DE2300149B2

DE2300149B2 - Anordnung zur Befestigung einer im Luftspalt einer dynamoelektrischen Maschine angeordneten Statorwicklung

Info

Publication number: DE2300149B2
Application number: DE2300149A
Authority: DE
Inventors: Thomas William Hednesford Preston; Albert Benjamin John Stafford Reece
Original assignee: ENGLISH ELECTRIC CO Ltd LONDON
Current assignee: ENGLISH ELECTRIC CO Ltd LONDON
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1973-01-03
Publication date: 1980-01-31
Also published as: GB1365191A; BE793731A; DE2300149A1; FR2167690A1; FR2167690B1; US3777197A; CA968022A; DE2300149C3; CH547029A; SE393493B

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung einer Statorwicklung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine derartige Anordnung ist durch die CH-PS 47 571 bekannt. Diese bekannte Statorwicklung wird jedoch als kompakter Hohlzylinder vorgefertigt und dann in die Statorbohrung eingeschoben. Dies verbietet im Hinblick auf Umfang und Gewicht der kompletten Wicklung die Einhaltung einer engen Toleranz zwischen den Außenabmessungen des Hohlzylinders einschließlich der Vorsprünge und den Innenmassen von Statorbohrung und Axialnuten. Vielmehr ist ein ziemlich großes Spiel notwendig, was äußere Befestigungsmittel erforderlich macht und trotzdem einen einwandfreien Festsitz beim Auftreten ungewöhnlich hoher Umfangskräfte bzw. Drehmomente in Frage stellt

Hinzu kommt, daß insbesondere bei großen Generatoren die Leiterenden bzw. Wicklungsköpfe aus mehrfachem Grund nach außen abgebogen werden. Dies muß jedoch im Fall der schweizerischen Patentschrift wenigstens an einer Stirnseite der Wicklung unterbleiben, um den fertigen Wicklungszylinder einbauen zu können. Damit ist aber die Anwendbarkeit des bekannten Wicklungsaufbaus stark eingeschränkt, weil ίο eine Anordnung der aktiven Leiter in einer einzigen Wicklungslage, mit der ein besserer Raumfaktor erzielt werden könnte, praktisch ausgeschlossen ist Denn in diesem Fall sind die Endverbindungen der aktiven Leiter zweitägig angeordnet, was eine entsprechend '* große radiale Abmessung der Wicklungsköpfe bedeutet Da jedoch beim bekannten Generator der Außendurchmesser des Wicklungszylinders nicht größer werden darf, müßte der Innendurchmesser kleiner gemacht werden, was nicht ohne weiteres möglich sein dürfte. Für die heutzutage gebräuchlichen Maschinen großer Leistung ist dies offenbar kein gangbarer Weg.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufbau einer Statorwicklung im Stator-Rotor-Luftspalt wie bei den herkömmlichen dynamoelektrischen Maschinen auf Wicklungsetementen zu ermöglichen, die an den Kopfenden der Wicklung einen größeren Durchmesser bedingen, als Hm die Statorbohrung aufweist und zugleich eine dichte Anlage und feste Halterung der Wicklung in der Statorbohrung zu erreichen, die keine äußeren Befestigungsmittel erforderlich macht, um die Wicklung einwandfrei gegen drehende Kräfte zu sichern.

Diese Aufgabe wird nach dem Grundgedanken der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Hierbei werden vorzugsweise die in die Axialnut des St_._-s hineinragenden Enden der Seitenwände von einer rinnenförmigen Kappe umfaßt, die in die Axialnut eingepaßt ist. Auch können die E^den selbst oder die sie umfassende Kappe mittels Packungen in der Axialnut gehalten werden. Diese Packungen können aus einem nach dem Einbringen in die Nut gehärteten Material bestehen.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht

vor, daß zwischen den Seitenwänden benachbarter

Segmentpaare diese auseinander drückende Keile

eingetrieben sind. Zweckmäßig sind in diesem Falle die betreffenden Seitenwände im Umriß schwalbenschwanzförmig busgebildet und in einer Axialnut von entsprechendem Querschnitt verkeilt.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt

F i g. I eine erste Ausführungsform der Erfindung,
i"> F i g. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig.l,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, F i g. 4 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3,
F i g. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 6 und 7 Abwandlungen der Erfindung, die mit den Anordnungen der Fig. I bis 5 verwendet werden können, und

F i g. 8 eir Wicklungsschema, das in Verbindung mit den Ausführungsformen der F i g. I bis 7 Anwendung finden kann.

Von der dynamoelektrischen Maschine nach F i g. 1 sind nur Abschnitte des Stators 10 und des Rotors 11

sowie des dazwischen liegenden Luftspalts 9 dargestellt. Die Statorwicklung der Maschine ist in dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator angeordnet und aus isolierten Leiterstäben aufgebaut, von denen zwei Leiterstäbe 12 und 13 teilweise und zwei Leiterstäbe 14 s und IS vollständig gezeigt sind. Die Leiterstäbe sind zwischen sich paarweise überdeckenden zylindrischen Segmenten, wie 16, 18 bzw. 20, 22 angeordnet, die an den Längsseiten radial auswärts gerichtete Seitenwände 17,19 bzw. 21, 23 aufweisen. Diese Seitenwände bilden den seitlichen Abschluß der zwischen den Segmentpaaren vorgesehenen Hohlräume für die Aufnahme der isolierten Leiterstäbe 12,13... bzw. 14,15 ... Die nach außen vorspringenden Enden von jeweils vier benachbarten Seitenwänden 17, 19, 21, 23 ragen in eine is Axialnut 25 im Stator 10 hinein und sind hier von einer rinnenförmigen Kappe 24 umfaßt, die in die ^Ut 25 eingepaßt ist Die Segmente mit ihren Seitenwänden sowie die Kappe bestehen aus elektrischem Isoliermaterial.

Die Ausführungsform nach Fig.2 ist derjenigen der F i g. 1 ähnlich, mit der Ausnahme/daß die Nut 25 größer als die Kappe 24 ist und Packungen 26, 27 und 28 zwischen der Kappe 24 und der Nut 25 eingebracht sind. Die Packungen 26, 27 und 28 können irgendein geeignetes, mit Harz imprägniertes Material aufweisen, wobei das Harz abgebunden bzw. gehärtet wird, wenn die Rinnen zusammengesetzt worden sind. Stattdessen können die Packungen biegsame Neutel aufweisen, in die ein flüssiges Harzmaterial gepumpt wird, worauf die Beutel abgedichtet werden und das Harz abgebunden bzw. gehärtet wird.

Die letztgenannte Anordnung hat den Vorteil, daß die Segmente abgedichtet innerhalb der Bohrung des Stators 10 angebracht sind; dabei können Hohlräume 30 und 31 zwischen den Packungen belassen werden, wie dargestellt, um dem Durchgang eines Kühlmittels, etwa eines Gases, zu dienen.

Die Anordnung nach F i g. 3 ist denjenigen der F i g. 1 und 2 ähn'ch mit dem Unterschied, daß die Seitenwände 17/4, 19/4, 21/4 und 23/4 einen spitzen Winkel mit den Segmenten bilden, so daß die Seitenwände insgesamt einen allgemein schwalbenschwanzförmigen Umriß haben, der in eine ebenso geformte Axialnut 25/4 paßt. Bei dieser Anordnung sind die Segmente in der Statorbohrung durch Keile 33, 74 gesichert, die sich sowohl radial als auch axial verjüngen. Die Keile 33,34 werden vorzugsweise radial in den Unterbringungsraum eingesetzt und darin verkeilt, um die Segmente und die Wicklung in der Statorbohrung festzuhalten. Jede Verkeilung wird gewöhnlich eine Anzahl von kürzeren Keilen 33 und 34 aufweisen, wie in Fig. 7 ersichtlich ist. Hier sind Paare von zusammenwirkenden Keilen 33 und 34 zwischen die Seitenwände 17/4, 21/4 der Segmente eingesetzt. Die paarweise zusammenwirkenden Keile sind radial eingebracht und dann zueinander getrieben. Wenn die Keilpaare miteinander völlig dichtgesetzt sind, werden Splintstifte 44 eingesetzt, um eine axiale Bewegung der Keile zu verhindern. Wie ersichtlich, sind die Keile so lang bemessen, daß Hohlräume 45 zwischen den Keilen bestehen bleiben, die für den Durchtritt eines Kühlmittels ausgenutzt werden können.

Fig.4 zeigt eine Anordnung, die derjenigen der F i g. 3 ännlich ist, jedoch Packungen 26Λ und 27 A nach Art der Packungen 26 und 27 in F i g. 2 aufweist

Die Anordnung nach F j g. 5 ist derjenigen der F i g. 1 ähnlich mit der Ausnahme, daß die Kappe 24 fehlt und Packungen 26S und 27B entsprechend den Packunger. 26 und 27 in F i g. 2 vorgesehen sind.

F i g. 6 ist allgemein der F i g. 3 ähnlich, zeigt jedoch nebeneinander drei Abwandlungen, die bei allen Ausführungsformen verwendet werden können. Auf der linken Seite der Fig.6 ist das Segment 18Λ mit vorspringenden Zähnen 40 versehen, so daß Hohlräume 41 zwischen dem Segment und der Fläche der Statorbohrung für ein Kühlmittel entstehen. Die Zähne 40 können sich über die ganze Länge des Segments oder nur über einen Teil der Fläche desselben erstrecken, je nach dem gewünschten Fließschema des Kühlmittels.

Auf der rechten Seite der F i g. 6 sind in Abänderung dazu Kanäle 4M in der Wandung der Statorbohrung für den Durchtritt eines Kühlmittels ausgebildet

Als dritte Abwandlung sind die Keiie 33/4 und 34/4 in F i g. 6 mit Ausschnitten versehen, die einen Kanal 42 für den Durchgang eines Kühlmittels bilden.

Die Statorwicklung einer dynamoelektrischen Maschine umfaßt Spulen mit zwei geraden Leiterstäben, die annähernd 180° zueinander versetzt und durch Endbögen bzw. Kopfbögen an dem einen Ende miteinander und an den anderen Enden, mit Ausnahme der Anschlußenden mit dem Leiterstab der nächstbenachbarten Windung einer Spule verbunden sind. Hierbei sind die Endbögen gewöhnlich in einer Kegelstumpfform angeordnet die sich an den Enden des Statorkerns nach außen verjüngt und da die Endbögen übereinander hinweggehen müssen, wird eine einlagige Anordnung der Leiterstäbe zu einer doppellagigen Anordnung an den Endbögen, mit einer inneren und einer äußeren kegelförmigen Lage von Endbögen. Bei einer doppellagigen Wicklung, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, würden die Fndbögen in vier konzentrischen Lagenkegeln von Leiterstäben angeordnet sein.

Ein bevorzugtes Wicklungsschema ist in F i g. 8 dargestellt, in der die gebräuchlichen Bezeichnungen R. Y und B die rote, gelbe und blrue Phase einer Dreiphasenwicklung angeben. Es ist ersichtlich, daß diese Wicklung eine mit 1-5-1 Spulenseiten verschachtelte Wicklung ist, d. h. insgesamt sieben Spulenseiten je Phase sind und nach dem Schema in der Reihenfolge eine R, eine V", fünf R, eine B', eine R, fünf B', eine Y, eine B' usw. angeordnet Diese Wicklung ist zwischen Segmenten untergebracht, die eine, drei, zwei und iine gerade Spulenseite etahalten, und die sieben Endbögen jener Phasenwicklung befinden sich in einer einzigen Lage.

Die Keile zwischen den einzelnen Segmenten können im unteren Teil der Statorbohrung so ausgeführt sein, daß sie sich in den Luftspalt der Maschine erstrecken, so daß sie eine Stützfläche für den Rotor bilden, wenn er in die Statorbohrung eingesetzt wird. Es ist jedoch erwünscht, die vorspringenden Abschnitte zu entfernen, damit sie nicht die Wicklungsverluste erhöhen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Befestigung einer im Luftspalt einer dynamoelektrischen Maschine angeordneten Statorwicklung, deren Leitersiäbe zwischen zwei von aneinandergrenzenden Segmenten gebildeten Zylinderkörpern aus Isoliermaterial eingeschlossen sind, die mit äußeren radialen Vorsprüngen in Axialnuten des Stators eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Längsseiten der sich paarweise überdeckenden Segmente (16,18; 20, 22) im wesentlichen radial vorspringende Seitenwände (17, 19; 21, 23) ausgebildet sind, die die zwischen den Segmentpaaren vorgesehenen Hohlräume für die Aufnahme der isolierten Leiterstäbe (12, 14; 13, 15) seitlich abschließen und daß jeweils die vier Seitenwände (17, 19, 21, 23) benachbarter Segmente (16, 18; 20, 22) in eine Axialnut (25) des Stators (10) hineinragen und darin befestigt sind.

2. Arcrdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial vorspringenden Seitenwände (17,19,21,23) in der Axialnut (25) des Stators (10) zwischen Packungen (26S, 2JB) aus härtbarem Kunstharz gehalten sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils benachbarten der radial vorspringenden Seitenwände (17, 19, 21, 23) von einer rinnenförmigen Kappe (24) umfaßt werden, die in die betreffende Axialnut (25) des Stators (10) eng eingepaßt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenförmige Kappe (24) miiieis Packungen (26, 27,28) in uer betreffenden Axialnut (25) des Stators (10) gohiltert ist.

5. Anordnung nach Ansprvch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände auseinanderdrückende Keile (33, 34, 334, 344; als Packungen vorgesehen sind (3,4,6,7).

6. Anordnung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungen (26, 27, 28) aus einem nach dem Einbringen gehärteten Material bestehen und als Kühlmittelkanäle verwendbare Lücken freilassen (F i g. 2 und 4).

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen vorspringenden Seitenwände (174, 214; aneinander grenzender Segmente schwalbenschwanzförmigen Umriß haben und in einer Axialnut (254^ von entsprechendem Querschnitt verkeilt sind (3,4,6).