DE2629574B2 - Winding cap shrunk onto the rotor of a turbo generator - Google Patents

Winding cap shrunk onto the rotor of a turbo generator

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DE2629574B2 DE2629574A DE2629574A DE2629574B2 DE 2629574 B2 DE2629574 B2 DE 2629574B2 DE 2629574 A DE2629574 A DE 2629574A DE 2629574 A DE2629574 A DE 2629574A DE 2629574 B2 DE2629574 B2 DE 2629574B2
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    • H02K3/51—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto applicable to rotors only

Description

Die Erfindung betrifft eine auf den Rotor eines Turbogenerators aufgeschrumpfte Wicklungskappe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a winding cap shrunk onto the rotor of a turbo generator according to FIG the preamble of claim 1.

Eine solche Wicklungskappe ist im wesentlichen bekannt aus der DE-PS 3 36 711.Such a winding cap is essentially known from DE-PS 3 36 711.

Bei einer solchen Konstruktion kommt es zu einem direkten Stromdurchgang zwischen der Wicklungskappe und dem Rotor am Schrumpfschloß. Der Stromdurchgang kann zu Brennschäden an den Kontaktflächen zwischen der Wicklungskappe und dem Rotor führen. Besonders schwerwiegend sind diese Brennschäden, wenn sie zu einer Beschädigung des Rotors führen, da dieser aus wirtschaftlichen Gründen nicht ausgetauscht werden kann, was hinsichtlich der Wicklungskappe notfalls möglich istWith such a construction there is a direct passage of current between the winding cap and the rotor on the shrink lock. The passage of current can cause burn damage to the contact surfaces between the winding cap and the rotor. This burn damage is particularly serious, if they lead to damage to the rotor, as it cannot for economic reasons can be exchanged, which is possible with regard to the winding cap if necessary

Bei der aus der DE-PS 3 36 711 bekannten Anordnung ist zwischen den sich radial gegenüberliegenden Flächen der Wicklungskappe und des Rotors ein aus Kupfer bestehender Ring aufgeschrumpft Die hierdurch erzielte Verminderung des Übergangswiderstandes zwischen Rotor und Wicklungskappe ist begrenzt da sich auf der Wicklungskappe eine Oxydschicht bilden kann, wodurch der Übergangswiderstand zwischen Wicklungskappe und Kupferring erhebliche Werte annimmt und Brennschäden Infolgedessen unvermeidbar sind.In the arrangement known from DE-PS 3 36 711 is between the radially opposite A ring made of copper is shrunk onto the surfaces of the winding cap and the rotor The reduction in the contact resistance between the rotor and the winding cap is limited because an oxide layer can form on the winding cap, which reduces the contact resistance between Winding cap and copper ring take on considerable values and burn damage is unavoidable as a result are.

Aus der DE-AS 1191473 ist ein Rotor mit einer Wicklungskappe bekannt bei der zwischen der Wicklungskappe und dem am axialen Ende der Wicklungskappe vorhandenen Einsatzring Winkelringe aus gut leitendem Material eingefügt sind, um den Übergangswiderstand zwischen der Wicklungskappe und dem Einsatzring herabzusetzen. Zur Erzielung eines kleinen Übergangswiderstandes sind die Winkelringe mit den benachbarten Materialien verschweißt oder hartgelötet Ein solcher geschweißter oder hartgelöteter Verband aus leitfähigem Material kann jedoch nichtFrom DE-AS 1191473 a rotor with a Winding cap known between the winding cap and the one at the axial end of the Winding cap existing insert ring angle rings made of highly conductive material are inserted around the Reduce contact resistance between the winding cap and the insert ring. To achieve a With a small contact resistance, the angle rings are welded or welded to the neighboring materials brazed such a welded or brazed association of conductive material can not

to zwischen der Wicklungskappe und dem eigentlichen Rotorkörper angebracht werden, da die Kappe vom Rotorkörper abnehmbar sein muß.to be attached between the winding cap and the actual rotor body, since the cap is from The rotor body must be removable.

Aus der DE-AS 10 42 094 ist ein Turbogenerator mit einer Wicklungskappe bekannt bei der die Wicklungskappe gegenüber dem Rotorkörper durch eine Isolierschicht vollständig isoliert ist so daß das Problem von Brennstellen an der Kontaktstelle zwischen Wicklungskappe und Rotorkörper nicht vorhanden ist Um eine Erwärmung der Wicklungskappe durch WirbelströmeFrom DE-AS 10 42 094 a turbo generator with a winding cap is known in which the winding cap is completely isolated from the rotor body by an insulating layer so that the problem of Burning points at the contact point between the winding cap and the rotor body does not exist Heating of the winding cap by eddy currents

zu vermeiden, ist die Wicklungskappe durch einen als Dämpferwicklung wirkenden Kurzschlußring gegenüber den Wickelköpfen abgeschirmt Um ein Eindringen von Streufeldern in die Wicklungskappe zu vermeiden, die axial aus den Wickelköpfen heraustreten, ist die Dämpferwicklung durch geeignete stirnseitige Ringe aus Aluminium ergänzt Der Übergangswiderstand zwischen diesen stirnseitigen Ringen und dem axialen KurLSchiußring wird durch Einfügen einer Silberschicht herabgesetztavoid the winding cap with an as Damper winding acting short-circuit ring against the winding heads shielded to prevent penetration to avoid stray fields in the winding cap that emerge axially from the winding heads is the Damper winding is supplemented by suitable aluminum rings on the face. The transition resistance between these end-face rings and the axial locking ring is made by inserting a layer of silver degraded

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineThe invention is based on the object of a Rotorkappe zu schaffen, deren Kontaktflächen soTo create rotor cap whose contact surfaces are so

wirksam wie möglich gegen Brennschäden geschützt sindare protected as effectively as possible against burn damage

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch dieThis object is achieved according to the invention by the

im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöstin claim 1 characterized features solved

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genanntAdvantageous further developments of the invention are mentioned in the subclaims

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Überzug zumindest auf den Teil der nach innen gerichteten Fläche der Wicklungskappe aufzubringen, der in elektrischem Kontakt mit den Verlängerungen der Nutenkeile steht, welche die Rotorwicklung im Rotor festhalten. Hierdurch wird der Übergangswiderstand zwischen den genannten Verlängerungen und der Wicklungskappe vermindert wodurch die Gefahr von Brennschäden an der Wicklungskappe verkleinert wird. Der Überzug wird vorzugsweise auf die gesamte nach innen gerichtete Fläche der Wicklungskappe aufgebracht da er zugleich einen wirksamen Schutz gegen Korrosion bildet, zu der es anderenfalls bei Anwendung einer Wasserkühlung infolge der dabei auftretenden Gefahr einer Undichtigkeit und starker Kondensationsbildung leicht kommen kann.
Wicklungskappen für Turbogeneratorrotoren werden normalerweise aus austenitischem Manganstahl hergestellt der 14 bis 20 Gewichtsprozent Mangan, 3 bis 8 Gewichtsprozent Chrom, 0,20 bis 0,60 Gewichtsprozent Kohlenstoff, eventuell 0,005 bis 0,030 Gewichtsprozent einlegierten Stickstoff, eventuell 1,5 bis 3It has proven expedient to apply the coating to at least that part of the inwardly directed surface of the winding cap which is in electrical contact with the extensions of the slot wedges which hold the rotor winding in the rotor. As a result, the contact resistance between the named extensions and the winding cap is reduced, so that the risk of burn damage to the winding cap is reduced. The coating is preferably applied to the entire inwardly facing surface of the winding cap as it also provides effective protection against corrosion, which can otherwise easily occur when using water cooling due to the risk of leakage and strong condensation.
Winding caps for turbo generator rotors are usually made of austenitic manganese steel containing 14 to 20 percent by weight manganese, 3 to 8 percent by weight chromium, 0.20 to 0.60 percent by weight carbon, possibly 0.005 to 0.030 percent by weight alloyed nitrogen, possibly 1.5 to 3

so Gewichtsprozent Molybdän sowie andere normalerweise in Stahl vorkommende Elemente enthält wie Silizium, Phosphor und Schwefel in kleinen Mengen.so weight percent molybdenum as well as others normally It contains elements found in steel such as silicon, phosphorus and sulfur in small quantities.

Unter Aluminiumlegierung wird bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung eine Legierung verstanden, die mindestens 75 Gewichtsprozent Aluminium enthält. Als Legierungssubstanz wird Magnesium bevorzugt, eventuell zusammen mit Silizium und/oder Mangan. Eine Aluminium-Magnesiumlegierung ist elektroche-In the description of the present invention, aluminum alloy is understood to mean an alloy which contains at least 75 percent by weight aluminum. Magnesium is preferred as an alloy substance, possibly together with silicon and / or manganese. An aluminum-magnesium alloy is electrochemical

2020th

misch unedler als Aluminium und ist bei allen Temperaturen unedler als ein austenitischer Manganstahl, was bei Aluminium nicht immer der Fall ist Durch die Verwendung eines Überzuges aus eine- Magnesium-Aluminiumlegierung wird sichergestellt, daß bei einer s auftretenden elektrochemischen Korrosion niemals der Stahl angegriffen wird. Der Magnesiumgehalt liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozentmixed less noble than aluminum and is less noble than austenitic manganese steel at all temperatures, which is not always the case with aluminum By using a coating made of a magnesium-aluminum alloy it is ensured that if there is electrochemical corrosion, the Steel is attacked. The magnesium content is preferably between 0.5 and 5 percent by weight

Als Beispiel für geeignete ,kommerzielle Magnesium enthaltende Legierungen können genannt werden:Examples of suitable commercial magnesium-containing alloys include:

eine Legierung, enthaltend 0,5% Mg, der Rest Al, eine Legierung, enthaltend 1,0% Mg, der Rest Al,an alloy containing 0.5% Mg, the remainder Al, an alloy containing 1.0% Mg, the remainder Al,

eine Legierung, enthaltend 2,0% Mg, der Rest Al,an alloy containing 2.0% Mg, the remainder Al,

eine Legierung, enthaltend 5% Mg, der Rest ALan alloy containing 5% Mg, the remainder AL

eine Legierung, enthaltend 0,4% Mg, 0,5% Si, der Rest Al,an alloy containing 0.4% Mg, 0.5% Si, the remainder Al,

eine Legierung, enthaltend 2% Mg, 1% Mn, der Rest Al,an alloy containing 2% Mg, 1% Mn, the Remainder Al,

eine Legierung, enthaltend 0,6% M&, 0,6% Si, deran alloy containing 0.6% M &, 0.6% Si, the

Rest Al, sowieRemainder Al, as well

eine Legierung, enthaltend 0,8% Mg, 1,0% Si und 0,7% Mn, der Rest ALan alloy containing 0.8% Mg, 1.0% Si and 0.7% Mn, the remainder being AL

Als Beispiel einer brauchbaren Legierung ohne Magnesium kann eine Legierung genannt werden, die 0,5% Si enthält, während der Rest aus Aluminium besteht Die angegebenen Prozentwerte sind in allen Fällen Gewichtsprozente.As an example of a usable alloy without magnesium, an alloy can be cited which Contains 0.5% Si, while the remainder is aluminum. The percentages given are in all Cases percentages by weight.

Die Dicke des Überzuges aus Aluminium oder Aluminiumlegierung liegt vorzugsweise zwischen 0,05 bis 2 mm.The thickness of the aluminum or aluminum alloy coating is preferably between 0.05 up to 2 mm.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiment shown in the figures. It shows

Fig.! schematisch einen Teil des Läufers eines Turbogenerators mit einer Wicklungskappe im Schnitt wobei die Wicklungskappe mit einem gegen Korrosion schatzenden Überzug gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist Die Schnittdarstellung ist auf den oberhalb der Symmetrieachse A liegenden Teil beschränktFig.! schematically illustrates a portion of the rotor of a turbine generator with a winding cap in section, wherein the winding cap is provided with a treasure ends against corrosion coating according to the present invention, the sectional view is restricted to the lying above the axis of symmetry A, Part

F i g. 2 eine entsprechende Schnittdarstellung wie in F i g. 1, jedoch mit einer radialen Versetzung, so daß die Schnittfläche durch eine Nut des Rotorkörpers gehtF i g. 2 shows a corresponding sectional view as in FIG. 1, but with a radial offset so that the Cut surface goes through a groove in the rotor body

In den Figuren bezeichnet 10 die Motorwelle, 11 den Rotorkörper, 12 die Spulenköpfe der Rotorwicklung, die mit nicht dargestellten Kühlkanälen zur Wasserkühlung versehen sind. 13 einen Isolierzylinder, 14 die Wicklungskappe des Rotors und 15 einen Stützring für die Wicklungskappe. Die Wicklungskappe 14 ist auf den Rctorkörper 11 und den Stützung 15 aufgeschrumpft und durch die Schrumpfschlösser 16 und 17 an den genannten Teilen 11 und 15 befestigt Die nach innen gerichtete Fläche 18 der Wicklungskappe ist mit Ausnahme der kleinen in Radialebenen liegenden Flächen 19, 20 und 21 im ganzen mit einem Überzug gemäß der vorliegenden Erfindung versehen, der im Ausführungsbeispiel aus einer Aluminiumlegierung mit 97 Gewichtsprozent Aluminium und 3 Gewichtsprozent Magnesium besteht Wie aus F i g. 2 hervorgeht werden die in den Nuten liegenden Teile 22 der Rotorwicklung io radialer Richtung durch metallische Nutenkeile 23 festgehalten, die vorzugsweise aus Messing oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Die Nutenkeile sind längs der Spulenköpfe der Rotorwicklung mit Verlängerungen 24 versehen. Diese Verlängerungen 24 gelangen dadurch in direkten elektrischen Kontakt mit der Wicklungskappe 14, daß sie durch die auf die radial innerhalb liegenden Spulenköpfe wirkende Zentrifugalkraft gegen die Wicklungskappe 14 gedrückt werden. Eine Erklärung dafür, daß ein Überzug aus Aluminium oder Aluminiumlegierung auf der nach innen gerichteten Fläche der Rotorkappe die Gefahr von Brennschäden verringert dürfte darin bestehen, daß mehrere und größere Kontakte zwischen der Wicklungskappe 14 und den Verlängerungen 24 bei Verwendung eines relativ weichen Überzugs gebildet werden, als wenn die Verlängerungen in direktem Kontakt mit dem Stahl der Wicklungskappe stehen würden.In the figures, 10 denotes the motor shaft, 11 the rotor body, 12 the coil ends of the rotor winding, which are provided with cooling channels (not shown) for water cooling. 13 an insulating cylinder, 14 the Winding cap of the rotor and 15 a support ring for the winding cap. The winding cap 14 is on the Rctor body 11 and the support 15 are shrunk on and attached to said parts 11 and 15 by the shrink locks 16 and 17 die inwardly directed surface 18 of the winding cap is with the exception of the small lying in radial planes Surfaces 19, 20 and 21 provided as a whole with a coating according to the present invention, which is shown in FIG Exemplary embodiment made of an aluminum alloy with 97 percent by weight aluminum and 3 percent by weight Magnesium consists of like fig. 2 shows the parts 22 of the rotor winding located in the grooves io held in the radial direction by metallic wedges 23, which are preferably made of brass or a Consist of aluminum alloy. The slot wedges are along the coil ends of the rotor winding with extensions 24 provided. These extensions 24 come into direct electrical contact with the Winding cap 14 that it is through the centrifugal force acting on the radially inner coil ends are pressed against the winding cap 14. An explanation for the fact that a coating is made of aluminum or aluminum alloy on the inward-facing surface of the rotor cap, there is a risk of burn damage should be reduced in the fact that more and larger contacts between the winding cap 14 and the extensions 24 are formed using a relatively soft coating than if the Extensions would be in direct contact with the steel of the winding cap.

Das Aufbringen des Überzuges kann durch Lichtbogenspritzung von einem Draht aus der angegebenen Legierung auf herkömmliche Weise geschehen. Nach dem Aufspritzen wird der Überzug auf eine Dicke von 0,2 mm abgedreht Wegen der Schwierigkeit auf den kleinen Flächen 19, 20 und 21 einen gut haftenden Überzug aus der Aluminiumlegierung aufzubringen, können diese Flächen mit einer Lackschicht, wie z. B. einer Schicht aus Polyamidlack, geschützt werden. In gewissen Fällen ist es möglich, die Auftragung des Überzuges durch Flammspritzung anstelle von Lichtbogenspritzung durchzuführen.The application of the coating can be carried out by arc spraying from a wire from the specified Alloying done the conventional way. After spraying, the coating is applied to a thickness of 0.2 mm turned off Because of the difficulty on the small areas 19, 20 and 21 a good adhesion To apply a coating of the aluminum alloy, these surfaces can be coated with a layer of varnish, such as. B. a layer of polyamide lacquer. In certain cases it is possible to apply the Carry out coating by flame spraying instead of arc spraying.

Hierzu 1 BJatt ZeichnungenIn addition 1 BJatt drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Auf den Rotor eines Turbogenerators aufgeschrumpfte Wicklungskappe mit Vorkehrungen zum Verhüten von Brennschäden zwischen Wicklungskappe und Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wicklungskappe (14) aus austenitischem Manganstahl mindestens der am Rotor anliegende Bereich der nach innen gerichteten Fläche (18) der Wicklungskappe mit einem Überzug aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung versehen ist1. Winding cap shrunk onto the rotor of a turbo generator with provisions for Preventing burn damage between the winding cap and the rotor, characterized in that that with a winding cap (14) made of austenitic manganese steel at least the Rotor bearing area of the inwardly directed surface (18) of the winding cap with a Coating made of aluminum or an aluminum alloy is provided 2. Wicklungskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß mindestens der in elektrischem Kontakt mit Verlängerungen (24) der- Nutenkeile (23) des Rotors stehende Bereich mit dem Überzug versehen ist2. winding cap according to claim 1, characterized in that at least the electrical Contact with extensions (24) of the slot wedges (23) of the rotor standing area with the coating is provided 3. Wicklungskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte nach innen gerichtete Fläche (18) der Wicklungskappe mit dem Überzug versehen ist3. winding cap according to claim 1, characterized in that the entire inward directed surface (18) of the winding cap is provided with the coating 4. Wicklungskappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Überzug aus einer Aluminium-Magnesiumlegierung besteht4. winding cap according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coating an aluminum-magnesium alloy 5. Wicklungskappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Legierung 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Magnesium und im übrigen Aluminium enthält5. winding cap according to claim 4, characterized in that the alloy 0.5 to 5 Contains percent by weight magnesium and the remainder aluminum 6. Wicklungskappe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Legierung im wesentlichen 97 Gewichtsprozent Aluminium und 3 Gewichtsprozent Magnesium enthält6. winding cap according to claim 5, characterized in that the alloy is substantially Contains 97 percent by weight aluminum and 3 percent by weight magnesium 7. Wicklungskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Überzug durch Lichtbogenspritzung aufgebracht ist7. winding cap according to claim 1, characterized in that the coating by arc spraying is upset
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