DE2804654C2 - Verfahren zum Wickeln und Einbringen der Spulen einer supraleitenden Erregerwicklung in die Nuten des Wicklungsträgers eines Turbogeneratorläufers und Wicklungsträger zur Aufnahme danach hergestellter Spulen - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent P 26 05 640 (A 3104) so zu verbessern, dass auch fuer die elektrischen Verbindungen der Spulen mit geringem Aufwand eine absolut sichere Festlegung geschaffen wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die elektrischen Verbindungen benachbarter Spulen in Verbindungsnuten gelegt werden, welche in die Mantelflaeche des Wicklungstraegers eingebracht sind. Durch diese Massnahme koennen die Spulenverbindungen auf einfache Art und Weise spielfrei und absolut sicher im Wicklungstraeger festgelegt werden. Die Anwendung des erfindungsgemaessen Verfahrens erstreckt sich auf die Herstellung von Turbogeneratoren mit supraleitender Erregerwicklung. chen Verformungen aufgrund der bei hohen Drehgeschwindigkeiten

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wickeln und Einbringen der Spulen einer supraleitenden Erregerwicklung in die Nuten des Wicklungsträgers eines Turbogeneratorläufers gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und nach Patent 26 05 640.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Wicklungiträger zur Aufnahme der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellten Spulen der supraleitenden Erregerwicklung eines Turbogeneratorläufers, wie im Oberbegriff des Anspruchs 3 angegeben.

Bei dem im Hauptpatent 26 05 640 geschützten Verfahren werden durch die konzentrische Anordnung der beiden Teilspulen Spulen mit einem auch im Bereich der Wickelköpfe im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt geschaffen. Aufgrund dieses gleichbleibenden Querschnittes können die Spulen direkt in eine umlaufende, in sich geschlossene Nut eingewickelt werden. Hierdurch ergibt sich eine spielfreie Anlage der Leiter an der Isolation der Nutwände und eine absolut sichere

Festlegung der Wickelköpfe.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß auch für die elektrischen Verbindungen der Spulen mit geringem Aufwand eine absolut sichere Festlegung geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenere Merkmale gelöst Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist im Anspruch 2 angegeben. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Spulen-Verbindungen auf einfache Art und Weise spielfrei und sicher im Wicklungsträger festgelegt werden, wobei durch die Maßnahme nach Anspruch 2 zusätzlich erreicht wird, daß die Verbindungsstellen leicht zugänglich sind, so daß die Verbindung zum Beispiel durch Ultraschallschweißen leicht hergestellt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Wickiungsträger mit Nuten zur Aufnahme der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Spulen der supraleitenden Erregerwicklung eines Turbogeneratoriaufers, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 3 definiert und durch die DE-OS 25 19 134 bekannt ist

Die Aufgabe, bei einem solchen Wicklungsträger für die Spulen und die Spulenverbindungen, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch l· eine gleich gute Befestigung zu erzielen, wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegebener. Merkmale gelöst Die Nuten zur Aufnahme der Spulen und die Verbindungsnuten zur Aufnahme der Spulenverbindungen können hierbei besonders leicht durch Fräsen hergestellt werden, und es ergibt sich ein harmonischer Verlauf von Spulen und Spulenverbindungen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Läuferkörper eines zweipoligen Turbogenerators in stark vereinfachter schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine für den in F i g. ? dargfc:.?s!lten Läuferkörper bestimmte Wicklungsspule,

F i g. 3 eine ausschnittsweise Draufsicht auf drei zueinander konzentrisch angeordnete und in den Läuferkörper eingebettete Wicklungsspulen,

Fig.4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV der Fig. 3,

F i g. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V der F i g. 3,

F i g. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI der F i g. 3 und

F i g. 7 eine in eine Verbindungsnut eingebettete Spulenverbindung in einem zum Schnitt der Fig.6 senkrechten Längsschnitt.

Der Läuferkörper besteht aus einem Hohlzylinder 1, der sich über die gesamte Wicklungslänge, also auch über den Bereich der Wickelköpfe, mit gleichmäßigem Durchmesser erstreckt. In die Mantelfläche 2 dieses Hohlzylinders 1 ist nunmehr eine erste Schar von Wicklungsnuten 3 entsprechend dem Spulenverlauf, beispielsweise im Kopierfräsverfahren eingebracht. Für jede der Wicklungsspulen ergibt sich somit eine geschlossene umlaufende Nut, die sowohl die geraden achsparallelen Nutabschnitte 4 als auch die in Umfangsrichtung verlaufenden Nutabschnitte 5 für den Wickelkopfbogen umfaßt. Die einzelnen Wicklungsnuten 3 dieser ersten Schar sind konzentrisch mit Abstand zueinander angeordnet, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Wicklungsnuten 3 in die Mantelfläche 2 des Hohlzylinders 1 eine Verbindungsnut 7 eingebracht ist. Diese Verbindungsnuten 7 dienen zur Aufnahme von später noch

zu beschreibenden Spulenverbindungen. Der ersten Schar von Wicklungsnuten 3 ist auf der radial gegenüberliegenden Seite des Hohlzylinders eine zweite Schar von in die Mantelfläche 2 eingebrachten Wicklungsnuten 8 zugeordnet Diese Wicklungsnuten 8 der zweiten Schar entsprechen hinsichtlich ihrer Anordnung und Größe den Wicklungsnuten 3 der ersten Schar. Zwischen jeweils zwei benachbarten Wicklungsnuten 8 sind ebenfalls Verbindungsnuten vorgesehen, die den entsprechenden Verbindungsnuten 7 der ersten Schar radial gegenüberliegen und aus der Darstellung der Fi g. 1 nicht ersichtlich sind.

Zur Halterung der Wicklung im Hohlzylinder 1 wird nach dem Einbringen der Wicklung über die gesamte Länge des Hohlzylinders 1 ein in der schematischen Darstellung der F i g. 1 strichpunktiert angedeuteter Stützzyjinder 6 aufgeschrumpft Dieser Stützzylinder 6 besteht aus unmagnetischem Stahl, der im Falle einer supraleitenden Erregerwicklung zusätzlich auch tieftemperaturbeständig ist Der Stützzylinder 6 bietet auch bei supraleitenden Erregerwicklungen eine optiroale Wicklungsabstützung. Voraussetzung für eine derartige A-isbildung des Läuferkörpers ist allerdings eine Übereinstimmung des Wärmedehnungsverhaltens der Wicklung mit dem Läuferkörper über den auftretenden Temperaiurbereich.

In F i g. 2 ist eine Wicklungsspule 9 dargestellt, welche für die Einbettung in die von innen her gesehen erste Wicklungsnut 3 des in F i g. 1 dargestellten Läuferkörpers vorgesehen ist Die Wicklungsspule 9 kann hierbei in bereits gewickeltem Zustand in die Wicklungsnut 3 eingelegt werden oder auch zur Erzielung eines besseren Haltes direkt in die Wicklungsnut 3 eingewickelt werden. Die Wicklungsspule 9 ist als Doppelspule mit konzentrischer Innen- und Außenspule ausgebildet wobei der übergang von der innen- zur Außenspule unterbrechungslos am Nutgrund erfolgt Die beiden Spulenverbindungen 90 und 91 liegen in der obersten Leiterschicht der aus einem zusammenhängenden Leiter gewickelten Wicklungsspule 9. Die äußere Spulenverbindung 90 stellt die Verbindung zu der nächsten Wicklungsspule dar. Die innere Spulenverbinclung 91 ist senkrecht nach unten abgekröpft so daß sie durch eine entsprechende Bohrung des Läuferkörpers geführt werden kann. Derartige Abkröpfungen sind aber nur für die beiden jeweils ganz innen angeordneten und radial einander gegenüberliegenden Wicklungsspulen vorgesehen, während die beiden ganz außen angeordneten Wicklungsspulen durch eine nicht näher dargestellte Spulenverbindung miteinander verbunden sind.

F i g. 3 zeigt eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Mantelfläche 2 des in Fig. 1 dargestellten Hohlzylinders 1 mit drei innen angeordneten Wicklungsnuten 3. Ganz innen ist hierbei die in Fig.2 dargestellte Wicklungsspule 9 in die entsprechende Wicklungsnut 3 eingebracht. Die äußere Spulenverbindung 90 geht im Bereich einer Verbindungsnut 7 in die innere Spulenverbindung 101 der nächsten konzentrisch angeordneten Wicklungsspule 10 über. In gleicher Weise geht die äußere Spulenverbindung 100 der Wicklungsspule 10 im Bereich einer Verbindungsnut 7 in die innere Spulenverbindung Ul der nächsten Wicklungsspule 11 über. Die Verbindung im Bereich einer Verbindungsnut 7 kann beispielsweise durch Ultraschalischweißung hergestellt werden.

Fig. 4 zeigt in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV der F i g. 3 die Nutform eier geraden achsparallelen Nutabschnitte 4 der Wicklungsnuten 3. Die einzelnen Nutabschnitte 4 sind U-förmig ausgebildet und radial nach innen ausgerichtet in die Mantelfläche 2 des Hohlzyiinders 1 eingebracht Am Beispiel der Wicklungsspule 10 ist dargestellt wie die einzelnen Leiter in den Nutabschnitten 4 angeordnet sind. Zur besseren Übersichtlichkeit sind dem Fachmann geläufige Maßnahmen, wie die Anordnung von Kühlkanälen, die Isolierung der Nutwände und die Ausfüllung des Nutgrundes sowie des keilförmigen Bereiches zwischen der Innen- und

ίο Außenspule mit Isoliermaterial, in der Zeichnung nicht dargestellt Die durch Kröpfungen und die Überleitung von der Innen- zur Außenspule gebildeten Spulenhohlräume sind durch Fülleiter 12 und 13 ausgefüllt Auf der obersten Leiterschicht der Wicklungsspule 10 und der anderen Wicklungsspulen sind Isolierstücke 14 angeordnet welche an dem aufgeschrumpften Stützzylinder 6 abgestützt sind und somit einen sicheren Halt der Wicklungsspulen gewährleisten.
F i g. 5 /srjigt in einem Schnitt gemäß der Linie V-V der F i g. 3 die Nutform der in Umfangv ichtung verlaufenden Nutabschnitte 5 der Wicklungsnuten 3. Die Ausbildung dieser Nutabschnitte 5 entspricht derjenigen der in Fig.4 dargestellten Ausbildung der achsparallelen Nutabschnitte 4. Wie die einzelnen Leiter in einem Nutabschn'tt 4 angeordnet sind, ist wiederum am Beispiel der Wicklungsspule 10 aufgezeigt Die Abstützung der Wicklungsspule 10 und der übrigen Wicklungsspulen am Stützzylinder 6 erfolgt in diesem Wickelkopfbereich über Isolierstücke 15.

F i g. 6 zeigt in einem Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Fig.3 die Ausbildung einer Verbindungsnut 7 im Vergleich zu einer Wicklungsnut 3. Die innere Spulenverbindung 101 der Wicklungsspule 10 ist in die im Querschnitt U-förmig ausgebildete Verbindungsnut 7

eingelegt, wobei zur besseren Übersichtlichkeit die Isolierung der Nutwände und die Ausfüllung des Nutgrundes mit Isoliermaterial wiederum nicht dargestellt sind. Die Abstützung der inneren Spulenverbindung JOl am Stützzylinder 6 erfolgt über ein Isolierstück 16.

F i g. 7 zeigt in einem zum Schnitt der F i g. 6 senkrecnten Längsschnitt den Übergang der Spulenverbindungen 90 und 101 im Bereich der Verbindungsnut 7. Die durch die strichpunktierte Linie 17 2ngedeutete Verbindungsstelle kann beispielsweise durch Ultraschallschweißen hergestellt werden. Die Verbindungsstelle ist von außen leicht zugänglich, da zum Zeitpunkt der Verbindung das Isolierstück 16 und der Stützzylinder 6 noch nicht angebracht sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wickeln und Einbringen der Spulen einer supraleitenden Erregerwicklung in die Nuten des Wicklungsträgers eines Turbogeneratorläufers, mit je zwei aus mehreren übereinanderliegenden Leitern gebildeten Spulenseiten in einer Nut, wobei aus einem vorbereiteten Leiterstück, etwa in dessen Mitte beginnend, zunächst eine Innenspule und sodann in entgegengesetztem Wickelsinn und konzentrisch dazu eine AuBenspule direkt in die Nuten eingewickelt werden, nach Patent 26 05 640, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen (90,101; 100,111) benachbarter Spulen (9, 10; 10, 11) in Verbindungsnuten (7) gelegt werden, welche in die Mantelfläche (2) des Wicklungsträgers (1,6) eingebracht sind

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ubä die elektrischen Verbindungen (90, 101; 100, Ui) benachbarter Spülen (9,10; 10,11) in einen dicht unterhalb der Mantelfläche (2) liegenden Bereich des Wicklungsträgers (1,6) gelegt werden.

3. Wicklungsträger mit Nuten zur Aufnahme der nach Anspruch 1 hergestellten Spulen der supraieitenden Erregerwicklung eines Turbogeneratorläufers, wobei in die Mantelfläche des Wicklungsträgers mit Abstand konzentrisch zueinander verlaufende Nuten eingebracht sind, jede der Nuten zur Aufnahme einer geschlossenen Spule zwei gerade achsparallele Nutabschnitte und zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nutabschnitte aufweist und in sich geschlossen lsi und wobei ferner zur Halterung der Spulen ein sich über die gesamte Wicklungslänge erstreckender durchgehender Stützzylinder die Mantelfläche des Wicklungsträgers umschließt dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei benachbarten konzentrischen Nuten (3,8) eine in die Mantelfläche (2) des Wicklungsträgers (I₁ 6) eingebrachte Verbindungsnut (7) zur Aufnahme einer Spulenverbindung (90,101; 100,111) zu einem achsparallelen Nutabschnitt (4) fluchtend angeordnet ist und in einen in Umfangsrichtung verlaufenden Nutabschnitt (5) der zunächst außenliegenden Nut (3) einmündet