DE2150163C3 - Anordnung zur Versteifung von Wickelköpfen in elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Versteifung von Wickelköpfen in elektrischen Maschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei elektrischen Stromerzeugern und großen Elektromotoren müssen in der Regel die außerhalb des magnetischen Blechpakets oder Kerns gelegenen Wicklungsteile befestigt werden, damit sie den elektromagnetischen Kräften beim Anlassen, Zusammenschalten oder bei Kurzschlüssen standhalten.

Bei einer bekannten derartigen Anordnung (siehe z.B. CH-PS 3 48 999) werden am Rand des Magnetkerns kammförmig ausgebildete Isolierteile angebracht, zwischen deren Zähne die Enden von geraden Wicklungsteilen eingreifen. Diese Kämme dienen dem Zweck, ein Verbiegen oder Zusammenpressen der Wicklungsenden zu vermeiden, wie es am Nutenausgang in der Wicklung auftreten und für die Durchschlagfestigkeit des Isoliermaterial der Wicklungen gefährlich sein kann. Da diese Kämme mit dem Magnetkern mittels Schrauben fest verbunden sind, verhindern sie, daß die Wicklung infolge der auf die Enden der Wicklung wirkenden elektromagnetischen Kräfte verdreht wird.

Aufgrund des verwendeten Materials und insbesondere der Feinbearbeitung, die die Kämme erfordern, ist ihr Selbstkostenpreis jedoch sehr hoch. Außerdem können sie im allgemeinen nicht unmittelbar am Rand des Magnetkerns befestigt werden, so daß die geraden Teile der Wicklung verlängert und der Platzbedarf für die Maschine vergrößert werden muß.

Als Ersatz für diese Kämme wurden auch schon einzelne Isolierkeile verwendet (siehe z. B. DE-OS 14 63 796), die im geradlinigen Bereich der Wicklungsstäbe, d. h., ehe diese vom Magnetkern kommend im Wickelkopf umgelenkt werden, zwischen benachbarten Stäben radial ausgerichtet angebracht und einzeln am ι ο Magnetkern befestigt sind.

Wei ter ist es z. B. aus dem DE-GM 19 77 074 bekannt, einzelne isolierende Paßstücke ebenfalls im geradlinigen Bereich der Wicklungsstäbe anzubringen, die dann gemeinsam ein freitragendes Stützgewölbe bilden und die Köpfe mechanisch stabilisieren sollen. Mit derartigen Mitteln kann man jedoch nicht den gleichen hohen Stabilisierungseffekt erzielen wie mit den Kammhaltern; insbesondere ist die Gefahr einer Verdrehung der Wicklung aufgrund der auftretenden elektromagnetisehen Kräfte nicht ganz auszuschalten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Wickelköpfe

am Nutausgang mit einfachen Mitteln, selbst wenn Dilatationserscheinungen auftreten, zu stabilisieren, so daß e-ne Verdrehung der Wickelköpfe aufgrund der elektromagnetischen Kräfte vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Diese Anordnung ist wesentlich billiger herzustellen

als Vorrichtungen, in denen die genannten Kämme verwendet werden. Sie erfordert im übrigen keine komplizierte und genaue Bearbeitung und wird mit nur sehr wenig Isoliermaterial hergestellt.

Bei den Haltemitteln kann es sich insbesondere um Nuten handeln, die auf dem Innenumfang von Klemmplattcn des Magnetkerns vorgesehen sind, um auf diesen Klemmplatten befestigte, eine Nut aufweisende Metallteile oder aber um Stifte, die auf dem Magnetkern selbst oder auf den Klemmplatten des Magnetkerns befestigt sind und die Paßstücke durchsetzen.

Die Paßstücke werden vorteilhafterweise auf den Bereichen, die mit den axialen Haltemilteln in Verbindung stehen, mit einem hafthemmenden Mittel versehen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Fig. I bis 8 näher erläutert. Es zeigen

Fi g. 1 und 2 ein bekanntes kammartig ausgebildetes Befestigungssystem,

^r>o F i g. 3 im Schnitt senkrecht zur Maschinenachse einen Teil eines Ständers mit verschiedenen in einer Klemmplatte des Magnetkerns eingesetzten Paßstükken gemäß der Erfindung,

Fig.4 einen teilweisen Axialschnitt des Ständers gemäß F i g. 3,

Fig.5 und 6 jeweils im Schnitt senkrecht zur Achse bzw. im Axialschnitt Varianten zu F i g. 3 bzw. F i g. 4 sowie

F i g. 7 und 8 ebenfalls im Schnitt senkrecht zur Achse ^b0 bzw. im Axialschnitt eine weitere Variante gemäß der Erfindung.

Fig. 1 ist ein teilweiser Axialschnitt des Ständers einer elektrischen Maschine, in der ein Kamm veranschaulicht ist, und Fig.2 ist ein Schnitt entspre- M chendder Linie2-2der Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 das Ende eines den Magnetkern des Ständers bildenden Blechpakets bezeichnet, und 2 bezeichnet den geraden Teil der

daraus hervorkommenden Wicklungsstabe. Der Magnetkern 1 wird von ringförmigen Klemmplatten 3 zusammengehalten. Auf der Klemmplatte 3 ist mit Hilfe von Schrauben 4 ein Kamm 5 aus Isoliermaterial befestigt, zwischen dessen Zähnen 6 die geraden Teile 2 der Wicklungsstäbe eingesetzt sind. Der Kamm 5 befindet sich in einer Entfernung vom Magnetkern 1, die gleich der Dicke der Klemmplatte 3 ist. Der Kamm 5 muß mit derselben Präzision bearbeitet werden, die für das Ausstanzen der Bleche des Magnetkerns gilt

In der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß F i g. 3 sind Paßstücke 8 zwischen den geraden Teilen 2 der Wicklung vorgesehen, d. h. am Ausgang des Magnetkerns 1. Die Paßslücke 8 greifen in die Klemmplatte 3 ein. In F i g. 4 sind sie unmittelbar an den Magnetkern 1 angelegt, sie können jedoch auch in einer Entfernung vom Magnetkern, beispielsweise 10 mm entfernt von diesem angebracht werden, um die Belüftung zu erleichtern. Auf diese Weise ist man nicht mehr durch konstruktive Gegebenheiten gezwungen, einen bestimmten Mindestabsland einzuhalten, vielmehr kann der beste Abstand frei gewählt werden, bzw. können die Paßstücke unmittelbar am Magnetkern angelegt werden.

Die Paßstücke 8 sind konisch ausgeführt, um den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden geraden Bereichen der Wicklung zu berücksichtigen.

Bei dem für die Paßstücke 8 verwendeten Material handelt es sich vorzugsweise um einen Schichtstoff auf der Grundlage von Papier, Holz, Gewebe bzw. ^o Glasfasergewebe, der mit natürlichem oder künstlichem Harz wie Phenolharz, Kresolharz, Melamin, Polyester, Epoxdharz oder Silikon entsprechend der zu erreichenden Betriebstemperaturen getränkt ist.

Die Abmessungen der Paßstücke richten sich nach den Abmessungen der Wicklung und der Stellung der Klemmplatte 3. Was ihre Breite in Axialrichtung der Maschine anbetrifft, ist es vorteilhaft, einen Wert zu wählen, der mindestens zwei Dritteln der Radialhöhe eines geraden Bereichs der Wicklung entspricht.

Es ist von Vorteil, die Paßstücke vor ihrer Anbringung mit einer Verkleidung 10 aus einem Stoff zu umgeben, der sich zusammenpressen läßt, und ggfs. mit einem Kunstharz oder einem wärmehärtenden Klebstoff zu imprägnieren. Diese Verkleidung kann insbesondere aus einem Gewebe, einer Matte oder Filz aus einem synthetischen Material oder Glasfasern bestehen. Der Vorteil der Verwendung einer derartigen Verkleidung besteht darin, daß Isolierteile mit handelsüblichen Standardmaßen benutzt werden können und trotzdem keine Feinbearbeitung nötig ist, da der zusammenpreßbare Stoff das vorhandene Spiel ausgleicht.

Derartige Paßstücke können nach F i g. 3 aus einem einzigen Stück oder aus zwei radial übereinanderliegenden Teilen bestehen. In der F i g. 3 ist mit 1 ein ⁵^ Magnetkern und mit 3 die Klemmplatte bezeichnet; mit 2 sind die geraden Wicklungsbereiche und mit 8 ist ein Paßstück bezeichnet, das aus einem Innenteil 9 aus Schichtstoff besteht, das von einer zusammenpreßbaren Verkleidung 10 umgeben ist. K'': it ist ein ähnliches ^b0 Paßstück bezeichnet, das jedoch aus zwei radialen Teilen besteht, von denen jedes mit einer Verkleidung 10 umgeben ist. Der Vorteil des zweiteiligen Paßstücks besteht darin, daß die Anbringung während des Wicklungsvorgangs erleichtert wird. Bei diesen Wick- ^6Γ) lungstypen werden die achsnäheren Paßstücke in der Regel zuerst und die anderen danach angebracht.

Die Anzahl der Nuten 12 in der Klemmplatte, in die die Paßstücke 8 eingreifen, sowie ihre Tiefe und Länge werden so gewählt, d&JJ eine ausreichende Festigkeit in bezug auf die Scherfestigkeit der Paßstücke gewährleistet ist In der Regel werden mindestens sechs bis zehn Nuten vorgesehen, die symmetrisch auf dem Umfang der Klemmplatten verteilt sind.

Die Nuten 12 sind in Achsrichtung der Zähne des Magnetkerns ausgespart; wie links in der Fig.3 zu sehen, ist an dieser Stelle ein Paßstück 8 größerer Länge als an Stellen verwendet, an denen die Paßstücke nicht in der Klemmplatte verankert sind. Alternativ kann, wie in F i g. 3 im rechten Bereich zu sehen ist, auch ein mit einer zusammenpreßbaren Verkleidung 10 versehenes Paßstück 8 mit einem starren Kern 9 oder ein aus zwei Teilen 11 bestehendes Paßstück verwendet werden.

Fig.4 veranschaulicht im Axialschnitt die Montage eines Paßstückes 8 ohne Isolierstoffverkleidung in der Nut 12 der Klemmplatte 3. Daraus geht hervor, daß zur Anbringung des Paßstückes 8 in bezug auf den Magnetkern 1 der Zwischenraum 13 beliebig gewählt werden kann. Nach der Anbringung der Wicklung und sämtlicher Paßstücke wird eine vollkommen starre Befestigung des Wickelkopfes gewährleistet.

Die axiale Führung der Paßstücke auf der Klemmplatte kann erfindungsgemäß auch durch andere Haltemittel erfolgen. Sollen beispielsweise die Paßstükke in einem bestimmten Abstand vom Ende des Magnetkerns angebracht werden, so können U-förmige Metallteile auf der Klemmplatte 3 angeschraubt oder angeschweißt werden, beispielsweise Teile 14 nach Fig. 5, wovon in Fig. 6 ein Schnitt entsprechend der Linie 6-6 gezeigt ist, oder Metallblöcke 15 entsprechend F i g. 5, deren Zwischenraum Platz zum Einbau der Paßstücke bietet.

Im Rahmen der Erfindung können diese Paßstücke, die in der Klemmplatte geführt sein müssen, auch mittels eines oder mehrerer Stifte 16 nach F i g. 7 geführt werden. Diese sind wiederum an den Klemmplatien 3 befestigt. Davon ist in Fig.8 ein Schnitt entsprechend der Linie 8-8 nach F i g. 7 veranschaulicht.

Da die Temperatur der Leiter und deren Ausdehnungskoeffizient höhere Werte haben als diejenigen des Magnetkerns, müssen die Enden der geraden Teile der Wicklung in bezug auf den Magnetstromkreis sich axial verschieben können. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann diese Ausdehnung frei in Höhe der eingesetzten Paßstücke erfolgen, die in der Klemmplatte geführt sind.

Wenn die Wicklung eine Imprägnierung nach ihrer Anbringung erfahren soll, genügt es, in Höhe der Aussparungen oder Durchführungen der Stifte eine Schicht aus beispielsweise einem hafthemmenden Mittel oder aber darauf einen dünnen, die Haftung hemmenden Film, beispielsweise aus Zellulosetriazetat, Polyvinylfluorid, Tetrafluoräthylen oder einem eine ähnliche chemische Struktur aufweisenden Stoff anzubringen, um ein axiales Verschieben der Stifte in bezug auf den Magnetkern zu gewährleisten. Diese hafthemmenden Mittel lassen die Paßstücke in den Haltemitteln axial gleiten, während in bezug auf Drehung oder Biegungen bzw. Zusammenpressen der geraden Bereiche der Wicklungsstäbe eine gute Stabilität erreicht wird.

Difc. erfindungsgemäße Anordnung wurde zur Befestigung bei Ständerwicklungen von Generatoren bzw. elektrischen Maschinen beschrieben; sie kann jedoch ebenfalls vorteilhafterweise bei Läuferwicklungen sowie Ankern von Generatoren und elektrischen Maschinen verwendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Versteifung von Wickelköpfen in elektrischen Maschinen mit Hilfe von isolierenden Paßstücken, die im geradlinigen Bereich der Wicklungsstäbe, d.h. ehe diese vom Magnetkern kommend im Wickelkopf umgelenkt werden, zwischen benachbarten Stäben radial ausgerichtet angebracht und am Magnetkern befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Paßstücke (8) in mit dem Magnetkern fest verbundenen Haltemitteln axial verschiebbar geführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel als Nuten (12) ausgebildet sind, die auf dem Innenumfang von Klemmplatten (3) des Magnetkerns ausgespart sind (F ig. 3 und 4).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel als eine Nut aufweisende Metallteile (14, 15) ausgebildet sind, die auf Klemmplatten (3) des Magnetkerns befestigt sind (F i g. 5 und 6).

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel als achsparallel ausgerichtete Stifte (16) ausgebildet sind, die auf dem Magnetkern oder den Klemmplatten (3) des Magnetkerns befestigt sind und mit Bohrungen in den Paßstücken (8) zusammenwirken (F i g. 7 und 8).

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßstücke (8) mit einem hafthemmenden Mittel in dem Bereich versehen sind, der mit den Haltemitteln in Berührung steht.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßstücke aus einem starren Kern (9) und aus einer diesen umgebenden zusammenpreßbaren Verkleidung (10) bestehen.