DE573444C - Einrichtung an elektrischen Maschinen grosser Baulaenge zur Erleichterung der Waermebewegung ihrer Wicklungsteile - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AI 1. APRIL 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

573444 KLASSE 21 d * GRUPPE

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Mai 1931 ab

Es ist bekannt, Wicklungsteile elektrischer Maschinen frei beweglich anzuordnen, damit sie, insbesondere bei Maschinen großer Baulänge, der Wärmeausdehnung unbehindert folgen können. Wenn dabei die Wicklungsteile gegen ein festes Widerlager abzustützen sind und sich relativ zu ihm verschieben müssen, bestehen Schwierigkeiten,, diese Beweglichkeit derart durchzuführen, daß unzuträgliche Beanspruchungen der Wicklung und ihrer Isolation vermieden werden. Es hat sich gezeigt, daß die bisher angewendeten Gleitbahnen zwischen Wicklung und Widerlager den praktischen Anforderungen nicht genügten, daß vielmehr die Isolation durch das Hinundherrutschen alsbald durchgerieben wurde und die Gleitbahnen zu Hemmungen Anlaß gaben. Ebensowenig befriedigend war die elastische Ausführung der mit den Wicklungsteilen fest verbundenen Stützen selbst, da letztere aus mechanischen Gründen doch noch zu steif ausgebildet waren und den Wicklungsteilen nicht die ausreichende Bewegungsfreiheit gewährten, welche jede Be-Schädigungsgefahr der Wicklung ausschließt. Um nun das Rutschen der Isolation von Wickelköpfen umlaufender Feldmagnete bei Wärmeaus dehnung auf der Unterlage zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, die Wickelköpfe auf konzentrisch zur Welle angeordnete, axial verschiebbare Tragringe genügender Steifigkeit zu spannen, so daß dann mit diesen gemeinsam die axiale Verschiebung der Wicklungsenden stattfindet. Es wurde dabei auch angeraten, den steifen Tragring auf Stahlkugeln oder gleichartigen, die Reibung vermindernden Mitteln zu führen. Da es sich hierbei lediglich um eine reibungslose Zentrierung des Ringes handelte, wurden nur an beiden Enden der Büchsenbohrung vereinzelte Kugeln gelagert, welche keine große Beanspruchung aufzunehmen vermochten. Diese Anordnung hat den Nachteil großer radialer Raumbeanspruchung, da der Tragring, um in sich für die Aufnahme der Spannkräfte genügend steif zu sein, eine erhebliche Wandstärke erfordert. Der verfügbare Stirnraum ist aber häufig, wie z. B. bei Läufern von Turbogeneratoren, äußerst beschränkt. Es kann auch eine voneinander unabhängige Ausdehnung und Lagerung der einzelnen Wicklungsteile oder Gruppen von ihnen erwünscht sein, die aber durch die gemeinsame Verspannung mit dem Tragring verhindert ist. Schließlich wird die Durchlüftung der Wickelköpfe bei Einfügung einer solchen Büchse beeinträchtigt. Damit nun ohne derartige Nachteile die Wärmebewegung der Wicklung relativ zu ihrem Widerlager trotzdem möglichst reibungslos und schadlos für die Isolation vor

*') Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben.worden:

Dipl.-Ing. Heinrich Treitel und Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.

sich gehen kann, andererseits die Wicklung gegen ihre Unterlage eine starre Abstützung erhält, welche hohen Druckbeanspruchungen gewachsen, ist, und Verlagerungen in dieser Richtung verhindert werden, sollen erfindungsgemäß die Wicklungsteile durch Gruppen aneinandergereihter Rollkörper, wie Kugeln oder Walzen, gegen die Widerlager abgestützt sein. Um diesen Rollkörperreihen »ο glatte Laufflächen zu bieten, empfiehlt es sich, hierfür besondere Auflagen bzw. Unterlagen aus hartem Material mit glatter Oberfläche als Rollbahnen einzufügen, welche zugleich bei entsprechender Ausführung als Verstei-•5 fung der Wicklung dienen können..

Wichtig ist die Erfindung bei axial langen Maschinen für die Lagerung ihrer Wickelköpfe, die der Wärmeaus dehnung der Wicklung folgen müssen, insbesondere bei Lauferwickelköpfen von Turbogeneratoren, bei denen in axialer Richtung leichte Beweglichkeit, im übrigen aber eine steife Abstützung gegen den Läuferkörper oder die an ihm befestigten Konstruktionsteile unerläßlich ist. ^Z5 Die Zeichnung zeigt einige solcher Ausführungsbeispiele der Erfindung für die Wickelköpfe von Läufern.

Es bedeutet α das wirksame Läufereisen, beispielsweise in bekannter Form mit eingesetzten Zähnen b. Die Spulenköpfe c sind auf dem Läuferende abgestützt und zentriert, doch so, daß sie sich in Richtung der Läufer- "-■- achse verschieben können. Gegen die Fliehkraftbeanspruchungen sind sie in bekannter Weise durch axial unterteilte Bandagen d oder Kappen umschlossen oder besser auf das Läuferende gespannt. Für die Belüftung ' -¹ dienen Einströmungskanäle /", die vom Stirnende her unter den Wickelköpfen, hindurch in das Innere des Läufers führen.

Bei dem in den Abb. ι und ia schaubildlich dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Läuferende mit Zähnen k versehen. Über den Zähnen sind Stege I angeordnet, auf denen ⁴S die Wickelköpfe c liegen. Jeder Steg überdeckt ein mit einer Reihe stählerner Walzen m kleinen Durchmessers angefülltes Rollbett über den Deckflächen der Zähne.

Die Rollbahn auf den Zahnköpfen ist beispielsweise als kastenförmiger Behälter p ausgebildet, so daß darin die Rollen geführt und gegen seitliches Abweichen von ihrer Bahn gesichert sind. Sie ist auf den Zahnköpfen in irgendeiner Weise befestigt. Auch an jedem Ende dieser kastenartigen Zahnauflagen sind Begrenzungsflächen vorgesehen, welche verhindern, daß die Rollen an diesen Stellen ihr Bett verlassen. Man kann die Rollen m auch in den umgebogenen Flanken 6o. der Stege Z mit Zapfen lagern oder Reihen von Stahlkugeln statt der Rollen verwenden.

Da hier die Druckbeanspruchung der Rollkörper hoch ist, ist eine große Zahl solcher Rollkörper mit vielen Stützpunkten erforderlich, um die durch die Bandage d auf die Wickelköpfe ausgeübte Pressung möglichst gleichmäßig über den Umfang aufzunehmen und auf das Widerlager zu übertragen und die spezifische Belastung der einzelnen Rollkörper in zulässigen Grenzen zu halten. Zweckmäßig ist dieserhalb die Abstützung durch ein Rollgebilde aus aneinandergereihten Stahlnadeln. Abb. ia zeigt den Querschnitt durch ein solches Nadelbett in vergrößertem Maßstab, doch läßt sich die konstruktive Ausführung in mannigfacher Weise ändern.

Die Stege I bestehen aus steifem Isoliermaterial und haben auf der den Rollkörpern m zugekehrten Seite eine metallische Auflage«, etwa aus gehärtetem Stahl, welche eine glatte und harte Rollbahn darstellt. Ebenso ist es zweckmäßig, auch die an den Zahnköpfen angebrachten kastenartigen Auflagen p für die Rollen aus einem harten Metall, z: B. aus gehärtetem Stahl, herzustellen.

Die Abb. 2 zeigt ein Beispiel der Erfindung für die Abstützung axial verschiebbarer Wikkelköpfe gegen ihren äußeren Umfang, z. B. gegen die sie umschließenden Kappen q, welche die Wickelköpfe gegen die Fliehkräfte schützen und an den Auflagestellen r_x und r₂ etwa durch Schrumpfung fest mit dem Läuferkörper verbunden sind. Hier ist im Innern dieser Kappe über den Wickelköpfen c ein ringförmiges Lagerbett s für eine große Anzahl aneinandergereihter, über den ganzen Umfang verteilter Rollkörper (Kugeln) t angeordnet. Wird die kalte Maschine in Gang gesetzt und erweitert sich der Ring s durch die auf die Wickelköpfe ausgeübte Fliehkraft, so werden die Kugeln t gegen die Innenwand der äußeren Kappe q gedrückt, so daß bei der nun einsetzenden Erwärmung die Wicklung sich axial ausdehnen kann, da die Wickelköpfe c mit dem aufliegenden Rollkörperbett s an der Innenwandung der äußeren festliegenden Kappe q durch die Kugellagerung entlang rollen kann. Man kann auch dabei zugleich die Wickelköpfe gegen das Läuferende durch Rollkörper abstützen.

Die Abb. 3 zeigt eine solche beiderseitige Abstützung, indem hier nicht nur die Wickelköpfe c von den äußeren Kappen q durch die Rollkörper t distanziert sind, sondern auch von den Zähnen des Läuferendes entsprechend Abb. i, indem auch hier die Zähne ein kastenartiges Rollbett p mit Walzen m tragen, deren jedes wiederum von einem Steg/ überdeckt ist, auf dem die Wickelköpfe c liegen. Dabei ist hier eine Einrichtung getroffen, um mit dem Rollbett p, seinen Rollkörpern m und den Deckstegen I eine radiale Spannung auf die

Wickelköpfe auszuüben. Zwischen Rollbett p und Zahnkopf sind vom Stirnende her Doppelkeile Z₁, Z₂ eingetrieben. Die Sicherung dieser Keile kann durch den vorgesetzten Tragring zv für die Kappe q vorgenommen werden.

Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich nicht nur auf Läuferwickelköpfe. Es ist bereits bekannt, Wicklungsteile der Nut in

ίο der Mitte des Läuferkörpers festzuhalten, ihnen aber von dort ab nach beiden Enden hin die Wärmeausdehnung zu erleichtern. Erfindungsgemäß geschieht dies in vollkommener Weise * dadurch, daß von einem angemessenen Abstand von der Läufermitte aus die Wicklungsteile in der Nut nach beiden Enden zu gegen den Nutenverschluß durch Gruppen aneinandergereihter Rollkörper abgestützt werden. Soll dann auch beim Er-

ao kalten und Stillsetzen der Maschine, wenn überdies die Fliehkräfte nachgeben, eine glatte Bewegung der sich zusammenziehenden Wicklung relativ zum Nutengrund! erwünscht sein, so wird man auch am Nutengrund ein Rollbett vorsehen.

Schließlich gehört zum Anwendungsgebiet der Erfindung auch die Ständerwicklung von Maschinen großer Baulänge, da auch dort aus dem gleichen Grunde wie beim Läufer die möglichst reibungslose axiale Verschiebung und in anderer Richtung in Rücksicht auf die bei Kurzschluß auftretenden Kräfte die steife Abstützung gegen das Widerlager der Wicklungsteile gefordert wird. So könnte man

z. B. die Ständerwickelköpfe auf ihren Tragbolzen unter Einfügung von Rollbahnen und Rollkörpern lagern.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung an elektrischen Maschinen großer Baulänge zur Erleichterung der Wärmebewegung ihrer Wicklungsteile, insbesondere ihrer Wickelköpfe, relativ zu deren Widerlagern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wicklungsteile einzeln oder zu mehreren gemeinsam durch Gruppen aneinandergereihter Rollkörper, wie Kugeln oder Walzen, gegen die Widerlager abgestützt sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 bei Läufern elektrischer Maschinell größer Baulänge, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinandergereihten Rollkörper auf den gegebenenfalls mit Fuhrungsbett aus hartem Stahl versehenen Zahnköpfen des gezahnten Läuferendes angeordnet und durch Stege überdeckt sind, auf welchen die Wickelköpfe liegen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege aus steifem Isoliermaterial bestehen und auf ihren inneren, den Zahnköpfen zugekehrten Seiten metallische Einlagen, vorzugsweise aus gehärtetem Stahl, für die Rollbahn besitzen.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper mit ihren Bahnen durch von dem Stirnende her zwischen Führungsbett der Rollkörper und Zahnkopf ein- getriebene Keile radial gegen die von Bandagen oder Kappen umschlossenen Wickelköpfe gepreßt sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bei Läufern elektrischer Maschinen großer Baulänge, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelköpfe von zwei konzentrischen, gegebenenfalls axial unterteilten und durch zwischengelegte Rollkörper voneinander distanzierten Ringen umspannt sind, von denen der äußere am Läuferkörper befestigt, der innere mit den Wickelköpfen axial verschiebbar ist, wobei die letzteren auch nach innen durch Rollkörper gegen den Umfang des Läuferendes abgestützt sein können.
6. 6.. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Erleichterung der Wärmebewegung der im Bereich der Nut von elektrischen Maschinen großer Baulänge liegenden Wicklungsteile, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wicklungsteile in der Mitte des wirksamen Eisens festgelegt, von einem bestimmten Abstand von der Mitte ab aber nach beiden Seiten hin gegen den Nutenverschluß, gegebenenfalls auch gegen den Nutengrund, durch aneinandergereihte Rollkörper beweglich abgestützt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen