DE2411933A1

DE2411933A1 - Rotor fuer einen turbogenerator und verfahren zur befestigung der wicklung im rotor

Info

Publication number: DE2411933A1
Application number: DE2411933A
Authority: DE
Inventors: Madsen Kristian Dahl
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1974-03-13
Publication date: 1974-09-26
Also published as: DE2411933B2; FR2222784A1; SE371348B; US3932779A; DE2411933C3; CH564270A5; FR2222784B1; GB1454120A

Description

Patentanwälte

DipL-Ing. Helmut Missling 63 Giessen ²5.2.1974

Dipi.-Ing. Richard Schlee Blsmarckstraese 43

Dr.-Ing. Joachim Boecker ^{Telefon: (0641) 71019}

Boe/K 11.934

Allmänna Svenska Elektrlska Aktiebolaget Väateras/ Schweden

Rotor für einen Turbogenerator und Verfahren zur Befestigung der Wicklung im Rotor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für einen Turbogenerator mit mehreren Rotornuten, in welchen die Rotorwicklung mittels mehrerer axial hintereinander angeordneter Hutenkeile aus elektrisch gut leitendem Material festgehalten wird, wobei mehrere in derselben Mut liegende Nutenkeile elektrisch miteinander durch mindestens ein längliches in der Mut liegendes Vobindungsorgan verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Befestigung der Wicklung in den Nuten eines solchen Rotors und anderer elektrischer Maschinen mittels Einspritzen eines Druckmittöls in einen zwischen der Wicklunn und dem nutenkeil angeordneten hohlen länglichen Körper.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 816 283, der schweizer Patentschrift 393 505 und der französischen Patentschrift

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1 501 011 ist es bereits bekannt, eine Flüssigkeit als Druckmittel zu verwenden mit dem Zweck, auf die Wicklung einer Synchronmaschine einen Druck auszuüben, um dadurch die Wicklung in der Nut festzuhalten.

Bei diesen bekannten Maschinen handelt es sich stets um das Festhalten von Statorwicklungen. Es werden elastische Rohre verwendet, die mit einem Druck von 2-5 kg/cm aufgeblasen werden. Das Druckmittel ist Gas oder Flüssigkeit, und das Drucksystem ist ständig an Pumpe und Druckregler angeschlossen.

Eine Verwendung dieser Anordnung zur Befestigung der Wicklung in einem Rotor ist bisher nicht bekannt. Wegen der hohen Zentrifugalkräfte, die auf die Rotorteile wirken, insbesondere bei Turbogeneratoren, ist die bei Statorwicklungen bekannte Anordnung nicht einfach auf Rotorwicklungen übertragbar. Es ist auch kaum möglich, während des Betriebes den Druck des verwendeten Druckmittels zu kontrollieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für Turbogeneratoren sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren zu entwickeln, bei der die Befestigung der Rotorwicklung nach dem bei Ständerwicklungen bekannten allgemeinen Prinzip erfolgt.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Rotor der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches und ergänzend in den Unteransprüchen 2 bis 4 genannten Merkmale gekennzeichnet ist.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Befestigung der Wicklung wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 5 und ergänzend im Anspruch 6 genannten Merkmale gekennzeichnet ist.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigern

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Rotor entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 in radialer Sicht ein in dem Rotor nach Fig. 1 verwendetes Druckrohr, und zwar bevor mit dem Einpumpen von flüssigem Kunststoff begonnen wurde,

Fig. 3 das Druckrohr nach Fig. 2 von der Seite, Fig. 4 das Druckrohr nach Fig. 2 im Querschnitt,

Fig. 5 eine Einzelheit des Rohres längs eines Schnittes V-V in Fig. 2,

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Fig. 6 einen Querschnitt des Druckrohres in gefülltem Zustand,

Fig. 7 die für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung benutzte Hochdruckanlage.

In den Figuren bezeichnet 1 den Rotorkörper eines Turbogenerators und 2 eine Nut für die Rotorwicklung. Jede Nut enthält eine Seite einer mit vielen Windungen ausgeführten Rotorspule 3. Jede Nut 2 ist mittels mehrerer axial hintereinander angeordneter Nutenkeile 4 aus unmagnetischem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, z.B. Messing, verschlossen. Die in derselben Nut liegenden Nutenkeile sind miteinander über niederohmige Verbindungen aus Kupfer oder Aluminium, nämlich Backröhre 5, die mit erstarrtem härtbaren Kunststoff 6 gefüllt sind, in Reihe geschaltet. An jedem Rotorende sind die Nutenkeile der Nutenenden durch die aus rostfreiem Stahl bestehenden Wicklungskappen 7 elektrisch miteinander verbunden, die dabei als Kurzschlußringe wirken und zusammen mit den Nutenkeilen eine Dämpferwicklung bilden.

Das für das Verfahren erforderliche Druckrohr wird vorzugsweise so hergestellt, daß man ein geglühtes Kupferrohr mit kreisförmigem Querschnitt mit einem an seiner Seitenfläche festgeschweißten Einfüllrohr 8 versieht und das Rohr ao weit

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flachpreöt, daß die innere Querschnittsfläche auf weniger als 20 % - vorzugsweise unter 5 % - ihrer ursprünglichen Größe schrumpft.

Bei dem endgültigen Flachpressen des Rohres wird der Anschlag 10 (Fig. 4) für das vertikal wirkende, nicht näher dargestellte Preßwerkzeug verwendet, um ein totales Zusammenpressen zu vermeiden. Der in Fig. 4 gezeigte horizontale Spalt 11 muß eine vertikale Höhe von mindestens 1 mm haben. Anderenfalls würde der Krümmungsradius an der Kante so klein werden, und die lokalen Spannungen beim Zusammenpressen wie auch beim späteren Aufblasen des Rohres so groß werden, daß das Rohr längs der Seitenkante reißen würde, ähnliche Schwierigkeiten treten an den Enden des Druckrohres auf. Aus diesem Grunde ist, wie Fig. 5 zeigt, an den Enden des flachgedrückten Rohres ein Bügel 9 angeschweißt. Bin bloßes Zusammenschweißen der äußeren Rohrenden wäre unzureichend, da sich dann bsi dem unter hohem Druck erfolgenden Aufblasen der Rohre mit flüssigem Kunststoff an den Rohrenden eine scharfe V-Form ausbilden würde, die zu einem Aufreißen des Rohres führen würde. Zur zusätzlichen Sicherheit sollte das Druckrohr,nachdem es in die in Fig. 2 und gezeigte Form gebracht worden ist, einem letzten Glühvorgang unterworfen werden.

Beim Anschweißen eines Bügels 9 nuß eine Rasierklinge 12 oder ein ähnlicher flacher Körper in das Rohr und den Bügel einge-

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legt werden, wie in Fig. 5 dargestellt, damit ein Zusammenschweißen der beiden Schenkel des Bügels verhindert wird.

Bas Druckrohr 5 wird unter den Nutenkeilen 4 so angeordnet, daß das Einfüllrohr 8 zwischen zwei unmittelbar hintereinanderliegenden Nutenkeile liegt. Ferner sollen-die Druckrohre 5 so angeordnet werden, daß diese Nutenkeile einem radialen Druck von sin und demselben Druckrohr 5 ausgesetzt werden, wenn dieses unter Druck gesetzt wird. Vorzugsweise werden nur Druckrohre als Verbindungsorgan zwischen den Nutenkeilen verwendet; jedoch umfaßt ein Verfahren gemäß der Erfindung auch solche Fälle, in denen Bänder aus einem gut leitenden Material zwischen die Keile 4 und die Druckrohre 5 gelegt werden. Die Wandstärke der Druckrohre 5 beträgt normalerweise mehr als 1,5 mm, wenn das Material Kupfer ist. Man kann damit rechnen, daß es immer vorteilhafter ist, eine Wandstärke zu wählen, die größer als 0,7 am ist.

Nachdem ein Druckrohr in korrekter Lage im Verhältnis zu den Nutenkeilen in der Nut angeordnet ist, wird das Einfüllrohr mittels einer Schraubkupplung 13 an einen Druckbehälter 14 angeschlossen, der flüssigen härtbaren Kunststoff mit zugesetztem Härter enthält. Der Behälter 16 enthält öl, welches mit hohem Druck in den Druckzylinder 14 gepumpt wird, wo eine Teilung in zwei Schichten geschieht, da das öl 17, das leichter

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als Kunststoff -ist, sich oben sammelt.

Der flüssige Kunststoff wird mit einem Druck in das Druckrohr gepreßt, der im Bereich von 200 - 800 bar gewählt wird. Auch niedrigerer Druck, jedoch nicht niedriger als 50 bar, kann in gewissen Fällen ein annehmbares Resultat ergeben. Nachdem sich der eingepumpte Kunststoff bei dem gewünschten Wert stabilisiert hat, wird ein kurzer Abschnitt des Sinfüllrohres 8 von einem umschließenden elektrischen Wärmeelement 18 erwärmt,

Knnstwobei sich ein Pfropfen aus härtbarem stoff, im Rohr 8 bildet. Die Verbindung zwischen dem Rohr 8 und dem Druckbehälter 14 wird unterbrochen, und noch vorhandener Kunststoff mit Härterzusatz wird abgelassen. Wenn der gesammte eingepumpte Kunststoff fest geworden ist, wird das Rohr 8 an der Nutenkeilflache abgeschnitten·

Man kann natürlich ein Druckrohr verwenden, das unmittelbar

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vor dem Einsetzen in die Nut einen Spalt/hat, der größer ist als der in Fig. 4 gezeigte 1-mm-Spalt, ohne daß die eingeschlossene Luft nennenswerte Nachteile mit sich bringt.

Die beim Unterdrucksetzen des Rohres 5 eintretende Volumenzunahme beruht mindestens zu 85 % auf plastischer Verformung des Druckrohres 5« Die Volumenzunahme, d.h. die Zunahme des inne-

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ren Volumens des Rohres, kann sehr wohl auch bis auf beispielsweise 700 % ansteigen. Beginnt man mit einem relativ großen inneren Volumen, so ist die Zunahme geringer; sie sollte jedoch nicht weniger als 50 % betragen.

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Claims

Patentansprüche t

1. ) Rotor für einen Turbogenerator mit mehreren Rotornuten, in welchen die Rotorwicklung mittels mehrerer axial hintereinander angeordneter Nutenkeile aus elektrisch gut leitenden Material festgehalten wird» wobei mehrere in derselben Hut liegende Nutenkeile elektrisch miteinander durch mindestens ein längliches in der Nut liegendes Verbindungsorgan verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das verbindende Organ ein an beiden Enden geschlossenes Metallrohr (5) ist, das mit erstarrtem härtbarem Kunststoff (6) gefüllt ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurdh gekennzeichnet, daß das Metallrohr (5) eine ausreichende Festigkeit besitzt, um ohne Rißbildung einem inneren Druck von mindestens 50 bar standzuhalten·

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (5) an jedem Ende mittels eines festgeschweißten btsonders geformten Endstücks (9) verschlossen ist, welches im Axialschnitt durch die Mittellinie des Metallrohres eine vorwiegend bügelähnliche Querschnittsform hat,

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wicklungsnuten mindestens je ein Metallrohr (5) enthalten, wobei dieses so angeordnet ist, daß es sämtliche

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Übergangazonen zwischen axial hintereinander angeordneten Nutelkeilen elektrisch überbrückt, und daß die Endkeile der verschiedenen Nuten untereinander verbunden sind, so daß sich eine Dämpfungswicklung bildet.

5· Verfahren zur Herstellung der Befestigung der Wicklung in den Wicklungsnuten eines Rotors gemäß Anspruch 1-4 mittels Einspritzung eines Druckmittels in einen zwischen Wicklung und Nutenkeil angeordneten länglichen hohlen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß ein an den Enden verschlossenes Druckrohr (5) aus plastisch verformbarem Metall in eine Wicklungenut zwischen der Wicklung und den metallischen Nutenkeilen eingesetzt wird, wonach eine Einfüllöffnung am Rohr an einen Druckbehälter mit einem Druck von mindestens 50 bar auf solche Weis« angeschlossen wird, daß durch plastische Verformung das Innenvolumen des Rohres uei mindestens 50 % steigt, wonach der eingespritzte härtbare Kundtstoff unter Druck erstarrt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckrohr durch ein angeschweißtes, radial gerichtetes Einfüllrohr flüssiger Kunststoff zugeführt wird und daß ein Teil d·· Einfüllrohres - nachdem dem Druckrohr eine ausreichende Menge Kunststoff zugeführt wurde - einer lokalen starken Erwärmung ausgesetzt wird, bis sich ein Pfropfen aus härtbarem Kunststoff bildet, wonach das Einfüllrohr zwischen dem Pfropfen und dem Druckbehälter abgeschnitten wird.

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