DE1146185B

DE1146185B - Sicherung gegen axiale Verschiebung der Wicklungskappen an Laeufern elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE1146185B
Application number: DEL35705A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Blaesius; Dietrich Lambrecht
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-03-23
Filing date: 1960-03-23
Publication date: 1963-03-28
Also published as: CH387769A

Description

Sicherung gegen axiale Verschiebung der Wicklungskappen an Läufern elektrischer Maschinen Die Erfindung betrifft eine Sicherung von Wicklungskappen an schnellaufenden elektrischen Maschinen, insbesondere von Wicklungskappen an Turbogeneratoren.
Die aus dem aktiven Eisen von schnellaufenden elektrischen Maschinen herausragenden Wickelköpfe stützen sich gegen die starken Fliehkräfte an den Wicklungskappen in radialer Richtung ab. Hinzu kommen die in axiale Richtung schiebenden Kräfte, die durch Längsdehnung der Leiter als Folge von Erwärmung an den Wicklungskappen wirken.
Bisher war es üblich, jede Wicklungskappe auf den über die Wickelköpfe hinausragenden Enden der Maschinenwelle und auf dem Ballenende festzuschrumpfen. Dieser Anordnung haftete der große Nachteil an, daß die beidseitig festgeschrumpften Wicklungskappen die biegeelastischen Wellenschenkel starr überbrückten, was zu starken zusätzlichen Beanspruchungen in den Wicklungskappen führte bzw. die Laufruhe des Induktors herabsetzte. Zur Behebung dieses Nachteiles hat man jeweils zwischen den beiden Schrumpfsitzen eine Trennfuge vorgesehen.
Die neuere Entwicklung verzichtet ganz auf die Schrumpfsitze auf den Wellenschenkeln und sieht nur noch eine Befestigung der Wicklungskappen an den Ballenenden des Läufers vor. Diese Befestigungen bestehen aus vergrößerten Schrumpfsitzen und aus Sicherungen, die trotz hoher Beanspruchungen durch Flieh- und Schubkräfte sowie durch Schwingungen jede Änderung der Lage der Wicklungskappen, die ja mindestens eine starke Unwucht hervorruft, verhindern sollen.
Als Sicherungen sind schon Bajonettverhakungen bekanntgeworden. Axiale Nasen auf den Ballenenden und an den Innenseiten der Wicklungskappen greifen dabei in entsprechende axial gerichtete Nuten im Gegenstück ein und verbinden die beiden Teile nach einer Drehung um eine Teilung dieser Nuten formschlüssig, wobei die Keilwirkung an den Nasen der Wicklungskappen eine zusätzliche Spannungserhöhung hervorruft. Allen Bajonettverhakungen haftet der schwerwiegende Nachteil an, daß sie umfangreiche Fräsarbeiten an den Wicklungskappen erfordern. Um elektrische Verluste durch ein zusätzliches Magnetstreufeld im Bereich der Kappen zu vermeiden, werden diese aus nichtmagnetisierbarem austenitischem Stahl hergestellt, der infolge seiner hohen Mechanischen Festigkeit durch Fräsen oder Bohren fast nicht mehr zu bearbeiten ist. Am einfachsten von Alen Bearbeitungsarten gestaltet sich noch das Drehen. Es ist ebenfalls bereits vorgeschlagen worden, die Wicklungskappen mit dem Ballenende des Läufers zu verschrauben.
Es sind W icklungskappenkonstruktionen bekannt, bei denen die Wicklungskappe aus einem zylindrischen Teil, der den Wickelkopfraum in Umfangsrichtung abdeckt, und aus einem ebenen Ring besteht, der den Wickelkopfraum in axialer Richtung verschließt. Um ein Verschieben beider Wicklungskappenteile bei Axialschub gegeneinander zu verhindern, werden beide Teile durch einen auf der Innenseite des zylindrischen Teiles der Wicklungskappe angebrachten Sprengring gegeneinander gesichert. Diese Anordnung hat jedoch den großen Nachteil, daß der Sprengring nur sehr schlecht zugänglich ist.
Zur Sicherung der Wicklungskappen an Läufern elektrischer Maschinen, insbesondere an Läufern von Turbogeneratoren, bei denen die Wicklungskappen vorzugsweise nur an einem ihrer Enden auf den Läufer geschrumpft sind, schlägt die Erfindung vor, daß das läuferseitige Ende jeder Wicklungskappe jeweils den gleichen Durchmesser hat wie das. Ende des Läuferballens und daß neben den Enden von Läuferballen und Wicklungskappe in Umfangsrichtung äußere Ringnuten verlaufen, in die, die Stoßstellen zwischen Wicklungskappe und Läuferballen überbrückend, radial nach innen ragende Vorsprünge eines Ringes eingreifen.
Die Ringe lassen sich während des Aufschrumpfens der Wicklungskappen oder nach dem Aufschrumpfen anbringen und werden zweckmäßig etwa durch Keile in axialen Nuten des Läuferballens und der Ringe gegen Verdrehen gesichert. Erfindungsgemäß in erwärmtem Zustand angebracht, schrumpfen sie jeweils auf einen Ballenende des Läufers und einem hallenseitigen Ende der Wicklungskappe fest. Bestehen die Ringe aus je zwei Halbringen, aus mehreren Ringsegmenten oder einem Sprengring; so sind diese gegen Fliehkräfte zu sichern. Als Sicherung gegen Fliehkräfte eignen sich Schrumpfringe, die die einzelnen Teile der Ringe umschließen und durch die Schrumpfkräfte eine gute Verspannung mit Läufer und Wicklungskappen erzielen. Eine formschlüssige Verbindung der Wicklungskappen mit den Läuferenden kommt durch Vorsprünge an den Ringen zustande, die in entsprechende Vertiefungen in den Ballenenden des Läufers und in den hallenseitigen Enden der Wicklungskappen eingreifen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den dargestellten Ausführungsbeispielen hervor. Die Fig. 1 zeigt eine übersicht mit dem Läuferballen 11, auf den bei 12 die Wicklungskappe 13 geschrumpft ist. Der Ring 14, den der Schrumpfring 15 zusätzlich gegen Fliehkräfte sichert, verbindet formschlüssig den Läuferballen 11 mit der Wicklungskappe 13.
In den Fig. 2 bis 4 sind Einzelheiten dieser formschlüssigen Verbindung vergrößert herausgezeichnet. Die Bezugszahlen wurden beibehalten: Die formschlüssige Verbindung besteht aus in Umfangsrichtung verlaufenden Vorsprüngen 16 und 17 des Ringes 14, die in entsprechende Ringnuten 18 und 19 des Ballenendes des Läufers 11 und des hallenseitigen Endes der Wicklungskappe 13 eingreifen. Der Ring 14 überbrückt diese Ringnuten 18, 19 nach Art einer Klammer. Beim Erkalten des in erwärmtem Zustand aufgebrachten Ringes 14 pressen die axialen Schrumpfkräfte in diesem Ring über die Vorsprünge 16 und 17 den Läuferballen 11 und die Wicklungskappe 13 fest gegeneinander. Diese Kräfte verhindern, daß sich die Wicklungskappe 13 infolge der schiebenden Kräfte der erwärmten Wickelkopfleiter und infolge von Schwingungen aus ihrer genau axialen Lage mit dem Läufer verschiebt, was eine beträchtliche Unwucht und damit eine starke dynamische Beanspruchung der Läuferwelle und der Maschinenlager sowie eine große Laufunruhe bedeuten würde.
Den Ring 14 umschließt ein weiterer Schrumpfring 15, der den Ring 14 oder dessen Teile gegen Fliehkräfte sichert und der die Schrumpfkräfte im Ring 14 unterstützt. Ein kleiner in Umfangsrichtung verlaufender Vorsprung auf dem Ring 14 greift in eine Ringnut im Schrumpfring 15 und verhindert so dessen axiale Verschiebung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Anpreßflächen der Vorsprünge 16 und 17 sowie die der Ringnuten 18 und 19 gegen die Radien zur Wellenachse geneigt. So verspannen sich beim Aufschrumpfen des Ringes 14 und des Schrumpfringes 15 diese mit dem Läuferballen 11 und der Wicklungskappe 13 unter einer Keilwirkung. Die in Umfangsrichtung in dem Ring 14 und dem Schrumpfring 15 wirkenden Schrumpfkräfte unterstützen durch diese Keilwirkung die axialen Schrumpfkräfte im Ring 14 und tragen ebenfalls zu einer festen Anpressung der Wicklungskappe 13 an den Läuferballen 14 bei: Besteht der Ring 14 aus Halbringen oder einem Sprengring, so halten die Stahlbandagen 21 in der Fig. 4 diese zusammen, nachdem die Teile des Ringes 14 mittels geeigneter Vorrichtungen in die Ringnuten 18, 19 eingepreßt wurden: Die durch verschiedene Einpreßtiefen der Teile des Ringes 14 entstehenden Maßdifferenzen lassen sich abdrehen, bevor der Schrumpfring 15 aufgebracht wird.
Vorteilhaft verwendet man zur Verminderung von Streufeldern für den Ring 14 und den Schrumpfring 15 einen nichtmagnetisierbaren Werkstoff.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Sicherung gegen axiale Verschiebung der Wicklungskappen an Läufern elektrischer Maschinen, insbesondere an Läufern von Turbogeneratoren, wobei die Wicklungskappen vorzugsweise nur an einem ihrer Enden auf den Läufer geschrumpft sind, dadurch gakennmdch_ net, daß das läuferseitige Ende jeder Wicklungskappe jeweils den gleichen Durchmesser hat wie das Ende des Läuferballens und daß neben den, Enden von Läuferballen und Wicklungskappe in Umfangsrichtung äußere Ringnuten verlaufen, in die, die Stoßstelle zwischen Läuferballen und Wicklungskappe nach Art einer Klammerüberbrückend, radial nach innen ragende Vorsprünge eines Ringes eingreifen.
2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring als Ganzes. in erwärmtem Zustand aufgebracht wird und je auf einem Ende des Läuferballens und dem ballenseitigen Ende der Wicklungskappe unter Eingriff in die Ringnuten festschrumpft.
3. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus einem Sprengring oder mehreren Ringsegmenten besteht, die gegen Fliehkraftwirkungen gesichert sind.
4. Sicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bandagen die Segmente des Ringes umschließen.
5. Sicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrumpfring die Segmente des Ringes umschließt.
6. Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung auf dem Ring in eine Vertiefung des Schrumpfringes eingreift: 7.
Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Läuferballen und Wicklungskappen durch axiale Schrumpfkräfte inn Ring gegeneinandergepreßt werden: B.
Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßflächen der Vorsprünge am Ring und der Ringnuten in Wicklungskappe, und Läuferballen abgeschrägt sind und daß sich der Ring mit dem Läuferballen und der Wicklungskappe unter einer Keilwirkung verspannt.
9. Sicherung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ring und Schrumpfring in bekannter Weise aus einem nichtmagnetisierbaren Werkstoff bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 773 210; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1753 706; '' deutsche Auslegeschrift W 16506 VIII b / 21 d1 (bekanntgemacht am 29. 11. 1956).