DE1613125A1 - Vorrichtung zur Halterung der Windungsenden einer Statorwicklung in einer dynamoelektrischen Maschine - Google Patents

Description

ipV.-lng. Lothar Midiaesis ._Dr,

Patentanwalt

6 Frankiurt/fAain 1 ₆ Postlach 30t f

742-21-21-00057

General Electric Company, 1 Rive? Road, Seheneetady, N.Y.,USA

Yorriehtung zur Halterang der Windungsenden einer Statorwicklung in einer dynamoelektrischen Maschine

Die Erfindimg besieht sich auf eine Vorrichtung zur Halterung der Windungsenden .einer Ststorwleklun-g in einer dynaiaoeiektrisehen Maschine.

Eine solche Halierungsvorrichtung ist bereits in der US-Patentschrift 3 320 452 vorgeschlagen worden. Diese Haiterungsvorrichtung weist einen Ring aus einem harten Is.pliematerial auf, der

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die Windungsenden von außen umgibt. Weiterhin ist innen ein Ring aus einem harten Isoliermaterial vorgesehen, der von den radial innen liegenden Teilen der Windungsenden umgeben ist. Schließlich sind noch la diese beiden Ringe Verstärkungslage teilweise eingebettet. Nun sind die Windungsenden einer Statorwicklung meistens so angeordnet, daß sie vom Statorkern aus etwas radial nach außen verlaufen. Die beiden Ring® können daher von den Windungsenden in axialer Richtung weggleiten, wann sie während des üblichen Betriebs der Maschine Schwingungen ausgesetst sind.

Bei diesen Haiterungsvorrichtungen sind Maßnahmen getroffen worden, um die beiden Ringe in axialer Richtung festzulegen. Hierzu wurden Bolzen oder dergleichen verwendet, die in axialer Richtung vom Statorkern ausgingen und an den Verstärlcungsringen angriffen. In den meisten Fällen ragt nun der Statorkern radial nach außen recht beträchtlich über die Schlitze im Stator heraus, oder es sind außen am Statorkem andere Möglichkeiten vorhanden, um diejenigen Vorrichtungen anzubringen, mit denen die Ringe in axialer Richtung festgelegt werden.Häufig steht hierfür ein Flansch oder etwas Ahnliches zur Verfügung. Auf

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der anderen Seite ragtder. Stat©rkem nach innen'nur wenig an den Schlitzen vorbei, so daß. ®$ schwierig ist, innen am Statorkem axial verlaufende Bolzen oder dergleichen anzubringen„ mit denen der innere HaitertmgsTlng in axialer Richtung festgelegt werden, kann.

Die Brfindung soll daher eine Lösung für die Aufgabe angeben, wie der innere Ring einer Halterungsvorrichturig für die Windungsenden einer Staterwicklung in axialer Richtung festgelegt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, an den radial innen liegenden Teilen des zugehörigen Statorkerns zusätzliche BoI-zon oder dergleichen anzubringen.

Diese Aufgabe vilrd erfinaungsgemKß durch eine Anzahl von Bögein gelöst> die längs des tliüfangs des Wiekelkopfes einen gewissen Abstand voneinander aufweisen* rait ihreia einen-Ende an dein Süßeren BefestigungsTing befestigt sind, um die Windungsenden radial nach innen herungreifen und nit.ihrem anderen Ende an der» inneren Ring befestigt sind. Wenn der innere und der Äußere Ring in axialer Richtung richtig justiert sind, ergibt sich eine Halterungsvorrichtung für die Kindungsenden eineT Statotwicklung, bei der die

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beiden Ringe auch dann in axialer Richtung liegen bleiben, wenn magnetische und/oder mechanische Schwingungskräfte auf die Ringe einwirken. Eine zweckmäßige Weiterbildung besteht in einer Vorrichtung, durch die der äußere Ring gegenüber dem Statorkern in axialer Richtung justiert werden kann.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Teil eines Stators» aus dem eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hervorgeht.

Figur 2 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 1 von oben.

In den Figuren ist ein Statorkern TO für eine dynamoelektrische Maschine dargestellt, der in einen Statorrahmen (nicht gezeigt) eingesetzt werden kann» so daß er zusammen mit dem Statorrahmen den Stator eines Elektron«tors oder eines Generators bildet, was bekannt ist. Der Statorkern 10 kann aus einer Anzahl von Zuschnitten oder Stanzblechen aus ferromagnetischem Material hergestellt werden. Diese Stanzbleche werden aufeinander gelegt und beispielsweise über ein Widerlager 12 und einen Flansch 14 zusammengedrückt. Die radial innen liegende Fläche 16 des Statorkerns 10 grenzt eine zylindrische Bohrung ab, in die der Läufer des Motors

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oder des Generators eingesetzt >rird. Weiterhin ist der Kern nit einer Anzahl axial verlaufender Schlitze versehen, die innen auf seinem Umfang gleichförmig verteilt sind und sich meistens in die Bohrung hinein öffnen. .

In die Schlitze des Kerns 10 ist eine passende Wicklung eingelegt. Die Enden der einzelnen Windungen dieser Wicklung weisen eine untere Lage 20 und eine radial darOberliegende Lage 22 auf. Diese beiden Lagen überlappen sich. Die Maschine'weist nun eine Halterungsvorrichtung für die Windungsenden der Wicklung auf, die ohne Gurte, Bänder oder dergleichen arbeitet und mit einem inneren und mit einem äußeren Ring 24 und 26 versehen ist. Diese beiden Ringe sind aus einem starren Isoliermaterial hergestellt, für das vorzugsweise ein aushärtbarer Kunststoff verarbeitet ist. Der innere Ring 24 schmiegt sich an einen Teil der inneren Oberfläche der unteren Lage 20 an, während der äußere Ring 26 ganz ähnlich an der äußeren Oberfläche eines Teils der äußeren Lage 22 angeordnet ist. In den freiliegenden Oberflächen der beiden Ringe 24 und 26 sind Verstärkungsringe 30 und 32 teilweise eingebettet worden. Bei einer bevorzugten Ausiuhrungsform der Erfindung ist der innere Verstärkungsring 30 aus einem unmagnetisehen Material hergestellt worden. Ein ausgehärteter Polyesterkunststoff ist hierfür besonders geeignet. Der äußere Verstärkungsring 32 besteht aus Stahl. Von der Festigkeit her gesehen wäre es günstig, beide Verstärkungsringe 30 und 32 aus Stahl herzustellen, Es hat sich je

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doch häufig als günstig erwiesen, den inneren Verstärkungsring aus einem nicht leitenden Material herzustellen, weil dadurch induzierte Kreisströme und Wirbelstrom© in viel geringerem Umfang auftreten.

Wie die bisher beschriebene Halterungsvorrichtung für die Windungsenden einer Statorwicklung mit Isolierringen und Verstärkungsringen im einzelnen aufgebaut ist und hergestellt werden kann, ist in der bereits genannten US»Patentschrift 3 320 452 näher ausgeführt, so daß zur näheren Erläuterung auf diese US-Patentschrift verwiesen werden soll.

Bisher war es üblich, die beiden Verstärkungsringe 30 und 32 einzeln mit Hilfe von Schraubenbolzen oder dergleichen gegenüber dem Statorkern in axialer Richtung festzulegen bzw. zu fixieren. Nach der Erfindung wird dagegen die axiale Stellung beider Verstärkungsringe 30 und 32 gegeneinander festgelegt. Wenn man nämlich die axiale Stellung beider Ringe gegeneinander festlegt, ist auch der axiale Abstand jedes einseinen Ringes 30 und 32 gegenüber dem Statorkern 10 bestimmt. Da die Windungsenden in axialer Richtung nach oben laufen» kann der Ring 26 nicht vom Statorkern 10 weg geschoben werden, während der Ring 24 nicht in der Lage ist, axial nach innen auf den Statorkern 10 hin zu wandern. Dadurch ist die axiale Stellung jedes einzelnen Ringes

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eindeutig vorgegeben, wenn nan eTfindungsgemäß die beiden Ringe miteinander verbindet. Zusätzlich kann man jedoch auch noch Bttgel verwenden, um denΓ Verstfirkungsring 32 am Statoricern 10 zu befest igon, wie es noch beschrieben wird.

In den Figuren ist die im Augenblick bevorzugte Ausführung»form der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform weist einen etwa C-fÖrmigen Bügel 40 auf, der die beiden Verstärkungsringe gegenseitig fixiert. Es ist günstig, wenn der Bügel 40 in einer Ebene angeordnet ist, die durch die Maschinenachse hindurchgeht. Da der Verstärkungsring 32.am Ring 26 und der Verstarkungsring 30 am Ring 24 angreift, sieht man, daß auch die beiden Ringe 24 und 26 in axialer Richtung gegeneinander festgelegt sind. Daher kann man sagen, daß die ganze Hai terungsVorrichtung für die Enden der einzelnen Statarvfindungen, bestehend aus den inneren Verstärkungsring SO nebst Innenring 24 und dem äußeren Verstär* kungsring 3-2 nebst Außenring 26 in ihrer axialen Stellung festgelegt ist.

Der Bügel 40(1 auft vorzugsweise in einem gewissen Abstand von dem Windungsende außen um das Kindungsende herum. Das Bügelende 42 ist am Verstärkungsring 32 und das Bügelende 44 ist am Verstärkungsring 30 befestigt. Der Bügel 40 ist zweckmäßigerweise aus einem Stück Flechmaterial ausunmagnetischem Stahl hergestellt, so daß ein Metallgurt 46 entsteht. M*n kann die Bügelenden an

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den Verstärkungsringen anschweißen oder auch verkleben. Das hängt von der Auswahl der Materialien ab. Zweckmäßiger erscheint es jedoch, die B (Igel en den an den Verstärkung ringen anzuschrauben, wie es in den Figuren dargestellt ist. Hierfür sind die Bügelenden 42 und 44 mit Bohrungen versehen, durch die Schrauben 50 und 52 hindurchgehen können. Die Schraube 50 ist in eine Gewinde-

32 bohrung eingeschraubt, die im Verstärkungring vorgesehen ist und dort radial orientiert ist. Die Schraube 52 wird dagegen zweckmäßigerweise in eine axial verlaufende Bohrung im Verstärkungsring 30 eingesetzt und durch eine Mutter 54 gesichert. Dieses ist besonders dann günstig, wenn der Verstärkungsring aus einem nicht metallischen Material besteht.

Wenn der Gurt 46 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, ist es günstig, den Gurt 46 mit einer Isolierschicht 56 zu versehen. Hierzu kann man den Gurt mit einer Lage eines kunststoffimprägnierten Glasfaserbandes bewickeln, anschließend ein Glimmerband darüber wickeln und zum Schluß noch eine weitere Lage eines kunststoffimprägnierten Glasfaserbandes aufbringen.

Es kfinnen Vorkehrungen getroffen werden, um den axialen Abstand des Verstärkungsringes 32 vom Statorkern 10 aus direkt festzulegen.Hierzu kann man beispielsweise mehrere Bügel 60 verwenden, die auf dem Umfang gleichmäßig verteilt werden können. Der Bügel 60 ist einmal am Verstärkungsring 32 befestigt. Dieses kann durch

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eine Schraube 62 durchgeführt werden. Das andere Ende des Bügels 60 wird zweckmäßigerweise U-förmig gebogen und über den Flansch 14 herübergeschoben, wie es dargestellt ist. Der Bügel 60 dient zusätzlich dazu, die ganze Halterungsvorrichtung durch eine elektrische Verbindung mit dem Statorkern 10 zu erden. Der Bügel 60 kann verhältnismäßig dünn und flexibel sein, wie es dargestellt ist. Dieses ist insbesondere deswegen möglich, als zur Einstellung des axialen Abstandes der erfindungsgemäßen Halterunsvorrichtung vom Statorkern 10 starre und schwere Bügel nicht benötigt werden, die bisher als Bolzen oder dergleichen ausgebildet und in den Statorkern eingeschraubt waren, wenn es auch möglich ist, solche starren Bolzen hierfür^.z.u_ verwenden.

Man kann den Bügel 60 auch am Statorkem 10 anschrauben, anschweis· sen oder auch mit Bändern befestigen. In vielen Fällen sind die verschiedenen Befestigungsarten einander gleichwertig. Der Hauptzweck der Bügel 60 besteht darin, eine Drehung der Ringe der Halte rungs vorrichtung zu unterbinden. Solche Drehungen der Ringe der Haiterungsvorrichtung können nämlich aufgrund der besonderen Gestalt des ganzen Wickelkopfes bzw. der Anordnung aller Windungsenden auftreten, die bekanntlich so ausgebildet ist, daß die Ringe 24 und 26 als auf die Windungsenden aufgeschraubt betrachtet werden können. Jede kleine Axialverschiebung der Ringe muß daher auch mit einer Drehung der Ringe verbunden sein.

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Bei vielen Anwendungen und im besonderen bei größeren Maschinen werden in den Ring 32 axial nach außen ragende einstellbare Druckschrauben (nicht gezeigt) hWurchgeschraubt. Diese Druckschrauben werden während der entgültigen Fertigstellung der Maschine gegen den Rahmen der Maschine angezogen, um einen bestimmten Druck zu erzeugen.

Bei der heute bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bügel 40 und 60 abwechselnd am Umfang des Wickelkopfes gleichnäßig verteilt, so daß der Abstand zwischen zwei Bügeln etwa 60° beträgt. In der beschriebenen Halterungsvorrichtung werden also drei Bügel 40 und drei Bügel 60 verwendet. Man kann aber auch eine größere oder eine geringere Anzahl von Bügeln verwenden, und außerdem ist es nicht erforderlich,die Bügel symmetrisch anzuordnen.

Es ist eine Halterungsvorrichtung für die Windungsenden einer Statorwicklung in einer dynamoelektrischen Maschine beschrieben worden, die getrennte Innen- und Außenringe aufweist. Die Ringe sind also nicht Bestandteil eines massiven Blockes, wie es bei vergegossenen Windungsenden der Fall ist. Der axiale Abstand der Ringe voneinander wird mit Hilfe einer Anzahl von Bügeln festgelegt, die am Umfang der Ringe verteilt sind und in einem gewissen Abstand von den Windungsenden um die Windungsenden herumgrei-

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giclien Durch diese Konstruktion werden die Kühlkanäle im Wickelkopf nicht merklich gedrosselt, während zur gleichen Zeit die axiale Stellung beider Ringe gegenüber den Windunnsenden festgelegt tat, ohne daß der innere Ring direkt am Statorkern be-R'El ißt zu weiden braucht«

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Claims (5)

1. Ansprüche

   Γ1.!Vorrichtung zur Halterung der Windungsenden einer Statorwicklung in einer dynamoelektrischen Maschine, in der die Windungsenden innere und äußere Lagen aufweisen, die sich überlappend angeordnet sind, bestehend aus einem Außenring, der von außen an einen Teil der äußeren Lagen der Windungsenden angeschmiegt ist, und aus einem Innenring, der unabhängig vom Außenring von innen an den inneren Lagen der Windungsenden angreift, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen (40) zur Verbindung der beiden Ringe (24,26) miteinander vorgesehen sind, die als Bügel ausgebildet sind, mit ihren beiden Enden an den beiden Ringen unverrückbar befestigt sind und die Windungsenden umgreifen, so daß gegenseitige axiale Verschiebungen zwischen den Ringen unterbunden sind.
2. 2. Haiterungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß außen in den Außenring (26) und innen in den Innenring (24) Verstärkungsringe (32,30) teilweise eingebettet sind, und daß die Bügel (40) C-förmig ausgebildet sind und mit einem Ende (42) am äußeren Verstärkungsring (32) und mit dem anderen Ende (44) am inneren Verstärkungsring (30) befestigt sind.

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3. 3. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die C-förmigen Bügel um die Windungsenden herumgreifen, ohne die Windungsenden zu berühren.
4. 4. Halterungsvorriehtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oförmigen Bügel aus einem !metallischen Bandmaterial hergestellt sind und einen isolierenden Oberzug aufweisen.
5. 5. Hait^rungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

   1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Bügel (60) vorgesehen sind, die mit einem Ende am Statorkern und mit dem anderen Ende am äußeren Verstärkungsring befestigt sind, so daß die ganze Halterungsvorrichtung gegenüber axialen Verschiebungen und gegenüber Drehungen zusätzlich gesichert ist.

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