CH698526B1 - Generatorstatorkern. - Google Patents

Abstract

Ein Generatorstatorkern (10) weist mehrere sich axial erstreckende Radialnuten (12) mit Wicklungen in jeder der Radialnuten auf. Wenigstens ein anpassbarer Keil- und Gleitstückaufbau ist in jeder der Nuten angeordnet, um die Wicklungen zu halten, wobei der Aufbau eine Keilkomponente (48) und eine Gleitstückkomponente (30) aufweist, die entlang jeweiliger abgeschrägter Flächen (32, 46) aneinanderkoppeln, die an der jeweiligen Seite der Keilkomponente und der Gleitstückkomponente ausgebildet sind. Die Gleitstückkomponente ist mit einem Bereich aus sich seitlich erstreckenden, einzelnen Zapfen (40) auf jeder Seite derselben ausgebildet, die im Verhältnis zu einer Längsachse des Gleitstücks abgewinkelt sind. Die Keilkomponente (48) ist gleitend in einem Paar Schwalbenschwanzkerben (18) in der Radialnut aufgenommen, wobei die Gleitstückkomponente zwischen der Keilkomponente und den Wicklungen (14, 16) angeordnet ist, so dass die einzelnen Zapfen (40) mit Seitenwänden der Radialnut (12) in Eingriff gelangen.

Description

  Allgemeiner Stand der Technik

  

[0001]    Diese Erfindung betrifft dynamoelektrische Maschinen im Allgemeinen, und insbesondere einen neue konische Schiebekomponente eines Stator-Nutverkeilungssystems, das benutzt wird, um eine Ankerwicklung von mittelgrossen und grossen Generatoren zu sichern.

  

[0002]    Statorwicklungskeilsysteme sind dazu vorgesehen, einen radialen Druck auf die Ankerarme und die Nutkomponenten eines Generators aufrechtzuerhalten und auf diese Weise die schädigenden Auswirkungen elektromagnetischer Vibrationskräfte zu verhindern. Wenn der Generator arbeitet, verursachen lastinduzierte Druckkriechdehnung und Materialschrumpfung der Nutkomponenten eine Reduzierung der radialen Kraft, die schliesslich zu einem messbaren Zustand loser Verkeilung führt. Wenn sich gegenwärtig das Verkeilungssystem eines Generators löst, nachdem dieser für eine Weile in Betrieb war, muss der Generator neu verkeilt werden. Der gegenwärtige Neuverkeilungsprozess umfasst das Entfernen des Rotors sowie das Entfernen des gesamten alten Verkeilungsmaterials und die anschliessende Ersetzung durch neue Komponenten.

  

[0003]    Mit dem Problem haben sich bereits vorangegangene US-Patentschriften befasst. Beispielsweise beschreibt die gemeinschaftliche US-Patentschrift Nr. 6 331 745 ein anpassbares Gleitstück, das eine Arretierfläche zwischen Keil und Gleitstück bereitstellt. Die gepaarten Flächen von Keil und Gleitstück weisen ein Sägezahnmuster auf, um eine Arretierung der Teile zu ermöglichen, um eine axiale Rückbewegung des Gleitstücks zu verhindern. Das Material und die Bearbeitung des Sägezahnmusters sind sehr teuer und verbieten es, diesen Aufbau über die gesamte Länge des Stators zu benutzen, und sind in der Tat nur auf Keile anwendbar, die an den Enden der Statornuten angeordnet sind.

  

[0004]    US-Patentschrift Nr. 4 149 101 beschreibt eine andere Anordnung zum Arretieren der Nutkeile, doch sie wird ebenfalls nur auf den Endabschnitt der Nut angewandt.

  

[0005]    US-Patentschrift Nr. 5 598 049 beschreibt eine Nutdichtungsanordnung, bei der die Elastizität des Keils und der Gleitfläche benutzt werden, um eine optimale Radialkraft entlang der gesamten mittleren Länge des Keils zu erzielen. Es ist keine Fähigkeit zum Verhindern einer umgekehrten axialen Bewegung des Gleitstücks offenbart.

Kurze Beschreibung der Erfindung

  

[0006]    Die vorliegende Erfindung sieht ein Mittel vor, durch das die Radialkraft auf den Ankerarmen eines Generators wieder hergestellt werden kann, indem die Position einer Gleitstückkomponente unter einer Keilkomponente angepasst wird, ohne dass der Rotor entfernt wird. Dies erlaubt eine Wiederverwendung und eine Verlängerung der Lebensdauer der ursprünglichen Verkeilungssystemkomponenten, wobei die Inspektionsprozesse vereinfacht und die Ausfallzyklen verkürzt werden.

  

[0007]    Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Neuentwurf der Gleitstückkomponente, um laterale Arretiermerkmale aufzunehmen, sowie einen Neuentwurf der Keilkomponente, um ein Werkzeug zum Wiederanziehen der Gleitstückkomponente, vorzusehen. In dem Ausführungsbeispiel ist jede Seite der Gleitstückkomponente mit einer festgelegten Anzahl einzelner Zapfen oder "Zähne" ausgebildet, die in einem vorgeschriebenen Winkel geschnitten sind, wobei die Zähne von ihrem äusseren Rand nach innen hin zur zentralen Längsachse der Gleitstückkomponente in die Richtung geneigt sind, in welche die Gleitstückkomponente getrieben werden soll. Der Winkel der Zähne und die Schnittbreite oder die Nut zwischen den Zähnen kann je nach spezifischer Anwendung variieren.

   Zusätzlich ist die Querschnittsbreite des Gleitstückbereichs, der die Zähne enthält, grösser als der Rest der Gleitstückkomponente, was es diesem Abschnitt der Gleitstückkomponente ermöglicht, sich zu verformen und in Eingriff mit den Seitenwänden der Statornuten zu gelangen. Dieser Kontakt bewirkt eine zusätzliche Reibungskraft zu der Reibungskraft zwischen den Gleitstück- und den Keil-Kontaktflächen. Genauer ausgedrückt entwickeln sich aufgrund der abgewinkelten Ausrichtung der Zähne und ihrer inhärenten Flexibilität seitliche Kräfte gegen die Seitenwände der Statornuten, und es ist diese Reibungskraft der Zähne gegen die Statornutenwände, die eine Rückwärtsverschiebung der Gleitstückkomponente verhindert, welche anderenfalls zu einem Verlust der Radialkraft auf den Ankerarmen führen würde.

  

[0008]    Die neu gestalteten Gleitstücke sind ausserdem kürzer als die zugehörigen Keile, um während des Wiederanziehens eine axiale Anpassung zuzulassen, welche die Radialkraft wiederherstellt, so dass die Auswirkungen der Lasterschlaffung kompensiert werden, die im Laufe der Zeit auftreten.

  

[0009]    Das Wiederanziehen kann mit dem Rotor in situ erfolgen, indem ein speziell entworfenes Werkzeug zum Treiben der Gleitstücke unter die zugehörigen Keilkomponenten benutzt wird. Dieses Werkzeug kann durch eine Bohrung am oberen Abschnitt der Keilkomponente gesichert sein, und ein Druckarm kann in einer Aussparung an dem Ende der Keilkomponente angeordnet sein und einen Eingriff mit dem Ende der nächstbenachbarten Gleitstückkomponente ermöglichen.

  

[0010]    Der Druckarm kann die Gleitstückkomponente axial vorwärts treiben, um die Radialkraft auf die Keilkomponente und den Nutkomponenten zu erhöhen. Indem die Gleitstückkomponente mit diesem Werkzeug erreichbar ist, lassen sich die Keilkomponente oder die Keilkomponenten wieder anziehen, unabhängig davon, ob die  Keilkomponente ein Endkeil ist oder ein Keil ist, der vom Endkeil axial nach innen beabstandet angeordnet ist.

  

[0011]    Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt einen Generatorstatorkern, der Folgendes aufweist: Mehrere sich axial erstreckende Radialnuten, die um den Umfang desselben angeordnet sind, wobei in jeder der Radialnuten Wicklungen vorgesehen sind; wenigstens einen anpassbaren Keil- und Gleitstückaufbau in jeder der Nuten, die angeordnet ist, um die Wicklungen zu halten, wobei der Aufbau eine Keilkomponente und eine Gleitstückkomponente aufweist, die jeweils entlang von geneigten Flächen der Keilkomponente bzw.

   der Gleitstückkomponente gekoppelt sind, wobei die Gleitstückkomponente mit einem Bereich ausgebildet ist, der sich seitlich erstreckende, einzelne Zapfen auf jeder Seite derselben aufweist, die im Verhältnis zu einer Längsachse der Gleitstückkomponente abgewinkelt sind, wobei die Keilkomponente gleitend in einem Paar von Schwalbenschwanznuten in der Radialnut aufgenommen ist, wobei die Gleitstückkomponente zwischen der Keilkomponente und den Wicklungen derart angeordnet ist, dass die einzelnen Zapfen in Eingriff mit Seitenwänden der Radialnut gelangen.

  

[0012]    In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung einen anpassbaren Keil- und Gleitstückaufbau für einen Generatorstatorkern, der Folgendes aufweist: Mehrere sich axial erstreckende Radialnuten, die um den Umfang desselben herum angeordnet sind, wobei jede der Radialnuten Statorwicklungen aufweist;

   den Keil- und Gleitstückaufbau, der zum Einführen in jede Radialnut angepasst ist, um die Wicklungen in einer jeweiligen Radialnut zu halten, wobei der Keil- und Gleitstückaufbau eine Keilkomponente und eine Gleitstückkomponente aufweist, die angepasst sind, um entlang von gepaarten, geneigten Unter- und Oberflächen gekoppelt zu sein, wobei die Gleitstückkomponente mit mehreren sich lateral erstreckenden Zapfen ausgebildet ist, die axial zwischen gegenüberliegenden Enden der Gleitstückkomponente vorgesehen sind, wobei die Zapfen angepasst sind, mit den gegenüberliegenden Seitenwänden in der Radialnut in flexiblen Eingriff zu gelangen.

  

[0013]    In einer bevorzugten Lösung wird eine Gleitstückkomponente für einen anpassbaren Keil- und Gleitstückaufbau vorgeschlagen, der angepasst ist, um Radialkräfte auf Wicklungen in einer Radialnut eines Statorkerns einwirken zu lassen, wobei die Gleitstückkomponente mit mehreren sich seitlich erstreckenden einzelnen Zapfen auf gegenüberliegenden Seiten der Gleitstückkomponente ausgebildet ist, wobei sich die Zapfen im Verhältnis zu einer Längsachse der Gleitstückkomponente in einem spitzen Winkel erstrecken.

  

[0014]    Die Erfindung soll nun in Verbindung mit den unten angegebenen Figuren genau beschrieben werden.

Kurze Beschreibung der Figuren

  

[0015]    
<tb>Fig.1<sep>zeigt einen Querschnitt einer üblichen Generatornut, die in der Schwalbenschwanzkerbe eine Keilkomponente aufweist, mit einer Gleitstückkomponente und unterliegenden Distanzstückkomponenten;


  <tb>Fig. 2<sep>zeigt eine schematische Seitenansicht von üblichen Gleitstück- und Keilkomponenten;


  <tb>Fig. 3<sep>zeigt eine Draufsicht auf eine Gleitstückkomponente gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;


  <tb>Fig. 4<sep>zeigt eine Draufsicht auf eine Keilkomponente gemäss dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;


  <tb>Fig. 5<sep>zeigt eine Draufsicht auf einen Keil- und Gleitstückaufbau gemäss dem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und


  <tb>Fig. 6<sep>zeigt eine Seitenansicht des Keil- und Gleitstückaufbaus aus Fig. 5.

Genaue Beschreibung der Erfindung

  

[0016]    Zunächst Bezug nehmend auf Fig. 1, ist der Generatorstatorkern teilweise unter 10 dargestellt, wobei es sich versteht, dass der Kern mehrere Radialnuten 12 aufweist, die sich axial entlang dem Kern erstrecken und die Statorwicklungen 14, 16 aufnehmen. Jede Nut 12 ist mit ihrer Mündung zu Schwalbenschwanzkerben oder Hinterschneidungen 18 benachbart angeordnet, wodurch ermöglicht wird, dass Keil- und Gleitstückkomponenten 20, 22 in einer axialen Richtung in eine Nut eingeführt werden können. Wenn nötig, können ein oder mehrere Füllstreifen 24 in üblicher Weise zwischen die Wicklung 14 und die Gleitstückkomponente 22 eingeführt werden. Es ist zu beachten, dass die Gleitstückkomponente < >30 im Verhältnis zu der Nut 12 von der Keilkomponente 48 aus radial innen angeordnet ist.

  

[0017]    Fig. 2 stellt dar, wie eine flache, abgeschrägte Fläche 26, 28 an einem üblichen Keil- und Gleitstückaufbau 20, 22 kooperieren, um Radialkraft auf die Statorarme einwirken zu lassen, während die Gleitstückkomponente in einem üblichen Statorwicklungs-Keilsystem unter die Keilkomponente getrieben wird.

  

[0018]    Bezugnehmend auf Fig. 3ist die neue Gleitstückkomponente 30 gemäss einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung mit einer abgeschrägten Oberfläche 32 und einer flachen Unterfläche 34 (siehe Fig. 6) ausgebildet, ganz ähnlich wie die übliche Gleitstückkomponente 22 aus Fig. 1 und 2. In diesem. Fall sind allerdings mehrere Schlitze 36 in einem spitzen Winkel im Verhältnis zu der Längsachse 38 der Gleitstückkomponente in die Gleitstückkomponente eingeschnitten. Diese Schlitze enden kurz vor der Längsachse 38 und formen ein Muster sich seitlich erstreckender Zapfen oder "Zähne" 40, die zu etwa 45[deg.] (im Verhältnis zu einer Vorwärtseinführrichtung) nach hinten geneigt sind, um dadurch den Eintritt in die Statorkernnut 12 zwischen die Keil' 20 und Ankerarme 14, 16 in Vorwärtseinführrichtung, angezeigt durch den Richtungspfeil in Fig. 3.

   Es versteht sich, dass der Winkel der Zähne 40 (im Verhältnis zu Achse 38) und die Breite der Schlitze 36 zwischen den Zähnen variieren kann. Es ist dabei wichtig, zu beachten, dass die Querschnittsbreite der Gleitstückkomponente 30 in dem Bereich der Zähne etwas grösser ist als die des jeweils verbleibenden vorderen bzw. Gleitstück. Der breitere Abschnitt de Gleitstück in dem gemusterten Bereich mit Zähnen 40 stellt sich, dass die letzteren in Eingriff mit den Seitenwänden der Statornut 12 gelangen, wodurch zusätzliche seitliche Reibungskraft über den und jenseits der Radialreibungskräfte bereitgestellt werden, die durch den Eingriff der jeweiligen abgeschrägten gepaarten Flächen 32, 46 der Gleitstück- bzw. Keilkomponente 30, 48 erzeugt werden.

   Die Zähne 40 sind so abgewinkelt, dass die inhärent flexiblen Zähne sich beim Vorantreiben der Gleitstückkomponente verformen und nicht abbrechen oder zu eine solch hohen Vortriebskraft führen, dass die Gleitstückkomponente 30 nicht an ihre Position getrieben werden kann. Es ist die seitliche Reibungskraft der Zähne gegen die Seitenwände der Statorkernnut 12, die eine Verschiebung der Gleitstückkomponente nach hinten verhindert, die anderenfalls zu einem Verlust der auf die Ankerarme einwirkenden Radialkraft führen würde.

  

[0019]    Wie am besten aus Fig. 6deutlich wird, ist jede Gleitstückkomponente 30 kürzer als die zugehörige Keilkomponente 48. Auf diese Weise wird genug Raum bereitgestellt, um eine axiale Anpassung der Gleitstückkomponente 30 während des Anziehens zu erlauben.

  

[0020]    Die Keilkomponente 20 und die Gleitstückkomponente 30 können aus einem bekannten Phenolbaumwoll-Verbundlaminat oder anderem geeigneten Material hergestellt sein.

  

[0021]    Der Wiederanziehprozess selbst kann mit dem Rotor in situ erfolgen, indem ein speziell entworfenes Werkzeug zum Treiben der Gleitstücke unter die Keilkomponenten benutzt wird. Das Werkzeug kann ein Werkzeug der Art sein, das in den gemeinschaftlichen US-Patentschriften Nr. 6 421 914 oder 6 584 680 offenbart ist, doch es können auch andere geeignete Werkzeuge benutzt werden. In diesem Zusammenhang stellt eine Bohrung oder eine Werkzeugöffnung 60 in der Keilkomponente 48 (siehe Fig. 4) einen Ankerpunkt für das Werkzeug bereit, und eine Werkzeugnut 52 an dem vorderen Ende der Keilkomponente 48 bietet Zugang über einen Druckarm des Werkzeugs zu dem Ende der nächstbenachbart (und axial innen) angeordneten Gleitstückkomponenten (siehe Fig. 5).

   Indem mit einem solchen Werkzeug Zugang zu der Gleitstückkomponenten besteht, kann die Gleitstückkomponente leicht aus seiner ersten oder ursprünglichen Position in eine zweite neue Position nach innen getrieben werden, um so die Keilkomponente oder die Keilkomponenten wieder anzuziehen, die wieder angezogen werden müssen, unabhängig von der Position des Keil- und Gleitstückaufbaus entlang dem Kern.

  

[0022]    Während die Erfindung in Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wurde, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt als die praktischste und bevorzugte betrachtet wird, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform begrenzt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, die im Geist und Umfang der beiliegenden Ansprüche enthalten sind.

Bezugszeichenliste

  

[0023]    
<tb>Generatorstatorkern<sep>10


  <tb>Radialnuten<sep>12


  <tb>Statorwicklungen<sep>14, 16


  <tb>Schwalbenschwanzkerben oder Hinterschneidungen<sep>18


  <tb>Keil- und Gleitstückkomponenten<sep>20, 22


  <tb>Füllstreifen<sep>24


  <tb>Flache abgeschrägte Flächen<sep>26, 28


  <tb>Gleitstückkomponenten<sep>30


  <tb>Abgeschrägte Oberfläche<sep>32


  <tb>Abgeschrägte Unterfläche<sep>34


  <tb>Schlitze<sep>36


  <tb>Längsachse<sep>38


  <tb>Sich seitlich erstreckende Zapfen<sep>40


  <tb>Vorderer und hinterer Abschnitt<sep>42, 44


  <tb>Abgeschrägte gepaarte Fläche<sep>46


  <tb>Keilkomponente<sep>48


  <tb>Bohrung oder Werkzeugöffnung 50<sep>50


  <tb>Werkzeugnut 52<sep>52

  

[0024]

Claims (10)

1. Generatorstatorkern (10), der Folgendes aufweist: Mehrere, sich axial erstreckende Radialnuten (12) , die um den Umfang desselben angeordnet sind, mit Wicklungen in jeder der Radialnuten; wenigstens einen anpassbaren Keil- und Gleitstückaufbau in jeder der Nuten, der angeordnet ist, um die Wicklungen zu halten, wobei der Aufbau eine Keilkomponente (48) und eine Gleitstückkomponente (30) enthält, die entlang jeweiliger abgeschrägter Flächen (32, 46), die auf den jeweiligen Seiten der Keilkomponente bzw.

der Gleitstückkomponente ausgebildet sind, gekoppelt sind, wobei die Gleitstückkomponente mit einem Bereich aus sich seitlich erstreckenden einzelnen Zapfen (40) auf jeder Seite derselben ausgebildet ist, die im Verhältnis zu einer Längsachse der Gleitstückkomponente abgewinkelt sind, wobei die Keilkomponente (48) gleitbar in einem Paar von Schwalbenschwanzkerben (18) in der Radialnut (12) aufgenommen ist, wobei die Gleitstückkomponente zwischen der Keilkomponente und den Wicklungen (14, 16) angeordnet ist, so dass die einzelnen Zapfen (40) in Eingriff mit Seitenwänden der Radialnut (12) gelangen.

2. Generatorstatorkern nach Anspruch 1, wobei eine Breitenabmessung der Gleitstückkomponente (30) in dem Bereich grösser ist als die Breitenabmessung in verbleibenden Abschnitten der Gleitstückkomponente

3. Generatorstatorkern nach Anspruch 1, wobei die einzelnen Zapfen in einem Winkel von etwa 45[deg.] zu der Längsachse ausgerichtet sind.

4. Generatorstatorkern nach Anspruch 1, wobei die Keilkomponente (48) mit einer Kerbe (52) an jedem Ende derselben ausgebildet ist.

5. Generatorstatorkern nach Anspruch 4, wobei die Keilkomponente (48) eine flache Oberfläche aufweist und die Gleitstückkomponente eine flache Unterfläche aufweist, wobei die Keilkomponente mit einer Werkzeugöffnung (50) in der Oberfläche ausgebildet ist.

6. Generatorstatorkern nach Anspruch 1, wobei die Gleitstückkomponente (30) aus einem Phenolbaumwoll-Verbundlaminat zusammengesetzt ist.

7. Generatorstatorkern nach Anspruch 1, wobei die einzelnen Zapfen (40) durch abgewinkelte Schlitze (36) getrennt sind, die vor der Längsachse enden.

8. Generatorstatorkern nach Anspruch 3, wobei die einzelnen Zapfen (40) durch abgewinkelte Schlitze (36) getrennt sind, die vor der Längsachse enden.

9. Anpassbarer Keil- und Gleitstückaufbau für einen Generatorstatorkern (10), der Folgendes aufweist: Mehrere sich axial erstreckende Radialnuten (12), die um den Umfang desselben angeordnet sind, mit Wicklungen (14, 16) in jeder der Radialnuten; wobei der Keil- und Gleitstückaufbau angepasst ist zum Einführen in jede Radialnut (12), um die Wicklungen (14, 16) in der jeweiligen Radialnut zu halten, wobei der Keil- und Gleitstückaufbau eine Keilkomponente (48) und eine Gleitstückkomponente (30) aufweist, die angepasst sind, um entlang gepaarten, abgeschrägten Ober- und Unterflächen (32, 46) aneinander zu koppeln, wobei die Gleitstückkomponente (30) mit mehreren sich seitlich, erstreckenden Zapfen (40) an einer Position axial zwischen gegenüberliegenden Enden der Gleitstückkomponente ausgebildet ist, wobei die Zapfen angepasst sind,

um flexibel in Eingriff mit gegenüberliegenden Seitenwänden der Radialnut (12) zu gelangen.

10. Anpassbarer Keil- und Gleitstückaufbau nach Anspruch 9, wobei eine Breitenabmessung der Gleitstückkomponente (30) in einem Bereich grösser ist als Breitenabmessungen von verbleibenden Abschnitten der Gleitstückkomponente.