DE2817288C2

DE2817288C2 - Gitterstab für elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE2817288C2
Application number: DE2817288A
Authority: DE
Inventors: Ernst Birr Aargau Kaspar
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-04-06
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1986-10-02
Also published as: DE2817288A1; NO791098L; ATA82979A; AT363143B; CH627312A5; FR2422279A1; SE443900B; DE7812007U1; US4295071A; BR7902059A; SE7902913L; NO151104B; FR2422279B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gitterstab für elektrische Maschinen mit gekreuzten, gegeneinander isolierten Teilleitern aus Flachkupfer und einem Schwert aus Isoliermaterial zwischen den Teilleiterreihen.

Zum Aufbau der verdrillten Gitterstäbe für elektrische Maschinen v/erden heute überwiegend isolierte Kupfer-Flachdrähte verwendet. Das Teilleiterkupfer muß gerichtet, auf Länge geschnitten und in der vorgesehenen Weise gekröpft und zum Leiter zusammengefügt werden. Als Isolierung dienen ausgehärtete Lackschichten, Umspinnungen aus Glasfaser, Polyesterfaser, Asbestfaser oder Mischungen aus diesen, in Kombination mit Bindelacken oder Harzen, aber auch Umbandelungen aus Folien oder Feinglimmerbändern in einer Dicke von 0,1—0,35 mm beidseitig, sowie aufgeklebten Polyamid-Bändern oder Streifen aus anderen Isoliermaterialien.

Diese Teilleiterisolierungen müssen mit dem Kupfer fest verklebt und von ausreichender Widerstandsfähigkeit gegen Kröpfbeanspruchungen sein. In die Mitte der beiden Teilleiterreihen wird ein als Schwert bezeichnetes Isoliermaterial, vorzugsweise aus Glimmer, Hartgewebe oder folienähnlichen Materialien mit entsprechender Verklebung hineingeschoben. Es hat eine Dicke von etwa 0,3 mm und dient zur zusätzlichen Isolierung zwischen den sich kreuzenden Teilleitern und liefert, wenn man es mit genügend härtbarem Bindemittel versieht zumindest einen Teil des zur Verfestigung des Gitterstabes nötigen Harzes. Eine zusätzliche Isolierung ist auch an den Kreuzungsstellen der Teilleiter erforderlich. Dort werden rechteckige oder rautenförmige Streifen eingeschoben, die von besonderer mechanischer Festigkeit aber auch biegsam sein müssen, damit sie den beim Vorpressen der Stäbe entstehenden Scherbeanspruchungen widerstehen können (vgl. Buch »Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen«, herausgegeben von H. Sequenz, Springer Verlag Wien-New York 1973, Seite 142, Abb. 83). Das Verfestigen der Gitterstäbe zu einem Leiter wird durchweg unter Verwendung von Polyester- oder Epoxidharzen in heizbaren Pressen vorgenommen, die unter Erwärmung von 130—180⁰C in einigen Minuten bis zu einer Stunde härten. Das erforderliche Kunstharz wird von außen auf den Gitterstab aufgestrichen, oder es werden Schwertmaterialien verwendet, die eine ausreichende Menge lediglich vorreagierten Harzes von innen an die einzelnen Teilleiter zu ihrer Verfestigung abgeben können. Auf die Kreuzungsstellen an den Schmalseiten des Leiters wird zum Füllen der Unebenheiten ein formbares Material aus Kunstharzen mit geeigneten Füllstoffen oder Feinglimmer aufgelegt, das im Verbackungsvorgang ausgehärtet wird. Das nachträgliche Auskitten der Kreuzungsstellen wird ebenfalls angewendet und eignet sich für die Vorbereitung des Leites zum Aufbringen der Nutisolierung. Langjährige Erfahrungen beim Betrieb von elektrischen Maschinen mit derart aufgebauten Gitterstäben haben ergeben, daß insbesondere die zur zusätzlichen Isolierung der Kreuzungsstellen dienenden Isolierstreifen Ursache für zerstörend wirkende Glimmentladungen sein können, da sich dort Lufteinschlüsse bilden können. Aus diesem Grunde hat man an den Kreuzungsstellen zur Homogenisierung des elektrischen Feldes ruß- oder graphithaltige Harze aufgetragen und genügend geglättet, bevor die Hochspannungsisolierung aufgebügelt oder aufgewickelt wird (vgl. a. a. O. S. 155 und 156). Diese Maßnahmen führten jedoch nicht immer zu dem gewünschten Erfolg. Zudem bedeutet das Einlegen der Isolierstreifen und das Aufbringen des Glimmschutzmättels zusätzlichen Arbeitsaufwand, der sich nicht automatisieren läßt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Gitterstab für elektrische Maschinen anzugeben, der einen verbesserten Innenglimmschutz ermöglicht und sich darüber hinaus durch einen verminderten Fertigungsaufwand auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe bei einem Gitterstab der eingangs genannten Gattung erfolgt erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Bei einem derart ausgebildeten Gitterstab werden keine zusätzlichen Isolierstreifen an den Kreuzungsstellen mehr benötigt Damit entfällt ein praktisch nicht automatisierbarer Fertigungsschritt. Bei einem um 360° verdrillten Stableiter mit 2n Teilleitern waren bislang 4n Kreuzungsstellen mit Isolierstreifen zu versehen. Bei Gitterstäben mit höherem Verdrillungsgrad lag der Aufwand entsprechend höher. Die Kanten des über bzw. unter der Kreuzungsstelle verlaufenden Teilleiters führen lediglich — wenn überhaupt — zu unbedeutenden Beschädigungen der Teilleiterisolation an der Kreuzungsstelle und/oder an dem darüberliegenden Teilleiter. Damit vermindert sich auch der Aufwand für den

Innenglimmschutz beträchtlich.

Bei weniger hoch verdrillten Gitterstäben liegen die aufeinanderfolgenden Kreuzungsstellen in Stablängsrichtung gesehen vergleichsweise weit auseinander. Bei diesen Stäben genügt es, die Ausnehmungen nur auf einer Flachseite der Teilleiter anzubringen, wobei sich die Ausnehmung über die gesamten Kreuzungsstellen erstreckt

Bei höherem Verdrillungsgrad kann es zweckmäßig sein, die Ausnehmungen auf beiden Seiten des Teilleiters anzubringen, wobei sich diese über mindestens die halbe Länge der Kreuzungsstelle erstrecken, wobei zweckmäßigerweise beide Ausnehmungen ihre maximale Tiefe auf diagonal gegenüberliegenden Kanten der Teilleiter aufweisen und gegen die Mitte des Teilleiters hin flacher werden.

Die vorzugsweise durch Kaltverformung mittels eines Preßwerkzeuges hergestellte Ausnehmung vermindert den Leiterquerschnitt an der Kreuzungsstelle nur in geringem Maße. Erfahrungen haben ergeben, daß minimale Tiefen von 0,3 mm ausreichen. Die Tiefe sollte jedoch grundsätzlich nicht mehr als 40% der Teilleiterdicke betragen.

Die Breite der Ausnehmungen liegt vorzugsweise bei minimal 2 mm, sie beträgt jedoch höchstens die Breite der Teilleiter außerhalb der Kreuzungsstelle. Das Querprofil der Ausnehmung weist vorzugsweise sinusoidalen oder halbrunden Querschnitt mit abgerundetem Grund und Rand auf, um die Kerbwirkung auf ein Minimum zu beschränken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in dar Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Teilleiter in Draufsicht (linke Hälfte) und im Schnitt an der Kreuzungsstelle (rechte Hälfte) mit einer einseitigen Ausnehmung,

F i g. 2 einen Teilleiter entsprechend der Darstellung in F i g. 1 mit Ausnehmungen auf beiden Flachseiten,

F i g. 3 eine Abwandlung eines Teilleiters nach F i g. 2 mit zur Mitte der Kreuzungsstelle auslaufenden Ausnehmungen,

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen Stableiter mit verdrillten Teilleitern, die an den Kreuzungsstellen mit Ausnehmungen versehen sind,

F i g. 5 einen senkrechten Schnitt durch den Stableiter nach F i g. 4 in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1, linke Hälfte, weist ein Teilleiter 1 eine Kreuzungsstelle 1,1 auf. In dem in der rechten Hälfte dargestellten Schnitt durch die Kreuzungsstelle 1.1 ist eine Flachseite des Teilleiters 1 mit einer Ausnehmung 1.2 vesehen, die halbrundes Profil mit leicht abgerundeten Kanten aufweist. Die Breite b der Ausnehmung beträgt ca. 5 mm, höchstens die volle Teilleiterbreite B, ihre Tiefe h ca. 0,6 mm, höchstens 40% der Teilleiterhöhe H.

In der Darstellung der F i g. 2 sind auf beiden Flachseiten des Teilleiters Ausnehmungen 1.2,1.2' vorgsehen, die sich über die gesamte Länge der Kreuzungsstelle erstrecken. Beide Ausnehmungen sind in Teilleiterquerrichtung gegeneinander versetzt.

In der Darstellung nach F i g. 3 sind ebenfalls beide Flachseiten mit Ausnehmungen 1.2" und 1.2'" versehen. Diese liegen sich diagonal gegenüber. Von den Rändern des Teilleiters aus nimmt die Tiefe der Ausnehmungen zur Mitte hin ab.

Während die Ausführungsform nach F i g. 1 für Gitterstäbe mit vergleichsweise weit auseinanderliegenden Kreuzungsstellen in Frage kommt, eignet sich diejenige

nach F i g. 3 insbesondere für Gitterstäbe mit hohem Verdrillungsgrad, also nach beieinanderliegenden Kreuzungsstellen (Teilungslänge kleiner als dreifache Teilleiterbreite B).

In der Draufsicht der F i g. 4 auf einen Gitterstab mit verdrillten Teilleitern (Roebelstab) sind die mit einer Teilleiterisolation I (F i g. 5) versehenen Teilleiter 1,2,3, 4,5 aus Flachkupfer mit Kröpfungen 2.1,3.1,4.1 versehen. An diesen Stellen wechseln die Teiheiter von der einen zu der anderen Seite des Gitterstabes. In der Mitte zwischen den beiden Teilleiterreihen ist eine Isolationszwischenlage, das Schwert 6, angeordnet (in F i g. 4 als einfache Linie dargestellt). An den Kreuzungsstellen sind die Unterseiten der Teilleiter mit Ausnehmungen 2.2, 3.2, 4.2 versehen. Diese verlaufen in Stablängsrichtung und liegen im Zuge der gedachten verlängerten Kanten 2.3, 3.3, 4.3 der Teilleiter. Ihre Breite b beträgt annähernd 5 mm, höchstens die volle Teilleiterbreite B (F i g. 5). Die Tiefe der Ausnehmungen h beträgt 0,6 mm, höchstens jedoch 40% der Teilleiterhöhe //(Fig.5). Die Ausnehmungen sind mit abgerundeten Rändern und abgerundetem Kerbengrund versehen und durch Kaltverformung hergestellt. Das Einbringen der Ausnehmungen kann vorzugsweise im gleichen Arbeitsgang wie das Abkröpfen der Teilleiter erfolgen.

In der Schnittdarstellung der Fig.5, in der gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, ist ein Querschnitt durch einen Gitterstab längs der Linie AA in vergrößertem Maßstab dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die einzelnen Teilleiter voneinander beabstandet, die Teilleiterisolierung / und die Ausnehmung 3.2 übertrieben groß gezeichnet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gitterstab für elektrische Maschinen mit gekreuzten, gegeneinander isolierten Teilleitern aus Flachkupfer und einem Schwert aus Isoliermaterial zwischen den Teilleiterreihen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kreuzuingsstellen an den Schmalseiten des Gitterstabs mindestens eine Flachseite der Teilleiter im Bereich deir Schwertkanten mit wenigstens einer Ausnehmung versehen ist

2. Gitterstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung nur auf einer Flachseite des Teilleiters angebracht ist und sich über die gesamte Kreuzungsstelle erstreckt

3. Gitterstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Flachseiten des Teilleiters Ausnehmungen vorgesehen sind, die sich mindestens über die halbe Länge der Kreuzungsstelle erstrecken.

4. Gitterstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Tiefe der Ausnehmung mindestens 0,3 mm, höchstens jedoch 40% der Teilleiterdicke beträgt

5. Gitterstab nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Aussparung mindestens 2 mm, höchstens jedoch der Teilleiterbreite (B) außerhalb der Kreuzungsstelle beträgt

6. Gitterstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung durch Kaltverformung hergestellt ist.

7. Gitterstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung leicht abgerundete Kanten und einen abgerundeten Boden aufweist.

8. Gitterstab nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ausnehmungen ihre maximale Tiefe an den diagonal gegenüberliegenden Kanten der Teilleiter aufweisen und gegen die Mitte des Teilleiters hin flacher werden.

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