 32a bzw. 32b. Eine Einbettschicht 48a auf der abgewinkelten Auflagefläche 42a und eine entsprechende Einbettschicht 48b auf der abgewinkelten Auflagefläche 42b sind vorgesehen, um direkten Kontakt zwischen der abgewinkelten Auflagefläche 42a und der abgewinkelten Anlagefläche 44a sowie zwischen der abgewinkelten Auflagefläche 42b und der abgewinkelten Anlagefläche 44b zu verhindern, was im folgenden noch näher beschrieben ist.

Ein zyklisches Öffnen und Schließen der Nut 14 mit 100 bzw.120 Hz (in einem Beispielsfall bei einer zweipoligen dynamoelektrischen Maschine mit 3600 U/min), das durch eine elliptische Verformung des Ständerblechpakets 10 durch das Magnetfeld eines Läufers 50 erzeugt wird, ist durch einen mit zwei Spitzen versehenen Pfeil 52 am äußeren Ende der Nut 14 dargestellt. Die Bewegung, die durch den Doppelpfeil 52 dargestellt ist, erzeugt eine Relativbewegung der abgewinkelten Anlageflächen 44a und 44b in bezug auf die abgewinkelten Auflageflächen 42a und 42b, die prinzipiell normal zu deren Berührungsebenen ist, aufgrund der Neigungen der Berührungsebenen aber auch eine Reibkomponente der Relativbewegung umfassen kann, die längs ihrer Berührungsebenen gerichtet ist.

In Fig. 2 ist ein teilweise eingebauter Schwalbenschwanzverschlußkeil 34 längs eines vollständig eingebauten Schwalbenschwanzverschlußkeils 34a in der Schwalbenschwanznut 30 dargestellt. Jeder Schwalbenschwanzverschlußkeil 34 ist herkömmlicherweise etwa 102 mm (4 Zoll) bis etwa 203 mm (8 Zoll) lang, und mehrere Schwalbenschwanzver-schlußkeile 34 werden Ende an Ende angeordnet, um die volle Länge der Schwalbenschwanznut 30 auszufüllen. Der Verschlußkeil 36 hat eine geneigte untere Fläche 54, die eine Auflagefläche für eine geneigte obere Fläche 56 des Schiebers 38 bildet. Zum Einbauen des Schwalbenschwanzverschlußkeils 34 in die Schwalbenschwanznut 30 wird der Verschlußkeil 36 frei in die Position an dem zuvor eingebauten Schwalbenschwanzverschlußkeil 34a geschoben. Das ist möglich, weil, bis der Schieber 38 eingebaut ist, der Verschlußkeii 36 lose in der Schwalbenschwanznut 30 sitzt. Der Schieber 38 wird in eine Position geschoben, in der die geneigte oberere Fläche 56 an der geneigten unteren Fläche 54 gleitet, um dadurch lediglich radialen Druck auf den Verschlußkeil 36 auszuüben, was durch einen Pfeil 57 angedeutet ist, wodurch die Einbettschichten 48a und 48b (in Fig. 2 nicht gezeigt) direkt und radial in Kontakt mit der abgewinkelten Anlagefläche 44a (und der nichtgezeigten abgewinkelten Anlagefläche 44b) der Schwalbenschwanznut 30 bewegt werden. Wenn der Schieber 38 eingetrieben worden ist, sind die Beziehungen der Teile des Schwalbenschwanzverschlußkeils 34 diesselben wie die Beziehungen der entsprechenden Teile des

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vollständig eingebauten Schwalbenschwanzverschlusskeils 34a.

Fig. 3 zeigt eine stark vergrößerte Querschnittansicht der abgewinkelten Anlagefläche 44a des Ständerblechpakets 10. Wegen der Fertigungstoleranzen liegen die Spitzen 58 der Bleche 12, die die abgewinkelte Anlagefläche 44a bilden, nicht in derselben Ebene. Statt dessen wird die abgewinkelte Anlagefläche 44a am besten durch ein mittleres Oberflächenniveau 60 gekennzeichnet, das durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist und um das die tatsächlichen Positionen der Spitzen 58 variieren können. Diese Variation kann in einem praktischen Fertigungsprozess das Vorstehen von einigen Spitzen 58 bis zu einem Spitzenoberflächenniveau 62 beinhalten, das durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist und sich um eine Strecke D1 über das mittlere Oberflächenniveau 60 hinaus erstrecken kann. Die Strecke D1 kann beispielsweise etwa 0,25 mm (0,01 Zoll) betragen. Wenn eine richtig gewählte Einbettschicht 48a vorgesehen ist, die eine Dicke D2 hat, welche in einem vorbestimmten Verhältnis zu der Überstandsstrecke D1 steht, dann können sich die überstehenden Spitzen 58 in die Einbettschicht 48a einbetten, ohne genug Kontaktdruck zu erzeugen, um in die Einbettschicht 48a einzubrechen oder einzuschneiden. Das heißt, die vorstehenden Spitzen 58 der abgewinkelten Anlagefläche 44a betten oder drücken sich in das Material der Einbettschicht 48a ein, bis das mittlere Oberflächenniveau 60 der abgewinkelten Anlagefläche 44a vollständig an einer Oberfläche der Einbettschicht 48a trägt und dadurch die Kontaktkräfte über der gesamten Kontaktfläche verteilt. Wir haben festgestellt, daß ein Verhältnis von D2 zu D1 von wenigstens 1,2 ausreicht, um einen wesentlichen Schutz dagegen zu bieten, daß die abgewinkelte Anlagefläche 44a in direkten Kontakt mit dem darunterliegenden Material des Verschlußkeils 36 kommt, der beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten duroplastischen Harz bestehen kann, beispielsweise einem Polyesterharz. Es ist erwünscht, die Einbettschicht 48a so dünn wie möglich zu halten und trotzdem für eine vollständige Einbettung der Spitzen 58 zu sorgen. Bei einer Dicke von mehr als etwa 2,54 mm (0,1 Zoll) kann die Schrumpfung, die bei den meisten nichtabrasiven Fasern über einer Lebensdauer von 40 Jahren unter den erwarteten Temperaturbedingungen auftritt, ausreichend sein, um eine Lockerung zu gestatten.

Wenn eine bessere Kontrolle der Toleranzen der Bleche 12 erzielt wird, kann die Einbettschicht 48 dünner gemacht werden als der oben angegebene Wert. Das Verbessern der Toleranzen um einen Faktor von etwa zwei erscheint durchführbar und ergibt daher eine untere Grenze der Dicke der Einbettschicht 48 von etwa 0,127 mm (0,005 Zoll). Ein bevorzugter Bereich der Dicke der Einbettschicht reicht daher von etwa 0,127 mm (0,005 Zoll) bis etwa 2,54 mm (0,1 Zoll).

In der bevorzugten Ausführungsform haben wir zufriedenstellenden Schutz erzielt, indem wir eine bis drei Gewebelagen benutzt haben, von denen jede im ausgehärteten Zustand eine Dicke von etwa 0,203 mm (0,008 Zoll) ergibt. In der bevorzugtesten

Ausführungsform benutzen wir zwei Lagen Bauwollgewebe, von denen jede eine ausgehärtete Dicke von etwa 0,203 mm (0,008 Zoll) ergibt.

Das Erzielen großer Werte der Dicke der Einbettschicht 48a kann ein Verarbeitungsproblem darstellen, selbst wenn die Motivation gefunden würde, solche Werte der Dicke zu benutzen. Wenn das Erzielen eines großen Wertes der Dicke versucht wird, indem viele Faserlagen benutzt werden, kann es schwierig werden, den Verschlußkeil zu formen. Es kann möglich sein, eine Dicke von 2,54 mm (0,1 Zoll) herzustellen, indem zwei Lagen eines dicken Baumwollgewebes oder von Baumwollwatte benutzt werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Verhältnis von D1 zu D2 von etwa 1,2 bis etwa 10 benutzt. In einer bevorzugteren Ausführungsform wird ein Verhältnis von D1 zu D2 von etwa 1, 2 bis etwa 2 benutzt. In der bevorzugtesten Ausführungsform wird ein Verhältnis von D1 zu D2 von etwa, 1,4 bis etwa 1,8 benutzt. Größere Dicken D2 können im Rahmen der Erfindung benutzt werden. Ein Grenzwert für die Dicke D2 ist abhängig von der Art des Materials, aus dem die Einbett-schicht 48a besteht. Einige der geeigneteren Materialien, die im folgenden erläutert sind, sind bei großen Dicken abmessungsmässig unstabil, weshalb es zur Schrumpfung kommt, wenn übermäßige Dicken benutzt werden.

Irgendein geeignetes nichtabrasives Material kann als Verstärkungsmaterial in der Einbettschicht 48a benutzt werden. Die meisten natürlichen Fasern erscheinen geeignet, und zwar Hanf, Sisal, Jute, Flachs und Baumwolle, da diese im allgemeinen nichtabrasive Materialien sind, die ohne weiteres in eine Harzmatrix eingebaut werden können. Manche Kunstharze, wie beispielsweise Polyester oder Polytetrafluorethylen (Teflon) entweder in Faser- oder in Filmform, können auch geeignet sein. Darüber hinaus können Kombinationen unterschiedlicher Fasern, wie beispielsweise eine Kombination aus gewebter oder nichtgewebter Baumwolle oder anderen Naturfasern mit gewebten oder nichtge-webten Kunstfasern, als Kombination von Eigenschaften gewählt werden, die eine solche Kombination bietet. Eine derartige Kombination kann Baumwollgewebe mit einer kleineren Menge einer Polymerfaser umfassen.

Wenn für einen besonderen Verwendungszweck bessere Schmiereigenschaften erwünscht sind, kann eine Kombination aus einer Faser und einem Pulver benutzt werden. Beispielsweise ergibt eine Baumwollfaser, die mit einem geeigneten flüssigen Harz getränkt ist, das einen Anteil an Polyethylen-, Polypropylen-, Teflonteilchen oder anderen Schmierstoffteilchen enthält, nach dem Aushärten auf der Oberfläche der abgewinkelten Auflagefläche 42a (in Fig. 1 gezeigt) eine bessere Leistungsfähigkeit gegenüber einem ähnlichen Gewebe- und Harzsystem, bei dem das Harz keine Schmierstoffteilchen enthält. Ein mehrschichtiges System kann ebenfalls benutzt werden. Beispielsweise kann eine Oberflächenschicht aus einem mit Baumwollgewebe verstärkten Harz mit einer Grundschicht aus einem kunstfaserverstärkten Harz zufriedenstellend sein. Beide Schichten in einem derartigen Zwei-

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schichtsystem sind vorzugsweise mit demselben oder mit unterschiedlichen Prepreg-Harzen imprägniert und werden gleichzeitig ausgehärtet. Ein weiteres mehrschichtiges System kann beispielsweise eine Oberflächenschicht umfassen, bei der eine Baumwollfaserverstärkung benutzt wird, eine Zwischenschicht, bei der eine Kunstfaserverstärkung benutzt wird, und eine innere Schicht, bei der eine Baumwollfaserverstärkung benutzt wird.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben wir ermittelt, daß eine zweilagige Schicht aus mit Prepreg-Harz imprägniertem Baumwollgewebe einen zufriedenstellenden Schutz bietet, denn es wurde kein Einschneiden und keine Abrasion beobachtet. Jede Baumwollgewebeschicht ergibt eine ausgehärtete Dicke von etwa 0,203 mm (0,008 Zoll). Der zweilagige Aufbau ergibt eine Gesamtdicke von etwa 0,406 mm (0,016 Zoll). Für einen Wert von 0,254 mm (0,01 Zoll) für D1 ergibt das ein Verhältnis von D1 zu D2 von etwa 1,6, das innerhalb des bevorzugtesten Bereiches liegt. Als eine solche zweilagige baumwollverstärkte Einbettschicht 48a im Gebrauch getestet und später untersucht wurde, wurde beobachtet, daß die Unregelmässigkeiten der abgewinkelten Anlagefläche 44a ein eingedrücktes Spiegelbild in dem Werkstoff der Einbettschicht 48a erzeugt hatten, ohne in die Einbettschicht 48a einzuschneiden und ohne Werkstoffverlust. Da Baumwollgewebe für seine einfache Verarbeitbarkelt und für seine geringen Kosten bekannt ist, bevorzugen wir eine solche Struktur für die Einbettschicht 48a.

Es sollte besonders erwähnt werden, daß die Abmessung D2 nicht als ein Absolutwert angegeben werden kann. D2 kann vielmehr nur in Beziehung zu dem Überstand D1 über die mittlere Oberfläche der abgewinkelten Anlagefläche 44a angegeben werden. Wenn es möglich wäre, den Wert von D1 um einen Faktor 5 wesentlich zu reduzieren, indem beispielsweise engere Fertigungstoleranzen benutzt werden, könnte die Dicke D2 der Einbettschicht 48a entsprechend reduziert werden. Wenn praktische Fertigungstoleranzen erfordern, daß D1 mehrmals größer ist als der Nennwert von 0,254 mm (0,01 Zoll), der in dem obigen Beispiel benutzt wird, muß die Mindestdicke D2 proportional vergrößert werden. In beiden Fällen bleibt jedoch die Mindestdicke D2 der Einbettschicht 48a das 1,2-fache des maximalen Überstands der Spitzen 58 über das mittlere Oberflächenniveau 60.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 finden sich wie erwähnt die einzigen Oberflächen des Verschlußkeils 36, die die Bleche 12 berühren, auf den abgewinkelten Auflageflächen 42a und 42b. Die Einbettschichten 48a und 48b können daher auf diese Oberflächen beschränkt werden. Wegen der Billigkeit und der Verarbeitbarkeit des baumwollverstärkten Materials ist es in der bevorzugten Ausführungsform wegen der Einfachheit der Fertigung jedoch erwünscht, das baumwollverstärkte Material auch über einer oberen Oberfläche 64 aufzubringen. Das gestattet das Einlegen einer doppelten Schicht von mit Prepreg-Harz imprägniertem Baumwollgewebe in eine Form, das Auflegen einer glasfaserverstärkten Masse auf die Gewebeschicht und das

Aushärten der Masse bei geeigneter Temperatur und mit geeignetem Druck für eine Dauer, die ausreicht, um der Masse die Gestalt der Form zu geben und die Harze sowohl in der Oberflächenschicht als auch in dem Körper des Schwalbenschwanzverschlußkeils 34 auszuhärten. Zur Erleichterung der Fertigung und um zu gewährleisten, daß das vollständige Bedecken der abgewinkelten Auflageflächen erreicht wird, kann das mit Prepreg-Harz imprägnierte Baumwollgewebe die unteren Oberflächen 46a und 46b wenigstens teilweise überlappen.

Die obige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, in der ein Baumwollgewebe oder ein anderes Gewebe als Verstärkung in einer Einbettschicht benutzt wird, sollte einen nichtgewebten Stoff nicht von der Erfindung ausschließen. Im Gegenteil, die Verstärkung in einer einlagigen Einbettschicht oder in einer oder mehreren Schichten in einer mehrlagigen Einbettschicht kann im Rahmen der Erfindung ein nichtgewebtes Vlies sein.

In Fig. 4 ist ein einstückiger Schwalbenschwanzverschlußkeil 66 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der einstückige Schwalbenschwanzverschlußkeil 66 wird axial längs der Schwalbenschwanznut eingetrieben, wie es in der Beschreibungseinleitung erwähnt worden ist. Gemäss der in der Beschreibungseinleitung erwähnten US-Patentschrift dient die Verwendung eines aromatischen Polyamids zum Schutz der Oberfläche des Nutverschlußkeils während des Ver-schlußkeileintreibvorganges, wobei eine Deckschicht aus einem aromatischen Polyamidfaservlies benutzt wird, das mit einem duroplastischen Harz imprägniert ist. Die genannte US-Patentschrift sagt nichts über die Leistungsfähigkeit der Deckschicht im Gebrauch aus. Wir glauben jedoch, daß eine Einbettschicht 48a, die die Eigenschaften gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat, zumindest ebenso zufriedenstellend ist, und zwar nicht nur hinsichtlich der Abrasionsbeständigkeit während des Eintreibens des Verschlußkeils, sondern auch hinsichtlich der Beständigkeit gegen Abrasion im Gebrauch aufgrund des periodischen Öffnens und Schließens der Nut 14. Die Verwendung von teuren und schwierig zu bearbeitenden aromatischen Polyamidfasern kann daher durch die vorliegende Erfindung beseitigt oder fakultativ gemacht werden, und zwar sogar bei einem eingetriebenen Ver-schlußkeil. Eine Einbettschicht 48a, bei der eine Naturfaserverstärkung entweder in Vlies-oder in Gewebeform benutzt wird, sollte sowohl während des Eintreibens als auch anschließend während des Gebrauches abriebbeständig sein. Die Verwendung einer Naturfaserverstärkung, beispielsweise in Form eines Baumwollgewebes, kann daher eine beträchtliche Verringerung der Fertigungskosten von Nutkeilen ergeben, die entsprechend hergestellt werden.

Claims (14)

Patentansprüche

1. Schwalbenschwanzverschlußkeileinrichtung für eine Nut einer dynamoelektrischen Maschine, wobei die Nut durch ausgerichtetes Übereinan-derstapeln von mehreren Blechen gebildet ist, die

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jeweils eine entsprechende Nut aufweisen, und wobei die Nut wenigstens eine Schwalbenschwanznut aufweist, die eine erste und eine zweite abgewinkelte Anlagefläche hat, gekennzeichnet durch: einen Keil; wobei der Keil eine erste und zweite abgewinkelte Lippe aufweist, die in die erste bzw. zweite abgewinkelte Auflagefläche der Schwalbenschwanznut lose einpassbar sind, wobei die erste und die zweite Lippe eine erste bzw. zweite abgewinkelte Auflagefläche aufweisen, die unter Winkeln angeordnet sind, welche den Winkeln der ersten bzw. zweiten abgewinkelten Anlagefläche entsprechen; wobei der Keil aus einer glasfaserverstärkten ausgehärteten Harzmatrix besteht; eine erste Einbettschicht auf der ersten abgewinkelten Auflagefläche; eine zweite Einbettschicht auf der zweiten abgewinkelten Auflagefläche; wobei die erste und die zweite Einbettschicht die erste und die zweite abge-, winkelte Auflagefläche von der ersten bzw. zweiten abgewinkelten Anlagefläche trennen, wobei die erste und die zweite Einbettschicht jeweils Fasern in einer Harzmatrix aufweisen; wobei die Fasern nicht-abrasive Fasern sind; und wobei die erste und die zweite Einbettschicht eine Dicke von 0,125 mm bis 2,5 mm haben, und dadurch die Bleche innerhalb dieser Dicke eingebettet bleiben, ohne die Einbettschicht bis zu den Glasfasern zu durchdringen.

2. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil eine geneigte untere Fläche; einen Schieber mit einer geneigten oberen Fläche aufweist, mit der geneigten unteren Fläche in Anlage bringbar ist, um den Keil im wesentlichen radial nach aussen zu drücken und so die erste und die zweite abgewinkelte Auflagefläche in Anlage an die erste bzw. zweite abgewinkelte Anlagefläche zu drücken.

3. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasive Faser eine Baumwollfaser ist.

4. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumwollfaser wenigstens eine Schicht eines gewebten Baumwollstoffes umfasst.

5. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasive Faser eine Naturfaser ist.

6. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasive Faser eine Hanffaser ist.

7. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasive Faser eine Sisalfaser ist.

8. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die nichtabrasive Faser eine Flachsfaser ist.

9. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasive Faser eine Kunstharzfaser ist.

10. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasive Faser eine gewebte Faser ist.

11. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasive Faser eine nicht-gewebte Faser ist.

12. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtabrasiven Fasern eine Kombination aus Naturfasern und Kunstfasern umfassen, wobei die Menge der Kunstfasern kleiner ist als die Menge der Naturfasern.

13. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfaser eine Baumwollfaser ist.

14. Schwalbenschwanzverschlusskeileinrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgehärtete Harzmatrix einen Anteil an Schmiermittelteilchen enthält.

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