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Einrichtung zur Befestigung von Formspulen in den offenen Nuten elektrischer
Maschinen. Die Erfindung bezweckt, eine Ständer-oder Läuferwicklung für elektrische
Maschinen mit offenen Nuten zu schaffen, welche es ermöglicht, die Spulen zuverlässig
gegen die Wirkung der Fliehkraft zu- sichern und gleichzeitig die magnetischen und
elektrischen Übelstände der offenen Nuten .zu vermeiden. Gewöhnlich werden schwalbenschwanzförmig
eingesetzte Keile aus Isolierstoff, wie Holz oder Fiber, welche in beiderseits der
Mündung der Nuten angebrachten Aussparungen gehalten werden, zum Festhalten der
Spulen bei Ständern oder Läufern mit offener Nutenform benutzt. Aber dadurch wind
die Spule vom Luftspalt stark entfernt, da der Keil ziemlich dick sein muß, um der
Fliehkraftwirkung im Läufer bzw. der magnetischen Anziehung im Ständer widerstehen
zu können. Ferner erleiden die Keile aus Isolierstoff deicht durch den Wechsel von
Erhitzung und Abkühlung Formänderungen und erhalten so schließlich Spiel. Auch lassen
solche Keile den magnetischen Nachteil offener Nuten bestehen, der darin liegt,
daß plötzliche Kraftflußänderungen infolge der Aufeinanderfolge von Zahn und Nut
auftreten. Aus allen diesen Gründen werden in der Regel halb oder ganz geschlossene
Nuten verwendet, wobei natürlich auf den gerade den offenen Nuten eigenen Vorteil,
daß die Wicklung vor Einbringung in die Maschine auf Schablonen fertiggestellt und
dadurch die Einfachheit der Herstellung und die Sicherheit der Anordnung erhöht
werden können, verzichtet Werden muß. Es ist auch schon der Vorschlag gemacht worden,
bei Ständern oder Läufern mit offenen Nuten die Spulen mittels Blechplatten zu sichern,
welche in gebogenem Zustande in Ausbauchungen der- Nutenmündung eingeführt und dann
auf die Spulen niedergedrückt werden, so daß sie infolge Klemmung in den Ausbauchungen
die Spulen gegen die Fliehkraftwirkung festhalten. Diese Befestigungsart ist jedoch
von einer nur sehr geringen mechanischen Widerstandsfähigkeit. Außerdem besitzen
solche Blechplatten den schwerwiegenden Nachteil, daß sie der Sitz von Wirbelströmen
sind, welche sie stark erhitzen und den Wirkungsgrad der Maschine sehr herabmindern.
Die Anwendung derartiger Blechplatten kann daher nicht als praktisch vollwertige
Sicherung der Wicklung von Maschinen mit offenen Nuten angesehen werden.
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Nach der Erfindung soll eine einwandfreie Verwirklichung dieser Aufgabe
dadurch erreicht werden, daß zum Festhalten der Wicklung in den offenen Nuten elektrischer
Maschinen Metalldrähte vorgesehen werden, welche in eine dem Umriß der Nut angepaßte,
die Spule einschließende Form gebracht und zum Teil in eine oder mehrere Ausbauchungen
der Nuten hineingedrückt sind. Es können hierfür IDrahtstücke in der Weise verwendet
werden, daß sie in eine den Nutenumriß entsprechende [)-Form gebogen und in die
Nuten vor Einbringung der Spulen eingesetzt oder auf den Spulen vor deren Einführung
aufgebracht werden, worauf
sie mit dem vor der oder den Nutenausbauchungen
liegenden Teil in diese hineingepreßt und mit ihren Enden auf die eingelegten Spulen
niedergebogen werden. Die Nuten können mit einer einseitigen Ausbauchung oder auch
beiderseits mit je einer Ausbauchung versehen sein. Die Ausbauchung bzw. die Ausbauchungen
können an der Nutenmündung oder auch an einer anderen geeigneten Stelle, z. B. am
Nutenfuß, angeordnet sein. Auch läßt sich die Sicherung der Spulen mittels eines
einzigen fortlaufenden Metalldrahtes erreichen, indem die Spulen vor Einbringung
in die Maschine mit einer von der einen Hochkantseite der Spule etwas abstehenden
Drahtspirale umwickelt und an den eingelegten Spulen die von diesen noch abstehenden
Teile der Drahtbewehrung auf die benachbarte Spulenseite niedergebogen und in Ausbauchungen
der Nuten gepreßt werden.
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Die Zeichnung zeigt - in den Fig. i bis 8 verschiedene Verwirklichungsmöglichkeiten
der Erfindung. Bei allen dargestellten AusfÜhrungsformen der neuen Wicklung ist
die Ständer- oder Läufernut i wie eine zur Einführung eines Holz- oder Fiberkeiles
bestimmte offene Nut gestaltet, wobei jedoch die Ausbauchungen 2, 2' kleiner gehalten
sind, so daß sich keine wesentliche Drosselung des Kraftflusses im Zahn bemerkbar
macht. Die in der Nut i anzuordnende Spule 3 ist vor der Einführung in die Maschine
mittels Schablone hergestellt und mit einer Isolierstoffhülse 4 geeigneter Dicke
umgeben. Die Nut i ist derart bemessen, daß zwischen der Spule 3,4 und der Nutenwand
die zur Sicherung der -Spule dienenden Organe 5 angeordnet werden können.
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Gemäß den Fig. i bis 4 bestehen diese Sicherungsorgane 5 aus Drahtstücken
von rundem -oder viereckigem Querschnitt, welche ursprünglich [)-Form besitzen und
zweckmäßig lackiert oder emailliert sind. Die Drahtstücke 5 werden nebeneinander
in der Nut i vor der Einbringung der Spule 3, 4 angeordnet, wie aus den Fig. i und
2 ersichtlich ist, worauf die Spule 3, 4 eingesetzt wird. Dann werden die frei liegenden
Arme der Drahtstücke 5 in der aus Fig. 3 erkennbaren Weise mittels eines geeigneten
Werkzeuges 6 in die Nutenausbauchungen 2, 2' hineingedrückt, so daß sich die diese
ausfüllenden Wölbungen 8, 8' bilden. - Zuletzt werden die beiden Enden der Drahtstücke
5 auf die Spule 3, 4 niedergebogen, wodurch die Drahtstücke die in Fig.4 -dargestellte
Form erhalten, wobei nötigenfalls ein Füllkeil e aus Isolierstoff zwischen Spule
und Drahtstück eingefügt werden kann. Die Länge der Drahtstücke 5 ist so gewählt,
daß zwischen den beiden niedergebogenen Enden ein kleiner Zwischenraum bleibt, was
vom elektrischen Standpunkt aus vorteilhaft ist, da dadurch eine halb offene Nut
geschaffen wird. Um eine beschädigte Spule aus der Maschine herausnehmen zu können,
genügt es, die Enden der Drahtstücke 5 mittels eines passenden Werkzeuges anzuheben,
worauf die Spule 3, 4 sich ohne weiteres aus der Nut i herausziehen läßt.
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Zwecks Arbeitsvereinfachung können die Drahtstücke 5 im voraus mit
je zwei den Nutenausibauchungen 2,2 entsprechenden Wölbungen 8, 8' versehen werden,
so daß sie bereits vor ihrer Einführung in die Nut die in Fig.2 angegebene Form
aufweisen. Die so gestalteten Drahtstücke 5 können infolge ihrer Federungseigenschaft
in die Nuten eing - setzt werden und brauchen dann nurmehr e an ihren Enden
auf die eingebrachte Spule umgelegt zu werden.
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Um die Änderung des magnetischen Kraftflusses im Luftzwischenraum
möglichst gleichmäßig zu machen, kann den Drahtstücken 5 die aus Fig. 5 ersichtliche
Form gegeben werden, bei welcher die auf die Spule 3, 4 niedergebogenen Drahtstückenden
einen nach der Nutenmitte zu° abnehmenden Querschnitt aufweisen. Auch bei dieser
Ausführungsform können die Wölbungen 8, 8' im voraus in den Drahtstücken 5 angebracht-werden.
Unter Umständen können die U-förmigen Drahtstücke .auch mit ungleich langen Armen
vexsehen werden, von denen nur der längere mit seinem Ende auf die Spule umgelegt
wird. Außerdem läßt es sich denken, daß die Nut nur an .der einen Seite eine Ausbauchung
erhält.
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Anstatt einzelne getrennte Drahtstücke in -Form zu verwenden, läßt
sich die Erfindung auch in der Weise verwirklichen, daß ein einziger Metalldraht
für die ganze Spule als Sicherungsorgan in der in den Fig: 6 bis 8 angegebenen Art
benutzt wird. _ In diesem Falle wird die Spule vor ihrer Einbringung in die Maschine
mit einer Umwicklung. aus Metalldraht 5, der nötigenfalls isoliert und lackiert
sein kann, versehen, wobei ein zweckmäßig aus zwei konischen Teilen bestehender
Keil 9 zwischen Draht und Spule an der gegen den Luftzwischenraum zu legenden Spulenseite
eingeschoben wird: Die in solcber Weise ausgerüstete Spule 3, 4., 5 wird in die
Nut eingesetzt, worauf .der Keil 9 entfernt und der noch von der Spule abstehende
Teil der Drahtumwicklung 5 mittels eines geeigneten Werkzeuges auf die Spüle nieder-
und in die Nutenausbauchungen 2, 2' hineingedrückt wird, so daß die Anordnung nach
Fig. 7 entsteht. Der Keil g kann gegebenenfalls auch vor der .Einbringung der Spule
in
die Maschine aus der Drahtumwicklung herausgezogen werden.
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Zur Sicherheit kann, damit bei der Einführung der Spule in die Nut
nicht .die Isolierhülle einer gemäß den Fig. 6 bis 8 hergestellten Drahtumwicklung
beschädigt wird; zwischen .dieser und der Nutenwandeine dünne Papierzwischenlage
angeordnet werden. Ferner ist es für Maschinen von sehr hoher Spannung vorteilhaft,
die mit der Drahtumwicklung versehene und in üblicher Weise imprägnierte Spule mit
einer zusätzlichen Isolierung derart zu umgeben, daß sie genau die Nutenform annimmt.
Außerdem kann die Drahtumwicklung geerdet werden. Es wird dadurch: die Anwesenheit
von Luft zwischen den Spulendrähten und der umgebenden Masse bzw. die Bildung des
die Isolierung schädigenden Ozons vollständig vermieden.
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Wie aus den dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung erkennbar
ist, bedeutet die neue Ständer- oder Läuferwicklung einen wesentlichen Fortschritt
gegenüber den bekannten, ,dem gleichen Zweck dienenden Anordnungen. Sie weist nicht
bloß sämtliche Vorzüge der offenen Nuten auf, sondern vermeidet auch deren Nachteile.
Sie macht die Verwendung von außen auf die Maschine -aufgelegter Bandagen ebenso
wie von schwalbenschwanzförmig eingesetzten Keilen aus- Isolierstoff überflüssig
und gestattet trotzdem eine dem Luftspalt möglichst genäherte Lage der Spule in
der Nut. Die Ausbauchungen der Nuten können kleiner gehalten werden, so daß sich
eine bedeutend geringere Einschnürung der magnetischen Kraftlinien als bei der Wicklungsanordnung
mit Nutenabschluß durch Isolierkeil ergibt. Auch lassen sich leicht die plötzlichen
Kraftflußänderungen, wie sie durch die Aufeinanderfolge von Nuten und Zähnen bzw.
Polen entstehen, dadurch vermeiden, daß der Querschnitt des als Sicherungsorgan
wirksamen Drahtes entsprechend bemessen wird. Der auf die Spule niedergedrückte
Teil der Drahtstücke bzw. der Drahtumwicklung bildet einen die Nutenmündung in der
Art .der halb offenen oder ganz geschlossenen Nuten überbrückenden Steg und verwirklicht
so die Vorteile dieser Nutenformen. Dabei übt eine Vermehrung des Querschnittes
des Eisendrahtes und eine Verminderung der Breite der Zähne keinen verkleinernden
Einfluß auf den Zahnquerschnitt, da der in Wegfall kommende Teil des Zahnquerschnittes
durch den Querschnitt des Eisendrahtes ersetzt wird. Ferner gibt eine Wicklung nach
der Erfindung auch zu zusätzlichen Verlusten keinen Anlaß. Die Richtung der Windungen
der Drahtumwicklung bzw. der Drahtstücke steht senkrecht zur Richtung des Stromes
in den Spulen, so daß keine schädlichen Ströme entstehen können. Ebensowenig kann
sich ein die Bildung von Wirbelströmen veranlassender Kraftfluß in dem Draht bei
dessen Herstellung aus magnetischem Material entwickeln, wenn für eine mäßige gegenseitige
Isolierung der einzelnen Drahtwindungen mittels Überzuges aus Lack, Emaille oder
Seide Sorge getragen wird.
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Die Wicklungsarbeit gestaltet sich nach der Erfindung sehr einfach,
indem die einzelnen Spulen auf Schablonen mit oder ohne die als Sicherungsorgane
wirksamen Drahtwindungen hergestellt und dann zwecks vollständiger Austreibung von
etwa eingeschlossener Luft in bekannter Weise imprägniert werden können. Auch wird
ein sehr guter mechanischer Schutz der Spulen gegen die Fliehkraftwirkung erzielt,
da die Drahtstücke bzw. die Drahtumwicklung infolge ihrer die Spule umschließenden
Form sehr kräftig in den Nutenausbauchungen festgehalten werden.