DE19532812C2 - Mehrebenen-Leiterstab mit Isolierstreifen an den Kröpfstellen der Teilleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrebenen-Leiterstab (auch Gitterstab oder Roebelstab genannt) für elektrische Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Ein Mehrebenen-Leiterstab ist beispielhaft durch die DE 28 11 249 A1 beschrieben. Ein solcher Mehrebenen-Leiter­ stab umfaßt mehrere Teilleiter, die in mehreren Ebenen über­ einander und in mehreren Ebenen nebeneinander angeordnet sind. Solche Mehrebenen-Leiterstäbe weisen an bestimmten Stellen Übergänge von einer Ebene in eine andere Ebene auf. Der Mehrebenen-Leiterstab wird dadurch hergestellt, daß die Leiter der jeweiligen Ebene jeweils in eine Kröpfschablone eingelegt und mit ihrer endgültigen Lage in fertig verdrill­ ten Mehrebenen-Leiterstab entsprechenden Kröpfungen versehen werden, wobei die abgekröpften Teilleiter der jeweiligen Ebene zu je einer Teilleiter-Säule übereinander geschichtet werden und anschließend die einzelnen Teilleiter-Säulen in­ einandergeschoben und zum kompletten Mehrebenen-Leiterstab miteinander verbunden werden.

Um sicherzustellen, daß die einzelnen Teilleiter an den Kröpfstellen elektrisch voneinander isoliert sind, werden üblicherweise zwischen die Teilleiter Isolierstreifen ein­ gesetzt, die den beim Vorpressen der Stäbe entstehenden Scherbeanspruchungen widerstehen können. Voraussetzung ist, daß die Isolierstreifen eine gewisse Flexibilität bei aus­ reichender Festigkeit aufweisen. Die bisher verwendeten Isolierstreifen weisen eine Breite auf, die der Stabbreite entspricht.

In dem Artikel "Fabrikation und Prüfung von Roebelstäben" von P. Marti und R. Schuler in Brown Boveri-Mitteilungen 1, 1970, Seiten 25 bis 31 ist auf Seite 28 ein Schnitt durch einen di­ rekt gekühlten einfachen Roebelstab dargestellt. Dieser Roebelstab ist aus zwei Säulen jeweils übereinander gestapel­ ter Teilleiter gebildet. Zwischen den beiden Säulen ist eine Hälftenisolation sowie zwischen den einzelnen Teilleitern ei­ ne Teilleiterisolation eingebracht. Im Bereich einer Kröp­ fungsstelle ist zwischen einem gekröpften Teilleiter und den darunter liegenden Teilleiter-Säulen eine Kröpfungsunterlage eingebracht, die die Teilleiter-Säulen jeweils teilweise und den gekröpften Teilleiter vollständig überdeckt.

In der GB-PS 866,595 wird die Isolation eines elektrischen Leiters einer dynamoelektrischen Maschine, insbesondere eines Roebelstabes, beschrieben. Der stabförmige elektrische Leiter besteht aus zwei Säulen übereinander gestapelter Teilleiter. Im Bereich der Übergänge der Teilleiter von einer auf die an­ dere Säule, d. h. einer Kröpfungsstelle, ist zwischen dem ge­ kröpften Teilleiter ein Isolationsstück vorgesehen. Dieses hat eine im wesentlichen quadratische Form und erstreckt sich über die Breite des gesamten Leiters. Der Abstand der Kröp­ fungsstellen untereinander ist in Längsausdehnungsrichtung des Leiters wesentlich größer als der Kröpfungsbereich, d. h. die Längsausdehnung des Isolationsstücks.

Es hat sich herausgestellt, daß die Anordnung solcher Iso­ lierstreifen innerhalb bestimmter Grenzen möglich ist. Bei relativ geringen Kröpfstellenabständen treten beim Vorpressen Scherkräfte auf, die so groß sein können, daß diese ein Ver­ sagen der Kröpfstellenisolierung hervorrufen.

Bei engen Kröpfstellenabständen und gleichzeitig kleinen Teilleiterbreiten lassen sich die Teilleiter an den Kröpf­ stellen wegen der dann sehr großen Rückstellkräfte in der Regel nicht weit genug auseinanderhebeln um die breiten Isolierstreifen unter den Kröpfstellen zu positionieren.

Um Mehrebenen-Leiter mit kleinen Kröpfstellenabständen zu realisieren, ist bereits vorgeschlagen worden, im Bereich der Kröpfstelle der Teilleiter eine Prägung am Teilleiter vorzu­ sehen. Der Teilleiter wird daher vor dem Seitenwechsel ange­ hoben und auf der anderen Stabseite abgesenkt. Durch diese Methode wird eine Scherbeanspruchung vermieden. Der Herstel­ lungsaufwand ist jedoch relativ groß, da zusätzliche Prägun­ gen der Teilleiter notwendig sind. Ferner ist bezüglich der Stabhöhe ein relativ großer Zuschlag für die Kröpfstelle not­ wendig, damit beim Vorpressen die Prägung nicht wieder zer­ stört wird. Dies erfordert eine sehr genaue Arbeitsweise.

Es ist zwar auch bekannt, bei relativ geringen Kröpfstellen­ abständen scherfeste Teilleiterisolierungen zu verwenden, diese sind jedoch in der Regel sehr teuer und führen zu einer großen Isolierungszunahme.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, den bekannten Mehrebenen-Leiterstab so weiter­ zubilden, daß ein solcher leichter herstellbar ist, wobei stets sichergestellt wird, daß der Mehrebenen-Leiterstab teilleiterschlußfrei ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Mehrebenen- Leiterstab für elektrische Maschinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen­ stand der abhängigen Ansprüche.

Der Lösung des Problems für Mehrebenen-Leiterstäbe, vorzugs­ weise mit Kröpfstellenabständen zwischen dem Zwei- bis Vier­ fachen der Teilleiterbreite, liegt die Überlegung zugrunde, durch eine besondere Anordnung lediglich druckfester isolier­ streifen eine Scherbeanspruchung der Isolierstreifen generell zu vermeiden und damit die Teilleiterschlußfreiheit sicherzu­ stellen. Die Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß an jeder Kröpfstelle zwischen dem gekröpften Teilleiter und den be­ nachbarten aneinanderliegenden Teilleitern zwei in einer Längsebene nebeneinander angeordnete Isolierstreifen vorge­ sehen sind, deren Breite jeweils im wesentlichen der Breite des gekröpften Teilleiters entspricht. Sofern hier von einer Längsebene die Rede ist, so ist eine Längsebene des Mehr­ ebenen-Leiterstabes gemeint, die parallel zu der Ebene liegt, in der die Kröpfstelle verläuft.

Der Vorteil eines so gebildeten Mehrebenen-Leiterstabes ist darin zu sehen, daß dieser in einfacheren Ausführungen der Fertigungseinrichtungen und mit preiswerterem Material für die Isolierstreifen herstellbar ist. Eine Einzelbehandlung der Teilleiter entfällt daher; und kostenintensive Teillei­ terisolierungen sind ebenfalls nicht mehr notwendig.

Zur Einbringung der druckfesten Isolierstreifen werden diese zwischen den gekröpften Teilleiter und den benachbarten Teil­ leiter eingeschoben. Hierzu bedarf es nur einer geringfügigen Anhebung der Teilleiter. Vorzugsweise ist daher der Isolier­ streifen zwischen 0,5 und 1,5 mm, insbesondere zwischen 0,7 und 1 mm, dick. Durch die gegebene Dicke der Isolierstreifen wird der gekröpfte Teilleiter angehoben und gegen den über­ laufenden Teilleiter distanziert.

Es ist nicht zwingend, daß der Mehrebenen-Leiterstab nur Kröpfstellen aufweist, deren Abstand kleiner oder gleich der vierfachen Teilleiterbreite ist. Es können auch Mehrebenen- Leiterstäbe ausgebildet werden, die z. B. im Kopfbereich größere Abstände zwischen den Kröpfstellen aufweisen. An diesen Stellen werden ebenfalls Isolierstreifen von etwa Stabbreite und gleicher Dicke wie an den Kröpfstellen mit geringerem Abstand zueinander angeordnet, hierdurch wird sichergestellt, daß ein Herausfallen der geteilten Streifen aufgrund eines geringen Anpreßdruckes nicht eintritt. Ferner wird durch diese Maßnahme sichergestellt, daß keine ungleich­ mäßige Füllung der Kröpfstellen eintritt, da die dort ver­ wendeten Streifen in der Länge dem Kröpfstellenabstand ent­ sprechen.

Die Verbindung der Leiterstäbe untereinander kann wie z. B. durch die DE 28 11 249 A1 bekannt, erfolgen. Hierzu können die Streifen mit einem entsprechenden Klebeharz versehen werden.

Weitere Vorteile und Merkmale werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Mehr­ ebenen-Leiterstabes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gitterstab in der Vorderansicht, und

Fig. 2 den Gitterstab nach Fig. 1 im Schnitt.

In der Fig. 1 ist ein Gitterstab mit mehreren Teilleiter 1 bis 7 dargestellt, wobei zwischen den einzelnen Teilleitern 1 bis 7 an den Kröpfstellen 18 bis 21 jeweils zwei in einer Längs­ ebene 22, welche parallel zur Zeichnungsebene verläuft, nebeneinander angeordnete Isolierstreifen 8 bis 15 darge­ stellt. Die Teilleiter 1 bis 6 weisen eine Breite B auf. Ein jeder Teilleiter weist einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf. An den Kröpfstellen 18 bis 21 ist jeder Teilleiter 1 bis 6, wie dies aus der Fig. 1 besonders ersicht­ lich ist, gekröpft. Betrachtet man den Teilleiter 1, so fin­ det an der Kröpfstelle 18 ein Übergang des Teilleiters 1 aus einer Ebene E1 in eine Ebene E2 statt. Ein solcher Übergang ist auch bei den Teilleitern 2, 3, 4, 5 und 6 ersichtlich. Die Kröpfstellen weisen einen Abstand zueinander auf, der in etwa der dreifachen Teilleiterbreite B entspricht.

An jeder Kröpfstelle 18 bis 21 ist jeweils ein Paar Isolier­ streifen 8, 12; 9, 13; 10, 14; 11, 15 angeordnet. Die Iso­ lierstreifen liegen in einer Längsebene 22 und sind nebenein­ ander angeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Isolierstreifen schraffiert dargestellt.

Die Länge der Isolierstreifen 8 bis 17 entspricht der Länge der Kröpfstellen 18 bis 21, die hier gleichzeitig auch dem Abstand der Kröpfstellen untereinander entspricht. Die Breite eines jeden Isolierstreifens 8 bis 17 entspricht der Breite der Teilleiter 1 bis 7.

Die einzelnen Isolierstreifen sind zwischen den benachbarten Teilleitern 1, 23 und 24 angeordnet. Am rechten Rand der Fig. 1 ist eine Kröpfstelle 26 dargestellt, an der noch keine Isolierstreifen 16, 17 zwischen den Teilleitern 4, 5 und 6 angeordnet sind. Der Isolierstreifen 16 wird entsprechend dem Pfeil zwischen die Teilleiter 5 und 6 von oben eingeschoben. Der Isolierstreifen 17 wird von unten her an der gekröpften Stelle 26 zwischen die Teilleiter 4 und 5 eingeschoben, wo­ durch der Teilleiter 5 von den Teilleitern 4 und 6 isoliert wird.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, liegen einzelne Teilleiter 23, 24 nicht unmittelbar übereinander. In der Ebene 25 ist eine Einlage 126, ein sogenanntes Schwert, angeordnet, welche aus einem Isoliermaterial besteht. Die einzelnen Teilleiter, welche den Mehrebenen-Leiterstab bilden, werden nach Einbrin­ gung aller Isolierstreifen in einem Warmpreßvorgang mitein­ ander verklebt.

Claims (7)

1. Mehrebenen-Leiterstab für elektrische Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, mit Teilleitern (1 bis 7), die in zumindest zwei nebeneinander angeordneten Säulen übereinander gestapelt sind und an einer jeweiligen in wenigstens einer Längsebene (22) des Mehrebenen-Leiterstabes liegenden Kröpfstelle (18 bis 21 und 26), an der ein gekröpfter Teilleiter (1 bis 7) von einer Säule in eine benachbarte Säule geführt ist, gegeneinander elektrisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Kröpfstelle (18 bis 21 und 26) zwischen dem gekröpften Teilleiter (1 bis 7) und den darunterliegenden, einander benachbarten Teilleitern (4, 5, 6, 1, 23, 24) zwei in der Längsebene (22) mit ihren Langseiten nebeneinander angeordnete Isolierstreifen (8 bis 17) vorgesehen sind, deren Breite jeweils im wesentlichen der Breite (B) eines der unter dem gekröpften Teilleiter (1 bis 7) angeordneten Teilleitern (4, 5, 6, 1, 23, 24) entspricht.

2. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstreifen (8 bis 17) aus einem Werkstoff hoher Druckfestigkeit be­ stehen.

3. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstreifen (8 bis 17) eine Dicke zwischen 0,5 und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,0 mm, aufweisen.

4. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines jeden Isolierstreifens (8 bis 17) etwa der Länge der Kröpfstelle (18 bis 21 und 26) entspricht.

5. Mehrebenen-Leiterstab nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines jeden Isolierstreifens (8 bis 17) dem Abstand der Kröpfstellen (18 bis 21 und 26) entspricht.

6. Mehrebenen-Leiterstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kröpfstellen (18 bis 21 und 26) eines Teilleiters (1 bis 7) wenigstens der zweifachen Teilleiterbreite (B) entspricht.

7. Mehrebenen-Leiterstab nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ stand der Kröpfstellen (18 bis 21 und 26) eines Teilleiters (1 bis 7) zueinander kleiner oder gleich der vierfachen Teil­ leiterbreite (B) ist.