DE2703365C3 - Arrangement for fastening winding heads to the stator of an electrical machine - Google Patents
Arrangement for fastening winding heads to the stator of an electrical machineInfo
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Description
4040
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement for fastening winding heads according to the preamble of claim 1.
Die Wickelköpfe der Statorwicklung eines Turbogenerators sind vielfältigen Einflüssen unterworfen, die durch die Wirkung elektromagnetischer Wechselkräfte, Wärmedehnungen und eine ständige Änderung des Spannungs-Zustandes, bestimmt durch Kriechdehniing und Spannungsschwund in den aus nichtmetallischen Werkstoffen ausgeführten Befestigungsteilen gekennzeichnet sind. Die angegebenen Einflußgrößen bedingen die komplizierte konstruktive Lösung der Aufgabe in bezug auf die sichere und stabile Befestigung der Wickelköpfe einer Wicklung.The end windings of the stator winding of a turbo generator are subject to a variety of influences due to the effect of electromagnetic alternating forces, thermal expansion and a constant change in the Stress state, determined by creep stretching and stress loss in the non-metallic Fasteners made of materials are marked. The specified influencing factors require the complicated constructive solution to the problem with regard to the secure and stable fastening of the Winding heads of a winding.
Die wichtigsten schädigenden F.influßgrößen für die Wickelköpfe einer Wicklung sind die elektromagnetischen Wechselkräftc, die auf die Wickelkopfbögen einwirken. Die Schwingungen der Wickelköpfe führen zu Störungen der Lotung in den Verbindungsstellen der Stäbe, zur Aufreibung und Quetschung der Isolation an den Uefestigung.sstellen und am Austritt ims der Nut sowie zu Hniiiklungsbeschadigungen der Kupferleiter. Schwingungen tier Wickelköpfe können mir durch eine starre Aul.lenbcfestigi.ing derselben gewährleistet werden. The most important damaging factors for the End turns of a winding are the electromagnetic alternating forces that act on the end winding arcs act. The vibrations of the end windings lead to disturbances of the plumbing in the connection points of the Rods, for rubbing and squeezing the insulation at the fastening points and at the exit in the groove as well as damage to the copper conductors. Vibrations from animal winding heads can be transmitted to me by a rigid aul.lenbcfestigi.ing of the same are guaranteed.
Der Stand der Technik kennt als Lösung tier Aufgabe der Befestigung von Wickelköpfen einer Wicklung zwei Verfahren: durch das Einklemmen der Wickelköpfe zwischen konischen Flächen von zwei Isolierringen und durch das Vergießen der Wickelköpfe mit einer polymerisationsfähigen Masse, welche die Wickelköpfe mit der Druckplatte des Eisenkerns oder mit dnem äußeren Isolierring verbindet. Die Befestigung der Wickelköpfe nach dem zweiten Verfahren erschwert wesentlich die Reparatur der Wicklung.The state of the art has a solution to the problem There are two methods of fastening the end turns of a winding: by clamping the end turns between conical surfaces of two insulating rings and by potting the winding heads with one polymerizable mass, which the winding heads with the pressure plate of the iron core or with thin outer insulating ring connects. The attachment of the winding heads according to the second method is difficult the repair of the winding is essential.
Unter den nach der ersten von den vorgenannten Varianten ausgeführten Konstruktionen ist eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen einer Statorwicklung bekannt (vgl. z. B. GB-PS 11 27 916), in der der innere Isolierring sich gegen die Innenfläche der Wickelköpfe abstützt und in axialer Richtung durch Schrauben aus unmagnetischem Werkstoff befestigt wird, die in die Befestigungsteile der Stirnflächenzone des Statorkerns eingeschraubt sind. Diese Bauart weist folgende Nachteile auf:Among the constructions carried out according to the first of the aforementioned variants is an arrangement for fastening winding heads of a stator winding known (cf. z. B. GB-PS 11 27 916), in which the inner insulating ring is supported against the inner surface of the end windings and through in the axial direction Screws made of non-magnetic material is fastened, which in the fastening parts of the end face zone of the stator core are screwed in. This type of construction has the following disadvantages:
a) starre Festlegung der axialen Lage des inneren Isolierrings in bezug auf den Statorkern ohne Berücksichtigung der Axialverschiebung des Nutenteils der Wicklung infolge Wärmedehnung, hervorgerufen durch verschiedene Temperaturen und unterschiedliche lineare Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Stahl, was zu einer Schwächung oder Deformation der Befestigung führen kann;a) rigid definition of the axial position of the inner insulating ring in relation to the stator core without Consideration of the axial displacement of the slot part of the winding due to thermal expansion, caused by different temperatures and different linear expansion coefficients of copper and steel, causing weakening or deformation of the fastening can lead;
b) Möglichkeit einer Zugwirkung auf die Befestigungsteile des Kerns durch die den Ring festhaltenden Schrauben und einer Minderung der Druckkräfte auf das aktive Eisen in der Zahnzone des Kerns.b) Possibility of a tensile effect on the fastening parts of the core by the retaining parts of the ring Screws and a reduction in the compressive forces on the active iron in the tooth zone of the Core.
Es ist auch eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen einer Statorwicklung zwischen zwei Isolierungen bekannt (vgl. z.B. FR-PS 13 66 320, inhaltsgleich mit DE-OS 14 63 796), in der die Wickelköpfe durch an die konischen Flächen der Wickelköpfe an der Innenseite (an der Bohrungsseite), zwischen den Wicklungslagen und von außen anliegende Laschen zusammengespannt werden. Die an der Innenfläche anliegenden Laschen stützen sich am Innenring ab, der in diesen in axialer Richtung durch Paßfedern fixiert ist. Die Wickelköpfe werden durch Keile eingeklemmt, die zwischen dem äußeren Isolierring und den von außen an die Wickelköpfe anliegenden Laschen eingesetzt sind. Sämtliche Laschen werden in axialer Richtung durch Vorsprünge festgehalten, die sich gegen die Isolation der Wicklungsstäbc an ihren Krümmungsstellen im Wickelkopf abstützen. Dieser Aufbau weist folgende Nachteile auf:It is also an arrangement for securing end turns of a stator winding between two Insulations known (see, for example, FR-PS 13 66 320, identical in content with DE-OS 14 63 796), in which the winding heads through to the conical surfaces of the winding heads on the inside (on the bore side), between the Winding layers and straps lying on the outside are clamped together. The one on the inner surface adjacent tabs are supported on the inner ring, which is fixed in this in the axial direction by parallel keys. The winding heads are clamped by wedges, which are connected between the outer insulating ring and the outside the winding heads adjacent tabs are used. All tabs are through in the axial direction Projections held in place against the insulation of the winding rods at their points of curvature in the Support the winding head. This structure has the following disadvantages:
a) Vielgliedrigkeit, eine große Anzahl von Isolierteilen und mögliches Aufheben der Befestigung bei im Betrieb unvermeidlichen Änderungen der Abmessungen und der gegenseitigen Lage der Befestigungsstclle: a) Multi-linkage, a large number of insulating parts and possible removal of the attachment in the case of im Operation unavoidable changes in the dimensions and the mutual position of the fastening points:
b) mögliche Störung der elektrischen Wirksamkeit der Wicklungsstäbeisolation durch die Laschenvorsprünge. b) possible interference with the electrical effectiveness of the winding bar insulation due to the tab projections.
Der Erfindung ist die Aufgabe /ugrundegclegt, die Anordnung zur Befestigung der Wickelköpfc der Statorwicklung einer elektrischen Maschine so auszuführen, daß eine starre Verbindung der Wickelköpfc mit der Druckplatte des Kerns in radialer Richtung bei möglicher axialer Verschiebung der Wickelköpfc als Cian/es gegenüber tier Druckplatte des Kerns ohne Störung tier Isolation .111 den Wickelköpfen und der /usanimetipiessuMg des aktiven Statoreisens durch dieThe invention is based on the object / To carry out the arrangement for fastening the winding heads of the stator winding of an electrical machine, that a rigid connection of the winding heads with the pressure plate of the core in the radial direction possible axial displacement of the winding heads as Cian / es compared to the pressure plate of the core without Disorder tier isolation .111 the winding heads and the / usanimetipiessuMg of the active stator iron through the
Befestigungselemente gewährleistet wird.Fasteners is guaranteed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöstAccording to the invention, this object is achieved by the features characterized in claim 1
Die Vorzüge der vorgeschlagenen Anordnung bestehen darin, daß sie eine hohe Steifigkeit und eine geringe Schwingungsneigung der Wickelköpfe der Statorwicklung gewährleistet, da die Wickelköpfe zwischen zwei starren Isolierringen fest eingeklemmt sind. Dabei ist die Möglichkeit ihrer axialen Verschiebung in erfrrderlichen Grenzen gemeinsam mit den Isolierringen als Ganzes gegenüber der Druckplatte des Statorkerns zwecks eines Ausgleichs der ungleichmäßigen Wärmedehnung des Kerns und des Nutenteils der Wicklung unter Beibehaltung der starren Verbindung mit der Druckplatte in radialer Richtung gewährleistet. Außerdem wird bei dieser Bauart die Unversehrtheit der Wicklungsisolation nicht gestört, da die die Isolierringe zusammenziehenden Elemente mit der Wicklungsisolation nicht verbunden sind. Es wird auch die Umpressung der Stirnflächenzone des Kerns nicht gestört, weil die axiale Komponente der die Isolierringe zusammenziehenden Kraft auf die Druckplatte und den Eisenkern nicht übertragen wird.The advantages of the proposed arrangement are that they have a high rigidity and a low Vibration tendency of the end windings of the stator winding guaranteed, since the end windings between two rigid insulating rings are firmly clamped. The possibility of their axial displacement is necessary Limits together with the insulating rings as a whole opposite the pressure plate of the stator core in order to compensate for the uneven thermal expansion of the core and the groove part of the winding guaranteed while maintaining the rigid connection with the pressure plate in the radial direction. aside from that With this type of construction, the integrity of the winding insulation is not disturbed because the insulating rings contracting elements are not connected to the winding insulation. It also gets the extrusion the end face zone of the core is not disturbed because the axial component of the pulling the insulating rings together Force is not transmitted to the pressure plate and the iron core.
Gemäß einer der Ausführungsvarianten der Erfindung sind die Druckstützen mittels Radialzugstanger, an den Druckbolzen gelenkig befestigt.According to one of the embodiment variants of the invention, the pressure supports are on by means of radial tie rods articulated the pressure pin.
Es ist auch möglich, die Druckstutzen mittels Radialzugstangen an der Druckplatte zu befestigen.It is also possible to attach the pressure nozzle to the pressure plate using radial tie rods.
Zweckmäßig ist, an den Axialzugstangen an der Seite der äußeren Stirnfläche des inneren konischen Ringele- jo ments Federn zwecks eines stabilen Andrucks des inneren konischen Ringelements gegen die Wickelköpfe der Wicklung so anzuordnen, daß die Andrückkraft bei eventuellen, im Laufe des Betriebs der elektrischen Maschine entstehenden unelastischen Verformungen r> oder Verschiebungen der Teile nicht abnimmt.It is expedient to use the axial tie rods on the side of the outer end face of the inner conical ring ele ments springs for the purpose of a stable pressure of the inner conical ring element against the winding heads the winding to be arranged in such a way that the pressure force in the course of operation of the electrical Machine resulting in inelastic deformations r> or displacements of the parts does not decrease.
Im weiteren wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand beigelegter Zeichnungen erläutert. Es zeigtThe invention is further illustrated by the description of exemplary embodiments and with the aid of the enclosed Drawings explained. It shows
Fig. 1 die Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung für einen Turbogenerator hoher Leistung gemäß der Erfindung, Längsschnitt, und1 shows the arrangement for fastening end windings of the stator winding for a turbo generator high performance according to the invention, longitudinal section, and
F i g. 2 eine andere Ausführungsvariante der Anordnung, Längsschnitt.F i g. 2 another embodiment of the arrangement, Longitudinal section.
Die Anordnung zur Befestigung von Wickelkopftei- -es len der Statorwicklung einer elektrischen Maschine enthält zwei konische Ringelemente 1, 2 (Fig. 1) aus einem Isolierwerkstoff, z. B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder aus Schichtpreßholz. Die Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 des Stators stützen sich an der konischen Innenfläche des äußeren Ringelements 1 ab und werden an dieses mit Hilfe des inneren konischen Ringelemcnts 2 angedrückt. Die Stäbe der Wicklung 4 sind in die Nuten des geblechten Siutorkerns 5 eingelegt. An den beiden Stirnflächen des Kerns 5 sind η Druckplatten 6 angeordnet, welche das Zusammendrükken der Pakete des geblechten Statorkerns in axialer Richtung bewerkstelligen und eine Druckplatte 6 sowie mit der Druckplatte 6 verbundene Druckbogen 7 beinhalten. m>The arrangement for attaching winding head parts -es len the stator winding of an electrical machine contains two conical ring elements 1, 2 (Fig. 1) made of an insulating material, for. B. made of glass fiber reinforced plastic or laminated wood. The winding heads 3 of the winding 4 of the stator are supported on the conical inner surface of the outer ring element 1 and are pressed against this with the aid of the inner conical ring element 2. The bars of the winding 4 are inserted into the grooves of the laminated Siutorkern 5. On the two end faces of the core 5, η pressure plates 6 are arranged, which bring about the compression of the packets of the laminated stator core in the axial direction and contain a pressure plate 6 and printed sheets 7 connected to the pressure plate 6. m>
Das äußere Ringelcmcnt 1 ist an der Druckplatte 6 so befestigt, daß es gegenüber dem Kern 5 bei Wärnicvcrl'ormungen der Wicklung 4 und des Kerns 5 axial verschiebbar ist. Das innere konische Ringelenienl 2 stützt sich mit seiner konischen Außenfläche an den tr> Wickelköpfen 3 der Wicklung 4 an tier Bohrungsseite ab und wird mit Hilfe von in den Öffnungen des Ringeleinents 2 angeordneten Axialzugstangen 8 festgehalten. Jedoch können diü Axialzugstangen 8 auch an der zylindrischen Innenfläche des Ringelements 2 angebracht sein. Die Axialzugstangen 8 sind aus einem unmagnetischen Metall oder aus einem Isolierstoff ausgeführt. Diese Axialzugstangen 8 sind mit dem einen Ende an der äußeren Stirnfläche des konischen Ringelements 2 befestigt, während sie am anderen Ende mit aus einem Isolierwerkstoff ausgeführten und zwischen den Stäben der Wicklung 4 am Austritt derselben aus den Nuten des Kerns 5 angeordneten Druckstützen 9 gelenkig verbunden sind.The outer Ringelcmcnt 1 is on the pressure plate 6 so attached that it is opposite the core 5 at Wärnicvcrl'ormungen the winding 4 and the core 5 is axially displaceable. The inner conical ring line 2 with its conical outer surface is supported on the tr> Winding heads 3 of the winding 4 on tier bore side and is made with the help of in the openings of the Ringeleinents 2 arranged axial tie rods 8 held. However, the axial tie rods 8 can also be attached to the cylindrical inner surface of the ring element 2. The axial pull rods 8 are made of one non-magnetic metal or made of an insulating material. This Axialzugstangen 8 are with the one End attached to the outer end face of the conical ring element 2, while at the other end with made of an insulating material and between the bars of the winding 4 at the outlet the same from the grooves of the core 5 arranged pressure supports 9 are articulated.
Die Druckstutzen 9 stützen sich gelenkig in einer ringförmigen Aussparung 10 in der dem Kern 5 zugewandten Stirnfläche des äußeren konischen Ringelements 1 ab und werden mit Hilfe von aus unmagnetischem Stahl ausgeführten und im Bereich der Stirnflächenzone des Kerns 5 angeordneten Radialzugstangen 11 festgehalten. Jede Radialzugstange 11 ist mit dem einen Ende in der Druckstütze 9 und mit dem anderen Ende am Druckbolzen 7 gelenkig befestigt. Die Radiafzugstangen 11 bilden gemeinsam mit den Druckstützen 9 Elemente, die die axiale Beanspruchung aufzunehmen imstande sind.The pressure connections 9 are supported in an articulated manner in an annular recess 10 in the core 5 facing end face of the outer conical ring element 1 and are made with the help of made of non-magnetic steel and arranged in the area of the end face zone of the core 5 radial tie rods 11 recorded. Each radial tie rod 11 is with one end in the pressure support 9 and with the the other end articulated to the pressure pin 7. The Radiafzugstangen 11 form together with the Pressure supports 9 elements that are able to absorb the axial stress.
Zwischen den konischen Oberflächen der äußeren Ringelemente 1, der inneren Ringelemente 2 und den Wickelköpfen 3 der Wicklung 4 sind elastische Zwischenlagen 12 aus einem sich verformenden Werkstoff zwecks gleichmäßiger Verteilung der seitens der Ringelemente 1, 2 auf den Wickelkopf 3 einwirkenden Druckkraft angeordnet.Between the conical surfaces of the outer ring elements 1, the inner ring elements 2 and the End windings 3 of the winding 4 are elastic intermediate layers 12 from a deforming Material for the purpose of uniform distribution of the ring elements 1, 2 on the winding head 3 acting compressive force arranged.
Zum Ausgleich der im Laufe des Betriebs unvermeidlichen Verschiebungen des konischen Ringelementes 2, die durch Schwinden und Verdichten der Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 sowie durch Wärmeverformungen hervorgerufen werden, sind unter der Mutter 13 der Axialzugstangen 8 an der Seite der äußeren Stirnfläche des inneren Ringelementes 2 Federn 14 eingesetzt, die eine konstante Andrückkraft des inneren Ringelements 2 gewährleisten.To compensate for the unavoidable displacements of the conical ring element 2 in the course of operation, the shrinkage and compression of the end windings 3 of the winding 4 and heat deformation are caused are under the nut 13 of the axial tie rods 8 on the side of the outer end face of the inner ring element 2 springs 14 are used, which provide a constant pressing force of the inner ring element 2 guarantee.
In Fig. 2 ist eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung einer elektrischen Maschine dargestellt, bei der die Radialzugstangen 11 in der Druckplatte 6 des Kerns 5 befestigt sind.In Fig. 2 is an arrangement for fastening end windings of the stator winding of an electrical Machine shown in which the radial tie rods 11 in the pressure plate 6 of the core 5 are attached.
Beim Eetrieb des Turbogenerators haben die starr zwischen den beiden konischen Ringelementen 1, 2 eingespannten und sich auf die Druckplatte 6 des Kerns 5 über das äußere Ringelement I abstützenden Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 keine Möglichkeit, sich unter Einwirkung der elektrodynamischen Wechselbeanspruchungen zu verformen und gegenseitig zu verschieben.When the turbo generator is in operation, they have a rigid position between the two conical ring elements 1, 2 clamped and supported on the pressure plate 6 of the core 5 via the outer ring element I. End winding 3 of the winding 4 no possibility of changing under the action of the alternating electrodynamic loads to deform and move each other.
Die Kraft, die das konische innere Ringelement 2 an die Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 andrückt, wird auf das konische äußere Ringelement 1 über folgende kraftschlüssige Kette übertragen: inneres Ringelement 2 — Axialzugstange 8 — Druckstütze 9 — äußeres Ringelemcnt 1 — Wickelkopf 3 — inneres Ringelcment 2. Die Radialkraft in der Druckstütze 9 wird durch die Radialkraft in der pendelnden Radialzugstange 11. welche die axiale Verschiebung der Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 gemeinsam mit dem konischen äußeren Ringelement 1 und dem konischen inneren Ringelement 2 gegenüber der Druckplatte 6 des Kerns 5 nicht behindert, ausgeglichen.The force that presses the conical inner ring element 2 against the end windings 3 of the winding 4 is applied to the Conical outer ring element 1 transferred via the following frictional chain: inner ring element 2 - Axial pull rod 8 - pressure support 9 - outer ring element 1 - winding head 3 - inner ring element 2. The radial force in the pressure support 9 is generated by the radial force in the oscillating radial tie rod 11. which the axial displacement of the end windings 3 of the Winding 4 together with the conical outer ring element 1 and the conical inner ring element 2 with respect to the pressure plate 6 of the core 5 not hindered, balanced.
Die Kraftelemente (Zugstangen 8, Il und Druckstutzen 9). die ilen axialen Andruck des äußeren Ringelements I und des inneren Ringelements 2 gegeneinander bewerkstelligen, sind mit tier Wicklung 4The force elements (tie rods 8, II and pressure nozzle 9). the ilen axial pressure of the outer ring element I and the inner ring element 2 accomplish against each other are with tier winding 4
des Stators nicht verbunden, ergeben keine zusätzliche Beanspruchung der Wickelköpfe 3 und beeinträchtigen die Zusammenpressung des aktiven Eisens in der Stirnflächenzone des Kerns 5 nicht, da in der Radialzugstange 11 keine axiale Kraftkomponente vorhanden ist.of the stator not connected, result in no additional stress on the winding heads 3 and impair the compression of the active iron in the end face zone of the core 5 is not, because in the Radial tie rod 11 is no axial force component.
Die Federn 14 ermöglichen eine Regelung der Andrückkraft der Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 zwischen den konischen Ringelementen 1,2.The springs 14 make it possible to regulate the pressing force of the end windings 3 of the winding 4 between the conical ring elements 1,2.
Die vorgeschlagene Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung einer elektrischen Maschine ist betriebssicher und fertigungsgerecht.The proposed arrangement for fastening end windings of the stator winding of an electrical The machine is operationally safe and ready for production.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAM | Search report available | ||
| OC | Search report available | ||
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: VON FUENER, A., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. EBBINGHAUS, D., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |