DE2947893A1

DE2947893A1 - Anordnung zur absteifung von wicklungen mittels eines druckschlauches in rotierenden wechselstrommaschinen

Info

Publication number: DE2947893A1
Application number: DE19792947893
Authority: DE
Inventors: Sven Johansson; Roland Kolsmyr; Kristian Dahl Dipl Ing Madsen; Esko Polvi
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1980-06-19
Also published as: SE415423B; GB2040597B; GB2040597A; SE7812632L; JPS5579644A; US4318021A

Description

Anordnung zur Absteifung von Wicklungen mittels eines Druckschlauches in rotierenden Wechselstrommaschinen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Absteifen von Wicklungen mittels eines Druckschlauches in rotierenden Wechselstrommaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Anordnung ist bekannt aus der DE-OS 26 00 929.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Anordnung in der Weise fortzuentwickeln, daß die Endabschnitte (Wickelköpfe) der Statorwicklung in bedeutend wirksamerer Weise abgesteift werden, als dies mit den bekannten Druckschlauchabsteifvorrichtungen erreichbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im ke'nnzelehnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.

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Es zeigen

Fig. 1 den Stator einer Wechselstrommaschine mit einer Anordnung gemäß der Erfindung in einem partiellen Axialschnitt,

Fig. 2 die Spulenenden eines Teils des Statorumfanges in abgewickeltem Zustand und in radialer Richtung gesehen,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Fig.2,

Fig. 4 ein weiteres Detail längs eines Schnittes IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine von Fig. k abweichende Ausführungsform der Erfindung.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, die von der in den Figuren 1 und 2 gezeigten AusfUhrungsform nur hinsichtlich der Ausbildung der Spulenstützenzwischenlagen und Wicklungsschi chtenzwischenlagen abweicht. Andere zu dem Absteifungssystem gehörige Teile sind in den Figuren 6 bis θ nicht dargestellt, Im einzelnen zeigen

Fig. 6 die Spulenenden des Stators in einer partiellen, nach

außen gerichteten radialen Ansicht im abgewickelten Zustand ,

Fig. 7 den Gegenstand der Flg. 6 in eine· partiellen Axialschnitt ,

Fig. 8 einen Radialschnitt durch einen radial inneren Teil

einer Wicklungsstutze mit zugehörige» kunststoffgefüllten Druckschlauch,

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Fig. 9 in einem Radialschnitt eine weitere Alternative der in

Fig. 4 gezeigten Absteifung, Fig. 10 in tangentialer Ansicht einen Stützklotz, der zu der

in Fig. 9 gezeigten Anordnung gehört, Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 10.

In den Figuren bezeichnet 1 das lameliierte Statorblechpaket einer Wechselstrommaschine. Das Statorblechpaket ist an jedem Ende mit einem Preßring 2 versehen, an dem mindestens sechs gleichmäßig verteilte, aus isolierendem Material bestehende Stützplatten 3 befestigt sind. Ferner ist das Statorblechpaket mit Wicklungsnuten 4 versehen, in welchen eine aus Spulen zusammengesetzte Statorwicklung angeordnet ist. Jede Spule liegt mit einer ih-

-.des Statorblechpakets rer Seiten in ganzer LängejTäm Boden einer Wicklungsnut und mit

^_des Statorblechpakets

der anderen Spulenseite in ganzer LängeYim oberen Teil einer anderen Nut, wobei die beiden geraden Wicklungsseiten an einem Statorende durch ein Spulenende (Wickelkopf) miteinander verbunden sind, welches Spulenende aus einer unteren Spulenendenhälfte 5, einer oberen Spulenendenhälfte 6 und einem Verbindungsteil 7 besteht. Die Spulenenden bilden einen korbähnlichen Körper, der zwischen zwei gedachten konzentrischen Rotationsflächen liegt und von diesen tangiert wird. Jede dieser Rotationsflächen besteht aus einer konischen Fläche 8 bzw. 9 und einer zylindrischen Fläche 10 bzw. 11. Die zylindrischen Flächen entsprechen geraden, axial verlaufenden Spulenteilen, welche unmittelbar außerhalb des Statorblechpaketes 1 liegen. Die Spulenenden sind mit drei zick- zackförmigen Druckschläuchen 12, 13 und 14 versehen, von denen

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jeder um den ganzen Stator herumläuft. Die Druckschläuche sind auf bekannte Weise, wie es beispielsweise in den obengenannten Patentschriften beschrieben ist, mit Epoxyharz gefüllt, der unter einem Druck von ca. 5 Bar erstarrt ist. Der Druckschlauch 12 dient als Absteifung für die genannten geraden, von den Zylinderflächen 10 und 11 tangierten Spulenendenabschnitte und kann als ein aus mehreren untereinander gleichen und in Schlauchrichtung unmittelbar hintereinander folgenden Zickzackteilen bestehender Schlauch betrachtet werden, so wie es Fig. 4 zeigt, wo ein solches Zickzackteil zwischen den strick-punktierten Linien A-A und B-B liegt. Der zickzackförmige Druckschlauch 12 enthält eine Vielzahl von im wesentlichen geraden Schlauchabschnitten 15, beispielsweise den zwischen den strich-punktierten Linien A-A und C-C liegenden, die im wesentlichen senkrecht zu den genannten zylindrischen Rotationsflächen 10 und 11 verlaufen und in Umfangsrichtung im wesentlichen gleichmäßig auf den zwischen den Rotationsflächen 10, 11 liegenden Raum verteilt sind. Der Druckschlauch 12 enthält außerdem eine Vielzahl von 180°-Krümmungen 16, die mit der konkaven Seite radial nach außen gerichtet sind, sowie eine Vielzahl von 180°-Krümmungen 18, die mit der konkaven Seite radial nach innen auf die Längsachse des Stators gerichtet sind. Jede der 180⁰-Krümmungen 16 liegt an drei Seiten einer oberen Spulenendenhälfte 6 an und umgibt zusammen mit zwei radialen Abschnitten 15 auch den überwiegenden Teil einer von derselben Wicklungsnut ausgehenden unteren Spulenendenhälfte 5.Jede der 180°- Krümmungen 18 umgibt in Verbindung mit zwei radialen Schlauchabschnitten 15 den überwiegenden Teil eines parallelepipedischen

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Distanzelementes 19 aus festem, elektrisch isolierendem Material, wie z.B. glasfaserarmiertem Epoxyharz. Zur Erzielung einer besseren Kühlung kann man - wie Fig. 5 zeigt - anstelle der in Fig.4 gezeigten Distanzelemente solche Distanzelemente verwenden, die aus mehreren axial verlaufenden Glasfaserrohren 19' bestehen, wobei die Rohrlänge ungefähr der axialen Abmessung des Druckschlauches entspricht.

Statt der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Anordnung kann auch eine solche nach Fig. 9 verwendet werden, bei der zwei zickzackförmige Druckschläuche 12' und 12" verwendet werden, die in radialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Der Druckschlauch 12· unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Druckschlauch 12-dadurch, daß seine radial gerichteten Abschnitte so kurz sind, daß zwei solche Abschnitte zusammen mit einer diese Abschnitte verbindenden 180°-Krümmung nur ein einziges Spulenende umgeben. Als zusätzlicher Druckschlauch wird ein Druckschlauch 12·· verwendet, wobei jeder Zickzackabschnitt des Druckschlauches 12· im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einem entsprechenden Zickzackabschnitt des Druckschlauches 12 *· ist. Jeder der Druckschläuche 12· und 12" ist mit mehreren Distanzelementen 17' bzw. 17'' versehen, die für ihren jeweiligen Druckschlauch den in Fig. 4 gezeigten Distanzelementen 19 entsprechen. Jedes Distanzelement 17* ist mit einem in derselben Radialebene liegenden Distanzelement 17'' mechanisch verbunden, und zwar beispielsweise dadurch, daß die beiden Teile integrale Teile eines in einem einzigen Stück hergestellten Stützklotzes 17 sind, wie es in den

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Figuren 10 und 11 gezeigt ist, wobei die oberhalb der strichpunktierten Linie A-A liegende Hälfte das Distanzelement 17' und die andere Hälfte das Distanzelement 17'' darstellt.

Die Druckschläuche 13 und 14 sind in dem Spulenendenteil angebracht, in dem sich die unteren Spulenendenhälften und die oberen Spulenendenhälften kreuzen, d.h. in einem Spulenendenteil, das von den konischen Flächen 8 und 9 begrenzt wird. Jeder Druckschlauch besteht aus einer Vielzahl von in Schlauchrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten Zickzack-Abschnitten. Jeder Druckschlauch 13, 14 enthält eine Vielzahl in dem Raum zwischen den konischen Flächen 8 und 9 liegenden und im wesentlichen senkrecht zu diesen Flächen gerichteten geraden Abschnitten I5¹» die im wesentlichen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind. Bei dem Druckschlauch 14 enthält jeder Zickzack-Abschnitt einen ersten, im wesentlichen radial verlaufenden Abschnitt 15', der über eine mit ihrer konkaven Seite radial nach innen gerichtete 180°-Krümmung 18· und einen zweiten radial verlaufenden Abschnitt 15' in Verbindung mit einer 180°-Krümmung 16* steht, die mit ihrer konkaven Seite radial nach außen gerich tet ist. Eine gedachte Aufteilung in 180°-Krümmungen und radiale Abschnitte kann beispielsweise in der durch die Linien D-D, E-E und F-F in Fig. 3 gezeigten Weise erfolgen. Im Gegensatz zum Druckschlauch 12 liegen beide 180°-KrUmmungen mit ihrer Innenseite an einer Spulenendenhälfte an. Der Druckschlauch 13 unterscheidet sich vom Druckschlauch 14 dadurch, daß jede der beiden 180°-KrUmmungen in einem Zickzack-Abschnitt mit ihrer Innenseite

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an zwei Spulenendenhälften anliegt. Erfindungsgemäß kann der Druckschlauch auch so ausgeführt sein, daß wenigstens eine der beiden 180°-Krümmungen eines Zickzack-Abschnittes an mehr als zwei, beispielsweise an drei Spulenhälften anliegt.

Zwischen jeder Stützplatte 3 und den Spulenenden liegt eine entsprechende Spulenstützen-Zwischenlage 21 aus isolierendem Material, und radial innerhalb derselben liegt eine Wicklungsschicht-Zwischenlage in Form von zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Druckschläuche 22· und 22. Diese Druckschläuche können separate in Umfangsrichtung umlaufende Kreise bilden oder sie können zu einem einzigen spiralförmig umlaufenden Druckschlauch gehören, der radial innerhalb der Spulenhälften 5 und radial außerhalb der Spulenhälften 6 beispielsweise in solcher Weise angeordnet ist, daß jede Windung (22¹, 22) der Spirale von jedem Zickzack-Abschnitt eines Schlauches 13 und/oder 14 umschlungen wird.

Alternativ kann man statt der umlaufenden Druckschläuche 22 und 22' und der Spulenstützen-Zwischenlage 21 einen Zwischenlagen-Druckschlauch verwenden, wie es in den Figuren 6, 7 und 8 gezeigt ist. Dieser Druckschlauch liegt mit mehreren im wesentlichen axial verlaufenden Abschnitten 24 an eine radial nach innen gerichtete Fläche der zugeordneten Spulenstütze 3 an, wobei jeder Schlauchabschnitt 24 als Spulenstützenzwischenlage dient. Der mit erstarrtem Epoxyharz gefüllte Druckschlauch hat eine Breite, die mindestens 40 % größer ist als die tangentiale Breite der auf den ckschlauch gerichteten Anlagefläche der Spulenstutze 3, was

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bedeutet, daß der Druckschlauchabschnitt 24 in tangentialer Richtung gegen eine Verschiebung verriegelt ist, was in Fig. 8 angedeutet ist. Der Druckschlauchabschnitt 24 geht an seinem axial inneren Ende in einen im wesentlichen radial verlaufenden Druckschlauchabschnitt 26 über, an den sich ein im wesentlichen axial verlaufender Druckschlauchabschnitt 25 anschließt, der zwischen den beiden Schichten der Spulenendenhälften liegt und der zusammen mit den Schlauchabschnitten 24 und 26 einen U-förmigen Schlauchabschnitt bildet, dessen Schenkel axial nach außen gerichtet sind und am axial äußeren Ende jeweils in einen tangential verlaufenden Schlauchabschnitt 27 bzw. 28 übergehen, die jeweils eine zwischen den beiden Schichten der Spulenenden angeordnete Stütze bilden.

Die Erfindung umfaßt auch den Fall, daß nur ein oder mehr als zwei Druckschläuche 13 oder 14 in dem Spulenendenabschnitt verwendet werden, die die konischen Flächen 8 und 9 tangieren, sowie den Fall, daß nur der Druckschlauch 12 vorgesehen ist.

Statt der Stützplatte 3 können bei einer Maschine nach der Erfindung andere Stutzvorrichtungen verwendet werden, und die mechanische Verbindung zwischen jeder Stützvorrichtung und den Spulenenden braucht nicht unbedingt mit Hilfe eines Druckschlauches zu erfolgen, obwohl dies eine außerordentlich günstige Lösung ist. Wenn man statt der Stutzplatten 3 eine ringförmige Stützvorrichtung verwendet, so wird diese vorzugsweise mit Haken, Vorsprüngen oder dergleichen versehen, die jeweils von einer 180°-Krümmung eines Druckschlauches 13 oder 14 umgeben werden. /«

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Bei der Herstellung einer Maschine nach der Erfindung kann eine bekannte Vorrichtung, wie z.B. die in den genannten Patentschriften beschriebene, zur Anwendung kommen. Härtbarer Kunststoff wird mit einem Druck, der vorzugsweise in dem Bereich von 3-10 Bar liegt, in die Druckschläuche gepumpt. Es ist wichtig, daß das verwendete Schlauchmaterial nicht nur eine genügende Druckfestigkeit, sondern auch eine große Flexibilität hat, da der Schlauch in einem sehr verschlungenen Muster angeordnet wird.

Es hat sich herausgestellt, daß die Kombination von Druckfestigkeit und Flexibilität am besten dadurch erzielt werden kann, daß man einen Schlauch aus Kunststoff oder Gummi verwendet, der nur eine in einer Außenschicht angeordnete Armierung hat. Vorzugsweise wird die Armierung wie ein geflochtener Strumpf ausgeführt, dessen Innenfläche an dem darunterliegenden Kunststoff-Schlauch festgeleimt oder festgegossen wird, während die nach außen ge-

da
richtete Fläche gegen zum größten Teil frei von einem Belag ist, der eine Relativbewegung zwischen den Drähten des Strumpfes verhindern könnte.

Wenn der benutzte Schlauch nicht besonders druckbeständig ist, dann ist die Druckschlauchausführung 13 der Ausführung 14 vorzuziehen, da die erstgenannte eine größere Durchlässigkeit für härtbaren Kunststoff, wie z.B. Epoxyharz, aufweist.

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L e e r s e i t e

Claims

7 9 U 7 8 9 3

Patentanwalt und Rechtsanwalt
Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Joachim B ο e c k e r 6 Frankfurt/Main 1 , 23.11.1979

" ΐΓί^2; B/d 20 7hh P

Telex: 4189 066 itaxd

PATENTANSPRÜCHE :

/ 1. jAnordnung zum Absteifen von Wicklungen mittels eines Druckschlauches in rotierenden Wechselstrommaschinen mit einem ringförmigen Statorblechpaket, der an jedem Ende einen Preßring sowie Wicklungsnuten aufweist, in denen eine aus Spulen zusammengesetzte Statorwicklung angeordnet ist, wobei jede Spule mit einer ihrer beiden geraden Spulenseiten im Boden einer Wicklungsnut und mit der anderen Spulenseite im oberen Abschnitt einer anderen Nut liegt und die beiden Spulenseiten an einem Statorende durch ein Spulenende miteinander verbunden sind, das aus einer radial äußeren Spulenendenhälfte und einer mit dieser über ein Verbindungsteil in Reihe geschalteten, radial inneren Spulenendenhälfte besteht, wobei sämtliche Spulenendenhälften zwischen einer ersten und einer zweiten gedachten Rotationsfläche liegen, welche die Spulenenden längs ihrer gesamten axialen Ausdehnung tangieren (umhüllen) und koaxial zum Statorkern liegen, zu welcher Anordnung mindestens ein flexibler Druckschlauch gehört, der mit härtbarem Kunststoff in erstarrtem Zustand gefüllt und zum Absteifen der Spulenenden vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen der genannten ersten und zweiten Rotationsfläche (10 + 8; 11 + 9) eine Vielzahl von ersten, im wesentlichen geraden Druckschlauchabschnitten (15; 15') vorhanden sind, die im Verhältnis zu den genannten Rotationsflächen iaa wesentlichen senkrecht verlaufen und im wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung längs eines überwiegenden Teils des Statorumfanges verteilt sind und die zusammen mit einer Vielzahl von gekrümmten, mit

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ihren konkaven Seiten radial nach innen gerichteten dritten Druckschlauchabschnitten (18; 18·) einen zickzackförmlgen Druckschlauch (12; 13; 14) bilden, wobei eine Vielzahl der genannten zweiten und/oder dritten gekrümmten Druckschlauchabschnitten mindestens je eine Spulenseite umgreift.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschlauch zum Absteifen von geraden, axial verlaufenden, sich unmittelbar an die Nuten anschließenden Spulenendenabschnitten an geordnet ist, wobei die in der einen der beiden genannten Richtungen gerichteten, gekrümmten Druckschlauchabschnitte(16) eine Spulenseite umgreifen, während die in der anderen Richtung gerichteten, gekrümmten Druckschlauchabschnitte (18) je eine Distanzvorrichtung (19; 19'» 17¹» 17'') umgreifen, die zusammen mit zwei tangential benachbarten ersten Druckschlauchabschnitten (15) den Raum zwischen zwei der genannten geraden Spulenendenabschnitte (5, 6) überbrückt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschlauch einen Raum durchlauft,der von einem konischen Teil

(8) der genannten ersten Rotationsfläche und einem konischen Teil

(9) der zweiten Rotationsfläche begrenzt 1st, wobei jeder der zweiten gekrümmten Druckschlauchabschnitte (16*) mit Ihrer konkaven Seite an mindestens einer Spulenendenhälfte anliegt, die in der radial inneren Rotationsfläche (9 ♦ 11) liegt, während Jede der dritten gekrümmten Druckschlauchabschnitte (18*) mit der konkaven Seite an mindestens einer Spulenendenhälfte anliegt, die

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in der radial äußeren Rotationsfläche (10 + 8) liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Zwischenlagen-Druckschlauch (22') vorhanden ist, der im wesentlichen in Umfangsrichtung zwischen radial äußeren und radial inneren Spulenendenhälften angeordnet ist und von dem Druckschlauch(i3; 14) in mehreren Windungen umfaßt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß einige der dritten gekrümmten Druckschlauchabschnitte (18·) einen Teil einer mit dem Statorblechpaket fest verbundenen Spulenstütze (3) umschließen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spulenstützen (3) mit je einer zwischen der Spulenstütze und mehreren radial äußeren Spulenendenhälften angeordneten, in einer Axialebene durch die Spulenstütze liegenden Spulenstützen-Zwischenlage (24) versehen sind, von denen jede einen entsprechenden Abschnitt eines gemeinsamen Zwischenlagen-Druckschlauches bildet, der mit härtbarem Kunststoff in erstarrtem Zustand gefüllt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenlageschlauch auch eine Vielzahl von im wesentlichen axial und gerade verlaufenden, zwischen radial inneren und radial äußeren Spulenendenhälften angeordneten Schlauchabschnitten (23) hat, von denen jeder zusammen mit je einer der Spulenstützen-Zwischenlagen (24) und einem radial verlaufenden Schlauchabschnitt (26)

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einen U-förmigen Schlauchabschnitt (24, 26, 25) mit axial nach außen gerichteten Schenkeln (24, 25) bildet, wobei diese U-förmi· gen Schlauchabschnitte mittels tangential verlaufender Schlauchabschnitte (27, 28) des Zwischenlageschlauches miteinander verbunden sind.

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