SE437308B - Urladdningsmotstand anordnat att monteras pa en roterbar axel hos en dynamoelektrisk anordning - Google Patents

Description

80019040-5 2 g inbakade. Man inser lätt att det är mycket svårt att få sådana motståndstrådar i 10 _15 20 25 30 35 önskad längd och därmed med önskad resistivitet. De skivliknande metallhöljena är avpassade att monteras på motoraxeln för att hålla det isolerande materialet, och de däri inbakade motståndstrådarna, i ett förutbestämt läge när axeln roterar. Vid dessa tidigare kända system är den yta hos motståndstrådarna, genomyilken det av motståndet alstrade värmet avleds, relativt liten, så att motståndstemperaturenblir relativt hög, t.ex. från 400°C~till l.O00°C. Det har sålunda varit nödvändigt att använda isolerande material som kan tålairelativt höga temperaturer. Detta innebär i sin tur att motståndstråden måste omges av en betydande mängd isolerande material, eftersom material med mycket goda isoleringsegenskaper, t.ex. organiska isoleringsmaterial, vanligtvis har förhållan- devis dålig motståndskraft mot temperaturhöjningar och därför inte kan användas. Att omge motståndstrâden med stora mängder isolerande material leder också till att värmeöverföringshastigheten blirlåg, vilket resulterar i större temperaturhöjning i motståndstråden. Det finns' sådan-a nackdelar som exempelvis att motståndets volym och vikt blir relativt stor, vilket leder till att motorn blir större. I fallet med speciellt höghastighetsmotorer kan det vara nödvändigt att anordna en tredje lagring, som roterbart uppbär motoraxeln av säkerhetsskäl. Överslagshållfastheten hos oorganiska isolerin-gsmaterial har också en benägenhet att öka till följd av fuktabsorptionl Dessa nackdelar ger ett relativt begränsat utrymme för utformningen av motstånden, så att det blir svårt att uppnå icke-induktiv resistans.

Vad gäller de motstånd, som används för att shunta motorns fältspolar endast under igångsättningen, beror temperaturhöjningen i motståndet huvudsak- ligen på* motståndstrâdarnas värmekapacitet Q/(W C), där är alstrat värme, W är motståndstrådens vikt och C är motståndstrådens specifika värme. Detta innebär att det är nödvändigt att öka motståndstrådens vikt W för att minska temperaturökningen vid denna typ av tillämpning. s ”För att lösa detta problem har, motstånd utvecklats, vilka innefattar ett remsliknande motståndselernent, som lindas kantvis och viks tillbaka vid varje varv för att eliminera induktivitet, med mellanrum mellan intilliggande varv. Ett sådantfmotståndselement uppbärs koaxiellt av rarnstöd. Denna konstruktion är dock svåryatt tillverka, särskilt vad gäller den kantvisa lindningen av motstånds- remsan. I A Föreliggande uppfinning syftar därför till att åstadkomma nästan icke-induktiva urladdningsmotstând, som har enkel konstruktion och liten storlek.

Uppfinningen syftar också till att åstadkomma nästan icke-induktiva urladdningsmotstånd, som har förbättrad motståndskraft mot omgivnings- 10 l5 20 25 30 35 8001904-5 betingelser.

Uppfinningen syftar också till att åstadkomma nästan icke-induktiva urladdningsmotstånd, som har förbättrade värmeavledningsegenskaper.

Enligt en aspekt av uppfinningen innefattar ett urladdningsmotstånd, som är anordnat att monteras på en roterbar axel i en dynamoelektrisk maskin två remsliknande motståndselement, som vart och ett är lindat på flatlagt sätt och kvarlämnar ett centralt hâlparti anordnat att genomträngas av axeln, varvid de parade lindade elementen är anordnade och elektriskt kopplade i serie, så att -total induktiv impedans, som uppträder över seriekopplingen, väsentligen elimineras, vidare isolering av intilliggande varv av de lindade motståndselemen- ten från varandra, samt organ för att uppbära de lindade elementen väsentligen koaxiellt med axeln i förutbestämda lägen.

Några utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas i exemplifierande syfte med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka Fig. l är en tvärsektionsvy, delvis avskuren, av en .utföringsform av ett urladdningsmotstånd enligt uppfinningenmonterat på en motoraxel, Fig. 2 är en schematisk planvy av ett spirallindat, isolerat motstånds- element lämpat för användning i urladdningsmotståndet enligt Fig. l, Fig. 3 är en tvärsektionsvy, delvis avskuren, tagen längs lll-Ill i Fig. 2 av det i Fig. 2 visade, spirallindade, isolerade motstândselementet, Fig. '4 är en tvärsektionsvy, delvis avskuren, av ett modifierat spirallindat, isolerat motståndselement lämpat för användning i urladdnings- motståndet enligt uppfinningen, _ Fig. 5 är en schematisk tvärsektionsvy, delvis avskuren, av ännu en utföringsform av en motståndsenhet innefattande ett spirallindat, isolerat' motständselement enligt uppfinningen, .Fig. 6 är en tvärsektionsvy, delvis avskuren, av ännu en utföringsform av ett urladdningsmotstånd enligt uppfinningen, Fig. 7 är en tvärsektionsvy, delvis avskuren, av ännu ett urladdnings- motstånd enligt uppfinningen, _ Fig. 8 är en tvärsektionsvy, delvis avskuren, av ett ytterligare urladdningsmotstånd enligt uppfinningen med förbättrad värmeavledning, Fig. 9 är en schematisk planvy, delvis avskuren, av utföringsformen enligt Fig. 8 betraktad längs linjen IX-IX i den riktning' som anges av pilarna, Fig. l0 är en schematisk planvy, delvis avskuren, av en modifikation av utföringsformen enligt Fig. 8, i Fig. ll är en tvärsektionsvy, delvis avskuren, av ännu en utföringsform av uppfinningen, som har förbättrad värmeavledning, och 8001904-5 10 15 20 25 30 35 4 Fig. 12 är en schematisk planvy, delvis avskuren, av utföringsformen enligt Fig. l betraktad längs linjen XII-Xll i den riktning som anges av pilarna.

I Enligt Fig. l omfattar ett urladdningsmotstånd konstruerat i enlighet med uppfinningen två motståndsenheter, som allmänt betecknas' l0a och l0b, vilka vardera är monterade på en motoraxel ll. Två skivliknande höljen eller hus l2a och l2b av omagnetiskt material såsom rostfritt stål är anordnade att monteras på axeln ll medelst lämplig teknik, t.ex. värmeinpassning, såsom är välkänt för fackmannen på området. _ Husen l2a och l2b har relativt tunna, skivliknande väggpartier 13a och l3b, som sträcker sig vinkelrätt mot axeln 11, och relativt tjocka periferivàflgg- partier llfa och llib, som sträcker sig längs axeln ll från respektive periferikan-f ter på väggpartierna l3a och l3b. Sålunda har husen l2a och l2b ringformiga urtag 'för inrymmande av lindade bandmotståndsanordningar, som allmänt betecknas med hänvisningssiffran 15 och enskilt med hänvisningssiffrorna l5a och l5b, vilka är riktade mot varandra. Isoleringsskikt l6a och l6b.av organiskt isoleringsmaterial, t.ex. epoxiharts, är anordnade för att isolera mot jordning.

De lindade bandanordningarna 15a och l5b inbegriper remsliknande motståndselement 17, som typiskt sett består av metall, t.ex.' rostfritt stål, med förutbestämd elektrisk ledningsförmåga. Som visas i Fig. 2 är det remslíknande motstândselementet 17 företrädesvis lindat på allmänt sett spiralformigt sätt.

I Antalet lindningysvarv är vanligtvis från 40 till 70 varv. Ett isoleringsskikt 18, f format av organiska föreningar med goda isoleringsegenskaper och välkända för *fackmannen, är inrymt mellan intilliggande varv av bandet eller spiralen.

För att åstadkomma detta isoleringsskikt 18 kan motståndselementet 17 förpackas i isoleringsmaterial, t.ex. glasfiberarmerad isoleringstejp, innan anordningen 15 lindas. En tvärsektion av ett på -detta sätt konstruerat lindningsarrangemang. visas i Fig. 4. Kontaktklämmor 19 och 20 är anordnade vid vardera änden av rnotståndselementet 17. Anordningen 15 kan också lindas samtidigt genom införande av ett remsformigt isoleringsmaterial med väsent- ligen samma bredd som det remsliknandelelementet 17 mellan intilliggande varv.

En tvärsektionsvy av sådant lindningsarrangemang 15 visas i Fig. 3. Elektriska kontaktklännmor 19 och 20 är också anordnade såsom noterats ovan. i y Det bör noteras, att spänningsskillnaden mellan de intilliggande varven i lindningsarrangemanget 15 inte så stor, att det krävs att isoleringsskiktet 18 ger höga isoleringsnivâer. Detta gör det möjligt att utnyttja ett tunt isolerings- skikt 18. _ Om så önskas kan strängar av isoleringsmaterial användas för att binda lindningsarrangemanget 15 i väsentligen radiell riktning och därigenom förhindra att detta lossnar. 10 15 20 25 30 35 8001904-5 5 För att återgå till Fig. I är lindningsarrangemanget l5a, konstruerat enligt beskrivningen ovan och försett med klämmor l9a och 20a, inbäddat i det ringformiga urtaget i huset l2a. Spelrummet mellan lindningsarrangemanget l5a och innerväggen hos husets 12 ringformiga urtag är fyllt med isoleringsmaterial, så att lindningsarrangemanget l5a och huset i2a är stadigt förenade. Exempelvis kan speirummet förses med harts i en vakuumliknande atmosfär för fyllning utan hålrum, varvid hartset härdas till hårt tillstånd. På detta sätt kan manguppnå ett isoleringsskikt l6a, som inte endast ger isolering mot jordpotential utan även fast förbindning mellan lindningsarrangemanget l5a och huset l2a, så att man får en i ett stycket utformad motståndsenhet l0a.

Motståndsenheten 10b har likartad konstruktion. Lindningsarrange- manget 15b innefattar ett motstândselement l7b, som är lindat i samma riktning som motståndselementet l7a och som även innefattar kontaktklämmor l9b och 20b, vilka är riktade mot klämmorna l9a resp. 20a.

Man inser lätt att motståndsenheterna l0a och 10b är konstruerade på ett sätt som underlättar tillverkning, eftersom flatlagd lindning av de remsliknande motstândselementen 17 och 18 är betydligt lättare att utföra än den kantställda lindningen hos tidigare kända motstånd.

Motståndsenheterna l0a och 10b är monterade på axeln ll i förut- bestämda lägen, så att de inbäddade anordningarna l5a och 15b är riktade mot varandra och belägna på ett avstånd D från varandra, såsom visas i Fig.1.

Klämmorna 20a och 20b är elektriskt hopkopplade för att bilda ett väsentligen icke-induktivt uriaddningsmotstånd försett med kiämmor l9a och l9b. Detta är ett resultat av att de respektive magnetomotoriska krafter, som alstras av lindningsarrangemangen l5a och 15b, inbördes eliminerar varandra.

Det är möjligt att använda ett lindningsarrangemang 15b, som har ett remsliknande element l7b, vilket är lindat i motsatt riktning_mot 'den riktning, i vilken det remsliknande motståndselementet l7a i arrangemanget l5a är lindat, genom att man helt enkelt förbinder klämmorna l9a och 20b eller förbinder klämmorna l9b och 20a.

Det bör noteras, att avståndet D mellan enheterna l0a och 10b företrädesvis bestäms genom att man beaktar de två faktorer, som diskuteras nedan. För att eliminera elektromotoriska krafter skall avståndet D vara så litet som möjligt. Emellertid minskar värmeavledningen från de motstående ytorna hos enheterna l0a och 10b allteftersom avståndet D minskar, eftersom luften nära dessa ytor rör sig med ytorna.

Vid drift kopplas klämmorna l9a och l9b vanligtvis för att shunta motorns (ej visade) fältspole under igångsättningen, varvid växelström går genom i/Iïiilífi ïQUAUTY 8001904-5 6 urladdningsmotståndet lOa, IOb. Som beskrivits ovan elimineras väsentligen magnetomotoriska krafter orsakade av denna ström. Eftersom husen l2a och l2b är tillverkade av icke-magnetiskt material finns vidare väsentligen ingen magnetisk krets, och följaktligen blirläckage av magnetiskt flöde till följd av flöde kring varje del av själva spiralarrangemanget relativt litet. 'Sålunda ger urladdningsmotståndet lOa, l0b enligt föreliggande uppfinning, vilket har kontaktklämmor l9a och l9b, försumbart liten induktiv impedans.

Värme som alstras i varje motståndsbana l5a och l5b överförs i effektivt »till ytorna hos varje hus l2a och l2b genom relativt tunna isolerings- 10 15 20 25 30 35 skikt l6a och l6b (som :visas i Fig. l) och avledsftill* den omgivande luften.

Elektriskt isoleringsmaterial har vanligtvis värmeisoleringsegenskaper, och följ- aktligen beror effektiviteten i värmeöverföringen på tjockleken hos isolerings- skikten l6a, l6b. Som visas i Fig. l kan man använda ett relativt tunt isoleringsskikt, såsom beskrivits ovan, vilket sålunda leder till god värmeöver- föring. Vidare är var och en av motståndsenheterna lOa och l0b företrädesvis utformad som i ett stycke utförda enheter, såsom beskrivits ovan, vilket också bidrar till god värmeöverföring. Värme som överförs till ytorna hos motstånds- .enheterna lOa och l0b avleds lätt till den omgivande luften, så att man kan uppnå god värmeavledning. I I God värmeavledning gör det möjligt att 'begränsa temperaturhöjningen till en relativt låg nivå, vilket -i sin tur gör det möjligt' att använda organiskt isoleringsmaterial såsom epoxiharts. Organiskt isoleringsmaterial är inte benäget att kvalitetsförsämras beroende på exempelvis fuktabsorption.

Användningen av relativt långa remsor 17 av motståndsmaterial med relativt låg resistivitet per längdenhet_ ökar den volym, som .upptas av motståndselementen 17, till en relativt stor del av totalvolymen hos urladdnings- motståndet lOa, l0b. Sålunda kan man lätt reducera temperaturhöjningen hos urladdningsmotståndet. när det används för shuntning av motorns fältspolar endast under igångsättningen. . Även om volymen på lindningsarrangemanget l5 är något större än för _ typiska kända motstånd, så blir minskningen av volymen isoleringsmaterial så stor, att urladdningsmotståndets totalvolym blir mindre än för typiska kända motstånd., Det skivliknande partiet l3a hos huset l2a används huvudsakligen för att underlätta tillverkningen (dvs. partiet l3a fungerar huvudsakligen som tätning vid hartsbehandling), och följaktligen kan tjockleken på partiet l3a göras förhållandevis liten. Emellertid krävs en viss tjocklek för detperifera partiet llla på huset l2a av säkerhetsskäl med hänsyn till den 'betydande centrifugalkraft som verkar på lindningsarrangemanget 15 under rotation. Vidare underlättar även det -n-u--u~_~_-- 10 15 20 25 30 35 f~~ V - ...AW -.,__-,.~. * i sß-esaufl-s 7 relativa tunna, skivliknande partiet l3a värmeöverföring. Taget i sin helhet bidrar detta till att minska storleken på urladdningsmotståndet.

Hwlmläuilgïrfi visas ett hölje l2a; försett med ett periferiparti lita och ett " w-a... skivliknande parti l3a, såsom beskrivits ovan. Enligt denna utföringsfor-rnnëïv* uppfinningen har ytterytorna av partierna l3a och lita spår eller räfflor l3c resp. l4c, vilka tjänstgör som kylflänsar för att öka värmeavledningen.

I Fig. 6 och 7, som visar ytterligare utföringsformer av urladdnings- motståndet enligt uppfinningen, är två lindningsarrangemang l5a och l5b inneslutna i ett enda hus l2d resp. l2e. I Fig. 6 har huset l2d ett relativt djupt urtag, i vilket båda lindningsarrangemangen l5a och l5b är inbäddade med ett mellanliggande isoleringsskikt 16. I Fig. 7 har huset l2e två urtag, som vart och ett mynnar i motsatta riktningar. Lindningsarrangemangen l5a och 15 är inbäddadei respektive urtag.

I Fig. 8 - l2 visas ytterligare utföringsformer av urladdningsmotstånd enligt uppfinningen, försedda med ytterligare förbättringar vad gäller värme- avledning. I dessa ritningar har sådana detaljer, som är identiska eller liknande de i Fig. I visade, samma hänvisningssiffror som använts i Fig. l, och av enkelhetsskäl kommer den följande förklaringen att koncentreras på förbätt- ringen vad gäller värmeavledning.

I Fig. 8 och 9 är fläktelement 31, vilka sträcker sig radiellt från det centrala partiet av huset l2a, anordnade mellan motstândsenheterna l2a och l2b.

Varje fläktelement 31 har ett basparti 32 nära det centrala partiet av huset l2b (varvid baspartiet har samma bredd som avståndet D mellan motstândsenheterna) och ett fläktparti 33 med mindre bredd för att lämna isoleringsavstând mellan detta och de lindade motståndsarrangemangen l5a och 15b. Fläktelementet 31 är fäst vid huset lOb med hjälp av en bult 34, vilken som visas är försänkt i fläktelementet 31.

Vid drift och rotation av axeln ll verkar fläktelementet 30 som en fläkt för att tvinga luftströmmen radiellt utåt såsom anges av pilarna.

Följaktligen kommer luft utanför motståndsenheterna l0a och lOb att strömma genom passager 35a och 35b till mellanrummet mellan enheterna, såsom anges av pilarna. Sålunda kan man uppnå förbättrad värmeavledning. Detta gör det möjligt att utnyttja ett mindre mellanrumsavstånd D, vilket i sin tur gör det möjligt att minska den induktiva impedansen hos urladdningsmotståndet.

I den alternativa utföringsformen enligt Fig. IO är axeln ll försedd med passager 36, vilka sträcker sig längs axeln.

Vid den i Fig. ll och 12 visade utföringsformen finns modifierade fläktelement 41, som i stort sett motsvarar fläktelementen 31 i Fig. 8. Fläkt- f .f-h... ..-__ l0 8001904-s 8 elementet 41 har vid sitt fria ändparti ett parti 42 med stor bredd, som är något mindre än bredden på baspartiet 43. lsoleringsmaterial 45 är företrädesvis anordnat kring ett parti 44 med mindre bredd, så att det finns små spelrum i mellan isoleringsmaterialet och lindningsarrangemangen l5a'och l5b. Bredden på fläktelementet 41, medan undantag av baspartiet 43, är något mindre, så att, med undantag för baspartiet 43, det inte krävs snäva toleranser vid tillverk- ningen. Enligt denna utföringsform fungerar isoleringsmaterialet 45 inte endast för att isolera mot iordning, utan också för att förhindra lindningsarrangemangen l5a och l5b från att glida ut ur husen l2a och l2b.

Det torde stå klart för fackmannen, att olika modifikationer och* variationer kan göras av urladdningsmotståndet enligt uppfinningen utan att man avviker från uppfinningens grundtanke. Avsikten är sålunda, att föreliggande uppfinning skall täcka modifikationer och variationer av densamma, förutsatt att de faller inom ramen för de bifogade patentkraven eller ekvivalenter därtill. _

Claims (12)

1. l0 15 20 25 30 8001904-5 lfêlfjïlšlïlílíêlf. l. Urladdningsmotstånd anordnat att monteras på en roterbar axel (ll) hos en dynamoelektrisk anordning, I k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar dels två remsliknande motstånds- element (l7a, l7b), som vart och ett är spirallindat på flatlagt sätt, varvid det centrala partiet av spirallindningen avgränsar en öppning med en effektiv diameter större än diametern på nämnda axel, dels isoleringsorgan (l8a, l8b) för att isolera angränsande varv hos de lindade motståndselementen från varandra, varvid de lindade, isolerade motståndselementen är anordnade och elektriskt kopplade i serie, så att de induktiva impedanser, som uppträder över respektive element, effektivt eliminerar varandra, och dels organ för att uppbära de lindade, isolerade motståndselementen väsentligen koaxiellt med nämnda axel i förutbestämda lägen.
2. 2. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda stödorgan innefattar två skivliknande hus (l2a, l2b), som är anordnade att monteras koaxiellt på nämnda axel sida vid sida, varvid varje hus är försett med ett ringformigt urtag för upptagande av ett av nämnda lindade, isolerade motståndselement och uppbära dessa element.
3. 3. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet l, k ä n n et e c k n a t av att nämnda stödorgan innefattar ett enda, skivliknande hus (l2d), som är anordnat att monteras på nämnda axel och är försett med ett ringformigt urtag för upptagande av nämnda lindade, isolerade motståndselement sida vid sida.
4. 4. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda stödorgan innefattar ett enda, skivliknande hus (12e), anordnat att monteras på nämnda axel och försett med två ringformiga urtag åtskilda medelst ett skivliknande väggparti, varvid varje urtag upptar ett av nämnda lindade, isolerade motståndselement.
5. 5. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda hus innefattar passager (35a, 35b) längs nämnda axel för att tillåta luft att strömma från motsatta sidor av husen mot och igenom en luftspalt mellan dessa.
6. 6. Urladdningsmotstând enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda axel inbegriper passager längs densamma få , àí %_,\_¶\ QUALITY r___; 00 a\_cc-c__c_____ 10 15 20 'kännetecknat soo19o4-5 tio för att tillåta luft att strömma från motsatta sidor av husen mot och igenom en luftspalt mellan nämnda hus. I ~
7. 7. Urladdningsmotständ enligt patentkravet 5 eller 6, av att det vidare innefattar fläktorgan (31), som är anordnade mellan nämnda hus för att åstadkomma ett radiellt utâtriktat luftflöde genom nämnda luftspalt. _ _
8. 8. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet 7, k ä n nve t e c k n a t av att nämnda fläktorgan innefattar ett flertal fläktelement, som* sträcker sig radiellt från nämnda centrala parti;
9. 9. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet 8., k ä n nfe t e c k n at av att nämnda fläktelement har isoleringsorgan vid partier därav, som är vända mot nämnda lindade, isolerade motståndselement.
10. 10. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet 2, 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda skivliknande hus innefattar räfflor i ytterytorna därav för att främja. värmeöverföring. '
11. ll. Urladdningsmotstånd enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k na t av att nämnda isoleringsorgan innefattar ett isolerings- skikt, som omger de remsliknande:motstândselementena
12. 12. _ Urladdningsmotstând enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att isoleringsorganen innefattar ett remsliknande isoleringsskikt, som har väsentligen samma bredd som de remsliknande mot- ståndselementen och som är inlagt mellan angränsande varv av de remsliknande _ motståndselementen. å POOR e-etoußtittc