WO2003077401A1 - Vorrichtung und verfahren zum axialen spannen einer statorwicklung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum axialen spannen einer statorwicklung Download PDF

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WO2003077401A1
WO2003077401A1 PCT/EP2003/050044 EP0350044W WO03077401A1 WO 2003077401 A1 WO2003077401 A1 WO 2003077401A1 EP 0350044 W EP0350044 W EP 0350044W WO 03077401 A1 WO03077401 A1 WO 03077401A1
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WO
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winding
core
support
face
stator
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Application number
PCT/EP2003/050044
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English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Berger
Daniel Hediger
Werner Ladstätter
Francesco Stallone
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H02K3/505—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto for large machine windings, e.g. bar windings

Definitions

  • the invention relates to a device for axially tensioning a winding of a stator, in particular a generator stator for a power plant.
  • the invention also relates to a method for axially tensioning or re-tensioning a stator winding head.
  • a stator in particular a generator stator of a power plant, usually has a core and a winding which has a plurality of winding bars.
  • the ends of these winding bars are led out of the stator core at least on one axial end face of the stator core and bent and connected to one another in such a way that they form a winding head on the core end face which widens in a funnel-shaped or conical shape with increasing distance from the core.
  • this winding head must be supported on the core in the axial direction of the stator, that is to say axially under tensile stress, in order to be able to absorb the electrodynamic forces occurring during operation.
  • the desired pre-tensioning of the winding is usually already applied during the manufacture of the stator. During operation of the stator, however, settlement processes and the like can occur, which can have a disadvantageous effect on the voltage acting on the winding. Presentation of the invention
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention as characterized in the claims, deals with the problem of showing a possibility for the axial tensioning of a stator winding which can better ensure that a desired tension, in particular permanently, prevails.
  • the invention is based on the general idea of supporting the winding head on the core end face with the aid of winding supports arranged distributed over the circumference via adjustable or adjustable compression springs.
  • the adjustability or readjustability of the compression springs is achieved in that the compression springs are supported on the winding supports via stops, the position of which can be adjusted, adjusted or adjusted relative to the respective winding support. By positioning the stops, the pretension of the compression springs can be set, with which the compression springs are supported axially on the core face. At the same time, the axial tension on the winding head and thus the winding is adjusted.
  • the proposed device can ensure the desired tension of the winding even if the winding head is subject to settlement processes, thermal expansion or the like removed from the core face, since the winding supports can follow this relative movement.
  • the choice of compression springs with a relatively flat spring characteristic ensures that a changing spring length only entails a small change in the pressure force.
  • the device can advantageously also be used for bracing during the manufacture of the end winding, that is to say during its solidification (polymerization).
  • the compression springs can each be accommodated in an axial through hole formed in the respective winding support, which is open on both sides and which has an internal thread in at least one end section facing away from the core end face, a screw bolt being screwed into this end section, which can be adjusted Forms stop on which the compression spring is axially supported.
  • This measure provides a particularly easily adjustable stop, which simplifies the tensioning or re-tensioning of the compression springs and thus the winding.
  • each winding support can have at least one support element, by means of which the respective winding support is supported on the funnel-shaped outside of the winding head, wherein each support element is designed to be adjustable or adjustable relative to the respective winding support in its support direction.
  • This measure can ensure that the individual winding supports are free of play against the winding head even in the event of greater position and shape tolerances of the winding supports and of the winding head. This enables a particularly homogeneous and symmetrical power transmission to be guaranteed.
  • the proposed measure makes it possible to change the shape, in particular of the winding heads, which can occur during the operation of the stator, to be taken into account during an inspection by re-adjusting or readjusting the support elements.
  • the single figure shows a simplified axial section of a stator in the area of an inventive device for tensioning a winding.
  • a stator 1 which is only shown in certain areas, in particular a generator stator 1 of a generator (not otherwise shown), which is used, for example, in a power plant for generating electrical energy, comprises a core 2, likewise only partially shown, which is shown in the figure in such a way that its longitudinal central axis runs horizontally.
  • the longitudinal central axis of the core 2 is located outside the drawing plane of the figure, but a double arrow 7 is shown for illustration, which runs parallel to the longitudinal central axis of the core 2 and thus represents the axial direction.
  • the core 2 has an axial end face 3, which is formed here on a press plate 4 of the core 2. With the help of two such pressing plates 4 arranged at the two axial ends of the core 2, the core 2 can be arranged in between constructive, not shown sheet metal segments are clamped together in the axial direction.
  • the core 2 On its inner circumference, the core 2 contains longitudinal grooves, not shown here, in which winding rods 5 of a winding 6 are accommodated.
  • These winding bars 5 are led out of the core 2 on the end face 3 of the core 2 in the axial direction 7 and bent radially outward and in the circumferential direction of the stator 1.
  • the winding bars 5 are bent and in particular connected to one another in such a way that the winding bars 5 form a winding head 8 which widens in a funnel-shaped or conical shape with increasing distance from the core 2.
  • the composite formed from the winding bars 6 is stabilized by means of one or more inner plates 9 and by means of one or more outer plates 10, these plates 9 and 10 being clamped together by means of tension screws 11.
  • a device 12 In order to be able to tension the winding 6 or its winding rods 5 or the winding head 8 in the axial direction 7, a device 12 according to the invention is used.
  • This device 12 has a plurality of winding supports 13 which are arranged on the end face 3 of the core 2 and are distributed circumferentially, in particular uniformly, with respect to the winding head 8. Only one of these winding supports 13 is visible in section according to the figure.
  • the winding supports 13 are wedge-shaped or triangular and are supported on the one hand on a funnel-shaped outer side 14 of the winding head 8. This outer side 14 is located on the outer plate or plates 10.
  • the winding supports 13, on the other hand, are axially supported on the end face 3 of the core 2.
  • winding supports 13 With the help of these winding supports 13, forces are introduced into the winding head 8 which have both axial and radial components. Due to the funnel shape of the winding head 8, the radial forces are deflected in the manner of a vault in the circumferential direction of the winding head 8, which on the one hand results in a stabilization of the shape of the winding head 8 and on the other hand makes the forces introduced via the winding supports 13 virtually point-like or linear , so that the winding 6 can be tensioned with axial forces.
  • winding supports 13 have an axially acting compression spring 15, which is designed here as a helical compression spring.
  • the compression spring 15 can, for example, also be designed as a plate spring or as a plate spring package.
  • the compression spring 15 is supported on the one hand by an insulating cam 16 on the core face 3. At its end facing away from the core 2, the compression spring 15 is supported on an abutment or stop 17 of the winding support 13.
  • the compression spring 15 is arranged to act axially, so that it is supported axially both on the core face 3 and on the stop 17.
  • the stop 17 is adjustable or positionable with respect to its position relative to the winding support 13 in the axial direction 7.
  • This is achieved in the present, preferred case in that an axially aligned through-bore 18 is formed in the winding support 13, which is open at each of its two axial ends.
  • This through-hole 18 contains at least in an end section 19 facing away from the core 2 and identified in the figure by a curly bracket 20.
  • a screw bolt 21 is screwed into this end section 19 and forms the stop 17 with its end face facing the core 2.
  • the compression spring 15 is also arranged in the through hole 18 and is supported therein on the stop 17 or on the screw bolt 21.
  • a form-locking contour 22 is formed on the bolt 21, which e.g.
  • This positive locking contour 22 enables a positive coupling of the screw bolt 21 with a suitable tool, which makes it possible to introduce torques into the screw bolt 21.
  • the winding supports 13 are held and / or arranged on the end face 3 of the core 2 in such a way that they can lift off the end face 3 in the axial direction 7.
  • the illustrated winding support 13 is held on the end face 3 of the core 2 with the aid of a leaf spring 23 in such a way that it can lift off the end face 3 in the axial direction 7 against the tensile force of the leaf spring 23.
  • This is realized, for example, in that the leaf spring 23 is fastened to the winding support 13 with a first section 24 and, at a distance therefrom, is fastened to the press plate 4 in a second section 25 via a spacer element 26.
  • the leaf spring 23 is curved in a suitable manner between the fastening points in order to ensure the desired flexibility in the axial direction 7.
  • the winding supports 13 are e.g. by a step 27, radially and axially by a suitable guide, not shown here, and secured with suitable measures, not shown here, against rotation about the longitudinal central axis of the core 2.
  • the device 12 has a support ring 28 which is connected to the ends of the winding supports 13 facing away from the core 2. All the winding supports 13 are supported radially and connected to one another via this common support ring 28.
  • the winding supports 13 have two support elements 29, via which the winding support 13 is supported on the outside 14 of the winding head 8. It is clear that more or fewer support elements 29 can also be provided. These support elements 29 are adjustable relative to the respective winding support 13 with regard to their position in their support direction 30 symbolized by a double arrow. The support direction 30 is expediently perpendicular on the outside 14 of the winding head 8.
  • the support elements 29 are each formed by a screw 31 which is screwed into a threaded bore 32 with a thread 33 formed in the winding support 13.
  • This threaded bore 32 is expediently open at its end facing away from the winding head 8 and is therefore suitable W 03
  • the screw 31 used has a positive-locking contour 34, e.g. in the form of an inner hex or inner torx, so that here too a form-fitting coupling with a suitable tool for introducing a torque is made possible.
  • the present invention works as follows:
  • the compression springs 15 are first deactivated.
  • the compression springs 15 can e.g. can be deactivated in that the screw bolt 21 is unscrewed sufficiently far from the through hole 18. This results in an initial state in which the winding supports 13, for example due to the leaf springs 23, are in a predetermined initial position in which they are in particular axially in contact with the core end face 3.
  • the support elements 29 are now adjusted towards the winding head 8 until they rest on the outside 14 of the winding head 8.
  • the support elements 29 are preferably adjusted in such a way that there is a predetermined contact pressure between the winding support 13 and the winding head 8. This predetermined support pressure is accompanied by a corresponding torque on the screw 31 of the support element 29, so that a torque wrench or the like can expediently be used when tightening the screws 31 to adjust the support elements 29.
  • the positioning of the support elements 29 ensures that the winding supports 13 each rest against the winding head 8 without play.
  • the compression springs 15 are activated, for example by screwing the screw bolt 21 into the through hole 18 for a sufficiently long time.
  • the stop 17 is positioned in the axial direction 7 by the screw actuation of the screw bolt 21, as a result of which the tension of the compression spring 15 changes.
  • the stop 17 is expediently adjusted until the winding support 13 is in contact with the compression spring 15 with a predetermined contact pressure on the end face 3 of the core 2 and / or on the Outside 14 of the winding head 8 is supported. Since here too the axial contact force is accompanied by a torque on the screw bolt 21, the desired contact pressure can expediently be set with a torque wrench or the like which is used when screwing in the screw bolt 21.
  • the invention therefore makes it possible to ensure a desired minimum voltage of the winding 6 even during relative adjustments between the winding head 8 and the core 2.
  • the compression springs 15 are first deactivated by unscrewing the bolts 21 sufficiently far again. It is then possible to readjust the support elements 29 in order to close the gap that may occur. After the support elements 29 have been positioned, the compression springs 15 are activated again in the manner already described above.
  • the support elements 29 and / or the screw bolt 21 can be provided.
  • the support elements 29 can be secured against twisting with an adhesive.
  • a pin or the like as a rotation lock, which secures the screw bolt 21 or the screw 31 against twisting by positive locking.
  • two devices 12 according to the invention can cooperate for tensioning the winding 6, which are each arranged at one axial end of the stator 1, provided that such a funnel-shaped winding head 8 is formed at each axial end of the winding 6.
  • the invention is not limited to a generator stator; rather, the invention basically also includes a stator for an electric motor of a corresponding design.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (12) zum axialen Spannen einer Wicklung (6) eines Stators (1), insbesondere eines Generatorstators einer Kraftwerksanlage. Die Wicklung (6) weist einen Wickelkopf (8) auf. An der Stirnseite (3) des Kerns (2) sind mehrere Wicklungsstützen (13) angeordnet. Jede Wicklungsstütze (13) stütz sich einerseits an der trichterförmigen Aussenseite (14) des Wickelkopfs (8) ab. Jede wicklungsstütze (13) stützt sich andererseits an der Stirnseite (3) des Kerns (2) axial ab. Die Wicklungsstützen (13) weisen jeweils eine axial wirkende Druckfeder (15) auf, die sich an der Stirnseite (3) axial abstützt. Der Anschlag (17) ist relativ zu Wicklungsstütze (13) axial einstellbar. Die Wicklungsstützen (13) sind von der Stirnseite (3) des Kerns (2) axial abhebbar angeordnet.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum axialen Spannen einer Statorwicklung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum axialen Spannen einer Wicklung eines Stators, insbesondere eines Generatorstators für eine Kraftwerksanlage. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum axialen Spannen oder Nachspannen eines Statorwickelkopfs.
Stand der Technik
Üblicherweise besitzt ein Stator, insbesondere ein Generatorstator einer Kraftwerksanlage, einen Kern sowie eine Wicklung, die mehrere Wicklungsstäbe aufweist. Diese Wicklungsstäbe sind zumindest an einer axialen Stirnseite des Stator- kems mit ihren Enden aus dem Statorkern herausgeführt und so umgebogen und miteinander verbunden, daß sie an der Kernstirnseite einen Wickelkopf bilden, der sich mit zunehmendem Abstand vom Kern trichterförmig oder kegelförmig erweitert. Für den Betrieb des Stators muß dieser Wickelkopf in der Achsrichtung des Stators, also axial unter Zugspannung am Kern abgestützt werden, um die im Betrieb auftretenden elektrodynamischen Kräfte aufnehmen zu können. Üblicherweise wird die gewünschte Vorspannung der Wicklung bereits bei der Herstellung des Stators aufgebracht. Im Betrieb des Stators kann es jedoch zu Setzungsvorgängen und dergleichen kommen, die sich nachteilig auf die an der Wicklung wirksame Spannung auswirken können. Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für das axiale Spannen einer Statorwicklung eine Möglichkeit aufzuzeigen, die besser gewährleisten kann, daß eine gewünschte Spannung, insbesondere dauerhaft, herrscht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Wickelkopf mit Hilfe von umfangsmäßig verteilt angeordneten Wicklungsstützen über einstellbare bzw. nachstellbare Druckfedern an der Kernstirnseite abzustützen. Erfindungsgemäß wird die Einstellbarkeit bzw. Nachstellbarkeit der Druckfedern dadurch erreicht, daß sich die Druckfedern an den Wicklungsstützen über Anschläge abstützen, deren Position relativ zur jeweiligen Wicklungsstütze ver-, ein- bzw. nachstellbar ist. Durch die Positionierung der Anschläge kann die Vorspannung der Druckfedern eingestellt werden, mit der sich die Druckfedern axial an der Kernstirnseite abstützen. Gleichzeitig wird dadurch die axiale Spannung am Wickelkopf und somit der Wicklung eingestellt. Da die Wicklungsstützen erfindungsgemäß so an der Kernstirnseite gehaltert oder angebracht sind, daß sie in axialer Richtung von der Kernstirnseite abheben können, kann die vorgeschlagene Vorrichtung die gewünschte Spannung der Wicklung auch dann gewährleisten, wenn sich der Wickelkopf aufgrund von Setzungsvorgängen, thermischer Ausdehnung oder dergleichen von der Kernstirnseite entfernt, da die Wicklungsstützen dieser Relativbewegung folgen können. Die Wahl von Druckfedem mit relativ flacher Federkennlinie gewährleistet hierbei, daß eine sich ändernde Federlänge nur eine kleine Druckkraftänderung mit sich bringt.
Auf diese Weise wird ein dauerhafter Formschluss, d.h. die erforderliche dauerhafte Verspannung zwischen Wickelkopf und Abstützung erreicht. Die Vorrichtung kann vorteilhaft auch bereits bei der Fertigung des Wickelkopfs, also bei dessen Verfestigung (Polymerisation) zur Verspannung verwendet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können die Druckfedern jeweils in einer in der jeweiligen Wicklungsstütze ausgebildeten axialen Durchgangsbohrung untergebracht sein, die beidseitig offen ist und die zumindest in einem von der Kernstirnseite abgewandten Endabschnitt ein Innengewinde aufweist, wobei in diesen Endabschnitt ein Schraubbolzen eingeschraubt ist, der den einstellbaren Anschlag bildet, an dem sich die Druckfeder axial abstützt. Durch diese Maßnahme wird ein besonders einfach einstellbarer Anschlag bereitgestellt, wodurch sich das Spannen oder Nachspannen der Druckfedern und somit der Wicklung vereinfacht.
Es ist zweckmäßig, die Wicklungsstützen jeweils über eine Blattfeder an der Kernstirnseite zu haltern. Diese Maßnahme vereinfacht die Montage der Wicklungsstützen, da die Blattfedern bei deaktivierter bzw. noch nicht eingebauter Druckfeder gewährleisten, daß die Wicklungsstützen eine gewünschte Ausgangslage einnehmen, in der sie axial spielfrei an der Kernstirnseite anliegen. Es ist klar, daß die von den Druckfedern zwischen den Wicklungsstützen und der Kernstirnseite übertragenen abstoßenden Druckkräfte erheblich größer sind als die von den Blattfedern übertragenen anziehenden Zugkräfte.
Bei einer besonders interessanten Ausführungsform kann jede Wicklungsstütze wenigstens ein Abstützelement aufweisen, über das bzw. über die sich die jeweilige Wicklungsstütze an der trichterförmigen Außenseite des Wickelkopfs abstützt, wobei jedes Abstützelement relativ zur jeweiligen Wicklungsstütze in seiner Abstützrichtung einstellbar oder justierbar ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann gewährleistet werden, daß die einzelnen Wicklungsstützen auch bei größeren Lage- und Formtoleranzen der Wicklungsstützen sowie des Wickelkopfs spielfrei am Wickelkopf anliegen. Hierdurch kann eine besonders homogene und symmetrische Kraftübertragung gewährleistet werden. Des weiteren ist es durch die vorgeschlagene Maßnahme möglich, Formänderungen, insbesondere des Wickel- kopfs, die im Betrieb des Stators auftreten können, im Rahmen einer Inspektion berücksichtigen zu können, indem die Abstützelemente neu eingestellt, bzw. nachjustiert werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen vereinfachten Axialschnitt eines Stators im Bereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Spannen einer Wicklung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend der Figur umfaßt ein nur bereichsweise dargestellter Stator 1 , insbesondere ein Generatorstator 1 eines im übrigen nicht dargestellten Generators, der beispielsweise bei einer Kraftwerksanlage zur Erzeugung elektrischer Energie Anwendung findet, einen ebenfalls nur teilweise dargestellten Kern 2, der in der Figur so gezeigt ist, daß seine Längsmittelachse horizontal verläuft. Die Längsmittelachse des Kerns 2 befindet sich außerhalb der Zeichnungsebene der Figur, jedoch ist zur Veranschaulichung ein Doppelpfeil 7 dargestellt, der parallel zur Längsmittelachse des Kerns 2 verläuft und somit die Axialrichtung repräsentiert.
Der Kern 2 besitzt eine axiale Stirnseite 3, die hier an einer Preßplatte 4 des Kerns 2 ausgebildet ist. Mit Hilfe von zwei solchen, an den beiden axialen Enden des Kerns 2 angeordneten Preßplatten 4 können dazwischen angeordnete, den Kern 2 aufbauende, hier nicht gezeigte Blechsegmente in axialer Richtung miteinander verspannt werden. An seinem Innenumfang enthält der Kern 2 hier nicht gezeigte Längsnuten, in denen Wicklungsstäbe 5 einer Wicklung 6 untergebracht sind. Diese Wicklungsstäbe 5 sind an der Stirnseite 3 des Kerns 2 in der axialen Richtung 7 aus dem Kern 2 herausgeführt und radial nach außen sowie in Umfangsrichtung des Stators 1 umgebogen. Die Wicklungsstäbe 5 sind dabei so gebogen und insbesondere miteinander verbunden, daß die Wicklungsstäbe 5 einen Wickelkopf 8 bilden, der sich mit zunehmendem Abstand vom Kern 2 trichterförmig oder kegelförmig erweitert.
Im Bereich des Wickelkopfs 8 ist der aus den Wicklungsstäben 6 gebildete Verbund mittels einer oder mehrerer innerer Platten 9 sowie mittels einer oder mehrerer äußerer Platten 10 stabilisiert, wobei diese Platten 9 und 10 über Zugschrauben 11 miteinander verspannt sind.
Um die Wicklung 6 bzw. deren Wicklungsstäbe 5 respektive den Wickelkopf 8 in der axialen Richtung 7 spannen zu können, wird eine Vorrichtung 12 nach der Erfindung verwendet. Diese Vorrichtung 12 besitzt mehrere Wicklungsstützen 13, die an der Stirnseite 3 des Kerns 2 angeordnet und bezüglich des Wickelkopfes 8 um- fangsmäßig, insbesondere gleichmäßig, verteilt sind. Von diesen Wicklungsstützen 13 ist im Schnitt gemäß der Figur lediglich eine sichtbar. Die Wicklungsstützen 13 sind keilförmig oder dreieckförmig ausgebildet und stützen sich einerseits an einer trichterförmigen Außenseite 14 des Wickelkopfs 8 ab. Diese Außenseite 14 befindet sich hierbei an der oder den Außenplatten 10. Die Wicklungsstützen 13 stützen sich andererseits an der Stirnseite 3 des Kerns 2 axial ab. Mit Hilfe dieser Wicklungsstützen 13 werden Kräfte in den Wickelkopf 8 eingeleitet, die sowohl axiale als auch radiale Komponenten aufweisen. Durch die Trichterform des Wickelkopfs 8 werden die radialen Kräfte nach Art eines Gewölbes in Umfangsrichtung des Wickelkopfs 8 umgelenkt, wodurch sich zum einen eine Stabilisierung der Form des Wickelkopfs 8 und zum anderen eine Vergleichmäßigung der über die Wicklungsstützen 13 quasi punkt- oder linienförmig eingeleiteten Kräfte ergibt, so daß die Wicklung 6 mit axialen Kräften gespannt werden kann. Mehrere, vorzugsweise alle, Wicklungsstützen 13 besitzen eine axial wirkende Druckfeder 15, die hier als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Die Druckfeder 15 kann z.B. auch als Tellerfeder oder als Tellerfederpaket ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, mehrere Druckfedern 15 an der Wicklungsstütze 13 auszubilden. Die Druckfeder 15 stützt sich einerseits über einen Isoliernocken 16 an der Kernstirnseite 3 ab. An ihrem vom Kern 2 abgewandten Ende stützt sich die Druckfeder 15 an einem Widerlager oder Anschlag 17 der Wicklungsstütze 13 ab. Dabei ist die Druckfeder 15 axial wirkend angeordnet, so daß sie sich axial sowohl an der Kernstirnseite 3 als auch am Anschlag 17 abstützt.
Erfindungsgemäß ist der Anschlag 17 bezüglich seiner Position relativ zur Wicklungsstütze 13 in der axialen Richtung 7 einstellbar bzw. positionierbar ausgebildet. Erreicht wird dies im vorliegenden, bevorzugten Fall dadurch, daß in der Wicklungsstütze 13 eine axial ausgerichtete Durchgangsbohrung 18 ausgebildet ist, die an ihren beiden axialen Enden jeweils offen ist. Diese Durchgangsbohrung 18 enthält zumindest in einem vom Kern 2 abgewandten, in der Figur durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten Endabschnitt 19 ein Innengewinde 20. In diesen Endabschnitt 19 ist ein Schraubbolzen 21 eingeschraubt, der mit seiner dem Kern 2 zugewandten Stirnseite den Anschlag 17 bildet. Die Druckfeder 15 ist ebenfalls in der Durchgangsbohrung 18 angeordnet und stützt sich darin, am Anschlag 17 bzw. am Schraubbolzen 21 ab. An seinem vom Kern 2 abgewandten Ende ist am Schraubbolzen 21 eine Formschlußkontur 22 ausgebildet, die z.B. die Form eines Außenmehrkants oder eines Inneninbus oder eines Innentorx besitzt. Diese Formschlußkontur 22 ermöglicht eine formschlüssige Kopplung des Schraubbolzens 21 mit einem geeigneten Werkzeug, wodurch es möglich ist, Drehmomente in den Schraubbolzen 21 einzuleiten. Durch Verdrehen des Schraubbolzens 21 ist dieser in Axialrichtung 7 verstellbar, wodurch die Position des Anschlags 17 justierbar ist.
Von besonderer Bedeutung ist bei der vorliegenden Erfindung, daß die Wicklungsstützen 13 so an der Stirnseite 3 des Kerns 2 gehaltert und/oder angeordnet sind, daß sie in der axialen Richtung 7 von der Stirnseite 3 abheben können. Im vorliegenden Fall ist die dargestellte Wicklungsstütze 13 mit Hilfe einer Blattfeder 23 so an der Stirnseite 3 des Kerns 2 gehaltert, daß sie entgegen der Zugkraft der Blattfeder 23 in Axialrichtung 7 von der Stirnseite 3 abheben kann. Realisiert wird dies beispielsweise dadurch, daß die Blattfeder 23 mit einem ersten Abschnitt 24 an der Wicklungsstütze 13 befestigt ist und beabstandet dazu in einem zweiten Abschnitt 25 über ein Distanzelement 26 an der Preßplatte 4 befestigt ist. Zwischen den Befestigungsstellen ist die Blattfeder 23 in geeigneter Weise gewölbt, um die gewünschte Nachgiebigkeit in Axialrichtung 7 zu gewährleisten.
Die Wicklungsstützen 13 sind, z.B. durch eine Stufe 27, radial und durch eine geeignete, hier nicht gezeigte Führung axial geführt und mit geeigneten, hier nicht näher dargestellten Maßnahmen gegen Verdrehen um die Längsmittelachse des Kerns 2 gesichert.
Des weiteren weist die Vorrichtung 12 einen Abstützring 28 auf, der an den vom Kern 2 abgewandten Enden der Wicklungsstützen 13 mit diesen verbunden ist. Über diesen gemeinsamen Abstützring 28 sind alle Wicklungsstützen 13 radial abgestützt und miteinander verbunden.
Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform besitzen die Wicklungsstützen 13 zwei Abstützelemente 29, über die sich die Wicklungsstütze 13 an der Außenseite 14 des Wickelkopfs 8 abstützt. Es ist klar, daß auch mehr oder weniger Abstützelemente 29 vorgesehen sein können. Diese Abstützelemente 29 sind relativ zur jeweiligen Wicklungsstütze 13 hinsichtlich ihrer Position in ihrer durch einen Doppelpfeil symbolisierten Abstützrichtung 30 justierbar bzw. einstellbar ausgebildet. Die Abstützrichtung 30 steht zweckmäßig senkrecht auf der Außenseite 14 des Wickelkopfs 8.
Beispielsweise sind die Abstützelemente 29 jeweils durch eine Schraube 31 gebildet, die in eine in der Wicklungsstütze 13 ausgebildete Gewindebohrung 32 mit einem Gewinde 33 eingeschraubt ist. Zweckmäßig ist diese Gewindebohrung 32 an ihrem vom Wickelkopf 8 abgewandten Ende offen und somit für ein geeignetes W 03
8
Werkzeug zugänglich. Beispielsweise besitzt die verwendete Schraube 31 an ihrem vom Wickelkopf 8 abgewandten Ende eine Formschlußkontur 34, z.B. in Form eines Inneninbus oder Innentorx, so daß auch hier eine formschlüssige Kopplung mit einem geeigneten Werkzeug zur Einleitung eines Drehmoments ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung funktioniert wie folgt:
Zum Spannen der Wicklung 6 sind zunächst die Druckfedern 15 deaktiviert. Die Druckfedern 15 können z.B. dadurch deaktiviert werden, daß der Schraubbolzen 21 hinreichend weit aus der Durchgangsbohrung 18 herausgeschraubt wird. Hierdurch ergibt sich ein Ausgangszustand, bei dem die Wicklungsstützen 13, beispielsweise durch die Blattfedern 23 in einer vorbestimmten Ausgangslage liegen, in der sie insbesondere axial an der Kernstirnseite 3 anliegen. Bei deaktivierten Druckfedern 15 werden nun die Abstützelemente 29 solange auf den Wickelkopf 8 zu verstellt, bis sie an der Außenseite 14 des Wickelkopfs 8 anliegen. Vorzugsweise erfolgt die Justierung der Abstützelemente 29 dabei so, daß sich ein vorbestimmter Anpreßdruck zwischen Wicklungsstütze 13 und Wickelkopf 8 ergibt. Dieser vorbestimmte Abstützdruck geht mit einem entsprechenden Drehmoment an der Schraube 31 des Abstützelements 29 einher, so daß zweckmäßig ein Drehmomentschlüssel oder dergleichen beim Anziehen der Schrauben 31 zum Justieren der Abstützelemente 29 verwendet werden kann.
Durch das Positionieren der Abstützelemente 29 wird gewährleistet, daß die Wicklungsstützen 13 jeweils spielfrei am Wickelkopf 8 anliegen. Nach der Justierung der Abstützelemente 29 erfolgt die Aktivierung der Druckfedern 15, indem beispielsweise der Schraubbolzen 21 hinreichend lange in die Durchgangsbohrung 18 eingeschraubt wird. Durch die Schraubbetätigung des Schraubbolzens 21 wird der Anschlag 17 in Axialrichtung 7 positioniert, wodurch sich die Spannung der Druckfeder 15 verändert. Zweckmäßig erfolgt auch hier die Verstellung des Anschlags 17 solange, bis sich die Wicklungsstütze 13 über die Druckfeder 15 mit einem vorbestimmten Anpreßdruck an der Stirnseite 3 des Kerns 2 und/oder an der Außenseite 14 des Wickelkopfs 8 abstützt. Da auch hier die axiale Anpreßkraft mit einem Drehmoment am Schraubbolzen 21 einhergeht, kann der gewünschte Anpreßdruck zweckmäßig mit einem Drehmomentschlüssel oder dergleichen eingestellt werden, der beim Einschrauben des Schraubbolzens 21 verwendet wird.
Wenn nun im Betrieb, z.B. durch Setzungseffekte im Kern 2 oder durch thermische Ausdehnung der Wicklungsstäbe 5 eine Relativverstellung zwischen dem Wickelkopf 8 und dem Kern 2 erfolgt, derart, daß sich der Wickelkopf 8 (etwas) von der Stirnseite 3 des Kerns 2 entfernt, können die Wicklungsstützen 13 dieser Relativbewegung des Wickelkopfs 8 folgen, da die Wicklungsstützen 13 in Axialrichtung 7 vom Kern 2 abheben können und da die Abstützung der Wicklungsstützen 13 am Kern 2 über die Druckfedern 15 erfolgt. Die Distanzänderung zwischen Anschlag 17 und Stirnseite 3 des Kerns 2 kann die Druckfeder 15 durch eine entsprechende Längenänderung ausgleichen. Durch diese Längenänderung der Druckfeder 15 nimmt zwar die Anpreßkraft der Druckfeder 15 ab, diese Kraftabnahme kann aber durch die Auswahl einer Druckfeder 15 mit einer entsprechend flachen Kennlinie relativ klein gehalten werden.
Die Erfindung ermöglicht es daher auch bei im Betrieb auftretenden Relativverstellungen zwischen Wickelkopf 8 und Kern 2 eine gewünschte Mindestspannung der Wicklung 6 zu gewährleisten.
Im Betrieb des mit dem Stator 1 ausgestatteten Generators kann es ebenfalls zu Setzungen oder Formänderungen, insbesondere am Wickelkopf 8, kommen. Diese Formänderungen haben zur Folge, daß eine oder mehrere Wicklungsstützen 13 im Bereich ihrer Abstützelemente 29 vom Wickelkopf 8 abheben. Im Rahmen einer Inspektion kann dies festgestellt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 ermöglicht eine Kompensation dieser Formänderungen. Dazu werden zunächst die Druckfedern 15 deaktiviert, indem wieder die Schraubbolzen 21 hinreichend weit ausgeschraubt werden. Anschließend ist es möglich, die Abstützelemente 29 neu zu justieren, um den gegebenenfalls auftretenden Spalt wieder zu schließen. Nach dem Positionieren der Abstützelemente 29 erfolgt wieder die Aktivierung der Druckfedern 15 in der bereits oben beschriebenen Weise.
Um ein selbsttätiges Verdrehen und Verstellen der Abstützelemente 29 und/oder des Schraubbolzens 21 zu verhindern, können entsprechende Drehsicherungen vorgesehen sein. Beispielsweise können die Abstützelemente 29 mit einem Klebstoff gegen Verdrehen gesichert sein. Ebenso ist es möglich, als Drehsicherung einen Stift oder dergleichen zu verwenden, der den Schraubbolzen 21 bzw. die Schraube 31 durch Formschluß gegen verdrehen sichert.
Es ist klar, daß zum Spannen der Wicklung 6 auch zwei Vorrichtungen 12 nach der Erfindung zusammenwirken können, die jeweils an einem axialen Ende des Stators 1 angeordnet sind, sofern an jedem axialen Ende der Wicklung 6 ein derartiger, trichterförmiger Wickelkopf 8 ausgebildet ist.
Obwohl die hier beschriebene, bevorzugte Ausführungsform den Stator 1 eines Generators betrifft, ist die Erfindung nicht auf einen Generatorstator begrenzt, vielmehrerfaßt die Erfindung grundsätzlich auch einen Stator für einen Elektromotor entsprechender Bauweise.
Bezugszeichenliste
1 Stator
2 Kern
3 Stirnseite von 2
4 Preßplatte
5 Wicklungsstab
6 Wicklung
7 Axialrichtung
8 Wickelkopf
9 Innenplatte 1
Außenplatte
Zugschraube
Vorrichtung
Wicklungsstütze
Außenseite von 8
Druckfeder
Isoliernocken
Anschlag
Durchgangsbohrung
Endabschnitt von 18
Innengewinde von 19
Schraubbolzen
Formschlußkontur von 21
Blattfeder erster Abschnitt von 23 zweiter Abschnitt von 23
Distanzelement
Stufe
Abstützring
Abstützelement
Abstützrichtung von 29
Schraube
Gewindebohrung
Gewinde
Formschlußkontur

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum axialen Spannen einer Wicklung (6) eines Stators (1), insbesondere eines Generatorstators einer Kraftwerksanlage, wobei die Wicklung (6) mehrere Wicklungsstäbe (5) aufweist, die zumindest an einer axialen Stirnseite (3) eines Kerns (2) des Stators (1) mit ihren axial aus dem Kern (2) des Stators (1) herausgeführten Enden einen sich trichterförmig erweiternden Wickelkopf (8) bilden, mit folgenden Merkmalen:
- an der Stirnseite (3) des Kerns (2) sind mehrere Wicklungsstützen (13) bezüglich des Wickelkopfs (8) umfangsmäßig verteilt angeordnet,
-jede Wicklungsstütze (13) stützt sich einerseits an einer trichterförmigen Außenseite (14) des Wickelkopfs (8) ab,
- jede Wicklungsstütze (13) stützt sich andererseits an der Stirnseite (3) des Kerns (2) axial ab,
- mehrere oder alle Wicklungsstützen (13) weisen jeweils mindestens eine axial wirkende Druckfeder (15) auf, die sich einerseits direkt oder indirekt an der Stirnseite (3) des Kerns (2) und andererseits an einem Anschlag (17) der Wicklungsstütze (13) axial abstützt,
- die Anschläge (17) sind relativ zur jeweiligen Wicklungsstütze (13) in axialer Richtung (7) einstellbar ausgebildet,
- die Wicklungsstützen (13) sind von der Stirnseite (3) des Kerns (2) in axialer Richtung (7) abhebbar angeordnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckfeder (15) über einen Isoliernocken (16) an der Stirnseite (3) des Kerns (2) abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (15) in einer in der jeweiligen Wicklungsstütze (13) ausgebildeten axialen Durchgangsbohrung (18) untergebracht ist, die beidseitig offen ist und die zumindest in einem von der Stirnseite (3) des Kerns (2) abgewandten Endabschnitt (19) ein Innengewinde (20) aufweist, wobei in diesem Endabschnitt (19) ein Schraubbolzen (21) eingeschraubt ist, der den einstellbaren Anschlag (17) bildet, an dem sich die Druckfeder (15) axial abstützt. orrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubbolzen (21) an seinem vom Kern (2) abgewandten Ende eine Formschlußkontur (22) aufweist, die eine formschlüssige Kopplung mit einem Werkzeug zur Drehmomenteinleitung ermöglicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (15) als Schraubenfeder ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Wicklungsstützen (13) an der Stirnseite (3) des Kerns (2) axial und radial geführt und/oder gegen Verdrehen um die Längsmittelachse des Kerns (2) gesichert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Wicklungsstützen (13) jeweils über wenigstens eine Blattfeder (23) an der Kernstirnseite (3) gehaltert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsstützen (13) an ihren vom Kern (2) abgewandten Enden über einen gemeinsamen Abstützring (28) radial abgestützt und miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklungsstütze (13) wenigstens ein Abstützelement (29) aufweist, über das/die sich die jeweilige Wicklungsstütze (13) an der trichterförmigen Außenseite (14) des Wickelkopfs (8) abstützt, wobei jedes Abstützelement (29) relativ zur jeweiligen Wicklungsstütze (13) in seiner Abstützrichtung (30) einstellbar ausgebildet ist. orrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Abstützelemente (29) durch eine Schraube (31) gebildet ist, die sich einerseits über ihre Stirnseite an der Außenseite (14) des Wickelkopfs (8) und andererseits über ein Gewinde (33) an der jeweiligen Wicklungsstütze (13) abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (31) in einer mit dem Gewinde (33) ausgestatteten Bohrung (32) angeordnet ist, die an ihrem vom Wickelkopf (8) abgewandten Ende offen ist, wobei die Schraube (31) an ihrem vom Wickelkopf (8) abgewandten Ende eine Formschlußkontur (34) aufweist, die eine formschlüssige Kopplung mit einem Werkzeug zur Drehmomenteinleitung ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (31) mit Hilfe einer Drehsicherung gegen Verdrehen gesichert ist.
Verfahren zum Spannen einer Wicklung (6) eines Stators (1), insbesondere eines Generatorstators für eine Kraftwerksanlage, mit Hilfe einer Vorrichtung zumindest nach Anspruch 9, mit folgenden Schritten:
S1: bei deaktivierten Druckfedern (15) werden die Abstützelemente (29) solange verstellt, bis sie an der Außenseite (14) des Wickelkopfs (8) anliegen,
S2: Aktivieren der Druckfedern (15).
Verfahren zum axialen Nachspannen einer Wicklung (6) eines Stators (1), insbesondere eines Generatorstators für eine Kraftwerksanlage, mit Hilfe einer Vorrichtung zumindest nach Anspruch 9, mit folgenden Schritten:
S1: Deaktivieren der Druckfedern (15),
S2: Verstellen der Abstützelemente (29) bis diese an der Außenseite (14) des
Wickelkopfs (8) anliegen, S3: Aktivieren der Druckfedern (15). erfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente (29) solange verstellt werden, bis diese mit einem vorbestimmten Druck an der Außenseite (14) des Wickelkopfs (8) anliegen. erfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aktivieren der Druckfedern (15) die Anschläge (17) solange verstellt werden, bis sich die Wicklungsstützen (13) mit einem vorbestimmten Druck an der Stirnseite (3) des Kerns (2) und/oder an der Außenseite (14) des Wickelkopfs (8) abstützen.
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