DE1613116A1

DE1613116A1 - Vorrichtung zur Befestigeng von Leiterstaeben in Nuten von Generatoren

Info

Publication number: DE1613116A1
Application number: DE19671613116
Authority: DE
Inventors: Yates Edward Stuart
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-07-20
Filing date: 1967-07-20
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1187803A; ES341879A1; US3444407A; SE341428B

Description

Vorrichtung zur Befestigung von Leiterstäben in Nuten von Generatoren.

Die Erfindung bezieht sich auf Inker für große Dynamomaschinen und betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Befestigung der Leiterstäbe in den Ankernuten derartiger Haschinen·

Insbesondere eignet sich die Erfindung für die Anwendung bei grossen turboelektrischea Haschinen und sei daher in diesem Zusammenhang beschrieben, obwohl, ihr Anwendungsbereich weiter geht* Bei. diesen durch Wasserkraft betriebenen elektrischen Haschinen ist der Anker- der Stator· Er besteht aus einzelnen Blechen und seine Leiter sind in Längsnuten enthalten, die am Umfang der den Läufer aufnehmenden Bohrung verteilt sind. Sie Nuten und Leiter haben allgemein rechteckigen Querschnitt und sind üblicherweise in senkrechter Lage angeordnet. Normalerweise sind in jeder Nute zwei Spulenleiter vorgesehen·

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Bisher hat man die Leiterstäbe einfach in die Nuten eingeschoben und mit Hilfe von Keilen festgehalten, die in an der Oberseite der Nuten ausgebildete Schwalbenschwanznuten oder in Öffnungen der Bohrung eingetrieben wurden. Diese einfache Ausführung genügte bisher da die Leiterisolierung aus relativ nachgiebigen Materialien bestand und unter Hitze geschmolzen werden konnte, so daß sie sich der Nuten— form gut angleichen konnte·

Bei manchen Anwendungen benötigt man jedoch harte, starre, wärmehär— tende Leiterisolierungen, um den Wirkungsgrad der Maschine zu verbessern· Ein Leiterstab mit einer harten, starren wärmeerhärtenden Isolation gleicht sich der Form der Nut jedoch nicht an, selbst wenn <er unter erhöhter. Temperatur eingebracht wird. Daher läßt es sich nicht vermeiden, daß eine größer* Zahl von Hohlräumen oder Lufteinschlüseen auftreten,welche die mechanische Festigkeit beeinflussen und den Wärmeübergang zwischen dem Leiter und dem Eisen verschlechtern. Auch die Spannungen, Verwindungen, Störungen und Vibrationen, die beim norma»- len Betrieb auftreten, suchen lose Leiter zu beschädigen und in Kontakt mit den Nuten des laminierten Eisenkernes zu bringen, unter bestimmten Bedingungen können auch die senkrecht angeordneten lockeren Leiter in den Nuten nach unten rutschen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daheir in nmr Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung von Ankerleitern mit einer festen wärmeerhärtenden Isolation in den Nuten eines Sta— toreiaenpaketes.

Die«» Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die isolierten Leiterstäbe, in den Nuten durch nachgiebig» Haltemittel festgehalten werden, die an

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mindestens drei Seiten jedes Stabes gegen die Leiterisolation drückt. Die Haltemittel umfassen vorzugsweise ein elastomeres Klebmaterial, wie beispielsweise bei fiaumtemperatur vulkanisierende Silikonelastomere. Das elastomere Material wird zwischen dem Nutgrund und dem unteren Leiter, zwischen dem unteren und dem oberen Leiter, zwischen dem oberen Leiter und dem Keil und zwischen den Seiten jedes Leiters und der entsprechenden Nutseite angeordnet. Dadurch werden die Leiter fest in ih'^ver Lage gehalten, selbst wenn Abweichungen in den Abmessungen vorliegen, die Schwingunrrsenergie wird gedämpft und absorbiert und es wird ein besserer Wärmeübergang zwischen den Leitern und dem Eisenpaket erreichte Zusätzlich wird vorzugsweise da, wo die Leiter die Kerinnut an der Oberseite schneiden in den. Fällen, in denen die Leiter senkrecht angeordnet sind, eine Füllung von elastomerem Material angeordnet, die eine zusätzliche nachgiebige Halterung gegen ein Herausrutschen der Leiter aus den Nuten bietet«

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit Darstellungen eines Ausführungsbei— siels. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Nut eine» Generator— ankers zur Veranschaulichung der Vorbereitung der Nut bei der Ausführung der Erfindung Fig. 2 ' einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt mit in die Hut

eingebautem unteren Leiter

Fig. 3 einen Schnitt durch die Nut nach dem Einfügen beider Leiter und
Fig. k eine perspektivische Ansicht des Teiles, bei dem

die Leiter an einer Seite des Kerne* aus den Hüten austreten.

Der. erste Schritt beim Einbringen der Leiter nach der Erfindung ist

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in Fig. 1 dargestellt. Die Zeichnung zeigt ein Innensegment eines typischen Ankerkernes Io eines elektrischen (Generators, an dessen Umfang gewöhnlich zwölf Zähne verteilt sind, die zwischen sich Nuten \h bilden. Ee wäre auch nicht ungewöhnlich, wenn sich hunderte gleicher axiaX. verlaufender Zähne und Schlitze abwechselnd am Umfang der den Läufer aufnehmenden zylindrischen Bohrung im Kern oder Eisenpaket Io befinden würden. Dieses Eisenpaket Io besteht aus iibereinandergestepelteii Eisenblechen, wobei sich eine gegenüber der geschmolzenen glatten Leiterisolationsoberfläche rauhe Oberfläche ergibt, selbst wenn die Ku ten geräumt oder anderweitig bearbeitet sind. Der Stapel enthält ferner auch mehrere gleiche mit Längsabstand abgeordnete Abschnitte, eic radiale Kühlleitungen durch das Eisenpaket Io bilden, so daß die diesbezüglichen Nuten und Zähne in Längsrichtung nicht durchgehend sind.

Gemäß der Erfindung wird ein Körper aus nachgiebigem Material. l6 auf dem Nutgrund 18 angeordnet und vorzugsweise dort befestigt. Anschließend wird ein Nutgrundfüllstreifen 2o aus einem harten elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem temperaturbeständigen, jjhenolharzgebundenen, gewebeverstärkten Schichtmaterial,über das nachgiebige Material 16 in den Schute gepresst. Der Bodenträger umfasst somit eine nachgiebige Schicht 16, die zwischen der Nutgrundoberfläche l8 und dem Nutfüllstreifen 2o liegt.

Das' nachgiebige Material l6 kann beispielsweise irgendein elastome— res Silikonmaterial sein, das vorzugsweise anfange «ine kittähnliche Konsistenz hat und bei Baumtemperatur zu einer zusammenhängenden nachgiebigen Masse erhärtet, die an den es umgebenden Oberflächen anhrftet. Dieses nachgiebige Material muss, wenn es lange Zeit bei Λτ-ν normaler. Betriebstemperatur der betreffenden Maschine zusammenge—

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drückt wird, eine Gegenkraft entfalten. Das heißt e.i muß im Gegensatz zu plastischem Material elastisch oder elastom-.-:-.'.y sain» Ein derartiges bevorzugtes Material ist beispielsweise ·■^::-..·■- Material R¹IV. Io2 der General Electric Company. Durch zufügen von I?v·: x-n diesem und ähnlichen Materialien kann man di· elektrische Leit falli^ueit des nach— ■giebigen Materials wenn es gewünscht wird für bestimmt* ünwendungs— fälle hervorrufen.

Das nachgiebige Material kann in die Hut vom Hand oder mit Hilfe eines Spachtels auf die untere Oberfläche dee Streifens 2u exn^estrichen oder eingedrückt werden. Vorimgeweiaa wird «in Klümpciien des Mate.-rials l6 mit Hilfe einer Luftdruc3e»uftragpistol8 auf di· Mitte des Nutgrundes l8 aufgebracht. Bringt man das Material Io anfangs auf eine oder beide Seiten des Streifens 2o auf, so bekommt «an einen guten Unterbau,

In Fig. 2 ist eine Schicht nachgiebigen Materials auf die Oberseite des Füllstreifene 2o aufgebracht worden und der untere Leiter Zh ist in die Nut lh eingesetzt. Der Leiter 24 wird üblicherweise aus mehreren gegeneinander isoliei*t»n Kupferstreifen. 26 gebildet, die von einer harten festen wärmehärtenden Grundieolationsumiiüilung 28 umgeben werden, die beispielsweise aus eine» aushärtenden Epoxyharz bestehen kann.

Vor dem Einbringen des Stabes 2^ in die Nat 14- wird ein nachgiebiges Material 3o mindestens auf eine seiner Seiten aufgebracht, entweder durchlaufend oder in Abständen, vorzugsweise in einzelnen Kleciisen mit gegenseitigem Längsabstand, beispielsweise alle 5o biß 6o cm_o Für den Fall, daß beide Seiten des Leiter» 2^ überzogen sind, ist es am besten, ein leitendes nachgiebiges Material, auf mindestens

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einer Ssite zu verwenden, damit das /Jussere d«r Isolationsumhül— lung 28 mit dem Kern Io ein* Masseverbindung hat. Nach dem Einbringen des Leiters 24 in die Nut 14 wird ein Körper aus leitendem Material 32 auf die Oberseite dee Leiters 24 aufgebracht, ein Füll— streifen 34 in die Nut 14 eingefügt und ein Druck auf die Oberseite des Füllstreifena 34 ausgeübt, so daß der Leiter 2h über das nachgiebige Nutgrundsystem fest in die Nut gedruckt wird.

Die eusammengebaute Anordnung nach Fig. 3 wird vervollständigt durch eine Schicht nachgiebigen Materials 36, das auf die Oberseite des Zwischenfullstreifens 3h aufgebracht wird, durch Einfügen des obe>re«. Leiters 38, der ebenso wie der untere Leiter 2h aufgebaut ist, mack de?ä Einfügen sines nachgiebigen Materials ho auf seinen beiden Seiten, durch ein Überziehen der oberen Seite des Leiters 33 mit einem nachgiebigen Material 42, durch Einsetzen eines oberen Füllstreifens hh und durch Anwendung einer radial nach aussen drückenden Kraft zum Eindrücken des Leiters in seine richtige Lage. Anschließend wird •in nachgiebiges Material 46 auf die Oberseite des Streifens 44 aufgebracht und ein Keil 48 längs in die entsprechenden Seitennüten 5o und 52 eingetrieben, der das obere Halterungsteil für die nachgiebige Lelterbefestigungsanordnung bildet.

Vorzugsweise wird am Ende des Blechpaketes, wo die Leiter aus der Nut austreten, eine Füllung oder ein Klumpen des nachgiebigen Materials vorgesehene Dies ist in Fig_o 4 dargestellt, wo das nachgiebige Material mit 60 bezeichnet ist, während mit 62 die Endflächen d,es Blechpaketes Io bezeichnet sind· Das nachgiebige Material 60 bildet einen nachgiebigen Halt gegen eine nach unten gerichtete Bewegung der Leiter, wenn diese TertikaX. angeordnet sind» Da das Material 60 an der äusseren Oberfläche der Leiter 24 und 38'anhaftet,

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wird eo nach un*cn in den· schmalen Spalt zwischen den Leitern und der 'iut i.ezo(-en und dien-t". bei einer leichten Abwärtsbewegung der Leiter: als Jt* öckierkeil, der uie Leiter im Gegensatz, zu früher festhält» ,as :-;a;e'-ial 60 ist am besten nicht leitend, damit es nicht r.u " öt Ürunge-n mit dem Spannungsgradientüberzup: kommt, der üblicherweise :;ei de:. Leitern dort-vorgesehen, wird, wo sie aus dem blechpaket h'?i-a"iSJi.c!nmen. . ■ ■

;)as riaG.-.jriebi/c Late: ial 60 bildet zusätzlich eine Abdichtung und dient als Schwin/ruursdümpfer und Stoßabsorber. Dementsprechend werden gleiche hlürapchen des nachgiebigen Materials' vorzugsweise auch am unteren Ende des Blechpaketes vorgesehene Diese nachgiebige halterung wirkt der Tendenz zu Sprüngen oder Brüchen entgegenj die bei einifen bekannten Halterunfssyetemen für starre Spulen in der Nähe-der Stellen auftraten, an denen die Leiter aus den Nuten heraustreten, insbesondere wenn die Maschine auf einen KurzBchluß arbeitete oder sehr stark beansprucht war. Durch ein vollständiges Umgeben der Leiter an ihren Austrätsstellen aus dem Blechpaket mit nachgiebigem Material wird eine Keilsperre gebildet, die verhindert, daß die Keile sich in ihren Schwalbenschwänzen longitudinal verschieben.

In dem Halterungssystem nach Fig« 3 bilden der Füllstreifen 2o und die Schichten lo" und 22 des nachgiebigen Materials auf seinen beiden Seiten eine nachgiebige Einlage auf dem Nutgrund. Der Füllstrei fen 34 und das nachgiebige Material 32 und 36 bilden in gleicher Wei se ein nachgiebiges Abstandsstück zwischen den Leitern 24 und 3$· Das gleiche gilt für den Füllstreifen 44 und die nachgiebigen Schich ten 42 und 46 zwischen dem oberen Leiter 38 ^Ußd dem Keil 48_β

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Die nachgiebigen Boden—Zwischen— und Deckstreifen sind jeweils getrennt voneinander und bilden ein Haltesystem, in dem die Leiter nachgiebig gegen eine Radialbewegung gegenüber der Nut und gegeneinander festgehalten werden. Die unabhängige nachgiebige Lagerung bringt die Energieableitungsvorteile eines Systems mit geringeren Massen mit eich im Gegensatz zu einer einzigen größeren Masse, wie sie vorliegt« wenn sich beide Stäbe gleichzeitig bewegen. Auch wird für die relativ brüchige radiale Oberfläche der Leiterisolationsum— hüllüng ein komprimierbares Kissen geschaffen.

Es wird ein schichtweiser Aufbau bevorzugt, bei dem ein flacher Isoliermaterialstreifen zwischen einer oberen und einer unteren Schicht nachgiebigen Materials geklebt wird. Bei diesem Aufbau wird das nachgiebige Material zunächst in dem noch nicht erhärteten, relativ zähflüssigen oder thizotropen Zustand angewendet und fließt unter Druckanwendung, so daß ee sich sämtlichen Oberflächen, die es berührt, anpasst und dies« verklebt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Schichten dee dargestellten Materials der besseren Veranadiaulichung halber mit größerer Dicke dargestellt sind als es tatsächlich der Fall ist. _:,- .

Patentansprüche:

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Claims

- 67 Sch/KL QE 21-21-ooo84 * - (Edward St». late*) U,S.Serial No.r 566 6S3 Filed: July, 2o»1966 Pat entansprüche

1. Anker für einen elektrischen Generator, dessen Blech|tfucet eine Mehrzahl paralleler offener Nuten rechteckigen Querschnittes mit gegenseitigem Abstand an seinem Umfang aufweist, in denen jeweils mehrere mit einer starren Isolationsumhül«- lung versehene Leiterstäbe mit gegenseitigem radialen Abstand angeordnet sind, d a d u r c h g e kennzeichnet , daß auf dem Nutengrund (iß), sowie zwischen dem unteren und dem oberen Leiter. (24,38) als «»eh zwischen dem oberen lei ter (38) und dem die Nut (X4) versohlie&endeÄ Keil C48) je ein elastischem Element (16,20,22? 32*34,36} 42,44,46) angeordnet ist β

2· Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Nutgrund (l8) und zwischen den Leitern (24,38) angeordneten nachgiebigen Elemente (l6,2o,22; 32,34, 36) an Teilen der Aussenflächen der isolierten Leiter (24,38) befestigt sind.

3* Anker nach Anspruch I₄ dadurch gekennzeichnet, daß das am Nutgrund befindliche elastische Element (I6,2o22) am Nutgrund befestigt ist.

4_e Anker nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch ge—

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kennzeichnet, daß weiter·, von den «lastischen EL «menten getrennt· Schichten (3ο*4α) aus elastischem Mate» rial zwischen mindestens einer Seite der Leiter (2*t,38) und einer Seitenwand der Nut (IA) angeordnet sind»

5» Anker nach einem der. Ansprüche 1 bia 4, dadurch gekennzeichnet γ daß "indestena eines der: elastischen Elemente am Nutgrund bzw*, zwischen den Leitern aus mehreren Schichten, nämlich einem Zwiecheitatreifen (2o) aus relativ hartem Isoliermaterial^und zwei beiderseits mit diesem Strei fen verklebten Schichten (2.6,22) aus einem elastomeren Material besteht«

6» Anker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Elemente au« eine» SiIikonelastoeeraat»rial bestehen, das bei Bauetem- peratur von einem anfange zähflüssige* Zustand zu einer zusammenhängenden nachgiebigen Hasse erhärtet»

7β Anker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß an das Blechpaket (Io) und die äusseren Oberflächen der Leiter (2^,38) an mindestens einem Ende des Blechpaketes an den Stellen, an denen die Leiter aus dem Schlitz (14) austreten, ein nachgiebiges Material angebracht ist.

8ο Anker nach Anspruch 7, d a d u r c h gekennzeichnet, daß um die axial aus den Nuten (l4) herausragen ·ai Leiter (2^,38) je ein Sing (6o) nachgiebigen Materials angeordnet ist, der jeden der Leiter umgibt und mindestens an einem

Ende däs_; BiaelipaketesHUo) an diesem befestigt ist. Ü098 8 5/JK65 _