DE29716626U1 - Insulation component for a winding of an electrical machine and electrical machine with an insulation component - Google Patents
Insulation component for a winding of an electrical machine and electrical machine with an insulation componentInfo
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Description
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BeschreibungDescription
Isolationskomponente für eine Wicklung einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine mit einer Isolationskomponente Insulation component for a winding of an electrical machine and electrical machine with an insulation component
Die Erfindung betrifft eine Isolationskomponente für eine Wicklung einer elektrischen Maschine sowie eine elektrische Maschine, insbesondere einen Turbogenerator mit einer zwisehen zwei elektrischen Leitern, die jeweils mindestens zwei Teilleiter aufweisen, angeordneten Isolationskomponente.The invention relates to an insulation component for a winding of an electrical machine and to an electrical machine, in particular a turbo generator, with an insulation component arranged between two electrical conductors, each of which has at least two partial conductors.
In der WO 92/20140 Al ist ein elektrischer Leiter mit einer Längsrichtung und einer Stapelrichtung senkrecht zur Längsrichtung beschrieben, der mit einer Mehrzahl gleichartiger Leiter in der Stapelrichtung gestapelt ist, wobei zwischen jeweils zwei Leitern zumindest eine Isolierschicht eingefügt ist. Dieser elektrische Leiter weist, in Längsrichtung gesehen, Schlitze auf, die mit entsprechenden Schlitzen gestapelter elektrischer Leiter und Schlitzen der Isolierschicht zumindest teilweise zur Überlappung gebracht sind. Durch die gestapelten elektrischen Leiter mit dazwischen angeordneten Isolierschichten sind in Stapelrichtung .verlaufende Kühlkanäle für Kühlgas, insbesondere Luft oder Wasserstoff, gebildet. Bei der Herstellung der Schlitze in den elektrischen Leitern durch Stanzen oder Fräsen entstehen unter anderem scharfe Kanten, durch die eine unerwünschte elektrische Verbindung zwischen benachbarten elektrischen Leitern und somit Kurzschlüsse entstehen könnten. Diese unerwünschten elektrisehen Verbindungen sind gemäß der WO 92/20140 Al dadurch vermieden, daß die Schlitze in einer in Längsrichtung verlaufenden Nut des elektrischen Leiters eingebracht werden. Hierdurch ist bei einer Stapelung ein Zwischenraum zwischen der Mündung eines Schlitzes mit ggf. scharfer Kante und einer darüber gestapelten Isolierschicht und einem darauf angeordneten weiteren elektrischen Leiter hergestellt. Eine Nachbearbeitung der Schlitze, beispielsweise durch Entgraten, Ab-WO 92/20140 A1 describes an electrical conductor with a longitudinal direction and a stacking direction perpendicular to the longitudinal direction, which is stacked with a plurality of similar conductors in the stacking direction, with at least one insulating layer inserted between each two conductors. This electrical conductor has, viewed in the longitudinal direction, slots which are at least partially overlapped with corresponding slots of stacked electrical conductors and slots of the insulating layer. The stacked electrical conductors with insulating layers arranged between them form cooling channels for cooling gas, in particular air or hydrogen, running in the stacking direction. When the slots are produced in the electrical conductors by punching or milling, sharp edges are created, among other things, which could lead to an undesirable electrical connection between adjacent electrical conductors and thus to short circuits. According to WO 92/20140 A1, these undesirable electrical connections are avoided by inserting the slots in a longitudinal groove of the electrical conductor. This creates a gap between the mouth of a slot with a possibly sharp edge and an insulating layer stacked above it and another electrical conductor arranged on top of it. Post-processing of the slots, for example by deburring, trimming
GR 96 G 3864 DEGR 96 G 3864 EN
runden oder Abschrägen, und dem damit verbundenen erhöhten Arbeitsaufwand wird somit vermieden. Aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten sowie möglicherweise vorhandener hygroskopischer Eigenschaften der Isolierschicht kann es zu einem zumindest teilweisen Verschluß der Schlitze durch die Isolierschicht kommen. Hierdurch wird einerseits der Strömungsquerschnitt der Schlitze sowie andererseits durch an Kanten auftretende Wirbel- und Ablöseerscheinungen der Strömungswiderstand in den Kühlkanälen vergrößert, so daß insgesamt eine geringere Kühlung erreichbar ist. Die Kühlung einer elektrischen Großmaschine kann dadurch unerwünschterweise verringert werden, was im ungünstigsten Fall zu einer nicht ausreichenden Kühlung führt.rounding or beveling, and the associated increased workload, is thus avoided. Due to different thermal expansion coefficients and possibly existing hygroscopic properties of the insulating layer, the slots can be at least partially closed by the insulating layer. This increases the flow cross-section of the slots on the one hand and the flow resistance in the cooling channels on the other hand due to eddy and separation phenomena occurring at edges, so that less cooling can be achieved overall. The cooling of a large electrical machine can be undesirably reduced as a result, which in the worst case leads to insufficient cooling.
In der DE-AS 12 42 744 sind in nutenförmigen Einfräsungen eines Teilleiters einer Rotorwicklung einer elektrischen Maschine spezielle Paßstücke eingelegt, die eine äußerst verlustarme Radialströmung eines Kühlgases gewährleisten sollen. Zur Verbesserung der Isolation und Vermeidung von unerwünschten elektrischen Übergängen ist zwischen zwei aufeinandergestapelte Teilleiter jeweils eine Isolierschicht eingebracht, die über die Nut hinausragt und auf einem jeweiligen Paßstück aufliegt. Hierdurch ist zwar eine unerwünschte Reduzierung des Kühlgasstromes vermieden, was allerdings mit einem erhöhten Aufwand an Material und einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden ist.In DE-AS 12 42 744, special fitting pieces are inserted into groove-shaped recesses in a partial conductor of a rotor winding of an electrical machine, which are intended to ensure an extremely low-loss radial flow of a cooling gas. To improve insulation and avoid undesirable electrical transitions, an insulating layer is inserted between two stacked partial conductors, which protrudes beyond the groove and rests on a respective fitting piece. This avoids an undesirable reduction in the cooling gas flow, but this is associated with increased material expenditure and increased manufacturing costs.
In der DE 35 28 492 Al ist ein Verfahren zum Schutz elektrischer Bauteile angegeben, die Drahtwicklungen aufweisen, d.h.DE 35 28 492 A1 describes a method for protecting electrical components that have wire windings, i.e.
0 Bauteile kleinster elektrischer Leistung. Bei dem Verfahren wird eine duroplastische Harzschicht mit einem Beschichtungspulver auf Epoxidharzbasis aufgebracht, mit dem Ziel, die Drahtwicklungen zu einer mechanischen Einheit zu verbinden. Das Beschichtungspulver hat in der Verlaufsphase eine solche Viskosität, daß es zwischen die einzelnen Drahtwicklungen eindringt und diese wie ein flüssiger Kunstharz fest miteinander verbindet und somit eine Imprägnierung bewerkstelligt.0 components with the smallest electrical power. In the process, a thermosetting resin layer is applied with a coating powder based on epoxy resin, with the aim of connecting the wire windings to form a mechanical unit. The coating powder has such a viscosity in the flow phase that it penetrates between the individual wire windings and firmly connects them to one another like a liquid synthetic resin, thus achieving impregnation.
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Auf die mittels des Epoxidharzes miteinander verbundenen Drahtwicklungen wird eine zweite Schicht zum Schutz gegen Nässe und salzhaltiger Atmosphären aufgebracht. Diese zweite Schicht umschließt das gesamte Wicklungspaket und bewirkt einen guten Abrasionsschutz sowie einen mechanischen Schutz gegen Staub und Abrieb. Darüber hinaus bewirkt die zweite Schicht einen zusätzlichen mechanischen Zusammenhalt der Wicklung sowie einen zusätzlichen Schutz gegen Feuchtigkeit.A second layer is applied to the wire windings connected to one another using epoxy resin to protect them against moisture and salty atmospheres. This second layer encloses the entire winding package and provides good abrasion protection as well as mechanical protection against dust and abrasion. In addition, the second layer provides additional mechanical cohesion of the winding and additional protection against moisture.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Isolationskomponente für eine Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Großmaschine, anzugeben, welche eine hohe Abriebsfestigkeit aufweist. Weitere Aufgaben der Erfindung liegt in der Angabe einer elektrischen Großmaschine mit einer abriebsfesten Isolationskomponente zwischen zwei elektrisch leitfähigen Komponenten.The object of the invention is to provide an insulation component for a winding of an electrical machine, in particular a large electrical machine, which has a high abrasion resistance. Further objects of the invention lie in the specification of a large electrical machine with an abrasion-resistant insulation component between two electrically conductive components.
Erfindungsgemäß wird die auf eine Isolationskomponente gerichtete Aufgabe dadurch gelöst, daß die Isolationskomponente eine Reibschutzschicht aus einem ausgehärteten Pulverlack aufweist. Eine solche Isolationskomponente eignet sich für die Verwendung sowohl in einem Läufer als auch in einem Ständer einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Großmaschine, beispielsweise einem gasgekühlten Turbogenerator im Leistungsbereich von 20 MVA bis zu über 400 MVA. Durch die Reibschutzschicht wird insbesondere bei einer Relativbewegung zwischen einer elektrisch leitfähigen Komponente, beispielsweise einem aus Kupfer bestehenden Leiter des Läufers oder Ständers einer elektrischen Großmaschine, gegenüber 0 der Isolationskomponente und/oder einer weiteren elektrisch leitfähigen Komponente vermieden. Ein Abrieb des Isolationsmaterials, beispielsweise einem Glasfasergewebe, welches durch ein Harz verfestigt ist, und/oder ein Abrieb des Kupfers könnte ansonsten zu einer elektrisch leitfähigen Schicht führen, was zu einem Versagen der Isolation und somit zum Ausfall des Generators führen könnte. Die Reibschutzschicht der Isolationskomponente verfügt nicht nur über eine hoheAccording to the invention, the task directed at an insulation component is solved in that the insulation component has a friction protection layer made of a hardened powder coating. Such an insulation component is suitable for use in both a rotor and a stator of an electrical machine, in particular a large electrical machine, for example a gas-cooled turbo generator in the power range from 20 MVA to over 400 MVA. The friction protection layer prevents relative movement between an electrically conductive component, for example a copper conductor of the rotor or stator of a large electrical machine, in particular in the case of a relative movement between the insulation component and/or another electrically conductive component. Abrasion of the insulation material, for example a glass fiber fabric that is solidified by a resin, and/or abrasion of the copper could otherwise lead to an electrically conductive layer, which could lead to failure of the insulation and thus to failure of the generator. The friction protection layer of the insulation component not only has a high
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Reibbeständigkeit, sondern beispielsweise auch über eine hohe Temperaturbeständigkeit bis zu einer -Temperatur von etwa 18 C, einem geringen Herstellungspreis und einer hohen Rückgewinnungsrate des überschüssigen, nicht ausgehärteten Pulverlacks. Der Pulverlack kann zudem maßlich exakt aufgetragen werden, so daß über eine lange Einsatzdauer hinweg auch eine Formstabilität der Isolationskomponente in einer elektrischen Maschine gewährleistet. Selbst Isolationskomponenten mit komplizierter Geometrie lassen sich an ihrer gesamten Oberfläche einfach und in großtechnischem Maßstabe mit der Reibschutzschicht aus Pulverlack beschichten oder aus einer Reibschutzschicht herstellen. Zudem haftet die Reibschutzschicht langzeitstabil an der Isolationskomponente und/oder einem elektrischen Leiter.Friction resistance, but also, for example, high temperature resistance up to a temperature of around 18 C, a low manufacturing cost and a high recovery rate of the excess, uncured powder coating. The powder coating can also be applied with exact dimensions, so that the dimensional stability of the insulation component in an electrical machine is guaranteed over a long period of use. Even insulation components with complicated geometries can be coated on their entire surface easily and on a large scale with the friction protection layer made of powder coating or manufactured from a friction protection layer. In addition, the friction protection layer adheres to the insulation component and/or an electrical conductor in a long-term stable manner.
Die Schichtdicke der Reibschutzschicht beträgt vorzugsweise zwischen 40 &mgr;&tgr;&eegr; bis 200 &mgr;&pgr;&igr;. Die Isolationskomponente ist vorzugsweise zwischen einem elektrischen Leiter und einer Maschinenkomponente, insbesondere einer elektrischen leitfähigen Komponente, wie einem zweiten elektrischen Leiter, angeordnet. Sie kann sowohl im Läufer als auch im Ständer einer elektrischen Maschine, insbesondere in einem Turbogenerator, vorgesehen werden. Vorzugsweise ist sie im Wickelkopfbereich des Läufers oder des Ständers, in dem insbesondere Relativbewegungen zwischen benachbarten Leitern auftreten können, angeordnet. Die Isolationskomponente besteht vorzugsweise aus einem Glasfasermaterial, welches insbesondere mit einem Harz auf Polyester- oder Epoxidbasis verfestigt ist.The layer thickness of the friction protection layer is preferably between 40 μιη to 200 μιη. The insulation component is preferably arranged between an electrical conductor and a machine component, in particular an electrically conductive component, such as a second electrical conductor. It can be provided both in the rotor and in the stator of an electrical machine, in particular in a turbo generator. It is preferably arranged in the winding head area of the rotor or the stator, in which relative movements between adjacent conductors can occur. The insulation component preferably consists of a glass fiber material, which is solidified in particular with a resin based on polyester or epoxy.
Der Pulverlack weist vorzugsweise ein Epoxidharz, insbesondere auf Basis von Bisphenol-A, auf. Dem Epoxidharz ist ein geeigneter Härter zugesetzt, der eine gewünschte zu erzielende Aushärtung des Pulverlackes gewährleistet. Selbstverständlich können auch andere Pulverlack^, die zu einer den Anforderungen in einer elektrischen Großmaschine entsprechenden Reibschutzfestigkeit und Temperaturbeständigkeit führen, verwendet werden. Dies können beispielsweise solche in derThe powder coating preferably contains an epoxy resin, in particular based on bisphenol-A. A suitable hardener is added to the epoxy resin, which ensures that the powder coating hardens to the desired degree. Of course, other powder coatings can also be used which provide a friction protection resistance and temperature resistance that meet the requirements of a large electrical machine. These can be, for example, those in the
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DE 35 28 492 Al aufgeführte duroplastische Beschichtungspulver (Pulverlacke) auf Basis eines epoxidierenden Phenolnovolacks, eines epoxidierenden Kresolnovolacks, von Trisglycidylisocyanorat und entsprechenden Härtern, beispielsweise aus der Gruppe der Dicyandiamid.de, Amidinine, Carbonsäuren und phenolischen Hydroxylgruppen sein.DE 35 28 492 Al listed thermosetting coating powders (powder coatings) based on an epoxidizing phenol novolak, an epoxidizing cresol novolak, trisglycidyl isocyanorate and corresponding hardeners, for example from the group of dicyandiamides, amidines, carboxylic acids and phenolic hydroxyl groups.
Die Isolationskomponente ist vorzugsweise im wesentlichen stab- oder plattenförmig. Sie eignet sich daher als Isolationskomponente zwischen elektrischen Leitern, die band- oder stabförmig, insbesondere aus einem massiven elektrischen leitfähigen Material, hergestellt sind. Je nach Lage von die elektrischen Leiter durchdringenden Kühlkanälen weist die Isolationskomponente entsprechende zugeordnete Ausnehmungen auf, so daß auch durch sie das Kühlmedium, insbesondere Luft oder Wasserstoff, ohne wesentliche Strömungsverluste strömen kann. Die Reibschutzschicht bildet in diesen Ausnehmungen eine glatte Oberfläche, die einen geringen Strömungswiderstand für das durch die Ausnehmungen strömende Kühlfluid aufweist.The insulation component is preferably essentially rod- or plate-shaped. It is therefore suitable as an insulation component between electrical conductors that are made in strip or rod shape, in particular from a solid electrically conductive material. Depending on the position of the cooling channels penetrating the electrical conductors, the insulation component has corresponding associated recesses so that the cooling medium, in particular air or hydrogen, can also flow through them without significant flow losses. The anti-friction layer forms a smooth surface in these recesses that has a low flow resistance for the cooling fluid flowing through the recesses.
Die Isolationskomponente eignet sich somit bevorzugt auch für einen elektrischen Leiter, der aus übereinandergestapelten Teilleitern besteht, wobei zwischen zwei benachbarten Teilleitern jeweils eine Isolationskomponente eingefügt ist. Die Teilleiter können auch direkt mit der Reibschutzschicht beschichtet sein, welche gleichzeitig die Isolationskomponente bildet.The insulation component is therefore also preferably suitable for an electrical conductor that consists of sub-conductors stacked on top of one another, with an insulation component inserted between two adjacent sub-conductors. The sub-conductors can also be directly coated with the friction protection layer, which simultaneously forms the insulation component.
Die auf eine elektrische Maschine, insbesondere einen Turbogenerator, gerichtete Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwi-0 sehen zwei Teilleitern eines elektrischen Leiters oder zwischen zwei elektrische Leiter eine Isolationskomponente mit einer Reibschutzschicht aus einem ausgehärteten Pulverlack angeordnet ist. Hierdurch wird ein Abrieb des Kupfers eines elektrischen Leiters sowie der Isolationskomponente bei einer Relativbewegung zwischen Teilleiter und Isolationskomponente vermieden, so daß die Entstehung einer aus Abrieb gebildetenThe task directed at an electrical machine, in particular a turbo generator, is solved by arranging an insulation component with an anti-friction layer made of a hardened powder coating between two partial conductors of an electrical conductor or between two electrical conductors. This prevents abrasion of the copper of an electrical conductor and the insulation component during a relative movement between the partial conductor and the insulation component, so that the formation of a layer formed from abrasion
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elektrischen Schicht und somit ein-Versagen der Isolation verhindert ist.electrical layer and thus insulation failure is prevented.
Vorzugsweise wird zur Herstellung einer Isolationskomponente mit einer Reibschutzschicht bei einer Temperatur von 20 0C bis 70 0C die Isolationskomponente oder unmittelbar eine elektrisch leitfähige Komponente mit einem Pulverlack beschichtet und der Pulverlack bei einer Temperatur von 120 0C bis 200 0C, insbesondere 140 0C, ausgehärtet wird. Die für die Aushärtung des Pulverlacks erforderliche Dauer, während der die Isolationskomponente auf der vorgegebenen Temperatur gehalten wird, beträgt beispielsweise zwischen 10 Minuten und 20 Minuten. Während der Auftragsphase ist, wenn überhaupt, nur eine geringfügige Erwärmung der Isolationskomponente erforderlich. Die Auftragung des Pulverlacks kann somit auch außerhalb eines Ofens erfolgen.To produce an insulation component with a friction protection layer, the insulation component or directly an electrically conductive component is preferably coated with a powder coating at a temperature of 20 0 C to 70 0 C and the powder coating is cured at a temperature of 120 0 C to 200 0 C, in particular 140 0 C. The time required for the powder coating to cure, during which the insulation component is kept at the specified temperature, is, for example, between 10 minutes and 20 minutes. During the application phase, only a slight heating of the insulation component is required, if at all. The powder coating can therefore also be applied outside of an oven.
Zum Auftragen des Pulverlacks auf die Isolationskomponente eignet sich das elektrostatische Pulversprühen (EPS), das elektrostatische Wirbelbadverfahren sowie eine elektrostatische Wirbelbettbeschichtung, die beispielsweise in dem Buch „Fertigungsverfahren in der Gerätetechnik" von F. Grünwald, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag München, 1985, Abschnitt 9.5.2.4, beschrieben sind. Beim elektrostatischen Pulversprühen (EPS-Verfahren) wird das Pulver über sogenannte Korona-Sprühpistolen oder Tribo-Pistolen aufgebracht. In beiden Fällen kann überschüssiger nicht an der Isolationskomponente haftengebliebener Pulverlack wieder zurückgewonnen und damit einer erneuten Verwendung zugeführt werden. Als Pulverlacke 0 eignen sich besonders Epoxid-Harzpulver mit Aushärtezeiten von 15 min bis 5 min bei Temperaturen von 140 0C bzw. 210 0C. Mit diesen Epoxid-Harzpulvern sind sehr gute mechanische und chemische Schichteigenschaften erzielbar. Als weitere Pulverlacke bieten sich Polyurethan-Pulverlacke, Polyester-Pulverlacke sowie Acryl-Harzpulverlacke an. Nach einer Aushärtung und Abkühlung weist die Reibschutzschicht eine gleichmäßige Schichtdicke im Bereich zwischen 40 &mgr;&igr;&eegr; und 200 &mgr;&khgr;&agr; sowie eineElectrostatic powder spraying (EPS), the electrostatic fluidized bath process and an electrostatic fluidized bed coating are suitable for applying the powder coating to the insulation component. These are described, for example, in the book "Manufacturing Processes in Equipment Technology" by F. Grünwald, 2nd edition, Carl Hanser Verlag Munich, 1985, Section 9.5.2.4. In electrostatic powder spraying (EPS process), the powder is applied using so-called corona spray guns or tribo guns. In both cases, excess powder coating that does not adhere to the insulation component can be recovered and thus reused. Epoxy resin powders with curing times of 15 min to 5 min at temperatures of 140 0 C or 210 0 C are particularly suitable as powder coatings. Very good mechanical and chemical coating properties can be achieved with these epoxy resin powders. Other powder coatings that are suitable are Polyurethane powder coatings, polyester powder coatings and acrylic resin powder coatings. After curing and cooling, the friction protection layer has a uniform layer thickness in the range between 40 μιη and 200 μιη and a
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hohe Härte und hohe Widerstandsfähigkeit auf. Mit dem Pulver sinterverfahren (Wirbelsintern) sind -größere Schichtdicken von ca. 200 /im bis 1000 &mgr;&khgr;&agr; mit spezifischen Eigenschaften, wie hoher Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, erreichbar. Die Pulverlacke lassen sich zudem gefahrlos lagern und aufgrund der hohen Ausnutzung (bis zu 99 %) entsteht lediglich ein geringer Entsorgungsaufwand. Ein Pulverlack hat vorzugsweise eine Pulverkorngröße von 3 0 &mgr;&khgr;&agr; bis 100 /im, wobei der überwiegende Anteil von Pulverkörnern eine Pulverkorngröße kleiner als 70 /im aufweist.high hardness and high resistance. With the powder sintering process (whirl sintering), larger layer thicknesses of approx. 200 /im to 1000 μΩα with specific properties such as high corrosion and chemical resistance can be achieved. The powder coatings can also be stored safely and due to the high utilization (up to 99%), only minimal disposal costs are incurred. A powder coating preferably has a powder grain size of 30 μΩα to 100 /im, with the majority of powder grains having a powder grain size of less than 70 /im.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels werden die Isolationskomponente sowie die elektrische Maschine näher erläutert. Es zeigen in teilweise schematisierter und nicht maßstäblicher Darstellung:The insulation component and the electrical machine are explained in more detail using the example shown in the drawing. The illustrations are partially schematic and not to scale:
FIG 1 einen Längsschnitt durch eine elektrische Großmaschine, FIG 1 shows a longitudinal section through a large electrical machine,
FIG 2, 3 jeweils einen Ausschnitt eines Querschnitts durch 0 einen elektrischen Leiter der elektrischen Großmaschine, undFIGS 2, 3 each show a section of a cross section through an electrical conductor of the large electrical machine, and
FIG 4 einen Ausschnitt des Wickelkopfbereichs einer elektrischen Großmaschine in perspektivischer Darstellung. FIG 4 shows a section of the winding head area of a large electrical machine in perspective view.
FIG 1 zeigt in einem Längsschnitt eine elektrische Maschine 3 mit einem Ständergehäuse 12; welches den Ständer 7 mit einer elektrischen Wicklung 2 trägt. Der Ständer 7 umschließt einen 0 sich entlang einer Hauptachse 17 erstreckenden Läufer 6, welcher ebenfalls eine nicht dargestellte Wicklung mit nicht dargestellten sich entlang der Hauptachse 17 erstreckenden stabförmigen Leitern aufweist. Der Läufer 6 ist beiderseits des Ständers 7 mit einem jeweiligen Lager 13 abgestützt und mit einer Erregermaschine 11 verbunden. An den nicht näher bezeichneten axialen Enden des Ständers 7 ragt die elektrische Wicklung 2 in einem jeweiligen Wickelkopfbereich 10 her-FIG 1 shows a longitudinal section of an electrical machine 3 with a stator housing 12 ; which carries the stator 7 with an electrical winding 2. The stator 7 encloses a rotor 6 extending along a main axis 17, which also has a winding (not shown) with rod-shaped conductors (not shown) extending along the main axis 17. The rotor 6 is supported on both sides of the stator 7 with a respective bearing 13 and is connected to an excitation machine 11. The electrical winding 2 protrudes from the axial ends of the stator 7 (not shown in more detail) in a respective winding head area 10.
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aus. In jedem Wickelkopfbereich 10 sind elektrische Leiter durch nicht dargestellt isolierende Spannelemente voneinander beabstandet und zu einem festen Wickelkopfverbund verspannt.In each winding head area 10, electrical conductors are spaced apart from one another by insulating clamping elements (not shown) and clamped together to form a solid winding head assembly.
FIG 2 zeigt einen Ausschnitt durch einen Querschnitt eines elektrischen Leiters 8, der aus stab- oder bandförmigen, übereinandergestapelten Teilleitern 8a, 8b aufgebaut ist. Zwischen einander benachbarten Teilleitern 8a, 8b ist eine im wesentlichen band- oder plattenförmige Isolationskomponente angeordnet. Diese ist an ihrer Oberfläche vollständig mit einer Reibschutzschicht 4 aus einem ausgehärteten Pulverlack 5 überzogen, beispielsweise aus einem Epoxidharz auf Bisphenol-A-Basis. Teilleiter 8a, 8b sowie Isolationskomponente 1 weisen einander zugeordnete paßgenaue Öffnungen 15 bzw. 16 auf, durch die in Stapelrichtung jeweils ein Kühlkanal 14 zur Durchströmung mit einem Kühlmittel, insbesondere Luft oder Wasserstoff, gebildet ist. Eine Isolationskomponente 1, welche je nach Leistungsklasse der elektrischen Maschine, insbesondere eines Turbogenerators 3, eine Öffnung 16 zur Durchströmung mit einem Kühlmittel aufweist, eignet sich zur Isolation elektrisch leitfähiger Komponenten, wie Teilleiter 8a, 8b, eines elektrischen Leiters 8 in einem Läufer 6 in einem Ständer 7 einer elektrischen Maschine 3 sowie gegenüber Wandbereichen des Läufers 6 oder des Ständers 7.FIG 2 shows a section through a cross section of an electrical conductor 8, which is made up of rod- or strip-shaped, stacked partial conductors 8a, 8b. Between adjacent partial conductors 8a, 8b, an essentially strip- or plate-shaped insulation component is arranged. This is completely covered on its surface with an anti-friction layer 4 made of a hardened powder coating 5, for example, an epoxy resin based on bisphenol A. Partial conductors 8a, 8b and insulation component 1 have mutually assigned, precisely fitting openings 15 and 16, respectively, through which a cooling channel 14 is formed in the stacking direction for the flow of a coolant, in particular air or hydrogen. An insulation component 1, which, depending on the performance class of the electrical machine, in particular a turbo generator 3, has an opening 16 for the flow of a coolant, is suitable for insulating electrically conductive components, such as partial conductors 8a, 8b, an electrical conductor 8 in a rotor 6 in a stator 7 of an electrical machine 3 and from wall areas of the rotor 6 or the stator 7.
Gemäß FIG 3 ist zwischen Teilleitern 8a, 8b, wie sie zu FIG beschrieben wurden, eine abriebfeste Isolationskomponente 1 unmittelbar durch eine jeweils auf die Teilleiter 8a, 8b aufgebrachte Reibschutzschicht 4 aus dem Pulverlack 5 gebildet.According to FIG 3, an abrasion-resistant insulation component 1 is formed between partial conductors 8a, 8b, as described for FIG, directly by a friction protection layer 4 made of powder coating 5 applied to the partial conductors 8a, 8b.
0 Die jeweiligen Reibschutzschichten 4 der Teilleiter 8a, 8b liegen aneinander, so daß bei einer gegebenenfalls auftretenden Relativbewegung der Teilleiter 8a, 8b untereinander ein Reibkontakt lediglich an den aneinandergrenzenden Reibschutzschichten 4 besteht. Durch die Abriebfestigkeit der Reibschutzschichten 4 ist ein Abrieb des Materials, insbesondere des Kupfers, der elektrischen Teilleiter 8a, 8b sicher vermieden .0 The respective friction protection layers 4 of the partial conductors 8a, 8b lie against one another, so that in the event of a possible relative movement of the partial conductors 8a, 8b, frictional contact only occurs at the adjacent friction protection layers 4. The abrasion resistance of the friction protection layers 4 reliably prevents abrasion of the material, in particular the copper, of the electrical partial conductors 8a, 8b.
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FIG 4 zeigt einen Aussciinitt durch einen luftgekühlten Läufer 6 eines Turbogenerators 3 in einer perspektivischen Ansicht im Bereich des Wickelkopfes 10. In dem Wickelkopfbereich 10 sind eine Mehrzahl axial gerichteter elektrischer Leiter 8 in radialer Richtung umgebogen. Die elektrischen Leiter 8 sind aus einer Mehrzahl übereinander gestapelter Teilleiter 8a, 8b aufgebaut· Benachbarte elektrische Leiter 8 sind sowohl in ihrem axial verlaufenden als auch im radial verlaufenden Bereich jeweils durch eine Isolationskomponente 1 beabstandet. Die Isolationskomponente 1 ist, wie oben beschrieben, zumindest in den nicht näher dargestellten Kontaktbereichen mit den elektrischen Leitern 8 mit einer Reibschutzschicht 4 überzogen. Hierdurch ist ein Abrieb sowohl des Materials der Isolationskomponente 1 als auch des Metalls, insbesondere Kupfers, der elektrischen Leiter 8 bei einer Relativbewegung der Isolationskomponente 1 gegenüber den elektrischen Leitern 8 sicher vermieden. Durch die Isolationskomponente 1 ist ein jeweiliger Kühlkanal 14 für die Durchströmung von Kühlluft gebildet, so daß auch im Wickelkopfbereich 10 eine ausreichende Kühlung des Läufers 6 gewährleistet ist.FIG 4 shows a section through an air-cooled rotor 6 of a turbo generator 3 in a perspective view in the area of the winding head 10. In the winding head area 10, a plurality of axially directed electrical conductors 8 are bent in the radial direction. The electrical conductors 8 are made up of a plurality of partial conductors 8a, 8b stacked on top of one another. Adjacent electrical conductors 8 are spaced apart by an insulation component 1 in both their axially extending and radially extending areas. As described above, the insulation component 1 is coated with a friction protection layer 4 at least in the contact areas with the electrical conductors 8 (not shown in more detail). This reliably prevents abrasion of both the material of the insulation component 1 and the metal, in particular copper, of the electrical conductors 8 during a relative movement of the insulation component 1 with respect to the electrical conductors 8. The insulation component 1 forms a respective cooling channel 14 for the flow of cooling air, so that sufficient cooling of the rotor 6 is also ensured in the winding head area 10.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine Isolationskomponente für eine Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Turbogenerators im Leistungsbereich von 20 MVA bis 400 MVA, aus, die vorzugsweise vollständig mit einer Reibschutzschicht aus einem ausgehärteten Pulverlack beschichtet ist. Somit ist selbst bei einer Relativbewegung der Isolationskomponente gegenüber einer elektrisch leitfähigen Komponente der 0 elektrischen Maschine das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht aus mechanischem Abrieb weitgehend vermieden.The invention is characterized by an insulation component for a winding of an electrical machine, in particular a turbo generator in the power range from 20 MVA to 400 MVA, which is preferably completely coated with an anti-friction layer made of a hardened powder coating. Thus, even in the case of a relative movement of the insulation component with respect to an electrically conductive component of the electrical machine, the formation of an electrically conductive layer from mechanical abrasion is largely avoided.
Claims (12)
ben ist.11
is.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29716626U DE29716626U1 (en) | 1996-10-10 | 1997-09-16 | Insulation component for a winding of an electrical machine and electrical machine with an insulation component |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19641666 | 1996-10-10 | ||
| DE29716626U DE29716626U1 (en) | 1996-10-10 | 1997-09-16 | Insulation component for a winding of an electrical machine and electrical machine with an insulation component |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29716626U1 true DE29716626U1 (en) | 1997-12-04 |
Family
ID=7808297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29716626U Expired - Lifetime DE29716626U1 (en) | 1996-10-10 | 1997-09-16 | Insulation component for a winding of an electrical machine and electrical machine with an insulation component |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29716626U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3681016A1 (en) | 2019-01-11 | 2020-07-15 | General Electric Company | Generator rotor and end winding blocking member for a turbogenerator |
-
1997
- 1997-09-16 DE DE29716626U patent/DE29716626U1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3681016A1 (en) | 2019-01-11 | 2020-07-15 | General Electric Company | Generator rotor and end winding blocking member for a turbogenerator |
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