DE1613123A1 - Schenkelpollaeufer mit einer Feldwicklung,die radial verlaufende Kuehlkanaele aufweist - Google Patents

Description

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N.Y.,USA

Schenkelpolläufer mit einer Feldwicklung, die radial verlaufende Kühlkanäle aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen, und im besonderen auf Schenkelpolläufer, die als Rotor in Synchronmaschinen der oben genannten Art verwendet werden können.

Es sind bereits Schenkelpolläufer für Synchronmaschinen konstruiert worden, bei denen die Polwicklungen keine radial verlaufenden Belüftungskanäle aufwiesen. Die Wicklung war an den Polenden als massive Masse aus Leitungsdraht, Isoliermaterial und Bindemittel ausgebildet. Um eine Verbiegung der Wicklungen am Ende der Pole unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zu verhüten,wurden L-förmige Platten, verwendet, deren einer Schenkel am Pol befestigt wurde, während

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der andere Schenkel in radialer Richtung über das Ende der Wicklung herüberragte.

Kürzlich sind Feldwicklungen für Schenkelpole bekannt geworden, bei denen zwischen den einzelnen Windungslagen an den beiden Enden der Wicklung Abstandsstücke angeordnet waren. Da nun die einzelnen Windungslagen an den beiden Enden der Feldwicklung einen gewissen Abstand voneinander aufwiesen, ergaben sich zwischen den einzelnen Windungslagen radial verlaufende Kühlkanale. Dadurch ergibt sich aber die Schwierigkeit, wie die einzelnen Lagen an den Enden der Feldwicklung gehaltert werden können, um eine Verbiegung der einzelnen Lagen aufgrund der Zentrifugalkraft zu unterbinden, ohne daß der Luftstrom durch die Kühlkanäle gedrosselt oder gänzlich unterbunden wird.

Um die Enden von Feldwicklungen zu haltern, die mit Belüftungskanälen versehen sind, sind bereits drei verschiedene Möglichkeiten ■vorgeschlagen worden. Einmal soll eine L-fönnige Platte verwendet werden, die denjenigen Platten ähnlich ist, die bereits für Wicklungen ohne Belüftungskanäle verwendet wurden. Zwischen den Fuß der L-förmigen Platte- und die Feldwicklung wurden jedoch Isolierabs tands stücke eingesetzt, so daß sich axial verlaufende Entlüftungskanäle ergaben. Der hauptsächlichste Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Weg für die Kühlluft gekrümmt ist, so daß der Durchgang der Kühlluft stark gedrosselt ist. Die zweite bekannte Itiglichkeit besteht ebenfalls darin, eine L-förmige Platte zu verwenden, deren axial verlaufender Fuß jedoch perforiert ist.

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Bei dieser Konstruktion ist es schwierig, die Perforationen im Plattenfuß gegenüber den Kühlkanälen in der Feldwicklung richtig zu justieren, so daß auch hier Verengungen oder Drosselstellen in den Kühlluftkanälen entstehen können. Die dritte bekannte Möglichkeit besteht darin, radial verlaufende Bolzen oder Finger zu verwenden, die oben am Schenkelpol in das Schenkelpolende eingeschraubt oder dort angeschweißt werden und über die Enden der Feldwicklung her überragen. Da nun Schenkelpole üblicherweise laminiert aufgebaut sind, ist es schwierig, diese Bolzen oder Finger während der Herstellung der Schenkelpole axial auszurichten, und außerdem kann auch diese axiale Ausrichtung wieder verloren gehen, wenn diese Bolzen oder Finger Zentrifugalkräften unterworfen werden. Die Halterung für die einzelnen Lagen der Feldwicklung* wird dann aber ungenügend.

Ziel der Erfindung ist es daher, bei einem Schenkelpolläufer mit einer Feldwicklung, die mit radial verlaufenden Kühlkanälen versehen ist, die einzelnen Lagen der Feldwicläung am Ende besser zu haltern,

Ein Schenkelpolläufer mit einer Feldwicklung, die am Ende mit radial verlaufenden Kühlkanälen versehen ist, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Schleifen eines starren Isoliermaterials durch einen kleinen Teil der Kühlluftkanäle hindurchgeführt ist, dann über die Enden der Feldwicklung gelegt ist und wieder zurück zur Läuferwelle geführt ist. Auf diese Weise kann man die Enden der Feldwicklung stabil und zuverlässig festlegen, ohne daß die Kühlluft, die in radialer Richtung durch

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die Kühlkanäle hindurchströmt, nennenswert gedrosselt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schleifen oder das Band aus einem Gewebe hergestellt, das mit einem aushärtbaren Kunststoff getränkt ist. Außerdem ist auf der Läuferwelle ein perforierter Ring angeordnet, an dem die Schleifen oder das Band direkt befestigt werden können.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine Endansicht eines Segmentes eines Schenkelpolläufers, der eine Ausführungsform der Erfindung ist.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch das SEgment aus Fig. 1.

Der Schenkelpolläufer, von dem in Fig. 1 ein Segment dargestellt ist, weist eine Welle 10 auf, die einen Känfig 12 trägt, an dem mehrere Schenkelpole befestigt sind. Diese Schenkelpole haben in Umfangsrichtung alle einen gewissen Abstand voneinander, In der Fig. 1 ist nur ein solcher Schenkelpol dargestellt und mit "14" bezeichnet. Die Welle 10 ist an beiden Enden innerhalb des Stators einer dynamoelektrischen Maschine drehbar gelagert. Die Außenfläche 16 des Schenkelpols 14 steht der zylindrischen Bohrung im Stator im dichten Abstand gegenüber, so daß der Schenkelpol auf bekannte Weise magnetisch mit den Statorwicklungen zusammenwirkt. Der SChenkelpol 14 ist aus einem Stapel von Stanzblechen aufgebaut,

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die ferromagnetisch sind und einen Polschuh 18 sowie einen Polkern 20 aufweisen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Um den Polkern 20 ist die Feldwicklung 22 herumgelegt worden. Es ist üblich, den Polkern 20 unten mit einem Schwalbenschwanz zu versehen und diesen Schwalbenschwanz in eine entsprechende Nute im Käfig 12 einzuschieben. Der Käfig 12 ist seinerseits auf der Welle 10 verkeilt.

Nach der Erfindung weist die Feldwicklugji 22 an ihren Enden eine Anzahl radial verlaufender einzelner Lagen auf, die in axialer Richtung einen gewissen Abstand voneinander h'aben und mit 24 bezeichnet sind. Die Enden dieser einzelnen Lagen sind dixeh eine Halterung festgelegt, die völlig unabhängig vom Polkern 20 ist. In der Fig. 2 sind die einzelnen Lagen 24 so dargestellt, als ob sie nur aus einer einzigen Schicht aus radial nebeneinander gelegten Leitungen bestünden. Die einzelnen Lagen können jedoch auch dicker sein und aus mehreren übereinandergelegten Windungen bestehen. Den Abstand zwischen den einzelnen Lagen an den Enden der FEldwicklung kann man am besten mit Hilfe von Abstandsstücken 26 erzielen, die bei der Herstellung der Wicklung 22 zwischen die einzelnen Lagen 24 gelegt werden. Man verwendet am besten Abstandsstücke mit quadratischem Querschnitt, sodöß die Zwischenräume zwischen den Abstandsstücken 26 Kanäle bilden, die mit 28 bezeichenet sind und radial nach außen verlaufen. Diese Kanäle stellen die Kühlkanäle für die Enden der Feldwicklung dar. Diese ..ganze Anordnung wirkt von selbst als Zentrifugalgebläse. Jedoch kann man zusätzlich noch weitere Maßnahmen treffen, um Kühlluft durch die Kanäle hindurchzudrücken.

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Die Enden der Feldwicklung sind durch eine endlose Schleife 30 festgelegt, die aus einem harten, starren Isoliermaterial besteht und in radialer Richtung durch einen der Kühlkanäle 28 hindurchgeht. Diese Schleife tritt oben aus diesem Kühlkanal aus, läuft in axialer Richtung oben über die einzelnen Wicklungs lagen hinweg und ist dann wieder radial nach unten außen über die letzte Lage hinweggeführt. Die Schleife 30 ist unten an der Welle des Läufers befestigt. Hierzu kann man die Schleife um die Wellen 10 herumwicklen. Es ist jedoch günstiger, zur Befestigung der Schleife 30 auf der Welle 10 einen Ring 32 anzuordnen. Man kann, was günstig ist, den Ring 32 mit einer Anzahl von öffnungen 34 versehen, die in Umfangsrichtung einen bestimmten Abstand voneinander haben und die Schleifen 30 an diesen öffnungen befestigen. Um die Schleifen 30 zu spannen, kann man noch ein Band 36 unten quer um die Schleifen 30 herumwickeln.

Als Material für die schleifen 30 wird heute am besten ein Band aus Äthylen-Glykol-Terephthalatfasern verwendet, das mit einem Kunstharz imprägniert ist und in der Wärme schrumpfen kann. Dieses Band kann etwa 8 mm breit und 0,25 mm dick sein. Die Shhleifen 30 stellt nan zwecka&fiigerweise dadurch her, daß man mehrere Lagen eines solchen Bandes übereinanderwickelt, sodaß die ganze Schleife aus etwa 15 bis 20 solcher Bandlagen besteht. Als Kunstharz zum Imprägnieren des Bandes verwendet man zwckmäßigerweise ein Kunstharz, das anfänglich viskos oder klebrig ist. Besonders vorteilhaft hat sich ein Kunstharz erwiesen, wie es in der US-Patentschrift 2 747 118 beschrieben worden ist. Man kann die Schleifen 3d auch aus einem Gewebe herstellen, wie es ebenfalls in dieser Patentschrift beschrieben worden ist. Wenn die Schleifen 30 hergestellt

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worden sind, wird das Kunstharz zu einem starrenKörper ausgehärtet. Dabei entsteht eine aus einem Stück bestehende Schleife hoher Zugfestigkeit. In solchen Fällen, in denen auf die Wicklungsenden nur verhältnismäßig niedrige Zentrifugalkräfte einwirken, also beispielsweise bei Elektromotoren, deren Umdrehungsgeschwindigkeiten 1000 Umdrehungen pro Minute nicht übersteigen, hat man gefunden, daß es ausreicht, die Schleifen mehrere Male um die Enden der Wicklung herumzuwickeln. Die Schleifen brauchen dann nicht mehr an der Läuferwelle befestigt zu werden.

Die eben beschriebene Halterung für die Enden einer Wicklung eines Schenkelpols hat sich als sehr sicher und zuverlässig erwiesen. Andererseits ist diese erfindungsgemäße Halterung nicht so starr, daß die radial außen liegend* Teile der FeUficklungslagen überdehnt werden. Die beschriebene Befestigung weist also die notwendigen elastischen Eigenschaften auf, die es der gesamten FEldwicklung erlauben, unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften etwas radial nach außen zu wandern.

Die Befestigungsschleifen nach der Erfindung können entweder die Enden sämtlicher Wicklungslagen umfassen oder nur die Enden einiger bestimmter Wicklungslagen. Es hat sich ganz allgemein als unnötig erwiesen, auch diejenig· Lag· mit zu umfassen, die axial ganz innen liegen, da diese Lagen einen viel kleineren Krümmungsradius haben und viel näher aa Polkern angeordnet sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden daher von der Be«

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festigungsschleife nur die ganz außenjllegenden Wicklungslagen umfaßt. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die Befestigungsschleife hauptsächlich zum Spannen verwendet wird, so daß die Festig· keit für die gesamte Schleife geringer sein kann. Weiterhin ist es günstig, den Ring 30 so anzuordnen, daß derjenige Teil der Befestigungsschleife 30, der durch den Kühlkanal hindurchgeht, genau radial von dem Ring abgeht, da sich dadurch ebenfalls besonders günstige Festigkeitsverhältnisse ergeben.

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Claims (7)

1. Ansprüche

   y Läufer für eine Synchronmaschine mit einer Welle, an deren Umfang eine Anzahl von SChenkelpolen angeordnet sind, von denen jeder mit einer Feldwicklung versehen ist, deren einzelne Lagen

   der

   an den Enden Schenkelpole in axialer Richtung einen gewissen Abstand voneinander aufweisen, so daß an den Enden der Feldwicklungen zwischen den einzelnen Wicklungslagen radial verlaufende Kühlkanäle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festlegen der Wicklungslagen an den Enden der Feldwicklungen eine Befestigungsschleife (30) aus einem harten Isoliermaterial vorgesehen ist, die zumindest ein Teil dieser Lagen umfaßt, so daß die Enden der einzelnen Wicklungslagen gegenüber radialen Verbiegungen gesichert sind, ohne daß die radial verlaufenden Kühlkanäle wesentlich gedrosselt sind.
2. 2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet , daß radial unterhalb der Enden der Wicklungslagen ein Ring (32) mit mindestens einer öffnung (34) auf der Welle angeordnet ist, durch die die Befestigungsschleife (30) hindurchgeführt ist.
3. 3. Läufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden der einzelnen Wicklungslagen (28) radial verlaufende Abstandsstücke (26) angeordnet sind, durch die der axiale Abstand zwischen den einzelnen Wicklungslagen hervorgerufen ist.

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4. 4. Läufer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschleife (30) aus einem faserverstärkten aushärtbaren und isolierenden Kunststoff hergestellt ist.
5. 5. Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschleife eine endlose Schleife ist und in einer Ebene senkrecht zur Achse der Läuferwelle angeordnet ist.
6. 6. Läufer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur die äußeren Wicklungslagen von der Befestigungsschleife umfaßt sind.
7. 7. Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungsschleife zur Verstärkung Fasern aus Athylen-Glykol-Terephthalat aufweist.

   ORIGINAL INSPECTED

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