-
Die
Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Maschine mit eingangsseitig
verengten, mit einer Wickelköpfe
aufweisende Maschinenwicklung aufweisenden Nuten, und mit einer
die Wickelköpfe übergreifenden,
in den Nuten verlaufenden, von einer Schnur gebildeten Schnurbandage.
Die Erfindung betrifft ferner ein auf die Herstellung der Schnurbandage
gerichtetes Verfahren.
-
Stand der Technik
-
Im
Stand der Technik ist es bekannt, auf Rotoren von elektrischen Maschinen
für bestimmte
Anwendungsgebiete als Abrasionsschutz eine Bandage auf Teilbereiche
des Rotors aufzubringen. Hierbei ist es bekannt, eine Polyesterschnur
als Bandage zu verwenden, die im Bereich des Schnuranfanges und des
Schnurendes unter Hitzeeinwirkung durch Anschmelzen verklebt wird.
Weiter ist es bekannt, Bandagen aus Zwirn herzustellen, wobei Schnuranfang und
Schnurende aber verknotet werden müssen. Eine entsprechende, sorgfältige Verknotung
ist automatisiert nicht möglich,
so dass im Stand der Technik die Rotoren aus der Fertigungslinie
entnommen und die Verknotungen von Hand hergestellt werden müssen. Hierdurch
ist ein großer
logistischer Aufwand sowie ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich,
wobei in ungünstigen
Fällen
auch die Qualität
der Verknotungen nicht gleichbleibend ist.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, zur Minimierung von Stoffkosten und zur Prozessverbesserung eine
vollautomatische Schnurbandage zu fertigen. Insbesondere soll die
Schnurfestlegung ohne manuellen Eingriff erfolgen können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Hierzu
wird ein Rotor einer elektrischen Maschine vorgeschlagen mit eingangsseitig
verengten, eine Wickelköpfe
aufweisende Maschinenwicklung aufweisenden Nuten, und mit einer
die Wickelköpfe übergreifenden,
in den Nuten verlaufenden, von einer Schnur gebildeten Schnurbandage.
Hierbei ist vorgesehen, dass mindestens ein Ende der Schnur von
einem in eine der Nuten eingebrachten Füllelement zur Festlegung in
einen zwischen Wicklung und Nutverengung gebildeten Zwickelraum
der Nut gedrängt
ist. Die Festlegung der Schnur erfolgt demzufolge nicht durch eine
Verknotung oder Verschweißung
beziehungsweise wärmebedingte
Verklebung (Anschmelzen von Schnurmaterial), sondern durch ein Eindrängen in
den Zwickelraum, der zwischen Wicklung und Nutverengung der Nut
ausgebildet ist. Dieses Eindrängen
in den Zwickelraum erfolgt durch das Füllelement, das mindestens ein
Ende der Schnur kraftbeaufschlagt und auf diese Weise in den Zwickelraum
eindrängt.
Durch die Eindrängen
in den Zwickelraum mittels des Füllelements
wird das Ende der Schnur daran gehindert, sich aus der erwünschten,
vorgesehenen Einbringungslage zu lösen; ein Lockern der Schnurbandage
im Betrieb wird hierdurch vermieden. Durch das Verkeilen des Endes
der Schnur im Zwickelraum durch das Füllelement wird eine Verknotung
oder eine Verklebung überflüssig. Besonders
vorteilhaft ist hieran, dass der fehlerträchtige Vorgang des Verknotens,
insbesondere des händischen
Verknotens, entfallen kann. Ebenfalls ist es nicht erforderlich,
den Rotor (wie im Stand der Technik bei der Verklebung von Polysterschnur üblich) einer
Wärmebeaufschlagung
auszusetzen oder einen weiteren chemischen Stoff, nämlich den
Kleber, einzubringen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
besteht das Füllelement
aus einem Papierwerkstoff. Papierwerkstoffe sind in großer Menge
sehr preisgünstig
verfügbar
und für
eine große
Vielzahl von Anwendungen konfigurierbar.
-
Besonders
bevorzugt ist das Füllelement eine
Papierschnur, insbesondere eine durch Verformung abgeplattete Papierschnur.
Der Papierwerkstoff ist hierbei zu einer Schnur geformt, die durch eine
Abplattung in ihren Dimensionen so verändert wird, dass ein Füllelement
in der Art eines sogenannten Papierkeils gebildet wird, wobei die
Ausführung nicht
im eigentlichen Sinne keilförmig
sein muss; maßgeblich
ist die Abplattung der Papierschnur zur Ausbildung eines eher flächigen denn
runden Querschnitts.
-
Bevorzugt
weist die abgeplattete Papierschnur eine größere Breite auf als die Breite
des Nuteingangs der Nut. Hierdurch ist es möglich, die abgeplattete Papierschnur
gewissermaßen
selbstsperrend in der Nut zu verkeilen. Sie untergreift hierbei
nämlich
die Nutverengung und tritt selbst zumindest abschnittsweise in den
Zwickelraum zwischen Maschinenwicklung und Nutverengung ein, wobei
sie die dort eingebrachte Schnur festlegt.
-
In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
ist das Füllelement
kürzer
als die Länge
der Nut. Es ist zur hinreichenden Festlegung des Endes der Schnur
in der Nut nicht erforderlich, das Füllelement über die gesamte Länge der
Nut auszubilden. Es reicht aus, dass das Füllelement in einem Bereich
der nut eingebracht ist, an deren Ende das Ende der Schnur liegt.
Hierdurch lässt
sich eine unnötige
Masseerhöhung
des Rotors, insbesondere eine exzentrische Masseerhöhung des
Rotors, sehr vorteilhaft vermeiden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Schnur einen Anfang und ein Ende aufweist
und dass bei der Erstellung der Schnurbandage der Anfang zur Befestigung
eingewickelt und das Ende mittels des Füllelements fixiert wird. Die Enden
der Schnur, die die Schnurbandage bilden, werden demzufolge in einen
Anfang und ein Ende unterschieden, wobei der Anfang dasjenige Ende
der Schnur ist, das zu Beginn der Bandagenherstellung bearbeitet
wird, und das Ende der Schnur das Ende, das am Ende der Herstellung
der Bandage zu fixieren ist. Der Anfang der Schnur wird demzufolge
nicht festgelegt durch ein Füllelement
oder durch ein ähnliches
Hilfsmittel oder beispielsweise durch Verklebung, sondern durch
ein Einwickeln. Dies entspricht beispielsweise der Handhabung einer
Knotenbildung und beruht darauf, dass Reibungskräfte zwischen einzelnen Teilen
des Rotors und zwischen Schnurabschnitten in einer solchen Art und
Weise aufgebaut werden, dass die Schnur selbstsperrend hält. Beim Einbringen
der Schnur, nämlich
des Schnuranfanges, in die Nuten wird von einer Nut in eine anderen Nut über einen
Wickelkopf verfahren, wobei sich sehr schnell eine Struktur von übereinanderliegenden Schnurabschnitten
ergibt, die ein Herauslaufen der Schnur aus der Nut durch die aufgebrachten
Reibungskräfte
(weil die Schnur nicht lose, sondern unter Spannung eingebracht
wird) vermeidet. Auf eine separate Festlegung des Schnuranfanges
durch ein Füllelement
oder eine Verklebung kann demzufolge verzichtet werden.
-
Weiter
wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Befestigung des Endes einer
von einer Schnur gebildeten Schnurbandage eines Rotors einer elektrischen
Maschine, insbesondere zur Verwendung bei einem Rotor nach einem
oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen. Hierbei wird
mindestens ein Ende der Schnur so in eine Nut des Rotors eingelegt,
dass nach dem Einlegen der Schnur in die eintrittsseitig verengte
Nut ein Füllelement
derart eingebracht wird, dass das Ende in einen zwischen Wicklung
und Nutverengung gebildeten Wickelraum gedrängt wird. Dieses Verfahren
lässt sich
die Verwendung einer einfachen Schnur (Zwirn) zu, die in besonders
vorteilhafter Weise mit einem Harz nach ihrer Einbringung geträngt werden
kann oder die sich beim Tränken
des Rotors in Harz, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in besonders
vorteilhafter Weise mit Harz füllt,
so dass ein besonders stabiler und haltbarer Verbund entsteht.
-
Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne
aber hierauf beschränkt
zu sein.
-
Es
zeigen
-
1 einen
Rotor einer elektrischen Maschine,
-
2 eine
Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts dieses Rotors,
-
3 das
Einbringen eines von einer Papierschnur gebildeten Füllelements
in eine Nut zur Festlegung des Füllelements
und
-
4 den
Rotor nach Einbringung des Füllelements
in fertigem Zustand.
-
1 zeigt
einen Rotor 1 zum Einbau in eine nicht dargestellte elektrische
Maschine. Der Rotor 1 lagert auf einer Rotorwelle 2 und
weist an einem ersten Rotorende 3 ein Lüfterrad 4 zur Kühlluftförderung sowie
an einem zweiten Rotorende 5 einen Kommutator 6 auf,
der mit einer auf dem Rotor 1 aufgebrachten Ma schinenwicklung 7 zu
deren Versorgung mit elektrischer Energie in aus dem Stand der Technik bekannter
Weise elektrisch leitend verbunden ist. Der Rotor weist in Lamellenpaketen 8 Nuten 9 auf,
in die die Maschinenwicklung 7 eingebracht ist, dergestalt, dass
die Wicklung 7 bildende Leiter aus Kupferdraht in aus dem
Stand der Technik bekannter Weise unter Ausbildung von Wickelköpfen 10 spulenförmig zur Erzeugung
magnetischer Feldlinien in den Nuten geführt sind. Nach Aufbringung
der Maschinenwicklung 7 wird, in einer Nut 9 beginnend,
eine Schnur 11 eingelegt, die über die Wickelköpfe 10 in
einer solchen Art und Weise geführt
ist, dass sie die Wickelköpfe 10 mit
einem netzartigen Geflecht 12 überfängt. Die Schnur 11 wird
hierzu von einer Nut 9 ausgehend über einen Wickelkopf 10 an
dem ersten Rotorende 3 geführt und dann in einer anderen
Nut 9 zum zweiten Rotorende 5 und dem dortigen
Wickelkopf 10 zurückgeführt, solange,
bis sich ein wie hier beispielhaft dargestelltes Geflecht 12 ausgebildet
hat. Die Schnur 11 bildet dadurch mittels des Geflechts 12 eine
kompakte Bandage 13, nämlich
eine Schnurbandage 14, am Rotor 1, insbesondere über den
Wickelköpfen 10, aus.
Die Wickelköpfe 10 werden
hierdurch sehr gut gegen abrasive, beispielsweise in einem Kühlluftstrom 15 herangeführte Teilchen
geschützt,
da bei Rotation des Rotors 1 im Betrieb der nicht dargestellten
elektrischen Maschine die im Kühlluftstrom 15 herangeführten Teilchen,
wie beispielsweise Staubpartikel, an den jeweils höchsten Stellen
der Wickelköpfe 10,
die durch das Geflecht 12 gebildet werden, abgeleitet werden
und die empfindlichen Wickelköpfe 10 nicht
erreichen. Hierdurch wird ein sehr guter Abrasionsschutz für die Wickelköpfe 10 bereitgestellt. Gleichzeitig
wird eine gute mechanische Fixierung der Maschinenwicklung 7,
insbesondere der Wickelköpfe 10,
erreicht, die sich durch ein Tränken
der Schnur 11 oder auch der Maschinenwicklung 7 beziehungsweise
des gesamten Rotors 1 mit einem Harz 16 noch steigern
lässt.
-
2 zeigt
abschnittsweise einen Querschnitt durch den beschriebenen Rotor 1,
mit Lamellenpaketen 8, in denen in Längsrichtung die Nuten 9 ausgebildet
sind. Die Nuten 9 weisen oberseitig, also an einer Außenumfangsseite 17 des
Rotors 1, eine Nutverengung 18 auf, also eine
Verringerung einer lichten Weite w der Nut 9, durch die
die Maschinenwicklung 7 in die Nut 9 eingebracht
ist. Zwischen der Maschinenwicklung 7 und der Nutverengung 9 ist
ein Zwickelraum 19 ausgebildet, nämlich in einem solchen Bereich,
in dem sich zur Ausbildung der Nutverengung 18 das Material
der Lamellenpakete 8 gewissermaßen dachförmig über Bereiche der Maschinenwicklung 7 breitet.
In diesem Zwickelraum 19 ist die Schnur 11 eingelegt,
in einer solchen Art und Weise, dass sie in dem Zwickelraum 19 zwischen
Lamellenpaket 8 und Maschinenwicklung 7 klemmend
gehalten ist. Zur Fixierung dieses klemmenden Haltens der Schnur 11 ist
ein Füllelement 20 in
die Nut 9 so eingelegt, dass es, unterhalb der Nutverengung 18 in Anlage
an der Maschinenwicklung 7, in die Zwickelräume 19 links-
und rechtsseitig der Nutverengung 18 gedrängt ist.
Hierdurch hält
das Füllelement 20 die Schnur 11 in
den Zwickelraum 19 gedrängt,
wodurch sich die Schnur 11 nicht aus dem Zwickelraum 19 lösen kann.
Auf diese Weise wird ein sehr gutes Halten und eine zuverlässige Festlegung
der Schnur 11 in den Zwickelraum 19 und damit
am Rotor 1 bewirkt. Ein zusätzliches Verknoten der Schnur 11 nach
Aufbringung der in 1 gezeigten Bandage 13 ist
nicht erforderlich.
-
3 zeigt
abschnittsweise den Rotor 1 mit den Lamellenpaketen 8,
in die zur Ausbildung der Bandage 13 über den Wickelköpfen 10 die
Schnur 11 eingebracht ist. Nach Fertigstellung der Bandage 13 wird
ein Ende 21 der Schnur 11 gespannt gehalten und
das Füllelement 20 in
die Nut 9 eingebracht, aus der das Ende 21 der
Schnur 11 nach Fertigstellung der Bandage 13 austritt.
Das Füllelement 20 ist
von einer Papierschnur 22 gebildet, es besteht demzufolge
aus einem Papierwerkstoff 23. Die Papierschnur 22 ist
als abgeplattete Papierschnur 24 ausgebildet, also dergestalt,
dass ihre Breitenerstreckung deutlich größer ist als ihre Dicke. Hierdurch
lässt sie
sich in die Nutverengungen 18 zur Ausbreitung unter den Lamellenpaketen 8 in
den Zwickelräumen 19 einführen und
verspannt sich dort aufgrund ihrer Materialeigenschaften und ihres
Bestrebens, sich zur Einnahme ihrer ursprünglichen Form auszudehnen.
Hierbei wird die Schnur 11 in vorteilhafter Weise in dem
Zwickelraum 19 durch Eindrängen verkeilt.
-
4 zeigt
den Rotor 1 im fertigen Zustand, wobei das Füllelement 20,
das kürzer
ist als die Länge
der Nut 9, in die es eingebracht ist, vollständig eingestoßen und
gegebenenfalls abgelängt
ist. Der Rotor 1 ist hier nach Aufbringung der Bandage 13 durch Aufwickeln
der Schnur 11 über
die Wickelköpfe 10 und
Festlegen des Endes 21 der Schnur 11 durch das
Füllelement 20,
das als Papierschnur 22 ausgebildet ist, mit Harz 16,
nämlich
einem isolierenden Kunstharz 25 getränkt. Die Schnur 11 und
das Füllelement 20 nehmen
jeweils eine erhebliche Menge an Harz 16 auf und bilden
hierdurch einen festen, sehr formstabilen Verbund nach Trocknen
und Aushärten des
Harzes 16. Der Rotor 1 ist insbesondere im Bereich
seiner Wickelköpfe 10 hierdurch
mechanisch sehr gut fixiert und durch die Bandage 13 mit
einem sehr guten Schutz gegen beispielsweise durch eine Kühlung herangetragene
Teilchen (Staub et cetera) geschützt.