DE10244201A1 - Electrical machine e.g. generator, with stator winding secured by wedges each fitted into 2 grooves in opposing walls of winding slot by reducing its width via elastic deformation in radial direction - Google Patents

Electrical machine e.g. generator, with stator winding secured by wedges each fitted into 2 grooves in opposing walls of winding slot by reducing its width via elastic deformation in radial direction Download PDF

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Abstract

The electrical machine has a stator (10) with a stator laminations packet (11) provided with a number of axial winding slots (12) in which winding rods (13) are located and secured by a wedge (16) fitted in the opening end of the winding slot. The wedge has a greater width than that of the winding slot and is fitted into a pair of grooves (14,15) in the opposing walls of the winding slot by inserting it in one groove and reducing the width of the wedge by elastic deformation in the radial direction to allow its insertion in the second groove. An Independent claim for a method for assembly of an electrical machine is also included.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL TERRITORY

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Maschinen. Sie betrifft eine elektrische Maschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates in the field of electrical machines. It affects one electrical machine according to the preamble of claim 1.

Eine solche Maschine ist z.B. aus der Druckschrift EP-A1-0 684 682 bekannt (siehe beispielsweise die dortige 7).Such a machine is, for example, from the publication EP-A1-0 684 682 known (see for example the one there 7 ).

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei elektrischen Maschinen wie z.B. Generatoren, bei denen im Stator in entsprechende Wicklungsnuten Wicklungsstäbe der Statorwicklung eingelegt sind, werden die Wicklungsstäbe durch Wicklungskeile in den Wicklungsnuten fixiert. Es ist im Stand der Technik eine Vielzahl von Wicklungssystemen bekannt, bei denen massive Keile mit einer unterschiedlichen Anzahl von Keilunterlagen kombiniert sind. Die Keile werden in axialer Richtung in dafür vorgesehene Keilnuten eingeschoben und verspannen dann die Wicklungsstäbe über die gesamte Breite der Wicklungsnut.For electrical machines such as Generators with corresponding winding slots in the stator winding bars the stator winding are inserted, the winding bars are through Winding wedges fixed in the winding slots. It is in the state of the art Technology known a variety of winding systems in which massive Wedges are combined with a different number of wedge pads. The wedges are inserted in the axial direction into the keyways provided for this purpose and then tension the winding bars over the entire width of the Winding groove.

Die bekannten Keilsysteme haben jedoch verschiedene Nachteile: Zum einen wird durch die Keile und die Keilunterlagen der Wärmeaustausch zwischen den oberen, direkt unterhalb des Keils liegenden Wicklungsstäben und der Umgebung behindert, was zu einer Beeinträchtigung der Kühlung führt. Zum anderen ist die Montage dieser Keilsysteme mit einem erheblichen Aufwand verbunden, weil die Keile über eine grössere Länge gegen einen zunehmenden Reibungswiderstand in die Keilnuten eingeschoben werden müssen. Schliesslich sind für die Keilunterlagen eine Vielzahl von gestanzten Streifen notwendig, die aufwändig in Material und Herstellung sind und die Montage verkomplizieren.However, the known wedge systems have different ones Disadvantages: On the one hand, the wedges and the wedge pads the heat exchange between the upper winding bars directly below the wedge and the environment, which affects the cooling. To the another is the assembly of these wedge systems with a significant Effort connected because the wedges have a longer length against an increasing Frictional resistance must be inserted into the keyways. Finally are for Wedge pads require a large number of punched strips, the elaborate in material and manufacture and complicate assembly.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine mit einer mit keilen fixierten Statorwicklung zu schaffen, die sich durch einen stark vereinfachten und besonders einfach und schnell zu montierenden Aufbau des Keilsystems auszeichnet, sowie ein Verfahren zu seiner Montage anzugeben.It is therefore an object of the invention an electrical machine with a stator winding fixed with wedges to create that through a simplistic and special easy and quick to assemble structure of the wedge system, and to specify a method for its assembly.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, einen Keil zu verwenden, der sich derart elastisch verformen lässt, dass er gleichzeitig in radialer Richtung in die Wicklungsnut eingesetzt werden kann und aufgrund seiner elastischen Eigenschaften auf die Wicklungsstäbe in der Wicklungsnut drückt.The task is through the whole the characteristics of the claims 1 and 4 solved. The essence of the invention is to use a wedge that can be elastically deformed in such a way that it radial direction can be used in the winding slot and due to its elastic properties on the winding bars in the winding slot suppressed.

Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Keil als gekrümmter Streifen ausgebildet, wobei die Krümmung des Keiles zur Wicklungsnut hin konvex ausgebildet ist.According to a preferred embodiment of the Invention is the wedge as a curved one Stripes formed, the curvature of the wedge to the winding groove is convex towards.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Keil zunächst mit einer Längskante in eine der Keilnuten eingesetzt wird, während die andere Längskante ausserhalb der Wicklungsnut verbleibt, und dass der Keil dann unter elastischer Reduzierung seiner Breite mit der anderen Längskante einrastend in die andere Keilnut gedrückt wird.A preferred embodiment of the invention The process is characterized in that the wedge is initially with one long edge is inserted into one of the keyways while the other longitudinal edge remains outside of the winding groove, and that the wedge is then under elastic reduction of its width engages with the other longitudinal edge pressed into the other keyway becomes.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENSHORT EXPLANATION THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die 1-4 zeigen in einer Querschnittsdarstellung des eingasseitigen Teils einer Wicklungsnut verschiedene Schritte bei der Montage eines Keils gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in connection with the drawing. The 1 - 4 show in a cross-sectional view the part of a winding slot on the inlet side, different steps in the assembly of a wedge according to a preferred embodiment of the invention.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS TO EXECUTE THE INVENTION

In den 1 bis 4 ist jeweils der eingangsseitige Teil einer Wicklungsnut 12 im Blechkörper 11 des Stators 10 einer elektrischen Maschine im Querschnitt dargestellt. In der Wicklungsnut 12 ist in an sich bekannter Weise ein Wicklungsstab 13 mit rechteckigem Querschnitt untergebracht. Weitere Wicklungsstäbe können in der Wicklungsnut 12 unterhalb des Wicklungsstabes 13 vorgesehen sein, sind aber in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt.In the 1 to 4 is the part of a winding slot on the input side 12 in the sheet metal body 11 of the stator 10 an electrical machine shown in cross section. In the winding groove 12 is a winding rod in a manner known per se 13 housed with a rectangular cross-section. Additional winding bars can be found in the winding slot 12 below the winding bar 13 be provided, but are not shown in the figures for the sake of simplicity.

Zur Fixierung des Wicklungsstabes 13 und möglicher weiterer Wicklungsstäbe in der Wicklungsnut 12 ist gemäss der Erfindung ein spezieller Keil 16 vorgesehen, der gemäss 4 in zwei axial verlaufenden, in den Seitenwänden der Wicklungsnut 12 eingelassenen Keilnuten 14, 15 gehalten wird. Die Breite des Keiles 16 ist durch elastische Verformung verkleinerbar, derart, dass der Keil 16 bei reduzierter Breite in radialer Richtung in die Wicklungsnut 12 einsetzbar ist und in den Keilnuten 14, 15 einrastet.For fixing the winding rod 13 and possible further winding bars in the winding slot 12 is a special wedge according to the invention 16 provided that according to 4 in two axially running, in the side walls of the winding slot 12 recessed keyways 14 . 15 is held. The width of the wedge 16 can be reduced in size by elastic deformation, such that the wedge 16 with reduced width in the radial direction in the winding slot 12 can be used and in the keyways 14 . 15 locks.

Bei dem in 1 bis 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Verkleinerung der Breite des Keiles 16 durch elastische Verformung dadurch erreicht, dass der Keil 16 als gekrümmter Streifen aus einem geeigneten Material ausgebildet ist, und dass die Krümmung des Keiles 16 zur Wicklungsnut 12 hin konvex ausgebildet ist. Durch elastische Verkleinerung des Krümmungsradius kann so auf einfache Weise die Breite des Keiles 16 verringert werden, so dass er in radialer Richtung in die Wicklungsnut 12 einsetzbar ist und nicht in axialer Richtung in die Keilnuten eingeschoben werden muss.At the in 1 to 4 illustrated preferred embodiment is the reduction in the width of the wedge 16 achieved by elastic deformation in that the wedge 16 is formed as a curved strip from a suitable material, and that the curvature of the wedge 16 to the winding slot 12 is convex towards. By elastically reducing the radius of curvature, the width of the wedge can easily be changed 16 be reduced so that it is in the radial direction in the winding groove 12 can be used and does not have to be inserted into the keyways in the axial direction.

Der Montagevorgang des Keiles 16 ist in den verschiedenen Schritten in den 1 bis 4 wiedergegeben. In 1 befindet sich der Keil 16 noch vollkommen ausserhalb der Wicklungsnut 12 in seiner Ausgangsposition vor der Montage. Gemäss 2 wird der Keil 16 dann ohne elastische Deformation zunächst schräg liegend mit einer Längskante in eine der Keilnuten 14, 15 eingesetzt. Die andere Längskante befindet sich in dieser Phase noch ausserhalb der Wicklungsnut 12 und stösst an der eingangsseitigen Kante der Wicklungsnut 12 an. Im nächsten Schritt (3) wird der Keil 16 durch Verstärkung der Krümmung elastisch so weit deformiert, dass die andere Längskante an der Kante der Wicklungsnut 12 vorbei in die darunterliegende Keilnut 14 gleiten und dort unter teilweiser Entspannung einrasten kann (4). Der Keil 16 sitzt auf diese Weise fest in den Keilnuten 14, 15 und drückt gleichzeitig mit seiner Mitte auf den Wicklungsstab 13.The assembly process of the wedge 16 is in the different steps in the 1 to 4 played. In 1 is the wedge 16 still completely outside the winding slot 12 in its starting position before assembly. According to 2 becomes the wedge 16 then without elastic deformation, initially lying obliquely with a longitudinal edge in one of the keyways 14 . 15 used. The other longitudinal edge is still outside the winding slot in this phase 12 and bumps against the input edge of the winding slot 12 on. In the next step ( 3 ) becomes the wedge 16 by increasing the curvature elastically deformed so far that the other longitudinal edge on the edge of the winding groove 12 over into the keyway below 14 can slide and snap into place with partial relaxation ( 4 ). The wedge 16 this way sits firmly in the keyways 14 . 15 and presses the center of the winding rod at the same time 13 ,

Eine auf die beschriebene Weise vorgenommen Verkeilung der Wicklungsstäbe in den Wicklungsnuten zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:

  • – Der Wärmeübertragungskoeffizient für die (in der Wicklungsnut) oberen Wicklungsstäbe wird verbessert.
  • – Die Montagezeit für die Statorwicklung wird verkürzt.
  • – Im Vergleich zu der bisherigen Lösung wird die Menge an eingesetztem, gestanzten Material verringert.
Wedging of the winding bars in the winding slots in the manner described has the following advantages:
  • - The heat transfer coefficient for the upper winding bars (in the winding groove) is improved.
  • - The assembly time for the stator winding is shortened.
  • - The amount of punched material used is reduced compared to the previous solution.

1010
Statorstator
1111
Blechkörpersheet metal body
1212
Wicklungsnutwinding groove
1313
Wicklungsstabwinding bar
14,1514.15
Keilnutkeyway
1616
Keilwedge

Claims (5)

Elektrische Maschine, umfassend einen Stator (10) mit einem Blechkörper (11), in welchem eine Mehrzahl von in axialer Richtung verlaufenden, radial in die Tiefe gehende Wicklungsnuten (12) vorgesehen ist, in denen jeweils wenigstens ein Wicklungsstab (13) angeordnet ist und mittels eines die Wicklungsnut (12) abschliessenden Keiles (16) in der Wicklungsnut (12) fixiert ist, welcher eine grössere Breite als die Wicklungsnut (12) aufweist und auf beiden Seiten der Wicklungsnut (12) in axial verlaufenden, in die Nutwände eingelassenen Keilnuten (14, 15) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Keiles (16) durch elastische Verformung verkleinerbar ist, derart, dass der Keil (16) bei reduzierter Breite in radialer Richtung in die Wicklungsnut (12) einsetzbar ist und in den Keilnuten (14, 15) einrastet.Electrical machine comprising a stator ( 10 ) with a sheet metal body ( 11 ), in which a plurality of winding grooves running in the axial direction and going radially in depth ( 12 ) is provided, in each of which at least one winding rod ( 13 ) is arranged and by means of a winding slot ( 12 ) final wedge ( 16 ) in the winding slot ( 12 ) which is wider than the winding slot ( 12 ) and on both sides of the winding slot ( 12 ) in axially running keyways embedded in the groove walls ( 14 . 15 ), characterized in that the width of the wedge ( 16 ) can be reduced in size by elastic deformation, such that the wedge ( 16 ) with reduced width in the radial direction in the winding slot ( 12 ) can be used and in the keyways ( 14 . 15 ) snaps into place. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil (16) als gekrümmter Streifen ausgebildet ist.Electrical machine according to claim 1, characterized in that the wedge ( 16 ) is designed as a curved strip. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung des Keiles (16) zur Wicklungsnut (12) hin konvex ausgebildet ist.Electrical machine according to claim 2, characterized in that the curvature of the wedge ( 16 ) to the winding slot ( 12 ) is convex. Verfahren zum Montieren einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einsetzen des Keiles (16) in die Wicklungsnut zunächst die Breite des Keiles (16) elastisch verkleinert wird, und dass dann der Keil (16) in Wicklungsnut (12) in radialer Richtung soweit eingesetzt wird, bis er mit seinen Längskanten in den Keilnuten (14, 15) einrastet.Method for assembling an electrical machine according to claim 1, characterized in that for inserting the wedge ( 16 ) the width of the wedge in the winding groove ( 16 ) is elastically reduced, and then the wedge ( 16 ) in winding slot ( 12 ) is used in the radial direction until it has its longitudinal edges in the keyways ( 14 . 15 ) snaps into place. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil (16) zunächst mit einer Längskante in eine der Keilnuten (14, 15) eingesetzt wird, während die andere Längskante ausserhalb der Wicklungsnut (12) verbleibt, und dass der Keil dann unter elastischer Reduzierung seiner Breite mit der anderen Längskante einrastend in die andere Keilnut gedrückt wird.A method according to claim 4, characterized in that the wedge ( 16 ) first with a longitudinal edge in one of the keyways ( 14 . 15 ) is used while the other longitudinal edge is outside the winding slot ( 12 ) remains, and that the wedge is then pressed into the other keyway with the other longitudinal edge, reducing its width elastically.
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