DE7301078U - Halterung für Träger von Luftspaltwicklungen - Google Patents

Description

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Aktiengesellschaft B^own, Boveri & Cie. , Baden (Schweiz) Halterung für Träger von Luftspaltwicklungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halterung für Träger vor. Luftspaltwicklungftn. vorzugsweise Statorwicklungen rotierender elektrischer Maschinen mit supraleitenden Rotorwicklungen.

Bei Drehstrommaschinen, vorzugsweise mit supraleitenden Rotorwicklungen, ist die Erzielung von hohen spezifischen Leistungen pro Volumeneinheit besonders stark abhängig von der Konstruktion des Stators. Im normalen Betrieb unterliegt der Stator einer zyklischen mechanischen Beanspruchung, und das hauptsächliche Kriterium besteht darin, die auftretenden Schwingungen auf einem annehmbaren Wert zu halten. Besonders bei Kurzschluss-Beanspruchungen ist es erforderlich, sicherzustellen, dass der Stator keinen Schaden erleidet und möglichst keine Betriebsunterbrechung auftritt. Die Kräftebeanspruchung

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in derartigen Fällen ist ebenfalls eine zyklische, und ist vorwiegend radial gerichtet.

Da normalerweise die Statorwicklungen von einem Eisenkern umgeben sind, wird der Wicklungsträger am Eisenkern angeordnet, wodurch die auftretenden elektromagnetischen Kräfte auf diesen übertragen werden.

Bei kleineren Maschinen dieser Ausführungsart geschieht die Wicklungsbefestigung derart, dass der Wicklungsträger direkt bewickelt wird. Zwischen dem Wieklungsträger und dein Blechpaket wird ein Spalt angeordnet und der Wicklungsträger wird stirnseitig an der Maschine befestigt.

Diese bekannten Anordnungen weisen jedoch entscheidende Nachteile auf, die insbesondere darin bestehen, dass sowohl im Normalbetrieb als auch bei hohen, im Kurzschluss auftretenden Belastungen die Beherrschung dieser Kräfte schwierig ist und dadurch eine Zerstörung des Wickungsträgers erfolgen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, die die bekannten Nachteile bei Luftspaltwicklungen nicht aufweist.

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vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen Statorkern, beispielsweise einem Eisenkern, und Wicklungsträger über den gesamten Umfang verteilt in Unfangsrichtung Keile mit elastischen Einlagen angeordnet s ind.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass das Statorblechpaket, welches aus einzelnen, durch Haltebolzen zusammengehaltenen Statorblechsegmenten besteht, und der in Ringbauweise aus einem nicht-metallischen, unmagnetiscnen Werkstoff bestehende Wicklungsträger beim Auftreten grosser Kräfte praktisch starr miteinander verbunden sind, während im Normalbetrieb eine elastische Halterung des Wicklungsträgers ermöglicht wird, d.h. er kann sich in einem vorbestimmten Rahmen frei bewegen und insbesondere in radialer Richtung auftretende kleine Vibrationen werden von den elastischen Einlagen der Keile aufgenommen. Im Falle des Auftretens von Deformationen (bei Kurzschlüssen, Störungen usw.), die den vorbestimmten Grenzwert erreichen, bleibt die Beanspruchung des Wicklungsträgers beschränkt, da durch die Anordnung der Keile mit deren nun zusammengedrückten elastischen Einlagen diese Kräfte an das Blechpaket weitergeleitet werden, und die auftretenden Deformationen durch die hohe Steifheit des Blechpaketes begrenzt sind.

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Es empfiehlt sich, die Basen der einzelnen Keile einander zugekehrt anzuordnen und zwischen den Basen zweier benachbarter Keile ein flexibles Rohr anzuordnen.

Durch die Anordnung eines flexiblen Rohres zwischen den Basen von je zwei zueinander zugekehrten Keilen besteht die Möglichkeit, durch dieses flexible Rohr Luft oder eine Flüssigkeit unter Druck hindurchzuleiten, so dass die einzelnen Keile in der Umfangsrichtung des Stators zwischen Eisenkern und Wicklungsträger eingekeilt bleiben.

Ferner ist es z-weckmässig. an einer der beiden konischen Keilflächen, vorzugsweise an der dem Rotor zugekehrten Fläche, zur Aufnahme der elastischen Einlagen Aussparungen mit dazwischen liegenden Backen anzuordnen, und die elastischen Einlagen und die dazwischen stehender. Backen mit einer Schutzschicht zu überdecken.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung wird vorgesehen, dass zwischen der Schutzschicht und der Oberfläche der Backen ein Luftspalt angeordnet ist.

Dadurch wird erreicht, dass die Schutzschicht lediglich auf den elastischen Einlagen befestigt, vorzugsweise in bekannter

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Weise verklebt sind, während der Spalt zwischen der Schutzschicht und den Backen, welche sich zwischen den elastischen Einlagen befinden, keine Schwingungen, die auf die Schutzschicht übertragen werden, über die Keile an den Statorkern weiterleiten kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Sektor eines Stators,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Keil.

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 ein Statorkern bezeichnet, der aus einzelnen Statorblc-hsegmenten Ic besteht, die durch Haltebolzen Ib zusammengehalten werden und dessen Aussenoberflache zylindrisch ausgebildet ist, und der an seiner Innencberflache sägezahnartige Ausnehmungen 2 aufweist. Zwischen dem Statorkern 1 und einem aus einem nicht-metallischen, unmagnetischen Werkstoff bestehenden Wicklungsträger 3, welcher in Ringbauweise hergestellt ist, mit Wicklungsstäben U ist ein Spalt 5 angeordnet, in welchem über den gesamten Umfang gleichmässig verteilt Keile 6 angebracht sind, deren Basen 7 einander zugekehrt sind. Zwischen den einzelnen Basen 7 der Keile 6 ist jeweils über die Gesamtlänge des Stators 1 ein

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flexibles Rohr 8 angeordnet, das mit Luft oder einerFlüssigkeit gefüllt ist.

Nach Fig. 2 bestehen die Keile 6 aus einem Isoliermaterial und weisen an ihren dem Wicklungsträger 3 zugekehrten Flächen Aussparungen 9 auf, zur Aufnahme von elastischen Einlagen 10, vorzugsweise aus Gummi oder ähnlichem Material. Zwischen den Aussparungen 9 bleiben gleichmässig über die Oberfläche uev Keile 6 verteilt Backen 11 bestehen, wobei diese Backen 11 gegenüber den elastischen Einlagen 10 etwas zurückversetzt sind. Die elastischen Einlagen 10 werden in den Aussparungen 9 befestigt, vorzugsweise eingeklebt. Die Aussenoberflachen der elastischen Einlagen 10 werden mit einer Schutzschicht 12, die vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, überdeckt. Diese Schutzschicht 12 wird an den Aussenoberflachen der elastischen Einlagen 10 festgeklebt. Da die zwischen den Aussparungen 9 stehengebliebenen Backen 11 gegenüber den elastischen Einlagen 10 etwas zurückversetzt sind, entsteht zwischen den Backen und der Schutzschicht 12 ein Luftspalt 13.

Die Bezugszahlen von Fig. 1 gelten für gleiche Teile auch in Fig. 2.

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Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Anordnung beim Betrieb des Generators geht aus folgendem hervor: Je nach Belastung des Generators werden durch die Radialkräfte zwischen den Keilen 6 und dem Wicklungsträger 3 die elastischen Einlagen 10 zusammengepresst, und zwar höchstens soweit, bis die zwischen den, die elastischen Ein- . lagen 10 aufnehmenden Aussparungen 9 stehengebliebenen Backen 11 mit der Schutzschicht 12 in Berührung kommen, d.h. bis der Luftspalt 13 eliminiert wird. Entspricht der Luftspalt von Anfang an nicht der Deformation im Dauerbetrieb des K'cklungsträgers des Generators, werden die elastischen Einlagen 10 soweit zusammengedrückt, dass die Backen 11 und die Schutzschicht 12 in engen Kontakt miteinander kommen und durch die auftretenden Vibrationen die Backen soweit durch die Schutzschicht 12 erodiert und abgeschliffen werden, bis zwischen den Backen 11 und der Schutzschicht wieder ein kleiner Spalt 13 entsteht. Dieser Spalt 13 kann beispielsweise 30 Mikron und darüber betragen. Wenn nunmehr ein Kurzschluss eintritt, kann der Stator nur zwischen 30 bis 100 Mikron nachgeben, bevor die Versteifungswirkung des Statorkerns 1 eintritt, und der Eisenkern die Hauptbelastung übernimmt und die Beanspruchungen im Wicklungsträger 3 begrenzt.

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Claims (1)

1. Halterung für Träger von Luftspaltwicklungen, vorzugsweise Statorwicklungen rotierender elektrischer Maschinen mit supraleitenden Rotorwicklungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Statorkern (1), beispielsweise einem Eisenkern, und Wicklungsträger (2) über den gesamten Umfang verteilt in Umfangsrichtung Keile (6) mit elastischen Einlage;. (10) angeordnet sind.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basen (7) der einzelnen Keile (6) einander zugekehrt angeordnet sind.

3_C Halterung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Basen (7) zweier benachbarter Keile (6) ein flexibles Rohr (8) angeordnet ist.

H. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der beiden konischen Keilflächen, vorzugsweise an der dem Rotor zugekehrten Fläche, zur Aufnahme der elastischen Einlagen (10) Aussparungen (9) mit dazwischenliegenden Backen (11) angeordnet sind«

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5. Halterung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Einlagen (10) und die Backen (11) mit einer Schutzschicht (12) überdeckt sind.

„ 6. Halterung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet,

i; dass zwischen der Schutzschicht (12) und der Oberfläche

i der Backen (11) ein Luftspalt (13) angeordnet ist.

Aktiengesellschaft BROWN, BOVERI & CIE,

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