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Die
Erfindung betrifft einen Ständer
einer elektrischen Maschine nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Ständer für elektrische
Maschinen mit Ständernuten,
in denen Ständerwicklungen
einliegen, sind bekannt. Die Nuten werden für die Ständerwicklung durch einen sogenannten
Nutkasten aus Isolierfolie oder durch Pulverbeschichten gegen die
Wicklungsdrähte
isoliert. Nach Einbringen der Ständerwicklung
in die Ständernuten
oder auch zusammen mit dem Einbringen der Ständerwicklung in die Ständernuten,
werden Nutverschlüsse
in Form von Deckschiebern in die Nuten eingebracht, um die Drähte der
Ständerwicklung
daran zu hindern, durch den Nutschlitz herauszufallen und um die
Drähte
der Ständerwicklung
gegen die Innenseiten eines den Nutschlitz abschließenden Zahnkopfes
zu isolieren. Der Nutverschluss überdeckt
hierbei den Nutschlitz in gesamter Paketlänge. Durch den begrenzten Bauraum
ist nur eine bestimmte elektrische Leistung des Generators möglich, eine
weitere Leistungssteigerung ist nur durch bessere Ausnutzung des
Generators insbesondere in elektromechanischer Hinsicht möglich. Hieran
sind die im Stand der Technik gegebenen Beschränkungen durch die Bauweisen
von Generatoren und die wicklungsbedingten Beschränkungen
nachteilig.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Ständer einer
elektrischen Maschine der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, der
eine bessere Generatorausnutzung ermöglicht und hierbei die genannten
Nachteile vermeidet.
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Hierzu
wird ein Ständer
einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, der Ständernuten
aufweist, in denen eine Ständerwicklung
einliegt, wobei die Ständernuten
zum Rückhalten
von Wicklungsdrähten
der Ständerwicklung
jeweils einen Nutverschluss aufweisen. Es ist vorgesehen, dass der
Nutverschluss aus einem ersten und einem zweiten Nutverschlussteil
gebildet ist, die nur die Endbereiche der Nuten abdecken. Eine Leistungssteigerung
bekannter Generatoren ist nur durch höhere elektromechanische Ausnutzung
des Generators möglich, wozu
eine Erhöhung
der Nutfüllung
beitragen kann, um den Widerstand der Ständerwicklung zu senken und
um deren Temperatur nicht anwachsen zu lassen. Aufgrund der durch
bekannte Bauformen in Hinblick aus Isolierfolien gebildete Nutkästen und
bekannte Nutverschlüsse
ist die realisierbare Nutfüllung begrenzt.
Bei Isolierung der Nutkästen
mit einem Pulverlack, wie er vereinzelt im Stand der Technik bekannt
ist, in möglichst
dünner
Schichtdicke und geeigneten Verfahren kann auf die Isolierfolie
verzichtet werden, wodurch eine Wicklung mit mehr Cu-Querschnitt
in die Nut eingebracht werden kann. Die die Nutschlitze abschließenden Zahnköpfe an den
stirnseitigen Enden der Nuten können
so aber nicht isoliert werden, da diese aufgrund ihrer filigranen
Ausmaße
nicht durch Anprägen
abgerundet werden können
und auf ihnen eine entsprechende Isolierschicht nicht haftet, wodurch
die Gefahr des Scheuerns von Wicklungsdrähten besteht, die verhindert
werden muss. Überdies
begrenzen bekannte Nutverschlüsse den
zur Verfügung
stehenden Bauraum im Nutschlitz beträchtlich. Um dies zu vermeiden,
wird der Nutverschluss in der vorgeschlagenen Ausführungsform aus
einem ersten und einem zweiten Nutverschlussteil gebildet, die jeweils
nur die Endbereiche der Nuten abdecken. Anders als im Stand der
Technik werden die Nutverschlüsse
also nicht im Bereich der Zahnköpfe
in die Nuten eingeschoben und bedecken diese Nutschlitze ganz, sondern
sie werden im Bereich der Zahnköpfe
nur mit geringfügig
in den Nutschlitz hineinragenden Nutverschlussteilen verschlossen.
Die Nutverschlussteile greifen folglich jeweils an einer Seite (Stirnseite)
des Nutschlitzes und dessen Zahnkopfes ein und halten die Wicklungsdrähte in dem
Nutschlitz fest und hindern sie gleichzeitig am Scheuern am Zahnkopf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Nutverschlussteile für
gleichseitige Enden der Nuten zusammenhängend ausgebildet. Ein Nutverschlussteil
als solches verschließt
lediglich einen Nutschlitz. Um mehrere Nutschlitze simultan verschließen zu können, sind
Nutverschlussteile für
gleichseitige Enden der Nuten, also solche, die an derselben Stirnseite
des Ständers
liegen, zusammenhängend
ausgebildet, beispielsweise an einem zusammenhängenden Ring oder an einem
zusammenhängenden Band.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
bilden die Nutverschlussteile für
gleichseitige Enden der Nuten die Zinken eines kammartigen Verschlusselements.
Die zusammenhängende
Ausbildung geschieht in dieser Ausführungsform so, dass die Nutverschlussteile
auf einem Trägerelement
angeordnet sind beziehungsweise einstückig mit einem solchen ausgebildet
sind und hierbei wie die Zinken eines Kammes mit dem Trägerelement
ein kammartiges Verschlusselement bilden, wobei die Nutverschlussteile
in die Nutschlitze eingeschoben werden, das Trägerelement des Verschlusselements
jedoch nicht.
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In
einer anderen, bevorzugten Ausführungsform
setzt sich das Verschlusselement aus mehreren, separaten Segmenten
zusammen. Eine Ausführungsform,
bei der sich das Verschiusselement aus mehreren separaten Segmenten
zusammensetzt, ist einfacher und leichter zu handhaben, da nicht
die ringförmige
Ausgestaltung des Ständers
und der mit der Ständerwicklung
befüllten
Nuten in einem Zug unter Anwendung größtmöglicher Sorgfalt zur Vermeidung
von Fehleinschub gleichzeitig bestückt werden muss, sondern einzelne
Verschlusselemente zu dem Ringelement zusammengesetzt werden können.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
weist das Verschlusselement eine Zinkenanordnung auf, die der Nutteilung
entspricht oder die weniger Zinken als die Nutteilung aufeist. Soweit
die Zinkenanordnung der Nutteilung entspricht, wird in jeden Nutschlitz
ein Verschlusselement eingebracht. Weist das Verschlusselement weniger
Zinken auf, als die Nutteilung ist, wird nur in einige von mehreren Nutschlitzen
ein Verschlusselement eingebracht. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft
sein, wenn die Ständerwicklung
bereits durch Lackierverfahren oder ähnliches ausreichend sicher
in den Nutschlitzen einliegt und auch ein Scheuern an Zahnköpfen nicht
erwartet wird, sondern lediglich die Wicklungen am Verlassen der
Nutschlitze gehindert werden müssen.
Bei Drehstrom-Wicklungen mit mehreren Phasen, bei denen die Wicklungen
der einzelnen Phasen nacheinander in die Nuten eingezogen werden,
kann es vorteilhaft sein, beziehungsweise nur notwendig sein, die
Wicklung, die als Letzte in den Ständer eingefügt worden ist, in den Nuten
durch Zinken des kammartigen Verschlusselements gegen die Berührung mit
dem Zahnkopf zu sichern. Wenn die Wicklung dieser Phase gegen Herausfallen
aus den Nuten gesichert ist, dann hält deren Wickelkopf die Wickelköpfe der
Wicklungen der anderen Phasen zurück, deren Wicklungsdrähte dann
ihrerseits am Herausfallen aus der Nut gehindert werden, ohne dass
dazu ein eigener Zinken am kammartigen Verschlusselement erforderlich
wäre. Weiter
ist dies vorteilhaft, wenn durch die abweichende Teilung mehrere
Verschlusselemente übereinander
vorgesehen sind, wobei jeweils ein Nutverschlussteil eines Verschlusselements
in einer Nut einliegt, und ein Nutverschlussteil eines anderen Verschlusselements
in dem nächsten Nutschlitz.
Näheres
zeigen die Figuren.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen
Ständer
einer elektrischen Maschine mit Nutschlitzen und Zahnköpfen,
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2 ein
kammartiges Verschlusselement und
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3 einen
Ständer
einer elektrischen Maschine mit eingelegten, kammartigen Verschlusselementen.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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1 zeigt
in Aufsicht einen Ständer 1 einer nicht
dargestellten elektrischen Maschine. Dieser weist eine im Wesentlichen
ringförmige
Geometrie mit einer Ringaußenseite 2 und
einer Ringsinnenseite 3 auf, wobei an der Ringinnenseite
radial ausgebildete Ständernuten 4,
jeweils innenseitig offen, ausgebildet sind, die zueinander gleich
beabstandet sind und die der Aufnahme von nicht dargestellten Ständerwicklungen
dienen. Jede Ständernut 4 weist
zum Zentrum des Ständers 1 hin
(also an der Ringinnenseite 3) eine als Nutschlitz 5 ausgebildete Öffnung 6 auf,
die zum Einbringen von nicht dargestellten Wicklungsdrähten in
die Ständernuten 4 zur
Ausbildung der nicht dargestellten Ständerwicklung dient. Die Nutschlitze 5 sind
in Axialerstreckung des Ständers 1 durchgehend
und hiermit ebenso lang wie die jeweilige Ständernut 4; die Nutschlitze 5 sind
gegenüber der
Ständernut 4 an
der Ringinnenseite verengt, sie weisen jeweils die Nutschlitze 5 abschließende Zahnköpfe 7 auf,
die die Ständernut 4 jeweils überragen
und verengen, wobei lediglich der Nutschlitz 5 einer jeden
Ständernut
offen bleibt. Der Ständer 1 wird insgesamt
aus einem Ständerpaket 8 gebildet.
Das Ständerpaket 8 ist,
insbesondere im Bereich der Ständernuten 4 und
der Zahnköpfe 7 durch
eine Pulverlackschicht 9 isoliert. Hierzu sind die Zahnköpfe 7 an
ihren stirnseitigen Kanten 10 leicht verrundet, um der
Pulverlackschicht 9 eine bessere Haftung zu geben und ein
Scheuern der nicht dargestellten Wicklungsdrähte zu vermeiden. Lediglich
Zahnkopfkanten 11 im Bereich der Nutschlitze 5 können auf
diese Weise nicht isoliert werden und bedürfen nach wie vor eines Nutverschlusses,
der den direkten Kontakt der nicht dargestellten Ständerwicklung
mit der Zahnkopfkante 11 verhindert und gleichzeitig die nicht
dargestellte Ständerwicklung
an einem Herausgleiten aus der Ständernut 4 hindert.
Hierzu werden die nachfolgend beschriebenen Nutverschlüsse verwendet,
die in gleichseitige Enden 21 der Ständernuten 4 eingreifen.
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2 zeigt
ein Verschlusselement 12, das als kammartiges Verschlusselement 13 ausgebildet ist,
wobei Nutverschlussteile 14 in der Art von Zinken 15 für die gleichseitigen
Enden 21 der Ständernuten 4 (vergleiche 1)
ausgebildet sind. Die einzelnen Verschlussteile 14 haben
eine solche Breite b, dass die in die in 1 beschriebenen
Ständernuten 4 eingeschoben
werden können,
und zwar unterhalb der Zahnkopfkante 11 zwischen der dort
nicht dargestellten Ständerwicklung
und der Zahnkopfkante 11. Die Breite b verringert sich bevorzugt
zu einer Zinkenoberseite 16 eines jeden Nutverschlussteils 14 hin.
Auf diese Weise ist ein leichtes Einführen jedes Nutverschlussteils 14 in
die jeweilige Ständernut 4 (vergleiche 1)
möglich.
Die einzelnen Nutverschlussteile 14 weisen zueinander eine
Nutteilung n auf, wobei diese Nutteilung n dem Abstand der einzelnen
Ständernuten
(vergleiche 1) entspricht. In vorliegendem
Ausführungsbeispiel
ist folglich jeder Ständernut 4 ein
Nutverschlussteil 14 zugeordnet. Jedes Nutverschlussteil 14 wird
folglich in eine Ständernut 4 (vergleiche 1)
eingeführt
und schließt die
Ständernut 4 an
einer ihrer Endseiten nach oben zur Zahnkopfkante 11 (vergleiche 1)
beziehungsweise in Richtung des Rotorzentrums hin ab.
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3 zeigt
den Ständer 1 einer
nicht dargestellten elektrischen Maschine mit einzelnen Ständernuten 4,
diese innenseitig öffnende
Nutschlitzen 5, diese abschließende Zahnköpfen 7 und Verschlusselementen 12,
wobei jeweils ein Verschlusselement 12 an jeder Seite 17 des
Ständers 1 angeordnet
ist, so dass jeder Ständernut 4 jeweils
endseitig abgeschlossen wird, und zwar mittels je eines Verschlusselements 12 pro
gleichseitigem Ende 21.
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Das
Verschlusselement 12 ist hierbei in der in 2 beschriebenen
Ausbildung als kammartiges Verschlusselement 13 ausgebildet,
also längserstreckt,
und wird zum Einlegen in die jeweiligen Ständernuten 4 der Nutverschlussteile 14 zu
einem Ring 18 gebogen, der an Verschlusselementendseiten 19 eine
Stoßstelle 20 aufweist.
Bei einer Ausführung
aus mehreren Einzelteilen, insbesondere in segmentartiger Ausführung in
zwei oder mehr Einzelteilen, weist das Verschlusselement 12 mehrere
Stoßstellen 20 auf.
Auf diese Weise kann das ringförmige
Verschlusselement 12 aus mehreren Segmenten leicht zusammengesetzt
werden. Gleichseitige Enden 21 der Ständernuten 4 werden
dabei jeweils von einem Verschlusselement 12 verschlossen,
dessen Nutverschlussteile 14 jeweils die Ständernuten 4 nur
einer Seite des Ständers 1 abschließen.
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Auf
diese Weise lässt
sich durch Vermeidung der im Stand der Technik üblichen Isolierungen durch aus
(nicht dargestellter) Isolierfolie gebildeten sogenannten Nutkästen eine
wesentliche Erhöhung
der Nutfüllung
mit Ständerwicklungsdrähten erreichen, so
dass der vorhandene Bauraum eines mit einem solchen Ständer 1 ausgerüsteten Generators
elektrisch effektiver genutzt werden kann.