DE3012100C2 - Anordnung zur Befestigung von eine oder mehrere Bandagenwindungen aufweisenden Bandagen auf den Wickelköpfen eines rotierenden Ankers einer elektrischen Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von eine oder mehrere Bandagenwindungen aufweisenden Bandagen auf den Wickelköpfen eines rotierenden Ankers einer elektrischen Maschine zur Aufnahme der vom rotierenden Anker erzeugten Fliehkräfte, wobei zwischen den Wickelköpfen und den Bandagen jeweils eine oder mehrere Isolationsunterlagen angeordnet sind und ein oder mehrere, am Umfang der Bandage verteilt angeordnete, eine oder mehrere Bandagenwindungen der Bandage umschließende Befestigungsstreifen vorgesehen sind, deren Enden axial in die Zwischenräume zwischen den Bandagenwindungen eingreifen, wobei die Bandagenwindungen und Befestigungsstreifen fest miteinander verbunden sind.

Es ist allgemein bekannt, zur Befestigung von rotierenden Bauelementen, beispielsweise auf einer Welle, Bandagen mit einer oder mehreren Bandagenwindungen zu verwenden, die die von den rotierenden Bauelementen erzeugten Fliehkräfte aufnehmen sollen. Insbesondere werden auf den Läufern von elektrischen Maschinen die Wickelköpfe durch Bandagen gegen Fliehkräfte gesichert, wobei diese Art der Sicherung der Wikkelköpfe vorzugsweise bei den Ankerwicklungen von Außenpolmaschinen angewandt wird. Bei Innenpolmaschinen bestehen in der Regel andere Möglichkeiten, um die Polwicklungen gegen Fliehkräfte zu sichern, /iber auch bei lnnenpolmaschinen sind technische Lösingen zur Sicherung der Wickelköpfe mittels Stahlbandbandagen bekannt.

Bei den bisher bekannten Verfahren werden die Wikkelkopfbandagen entweder als Stahldrahtbandagen oder als Endlosstahlband ausgeführt, die durch eine geeignete Isolationsunterlage gegenüber den Wickelköpfcn isoliert sind, in einer modernen Ausführung wird anstelle des Endlosbandes, das in der Herstellung relativ teuer ist, eine aus Stahlband mehrschichtig gewickelte Bandage gefertigt, die durch Punktschweißen zusammengehalten wird.

Bei allen Anordnungen der Bandagen auf den Wickelköpfen sind nun besondere Vorkehrungen erforderlich, um einen ausreichend festen Sitz der Bandage auf den

jo Wickelköpfen zu garantieren. Dies ist dann besonders schwierig, wenn wie bei hochtourigen Maschinen die Bandagen sich über die ganze Ausladung der Wickelköpfe erstrecken müssen, um die Fliehkräfte aller Teile des Wickelkopfes aufzunehmen. Hierbei besteht die große Gefahr, daß die Bandagen sich im Laufe des Betriebes der elektrischen Maschine axial lockern und ablaufen, was dann stets zur Zerstörung der Maschine wegen hochgegangener Wickelköpfe führt.

Bei einer der bekannten Anordnungen werden die Wickelköpfe mit einer Drahtbnndagt,. die Windung für Windung mit entsprechendem Drahtzug aufgebracht wird, versehen, gegebenenfalls mit einer auf der Welle zentrierten Wickelkopfabstützung, um die Kräfte beim Aufbringen der Drahtbandage abzufangen. Bandagen dieser Art sitzen üblicherweise fest, sind aber über die gesamte Ausladung des Wickelkopfes nicht ausführbar, da dann die Unterstützung beim Aufbringen der äußeren Drahtwindungen fehlt. Bei Bandagen, die aus Endlosband gefertigt sind, mit einer Auflage über die gesamte Ausladung der Wickelköpfe, bestehen für das Fixieren besondere Schwierigkeiten Eine mögliche Maßnahme besteht darin, die Bandage nach dem Aufbringen auf die Wickelköpfe durch eine ringförmige Stauchvorrichtung im Durchmesser zu reduzieren und so auf die Wickelköpfe festzupressen, was aber auch wieder eine Wickelkopfabstützung auf der Welle voraussetzt. Dies ist aSer wiederum nur dann möglich, wenn das Bandagenmaterial eine ausreichend niedrige Streckgrenze hat, so daß die Bandagen fließend verformt werden können. Dies erfordert aber eine besonders niedrige Streckgrenze für das Bandmaterial und ist daher für Bandagen mit hoher Beanspruchung nicht möglich. Im Hinblick auf das mögliche Ablaufen der Bandagen bietet diese Konstruktion und Verfahrensweise jedoch auch keinen Schutz, und die Haftung auf den Wickelköpfen hängt ausschließlich von der Imprägnierung und dem Festbakken der allerdings durch den Stauchvorgang aufgerauhten Bandage ab.

Es sind auch schon besondere mechanische Hilfsmittel, die auf der Welle oder sonst am Läufer befestigt werden, eingesetzt worden, um einen sicheren Sitz der Bandage auf den Wickelköpfen zu garantieren, d. h. ein Lockern in axialer Richtung zu verhindern. In bekannten Anordnungen werden auf der Welle sternförmig eingeschraubte Stehbolzen verwendet oder mit Axialschrauben befestigte Sicherungsringe, die gegen die Bandage anliegen.

Es ist ein Vermehren bekannt, nach dem man Wicklungen rotierender elektrischer Maschinen mit lösungsmittelfreien Epoxyd-Gießharzen imprägnieren kann (ETZ-B, 1966, Heft 1, Seiten 8 bis 11). Es handelt sich um das sogenannte Träufelverfahren, bei dem die Wicklung einer elektrischen Maschine zunächst vorgewärmt und unter einem bestimmten Neigungswinkel in Umlauf gebracht wird. Dann wird das kalte Imprägniermittel in kontinuierlichem Strom, seltener auch tropfenweise, auf die Wicklung bzw. den Wickelkopf gebracht, und zwar in solcher Menge, daß der Wickelkopf alles aufsaugen und an die Wicklung selbst weitergeben kann. Das kalte Harz-Häiter-Gemisch, das eine etwa hönigartige Viskosität aufweist, erwärmt sich an dem zu impräg-'.ierenden Teil und wird dadurch dünnflüssig. Durch die Rotation wird es gleichmäßig über den Wickelkopf verteilt und somit auch auf die einzelnen Nuten des behandelten Ständers oder Läufers. Infolge der Schwerkraft (Schrägstellung) und Kapillarwirkung dringt das Gemisch in die Wicklung ein oder wird in sie eingesaugt Dabei wird die Luft aus der Wicklung verdrängt. Nachdem die ganze Wicklung durchtränkt ist, wird der Läufer bzw. Ständer in die Waagerechte gebracht, und die Rotation solange fortgesetzt, bis das Harz geliert ist. Auf das Gelieren folgt die Aushärtung.

Aus der US-PS 25 65 139 ist eine dynamoelektrische Maschine bekannt, deren Anker-Wickelköpfe eine Drahtbandage aufweisen, Diese Drahtbandage dient zur Aufnahme der vom rotierenden Anker erzeugten Fliehkräfte. Zwischen den Wickelköpfen und den Bandagen sind jeweils eine oder mehrere Isolationsunterlagen angeordi.et. Außerdem sind am Umfang der Bandage verteilt angeordnete, eine oder mehrere Bandagen umschließende Befestigungsstreifen vorgesehen, deren Enden in die Zwischenräume zwischen den Bandagenwindungen eingreifen. Die Bandagenwindungen und Befestigungsstreifen sind fest miteinander verbunden. Bei dieser vurbekannien Maschine wurden die Befestigungsstreifen deshalb verwendet, um einen Zusammenhalt der Lagen oder der des Paketes an Drahtwindungen zu gewährleisten in Verbindung mit einem entsprechenden Streifen in der Unterlage, indem die beiden Streifen am Ende zusammengeführt und zu einem Schloß zusammengebogen werden. Deshalb sind diese Befestigungsstreifen auch aus Metall ausgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten aufwendigen Anordnungen durch eine neue Anordnung zu ersetzen, die sich durch Einfachheit und leichte Durchführbarkeit auszeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus isoliertem saugfähigem Material bestehenden Befestigungsstreifen mit jeweils einem Ende in dem Zwischenraum zwischen der Isolationsunterlage und der dieser benachbarten Bandagenwindung zu liegen kommen, so daß sie nach dem Imprägnieren der Bandage bzw. des Ankers mit einem Imprägnierharz und nach ei dem Aushärten des 'mprägnierharzes mit den zugehörenden Isolationsunterlagen fest verbacken sind.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die erfindungsgemäße Lösung ist vorteilhafterweise auf hochfeste Bandagenausführungen mit gewickeltem und schweißgepunktetem Stahlband anwendbar. Es wird erreicht, daß die Stahlbandbandagen, die sich aufgrund ihrer glatten Oberfläche durch Imprägnieren mit Imprägnierharz und Aushärten des Imprägnierharzes nicht direkt mit der Isolationsunterlage verbinden, mit den Isolationsunterlagen eine feste mechanische Einheit bilden. Es wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Bandage unlösbar und fest auf dem Wickelkopf sitzt und sich nicht, wie häufig festgestellt, infolge thermischer und mechanischer Wechselbeanspruchungen vom Wikkelkopf in axialer Richtung herunterarbeitet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Läufer einer Drehstromaußenpolmaschine im Halbschnitt,

Fig.2 den Ausschnitt eines Wickelkopfes des in Fig. 1 dargestellten Läufers in vergrößerter Schnittdarstellung,

Fi g. 3 eine Draufsicht auf den Läufer und

Fig.4 eine schematische Darstellung einer nur eine Bandagenwindung aufweisenden Bandage mit zugehörendem Befestigungsstreifen.

In Fig. 1 ist auf der Welle 1 des Läufers das mit 2 bezeichnete Ankerpaket angeordnet, über dessen beide Stirnseiten der Wickelkopf 3 hinausragt. Auf den vorsiehenden Enden des Wickelkopfes 3 ist am Umfang jeweils eine Isolationsunterlage 4 vorgesehen, die von jeweils einer mehrere Bandagenwindungen aufweisenden Stahlbandbandage 5 ringförmig umgeben ist. Die äußeren Windungen der Stahlbandbandage 5 sind durch mehrere Schweißpunkte 7 mechanisch miteinander verbunden.

Aus F i g. 2 ist die Anordnung der Isolationsunterlage 4, die direkt "auf dem Umfang des Wickelkopfes 3 liegt, und von drei Bandagenwindungen 8 bis 10 der Stahlbandbandage 5 ersichtlich. Die unterste Bandage windung 8 ist von einem isolierten Befestigungsstreifen 6 derart U-förmig umschlossen, daß sich ein Ende des Befcjtigungsstreifens 6 zwischen den Bandagenwindungen 8 und 9, die der Isolationsunterlage 4 benachbart sind, befindet, während das über die Siahlba-ndbandage 5 hinausragende Ende des Befestigungsstreifens 6 in Richtung Wickelkopf 3 bzw. Ankerpaket gefaltet und zwischen der Isolationsunterlage 4 und der Bandagenwindung 8 angeordnet ist. Auf dem Gesamtumfang des Wickelkopfes 3 können mehrere Befestigungsstreifen G vorgesehen werden. So zeigt z. B. der in F i g. 3 dargestellte Läufer eine Anordnung von vier Befestigungsstreifen 6, die zueinander um 90° versetzt sind. Eine Befestigung der Stahlbanribandage 5 auf der Isolationsun'erlpge 4 wird dadurch erreicht, daß die zwischen den Bandagenwindungen 8 und 9 an mehreren Stellen zwischen den Schweißp inkten 7 eingeschobenen isolierten Befestigungsstreifen 6 zusammen mit dem Anker mit einem Imprägnierharz imprägniert werden und daß nach dem Aushärten des Imprägnierharzes die Befestigungsstreifen 6 mit der Isolationsunterlage 4 fest verbacken sind. Vorzugsweise wird hierzu wie auch für die Isolationsunterlage ein vernetztes Nylonpapie; (Nomex) verwendet, wobei die Vorzugsrichvung in der Reißfestigkeit (Walzrichtung) beim Kalandrieren in die Hauptbeanspruchungsrichtung (Axialrichtiing des Läufers) gelegt wird.

Neben dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbcispiel sind weitere Anordnungen denkbar. Bei-

spielsweise kann es zweckmäßig sein, daß die Befestigungsstreifen 6 mehrere Bandagenwindungcn einer Stahlbandbandage 5 umschließen. Für eine nur eine Bandagenwindung aufweisende Bandage 11 ist die in Fig.4 schematisch dargestellte Anordnung eines isolierten Befestigungsstreifens 12 zweckmäßig. Der ßefe stigungsstreifen 12 umschließt die Bandage Il ringförmig derart, daß seine beiden Enden sich im Bereich zwischen der Bandage Il und der Isolationsunterlage 4 überlappen. Auch in diesem Fall können am Umfang der Bandage Il mehrere Befestigungsstreifen 12 vorgesehen sein. Die Befestigung der Stahlbandbandage 11 an der Isolationsunterlage 4 mittels der Befestigungsstreifen 12 erfolgt wie bei dem oben beschriebenen Beispiel mit Hilfe des linprägnierharzes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

JO

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Befestigung von eine oder mehrere Barvdagenwindungen aufweisenden Bandagen auf den Wickelköpfen eines rotierenden Ankers einer elektrischen Maschine zur Aufnahme der vom rotierenden Anker erzeugten Riehkräfte, wobei zwischen den Wickelköpfen und den Bandagen jeweils eine oder mehrere Isolationsunterlagen angeordnet sind und ein oder mehrere, am Umfang der Bandage verteilt angeordnete, eine oder mehrere Bandagenwindungen der Bandage umschließende Befestigungsstreifen vorgesehen sind, deren Enden axial in die Zwischenräume zwischen den Bandagenwindungen eingreifen, wobei die Bandagenwindungen und Befestigungsstreifen fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aus isoliertem saugfähigem Material bestehenden Befestigungsstreifen (6, 12) mit jeweils einem Ende in<iem Zwischenraum zwischen der Isolationsunterlage (4) und aer dieser benachbarten Bandagenwindung (8, 11) zu liegen kommen, so daß sie nach dem Imprägnieren der Bandage (5,11) bzw. des Ankers mit einem Imprägnierharz und nach dem Aushärten des Imprägnierharzes mit den zugehörenden Isolationsunterlagen (4) fest verbacken sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstreifen (6,12) diejenige Bandagenwindung (8) der zugehörenden Bandage (5) umschließen, die der zugeordneten Isolationsunterlage (4) benachbart angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ende der Befestigungsstreifen (6) zwischen derr beiden untersten Bandagenwindungen (8 bzw. 9) der Bandage in Richtung Wickelkopf (3) bzw. Ankerpaket (2) eingeschoben sind, und daß die überstehenden Enden der Befestigungsstreifen (6) unter die Bandage (5) gefaltet sind und auf der zugehörenden Isolationsunterlage (4) aufliegen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer einfachen Endlosbandage (11) die Befestigungsstreifen (12) die Bandage (11) ringförmig über den Außenumfang umschließen, und daß die Enden der Befestigungsstreifen (12) im Bereich zwischen der Endlosbandage (11) und der Isolationsunterlage (4) sich überlappen.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der maximalen Festigkeit der Befestigungsstreifen (6, 12) quer zum Falz beim Umschließen der Bandage (5, 11) verläuft.