DE2913844A1

DE2913844A1 - Unternutauskleidung fuer feldwicklung einer dynamoelektrischen maschine

Info

Publication number: DE2913844A1
Application number: DE19792913844
Authority: DE
Inventors: George Henry Vogt
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1979-10-25
Also published as: BR7902360A; DE2913844C2; JPS6231576B2; US4321498A; JPS54148206A; CH646822A5

Description

Unternutauskleidung für Feldwicklung einer
dynamoelektrischen Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen und insbesondere auf direkt gekühlte dynamoelektrische Maschinen mit einem rotierenden Feld, das elektrisch leitfähige Wicklungen umfaßt, die in axial verlaufenden Nuten angeordnet sind.

Das rotierende Feld einer dynamoelektrischen Maschine umfaßt einen Rotorkörper mit zahlreichen axial verlaufenden Nuten, in die elektrische Wicklungen eingesetzt sind. Der Rotorkörper besteht im allgemeinen aus einem Stahlmaterial, wogegen die Rotorwicklungen zahlreiche Kupferdrähte umfassen. In einer direkt gekühlten dynamoelektrischen Maschine kann jede Nut weiterhin eine axial verlaufende Unternut zur Ventilation und Kühlung aufweisen. Die direkt gekühlte Maschine ist eine solche, die durch die Atmosphäre direkt gekühlt wird, in der sie sich befindet, d. h. Luft oder Wasserstoff. Die Unternuten sind Teil eines an sich bekannten Ventilationsbetriebs zum Übertragen von einem Kühlgas in
axialer Richtung entlang dem Rotor. Jede Nut enthält auch eine Maßnahme für die radiale Strömung des Kühlgases vorwiegend durch Ventilationsschlitze in den Wicklungen.

In einer dynamoelektrischen Maschine der vorstehend beschriebenen Art müssen die Rotorwicklungen gegenüber dem Rotorkörper elektrisch isoliert sein, beispielsweise durch eine Isolation in der Form einer nicht-leitenden "Nutarmierung". Weiterhin ist es bei einigen Herstellern üblich gewesen, Unternutauskleidungen vorzusehen, die die Isolation der Nutunterseite vergrößern. In einer direkt gekühlten

909843/0716

dynamoelektrischen Maschine, bei der das Kühlmittel Luft ist, ist es möglich, daß sich Fremdmaterial auf den Unternutoberflächen ansammelt in der Weise, daß die elektrischen Kriechentfernungen verkürzt werden und zu einem kleinen Isolationswxderstand oder einem geerdeten Feld führen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Unternutauskleidung für eine rotierende Feldwicklung einer dynamoelektrischen Maschine zu schaffen. Diese Unternutauskleidung soll die elektrischen Kriechstrecken zwischen den Feldwicklungen und dem Rotor vergrößern. Diese Unternutauskleidung soll auch die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Erdimg der Feldwicklungen verringern, die durch die Ansammlung von Fremdstoffablagerungen hervorgerufen werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Unternutauskleidung gebildet, die entlang der axialen Länge einer Wicklungsnut einzusetzen ist. Die Unternutauskleidung wird in die Nut eingesetzt, und anschließend werden die Spulen auf die Unternutauskleidung gelegt. Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist die Unternutauskleidung ein Paar entgegengesetzt gerichteter Rillen oder Schlitze auf, die auf jeder Seite der Unternutauskleidung ausgebildet sind und in die das eine Ende der Nutarmierung eingesetzt wird. Das Ineinandergreifen der Nutarmierimg und der Unternutauskleidung vergrößert die Länge des elektrischen Kriechpfades.

Gemäß einem weiteren Merkmal eines Ausführungsbeispieles der Erfindung sind zwei Rippen vorgesehen, die sich radial nach innen in die Unternut erstrecken, um die im allgemeine ebene Konfiguration der Unternutauskleidung zu unterbrechen, wodurch wiederum der elektrische Kriechpfad verlängert wird, indem die Ansammlung von Fremdstoffmaterial auf der Unterseite der Unternutauskleidung verhindert wird.

909843/0718

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen "anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist eine Endansicht von einem Rotor und einem Stator und zeigt im Schnitt die elektrischen FeId- und Ankerwicklungen.

Figur 2 zeigt eine bekannte Rotornut und Unternut mit mehreren Strängen der Feldwicklung.

Figur 3 ist eine Schnittansicht ähnlich wie Figur 2 und zeigt im Vergleich dazu ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht von einer neuen ünternutauskleidung gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt teilweise im Schnitt eine schematische Stirnansicht von einer dynamoelektrischen Maschine 11 mit einem am Rahmen montierten stationären Ankerkern oder Stator 13, der zahlreiche geschichtete Lamellen mit axial gerichteten elektrisch leitfähigen Ankerstäben 17 aufweist, die sich über die Maschinenlänge erstrecken und an jedem Ende der dynamoelektrischen Maschine in Wickelkopfen enden. Die radial inneren schwalbenschwanzförmigen Schlitze 19 und die radial äußeren schwalbenschwanzförmigen Schlitze 21 nehmen Statorteile oder Federstäbe (nicht gezeigt) auf, die die Ausrichtung und Beabstandung der Statorkernlame Ilen aufrechterhalten. Die Statorstäbe führen induzierten Strom zu den Klemmen der dynamoelektrischen Maschine.

Ein Rotor 25 ist koaxial innerhalb des Statorkernes angeordnet und umfaßt einen zylindrischen Rotorkörper aus Stahl, in dem zahlreiche Feldwicklungen 27 angeordnet sind. Die Feldwicklungen bestehen aus elektrisch leitfähigen

909843/0716

Teilen, beispielsweise Kupferteile, die den Erregerstrom in die dynamoelektrische Maschine leiten. Der Rotor ist an jedem Ende der dynamoelektrischen Maschine in bekannter Weise in Lagern gehaltert. Die Feldwicklungen sind durch schwalbenschwanzförmige Keile 31 gegen Zentrifugalkräfte festgelegt.

In den Figuren 2 und 3 sind einerseits ein bekannter und andererseits ein erfindungsgemäßer Aufbau anhand einer einzelnen Rotorwicklung gezeigt. Die Figuren zeigen einen Teil des Rotoreisens 41, in dem eine kanalförmige Nut 43 ausgebildet ist, um die Rotorfeldwicklungen 27 aufzunehmen. Die Wicklungen sind stromführende Kupferdrähte, die gegenüber dem Rotorstahl elektrisch isoliert sein müssen. Dies geschieht durch sogenannte Nutisolierungen mit einer Nutarmierung 45, einem kanalförmigen Stück aus Glaslaminat mit im Abstand angeordneten Schlitzen 47 entlang der axialen Längen des Stückes. Die Ventilationsschlitze 47 stimmen mit durch die Feldwicklung hindurchführenden radialen Öffnungen 49 überein.

In einer direkt gekühlten Maschine werden die Feldwicklungen durch die umgebende Gasatmosphäre gekühlt, indem das Gas radial durch die Wicklungen und axial durch die Unternuten 51 des Rotors gepumpt wird. Die Nutisolation wird weiter verstärkt durch eine Unternutauskleidung 53_S die zwischen der Unternut und der Nutarmierung eingefügt ist.

Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen, muß auf die Nachteile beim Stand der Technik eingegangen weruen. Das Problem ist auf Stromstreupfade gerichtet, die zu einem geerdeten Feld führen könnten. Diese Pfade sind in Figur 2 durch die Pfeile A und B angedeutet. Der Pfeil A ergibt einen Streupfad zwischen der Nutarmierung 45 und der Unternutauskleidung 53 an. Der Pfeil B zeigt einen Streupfad auf der radial inneren Oberfläche der Unter-

909843/0716

nutauskleidung, wobei der letztgenannte Pfad einen kleinen Widerstand aufweist, der durch die Ablagerung von kleinsten Teilchen von Fremdstoffen erzeugt wird, die durch Zentrifugalkräfte radial nach außen gezogen werden. Diese kleinen Partikelchen werden durch das Kühlgas von der Umgebung in die Maschine getragen.

Die vorliegende Erfindung ist anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Figur Ί gezeigt. Die Unternutauskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein im wesentliches planares Teil, das eine obere (radial äußere) Oberfläche 6l und eine untere (radial innere) Oberfläche 63 aufweist. Zwischen den zwei Oberflächen befinden sich zwei entgegengesetzt gerichtete Rillen oder Schlitze 65, die zum Ineinandergreifen mit der Nutar mierung hergestellt sind. Die Schlitze erstrecken sich auf der axialen Länge der Unternutauskleidung. Unter Bezugnahme auf die Figur 3 besteht die Wirkung dieses Aufbaues darin, den in Figur 2 dargestellten Streupfad A zu vermeiden. Wiederum ist das Ineinandergreifen zwischen den Rillen in der Unternutauskleidung und den Basisschenkeln der Nutarmierung, die einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.

Die untere oder radial innere Oberfläche der Unternutauskleidung ist mit einem Paar radial nach innen verlaufender Rippen 67 versehen, die sich ebenfalls entlang der axialen Länge der Unternutauskleidung erstrecken. Die Rippen erstrecken sich radial nach innen in die Unternut, wobei erfindungsgemäß wenigstens ein derartiges radial nach innen verlaufendes Teil vorgesehen ist. Die Funktion dieser Rippe besteht darin, den in Figur 2 mit B bezeichneten Ableitungsoder Streupfad zu verlängern. Diese Rippen bilden Wände, an denen die kleinen Partikelchen nicht anhaften können, da sie durch Zentrifugalkräfte radial nach außen geschleudert werden, und demzufolge werden die Wände zu Dämmen oder Sperrwänden für eine elektrische Ableitung oder einen

909843/07*6

Streuverlust auf dem Pfad B. Die verbesserte Unternutauskleidung ist auch mit einem Ventilationsschlitz 69 versehen und kann aus einem geeigneten Isoliermaterialj wie beispielsweise Glaslaminat. hergestellt sein.

909843/0716

Le.erseite

Claims

Ansprüche

(l.J Dynamoelektrische Maschine mit einem Rotor mit axial verlaufenden Nuten zur Aufnahme elektrischer Leiter und mit Mitteln zum elektrischen Isolieren der Leiter gegenüber dem Rotorkörper, gekennzeichnet du.rch wenigstens ein Paar elektrisch isolierender Teile (45), die jeweils einen radial verlaufenden Abschnitt aufweisen, der in einem Basisschenkel endet, und die in jeder Nut (43) derart angeordnet sind, daß sich die radial verlaufenden Abschnitte neben gegenüberliegendenden Nutwänden befinden und sich die Basisschenkel aufeinander zu erstrecken, und

durch ein sich axial erstreckendes, im wesentliches ρ Ianares Grundteil (6l), in dessen gegenüberliegenden Seiten axial verlaufende Rillen (65) ausgebildet sind zur Aufnahme jeweils eines der sich gegenüberliegenden Basisschenkel des Isolierteiles (45) derart, daß zwischen dem Grundteil (6l) und jedem elektrischen Isolierteil (45) eine ineinandergreifende Verbindung gebildet ist.

909843/0716

ORIGINAL INSPECTED
2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (25) ferner axial verlaufende Unternuten (51) radial innen von den Rotornuten (43) aufweist und das Grundteil (6l) eine Unternutauskleidung bildet'und wenigstens eine Rippe (67) aufweist, die sich von dem Grundteil (6l) radial nach innen in die Unternut (51) hinein erstreckt.
3. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundteil (6l) eine Unternutauskleidung zwischen der Nut (43) und der Unternut (51) ausbildet und ein Paar radial nach innen gerichteter Rippen (67) aufweist, die sich axial
entlang der Länge der Unternutauskleidung erstrecken.

909843/Θ716