DE10059385A1

DE10059385A1 - Doppelroebelstab für die Wicklung einer elektrischen Maschine sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10059385A1
Application number: DE2000159385
Authority: DE
Inventors: Guenter Mueller
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: General Electric Switzerland GmbH
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-13

Abstract

Ein Doppelroebelstab (10) für die Wicklung einer elektrischen Maschine umfasst eine Mehrzahl von Teilleitern (13, 14), die auf vier nebeneinander angeordnete Teilleiterstapel aufgeteilt sind, sowie zwei Reihen (15a, b) von Kühlleitern (15), welche jeweils zwischen den beiden inneren Teilleiterstapeln und einem der äußeren Teilleiterstapel angeordnet sind. DOLLAR A Bei einem solchen Doppelroebelstab wird eine Vereinfachung in der Herstellung dadurch erreicht, dass die beiden inneren Teilleiterstapel einen Kernroebelstab (11) bilden, in welchem ausschließlich die Teilleiter (13) der beiden inneren Teilleiterstapel miteinander verdrillt sind, dass die beiden äußeren Teilleiterstapel einen Hohlroebelstab (12) bilden, in welchem ausschließlich die Teilleiter (14) der beiden äußeren Teilleiterstapel miteinander verdrillt sind, und dass die Kühlleiter (15; 15a, b) ohne Kröpfstellen durch den Doppelroebelstab (10) hindurchlaufen.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Maschinen. Sie betrifft einen Doppelroebelstab gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Doppelroebelstab ist z. B. aus der US-A-3,960,803 oder der EP-A2-0 683 559 bekannt.

STAND DER TECHNIK

Es ist seit langem bekannt, die Wicklungsstäbe, insbesondere für den Stator einer elektrischen Maschine, als Doppelroebelstab auszuführen, wobei anstelle der zwei Teilleiterstapel eines einzelnen Roebelstabes insgesamt vier Teilleiterstapel ne beneinander angeordnet und auf vorherbestimmte Weise miteinander verdrillt sind. Eine mögliche Art der Verdrillung (Verroebelung) ist in der DE-A1-197 54 943 offenbart. Hier wird durch eine parallele und gekreuzte Kröpfung der Teilleiter der einzelnen Teilleiterstapel eine Verdrillung aller Teilleiterstapel miteinander nach Art eines einfachen Roebelstabes bewirkt, was eine optimale Kompensation der Quer- und Radialfelder der im Betrieb befindlichen Maschine ermöglicht. Ist bei einem solchermassen verdrillten Wicklungsstab eine innere Kühlung mittels inner halb des Stabes verlaufender Kühlleiter vorgesehen (siehe z. B. die Kühlkanäle 13, 14 der US-A-3,960,803), werden diese Kühlleiter ebenfalls gekröpft, wodurch eine optimale Kühlung innerhalb des Stabes erreicht wird. Zur Verfestigung des derart verdrillten Wicklungsstabes werden üblicherweise zwischen den Teilleiterstapeln und den Kühlleitern vorimprägnierte Fasermatten oder Gewebe (sog. "prepregs") vorgesehen, die in einem Ausbackprozess des verdrillten Stabes zu einer Verkle bung der Teilleiterstapel und Kühlleiter und damit zu einer Verfestigung des Sta bes führen (siehe die US-A-3,960,803).

Die Herstellung eines Doppelroebelstabes gemäss der DE-A1-197 54 943 ist je doch aufgrund der aufwendigen Flechtarbeit und der zusätzlichen Kröpfung der Kühlleiter relativ aufwendig. Darüber hinaus führt die Kröpfung der Kühlleiter leicht zu Quetschungen, die den Kühlmittelfluss beeinträchtigen können.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Doppelroebelstab zu schaffen, der un ter weitgehender Beibehaltung der guten Kompensations- und Kühlungseigen schaften bekannter Doppelroebelstäbe leichter herzustellen ist, sowie ein Verfah ren zu dessen Herstellung anzugeben.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 7 ge löst. Der Kern der Erfindung besteht darin, den Doppelroebelstab in zwei ineinan dergeschobene einzelne Roebelstäbe, einen Hohlroebelstab und einen in den Hohlroebelstab eingeschobenen Kernroebelstab zu unterteilen, die jeweils nur in sich verdrillt bzw. verroebelt sind, und in Zwischenräumen zwischen den beiden Roebelstäben die Kühlleiter ohne Kröpfstellen durch den Doppelroebelstab hin durchlaufen zu lassen. Die beiden separat verroebelten Stäbe lassen sich leichter herstellen. Da die Kühlleiter nicht gekröpft sind, wird die Herstellung weiter ver einfacht. Die an sich bekannte Ausführung aus unmagnetischem Stahl ermöglicht es aus der Perspektive der elektrischen Verluste, die Stahlhohlleiter "hochkant" anzuordnen.

Eine erste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlleiter aus unmagnetischem Stahl sind, dass die Kühlleiter jeweils mit einer isolierenden Umbandelung versehen sind, und dass die beiden Roebelstäbe über die dazwischenliegenden Kühlleiter und deren Umbandelung fest miteinander verbunden, insbesondere verklebt sind, wobei die Umbandelung der Kühlleiter vorzugsweise aus einem vorimprägnierten Gewebeband besteht. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine Verfestigung des Doppelroebelstabes ermög licht.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlleiter vor dem Einschieben mit einer isolierenden Um bandelung versehen werden, welche beim Verfestigen des Stabes als Verklebe medium dient, und dass eine Umbandelung aus einem vorimprägnierten Gewebe verwendet wird. Insbesondere wird der Kernroebelstab vor dem Einschieben in den Hohlroebelstab im geraden Stabteil verfestigt.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 den Querschnitt durch einen Doppelroebelstab gemäss einem be vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung (die äussere Isolie rung des Stabes ist weggelassen);

Fig. 2 im Querschnitt den bei der Herstellung des Stabes nach Fig. 1 verwendeten vorgefertigten Hohlroebelstab;

Fig. 3 im Querschnitt den bei der Herstellung des Stabes nach Fig. 1 verwendeten vorgefertigten Kernroebelstab;

Fig. 4 im Querschnitt den Hohlroebelstab aus Fig. 2 mit dem eingescho benen Kernroebelstab aus Fig. 3;

Fig. 5 den kombinierten Stab aus Fig. 4 nach dem Einschieben der Kühlleiter; und

Fig. 6 in der Draufsicht von oben den Doppelroebelstab gemäss Fig. 1 mit der zugehörigen Verroebelung der Teilleiter.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Doppel roebelstabes nach der Erfindung wiedergegeben. Der Doppelroebelstab 10 um fasst einen (inneren) Kernroebelstab 11 (in Fig. 3 einzeln dargestellt), einen (äus seren) Hohlroebelstab 12 (in Fig. 2 einzeln dargestellt) und zwei Reihen 15a und 15b von je fünf Kühlleitern 15, die in Zwischenräumen 17 und 18 (Fig. 4) zwischen dem Hohlroebelstab 12 und dem Kernroebelstab 11 angeordnet sind.

Der Kernroebelstab (Einschubroebelstab) 11 besteht aus zwei nebeneinander an geordneten Teilleiterstapeln 11a und 11b mit jeweils einer Mehrzahl von Teilleitern 13, die innerhalb des Kernroebelstabes 11 mittels entsprechender Kröpfungen verroebelt sind (beispielhaft ist dies für zwei Teilleiter TL3 und TL4 in Fig. 6 darge stellt). Die Teilleiter 13 bestehen vorzugsweise aus einem Lackdraht mit Epoxy (einseitiger Auftrag ca. 0,08 mm). Sie sind um 540° verroebelt. Der Kernroebelstab 11 ist im geraden Stabteil verfestigt. Es gibt keine Hälftenisolation und keine Kröpfstellenisolationen.

Der Hohlroebelstab 12 besteht ebenfalls aus zwei Teileiterstapeln 12a und 12b, die mit Abstand nebeneinander angeordnet und deren Teilleiter 14 innerhalb des Hohlroebelstabes 12 miteinander verroebelt sind (beispielhaft ist dies für zwei Teilleiter TL1 und TL2 in Fig. 6 dargestellt). Der Hohlroebelstab 12 hat vorzugs weise eine Daglas-Drahtisolation. Eine Stabverfestigung ist nicht vorgesehen.

Die Kühlleiter 15 weisen eine Umbandelung 16 mit einem vorimprägnierten Ge webeband ("prepreg") auf. Sie verlaufen ohne Kröpfung in Längsrichtung durch den Doppelroebelstab 10. Sie sind vorzugsweise aus unmagnetischem Stahl.

Die Herstellung (Montage) des Doppelroebelstabes erfolgt gemäss Fig. 2 bis 5 wie folgt:

1. Der vorgefertigte, verfestigte Kernroebelstab 11 gemäss Fig. 3 wird in den vorgefertigten (unverfestigten) Hohlroebelstab 12 gemäss Fig. 2 einge schoben; es ergibt sich dann eine Konfiguration gemäss Fig. 4 mit ent sprechenden Zwischenräumen 17 und 18;
2. die mit der Umbandelung 16 isolierten Kühlleiter 15 werden in zwei Reihen 15a und 15b in die Zwischenräume 17 und 18 eingeschoben (Fig. 5);
3. es werden (in bekannter Weise) die Ausfüllstreifen (Kitt) und der In nenglimmschutzstreifen aufgebracht; und
4. der gerade Teil des Stabes wird verfestigt (die vorimprägnierte Kühlleiteri solation bzw. Umbandelung 16 dient dabei als Verklebemedium).

Der fertige (verfestigte) Doppelroebelstab 10 und das Verfahren zu seiner Her stellung haben die folgenden Vorteile:

- Reduzierung der Herstellzeiten bedingt durch den Wegfall der Kühlleiter kröpfungen und einer vereinfachten Flechtarbeit.
- Wegfall der inneren Isolationsbeilagen wie Kittstücke, Kröpfeinlagen und Hälftenisolationen.
- Besserer Formfaktor.
- Keine Quetschungen der Kühlleiter.
- Gleichmassige Kühlung der Teilleiter.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Doppelroebelstab

11

Kernroebelstab
11a, b Teilleiterstapel

12

Hohlroebelstab
12a, b Teilleiterstapel

13

,

14

Teilleiter

15

Kühlleiter
15a, b Reihe (Kühlleiter)

16

Umbandelung

17

,

18

Zwischenraum
TL1, . . ., 4 Teilleiter

Claims

1. Doppelroebelstab (10) für die Wicklung einer elektrischen Maschine, wel cher Doppelroebelstab (10) eine Mehrzahl von Teilleitern (13, 14; TL1, . . ., TL4) um fasst, die auf vier nebeneinander angeordnete Teilleiterstapel (11a, b; 12a, b) auf geteilt sind, sowie zwei Reihen (15a, b) von Kühlleitern (15), welche jeweils zwi schen den beiden inneren Teilleiterstapeln (11a, b) und einem der äusseren Teil leiterstapel (12a, b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden inneren Teilleiterstapel (11a, b) einen Kernroebelstab (11) bilden, in welchem aus schliesslich die Teilleiter (13) der beiden inneren Teilleiterstapel (11a, b) miteinan der verdrillt sind, dass die beiden äusseren Teilleiterstapel (12a, b) einen Hohl roebelstab (12) bilden, in welchem ausschliesslich die Teilleiter (14) der beiden äusseren Teilleiterstapel (12a, b) miteinander verdrillt sind, und dass die Kühlleiter (15; 15a, b) ohne Kröpfstellen durch den Doppelroebelstab (10) hindurchlaufen.

2. Doppelroebelstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleiter (15; 15a, b) aus unmagnetischem Stahl sind, dass die Kühlleiter (15; 15a, b) jeweils mit einer isolierenden Umbandelung (16) versehen sind, und dass die beiden Roebelstäbe (11, 12) über die dazwischenliegenden Kühlleiter (15; 15a, b) und deren Umbandelung (16) fest miteinander verbunden, insbesondere verklebt sind.

3. Doppelroebelstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umbandelung (16) der Kühlleiter (15; 15a, b) aus einem vorimprägnierten Gewe beband besteht.

4. Doppelroebelstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verroebelung des Kernroebelstabes (11) 540° beträgt.

5. Doppelroebelstab nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kernroebelstab (11) in seinem geraden Stabteil verfestigt ist.

6. Doppelroebelstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Hohlroebelstab (12) unverfestigt ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Doppelroebelstabes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt der Hohlroebelstab (12) und der Kernroebelstab (11) mit ihrer Verdrillung der Teilleiter (14 bzw. 13) getrennt hergestellt werden, dass in einem zweiten Schritt der Kern roebelstab (11) derart in den Hohlroebelstab (12) eingeschoben wird, dass zwi schen dem Kernroebelstab (11) und dem Hohlroebelstab (12) auf zwei gegen überliegenden Seiten jeweils ein Zwischenraum (17, 18) frei bleibt, dass in einem dritten Schritt in die Zwischenräume (17, 18) die Kühlleiter (15) eingeschoben werden, und dass in einem vierten Schritt der entstandene Stab in seinem gera den Teil verfestigt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleiter (15) vor dem Einschieben mit einer isolierenden Umbandelung (16) versehen wer den, welche beim Verfestigen des Stabes als Verklebemedium dient.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umban delung (16) aus einem vorimprägnierten Gewebe verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernroebelstab (11) vor dem Einschieben in den Hohlroebelstab (12) im geraden Stabteil verfestigt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich net, dass zwischen dem dritten und vierten Schritt Ausfüllstreifen, insbesondere aus Kitt, und ein Innenglimmschutzstreifen aufgebracht werden.