DE1538925B2 - Nutenverschluß fur eine elektrische Maschine mit offenen Nuten - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Nuten- Damit wird der Nutenfüllfaktor gegenüber halb ge-

verschluß für eine elektrische Maschine mit offenen, schlossenen Nuten mit runden Leitern verbessert,

parallelflankigen Nuten zur Befestigung der in einer Jeder Zahn des Blechpaketes zwischen zwei Nuten

Nut liegenden Wicklung und zum vollständigen oder weist beidseitig kleine Einschnitte auf, die der Breite

teilweisen Abschluß der Nut zum Luftspalt hin. 5 und der Länge der unteren Schenkel der erfindungs-

Bei elektrischen Maschinen sind sowohl offene als gemäßen Verschlußleisten mit Z-Profil entsprechen. auch halb geschlossene Nuten begannt, die nach Damit erhält der Zahnkopf etwa die Form eines Einlegen der Wicklung in die Nutidurch Verschluß- Hammerkopfes. Die Bleche des Blechpaketes sind keile geschlossen werden. Mit Hilfe der Verschluß- bei erfindungsgemäßer Form der Verschlußleisten keile werden die Wicklungen in den Nuten ver- io ohne besonderen Aufwand herzustellen. Bei den bisankert. Offene Nuten haben dabei den Vorteil, daß her bekannten offenen Nuten sind die Bleche des sich die Wicklung leicht als Ganzes in die Nut ein- Blechpaketes, am Zahnkopf durch die nahe am Luftbringen läßt. spalt vorgesehenen Einschnitte bei der Lagerung be-

Bei einem bekannten Nutenverschluß wird ein sonders gefährdet. Die beidseitig der Zahnkrone vernichtmagnetischer Keil, der in entsprechend seiner 15 bleibenden Spitzen der Bleche werden häufig verForm angepaßten Einkerbungen der Zähne zwischen bogen oder abgebrochen. Diese Gefahr ist mit der zwei Nutflanken verankert ist, verwendet (deutsche erfindungsgemäßen Ausbildung der Nuten und damit Patentschrift 1191 474). Durch solche Einkerbungen jedes Zahnkopfes im Blechpaket vermieden. Bei der ergibt sich im Betrieb eine erhöhte mechanische Be- Form des Nutraumes ragt jede Verschlußleiste mit anspruchung der Zahnflanken, außerdem ist der für 20 Z-Profil um ihre Profilbreite in den Nutraum hinein, den magnetischen Fluß zur Verfügung stehende Bei Verwendung von Leitern mit rechteckigem Eisenquerschnitt im Zahnkopf verringert. Die hier- Querschnitt werden aus diesem Grund zumindest die durch erhöhte Sättigung ist unerwünscht. Bei Ver- oberen Leiter in Hochkantlage in den Nutraum einwendung von nichtmagnetischen Verschlußkeilen er- gebracht. Nach Einlegen der Wicklung als Ganzes gibt sich außerdem bei offenen Nuten ein verstärktes 25 werden beidseitig in die Nutflanken die erfindungs-V, Pulsieren des Magnetflusses, das sich besonders bei gemäßen Verschlußleisten mit Z-Profil eingetrieben. Maschinen mit kleinem Luftspalt störend bemerkbar Sie verlaufen über die gesamte Länge des Blechmacht, paketes. Zum Verspannen der Wicklung und der

Es ist ein weiterer Versuch bekannt, bei offenen beiden einander gegenüberliegenden Verschluß-Nuten die Einschnürung der Zahnbreite möglichst 30 leisten werden die Spreizkörper eingetrieben. Sie klein zu halten (deutsche Patentschrift 707 739). Dies weisen im wesentlichen Rechteckquerschnitt auf, ist nur bis zu einer gewissen Grenze möglich, ohne können jedoch zur besseren Verkeilung der Wickdaß der sichere Sitz des Verschlußkeils verlorengeht. lung zur obersten Wicklungsschicht hin leicht durch-Ferner ist hierbei das Pulsieren des Magnetflusses gebogen sein. Es kann von Vorteil sein, die Spreiznicht behoben. 35 körper schon von vornherein mit einer solchen

Eine starke Einschnürung der Zahnbreite läßt sich Krümmung zu versehen. Diese Krümmung wird im

bei halb geschlossenen Nuten vermeiden (deutsche Betrieb durch die wirkende Zentrifugalkraft, die die

Patentschrift 1168 554). Als Nutenverschluß dienen Wicklung in der Nut in radialer Richtung bewegt,

dabei besonders geformte magnetisierbare Lang- nahezu beseitigt. Damit ist der Wicklung eine

profile, die je Nutseite in seitlichen Unterschneidun- 40 elastische Bewegungsmöglichkeit in der Nut gegeben,

gen der Nutflanken festgehalten sind. Bei dieser ohne daß sich dabei die Verkeilung wesentlich

Ausführung einer halb geschlossenen Nut muß lockert. Zugleich wird auf die einander gegenüber-

jeder Leiter der einzulegenden Wicklung einzeln liegenden Verschlußleisten mit Z-Profil ein ver-

durch die Nutöffnung eingebracht werden. Das Ein- stärkter Anpreßdruck wirksam. Es kann je Nut ein

legen der Wicklung in die Nut als Ganzes ist nicht 45 einziger Spreizkörper verwendet werden, der über

möglich. die gesamte Länge des Blechpaketes verläuft. Er

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kann aber auch in mehrere kurze Stücke unterteilt

Nutenverschluß für offene Nuten zu schaffen, durch sein.

den eine offene Nut nach Einlegen der Wicklung in Ein magnetischer Werkstoff kommt für die Spreizeine halb geschlossene Nut umzuwandeln ist. 50 körper nicht in Betracht, da sonst ein magnetischer

Die Erfindung ist bei einem Nutenverschluß der Kurzschluß zwischen den benachbarten Zähnen ereingangs genannten Art darin zu sehen, daß an jede folgt, der einen erheblichen Streufluß zur Folge hat. Nutflanke eine Verschlußleiste mit Z-Profil aus Durch die Wahl des Werkstoffes für die Z-Profile magnetisch leitfähigem Material angelegt ist, deren wird der wirksame Eisenquerschnitt des Blechoberer Schenkel in den Nutquerschnitt hineinragt 55 paketes je Zahn beidseitig um den Querschnitt des und mit dem Blechpaket am Luftspalt abschließt Z-Profils erhöht. Die beidseitigen Einschnitte in und deren unterer Schenkel in einem in jeder Nut- jeder Nutflanke werden dabei mit permeablem Werkflanke angebrachten Einschnitt gehalten ist, und daß stoff ausgefüllt, wodurch der magnetische Querzwischen der obersten Wicklungslage und den Unter- schnitt je Zahn vergrößert und die bei geringer Seiten der oberen Schenkel der Verschlußleisten 60 Zahnbreite hohe Induktion verringert wird. Durch rechteckförmige Spreizkörper aus nichtmagnetischem die Wahl des Werkstoffes für die Z-Profile wird erWerkstoff zur Verkeilung der Wicklung und der reicht, daß in Hinsicht auf das magnetische Ver-Verschlußleisten angeordnet sind. halten aus einer offenen Nut eine halb geschlossene

Durch die Ausführung als offene Nut läßt sich vor Nut entsteht. Die Nutöffnung wird durch die oberen

Einbringen des erfindungsgemäßen Nutenverschlusses 65 Schenkel der Verschlußleisten nahezu verschlossen,

die Wicklung als Ganzes ohne großen Aufwand in Damit wird ein störendes Pulsieren des Magnet-

den Nutraum einlegen. Der Leiterquerschnitt der flusses, wie es bei offenen Nuten zu verzeichnen ist,

Wicklung kann deshalb Rechteckform aufweisen. vermieden.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist möglich, daß die Verschlußleisten in Aussparungen der Nutflanke so eingelassen sind, daß die dem Nutraum zugewandte Seite der Verschlußleiste jeweils mit der Nutflanke abschließt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Spreizkörper als Hohlkörper mit ÖÖnungen zum Luftspalt hin zum Duchtritt für Kühlluft ausgebildet.

Der Spreizkörper verläuft hierbei zweckmäßig über die gesamte Nutlänge. Durch die besondere Form als Hohlkörper wird die zur Wärmeabfuhr wirksame Oberfläche vervielfacht. Durch den Hohlquerschnitt wird Kühlluft hindurchgeführt, die über die vorgesehenen Öffnungen zum Luftspalt hin austritt. Die Kühlluftversorgung wird im Betrieb durch Rotation des Läufers erleichtert. Die dabei an der Nutöffnung wirksame Saugluft fördert die Warmluft aus den vorgesehenen Öffnungen und zugleich Kaltluft an den Stirnseiten des Läufers in den Kühlkanal.

Der Nutenverschluß gemäß der Erfindung kann außerdem bei Synchronmaschinen zugleich die Funktion einer Dämpferwicklung übernehmen. Dazu wird gemäß einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spreizkörper aus elektrisch gut leitendem Werkstoff einstückig sind und durch elektrisch leitende Verbindungen aller Spreizkörper an den Stirnseiten des Läufers einen Dämpferkäfig bilden.

In den F i g. 1 bis 3 ist der Nutenverschluß gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine offene Nut 10 zwischen zwei Zähnen 11 und 12 des Blechpaketes. Die Nut 10 weist in jeder Nutflanke 13,14 einen Einschnitt 15 und 16 auf. Die Einschnitte 15,16 sowie Einschnitte 17 und 18 der benachbarten Nuten verlaufen über die gesamte Länge des Blechpaketes. Durch diese Einschnitte hat jeder Zahn, wie hier die gezeigten Zähne 11 und 12, etwa die Form eines Hammerkopfes. In die Nut 10 ist eine Wicklung 19 eingelegt. Die Wicklung 19 besteht aus rechteckförmigen Leitern 20, die in Hochkantlage im Nutraum angeordnet sind. An jede Nutflanke 13,14 ist eine Verschlußleiste mit Z-Profil 21, 22 angelegt. Die Verschlußleisten 21,22 sind mit ihren zum Nutgrund hin gelegenen unteren Schenkeln 23, 24 in dem Einschnitt 16, 15 der Nutflanke 13, 14 gehalten. Die oberen Schenkel 25, 26 der Verschlußleiste 21, 22 ragen jeweils in den Nutraum hinein. Ein Spreizkörper 27 mit Rechteckquerschnitt ist in dem Nutraum zwischen der obersten Lage der Wicklung 19 und den Unterseiten der oberen Schenkel 25, 26 der Verschlußleisten 21, 22 angeordnet. In diesem Fall hat der Spreizkörper 27 die Länge des Blechpaketes. Durch die besondere Form der Verschlußleisten 21, 22 wird die offene Nut 10 in eine halb geschlossene Nut verwandelt. Durch diese Ausführung ist es möglich, die Wicklung ohne großen Aufwand als Ganzes in die Nut einzulegen. Der Querschnitt jedes Zahnes, wie hier der Zähne 11 und 12, ist durch die Einschnitte 17, 16, 15, 18 nicht merklich geschwächt. Damit bietet jeder Zahn einmal genügend Festigkeit gegenüber den Belastungen im Betrieb, zum anderen wird eine hohe Zahnsättigung vermieden. Durch den Spreizkörper 27 und die vorteilhafte Form der Verschlußleisten 21, 22 wird die direkt gekühlte Zahnoberfläche vergrößert. Der Spreizkörper 27 besteht aus nichtmagnetischem Material. Für die beiden Verschlußleisten 21, 22 ist ein magnetisch gut leitender Werkstoff, z. B. Eisen, vorgesehen. Damit wird der magnetisch wirksame Eisenquerschnitt jedes Zahnes beidseitig um den Querschnitt der Verschlußleisten mit Z-Profil erhöht.
In der F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In einer offenen Nut 28 zwischen zwei Zähnen 29, 30 des Blechpaketes sind beidseitig Aussparungen 31, 32 mit Einschnitten vorgesehen. In den Aussparungen 31, 32 sind die permeablen Verschlußleisten 21, 22 mit ihren unteren Schenkeln 23,24 angeordnet. Die oberen Schenkel 25, 26 ragen in den Nutraum der Nut 28 hinein, wodurch die Nut 28 halb geschlossen wird. Die Breite der Nut 28 bleibt durch diese Anordnung vom Nutgrund bis zur Öffnung hin erhalten. Bei dieser Ausführung ist die Breite jedes Zahnes 29, 30 am Zahnkopf beidseitig um die Profilbreite der Verschlußleisten 21, 22 verringert. Die Wicklung 34 und die Verschlußleisten 21, 22 werden durch einen Spreizkörper 35 verkeilt. Der Spreizkörper 35 besteht auch hier aus nicht magnetisierbarem Werkstoff.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 3. In diesem Fall ist ein Spreizkörper 36 in Form eines Hohlkörpers mit Öffnungen an der Fläche, die zum Luftspalt hinweist, zwischen den beiden Verschlußleisten 21, 22 und einer Wicklung 37 angeordnet. Die besondere Form des Spreizkörpers 36 dient der besseren Wärmeabfuhr. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Spreizkörper als Leiterstab für eine Dämpferwicklung bei einem Läufer einer Synchronmaschine dienen. Die Ausführungsform des Spreizkörpers 36 ist dazu besonders günstig. Er wird als Hohlkörper aus nichtmagnetischem, aber elektrisch gut leitendem Werk- stoff, ζ. B. Kupfer oder Messing, hergestellt. An den Stirnseiten des Läufers werden die Spreizkörper aller Nuten elektrisch leitend miteinander verbunden, so daß ein Dämpferkäfig entsteht. Die sich im Dämpferkäfig entwickelnde Wärme wird durch die besondere Form der Leiterstäbe als Spreizkörper sehr gut abgeführt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Nutenverschluß für eine elektrische Maschine mit offenen, parallelflankigen Nuten zur Befestigung der in einer Nut liegenden Wicklung und zum vollständigen oder teilweisen Abschluß der Nut zum Luftspalt hin, dadurch gekennzeichnet, daß an jede Nutflanke (13, 14) eine Verschlußleiste (21, 22) mit Z-Profil aus magnetisch leitfähigem Material angelegt ist, deren oberer Schenkel (25, 26) in den Nutquerschnitt hineinragt und mit dem Blechpaket am Luftspalt abschließt und deren unterer Schenkel (23,24) in einem in jeder Nutflanke angebrachten Einschnitt (15,16) gehalten ist, und daß zwischen der obersten Wicklungslage und den Unterseiten der oberen Schenkel (25, 26) der Verschlußleisten rechteckförmige Spreizkörper (27) aus nichtmagnetischem Werkstoff zur Verkeilung der Wicklung (19) und der Verschlußleisten (21, 22) angeordnet sind.

2. Nutenverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußleisten (21,22) in Aussparungen (31, 32) der Nutflanke so ein-

gelassen sind, daß die dem Nutraum zugewandte Seite der Verschlußleiste jeweils mit der Nutflanke abschließt.

3. Nutenverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper als Hohlkörper (36) mit Öffnungen zum Luftspalt hin zum Durchtritt für Kühlluft ausgebildet ist.

4. Nutenverschluß im Läufer einer Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (27) aus elektrisch gut leitendem Werkstoff einstückig sind und durch elektrisch leitende Verbindungen aller Spreizkörper an den Stirnseiten des Läufers einen Dämpferkäfig bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen