DE3712226C2 - - Google Patents
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- DE3712226C2 DE3712226C2 DE3712226A DE3712226A DE3712226C2 DE 3712226 C2 DE3712226 C2 DE 3712226C2 DE 3712226 A DE3712226 A DE 3712226A DE 3712226 A DE3712226 A DE 3712226A DE 3712226 C2 DE3712226 C2 DE 3712226C2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
- H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
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- H—ELECTRICITY
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- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/10—Applying solid insulation to windings, stators or rotors
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine
mit einem eine Wicklung tragenden Blechpaket, dessen
Nuten mit einer Auskleidung und dessen Stirnseiten mit
je einer Platte aus elektrisch isolierendem Material
versehen sind, welche den Nutenquerschnitten angepaßte
Ausschnitte und dazwischen radiale Stege aufweist, wobei
die Auskleidungen an den Platten fesgehalten sind.
Bei einer bekannten elektrischen Maschine dieser Art
(DE-PS 11 05 978) sind die Nutauskleidungen an beiden
Enden mit je einer die Stirnfläche des Blechpakets zumin
dest teilweise abdeckenden Isolierplatte derart verbun
den, daß die äußeren Flächen der Isolation eben sind.
Eine Möglichkeit der Herstellung besteht darin, daß die
Nutauskleidungen an einem Ende einstückig mit der Platte
hergestellt und in die Nuten des Blechpakets eingeführt
werden. Sie ragen so weit über die Stirnfläche des Blech
pakets hinaus, daß sie in die Ausschnitte der zweiten
Platte eingreifen. Dort werden die Auskleidungsenden
durch einen beheizbaren Stempel mit der zweiten Platte
verschweißt. Bei der bekannten Vorrichtung ist es ein
erheblicher Nachteil, daß es hier schwierig ist, einen
Flansch mit mehreren Nutauskleidungen in die Nuten zu
führen, insbesondere wird eine maschinelle Montage der
Statoren dadurch sehr kompliziert.
Es ist ferner bekannt (US-PS 27 78 964), die Nutausklei
dungen an den Enden mit einem umgebogenen Kragen zu verse
hen, der über die Stirnseite des Blechpakets übersteht,
wodurch die axiale Lage der Nutauskleidung sichergestellt
ist. Die Kragen ragen bei dieser Vorrichtung über die
Stirnseite des Blechpakets hinaus, und auf diese Weise
wird der Kriechstrompfad zwischen einer Teilwicklung
und dem Statorblechpaket vergrößert. Allerdings müssen
bei dieser Ausführung die Wickelköpfe erheblich über
das Blechpaket überstehen, um die normierten Sicherheits
abstände zum Statorblechpaket einzuhalten.
Bekannt ist es auch (Firmenschrift Micafil STM "Nutenisoliermaschine
für Anker, hand- oder automatisch beschickt",
Druckvermerk M 15 285 78 075 000/9, Seite 3),
die Platte aus elektrisch isolierendem Material durchgehend
verhältnismäßig dick auszubilden. Hiermit lassen
sich zwar ausreichende Isolierabstände erreichen. Es
werden aber erhebliche Mengen an Isoliermaterial verwendet.
Die Seitenflächen der radialen Stege zwischen
den den Nuten zugeordneten Ausschnitten verlaufen etwa
parallel zueinander und können stirnseitig abgerundet
sein.
Desweiteren gibt es Platten aus elektrisch isolierendem
Material (GB-PS 8 50 793, FR-OS 22 47 842), bei denen
die Radialstege mit Führungselementen versehen sind,
die eine geneigte Oberfläche haben, um Drähte beim Einziehen
in die Nut in eine gewünschte Lage zur bringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elek
trischen Maschine der eingangs beschriebenen Art die
konstruktiven Voraussetzungen dafür zu schaffen, daß
kleinere Wickelköpfe verwendet werden können und hier
durch Kupfer gespart werden kann, und daß die Forderungen
an Kriechstromabstände trotzdem erfüllt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Platten an ihrer freien Stirnseite mit kontinuierlich
rings um die Umrisse der Nuten verlaufenden Rippen verse
hen sind, die einen Querschnitt mit nach außen konvergierenden
Seitenflächen haben und daß jede einer Nutenwand
zugekehrte Seitenfläche der Rippen eine Anlagefläche für
ein in die Nut eingesetztes, einzelnes Auskleidungsstück
bildet.
Bei dieser Gestaltung kann zumindest ein Teil der
Wicklungsdrähte unmittelbar beim Austritt aus der Nut
über die benachbarte Rippe verhältnismäßig scharf abgebo
gen und dann nahe der Stirnseite des Blechpakets entlang
geführt werden. Die Rippen können dabei so bemessen wer
den, daß die über diesen abgestützten Wicklungsteile
den geforderten Kriechstromabstand beispielsweise (2,4 mm) vom Blechpaket
haben. Die Rippen sorgen dafür, daß die aus den überdeckten
Nuten austretenden Drähte beim scharfen Umlenken
nicht die Nutauskleidung durchschneiden. Insgesamt lassen
sich daher die Verbindungsstränge des Wickelkopfes sehr
viel dichter an der Stirnseite des Blechpakets anordnen
als bisher, was zu erheblichen Kupfereinsparungen führt.
Die konvergierenden Seitenflächen ergeben eine besonders
gute Anlagefläche.
Insbesondere erstreckt sich die Nutauskleidung bis zur
Oberkante der Rippe. Hierbei werden auch die aus der
Nut tretenden Wicklungsteile, die an der Rippe anliegen,
nicht durch einen zu kleinen Kriechstrom-Abstand gefähr
det.
Insbesondere kann der Rippenquerschnitt zwischen benach
barten Nuten etwa die Form eines gleichschenkligen Drei
ecks haben. Hierbei kann vorzugsweise dessen Höhe größer
als dessen Breite sein. Dies ergibt eine Rippenform,
die verhindert, daß der einzelne Draht in einem Winkel
von nahezu 90° umgebogen und dadurch möglicherweise be
schädigt wird.
Vorzugsweise ist zur Bildung eines umlaufenden Randes
entlang der Nutenausschnitte die Rippenbreite schmaler
als die der radial verlaufenden Stege der isolierenden
Platte, so daß die Rippe in einem Abstand von der Nuten
wand liegt. Der Rand bildet eine horizontale Anlage vor
den schrägen Seitenflächen der Rippen, was nach der Wärme
prägung einen besonders guten Sitz für die Nutauskleidung
darstellt, so daß diese axial gut festgehalten wird.
Hiermit wird auch ein noch längerer Kriechstromweg sicher
gestellt. Die isolierende Platte kann verhältnismäßig
dünn und daher materialsparend ausgebildet sein.
Vorzugsweise hat die Nutauskleidung die Form einer ent
lang der Nutenwand verlaufenden Hülse, deren gegen die
Nutenöffnung gekehrte Enden selbstblockierende Klappen
haben. Hierbei können die sonst üblichen Nutenkeile fort
gelassen und trotzdem die Nuten geschlossen gehalten
werden, so daß keine Wicklungsdrähte von innen herausge
preßt werden. Gleichzeitig kann zum Einziehen der Wick
lung das Werkzeug einfacher und kleiner, insbesondere
mit kleinerem Durchmesser, gemacht werden, so daß mehr
Platz für den Einziehvorgang zur Verfügung steht und
die Wicklungsköpfe an beiden Seiten des Ständerpakets
kleiner ausgestaltet werden können. Hierbei wird der
Aufwand an Kupfer noch mehr verringert und die Möglichkeit
gegeben, den Motor noch kleiner zu bauen.
Vorzugsweise bestehen die Klappen aus in einen Winkel
gebogenen Enden der Nutauskleidung, deren bei der Nuten
öffnung schräg nach innen weisende Enden gegeneinander
anliegen. Hierbei kann die Klappenlänge derart bemessen
werden, daß bei einem Andrücken von innen nach außen
in Richtung der Nutöffnung die Klappen nicht aneinander
vorbei geschwenkt werden können. Hierdurch wird ein Her
auspressen von Wicklungsteilen effektiv verhindert.
Bevorzugt sind die Drähte eines jeden Wicklungsteils
dadurch formhaltig miteinander verbunden, daß die Draht
isolationen miteinander verklebt sind. Bei den sehr klei
nen Wicklungsköpfen, die hier dicht an den Stirnflächen
des Ständerpakets angeordnet sind, ist ein Bandagieren
der Spulenteile mit Schnur sehr schwierig, wenn nicht
unmöglich. Für die Festlegung der Drahtisolationen zuein
ander durch Verkleben kann beispielsweise ein bekannter
durch Erwärmen klebfähiger Isolierlack verwendet werden.
Dies erlaubt es, letzten Endes die Wickelköpfe axial
kürzer zu halten und trotzdem an Ort und Stelle zu fixie
ren.
Für die Herstellung empfiehlt es sich, daß die aus den
Nuten ragenden Enden der Nutauskleidung durch Wärmeprä
gung so geformt werden, daß sie an der Seitenfläche der
Rippe anliegen. Dies führt zu einer sehr einfachen Fixie
rung der Nutauskleidungen.
Die Wärmeprägung erfolgt vorzugsweise durch eine Warmkol
ben-Verformung mit einer nachfolgenden Kaltkolben-Pressung
zur Fixierung der Deformation. Dieser Vorgang ist einfa
cher und problemloser als etwa ein Schweißvorgang.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnun
gen dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Stirnseite eines Stators
einer zweipoligen elektrischen Asynchronmaschine,
Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf den Stator im
Bereich des Kreises A der Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine noch nicht gefüllte
Nut,
Fig. 4 einen Teil des Blechpakets mit Isolierplatte,
Fig. 5 den gleichen Teil des Blechpakets nach Einbringen
der Nutisolation,
Fig. 6 den gleichen Teil des Blechpakets nach Einbringen
der Wicklung,
Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie B-B in Fig. 2
und
Fig. 8 einen Teilschnitt längs der Linie C-C in Fig. 2.
Das Blechpaket 1 eines Stators besitzt eine Anzahl von
Nuten, beispielsweise 24 Nuten, darunter größere Nuten 2
und kleinere Nuten 3, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die
Wicklungen bestehen aus Spulen und Teilspulen. Die Nuten
sind in üblicher Weise mit Spulen 4 einer Hauptwicklung,
Spulen 5 einer Hilfswicklung oder mit beiden versehen,
wie es die Fig. 2 zeigt. Die Spulen werden durch die
Spuleneinziehmaschine durch die Nutenöffnung 6
eingezogen. Ein Nutauskleidungsstück 7 besitzt selbst
sperrende Klappen 8, welche die Einzeldrähte oder Teil
spulen daran hindert, aus der Nut wieder auszutreten.
Die durch Klebelack zusammengehaltenen Wicklungsteilen (Spulen) 4, 5
sind durch die sich verjüngende Form der Nuten an Ort
und Stelle sicher festgehalten. Deshalb kann auf die
üblichen Nutkeile verzichtet werden. Die einzelnen Spulen
der Nuten sind außerhalb des Blechpakets 1 über einen
Wickelkopf 9 miteinander verbunden. Es gibt Kopfteile 10
der Hauptwicklung und Kopfteile 11 der Hilfswicklung.
An den Stirnseiten des Blechpakets 1 befindet sich eine
Platte 12 aus elektrisch isolierendem Material. Sie be
sitzt Ausschnitte 13, welche dem Querschnitt der zugehöri
gen Nut 2 entsprechen. Die Platte 12 weist radiale Stege
14 auf, deren Breite dem Abstand zwischen benachbarten
Nuten entspricht. Rippen 15 erstrecken sich auf den Ste
gen, also zwischen benachbarten Nuten; sie folgen ohne
Unterbrechung jeweils dem Umriß des Ausschnittes 13.
Die Seitenflächen 16 bzw. 17 der Rippe 15 verlaufen schräg
nach außen, so daß sich an der Oberseite eine Stützflä
che oder -kante 18 ergibt. Auf dem Steg 14 zwischen zwei
Nuten konvergieren zwei schräge Seitenflächen gegeneinan
der (Fig. 7). Bei den tangential verlaufenden Rippen 15 wird lediglich
eine schräge Seitenfläche benötigt, während die Außensei
te der Rippe steil abfallen kann (Fig. 8).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Rippe 15
im Bereich des Steges 14 einen Querschnitt in der Form
eines gleichschenkligen Dreiecks. Es kommen aber auch
andere Querschnitte, wie Trapezquerschnitte, gerundete
Querschnitte o.dgl., in Betracht. Da die Grundfläche
der Rippen 15 schmaler ist als der Steg 14, ergibt sich
ein ringsum laufender Rand 19. Bei einem Ausführungsbei
spiel haben die Stege 14 eine Dicke von 1 mm und eine
Breite von 3 mm, während die Rippen eine zusätzliche
Höhe von 2 mm und eine Breite an der Grundfläche von
1 mm besitzen.
Die einzelnen Nuten 2, 3 sind - wie erwähnt - jeweils
mit einer Auskleidung 7 aus elektrisch isolierendem Mate
rial versehen. Deren aus dem Blechpaket 1 herausragenden
Endabschnitte 20 sind aufgeweitet und durch eine Wärmebe
handlung der Form der Rippen 15 und des Randes 19 über
einen Teil ihrer Länge angepaßt. Dies geschieht durch
einen warmen Kolben, der die Endabschnitte 20 an Rippe
und Rand drückt, und eine Nachbehandlung mit einem kalten
Kolben, der die Verformung fixiert. Die Kolben haben
eine der Profilierung der Platte 12 angepaßte Stirnseite.
Die Endabschnitte 20 reichen bis an die Kante 18 der
Rippen 15. Diese Maßnahme wird auf beiden Seiten des
Blechpakets getroffen. Alsdann können die Wicklungen
eingebracht werden.
Wie Fig. 6 zeigt, tritt aus der Nut 2 eine Spule 4 der
Hauptwicklung und eine Spule 5 der Hilfswicklung aus.
Die Spule 5 der Hilfswicklung wird scharf über die benach
barte Rippe 15 umgebogen, wobei sich wegen des aufgeweite
ten Endabschnitte 20 der Nutauskleidung 7 und der schrägen Seiten
flächen 16, 17 der Rippen trotz des geringen zur Verfügung
stehenden Platzes eine allmähliche Umlenkung ergibt.
Die Spule 4 der Hauptwicklung wird jeweils nach hinten
umgelenkt, so daß sie am äußeren Ende der Nut austritt.
Durch die Rippen 15 werden die Spulenteile 11 des Wickel
kopfes 9 in einem solchen Abstand von der Stirnfläche
des Blechpakets 1 gehalten, daß die Umlenkung der Strän
ge 4 keinerlei Probleme mit sich bringt. Eine scharfe
Umlenkung der einzelnen Stränge der Spulen an einer ein
zelnen Kante könnte es sonst mit sich bringen, daß die
Kunststoffolie der Nutauskleidung 7 an der Umbiegestelle
durchgeschnitten werden würde. Besonders wichtig ist
es, daß der geforderte Kriechstromabstand der Wicklung
vom Eisen des Blechpakets 1, beispielsweise 2,4 mm, einge
halten ist.
Insgesamt kann daher der Wickelkopf 9 außerordentlich
flach gehalten und dadurch sehr viel Kupfer gespart wer
den.
Die Drähte der Wicklung sind mit einem Lack isoliert,
der bei Erwärmung über einen vorgegebenen Grenzwert kle
bend wird.
Beim Wickeln des Statorblechpakets 1 werden die Kopfteile
10 und 11 des Wickelkopfes 9 ausgerichtet, und dann wird
die Gesamtanordnung über den Grenzwert erwärmt. Hierdurch
verkleben die Isolationen miteinander, so daß sich eine
kompakte Einheit ergibt.
Claims (9)
1. Elektrische Maschine mit einem eine Wicklung tragenden
Blechpaket, dessen Nuten mit einer Auskleidung und
dessen Stirnseiten mit je einer Platte aus elektrisch
isolierendem Material versehen sind, welche den Nutenquerschnitten
angepaßte Ausschnitte und dazwischen
radiale Stege aufweist, wobei die Auskleidungen an
den Platten festgehalten sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten (12) an ihrer freien Stirnseite mit
kontinuierlich rings um die Umrisse der Nuten (2, 3)
verlaufenden Rippen (15) versehen sind und die einen
Querschnitt mit nach außen konvergierenden Seitenflächen
(16, 17) haben, und daß jede einer Nutenwand
zugekehrte Seitenfläche (16, 17) der Rippen eine Anlagefläche
für ein in die Nut eingesetztes,
einzelnes Auskleidungsstück (7) bildet.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nutauskleidung (7) sich bis zur Oberkante
der Rippe (15) erstreckt.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Rippenquerschnitt zwischen benachbarten
Nuten (2, 3) etwa die Form eines gleichschenkligen
Dreiecks hat.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bildung eines umlaufenden
Randes (19) entlang der Nutenausschnitte (13) die
Rippenbreite schmaler als die der radial verlaufenden
Stege (14) der isolierenden Platte (12) ist, so daß
die Rippe (15) in einem Abstand von der Nutenwand
liegt.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nutauskleidung (7) die Form
einer entlang der Nutenwand verlaufenden Hülse hat,
deren gegen die Nutenöffnung (6) gekehrten Enden
selbstblockierende Klappen (8) haben.
6. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klappen (8) abgewinkelt gebogene Enden der
Nutauskleidung (7) sind, deren bei der Nutenöffnung
(6) schräg nach innen weisenden Enden gegeneinander
anliegen.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drähte eines jeden Wicklungs
teils (4, 5) dadurch formhaltig miteinander verbunden
sind, daß die Drahtisolationen miteinander verklebt
sind.
8. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Maschine
nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß die aus den Nuten ragenden Enden der Nutaus
kleidung durch Wärmeprägung so geformt werden, daß
sie an der Seitenfläche der Rippe anliegen.
9. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeprägung durch eine Warmkolben-Verformung
mit einer nachfolgenden Kaltkolben-Pressung zur Fi
xierung der Deformation erfolgt.
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