DE3241410A1

DE3241410A1 - Verfahren zur fixierung von wicklungen durch vorgespannte nutenverschlussteile und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3241410A1
Application number: DE19823241410
Authority: DE
Inventors: Armin 8957 Spreitenbach Piur
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-12-29
Also published as: CH662911A5

Description

Verfahren zur Fixierung von Wicklungen durch
vorgespannte Nutzenverschlußteile und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Verfahren zur Fixierung von Wicklungen durch vorgespannte Nutenverschlussteile und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung der aus einzelnen Spulen bestehenden, in Statornuten eingelegten Wicklungen von elektrischen Maschinen, durch jeweils einen aus einem Nutenverschlusskeil, einem Federelement und einer Federabstützung gebildeten Nutenverschluss sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Nutenverschlüssen von elektrischen Apparaten, insbesonder von rotierenden elektrischen Maschinen, ist es allgemein üblich zur Fixierung der Wicklungen Federelemente verschiedener geometrischer Formen zu verwenden, um die Wicklungen in den Nuten unter federnder Spannung zu halten. Derartige Druck federn sind beispielsweise aus den deutschen Patentschriften DE-OS 16 13 236, DE-OS 21 30 201, DE-OS 21 65 727 und DE-PS 25 27 876 bekannt, wobei die erforderliche Federkraft über einen sehr kurzen Federweg aufgebracht werden muss und dabei keine Ermüdung der Federkraft über sehr lange Betriebszeiten und Temperaturschwankungen auftreten darf.
Das Federelement kann als eine bandförmige, quer- oder längsgewellte Feder z.B. als gewellte oder gebogene Blattfeder ausgebildet sein und wird beim Zusammenbau flachgedrückt (DE-OS 16 13 236, DE-OS 21 30 201 und DE-OS 21 65 727).
Es kann aber auch gemäss DE-PS 25 27 876 als Flachprofil ausgebildet sein, wobei die Federkraft der Federelemente durch eine vorbestimmte Durchbiegung zur Wirkung kommt, und die dem Federelement zugekehrten Flächen des Nutenverschlusskeiles und der Federabstützung vorzugsweise konvex/konkav oder konkav/konvex ausgebildet sein können.
Bei der Nutenverschluss-Montage müssen weitgehend die gegebenen Eigenschaften der Druckfedern berücksichtigt werden, wodurch nicht immer eine optimale Lösung der Verspannung möglich ist. Darüber hinaus ist es, insbesondere bei der Montage von grossen Maschinen, wo eine ganze Reihe von einzelnen Federelementen eingebaut werden, sehr schwer, eine gleichmässige Federwirkung über die gesamte Nutlänge zu erzielen.
Ein weiterer Nachteil, der allen bekannten Anordnungen gemeinsam ist, besteht darin, dass für den Einbau der Federelemente ein Raum, der minimal dem jeweiligen Federweg entspricht, vorhanden sein muss, der nach Verspannen jedoch überflüssig wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zu schaffen, die eine Vereinfachung der Nutenverschluss-Montage ermöglicht, bei welcher der bisher erforderliche, dem Federweg des Federelementes entsprechende Raum sich weitgehend erübrigt, wobei gleichzeitig eine gleichmässige Federwirkung über die gesamte Nutenlange gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1 und der Sachansprüche 3 und 6 gelöst.
Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und Vorteile sind in den Unteransprüchen 2, 4, 5, 7 und 8 enthalten.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Nutenverschlussteile einschliesslich des Federelementes bereits als ein Paket vorgespannt in die Maschine jeweils eingebaut werden, wodurch der gesamte Platz des Federweges vor dem Einlegen des Nutenverschlusskeiles eingespart wird.
Das Einbringen derartiger, beispielsweise durch den Hersteller bereits vorgespannter Pakete, erleichtert wesentlich die eigentliche Montage, wodurch auch verbesserte Bedingungen für eine kontrollierte Auslegung der Pakete und damit auch bessere Voraussetzungen für eine gleichmässige Federwirkung der Federelemente über den gesamten Nutenverschluss-Bereich geschaffen werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeipiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.
Es zeigt Fig.l einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform einzelner, nicht verspannter Nutenverschlussteile, Fig.la einen Querschnitt mittels Klebstoffschichten zu einem Paket vorgespannter Nutenverschlussteile gemäss Fig.l Fig.2 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform von einzelnen, nicht verspannten Nutenverschlussteilen und Fig.2a einen Querschnitt mittels Kunststoffschrauben zu einem Paket vorgespannter Nutenverschlussteile gemäss Fig.2 Gemäss der Fig.l und la sind in einer Nut 5 eine oder mehrere Spulen von Wicklungen 6 übereinander angeordnet. Die Wicklung 6 wird oben in der Nutöffnung mittels eines als Stempel ausgebildeten konkaven bzw. konvexen Nutenverschlusskeil 43, der in Keilausnehmungen 41 festgehalten wird, abgeschlossen.
Zwischen dem konvexen Stempel und der konkav als Gegenstempel ausgebildeten Federabstützung 21 ist ein Federelement vorgesehen, das in der Fig.l als Flachprofil 11 ausgebildet unverspan d.h. nicht formschlüssig mit der Federabstützung und in Fig.la zusammen mit einem als konvexen Stempel ausgebildeten Nutenverschlusskeil 43 und einer als konkaver Gegenstempel ausgebildeten Federabstützung 21 zu einem Paket P1 (43,7,1l,7,21) vorgespannt ist, da.h. dass eine vorbestimmte Durchbiegung des Flachprofil-Federelementes 11 entsteht. Das Vorspannen der aus dem Nutenverschlusskeil 43, dem Flachprofil-Federelement 11 und der konkaven Federabstützung 21 bestehenden Nutenverschlussteile zu einem Paket P1 erfolgt beispielsweise durch beidseitiges Verkleben des Flachpro-fil-Federelementes 11 sowohl gegenüber der konvexen Stempel fläche des Nutenverschlusskeiles 43 als auch gegen die konkave Gegenfläche der Federabstützung 21. Es könnte auch eine (nicht dargestellt) analoge Anordnung wie in Fig.l und 1b zur Anwendung kommen, bei welcher jedoch der Nutenverschlusskeil als Stempel 43 konkav und eine entsprechende Federabstützung 21 als Gegenfläche konvex ausgebildet ist. Bei dem als Flachprofil 11 ausgebildeten Federelement ist ein Verkleben von Vorteil, denn die Klebstoffschichten 7 von jeweils 140 bis 160 g/m2 kann beidseitig über die gesamte Fläche des Flachprofils 11 aufgetragen werden, ohne dass es zu einer Beschädigung desselben kommt. Es wird vorzugsweise ein kalthärtender Ein-oder Zweikomponenten-Klebstoff mit einem extremen Festigkeitsabfall bei Erwärmung, beispielsweise ein Polyurethan-Klebstoff, verwendet. Die Zugscherfestigkeit in N/mm2 bei verschiedenen Temperaturen gemessen. an Al-Verklebungen nach DIN 53 283 beträgt demnach bei OC 0 +20 +40 +60 +80 N/mm2 26 22 10 4 3 In Fig.2 und 2a sind die aus einer Zwischenlage 3, einem gewellten oder gebogenen, beispielsweise als Blattfeder 12, ausgebildeten Federelement und einem Druckstreifen 22 bestehenden Nutenverschlussteile wiederum oberhalb der Nut 5 mit der Wicklung 6 gemäss Fig.2 unverspannt und in Fig.2a wiederum als ein Paket P2 ((3,12,22,8) vorgespannt angeordnet. Der endgültige Nutenverschluss erfolgt durch einen strichliert angedeuteten Nutenverschlusskeil 4, der nicht Bestandteil des vorgespannten Paketes P2 ist. Die Druckfedern 12 können wie in Fig.2 und 2a dargestellt, zur Nutenlänge quergewellt oder gebogen, könnten jedoch auch Iängsgewellt oder -gebogen ausgebildet sei" Um die Nutenverschlussteile, d.h. die Zwischen lage 3, die quergewellte Blattfeder 12 und den Druckstreifen 22 zu einem Paket P2 vorzusrannen, werden in vorteilhafter Weise Kunststoffschrauben 8 verwendet, die beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen, wobei die Kunstharz-Matrix durch einen hohen Abfall der Zugscherfestigkeit bei Erwärmung gekennzeichnet ist. Die Zugscherfestigkeit eines BoLzens M 10 beträgt bei Raumtemperatur etwa 15 kN und fällt bei 80 C auf 2 bis 3 kN ab. Eine Vorspannung solcher Nutenverschlussteile durch einen Klebstoffauftrag ist weniger geeignet, da bei gewellten oder gebogenen Federelementen geringere Kontaktflächen vorhanden sind, die nicht immer eine sichere Vorspannung gewährleisten.
Für die zu einem Paket P2 vorgespannten Nutenverschlussteile, bei denen eine geringere Vorspannung ausreicht, können auch Kunststoffschrauben aus Thermoplasten verwendet werden, wobei die Zugscherfestigkeit bei Raumtemperatur tiefer liegt, jedoc der Abfall der Zugscherfestigkeit bei Erwärmung noch stärker ausfällt.
Die Anzahl der Kunststoffschrauben soll über die Nutenlänge möglichst gering gehalten werden und die einzelnen Schrauben müssen entsprechend der Federkraft des Federelementes dimensionert werden.
In beiden Fällen (Fig.l,la und Fig.2,2a) wird beim Einbau der erfindungsgemässen Pakete P1 bzw. P2 eine Platzersparnis erzielt, die jeweils dem entsprechenden Federweg al bzw. a2 entspricht, wodurch die Montage und eine gleichmässige Anordnung der Nutenverschlussteile wesentlich verbessert und gleichzeitig vereinfacht wird.
Die eigentliche definitive Verspannung der Nutenverschlüsse erfolgt, wie bereits beschrieben, durch die Erwärmung der mit Nutenverschlüssen versehenen Maschine auf eine Temperatur zwischen 50 und 80 °C .
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Federelement 11 Flachprofil-Federelement 12 Gewellte oder gebogene Feder, beispielsweise eine Blattfeder, quer- oder längsgewellt oder -gebogene 2 Federabstützung 21 vorspannbare Federabstützung, beispielsweise als Gegenstempel konkav oder konvex ausgebildet 22 vorspannbare Federabstützung, beispielsweise ein Druckstreifen 3 Zwischenlage, vorspannbar 4 Nutenverschlusskeile 41 Keilausnehmungen 42 Basisflächen der Nutenverschlusskeile 43 vorspannbarer Nutenverschlusskeil, beispielsweise konvex oder konkav ausgebildeter Stempel 5 Nuten 6 Wicklungen, bestehend aus Spulen 7 Klebstoffschichten 8 Kunststoffschrauben P1 (43,7,11,7,21) Paket von Nutenverschlussteilen mit vorgespannter Fixierung durch Klebstoffauftrag - erste Ausführungsform bestehend aus Stempel-Nutenverschlusskeil/Flachprofil-Federelement/Gegenstempel-FederabstützUng P2 (3,12,22,8) Paket von Nutenverschlussteilen mit vorgespannter Fixierung durch Kunststoffschrauben - zweite Ausführungsform bestehend aus Zwischenlage/gewelltes oder gebogenes Federelement, beispielsweise Blattfeder/Druckstreifen-Federabstützung al Federweg des Flachprofil-Federelementes a2 Federweg des gewellten oder gebogenen Federelementes Leerseite

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Fixierung der aus einzelnen Spulen bestehenden, in Statornuten eingelegten Wicklungen von elektrischen Maschinen, durch jeweils einen aus einem Nutenverschlusskeil, einem Federelement und einer Federabstützung gebildeten Nutenverschluss, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) das unbelastete Federelement wird zwischen die aus Nutenverschlusskeil und Federabstützung gebildeten Nutenverschlussteile so eingelegt, dass diese zwischen der Wicklung. und dem Nutenverschlusskeil angeordnet sind, b) die Nutenverschlussteile werden durch eine temperaturabhangige Fixierung miteinander verbunden und vorgespannt, c) die vorgespannten Federelemente mit Federabstützungen werden jeweils mittels des Nutenverschlusskeiles in die oberhalb der Wicklung angeordnete Keilausnehmung eingeschoben und d) die mit den eingeschobenen Nutenverschlussteilen versehene elektrische Maschine wird auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, durch welche die Fixierung ihre Festigkeit verliert, und somit die volle Federkraft der Federelemente frei wird und die Nuten unter Spannung verschlossen werden.
2. Verfahren. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verspannten Nutenverschlussteile aus einer zum Nutenverschlusskeil angeordneten Zwischenlage, dem Federelement und der Federabstützung bestehen, die zwischen jeder Wicklung und dem Nutenverschlusskeil angeordnet werden.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch oekennzeichnet, dass die Fixierung Kunststoff schrauben (8) mit Verlust der Zugscherfestigkeit zwischen 50 und 80 °C sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschrauben (8) den Nutenverschlusskeil (43), das Federelement (11;12) und die Federabstützung (21,;22) durchdringen.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschrauben (8) die zum Nutenverschlusskeil (4) gerichtete Zwischenlage (3), das Federelement (11;12) und die Federabstützung (21;22) durchdringen.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung Klebstoffschichten (7) vorgesehen sind,deren Verlust der Haftfähigkeit zwischen 50 und 80 E liegt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschichten (7) beidseitig des Federelementes (11) zur Basisfläche (42) des Nutenverschlusskeiles (43) und zur Oberfläche der Federabstützung (21;22) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschichten (7) beidseitig des Federelementes (11) und zwar zur Zwischenlage (3) zum Nutenverschlusskeil (4) und zur Federabstützung (21;22) zugekehrten Oberfläche angeordnet sind.