DE7500530U - Stabwicklung mit verdrillten einzelleitern fuer elektrische maschinen - Google Patents

Stabwicklung mit verdrillten einzelleitern fuer elektrische maschinen

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Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Stabwicklung mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen und Verfahren zu deren Herstellung
Bei den Wicklungen von grossen elektrischen Maschinen wird der Leiterquerschnitt der in Serie geschalteten Stäbe in gegeneinander isolierte Einzelleiter unterteilt. Das geschieht zur Verminderung der zusätzlichen Stromwärmeverluste, und die Einzelleiter werden wenigstens über die ganze Länge des Eisenteils miteinander so verdrillt, dass jeder Teilleiter beim Durchlaufen der Nut mindestens einen vollständigen Schraubengang, also eine Drehung um 360 bei gleichbleibender Steigung ausführt. Auf diese Weise sind alle Einzelleiter mit gleich grossen Nutenquerflüssen
"■ ; ~— 37.10.76
verkettet und es bleiben nur die Wärmestromverluste infolge der geringen Höhe und Breite der Einzelleiter (z.B. Röbelstab). Dies führt bei den üblicherweise verwendeten Kupferleitern mit rechteckigen Querschnitten zu Kreuzungen der
Einzelleiter und zu Leiterbündeln mit Querschnitten unterschiedlicher Konfiguration vor allem auf den Schmalseiten
des Leiterbündels. Dies ist besonders bei dem üblichen
Stabaufbau ausgeprägt, wo das Leiterbündel mittels eingestreuter Hohlleiter gekühlt wird, da die Hohlleiter oft einen grösseren Querschnitt als die Volleiter aufweisen.
Vor Aufbringen der Hauptisolation ist es daher notwendig,
durch geeignete Massnahmen dafür zu sorgen, dass das Leiterbündel über die gesamte Stablänge rechteckförmig ist. Wenn die Hauptisolation nicht genügend luftfrei aufgebracht ist, können wegen des- wirkenden hohen elektrischen Feldes innere Entladungen auftreten. Die an den schmalseitigen Kreuzungsstellen der Einzelleiter entstehenden Oberflächenlücken sine daher mit einer geeigneten Spachtelmasse (z.B. Zinkweissbakelitpaste oder pigmentierte Epoxidharze) so auszufüllen, dass die Stabisolation ohne Lufteinschlüsse am Stab (Wiedemann, Kellenberger: Konstruktion elektrischer Maschinen,
Springer 1967, Seite 292). Die Oberfläche des Leiters wird
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oft mit besonderen, füllstoffhaltip;en Harzen bestrichen, die alle verbliebenen Jnebenheiten ausfüllen und eine gute und weitgehend luftfreie Anlage der Hauptisolation ermöglichen sollen (Sequenz: Herstellung de.' Wicklungen elektrischer Maschinen, Springer 1973, Seite 1M8). Auf diese Weise kann man jedoch nur kleinere Unebenheiten füllen, zudem ist eine blasenfreie Ausfüllung praktisch nicht realisierbar.
Es ist ebenfalls bekannt, diese Unebenheiten auf den Schmalseiten der Stabwicklung mittels Keilen aus festem Isolierstoff auszufüllen (CH-PS 391 072). Diese Lösung ist auch zum Ausfüllen von grösseren Oberfiächenlücken geeignet, jedoch ist sie wegen des Anpassens der Keile an die vielen Aussparungen sehr unwirtschaftlich und schwierig zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stabwicklung mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, welche die Nachteile des Bekannten nicht aufweisen und einen technisch besseren Stabaufbau bei vereinfachter und wirtschaftlicher Fabrikation ermöglichen.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,
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dass di'.' Unebenheiten auf den Schmnlr.ei ter. der aus isolierten Einzelleitern und blanken Einzelleitern bestehenden Stabwicklung mit einem aufgepressten Kunstharzglimmerkitt ausgefüllt und mit einem elektrisch leitenden Streifen abgedeckt sind, wobei der elektrisch leitende Streifen mit den blanken Einzelleitern der Stabwicklung elektrisch verbunden ist.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass mit dem aufgepressten Kunstharzglimmerkitt eine bessere Ausfüllung auch bei den verhältnismässig grossen Unebenheiten auf wirtschaftlichere Weise erzielt werden kann und zudem wegen des z.B. 7O5Sigen Glimmeranteils kleinere Inhomogenitäten in der Füllung nicht stören. Der über die Schmalseiten der Stabwicklung angeordnete, elektrisch leitende Streifen dienst als elektrostatische Abschirmung und siine leitende Verbindung mit den Einzelleitern der Stabwikclung verbessert die Homogenisierung des elektrischen Feldes in der Hauptisolation, die dadurch stärker ausgenutzt werden kann. Der weitere Vorteil dieses elektrisch leitenden Streifens liegt darin, dass seine Widerstandswerte, die im Zusammenhang mit der Funktionsweise der elektrischen Maschine eine grosse Bedeutung aufweisen, vor dem Einbau in den Stab genau gemessen werden können, was bei den bisher üblichen leitenden Anstrichen oder Pasten nicht möglich war, und
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- 5 -
sich auch im Verlauf des weiteren Fertigungsablaufes nicht mehr ändern. Bei diesen bekannten dünnen Glimmschutzlackanstrichen rindern sich die Widerstandswerte bei der späteren Imprägnierung der Hauptisolation, was bei diesem elektrisch leitenden Streifen nicht der Fall ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der elektrisch leitende Streifen aus einem mechanisch verstärktem, vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunfststoff besteht. Ferner ist es zweckmässig, wenn der elektrisch leitende Streifen gerundete
äussere Kanten aufweist, die eine bessere Umschlingung der Stabwicklung mit der Hauptisolation ermöglichen, so dass
die Isolierbänder durch die scharfen Kanten nicht beschädigt werden. Zudem ergibt sich dadurch eine homogenere Feldverteilung.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung weisen bei einer Stabwicklung mit verdrillten Volleitern und eingestreuten Hohlleitern nur die verdrillten Volleiter im Gegensatz zu den
eingestreuten Hohlleitern eine eigentliche Isolation auf.
Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, dass der Wegfall der Isolation bei den Hohlleitern wirtschaftlich
ist und die blanken Hohlleiter einen guten Kontakt mit dem elektrisch leitenden Streifen sichern.
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Die erfindungsmässige Stabwicklung stellt man so her, dass ein Streifen des Kunstharzglimmerkittes im teilweise ausgehärteten Zustand auf die die Unebenheiten aufweisenden Schmalseiten der Stabwicklung aufgelegt und dann bei Temperaturen von 150 - 200° C aufgepresst und ausgehärtet wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt besonders darin, dass alle Hohlräume auf den Schmalseiten der Stabwicklung gut und auf einfache Weise ausgefüllt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein elektrisch leitender Streifen auf die Schmalseiten der Stabwicklung im Bereich der Uebergangsstellen der blanken Einzelleiter mittels eines elektrisch leitenden Kunstharzklebers geklebt wird. Mit diesem Verkleben des elektrisch leitenden Streifens auf die Schmalseiten der Stabwicklung gewinnt man auf wirtschaftliche Weise eine nicht nur mechanische sondern auch gut elektrisch leitende Verbindung zwischen den genannten Teilen. Ferner kann ein elektrisch leitender Streifen auf die Schmalseiten der Stabwicklung zusammen mit dem Kunstharzglimme^kitt direkt aufgepresst werden.
Der Erfindungsgegenstand ermöglicht somit einen homogeneren Stabaufbau, genau definierte Widerstandswerte, dünnere Hauptisolationnaufträge, eine deutlich wirtschaftlichere Herstellung der Stabwicklung und eine lange Lebensdauer der Isolierung.
17.10.76
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfir.-dungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.
Es zeigt:
.?ig. 1 einen Querschnitt durch einen Röbelstab gemäss der Erfindung,
Fig. 2 einen anderen Querschnitt durch denselben Röbelstab und
Fig. 3 einen Querschnitt durch eina andere Ausführung des Röbelstabes gemäss der Erfindung.
Mit der Bezugsziffer 1 sind isolierte Volleiter der Stabwicklung benannt. Blanke Hohlleiter der Stabwicklung sind durch die Zahl 2 gekennzeichnet. Eine flächenförmige Iso-
j lierschicht ist mit 3 bezeichnet. Ein Kunstharzglimmerkitt
; ist mit der Bezugsziffer ^, ein elektrisch leitender Strei-
j fen mit der Bezugsziffer 5 und ein elektrisch leitender
; Kunstharzkleber mit der Bezugsziffer 6 benannt. Mit der
■ Bezugsziffer 7 ist eine Hauptisolation der Stabwicklung
benannt. Ein Nutverschlusskeil ist durch die Zahl 8 gekenn- \ zeichnet und Distanzierleisten durch die Zahl 9. Ein Blech
körper ist mit der. Bezugsziffer 10 benannt und Isolationen der isolierten Hohlleiter mit der Zahl 11. In Fig. 2 und 3
' -ι ι I
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sind gleiche Teile mit denselben Ber,ugszahlen versehen wie in FiR. 1. In Fig. 3 sind blanke Volleiter mit der Bezugsziffer 1' versehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Stabwicklung besteht aus den verdrillten isolierten Volleitern 1 und blanken Hohlleitern 2, die zwei durch die flächenförmige Isolierschicht 3 getrennte Leitergruppen bilden, die durch die Verdrillung der Einzelleiter 1, 2 verursachten Aussparungen auf den Schmalseiten der Stabwicklung (d.h. im Bild oben und unten) sind mit Kunstharzglimmerkitt 4 ausgefüllt. Der Kunstharzglimmerkitt H ist vorzugsweise mit 70 % Glimmer gefüllt. Der die Schmalseiten der Stabwicklung 1, 2 abdeckende, elektrisch leitende Streifer 5 hat ungefähr 0,5 mm Dicke und vorzugsv/eise einen spezifischen Widerstand von 50 - 150 Ohm cm. Er besteht vorzugsweise aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff mit ungefähr 60 % Glasgehalt. Dieser Kunststoff hat praktisch den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie das Leitermaterial. Der elektrisch leitende Streifen 5 kann aufgerauht sein, womit eine bessere Verklebung mit dem Stab 1, 2 und mit der Hauptisolation 7 prrivVlicht v;ird. Der mit der Hauptisolation 7 versehene RöholRtab 1, ? int in der Nut des Plechkörpers 10 mit dem Nutvpr:ichlu:-.r.!'f'il gehalten und ist mit den Distanzierleisten 9 versehen.
//.10.76
In Fig. 2 ist ein anderer Querschnitt durch denselben Röbelstab wie in Pig. I gezeichnet. In diesem Querschnitt liegen in der obersten und untersten Lage die isolierten Volleiter Auch da sind die Aussparungen mit dem Kunstharzglimmerkitt ^ ausgefüllt; die leitende Verklebung zwischen den elektrisch leitenden Streifen 5 und den Einzelleitern des Röbelstabes ist an der gezeigten Stelle nicht nö'tip. In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen anderen Fübelstab dargestellt, der nur aus Volleitern 1, I1 besteht. Immer nach drei isolierten Volleitern 1 folgt ein blanker Volleiter I1. Auch in diesem Falle sind die Aussparungen mit dem Kunstharzglimmerkitt 4 ausgefüllt und der oberste und unterste Volleiter I1 sind mit dem elektrisch leitenden Streifen 5 mit dem elektrisch leitenden Kunstharzkleber 6 verklebt. Die übrigen Teile sind gleich wie in Fig. 1 und 2.
Der Streifen des Kunstharzglimmerkittes 4, der ungefähr halb so dick ist wie ein blanker Hohlleiter 2 oder wie zwei blanke Volleiter 1' und dessen Länge mindestens der Länge der Nut entspricht, wird im teilweise ausgehärteten Zustand (B-Zustand) auf die gesamte Stablänge aufgelegt und dann bei Temperaturen von ungefähr l80 C während mehreren Minuten aufgepresst und ausgehärtet. Es ist auch möglich, dass der elektrisch leitende Streifen 5 in Längsrichtung entsprechend der Stabgeometrie
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unterschiedliche Dicke aufweist. Dabei v/erden auch die einzelnen Leiter 1, I1, 2 der Stabwicklung miteinander verklebt und alle Hohlräume auf den Schmalseiten der Stabwicklung gut ausgefüllt. Anschliessend wird der elektrisch leitende Streifen 5 auf den Schmalseiten der Stabwicklung mit den blanken Leitern 2 oder I^ mittels des elektrisch leitenden Kunst^ai-^- klebers 6 verklebt. Danach folgt die an sich bekannte Umschlingunp; der Stabwicklung mit der Hauptisolation 7, wobei die gerundeten äusseren Kanten des elektrisch leitenden Streifens 5 ein besseres Anliegen der Isolierbänder ermöglichen.
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Claims (3)

Schut zanspriiche
1. Stabwicklung mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Unebenheiten auf den Schmalseiten der aus isolierten Einzelleitern (1) und blanken Einzelleitern (1·, 2) bestehenden Stabwicklung mit einem aufgepressten Kunstharzglimmerkitt (2O ausgefüllt und mit einem elektrisch leitenden Streifen (5) abgedeckt sind, wobei der elektrisch leitende Streifen (5) mit den blanken Einzelleitern (I1, 2) der Stabwicklung elektrisch verbunden ist.
2. Stabwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Streifen (5) aus einem mechanisch verstärkten, vorzugsweise glasfaserverstärkten Kunststoff besteht.
3. Stabwicklung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Streifen (5) gerundete äussere Kanten aufweist.
Ί. Stabwicklung nach Anspruch 1 mit verdrillten Volleitern und eingestreuten Hohlleitern", dadurch gekennzeichnet,
iKi.-ν Ο 0 7.10.76
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dass nur die verdrillten Volleiter (1) im Gegensatz zu den eingestreuten Kohlleitern (2) eins eigene Isolation (11) aufweisen.
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
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