DE19529392A1

DE19529392A1 - Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator

Info

Publication number: DE19529392A1
Application number: DE19529392A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Lutz; Stephan Dipl Ing Dr Usbeck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1997-02-13
Also published as: FR2738414A1; ES2116232B1; GB2304236A; FR2738414B1; JPH09103038A; GB2304236B; GB9616529D0; ITMI961677A0; ES2116232A1; IT1283670B1; ITMI961677A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Es ist bekannt, daß als Drehstromgeneratoren ausge bildete elektrische Maschinen einen Rotor und einen Stator aufweisen, wobei der Rotor von einem Klauen polläufer gebildet wird. Der Stator weist ein den Klauenpolläufer umgreifendes Ständerblechpaket auf, in dem die Wicklungen zum Beispiel mäanderförmig an geordnet sind. Die Wicklungen sind hierbei in Nuten des Ständerblechpaketes eingelegt und weisen über den Umfang das Ständerblechpaket axial übergreifende Wickelköpfe auf. Um ein Blankscheuern der die Wick lungen ergebenden lackierten Wicklungsdrähte durch Stöße und Schwingungen während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs der elektrischen Maschine zu vermeiden, ist es bekannt, die Wicklungen zu imprägnieren, indem diese beispielsweise vollständig in ein Imprägnier harz eingetaucht werden. Nach Aushärten des Imprägnierharzes ergibt sich ein kompakter Wicklungs körper. Weiterhin ist bekannt, anstelle der Tauch imprägnierung mit einem Imprägnierbad die Wicklungen zu bandagieren. Es hat sich herausgestellt, daß elek trische Maschinen sowohl mit imprägnierten als auch bandagierten Wicklungen während ihres Betriebes eine größere Geräuschentwicklung entfalten als elektrische Maschinen, bei denen die Wicklungen unimprägniert be ziehungsweise unbandagiert, also frei in dem Ständer blechpaket eingelegt sind. Bei frei eingelegten Wicklungen besteht jedoch wiederum der Nachteil, daß insbesondere an sich kreuz enden Wicklungsdrähten die Gefahr des Blankscheuerns und damit des Eintritts eines Wicklungskurzschlusses besteht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß diese gegen Blankscheuern geschützte Wicklungen aufweist und gleichzeitig eine geringe Ge räuschentwicklung entfaltet. Dadurch, daß die Wickel köpfe der Wicklungen derart imprägniert sind, daß zwischen dem Ständerblechpaket und der Imprägnierung ein imprägnierungsfreier Bereich verbleibt, ist es vorteilhaft möglich, einerseits insbesondere in den Wicklungsköpfen vorhandene kritische Bereiche gegen ein Blankscheuern zu sichern und die Wickelköpfe von dem Ständerblechpaket durch den imprägnierungsfreien Bereich so zu entkoppeln, daß ein Aufschwingen des gesamten Stators durch Resonanzschwingungen und die damit verbundene Geräuschentwicklung gemindert wird. Insgesamt weisen die mit der erfindungsgemäßen Imprägnierung versehenen elektrischen Maschinen ein günstiges Dämpfungsverhalten gegenüber während des Betriebes auftretender Schwingungen auf. Dabei wird im Normalfall auch auf eine Nutimprägnierung der Wicklungsstränge verzichtet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist gegebenen falls vorzusehen, daß zusätzlich zu der ausschließ lichen Imprägnierung der Wickelköpfe die in den Nuten des Ständerblechpaketes verlaufenden Wicklungsstränge von einem vorimprägnierten Papier als Nutisolation eingefaßt werden, das bei einer ausreichenden Er wärmung der elektrische Maschine ein Imprägnierharz freisetzt. Hierdurch wird ein Wärmeübergang von den Wicklungsdrähten zu dem Ständerblechpaket verbessert, wobei insbesondere die dann mit der Nutisolation ver klebten äußeren Wicklungsdrähte die Wärme verstärkt über das Papier an das Ständerpaket abführen. Die Ab führung der Wärme vom Ständerblechpaket erfolgt be kanntermaßen beispielsweise mittels einer Lüfteran ordnung. Durch diese Zusatzmaßnahme ist gewährlei stet, daß auch in thermisch kritischen Bereichen ar beitende elektrische Maschinen mit der erfindungsge mäßen Imprägnierung des Wicklungskopfes versehen wer den können, ohne daß auf die Gewährleistung eines ausreichend hohen Wärmeübergangs zwischen den Wick lungssträngen und dem Ständerblechpaket verzichtet werden muß. Die Dämpfung beziehungsweise das Schwingungsverhalten der elektrischen Maschine kann auch in diesem Fall durch den imprägnierungsfreien Bereich zwischen dem Ständerblechpaket und den Wick lungsköpfen weitgehend gewährleistet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines Klauenpol-Drehstromgenerators;

Fig. 2 Schwingungskurven verschiedener Drehstromgeneratoren und

Fig. 3 Geräuschpegelkurven verschiedener Drehstromgeneratoren.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist schematisch ein Drehstromgenerator 10 dargestellt. Hierbei sind im wesentlichen nur die für die Erfindung relevanten Teile gezeigt, wobei auf eine detaillierte Darstellung aus Gründen der Über sichtlichkeit verzichtet wurde. Der Drehstromgenera tor 10 weist - in gestrichelter Darstellung - einen auf einer Läuferwelle 12 drehfest angeordneten Klauenpolläufer 14 auf. Der Klauenpolläufer 14 be sitzt von einem ersten Polrad 16 sich erstreckende Klauenpole 18 und von einem zweiten Polrad 20 sich erstreckende Klauenpole 22. Die Klauenpole 18 und 22 sind hierbei in bekannter Weise fingerförmig aus gebildet und über den Umfang des Klauenpolläufers 14 abwechselnd angeordnet. Der Drehstromgenerator 10 weist ferner einen Stator 24 auf, der von einem mit einem nicht dargestellten Gehäuse verbundenen Stän derblechpaket 26 gebildet wird. Das Ständerblechpaket 26 umgreift hierbei den Klauenpolläufer 14 koaxial zur Läuferwelle 12. Das Ständerblechpaket 26 trägt hier angedeutete Wicklungen 28, die in nicht dar gestellten Nuten des Ständerblechpaketes 26 an geordnet sind. Die Wicklungen 28 sind hierbei mäanderförmig über den Umfang des Ständerblechpaketes 26 angeordnet, so daß sich axial über das Ständer blechpaket 26 überstehende Wicklungsköpfe 30 ergeben. Da der Drehstromgenerator 10 insgesamt drei von einander getrennte Wicklungen aufweist, ergibt sich, daß die Wicklungsköpfe 30 der einzelnen Wicklungen 28 sich über den Umfang des Ständerblechpaketes 26 mehrfach kreuzen. Um dies zu verdeutlichen, sind in der schematischen Darstellung zwei Wicklungen 28 mit ihren Wicklungsköpfen 30 dargestellt.

Die Wicklungsköpfe 30 weisen, wie in der Fig. 1 schraffiert dargestellt, einen imprägnierten Bereich 32 auf. Die Imprägnierung 32 ist hierbei so angeord net, daß zwischen dem Ständerblechpaket 26 und der Imprägnierung 32 ein imprägnierungsfreier Bereich 34 verbleibt. Hierdurch wird erreicht, daß die Wick lungen 28 in den Nuten des Ständerblechpaketes 26 und eben in dem imprägnierungsfreien Bereich 34 keine Imprägnierung aufweisen, sondern diese sich aus schließlich auf die Wicklungsköpfe 30 beschränkt. Der imprägnierungsfreie Bereich 34 besitzt eine Länge 1. Die Imprägnierung 32 der Wicklungsköpfe 30 wird bei spielsweise durch Eintauchen des mit den Wicklungen 28 fertig montierten Ständerblechpaketes 26 in ein Imprägnierungsbad eines Imprägnierharzes hergestellt. Hierbei erfolgt ein Eintauchen der Wicklungsköpfe 30 mit einer Tauchtiefe t, die so gewählt ist, daß der imprägnierungsfreie Bereich 34 mit seiner Länge 1 verbleibt. Die Länge 1 beträgt hierbei mindestens 1 mm. Nach dem Aushärten des Imprägnierharzes ergibt sich, daß die Wicklungsköpfe 30 der Wicklungen 28 starr miteinander verbunden sind, so daß bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch des Drehstromgenerators 10 die einzelnen Wicklungsdrähte der Wicklungen 28 sich nicht relativ zueinander bewegen können. Hier durch wird verhindert, daß ein Blankscheuern, ins besondere der sich kreuzenden Wicklungsdrähte der Wicklungen 28, eintritt. Über den imprägnierungs freien Bereich 34 sind die Wicklungsköpfe 30 von dem Ständerblechpaket 26 schwingungstechnisch entkoppelt. Hierdurch wird erreicht, daß ein Übertragen von Schwingungen, insbesondere ein Entstehen von Re sonanzschwingungen, verhindert wird, die zu einer Geräuschentwicklung des Drehstromgenerators 10 führen können. Je nach Stärke der Wicklung tritt eine aus reichende Entkopplung der Schwingungen bei einer Länge 1 von 0,1 bis 2 mm auf.

In den Fig. 2 und 3 wird dieses Schwingungs- und Geräuschverhalten anhand der vergleichenden Darstel lung von insgesamt drei Kurvenverläufen verdeutlicht. Mit a (durchgezogene Linie) ist jeweils eine Kurve bezeichnet, die an einem Drehstromgenerator 10 aufge nommen wurde, der eine komplett imprägnierte Wicklung hat, das heißt, sowohl die Wicklungsköpfe 30 als auch die in den Nuten des Ständerblechpaketes 26 ver laufenden Wicklungsstränge sind vollständig mit einem Imprägnierharz imprägniert. Die Wicklungen 28 und das Ständerblechpaket 26 bilden dann einen kompakten Wicklungskörper. Mit b (Strichlinie) ist ein Kurven verlauf dargestellt, der bei einem Drehstromgenerator 10 aufgenommen wurde, dessen Wicklungen 28 komplett nicht imprägniert sind. Mit c (Punktlinie) schließ lich ist der Kurvenverlauf des erfindungsgemäßen Drehstromgenerators 10 dargestellt, das heißt, hier sind - wie in Fig. 1 dargestellt - lediglich die Wicklungsköpfe 30 imprägniert, wobei der imprägnie rungsfreie Zwischenraum 34 berücksichtigt ist.

Anhand der in Fig. 2 dargestellten Schwingungsmes sungen anhand einer sogenannten driving-point-Messung, bei der die Übergangsfunktion als Modulus (A/F) in Dezibel über der Frequenz aufgetragen ist. Beim Vergleich der Kennlinien wird deutlich, daß eine aufgrund von Stößen hervorgerufene Schwingung des Stators 24 bei einem Drehstromgenerator 10 mit dem erfindungsgemäß imprägnierten Wicklungsköpfe 30 am besten gedämpft wird. Hieraus resultiert, wie die Kennlinie in Fig. 3 verdeutlicht, bei der der Geräuschpegel GP des Drehstromgenerators 10 in Dezibel über der Drehzahl aufgetragen ist, daß das Geräuschverhalten des erfindungsgemäß imprägnierten Drehstromgenerators 10 am günstigsten verläuft. Mit steigender Drehzahl des Drehstromgenerators 10 wird der Geräuschpegelunterschied zu dem komplett imprägnierten Ständerblechpaket beziehungsweise zu dem komplett nicht imprägnierten Ständerblechpaket 26 immer deutlicher.

Claims

1. Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgene rator, mit einem ein Ständerblechpaket aufweisenden Stator, dem mehrere Wicklungen zugeordnet sind, wobei die Wicklungen in Nuten des Ständerblechpaketes eingelegt sind und über den Umfang des Stators das Ständerblechpaket axial überstehende Wicklungsköpfe mit sich kreuzenden Wicklungsabschnitten gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsköpfe (30) der Wicklungen (28) derart imprägniert sind, daß zwischen dem Ständerblechpaket (26) und der Imprägnierung (32) ein imprägnierungsfreier Bereich (34) verbleibt.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der imprägnierungsfreie Bereich (34) eine Länge (1) aufweist, die von einer Eintauchtiefe (t) der Wicklungsköpfe (30) in ein Imprägnierbad bestimmbar ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (1) 0,1 mm bis 2 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm beträgt.

4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d%e in den Nuten des Ständerblechpaketes (26) verlaufenden Wicklungsstränge der Wicklungen (28) mit einem vorimprägnierten Papier eingefaßt sind.

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Wärmeempfindlichkeit des vorimprägnierten Papiers eine Imprägnierung der Wicklungsstränge beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur des Ständerblechpaketes (26) der elek trischen Maschine einstellbar ist.

6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung der Wicklungsköpfe (30) und die eventuelle Imprägnierung der Wicklungsstränge in den Nuten des Ständerblechpaketes durch den imprägnier ungsfreien Bereich (34) voneinander getrennt bleiben.