ANORDNUNG ZUR BEFESTIGWçG VON WICKELKÖPFEN DER ARRANGEMENT FOR FASTENING HEADS OF THE

STATORWICKLUNG EINER ELEKTRISCHEN MASCHINE Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet großer eloktrtscher Maschinen, und zwar auf Anordnungen zur Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung elektrischer Maschinen. Besonders vorteilhaft kann die vorliegende Erfindung für leistung8-fähige Turbogeneratoren, synchrone Phasenschieber und KurzschluBturbogeneratoren verwendet werden. STATOR WINDING OF AN ELECTRICAL MACHINE The invention relates in the field of large electric machines, specifically on arrangements for Fastening of the winding heads of the stator winding of electrical machines. Particularly The present invention can be advantageous for high-performance turbo-generators, synchronous phase shifters and short-circuit turbo generators are used.

Die Wickelköpfe der Statorwicklung eines Turbogenerators sind vielfältigen Einflüssen unterworfen, die durch die Wirkung elektromagnetischer Wechselkräfte, Wärnedehnungen und eine ständige änderung des Spannungs-Zustandes, bestimmt durch Kriechdehnung und Spannungsschwund in den aus nichtmetallischen Werkstoffen ausgeführten Befestigungsteilen gekennzeichnet sind. The winding heads of the stator winding of a turbo generator are diverse Subject to influences caused by the effect of alternating electromagnetic forces, Thermal expansion and a constant change in the stress state, determined by Creep and stress shrinkage in those made of non-metallic materials Fasteners are marked.

Die angegebenen Einflußgrößen bedingen die komplizierte konstruktive Lösung der Aufgabe in bezug auf die sichere und stabile Befestigung der Wickelköpfe einer Wicklung.The specified influencing factors cause the complicated constructive Solution of the problem with regard to the safe and stable fastening of the winding heads one winding.

Die wichtigsten schädigenden Einflußgrößen für die Wickelköpfe einer Wicklung sind die elektromagnetischen Wechselkräfte, die auf die Wickelkopfbögen einwirken. Die Schwingungen der Wikkelköpfe führen zu Störungen der Lötung in den Verbindungsstellen der Stäbe, zur Aufreibung und Quetschung der Isolation an den Befestigungsstellen und am Austritt aus der Nut sowie zu Ermüdungsbeschädigungen der Kupferleiter. Schwingungen der WiX-kelköpfe können nur durch eine starre Außenbefestigung derselben gewährleistet werden. The most important damaging influencing variables for the winding heads of a Winding are the electromagnetic alternating forces that act on the winding head arches act. The vibrations of the winding heads lead to disturbances of the soldering in the Connection points of the rods, for rubbing and squeezing the insulation on the Fastening points and at the exit from the groove as well as fatigue damage the copper conductor. Vibrations of the WiX spherical heads can only be prevented by a rigid external attachment the same are guaranteed.

Der Stand der Technik kennt als Lösung der 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 einem äußeren Isolierring verbindet. Die Befestigung der Wickelköpfe nach dem zweiten Verfahren erschwert wesentlich die Reparatur der Wicklung. The prior art knows as a solution to the problem of fastening two methods of winding overhangs: by clamping the winding overhangs between conical surfaces of two insulating rings and by potting the winding heads with a polymerizable mass, which the winding heads with the pressure plate of the iron core or with an outer insulating ring. The attachment of the Winding heads using the second method make repairing the winding much more difficult.

Unter den nach der ersten von den vorgenannten Varianten ausgeführten Konstruktionen ist eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen einer Statorwicklung bekannt (vgl. z.B. britische Patentschrift Nr. 1 127 916), 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: a) starre Festlegung der axialen Lage des inneren Isolierrings in bezug auf den Statorkern ohne Berücksichtigung der Axialverschiebung des Nutenteile 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; 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. Among those carried out according to the first of the aforementioned variants Constructions is an arrangement for attaching end turns of a stator winding known (see e.g. British Patent No. 1,127,916) 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 into the fastening parts are screwed into the end face zone of the stator core. This type of construction has the following Disadvantages on: a) rigid definition of the axial position of the inner Isolation ring with respect to the stator core without taking into account the axial displacement of the slot parts of the winding due to thermal expansion caused by various Temperatures and different linear expansion coefficients of copper and Steel, which can weaken or deform the fastening; b) Possibility of pulling the fastening parts of the core through the ring retaining screws and a reduction in the compressive forces on the active iron in the tooth zone of the nucleus.

Es ist auch eine Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen einer Statorwicklung zwischen zwei Isolierringen bekannt (vgl. z.B. französische Patentschrift Nr. 1 366 320), 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 Wicklungsstäbe an ihren Krznnungsstellen im Wickelkopf abstützen. It is also an arrangement for attaching winding heads to a Stator winding between two insulating rings known (see e.g. French patent specification No. 1 366 320), in which the winding heads pass through to the conical surfaces of the winding heads on the inside (on the bore side), between the winding layers and from the outside adjacent tabs are clamped together. The tabs on the inner surface are supported on the inner ring, which is held in this in the axial direction by parallel keys is fixed. The winding heads are clamped by wedges between the outer one Insulating ring and the tabs resting against the winding heads from the outside are used are. All tabs are held in place in the axial direction by projections, which oppose the insulation of the winding bars at their crowning points in the end winding prop up.

Dieser Aufbau weist folgende Nachteile auf: a) Vielgliedrigkeit, eine große Anzahl von Isolierteilen und mögliches Aufheben der Befestigung bei im Betrieb unvermeidlichen Anderungen der Abmessungen und der gegenseitigen Lage der Befestigungsteile; b) mögliche Störung der elektrischen Wirksamkeit der Wicklungsstäbeisolation durch die Laschenvorsprünge.This structure has the following disadvantages: a) multiplicity, a large number of insulating parts and possible undoing of the fastening at im Operation unavoidable changes in the dimensions and mutual location of the Fasteners; b) possible disturbance of the electrical effectiveness of the winding bar insulation through the tab protrusions.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, die Anordnung zur Befestigung der Wickelköpfe der Statorwicklung einer elektrischen Maschine so auszuführen, daß eine starre Verbindung der Wickelköpfe mit der Druckplatte des Kerns in radialer Richtung bei möglicher axialer Verschiebung der Wickelköpfe als Ganzes gegenüber der Druckplatte des Kerns ohne Störung der Isolation an den Wickelköpfen und der Zusammenpressung des aktiven Statoreisens durch die Befestigungselemente gewährleistet wird. The invention is based on the object, the arrangement for fastening the end windings of the stator winding of an electrical machine so that a rigid connection of the winding heads with the pressure plate of the core in a radial direction Direction with possible axial displacement of the winding heads as a whole opposite the pressure plate of the core without disturbing the insulation on the winding heads and the Compression of the active stator iron guaranteed by the fastening elements will.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen der Wicklung des Stators einer elektrischen Maschine, an den Stirnflächen dessen Kerns Elemente angeordnet sind, die das Zusammenpressen der Pakete des Magnetleiters in axialer Richtung bewerkstelligen und Druckplatten sowie Druckbolzen einschließen, welche Anordnung zwei konische Ringelemente aus Isolierwerkstoff enthält, zwischen deren konischen Oberflächen die Wickelköpfe der Wicklung angeordnet sind, wobei das äußere konische Ringelement mit der Druckplatte unter Nöglichkeit seiner axialen Verschiebung gegenüber der Druckplatte verbunden ist, und das innere konische Ringelement in axialer Richtung mittels Axialzugstangen festgehalten wird, erfindungsgemäß die Axialzugstangen an dem äußeren konischen Ringelement mit Hilfe von Druckstützen angelenkt sind, welche am Austritt der Wicklung aus den Nuten angeordnet und mittels Radialzugstangen in Elementen gelenkig befestigt sind, die das axiale Zusammenpressen der Pakete des Magnetleiters bewerkstelligen. The problem posed is achieved in that in the arrangement for Fastening of winding heads of the winding of the stator of an electrical machine, at the end faces of the core elements are arranged that the compression accomplish the packages of the magnetic conductor in the axial direction and pressure plates as well as thrust pins include which arrangement consists of two conical ring elements Contains insulating material, between the conical surfaces of the winding heads Winding are arranged, the outer conical ring element with the pressure plate with the possibility of its axial displacement relative to the Pressure plate is connected, and the inner conical ring element in the axial direction is held by means of axial tie rods, according to the invention, the axial tie rods the outer conical ring element are articulated with the help of pressure supports, which arranged at the exit of the winding from the slots and by means of radial tie rods in Elements are articulated that the axial compression of the packets of the Accomplish magnetic conductor.

Die Vorzüge der vorgeschlagenen Anordnung bestehen darin, daß sie eine hohe Steifigkeit und eine geringe Schwingungsneigung der Wickelköpfe der Statorwicklung gewShrleiste, da die Wickelköpfe zwischen zwei starren Isolierringen fest eingeklemmt sind. Dabei ist die Möglichkeit ihrer axialen Verschiebung in erforderlichen 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 gewahrleistet. Außerdem wird bei dieser Bauart die Unversehrheit der Wicklungsisolation nicht gestört, da die die Isolierringe zusannenziehenden 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 high rigidity and low tendency to vibrate in the end windings of the stator winding Guaranteed, as the winding heads are firmly clamped between two rigid insulating rings are. The possibility of their axial displacement is within the 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 the winding while maintaining the rigid connection with the pressure plate in the radial direction Direction guaranteed. In addition, this design ensures the integrity of the winding insulation not disturbed because the elements pulling the insulating rings together with the winding insulation are not connected. It is also the extrusion of the end face zone of the core not disturbed because the axial component of the pulling the insulating rings together Force on the pressure plate and the iron core is not transferred.

Gemäß einer der Ausführungsvarianten der Erfindung sind die Druckstützen mittels Radialzugstangen an den Druckbolzen gelenkig befestigt. According to one of the embodiment variants of the invention, the pressure supports are articulated to the pressure bolts by means of radial tie rods.

Es ist auch möglich, die Druckstützen mittels Radialzugstangen an der Druckplatte zu befestigen. It is also possible to attach the pressure supports by means of radial tie rods to attach the pressure plate.

Zweckmäßig ist, an den Axialzugstangen an der Seite der äußeren Stirnfläche des inneren konischen Ringelements Federn zwecks eines stabilen Andrucks des inneren konischen Ringelements gegen die Wickelköpfe der Wicklung so anzuordnen, daß die Andrückkraft bei eventuellen, im Laufe dcs Betriebs der elektrischen Maschine entstehenden unelastischen Verformungen oder Verschiebungen der Teile nicht abnimmt. It is useful on the axial tie rods on the side of the outer end face of the inner conical ring element springs for the purpose of a stable pressure of the inner to arrange conical ring element against the end windings of the winding so that the Pressing force in the event of any occurring during operation of the electrical machine inelastic deformations or displacements of the parts does not decrease.

Im weiteren wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand beigelegter Zeichnungen erläutert, in denen zeigen: Fig. 1 die Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung für einen Turbogenerator hoher Leistung gemäß der Erfindung, Längsschnitt, und Fig. 2 eine andere Ausführungsvariante der Anordnung, Längsschnitt. The invention is further illustrated by the description of exemplary embodiments and explained with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows the arrangement for attaching end windings of the stator winding for a turbo generator high Performance according to the invention, longitudinal section, and FIG. 2 another embodiment variant the arrangement, longitudinal section.

Die Anordnung zur Befestigung von Wickelkopfteilen 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 Isolierrings 1 ab und werden an diese mit Hilfe des inneren Isolierrings 2 angedrückt. Die Stäbe der Wicklung 4 sind in die Nuten des aus den Paketen des Magnetleiters bestehenden Kerns 5 eingelegt. An der Seite der beiden Stirnflächen des Kerns 5 sind Elemente angeordnet, welche das Zusammendrücken der Pakete des Magnetleiters in axialer Richtung bewerkstelligen und eine Druckplatte 6 sowie mit der Druckplatte 6 verbundene Druckbolzen 7 beinhalten. The arrangement for fastening the end winding parts of the stator winding an electrical machine contains two conical ring elements 1, 2 (Fig. 1) an insulating material, e.g. made of glass fiber reinforced plastic or laminated wood. the End windings 3 of the winding 4 of the stator are supported on the conical inner surface of the outer insulating ring 1 and are attached to this with the help of the inner insulating ring 2 pressed. The bars of the winding 4 are in the grooves of the packets of the Magnetic conductor existing core 5 inserted. On the side of the two end faces of the core 5 are arranged elements which allow the compression of the packets of the Accomplish magnetic conductor in the axial direction and a pressure plate 6 and with the pressure plate 6 include pressure bolts 7 connected.

Der äußere Isolierring 1 ist in der Druckplatte 6 so befestigt, daß er gegenüber dem Kern 5 bei Wärmeverformungen der Wicklung 4 und des Kerns 5 axial verschiebbar ist. Der innere Isolierring 2 stützt sich mit seiner konischen Außenfläche an den Wickelköpfen 3 der Wicklung 4 an der Bohrung seite ab und wird mit Hilfe von in den Öffnungen des Innenrings 2 angeordneten Axialzugstangen 8 festgehalten. Jedoch können die Axialzugstangen 8 auch an der zylindrischen Innenfläche des Ringes 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 Innenrings 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 insulating ring 1 is fixed in the pressure plate 6 so that it is axial with respect to the core 5 in the event of heat deformations of the winding 4 and the core 5 is movable. The inner insulating ring 2 is supported with its conical outer surface on the winding heads 3 of the winding 4 on the bore side and is with the help held by axial tie rods 8 arranged in the openings of the inner ring 2. However, the axial tie rods 8 can also be attached to the cylindrical inner surface of the ring 2 should be attached. The axial tie rods 8 are made of a non-magnetic metal or made of an insulating material. These axial tie rods 8 are at one end attached to the outer end face of the conical inner ring 2, while on other end with made of an insulating material and between the rods of the winding 4 at the outlet of the same from the grooves of the core 5 arranged pressure supports 9 are articulated.

Die Druckstützen 9 stützen sich gelenkig in einer ringförmigen Aussparung 10 in der dem Kern 5 zugewandten Stirnfläche des konischen Außenrings 1 ab und werden mit Hilfe von aus unmagnetischem Stahl ausgeführten und im Bereich der Stirnflächenzone des Kerns 5 radial angeordneten Radialzugstangen 11 festgehalten. Jede Radialzugstange 11 ist mit dem einen Ende in der Druckstütze 9 und mit dem anderen Ende äm Druckbolzen 7 gelenkig befestigt. Die Radialzugstangen 11 bilden gemeinsam mit den Druckstützen 9 Kragarme, die die axiale Beanspruchung aufzunehmen imstande sind. The pressure supports 9 are supported in an articulated manner in an annular recess 10 in the end face of the conical outer ring 1 facing the core 5 and become with the help of made of non-magnetic steel and in the area of the end face zone of the core 5 radially arranged radial tie rods 11 held. Any radial tie rod 11 is with one end in the pressure support 9 and with the other end äm pressure bolt 7 articulated. The radial tie rods 11 form together with the pressure supports 9 cantilever arms that are able to absorb the axial load.

Zwischen den konischen Oberflächen der Isolierringe 1, 2 und den Wickelköpfen 3 der Wicklung 4 sind elastische Zwischenlagen 12 aus einem sich verformenden Werkstoff zwecks gleichmäßiger Verteilung der seitens der Ringe 1, 2 auf den Wickelkopf 3 einwirkenden Druckkraft angeordnet. Between the conical surfaces of the insulating rings 1, 2 and the End windings 3 of the winding 4 are elastic intermediate layers 12 from a deforming Material for the purpose of even distribution of the rings 1, 2 on the winding head 3 acting compressive force arranged.

Zum Ausgleich der im Laufe des Betriebs unvermeidlichen Verschiebungen des konischen Innenrings 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 Innenrings 2 Federn 14 eingesetzt, die eine konstante Andrückkraft des Innenrings 2 gewährleisten. To compensate for the inevitable shifts in the course of operation of the conical inner ring 2, which by shrinkage and compression of the end windings 3 the winding 4 and caused by thermal deformation are under the Nut 13 of the axial tie rods 8 on the side of the outer end face of the inner ring 2 springs 14 are used, which ensure a constant pressing force of the inner ring 2.

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, an arrangement for attaching winding heads is the Stator winding of an electrical machine shown, in the the radial tie rods 11 are fastened in the pressure plate 6 of the core 5.

Beim Betrieb des Turbogenerators haben die starr zwischen den beiden konischen Ringen 1, 2 eingespannten und sich auf die Druckplatte 6 des Kerns 5 über den Außenring 1 abstittzenden Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 keine Möglichkeit, sich unter Einwirkung der elektrodynamischen Wechselbeanspruchungen zu verformen und gegenseitig zu verschieben. When the turbo generator is running, they have a rigid position between the two conical rings 1, 2 clamped and on the pressure plate 6 of the core 5 over the outer ring 1 abutzenden winding heads 3 of the winding 4 no possibility of itself to deform under the influence of alternating electrodynamic loads and to move each other.

Die Kraft, die den konischen Innenring 2 an die Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 andrückt, wird auf den konischen Aussenring 1 über folgende kraftschlüssige Kette übertragen: Innenring 2 - Axialzugstange 8 - Druckstütze 9 - Außenring 1 - Wickelkopf 3 - Innenring 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 Außenring 1 und dem konischen Innenring 2 gegenüber der Druckplatte 6 des Kerns 5 nicht behindert, ausgeglichen. The force that the conical inner ring 2 to the end windings 3 of the Coil 4 presses, is on the conical outer ring 1 via the following non-positive Transfer chain: Inner ring 2 - Axial pull rod 8 - Pressure support 9 - Outer ring 1 - End winding 3 - inner ring 2. The radial force in the pressure support 9 is determined by the Radial force in the oscillating radial tie rod 11, which the axial displacement the winding heads 3 of the winding 4 together with the conical outer ring 1 and the conical inner ring 2 with respect to the pressure plate 6 of the core 5 not hindered, balanced.

Die Kraftelemente (Zugstangen 8, 11 und Druckstützen 9>, die den axialen Andruck des Außenrings 1 und des Innenrings 2 gegeneinander bewerkstelligen, sind mit der Wicklung 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. The force elements (tie rods 8, 11 and pressure supports 9>, which the accomplish axial pressure of the outer ring 1 and the inner ring 2 against each other, are not connected to the winding 4 of the stator, do not result in any additional stress of the end windings 3 and affect the compression of the active iron in of the end face zone of the core 5, as there is no axial one in the radial tie rod 11 Force component is present.

Die Federn 14 ermöglichen eine Regelung der Andrückkraft der Wickelköpfe 3 der Wicklung 4 zwischen den konischen Isolierringen 1, 2. The springs 14 make it possible to regulate the pressing force of the winding heads 3 of the winding 4 between the conical insulating rings 1, 2.

Die vorgeschlagene Anordnung zur Befestigung von Wickelköpfen der Statorwicklung einer elektrischen Maschine ist betriebssicher und fertigungsgerecht. The proposed arrangement for attaching winding heads of the The stator winding of an electrical machine is operationally safe and ready for production.