DE19931384A1

DE19931384A1 - Winding head bandage for motor or generator rotor, has thermoplastic ring machined out in staircase shape to correspond to shape of copper leads and shrunk onto copper leads

Info

Publication number: DE19931384A1
Application number: DE1999131384
Authority: DE
Inventors: Markus Ahrens; Vishal Mallick; Karl Parfrey
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-01-11

Abstract

The device has at least one ring (4) of thermoplastic material strengthened with carbon fibres whose size corresponds to that of the rotor (3) and that is used to attach the copper leads (2) to the winding head. The ring is machined out in a staircase shape to correspond to the shape of the copper leads and is shrunk onto the copper leads

Description

TECHNICAL AREA

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelkopfbandage für einen Rotor eines Motors bzw. Generators, dessen Wickelköpfe Kupferleitungen mit unterschiedlichen Aussendurchmessern aufweist.The invention relates to a winding head bandage for a rotor of a motor or generator, the winding heads of copper lines with different Has outside diameters.

STATE OF THE ART

Bei den Rotoren von manchen Motoren bzw. Generatoren sind die Aussendurchmesser der Kupferleitungen der Wickelköpfe unterschiedlich. Die Wickelköpfe dieser Rotoren müssen gegen die zum Teil hohen Fliehkräfte, welche im Betrieb auftreten, gesichert werden. Dazu werden glasfaserverstärkte Kunststoffplatten verwendet, welche mit bis zu 15 Schrauben pro Pol auf einer am Rotorballen angeschweissten Stahlplatte befestigt werden. Bei einem Versagen einer Schraube während des Betriebes des Rotors können grössere Schäden verursacht werden. Zudem liegt ein Nachteil in der notwendigen mechanischen Bearbeitung der Kunststoffplatten.The rotors of some motors or generators are Outside diameter of the copper cables of the winding heads differ. The Winding heads of these rotors have to counteract the sometimes high centrifugal forces which occur in operation, be secured. For this, glass fiber reinforced Plastic plates used, which with up to 15 screws per pole on one Rotorball welded steel plate to be attached. In the event of a failure A screw during the operation of the rotor can cause major damage caused. Another disadvantage is the necessary mechanical Processing of the plastic plates.

Bei anderen Motoren bzw. Generatoren werden die Wickelköpfe der Rotoren mit Stahlbandagen gesichert. Diese Bandagen haben aber den Nachteil, dass es nicht möglich ist, sie vorzufertigen. Sie müssen während der Produktion mit entsprechenden Wickelmaschinen an den Wickelköpfen angebracht werden.With other motors or generators, the winding heads of the rotors are included Steel bandages secured. However, these bandages have the disadvantage that it is not it is possible to prefabricate them. You need to be with during production appropriate winding machines are attached to the winding heads.

Es sind auch Bandagen aus glasfaserverstärktem Kunststoff bekannt, die an den Wickelköpfe der Rotoren angebracht werden und welche danach aushärten. Aber auch diese Bandagen können nicht vorgefertigt werden, sondern es sind entsprechende Produktionsmaschinen während der Rotorproduktion erforderlich.There are also bandages made of glass fiber reinforced plastic known to the Winding heads of the rotors are attached and which then harden. But even these bandages cannot be prefabricated, they are appropriate production machines required during rotor production.

PRESENTATION OF THE INVENTION

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine einfache und billige Wickelkopfbandage für den Rotor eines Motors bzw. eines Generators mit unterschiedlichen Aussendurchmessern der Kupferleitungen zu konstruieren, ohne die Bandage mit zusätzlichen Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Schrauben, am Rotor zu befestigen. Zudem soll es möglich sein, die Wickelkopfbandagen vorzufertigen und sie erst später an den Wickelköpfen der Motoren anzubringen.The invention solves the problem of a simple and inexpensive end winding for the Rotor of a motor or a generator with different To construct outside diameters of the copper lines without using the bandage additional fasteners, such as screws, on the rotor fasten. In addition, it should be possible to prefabricate the winding head bandages and attach them later to the winding heads of the motors.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kupferleitungen mit mindestens einem Ring entsprechend dem Umfang des Rotors am Wickelkopf befestigt sind und der mindestens eine Ring aus einem thermoplastischen Kunststoff, welcher mit Kohlefasern verstärkt ist, besteht.According to the invention the object is achieved in that the copper lines at least one ring corresponding to the circumference of the rotor on the end winding are attached and the at least one ring made of a thermoplastic Plastic, which is reinforced with carbon fibers.

Ein Vorteil dieser Wickelkopfbandage liegt in der einfachen und billigen Herstellungsweise und in der vereinfachten Montage. Auf eine Befestigung der Bandage am Rotor kann ganz verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der oder die Ringe vorab gefertigt und erst später an dem Wickelkopf befestigt werden können. Eine Wickelmaschine ist während der Produktion nicht mehr zwingend notwendig. Die Fliehkräfte, welche im Betrieb des Rotors entstehen, werden durch den oder die Ringe aufgenommen und gleichmässig verteilt. Durch die einfache Konstruktion wird auch die Anzahl der Teile herabgesetzt und dadurch die Zuverlässigkeit erhöht.An advantage of this winding head bandage is that it is simple and cheap Production method and in the simplified assembly. On an attachment of the Bandage on the rotor can be dispensed with entirely. Another advantage is there too see that the ring or rings are made in advance and only later on the end winding can be attached. A winding machine is not during production more imperative. The centrifugal forces that arise during operation of the rotor are absorbed by the ring or rings and distributed evenly. Through the simple construction also reduces the number of parts and thereby the Reliability increased.

Die weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The other design options are subject to the dependent Expectations.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Wickelkopfbandage mit treppenförmig ausgearbeitetem Ring und Bandage, Fig. 1 shows a cross section through an embodiment of an inventive coil ends with step-shaped ring and elaborate bandage,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Wickelkopfbandage mit treppenförmig ausgearbeitetem Ring, Fig. 2 shows a cross section through an embodiment of an inventive coil ends with step-shaped elaborate ring,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Wickelkopfbandage mit einem Ring pro Kupferleitung, und Fig. 3 shows a cross section through a third embodiment of an inventive coil ends with a ring of copper per line, and

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Wickelkopfbandage mit einer Bandage pro Pol, welcher Kupferleitungen und ein Haltestück zusammenhält. Fig. 4 is a plan view of a fourth embodiment of a winding head bandage according to the invention with a bandage per pole, which holds copper lines and a holding piece together.

Es sind nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.Only the elements essential to the invention are shown.

WAY OF CARRYING OUT THE INVENTION

Fig. 1 stellt schematisch einen Schnitt durch einen Pol eines Rotors 3, welche in Motoren bzw. Generatoren vorkommen, dar. Der Rotor 3 weist mehrere Kupferleitungen 2 mit unterschiedlichen Aussendurchmessern auf. Dargestellt sind in der Fig. 1 drei Kupferleitungen 2, die Anzahl kann aber variieren. Sie hängt von der Ausführungsform des Rotors 3 ab. Die Kupferleitungen 2 sind gleichmässig über den Umfang des Rotors 3 verteilt. Zur vereinfachten Darstellung zeigt Fig. 1 jedoch nur einen für die Erfindung wesentlichen Teilschnitt durch einen Pol des Rotors 3. Auf die Kupferleitungen 2 ist ein Ring 5 aufgesetzt, welcher entsprechend der Form der Kupferleitungen 2 treppenförmig ausgearbeitet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der treppenförmige Ring 5 auf die Kupferleitungen 2 aufgesetzt und wird mittels einer Bandage 6 befestigt. Vorteilhaft ist die Bandage 6 mit einem Schnappverschluss 7 an dem treppenförmigen Ring befestigt. Es sind aber auch andere Befestigungsarten denkbar. Vorteilhaft wird der Ring 5 aus einem Teil gegossen und besteht aus einem faserverstärkten Kunststoff, welcher etwas aufschäumt und kurz darauf aushärtet. Er kann aber auch aus einem vorgefertigten thermoplastischen, kohlefaserverstärkten Band hergestellt werden, indem das Band nacheinander in verschiedenen Lagen übereinander gelegt und die Lagen jeweils durch kurzes Erwärmen miteinander verklebt werden. Die Bandage 6 kann ebenfalls vorteilhaft aus einem thermoplastischen Kunststoff, welcher mit Kohlefasern verstärkt ist, gefertigt werden. Der Ring 5 kann auf diese Weise vorgefertigt und erst später an den Wickelköpfen des Rotors 2 angebracht werden. Der Einsatz einer Wickelmaschine für das Herstellen der Wickelkopfbandage 1 während der Produktion ist nicht mehr notwendig. Fig. 1 illustrates schematically a section through a pole of a rotor 3, which occur in motors or generators. The rotor 3 has a plurality of copper wires 2 having different outer diameters. Three copper lines 2 are shown in FIG. 1, but the number can vary. It depends on the embodiment of the rotor 3 . The copper lines 2 are evenly distributed over the circumference of the rotor 3 . However, for ease of illustration, Figure 1 shows. Only one essential to the invention partial section through a pole of the rotor 3. A ring 5 is placed on the copper lines 2 and is designed in a step-like manner in accordance with the shape of the copper lines 2 . In the illustrated embodiment, the step-shaped ring 5 is placed on the copper lines 2 and is fastened by means of a bandage 6 . The bandage 6 is advantageously fastened to the step-shaped ring with a snap closure 7 . However, other types of fastening are also conceivable. The ring 5 is advantageously cast from one part and consists of a fiber-reinforced plastic, which foams up somewhat and hardens shortly thereafter. However, it can also be produced from a prefabricated thermoplastic, carbon fiber-reinforced tape by successively laying the tape in different layers on top of one another and gluing the layers together by briefly heating them. The bandage 6 can also advantageously be made from a thermoplastic which is reinforced with carbon fibers. The ring 5 can be prefabricated in this way and can only be attached to the end windings of the rotor 2 later. The use of a winding machine for producing the winding head bandage 1 during production is no longer necessary.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Wickelkopfbandage. Im Gegensatz zur Fig. 1 ist der treppenförmige Ring 5 auf die Kupferleitungen 2 aufgeschrumpft. Die Bandage 6 entfällt dadurch. Fig. 2 shows a section through a second embodiment of the winding head bandage according to the invention. In contrast to FIG. 1, the step-shaped ring 5 is shrunk onto the copper lines 2 . The bandage 6 is thereby eliminated.

Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Wickelkopfbandage dar. Der Rotor 3 weist mehrere Kupferleitungen 2 mit unterschiedlichen Aussendurchmessern auf. Dargestellt sind in der Fig. 2 drei Kupferleitungen 2, die Anzahl kann aber variieren. Sie hängt von der Ausführungsform des Rotors 3 ab. Die Kupferleitungen 2 sind gleichmässig über den Umfang des Rotors 3 verteilt. Zur vereinfachten Darstellung zeigt Fig. 3 nur einen für die Erfindung wesentlichen Teilschnitt durch einen Pol des Rotors 3. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Kupferleitungen 2 durch mehrere Ringe 4 stabilisiert. Pro Kupferleitung 2 wird je ein Ring 4 aufgesetzt. Die Ringe 4 werden auf die Kupferleitungen 2 aufgeschrumpft, indem ein Werkzeug die Kupferleitungen 2 bei der Montage leicht zusammenhält oder zusammendrückt. Vorteilhaft bestehen diese Ringe 4 aus einem thermoplastischen mit Kohlefasern verstärkten Kunststoff. Sie können einfach vorgefertigt und an den Wickelköpfen der Rotoren 3 angebracht werden. Der Einsatz einer Wickelmaschine während der Produktion ist damit nicht mehr zwingend notwendig. Fig. 3 shows schematically a third embodiment of an inventive coil ends. The rotor 3 has a plurality of copper wires 2 having different outer diameters. Two copper lines 2 are shown in FIG. 2, but the number can vary. It depends on the embodiment of the rotor 3 . The copper lines 2 are evenly distributed over the circumference of the rotor 3 . For a simplified illustration, FIG. 3 shows only a partial section through a pole of the rotor 3 that is essential for the invention. In this exemplary embodiment, the copper lines 2 are stabilized by a plurality of rings 4 . One ring 4 is placed on each copper line 2 . The rings 4 are shrunk onto the copper lines 2 by a tool holding the copper lines 2 slightly together during assembly or pressing them together. These rings 4 advantageously consist of a thermoplastic reinforced with carbon fibers. They can simply be prefabricated and attached to the winding heads of the rotors 3 . The use of a winding machine during production is therefore no longer absolutely necessary.

Fig. 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Wickelkopfbandage. Es wird in Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Pol des Rotors 3 gezeigt. Der Rotor 3 weist mehrere Kupferleitungen 2 mit unterschiedlichen Aussendurchmessern auf. Dargestellt sind in der Fig. 2 drei Kupferleitungen 2, die Anzahl kann aber variieren. Die Kupferleitungen 2 werden pro Pol mit einer Bandage 8 zu einem Paket zusammengehalten. Zur besseren Stabilität ist pro Paket ein Haltestück 9 integriert, an welchem ein Ring 4 entsprechend dem Umfang des Rotors 3 aufgeschrumpft ist. Es ist aber auch denkbar, den Ring 4 direkt an einer Kupferleitung 2 zu befestigen. Der Ring 4 und die Bandage 8 werden vorteilhaft aus einem thermoplastischen mit Kohlefasern verstärktem Kunststoff vorgefertigt. Fig. 4 schematically shows a fourth embodiment of an inventive coil ends. A plan view of a pole of the rotor 3 is shown in FIG. 4. The rotor 3 has several copper lines 2 with different outside diameters. Two copper lines 2 are shown in FIG. 2, but the number can vary. The copper lines 2 are held together per pole with a bandage 8 to form a package. For better stability, a holding piece 9 is integrated per package, on which a ring 4 is shrunk in accordance with the circumference of the rotor 3 . But it is also conceivable to attach the ring 4 directly to a copper line 2 . The ring 4 and the bandage 8 are advantageously prefabricated from a thermoplastic reinforced with carbon fibers.

REFERENCE SIGN LIST

11

Wickelkopfbandage
Wrapping bandage

22nd

Kupferleitung
Copper pipe

33rd

Rotor
rotor

44th

Ring
ring

55

Treppenförmiger Ring
Stair-shaped ring

66

Bandage für Pos. Bandage for pos.

55

77

Schnappverschluss
Snap lock

88th

Bandage für Pos. Bandage for pos.

22nd

99

Haltestück
Holding piece

Claims

1. winding head bandage ( 1 ) for a rotor ( 3 ) of a motor or generator with a winding head that has copper lines ( 2 ) with different outside diameters, characterized in that the copper lines ( 2 ) with at least one ring ( 4 ), ( 5 ) are attached to the winding head according to the circumference of the rotor ( 3 ) and the at least one ring ( 4 ), ( 5 ) consists of a thermoplastic material which is reinforced with carbon fibers.

2. winding head bandage ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the ring ( 5 ), which is designed in the shape of the copper lines ( 2 ) in a step-like manner, is shrunk onto the copper lines ( 2 ) according to the circumference of the rotor ( 3 ).

3. winding head bandage ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the ring ( 5 ), which is designed in the shape of the copper lines ( 2 ) in a step shape, placed on the copper lines ( 2 ) according to the circumference of the rotor ( 3 ) and with a bandage ( 6 ), which consists of a thermoplastic fiber reinforced plastic, is attached.

4. winding head bandage according to claim 3, characterized in that the fastening of the bandage ( 6 ) on the step-shaped ring ( 5 ) is a snap lock ( 7 ).

5. winding head bandage ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a ring ( 4 ) per copper line ( 2 ) is shrunk according to the circumference of the rotor ( 3 ).

6. winding head bandage according to claim 1, characterized in that the copper lines ( 2 ) of a pole of the rotor ( 3 ) and an additional holding piece ( 9 ) are held together with a bandage ( 8 ) and the ring ( 4 ) on the holding piece ( 9 ) shrunk according to the circumference of the rotor ( 3 ).