DE2262045B2

DE2262045B2 - Wicklungsbefestigung fuer einen turbolaeufer

Info

Publication number: DE2262045B2
Application number: DE19722262045
Authority: DE
Inventors: Kristian Dahl Dipl.-Ing. Västeraas Madsen (Schweden)
Original assignee: Asea AB, Västeraas (Schweden)
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1977-08-18
Also published as: FR2166090A1; DE2262045A1; GB1404968A; SE359410B; FR2166090B1; CH547567A; US3866070A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wicklungsbefestigung für einen Turboläufer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Wicklungsbefestigung ist im wesentlichen bekannt aus der deutschen Patentschrift 3 75 704.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Turbogeneratoren von mindestens 100 MVA und mit einer Drehzahl von mindestens 1500 U/min.

Bei Turbogeneratoren ist der Rotor großen Zentrifugalkräften ausgesetzt, und es ist notwendig, zur Aufnahme dieser Zentrifugalkräfte die Wicklungsköpfe mit starken Bandagen oder — insbesondere bei Turbogeneratoren von mehr als 100 MVA — dickwandigen Wicklungskappen aus Spezialstahl zu umgeben.

Die Wandstärke der Wicklungskappen ist begrenzt, da die auf den Rotorkörper aufgeschrumpften Wicklungskappen bein Zusammenbau von Stator und Rotor durch den Stator hindurchpassen müssen und der Größe des Luftspaltes aus elektromagnetischen Gründen Grenzen gesetzt sind. Da die von den Zentrifugalkräften verursachten Tangentialspannungen bei einem Hohlzy- (10 linder größer sind als bei einem gleich schnell rotierenden massiven Zylinder gleichen Durchmessers, wird der Durchmesser des Rotors eines Turbogenerators oft durch das Maß begrenzt, bei dem die Tangentialspannung in der Wicklungskappe ihren <>.s höchstzulässigen Wert erreicht.

Bei dem aus der DT-PS 3 75 704 bekannten Konstruktionsprinzip sind die Wicklungsköpfe der Rotorwicklung in tangential Nuten des Rotorkörpers eingelegt, welche mit entsprechenden tangentialen Keilen verschlossen sind. Diese Keile sowie die in üblicher Weise angebrachten Keile in den axialen Nuten nehmen die Zentrifugalkräfte auf, die beim Lauf auf die Wiclkelungsköpfe wirken. In den Eckbereichen, wo die axialen und tangentialen Nuten zusammentreffen, schneiden sich diese bei der bekannten Konstruktion. Dadurch werden die Rotorzähne in diesen Eckbereichen in einzelne sich radial erstreckende im wesentlichen quadratische Quader aufgelöst. Dies bedeutet, daß die Nutenkeile in den Eckbereichen nur auf etwa 50% ihrer Länge mit den Zähnen verklammert sind, so daß die Fähigkeit der Keile zur Aufnahme von Zentrifugalkräften, in diesen Eckbereichen relativ niedrig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wicklungsbefestlgung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welcher die Fähigkeit zur Aufnahme von Zentrifugalkräften in den Eckbereichen der Rotorwicklung wesentlich erhöht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung ist in einem Unteranspruch genannt.

Blei der Erfindung werden die Spulenköpfe also ganz oder im wesentlichen mit Hilfe von relativ kurzen Nutenkeilen festgehalten, von denen mehrere in jeder tangential verlaufenden Nut angeordnet sind. Die Nutenkeile sind auf übliche Weise mit gezahnten Seitenflächen versehen, die mit entsprechend gezahnten Flächen der Nutenwand in Eingriff stehen. Durch die Erfindung wird erreicht, daß in den Eckbereichen die Keile praktisch auf ihrer gesamten Länge mit dem Rotoreisen verzahnt sind. Hierdurch wird die Belastbarkeit der Keile durch Zentrifugalkräfte der Rotorwicklung etwa auf das Doppelte gegenüber der bekannten Konstruktion gesteigert.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch die Polmittelebene eines Turbogenerators, bei dem die Wicklungsbefestigung nach der Erfindung verwendet wird,

IF i g. 2 einen Q'uadranten des in F i g. 1 gezeigten Rotors im Schnitt längs der Linie kl-Il in F i g. 1,

Fig.3 im Detail eine der in Fig.2 gezeigten Wicklungsnuten mit eingelegter Spulenseite,

F i g. 4 einen Axialschnitt durch die Spulenenden des Rotors,

F i g. 5 eine Radialansicht einer Eckpartie einer für eine Spule vorgesehene Vertiefung im Rotorkörper,

F i g. 6 einen Radialschnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 5.

In den Zeichnungen bezeichnet 1 den Stator eines zweipoligen Turbogenerators und 2 einen Rotorkörper aus massivem Stahl. In dem Rotorkörper sind axiale Wicklungsnuten 3 und tangentiale Wicklungsnuten 4 eingefräst. Die axialen Wicklungsnuten 3 sind an jedem Rotorende paarweise mit einer tangentialen Wicklungsnut verbunden. Die tangentialen Wicklungsnuten dienen zur Aufnahme der Spulenköpfe. Zwei axiale und zwei tangentiale Wicklungsnuten bilden also zusammen jeweils eine im wesentlichen rechteckige Vertiefung zur Aufnahme jeweils einer Wicklungsspule. Die axial verlaufenden Spulenseiten des Rotors sind mit 5 bezeichnet und die Spulenköpfe des Rotors mit 4a Jede Spule besteht aus einer isolierten Leiterschiene 6, die zu einer Spule mit mehreren Windungen geformt ist, deren

Enden an die Verbindungsleiter 7 und 8 angeschlossen sind. Sämtliche Spulen sind miteinander mittels der Verbindungsleiter 7 und 8 in Reihe geschaltet, die in zwei axialen Bohrungen 11 bzw. 12 an dem einen Rotorende und evtl. auf ähnliche Weise an dem anderen _s Rotorende angeordnet sind. Jede der axial verlaufenden Wicklungsnuten ist mit Nutenkeilen 10 versehen, die gezahnte Seitenflächen haben. Anstelle einer gezahnten Seitenfläche können auch andere Zentrifugalkräfte aufnehmende mechanische Verbindungen zwischen Nutenkeil und Nutenwand vorgesehen sein, z. B. auch eine einfache Schwalbenschwanzverbindung.

Die tangential verlaufenden Wicklungsnuten 4 sind mit Nutenkeilen 10 aus Spezialstahl verschlossen, die wie die oben beschriebenen Nutenkeile in den axial _1S verlaufenden Nuten gezahnte Seitenflächen haben, die ' mit entsprechenden Seitenflächen der Wicklungsnut 4 im Eingriff stehen.

Jeder Nutenkeil 10 ist kurz in Nutrichtung. Dieses Maß soll kleiner sein als die dreifache Nutenbreite, vorzugsweise kleiner als die zweifache Nutenbreite. Die Nutenkeile 10 werden montiert, indem sie erst radial in eine kurze Nutenpartie geschoben werden, deren oberster Teil so erweitert ist, daß der Keil so weit radial eingeschoben werden kann, daß seine gezahnten ,_s Seitenflächen in richtiger Höhe im Verhältnis zu den entsprechend gezahnten Flächen der Wicklungsnut kommen. Danach erhält der Keil durch Verschieben in Nutenrichtung seine endgültige Lage.

Natürlich kann man bei einer Maschine gemäß der -,_c Erfindung erweiterte Partien zum radialen Einsetzen von Nutenkeilen an beliebigen Stellen der Nut vorsehen, aber es ist am vorteilhaftesten, wenn solche Partien an den Ecken der obengenannten Vertiefung angeordnet werden, da in jedem Fall besondere Mittel erforderlich sind, um einen zuverlässigen Nutenverschiuß an der Eckenpartie der Vertiefung zu erhalten. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Generator ist jede der im wesentlichen rechteckigen Spulenvertiefung des Rotors mit vier zum radialen Einschieben von Nutenkeilen ausgebildeten Eckenpartien ausgeführt, von denen eine in F i g. 5 und 6 gezeigt wird.

Indem eine Ecke des von der Vertiefung umschlossenen Rotorkernvorsprunges auf eine Tangentialebene heruntergefräst ist, die im wesentlichen mit der Unterkante der nächstliegenden Nutenkeile zusammenfällt, hat man eine zum radialen Einsetzen der Nutenkeile 10 ausreichende Erweiterung einer Endpartie jeder einzelnen Wicklungsnut 3 und 4 geschaffen. Die Erweiterung ist bedeutend größer als es für diesen Zweck erforderlich ist, wodurch man eine ausreichend große Stützfläche 14 für einen Eckennutenkeil 15 erhält, der mit zwei gezahnten Seitenflächen versehen ist, die einen rechten Winkel zueinander bilden. Nachdem die Nutenkeile 10 in die Nuten 3 und 4 eingesetzt sind, wird der Eckennutenkeil 15 radial eingeschoben und dann in Richtung auf die gezahnte Ecke der Versenkung gepreßt, so daß er in die gezahnten Nutenflächen eingreift. Der Eckennutenkeil wird in Eingriffslage mittels eines in den Rotorkern eingeschraubten Bolzens 16, der auch einen bedeutenden Teil der auf den Eckennutenkeil wirkenden Zentrifugalkräfte aufnimmt, fixiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wicklungsbefestigung für einen Turboläufer von mindestens 100 MVA und mit einer Drehzahl s von mindestens 1500 U/min, dessen Erregerwicklung aus mehreren Spulen je Pol besteht und jede Spule in einer im wesentlichen rechteckförmig verlaufenden Vertiefung liegt, die aus zwei axial und zwei tangential verlaufenden Nuten besteht und ι ο Eckenpartien besitzt, in welchen die Spulen der Erregerwicklung abgewinkelt sind, wobei in die tangential und axial verlaufenden Nuten Nutenkeile zur Aufnahme der auf die Spulen wirkenden Zentrifugalkräfte eingeschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Eckenpartie jeweils nur ein Ende einer axial verlaufenden Nut (3) auf ein Ende einer tangential verlaufenden Nut (4) trifft und mindestens eines der beiden Nutenden eine derart erweiterte Kopfpartie hat, daß ein für den übrigen Teil der Nut (3 oder 4) bestimmter Nutenkeil (10) so weit radial eingelegt werden kann, daß dessen gezahnte Seitenflächen in Höhe der entsprechend gezahnten Flächen der Nutwand zu liegen und darin beim Verschieben in Richtung der Nut (3 oder 4) in Eingriff kommt.

2. Wicklungsbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der Nuten (3,4) nur einseitig erweiterte Kopfpartien aufweisen und mit einem winkelförmigen Eckennutenkeil (15) derart verschlossen sind, daß dessen gezahnte Außenseiten mit entsprechend gezahnten Flächen der Nutwand in Eingriff stehen, während der Eckennutenkeil (15) an seiner Innenseite mittels eines in den Rotorkörper (2) eingeschraubten Bolzens (16) in seiner Eingriffslage fixiert ist.