DE19533513A1 - Rotierende elektrische Maschine mit formschlüssiger Fixierung der Wicklungen in den Nuten von Läufer oder Ständer - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der rotierenden elektri­ schen Maschinen und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung des Verschlusses zur radialen Fixierung der Wicklungen in den Nuten eines Läufers oder Ständers anzuwenden.

Bei rotierenden elektrischen Maschinen sind die Ständer und/oder Läufer in aller Regel aus Blechpaketen aufgebaut, deren einzelne Bleche mit Ausstanzungen versehen sind. Die Ausstanzungen der Blechpakete bilden u. a. Nuten, in die die Wicklungen der elektrischen Maschine eingelegt werden. Zur radialen Fixierung der Wicklungen in den Nuten dienen übli­ cherweise Nutenverschlußkeile, die eine unterschiedliche Formgebung aufweisen können.

Üblich sind beispielsweise trapezförmige Verschlußkeile (DE 15 38 735 B, GB 2 282012 A). Man hat aber auch schon vorgesehen, auf derartige Verschluß­ keile zu verzichten und statt dessen die Wicklungen form­ schlüssig in den Nuten zu verankern. Dies kann insbesondere mit Wicklungen erfolgen, die nach dem Einlegen in die Nuten mittels eines aushärtenden Gießharzes getränkt werden. Hier­ bei weisen die Nuten einen Querschnitt auf, der sich zumin­ dest über einen Bereich der Nuttiefe in radialer Richtung auf die Nutmündung zu verengt. Beispielsweise kann sich der Nutquerschnitt, der im Bereich der Nutöffnung wenigstens die Breite der eingelegten Wicklung aufweist, beginnend am Nutbo­ den zunächst erweitern und sich innerhalb eines an der Nut­ mündung anschließenden Bereiches der Nuttiefenerstreckung wieder verengen. In diesem Bereich sind die seitlichen ebenen Abschnitte der Nutoberfläche um jeweils einen Winkel von etwa 4 bis 6° nach innen geneigt. Zusätzlich wird die Nut mit einem Laminat ausgekleidet, das in der Wärme expandiert. Bei der Gießharztränkung der Wicklungen kann das Laminat expan­ dieren und den zwischen der Wicklung und den Nutwänden vor­ handenen spaltförmigen Zwischenraum derart ausfüllen, daß in dem genannten Bereich des sich verengenden Nutquerschnitts die elastisch expandierte, sich an der Nutoberfläche abstüt­ zende Fasermasse infolge einer restlichen mechanischen Kom­ primierung auf den eingelegten Winklungsabschnitt eine Kraft mit einer nicht unwesentlichen Komponente in Richtung auf den Nutboden hin ausübt. Durch die Aushärtung des Gießharzes wird die Wicklung in der Nut formschlüssig fixiert und ist radial mechanisch belastbar (EP 0 489 882 B1).

Ausgehend von einer rotierenden elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die radiale Fixierung von Wicklungen im Läufer oder Ständer einer elektrischen Maschine ohne Verwendung von Nutenverschlußkeilen weiter zu vereinfa­ chen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens eine der beiden seitlichen Nutwände jeder am Spalt zwischen Läufer und Ständer gelegenen Wicklung im Bereich der gesamten Wicklungshöhe über ihre ganze Länge wenigstens abschnittsweise leicht bauchig ausgebildet ist.

Für die Erfindung ist also charakteristisch, das der an sich rechteckförmige Querschnitt der Nuten im Prinzip beibehalten wird, daß jedoch die seitlichen Nutwände bzw. jeweils eine seitliche Nutwand leicht bauchig bzw. ballig ausgebildet wird. Die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung des Nutbereiches ermöglicht dabei eine sichere formschlüssige Fixierung der Wicklungen ohne jegliche zusätzlichen Maßnah­ men. Die leicht bauchige Form der Nutwände wird beim Ausstan­ zen der Bleche berücksichtigt. Das formschlüssige Ausfüllen des zusätzlich entstandenen Nutvolumens erfolgt beim Tränken der Wicklungen, wobei sich die mehrlagig gewickelte Isolie­ rung der Wicklungen aufgrund natürlicher Spannungen an die bauchige Wand der jeweiligen Nut anschmiegt und in dieser Lage getränkt wird und dann aushärtet. Zur radialen Fixie­ rung der Wicklungen kann es ausreichend sein, nur eine der beiden seitlichen Nutwände bauchig auszubilden. Zweckmäßig sind jedoch beide Nutwände bauchig gestaltet. Ebenso kann es ausreichend sein, die bauchige Ausgestaltung nur in Teilab­ schnitten der Nutlänge vorzusehen. Zweckmäßig werden jedoch die Nutenwände auf ihrer ganzen Länge bauchig ausgeführt. Bei mehrlagigen Wicklungen, insbesondere bei Zweischichtwick­ lungen, kann es ausreichend sein, die Nuten nur im Bereich der Oberlage bauchig auszugestalten. Anderenfalls sind die Nutwände jeweils im Bereich jeder Wicklung bauchig auszubil­ den.

Zwei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebilde­ ten Nuten eines Läufers einer elektrischen Maschine sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Nut mit nur einer Wicklungslage und

Fig. 2 eine Nut mit einer Zweischichtwicklung, jeweils ausschnittsweise.

Gemäß Fig. 1 sind im Blechpaket 1 eines Läufers einer rotie­ renden elektrischen Maschine Nuten angeordnet, die einen Nutgrund 2, zwei Seitenwände 3 und 4 und eine Nutöffnung 5 aufweisen. Abweichend von der üblichen rechteckigen Nutform, bei der die Breite der Nut der Breite der eingelegten Wick­ lung entspricht, sind bei der Nut gemäß Fig. 1 die beiden Seitenwände 3 und 4 leicht bauchig ausgebildet, wobei die Abweichung von der Rechteckform jeweils etwa 0,5 bis 1 mm beträgt. Nach dem Einlegen der Wicklung 10 kann sich die mehrlagige gewickelte Hauptisolierung, die um ein Paket aus einzeln isolierten Teilleitern 11 angeordnet ist, aufgrund der ihr innewohnenden natürlichen Spannung leicht ausbauchen und sich dabei an die bauchigen Nutwände 3 und 4 anschmiegen. Bei der späteren Gießharztränkung des Läufers werden alle Zwischenräume der Hauptisolierung 12 mit Gießharz gefüllt.

Nach dem Aushärten des Gießharzes ist die Wicklung form­ schlüssig in der Nut verankert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemaß Fig. 2 ist in der Nut eines Blechpaketes 13 eine zweischichtige Wicklung angeord­ net, wobei die Wicklungen mittels eines Zwischenschiebers 14 auf Abstand gehalten sind. Bei diesem Beispiel sind die seitlichen Nutwände sowohl im Bereich der oberen Wicklung 10 als auch im Bereich der unteren Wicklung 15 bauchig ausge­ führt, so daß mittels der Tränkung und der nachfolgenden Aushärtung des Gießharzes beide Wicklungen formschlüssig fixiert sind.

Claims (2)

1. Rotierende elektrische Maschine mit einem aus Blechpaketen aufgebauten, genuteten Läufer oder Ständer, bei der die zum Spalt zwischen Läufer und Ständer hin offenen Nuten einen von der Rechteckform abweichenden Querschnitt aufweisen und die in die Nuten eingelegten Wicklungen mit Gießharz getränkt sind und die Wicklungen durch das ausgehär­ tete Gießharz in den Nuten radial fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden seitlichen Nutwände (3, 4) jeder am Spalt zwischen Läufer und Ständer gelegenen Wicklung (10) im Bereich der gesamten Wicklungshöhe über ihre ganze Länge wenigstens abschnittsweise leicht bauchig ausgebildet ist.

2. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zweischichtwicklungen (10, 15) nur der die Oberlage (10) flankierende Teil der Nutwand bzw. der Nutwände (3, 4) leicht bauchig ausgebildet ist.