DE2201920A1

DE2201920A1 - Lamellierter Kern fuer dynamoelektrische Maschine und Schichtungsverfahren

Info

Publication number: DE2201920A1
Application number: DE19722201920
Authority: DE
Inventors: Graham Peter Hugh; Paul Reece
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-01-18
Filing date: 1972-01-15
Publication date: 1972-08-03
Also published as: US3652889A; CH534447A; FR2122482B1; GB1354345A; FR2122482A1; JPS4714602A; CA943605A; JPS5513223B1

Description

Lamellierter Kern für dynamoelektrische Maschine und Schichtungsverfahren

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine mit zahlreichen in Längsrichtung verlaufeeden Keilstäben, die innerhalb eines Rahmens mit Abstand auf dem Umfang angeordnet sind und zahlreichen, einen genuteten Kern bildenden Schichten aus Stanzteilen.

Die Kerne dynamoelektrischer Maschinen sind häufig aus vielen Schichten sehr dünner Lamellen oder Stanzteilen zusammengesetzt, die für einen Pfad des Magnetflusses in der gewünschten Richtung sorgen, während unerwünschte Wirbelströme verhindert sind. Die Lamellen sind im allgemeinen aus dünnen Blechen aus siliciumhaltigem Eisen herausgestanzt,

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mit einem Isolierfilm überzogen, und in die Form von Kreissektoren gebracht, an deren Innenradius sich ausgesparte Abschnitte befinden. Diese ausgesparten Abschnitte bilden, wenn sie mit ähnlichen Stanzteilen in vielen Schichten fluchten, zusammen die Zähne und Nuten des Kerns der dynamoelektrischen Maschine zur Halterung der Wicklungen. Da die Stanzteile sehr dünn sind, sind die an der Außenseite liegenden Ecken besonders empfindlich gegenüber einer Beschädigung durch Verbiegen oder Atfraten, und wenn die außenseitigen Stanzecken an der Unterseite einer Nut zu liegen kommen, ist eine derartige Beschädigung besonders schwierig festzustellen und zu reparieren.

Unter gewissen Betriebsbedingungen kann ein Kontakt von Metall zu Metall zwischen den Lamellen bzw. Blechen einen Fluß umlaufender Ströme verursachen und dies.wiederum kann zu einer überhitzung und anschließenden Beschädigung des Kernes führen.

Es istdsehalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kernkonstruktion für eine dynamoelektrische Maschine mit einer vereinfachten Stanzform und eine ökonomische Konstruktion des Kernes zu schaffen.

Ferner beinhaltet die Erfindung eine Anordnung für einen Iamellierten Kern einer dynamoelektrischen Maschine, die die Mög lichkeit einer überhitzung infolge unbeabsichtigter Kontakte von Metall zu Metall zwischen den Stanzteilen reduziert.

Diese Aufgaben werden , kurz gesagt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß asynetrische Stanzteile mit einem vollen Zahnabschnitt auf der einen Seite und einer vollen Nutaussparung auf der anderen S.eite vorgesehen sind. Der Kern der dynamoelektrischen Maschine ist aus Schichten aufgebaut, wobei die Stanzteile in aufeinanderfolgenden Schichten umgekehrt sind, sodaß die Ränder mit den vollen Nutaussparungen in abwechselnden Schichten in entgegengesetzten Richtungen laufen. Die Stanzteile sind auf den Keilstäben so angeordnet, daß Stanzteile, die sich auf der Nutaussparungsseite überlappen, von einem gemeisamen

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- 3 Keilstab gehalten sind.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Stirnansicht eines Kernes einer dynamoelektrischen Maschine und eines Rahmens ohne die Wicklungen.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung und zeigt schematisch eine bekannte Konstruktion.

Fig. 3 1st eine ähnliche perspektivische Darstellung und zeigt schematisch eine bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. A, 5 lind 6 zeigen andere Ausführungsbeispiele der Erfindung für einzahnige, zweizahnige und dreizahnige Stanzteile.

Eine in Fig. 1 gezeigte dynamoelektrische Maschine 1 weist einen von einer Umhüllung 2 umgebenen Rahmen und im axialen Abstand angeordnete Sektionsplatten 3 auf. Eine Gruppe in Längsrichtung verlaufender Keilstäbe, wie z.B. die Kellstäbe 4 und 5, sind mit Abstand auf dem Umfang um die Innenränder der Sektionsplatten 3 herum angeordnet und an ihren inneren Enden auf geeignete Weise mit Schwalbenschwänzen oder Keilabschnitten 6 versehen, dl« zur Halterung der Stanzteile oder Lamellen 7 in der richtigen Lage dienen.

Gemäss einem Merkmal der Erfindung sind die Stanzteile 7 bezüg-XJ.ch der Stanzmittellinie in der Hinsicht asymmetrisch, dass sie einen vollen Pingerabschnitt 8 auf der einen Seite und einen vollen Nutaussparungsabschnitt 9 auf der anderen Seite aufweisen .

Es sind zwar teilweise oder vollständig asymmetrische Stanzteile

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bekannt. Beispielsweise ist in dem US-Patent 1 756 672 ein Stanzteil gezeigt, bei dem der Zahn bezüglich der Stanzmittellinie teilweise asymmetrisch ist, und eine Publikation der English Electric Company mit dem Titel "Developments in Large Turbo-Alternators for Thermal Power Stations", Proceedings of Conference, November 1957, zeigt auf Seite 16 ein völlig asymmetrisches Stanzteil. Es wird Jedoch aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, dass die vorliegende Erfindung eine besondere Anordnung der asymmetrischen Stanzteile im Kern der dynamoelektrischen Maschine betrifft, die durch bekannte Vorrichtungen nicht nahegelegt ist.

In Fig. 2 ist perspektivisch eine bekannte Konstruktion dargestellt, die die Grundlage der vorliegenden Erfindung Besser verdeutlichen soll. Das Problem kann bei einer Betrachtung von drei Stanzteilen 10, 11 und 12 erkannt werden, die auf zwei benachbarten Keilstäben 4 und 5 gehalten sind. Die Lamellen bzw. Bleche weisen eine identische bekannte Konstruktion auf und sind bezüglich ihrer Mittellinien symmetrisch, wobei sich eine volle Nutaussparung 13 in der Mitte und eine halbe Nutaussparung IM, 15 auf Jeder Seite befindet. Die innenseitigen Ecken, wie sie beispielsweise bei 16 dargestellt sind, sind während der Handhabung relativ problemlos, aber die aussenliegenden Ecken, wie z.B. die Ecken 17 und 18, sind empfindlich gegenüber einer möglichen Verbiegung oder Abgratung und diese Schäden sind schwierig festzustellen, wenn die Ecken einmal in dem Boden der Nut zusammengesetzt sind.

Unter normalen Betriebsbedingungen bildet der Magnetkern eines grossen Generators einen leichten Pfad für den Durchgang des Maschinenflusses. Unter hohen virtuellen Spannungsbedingungen wird der Magnetkern Jedoch an seinen Enden gesättigt, da er versucht, zu viel Fluss zu führen, und infolgedessen tritt ein Streufluss in die Lufträume hinter dem Kern aus. Dieser Streuf^luss verbindet sich elektromagnetisch mit den Keilstäben und induziert an diesen entlang eine Spannung.

Auf Grund der entlang den Keilstäben induzierten Spannungen und

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da nunmehr zahlreiche elektrische Kreise bestehen, die durch die Verbindung der Plansche und Sektionsplatten miteinander gebildet werden, können Ströme in die Kellstäbe, Plansche und Sektionsplatten fließen, die von den Spannungen enclang den Keilstäben verursacht werden. Somit besteht eine Spannungsdif-

ferenz zwischen benachbarten Keilstäben 4,5. Wenn einmal angenommen wird, daß die zwei außenseitigen Nutecken auf dem Blech 10 versehentlich mit den entsprechenden Stanzteilen 11, 12 in elektrischem Kontakt stehen, wird deutlich, daß am Punkt 17 kein Strom fließt, da sich die Stanzteile 10 und 11 auf dem gleichen Keilstab 4 befinden und folglich besteht zwischen ihnen keine Keilstab-Spannungsdifferenz. Andererseits bildet der Punktkontaktauf der außenseitigen Nutecke 18 einen Strompfad zwischen den Keilstäbei 4,5» wodurch eine mögliche überhitzung verursacht wird.

Die normale Art der Schichtung des in Fig. 2 gezeigten Kernes ist die, daß jede Schicht aus Stanzteilen auf dem Umfang um eine Nutbreite verschoben wird, sodaß sie sich in der Mitte überlappen. Deshalb wiederholt sich die gezeigte Konstruktion immer wieder. Die drei gezeigten Stanzteile dienen der Darstellung aller möglichen Zustände.

In Pig. 3 ist die Erfindung in ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel und durch asymmetrische Stanzteile 20,21 und22 dargestellt, die von Keilstäben 1,5 gehalten sind.Jedes Stanzteil, wie z.B. das Stanzteil 20, weist im Vergleich zu Fig. 1 den erwähnten vollen Zahnabschnitt 8 auf einer Seite und die volle Nutaussparung 9 auf der anderen Seite auf. Somit gibt es nur eine aussenseitlge Nutecke, die bei 23 auf dem Stanzteil 20 dargestellt ist, da die andere Seite 2k der Lamelle auf ihrer ganzen Längegeradlinig ist. Die ganze obere Schicht der Stanzteile ist in ähnlicher Weise wie das Stanzteil 20 orientiert, sodaß die Ränder der vollen Nutaussparungen immer auf der linken Seite sind, wenn man um den Kernumfang herumgeht. Jede abwechselnde bzw. Jede zweite Lamellenschicht entlang einer gewählten Kernlänge ist in dieser Weise angeordnet.

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Gemäß dem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung sind dazwischenliegende Schichten der Lamellen umgekehrt und laufen in entgegengesetzter Richtung. Als Beispiel hierfür hat das Stanzteil 22 einen vollen Nutaussparungsabschnitt auf der rechten Seite, der als 25 dargestellt ist und einen vollen Zahnabschnitt auf der linken Seite, der bei 26 gezeigt ist. Die gesamte durch Stanzteile 21, 22 dargestellte Schicht ist in der gleichen Weise aufgebaut, wobei sich die Ränder der vollen Nutaussparungen nunmehr in Jedem Falle auf der rechten Seite befinden,da die Stanzteile umgekehrt worden sind. Die außenseitige Nutecke des Stanzteiles 21 ist teilweise verdeckt, aber durch die Bezugszahl 27 gezeigt.

Es wird deutlich, daß die Stanzteile so angeordnet sind, daß das Paar 20,21, bei dem sich die Nutaussparungsseiten überlappen, von einem gemeinsamen Keilstab gehalten sind. In diesem Fall ist dies der Keilstab M. Deshalb können zwischen den Keilstäben 4,5 induzierte Spannungen keinen Stromfluß von einer Stanzschicht zur nächsten über die außenseitigen Nut recken verursachen. Obwohl sich auch das Paar 20,22 überlappt und von zwei unterschiedlichen Keilstäben4,5 gehalten ist, bestehen doch keine außenseitigen Ecken am Boden der Nut.

Die Stanzteile, wie z.B. das in Fig. 3 gezeigte Stanzteil 20, zeigen eine freie Keilstab—nut 29. Diese ist tatsächlich nicht erforderlich, falls die abwechselnden Schichten durch Umkehrung der Stanzteile entlang dem gesamten Generatorkern gebildet werden, da eine richtige Überlappung von nur einer Keilstabnut pro Stanzteil herbeigeführt wird. Deshalb schließt die Erfindung auch asymmetrische Stanzteile mit nur einer Keilstabnut pro StanzteiJ. ein, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Eine Extra-Keilstabnut 29 kann Jedoch vorgesehen sein, wenn die verbesserte Konstruktion nur auf einem Abschnitt des Kerns und auf einem anderen Abschnitt eine konventionelle Schichtung verwendet werden soll. Im letzten Fall wird Jede Stanzschicht lediglich um eine Nutbreite entlang des konventionell geschichteten Abschnittes gedreht, wobei die Extra-Keilstabnut 29 verwendet wird, und eine Überlappung tritt an dem Mittelpunkt der Lamelle

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auf, wie es in der bekannten Konstruktion gemäß Fig. 2 gezeigt ist.

In den Figuren 4, 5 und 6 sind andere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 4 zeigt einzahnige Stanzteile 30, 31, in der abwechselnde Schichten aus umgekehrten Stanzteilen 32 gestrichelt und etwas kleiner dargestellt sind, um so deren Lage zu unterscheiden. Die überlappenden Seiten mit vollen Nut aussparungen 33» 34 in benachbarten Schichten befinden sich beide auf Stanzteilen 31 j 32, die von einem gemeinsamen Keilstab 5 gehalten sind. Die Stanzteile 30, 32, die sich nicht auf einem gemeinsamen Keilstab befinden, weisen entweder vollständig geradlinige Seiten 35 oder innenseitige Nutecken 36 auf, die gegenüber den angeführten Problemen nicht empfindlich sind.

Fig. 5 zeigt zweizahnige Stanzteile 40, Il mit nach links oder im Gegenuhrzeigersinn laufenden vollen Nutaussparungen 42 und abwechselnde Schichten aus umgekehrten Stanzteilen, wie z.B. Stanzteil 43, mit nach rechts oder im Uhrzeigersinn laufenden vollen Nutausschnitten 44. Das Paar aus den Stanzteilen 41 und 43, die sich auf den Seiten der vollen Nutaussparungen überlappen, sind auf dem gleichen Keilstab 5 gehalten.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit drei Fingern pro Stanzteil, bei der die Stanzteile 50, 51 zur Ausbildung einer Schicht in eine Richtung gedreht sind, und eine Reihe aus Stanzteilen, wie z.B. das Stanzteil 52, sind in angegebener Weise umgekehrt, um die wechselseitigen Schichten auszubilden. Wie oben sind auch hier die Stanzteile 51, 52, die sich auf den Seiten mit vollen Nutaussparungen überlappen, auf einem gemeinsamen Keilstab 5 gehalten. Die Stanzteile 50, 52, die sich überlappen bzw. auf benachbarten Keilstäben 4, 5 gehalten sind, weisen keine außenseitigen Ecken in der Nut auf, die miteinander in Berührung kommen können, selbst wenn sie auf verschiedenen Spaffungen liegen können.

Somit wird deutlich, daß eine verbesserte Konstruktion eines

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lamellierten Kernes gezeigt worden ist, die einfach ist und nur ein tragendes Keilstabelement pro Lamelle bzw. Blech verwendet. Die Konstruktion liefert Vereinfachungen und eine Verkleinerung der Möglichkeit einer Lamellenbeschädigung durch die Verwendung asymmetrischer Stanzteile. Ein lamellierter Kern, der durch das dargestellte Verfahren der Umkehrung abwechselnder Schichten der asymmetrischen Stanzteile aufgebaut ist, besitzt eine kleinere
Tendenz zur überhitzung infolge von Spannungen, die entlang den Keilstab-Halteelementen induziert sind. Die Erfindung ist auf
die Stanzung mit jeder beliebigen Zahl von Zähnen anwendbar, solange sie mit der angegebenen Überlappung angeordnet sind.

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Claims

_ 9 -Ansprüche

Dynamoelektrische Maschine mit zahlreichen In Längsrichtung verlaufenden Keilstäben, die innerhalb eines Rahmens mit Abstand auf dem Umfang angeordnet sind, und zahlreichen, einen genuteten Kern bildenden Schichten aus Stanzteilen, gekennzeichnet durch einen Kernabschnitt aus einer Vielzahl abwechselnder erster und zweiter Schichten aus Stanzteilen (20, 21, 22), die Jeweils zu ihrer Mittellinie asymmetrisch sind, so daß ein voller Zahn (8) auf der einen Seite und eine volle Nutaussparung (9, 25) auf der anderen Seite gebildet ist, wobei in der ersten Schicht die Seiten der Stanzteile (21, 22) mit den Nutaussparungen (25) in einer Umfangsrichtung und in der zweiten Schicht die Seiten der Stanzteile (20) mit den Nutaussparungen (9) in der anderen Umfangsrichtung laufen,und jedes Paar der Stanzteile (20, 21) in den ersten und zweiten Schichten, die sich auf ihren Nutaussparungsseiten überlappen, auf einem gemeinsamen Keilstab (4) angeordnet sind.
2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Stanzteile (21, 31, 41, 51) zusätzliche volle Zahnabschnitte und eine gleiche Anzahl zusätzlicher voller Nutaussparungen aufweist, die abwechselnd zwischen den Seltenzahnabschnitten und den Seltenaussparungen angeordnet sind.
3. Verfahren zur Schichtung eines Kernabschnittes einer dynamoelektrischen Maschine mit zahlreichen in Längsrichtung verlaufenden, auf dem Umfang im Abstand angeordneten Keilstäben, dadurch gekennzeichnet , daß ein asymmetrisches Stanzteil (20, 21, 22) mit einer Keilstabnut (29) in seinem Außenrand und einem vollen Zahnabschnitt (Θ) auf einer Seite und einer vollen Nutaussparung (9, 25) auf der anderen Seite gebildet wird, eine erste Schicht des Kernabechnittes geschichtet wird, indem die Stanzt'eile (21, 22)

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mit den Keilstabnuten (29) auf den Keilstäben (4, 5) in der Weise der Reihe nach angeordnet werden, daß die Nutaussparungen (25) in einer Richtung laufen, eine zweite Schicht des Kernabschnittes geschichtet wird, indem die Stanzteile (20) umgeklappt und in der Welse der Reihe nach angeordnet werden, daß die Stanzteile (20) mit den Keilstabnuten auf den Keilstäben angeordnet und die Nutaussparungen (9) in der anderen Richtung laufen, so daß sich die Nutaussparungsseiten auf einem gemeinsamen Keilstab (4) überlappen, und die Schichtung des Kerns fortgesetzt wird, indem abwechselnde Schichten in gleicher Weise gebildet werden.

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