AT12977U1

AT12977U1 - CLOSING WEDGE

Info

Publication number: AT12977U1
Application number: ATGM332/2011U
Authority: AT
Original assignee: Seewald Hansjoerg Ing
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2013-03-15
Also published as: HU4697U; FI10598U1; CN103858320A; WO2012167299A2; DE202012013657U1; EP2719061A2; WO2012167299A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verschlusskeil zum Einsetzen in eine Keilnut eines Elektromotors oder Stromgenerators mit dem Kennzeichen, dass der Keil (1) an seiner Innen- und/oder Außenseite einen Sockel (2, 3) aufweistThe invention relates to a closure wedge for insertion into a keyway of an electric motor or power generator with the characteristic that the wedge (1) has a base (2, 3) on its inside and / or outside

Description

österreichisches Patentamt AT12 977U1 2013-03-15Austrian Patent Office AT12 977U1 2013-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft Verschlusskeile zum Einsetzen in die Keilnuten von Elektromotoren oder Stromgeneratoren.Description: The invention relates to locking wedges for insertion into the keyways of electric motors or power generators.

[0002] Rotor und Stator eines Elektromotors umfassen durch Nuten voneinander getrennte Polschuhe, zwischen denen Spulenwicklungen, meist aus Kupferdraht, verlaufen. Nicht nur, aber vor allem Stabilisierung des Systems gegen Vibrationen werden diese Nuten nach dem Einführen der Spulenwicklungen mit Verschlusskeilen wieder verschlossen.Rotor and stator of an electric motor comprise by mutually separate pole pieces, between which coil windings, usually made of copper wire run. Not only, but above all stabilization of the system against vibration, these grooves are closed after insertion of the coil windings with sealing wedges.

[0003] Diese Verschlusskeile werden heutzutage zumeist aus Kunststoffen, vor allem aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFKs) gefertigt, wobei sich einerseits ein Schichtaufbau und andererseits eine Füllung mit magnetischen Materialien, wie z.B. Eisenpulver, bewährt haben. Letztere dient dazu, dem Keil magnetische Eigenschaften zu verleihen. Dadurch werden der Anlaufstrom, cos φ, und der Laststrom verbessert sowie die Eisenverluste verringert, was zu einer geringeren Wärmeentwicklung führt. Hergestellt werden die Keile zumeist durch Fräsen aus Verbundplatten.These closure wedges are nowadays usually made of plastics, especially glass-fiber reinforced plastics (GRPs), on the one hand a layer structure and on the other hand a filling with magnetic materials, such as. Iron powder, have proven. The latter serves to give the wedge magnetic properties. As a result, the starting current, cos φ, and the load current are improved and the iron losses are reduced, which leads to a lower heat development. The wedges are usually made by milling composite panels.

[0004] Die Querschnittsform der Verschlusskeile ist genau an jene der Nuten anzupassen, um einen möglichst stabilen Sitz in der Nut sicherzustellen. In Fig. 1 sind einige bekannte Querschnittsformen dargestellt. Der Grund warum zumeist an den Rändern trapezförmige Formen gewählt werden, liegt darin, dass solche Keile auch bei Toleranzüberschreitung guten Sitz in der Nut finden, da sie je nach Dimension höher oder niedriger im Nutzahn zu liegen kommen und mit der Flanke immer am Nutzahn anliegen. Doppelflankige Keile, wie z.B. in den Fig. 1b, 1d und 1f dargestellt, kommen üblicherweise zum Einsatz, wenn die Stege zwischen den Nuten so schmal sind, dass ein Trapez die Struktur als Ganzes, insbesondere die Stabilität des Nutzahns, zu stark schwächen würde. Die Vermeidung von Spitzen, z.B. durch Abrundung oder Abflachung, verbessert hingegen die elektrischen und magnetischen Eigenschaften, da auf diese Weise allzu hohe Felddichten an diesen Stellen vermieden werden.The cross-sectional shape of the sealing wedges is to be precisely adapted to those of the grooves in order to ensure the most stable possible seating in the groove. In Fig. 1, some known cross-sectional shapes are shown. The reason why trapezoidal shapes are usually chosen at the edges is that such wedges find a good fit in the groove even if the tolerance is exceeded because they come to lie higher or lower in the payload depending on the dimension and always bear against the tooth with the flank. Double-edged wedges, such as e.g. shown in FIGS. 1b, 1d and 1f, are usually used when the webs between the grooves are so narrow that a trapezoid would weaken the structure as a whole, in particular the stability of the Nutzahns too strong. The avoidance of peaks, e.g. By rounding or flattening, however, improves the electrical and magnetic properties, since in this way too high field densities are avoided at these locations.

[0005] Nachteile aller bekannten Ausführungsformen bestehen unter anderem darin, dass bei einem zu hohen Gehalt an magnetischer Füllung, z.B. Eisengehalt, zwar die elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Keils verbessert sind, die mechanische Festigkeit jedoch stark abnimmt. Beispielsweise kommt es bei Keilen mit Schichtaufbau zur Delamination der einzelnen Schichten, was zum Aufbrechen des Keils und in der Folge zu Motorversagen führen kann. Zwischen Spule und magnetischem Keil befinden sich manchmal ein oder mehrere Spacer (Abstandhalter), die bei der Tränkung des Motors bzw. Generators aber nicht immer vollkommen vom Tränkharz benetzt werden. Dadurch ist die Verklebung nicht immer vollständig, sondern es gibt Stellen mit geringer Verklebung, wo der Keil folglich etwas lockerer sitzt und sich durch die ständige mechanische und magnetische Belastung weiter lockern kann, bis er sich so stark bewegen kann, dass Delamination auftritt.Disadvantages of all known embodiments are, inter alia, that at too high a content of magnetic filling, e.g. Iron content, although the electrical and magnetic properties of the wedge are improved, but the mechanical strength decreases sharply. For example, in the case of layered wedges, delamination of the individual layers occurs, which can lead to breakage of the wedge and, as a consequence, to engine failure. One or more spacers (spacers) are sometimes located between the coil and the magnetic wedge, but they are not always completely wetted by the impregnating resin when the motor or generator is impregnated. As a result, the bond is not always complete, but there are areas of low adhesion, where the wedge thus sits slightly looser and can be further loosened by the constant mechanical and magnetic load until it can move so strong that delamination occurs.

[0006] Ziel der Erfindung war daher die Bereitstellung von Verschlusskeilen, mit denen die obigen Probleme zumindest teilweise gelöst werden können.The aim of the invention was therefore to provide closure wedges with which the above problems can be at least partially solved.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

[0007] Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch Bereitstellung eines Verschlusskeils zum Einsetzen in eine Keilnut eines Elektromotors oder Stromgenerators, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er an seiner Innen- und/oder Außenseite einen Sockel aufweist.This object is achieved by the invention by providing a closure wedge for insertion into a keyway of an electric motor or power generator, which is characterized in that it comprises on its inner and / or outer side a base.

[0008] Unter einem Sockel ist hierin ein Fortsatz des Keils zu verstehen, der eine geringere Breite als die Maximalbreite des Keils aufweist und der in die Nut bzw. in den Luftspalt darüber hineinragt. Die Maximalbreite des Keils entspricht dabei dem maximalen Abstand zwischen den Nutzähnen, in die der jeweilige Keil eingesetzt werden soll.Under a pedestal herein is an extension of the wedge to understand, which has a smaller width than the maximum width of the wedge and which projects into the groove or in the air gap above. The maximum width of the wedge corresponds to the maximum distance between the Nutzähnen, in which the respective wedge is to be used.

[0009] Durch Versehen eines Verschlusskeils mit solchen erfindungsgemäßen Sockeln wird der Keil gegen Verkippen gesichert und dessen Sitz in der Nut stabilisiert, wofür sich vor allem ein der Innenseite vorgesehener, d.h. in die Nut ragender Sockel eignet. Ein an der Außenseite des 1 π österreichisches Patentamt AT12 977U1 2013-03-15By providing a closure wedge with such sockets according to the invention, the wedge is secured against tilting and stabilizes its seat in the groove, for which purpose, in particular one of the inside provided, i. E. in the groove protruding base is suitable. One on the outside of the 1 π Austrian Patent Office AT12 977U1 2013-03-15

Keils vorgesehener, d.h. bis zum Luftspalt ragender Sockel erleichtert darüber hinaus die Wärmeabfuhr nach außen. Ein innenliegender Sockel kann darüber hinaus selbst als zuvor beschriebener "Spacer" dienen, wodurch ein solcher überflüssig wird - insbesondere, wenn mehrere Spacer zum Einsatz kommen.Keils provided, i. up to the air gap protruding base also facilitates the heat dissipation to the outside. An inner pedestal may moreover itself as a previously described " Spacer " serve, making such a superfluous - especially when multiple spacers are used.

[0010] Die Dimensionen der Sockel sind - abgesehen von ihrer Breite, die im Wesentlichen jener der Nut an der jeweiligen Stelle entsprechen sollte - nicht speziell eingeschränkt, und ein einschlägiger Fachmann kann ohne übermäßiges Experimentieren leicht das Optimum zwischen Material- und Herstellungskosten eines erfindungsgemäßen gesockelten Verschlusskeils und dem dadurch erzielbaren Nutzen ermitteln.The dimensions of the pedestals are not particularly limited except for their width, which should substantially correspond to that of the groove at the respective location, and a person skilled in the art can easily master the optimum between material and manufacturing costs of a socket according to the invention without undue experimentation Determine the sealing wedge and the benefits that can be achieved thereby.

[0011] Die Begrenzung der Höhe der Sockel ergibt sich für innenliegende Sockel aus der Tiefe der Nut und für außenliegende Sockel aus der Höhe bis zum Luftspalt. Die Seitenwände der Sockel sind vorzugsweise an den jeweiligen Verlauf der Nut angepasst.The limitation of the height of the base results for internal base of the depth of the groove and for external base from the height to the air gap. The side walls of the base are preferably adapted to the respective course of the groove.

[0012] In bevorzugten Ausführungsformen ist der erfindungsgemäße Verschlusskeil mit dem oder den Sockel(n) einstückig verbunden, was die Stabilität erhöht, die Wärmeleitfähigkeit verbessert und die Herstellung vereinfacht, da der Verschlusskeil aus einem Stück gefertigt werden kann.In preferred embodiments, the closure wedge according to the invention with the base (s) (s) is integrally connected, which increases the stability, improves the thermal conductivity and simplifies the production, since the closure wedge can be made in one piece.

[0013] Zur Verbesserung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften durch Verringerung der Felddichte, wie oben erwähnt, sind die Ecken des oder der Sockel(s) vorzugsweise abgerundet oder abgeflacht.To improve the electrical and magnetic properties by reducing the field density, as mentioned above, the corners of the base (s) are preferably rounded or flattened.

[0014] Der erfindungsgemäße Verschlusskeil besteht vorzugsweise aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), so dass herkömmliche Ausgangsmaterialien zur Herstellung der neuen Verschlusskeile einsetzbar sind. Besonders bevorzugt besteht der Verschlusskeil der Erfindung aus einem magnetischen Material, insbesondere aus einem mit Eisenpulver gefüllten GFK. Derartige Ausführungsformen besitzen spezielle Vorteile, nämlich dass durch die Gegenwart von zusätzlichem magnetischem Material in der Nut die elektrischen Eigenschaften verbessert werden, so dass durch besseren Wirkungsgrad und geringere Eisenverluste die Erwärmung der Maschine geringer ist. Des weiteren besitzt dieses magnetische Material eine bessere Wärmeleitfähigkeit und verbessert dadurch die Ableitung der Wärme, wenn es anstatt eines oder mehrerer Spacer die Nut auffüllt, was die Erwärmung der Maschine weiter verringert.The closure wedge according to the invention preferably consists of a glass fiber reinforced plastic (GRP), so that conventional starting materials for the production of the new closure wedges can be used. Particularly preferably, the closure wedge of the invention consists of a magnetic material, in particular of a fiberglass filled with iron powder. Such embodiments have particular advantages, namely that the presence of additional magnetic material in the groove improves the electrical properties so that better heating and lower iron losses reduce the heating of the machine. Furthermore, this magnetic material has a better thermal conductivity and thereby improves the dissipation of heat when it fills the groove instead of one or more spacers, which further reduces the heating of the machine.

[0015] In anderen bevorzugten Ausführungsformen weisen erfindungsgemäße Verschlusskeile in Längsrichtung vorgesehene und als Lüftungsschlitze dienende Vertiefungen, z.B. Nuten oder Rillen, auf, wodurch die Wärmeableitung verbessert wird. Diese Lüftungsschlitze können beispielsweise durch Fräsen oder Pressen im Keil angebracht werden.In other preferred embodiments, closure wedges in accordance with the invention have longitudinally extending recesses, such as vents, e.g. Grooves or grooves on, whereby the heat dissipation is improved. These ventilation slots can be mounted in the wedge, for example, by milling or pressing.

[0016] Darüber hinaus kann der Verschlusskeil der Erfindung zumindest teilweise mit einem isolierenden Material überzogen sein. Dieses Isoliermaterial kann auf beliebige Weise aufgebracht werden, z.B. durch Spritz-, Tauch- oder Streichbeschichtung oder Verklebung. Vorzugsweise wird das Isoliermaterial auf den Verschlusskeil aufkaschiert. Als Isoliermaterial kommen sämtliche für diesen Zweck bekannten Materialien infrage. Beispiele sind Polyethylen-Filze oder -Vliese, Aramide (z.B. Nomex®) oder auch auf anorganischem Material basierende Produkte (z.B. TufQUIN®-Laminate).In addition, the closure wedge of the invention may be at least partially coated with an insulating material. This insulating material may be applied in any manner, e.g. by spray, dip or brush coating or gluing. Preferably, the insulating material is laminated to the closure wedge. As insulating all known for this purpose materials come into question. Examples are polyethylene felts or tapes, aramids (e.g., Nomex®), or inorganic based materials (e.g., TufQUIN® laminates).

[0017] Nachstehend wird die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben, die lediglich als Illustration, nicht aber als Einschränkung zu verstehen sind. Dabei wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen Folgendes dargestellt ist.The invention will be described with reference to concrete embodiments, which are to be understood only as an illustration, not as a limitation. Reference is made to the accompanying drawings, in which the following is shown.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0018] Fig. 1 zeigt einige herkömmliche Querschnittsformen von Verschlusskeilen nach demFig. 1 shows some conventional cross-sectional shapes of closure wedges after

Stand der Technik.State of the art.

[0019] Fig. 2 zeigt Beispiele für die Querschnittsform erfindungsgemäßer Verschlusskeile.Fig. 2 shows examples of the cross-sectional shape of inventive closure wedges.

[0020] Fig. 3 zeigt Beispiele für die Form von optionalen Lüftungsschlitzen. 2/7 österreichisches Patentamt AT12 977U1 2013-03-15Fig. 3 shows examples of the shape of optional vents. 2/7 Austrian Patent Office AT12 977U1 2013-03-15

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0021] Zwei Beispiele für einen erfindungsgemäßen Verschlusskeil sind in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2a zeigt einen Verschlusskeil 1 mit einem innenliegenden Sockel 2, d.h. der Sockel 2 erstreckt sich bei Verwendung des Keils zum Boden der Nut hin. Fig. 2b zeigt eine Ausführungsform mit zwei Sockeln, nämlich einem Sockel 2 an der Innenseite und einem Sockel 3 an der Außenseite.Two examples of a closure wedge according to the invention are shown in Fig. 2. Fig. 2a shows a closure wedge 1 with an inner base 2, i. the base 2 extends toward the bottom of the groove when the wedge is used. Fig. 2b shows an embodiment with two sockets, namely a base 2 on the inside and a base 3 on the outside.

[0022] Mit Bezugszeichen 1 ist jeweils der "Kern" des Verschlusskeils, d.h. der entsprechende Verschlusskeil ohne Sockel, bezeichnet. Dieser entspricht bei den in Fig. 2 gezeigten Ausführungsformen dem Keil nach dem Stand der Technik aus Fig. 1 d, also einem doppelflankigen Keil mit abgeflachten seitlichen Spitzen.With reference number 1, the " core " the closure wedge, i. the corresponding sealing wedge without base, called. This corresponds in the embodiments shown in FIG. 2, the wedge of the prior art of Fig. 1 d, ie a double-sided wedge with flattened lateral tips.

[0023] Es sind jedoch nicht nur alle in Fig. 1 gezeigten Querschnittsformen, sondern auch beliebige andere Keilprofile mit einem oder zwei erfindungsgemäßen Sockeln ausrüstbar.However, not only all of the cross-sectional shapes shown in Fig. 1, but also any other splines with one or two sockets according to the invention can be equipped.

[0024] Wie bereits zuvor erwähnt sind sämtliche Ecken der erfindungsgemäßen neuen Verschlusskeile vorzugsweise abgerundet (in Fig. 2 nicht dargestellt), um die Felddichte zu verringern.As already mentioned above, all corners of the new closure wedges according to the invention are preferably rounded (not shown in FIG. 2) in order to reduce the field density.

[0025] In Fig. 3 sind zwei Beispiele für optionale Lüftungsschlitze in den erfindungsgemäßen Verschlusskeilen dargestellt, wobei in Fig. 3a eine eckige und Fig. 3b eine runde Ausführungsform der Lüftungsschlitze zeigt. Diese verbessern, wie erwähnt, die Wärmeableitung und können in den Verschlusskeil eingepresst oder eingefräst werden. Davon wird Pressen bevorzugt, da auf diese Weise keine scharfkantigen Ecken erzeugt werden und bei Verwendung von GFKs als Ausgangsmaterial das Glasgewebe nicht beschädigt wird, so dass die Festigkeit des Keils im Wesentlichen jener ohne Luftschlitz entspricht.In Fig. 3, two examples of optional ventilation slots are shown in the closure wedges according to the invention, wherein in Fig. 3a shows a polygonal and Fig. 3b shows a round embodiment of the ventilation slots. These improve, as mentioned, the heat dissipation and can be pressed or milled into the closure wedge. Of these, pressing is preferred because no sharp-edged corners are created in this way and when using GRPs as a starting material, the glass fabric is not damaged, so that the strength of the wedge substantially corresponds to that without louver.

[0026] Die Herstellung der erfindungsgemäßen gesockelten Verschlusskeile kann durch ein beliebiges Formgebungsverfahren erfolgen, beispielsweise durch herkömmliches Fräsen aus Blöcken, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunstharz, insbesondere Epoxidharz, das gegebenenfalls einen oder mehrere übliche Füllstoffen enthält.The production of the capped locking wedges according to the invention can be carried out by any shaping process, for example by conventional milling blocks, preferably glass fiber reinforced resin, in particular epoxy resin, optionally containing one or more conventional fillers.

[0027] Konkret wurden die in Fig. 2 dargestellten gesockelten Verschlusskeile der Erfindung hergestellt und mit dem deren Kern entsprechenden Verschlusskeil ohne Sockel, wie in Fig. 1d dargestellt, verglichen. Auch ohne großen Messaufwand war leicht festzustellen, dass selbst mit großem Kraftaufwand ein gewolltes Verkippen des Keils nicht mehr möglich ist. Beim herkömmlichen Keil ohne Sockel war hingegen (im nichtimprägnierten Zustand) bei Vollführung einer Kippbewegung ein leichtes Spiel festzustellen, das bei einem mit diesem Keil ausgestatten Motor oder Generator im Dauerbetrieb zu den eingangs beschriebenen Erscheinungen und schlimmstenfalls zum Ausfall der Maschine führen könnte. 3/7Specifically, the capped locking wedges of the invention shown in Fig. 2 were prepared and compared with the corresponding core of their sealing wedge without base, as shown in Fig. 1d, compared. Even without much effort was difficult to determine that even with great effort a deliberate tilting of the wedge is no longer possible. In the conventional wedge without socket, however, was (in the non-impregnated state) at full performance of a tilting movement easy to find that could lead to a failure equipped with this wedge motor or generator in continuous operation to the phenomena described above and at worst to the failure of the machine. 3.7

Claims

Austrian Patent Office AT 12 977 Ul 2013-03-15 Claims 1. A locking wedge for insertion into a keyway of an electric motor or power generator, characterized in that the wedge (1) has on its inner and / or outer side a base (2, 3) ,

2. Wedge according to claim 1, characterized in that the wedge (1) with the or the base (s) (2, 3) is integrally connected.

3. Wedge according to claim 1 or 2, characterized in that the corners of the or the base (s) (2, 3) are rounded or flattened.

4. Closure wedge according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wedge consists of a glass fiber reinforced plastic (GRP).

5. Wedge according to one of the preceding claims, characterized in that the wedge consists of a magnetic material.

A closure wedge according to any one of the preceding claims, characterized in that depressions serving as vents in the wedge, e.g. Grooves or grooves are provided.

7. Closure wedge according to one of the preceding claims, characterized in that the wedge is at least partially coated with an insulating material. 3 sheets of drawings 4/7