NO139194B

NO139194B - DEVICE FOR HOLDING WINDING ELEMENTS

Info

Publication number: NO139194B
Application number: NO751319A
Authority: NO
Inventors: Gabor Liptak; Roland Schuler
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1974-04-17
Filing date: 1975-04-14
Publication date: 1978-10-09
Also published as: AT342145B; ATA286175A; SE396517B; NO751319L; CA1033397A; CH574183A5; NO139194C; FR2268380B1; FR2268380A1; DE7416597U; SE7504271L; DE2423020A1; IT1037382B

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordnina til fastholdelse av viklinas-elementer i sporene i roterende, elektriske maskiner, hvorved ar ordninaen omfatter en låsekile oq minst ett fjærende element som består av minst ett filtsjikt oq et hardt sjikt oa har en deores-■ siv fjærkarakteristikk med henblikk på fjærkraften idet forholdet mellom tykkelsen av filtsjiktet og det harde sjikt fortrinnsvis er 3 : 1. The invention relates to a device for holding winding elements in the slots in rotating, electrical machines, whereby the device comprises a locking wedge and at least one springy element consisting of at least one felt layer and a hard layer or having a deoresive spring characteristic with a view to the spring force, as the ratio between the thickness of the felt layer and the hard layer is preferably 3:1.

En slik anordnina er stort sett kjent fra bl.a. US-patentene Such an arrangement is largely known from, among other things, The US patents

33 91294 oa 34 44407. 33 91294 and 34 44407.

I sporene på omkretsen av statorblikkpakken for en roterende maskin er det vanligvis anordnet flere viklingselementer, dvs. isolerte ledere eller lederbunter. Som folge av strompassasje gjennom de isolerte lederne påvirkes disse av elektromagnetiske krefter som pulserer med dobbelt driftsfrekvens og er rettet ra-dialt mot sporbunnen. For at man skal unngå en mekanisk beskadi-gelse av viklingselementene som folge av ledervibrasjoner, som uvegerlig ville fore til elektrisk gjennomslag og dermed stans av maskinen, må vibrasjonenes amplityder holdes minimale i så lang tid som mulig. Idet en ringe deformering av sporfyllingen, især av de fjærende fastspenningselementene neppe kan unngås etter hvert og dette vil fore til reduksjon av fastkilingskreftene som folge av låsekilene og okning av vibrasjonsamplitydene, er de ytterligere anordnede, fjærende elementene av stor betydning. In the slots on the circumference of the stator tin package for a rotating machine, several winding elements, i.e. insulated conductors or bundles of conductors, are usually arranged. As a result of current passing through the insulated conductors, these are affected by electromagnetic forces that pulsate at twice the operating frequency and are directed radially towards the track bottom. In order to avoid mechanical damage to the winding elements as a result of conductor vibrations, which would inevitably lead to electrical breakdown and thus stopping the machine, the amplitudes of the vibrations must be kept to a minimum for as long as possible. Since a slight deformation of the track filling, especially of the springy clamping elements, can hardly be avoided over time and this will lead to a reduction of the wedging forces as a result of the locking wedges and an increase in the vibration amplitudes, the further arranged, springy elements are of great importance.

Ifolge vanlig praksis ved befestigelse av viklingselementene som vanligvis er isolert med kunstharpiks, blir disse lagt i sporet, eventuelt forpresset, og i tilslutning lukkes sporene med stive låsekiler. I enkelte tilfelle monteres ekstra, fjærende elementer av forskjellige former og med lineær fjærkarakteristikk i According to common practice when attaching the winding elements, which are usually insulated with synthetic resin, these are placed in the groove, possibly pre-pressed, and then the grooves are closed with rigid locking wedges. In some cases, additional, springy elements of different shapes and with linear spring characteristics are fitted

sporene. I tysk Offenlegungsschrift 1 463 872 og 2 123 520 omta- the tracks. In German Offenlegungsschrift 1 463 872 and 2 123 520 omta-

les bolgede formstykker og i tysk patentskrift 964 161 hvelvede formstykker. read curved shaped pieces and in German patent document 964 161 domed shaped pieces.

Under drift vil forspenningen, dvs. fastkilingskraften som frem-bringes med den stive låsekilen, erfaringsmessig avta vesentlig allerede etter kort tid, i avhengighet av den konstruktive ut-fbrelse og det anvendte materiale, slik at det i mange tilfelle kreves en omfattende etterspenning, for at man skal unngå be-skadigelse av viklingene, som vibrerer med stadig okende amplityder. Dette forutsetter dog stans og demontering av maskinen, hvilket er en vesentlig okonomisk ulempe,især ved maskiner med stor effekt. Reduksjonen av fastkilingskraften kan fores tilba- During operation, the pre-tensioning, i.e. the wedging force produced by the rigid locking wedge, will, according to experience, decrease significantly already after a short time, depending on the constructive design and the material used, so that in many cases an extensive post-tensioning is required, for that one must avoid damage to the windings, which vibrate with ever-increasing amplitudes. However, this requires the machine to be stopped and dismantled, which is a significant economic disadvantage, especially for machines with a large output. The reduction of the wedging force can be attributed to

ke til flere årsaker, som etter hvert bedret gjensidig tilpas- due to several reasons, which gradually improved mutual adapta-

ning av de forskjellige elementenes flater, som ikke er helt plane ved monteringen, samt lette, varige deformasjoner av de enkelte elementer i sporfyIlingen. Ved bruk av fjærende til-leggselementer vil den varige deformasjon i hoy grad bestemmes av disse, idet de deltar med mer enn 50% i den totale deforma- ning of the surfaces of the various elements, which are not completely flat during assembly, as well as slight, permanent deformations of the individual elements in the track filling. When using springy additional elements, the permanent deformation will be largely determined by these, as they participate with more than 50% in the total deformation

sjon. Ytterligere en ulempe ved de forskjellige, hittil kjente fastkilingsmåter ligger i det forhold at fastkilingskreftene ikke er jevnt fordelt over hele lederflaten, men bare overfores stedvis, slik at det oppstår en for hoy spesifikk flatepressing. tion. A further disadvantage of the various wedging methods known to date lies in the fact that the wedging forces are not evenly distributed over the entire conductor surface, but are only transferred in places, so that a too high specific surface pressure occurs.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å tilveiebringe en anordning, The present invention is to provide a device,

der de ovennevnte ulemper faller bort, dvs. de isolerte viklingselementene festes slik i sporet at ledervibrasjonens amplityde praktisk talt ikke oker under drift og fastkilingskreftene fordeles jevnt over hele lederoverflaten. where the above-mentioned disadvantages disappear, i.e. the insulated winding elements are fixed in the groove in such a way that the conductor vibration amplitude practically does not increase during operation and the clamping forces are evenly distributed over the entire conductor surface.

Nevnte oppgave løses ifølge o<p>pfinnelsen ved at filtsjiktet er forsynt med minst ett mellomsjikt, fortrinnsvis av syntetisk gummi. Said task is solved according to the invention in that the felt layer is provided with at least one intermediate layer, preferably of synthetic rubber.

Fordelen ved oppfinnelsen består i at et slikt innledninasvis angitt flærende element ais praktisk talt konstant elastisitet, selv ved varig trykk-<p>åkiennina, slik at den opprinneliae fastspenningskraft forblir den samme over lana tid oc vibrasjonsamplityden, som til å begynne med er liten som følge av den degressive fjærkarakteristikk med henblikk på fjærkraften og valget av arbeidspunkt, ikke kan bli større, slik at det oppnås en begrensning av den mekaniske påkjenning på viklingsisolasjonen. The advantage of the invention consists in the fact that such an initially specified flaring element has practically constant elasticity, even with permanent pressure <p>acknowledgement, so that the original clamping force remains the same over time and the vibration amplitude, which is initially small as due to the degressive spring characteristic with regard to the spring force and the choice of operating point, cannot be greater, so that a limitation of the mechanical stress on the winding insulation is achieved.

Det er hensiktsmessig at filtsjiktet består av syntetiske fibre som forloper i ring og/eller i spiral. Fordelen ved dette er at slike fibre bare vil deformeres i trykkretning og dessuten jevnt. Dette muliggjor et tilnærmet ideelt flatetrykk i motset-ning til de kjente losninger med flerpunkts-trykk, f.eks. ved de bolgede, fjærende elementer. It is appropriate that the felt layer consists of synthetic fibers that run in a ring and/or in a spiral. The advantage of this is that such fibers will only deform in the direction of pressure and also uniformly. This enables an almost ideal surface pressure in contrast to the known solutions with multi-point pressure, e.g. by the curved, springy elements.

Særlig fordelaktig er at filtsjiktet er dekket med et hardt sjikt på begge sider. Ved denne anordning vinnes dobbelte gli-deflater, hvilket er gunstig for en bedre aksial bevegelsesmu-lighet ved varmeekspansjon. It is particularly advantageous that the felt layer is covered with a hard layer on both sides. With this arrangement, double sliding surfaces are obtained, which is beneficial for a better axial movement possibility during thermal expansion.

Med det nevnte minst ene mellomsjikt, fortrinnsvis av syntetisk aummi, kan forholdet mellom tykkelsene av filtsjikt oa mellomsjikt fortrinnsvis være fra 5 : 1 til 3:1. I avhergig-het av kravene til trykkraft og fjærstrekning kan det fjærende element bestå av flere filtsjikt og flere mellomsjikt. Denne utforming, hvor selve filtsjiktet ikke blir for tykt, selv ved tykkere fjærende elementer, er fordelaktig, fordi tykke filtsjikt får større, varig deformasjon. En oppdeling av filtsjiktet er især nødvendig ved store fastkilingskrefter. With the aforementioned at least one intermediate layer, preferably of synthetic aummi, the ratio between the thicknesses of the felt layer and the intermediate layer can preferably be from 5:1 to 3:1. Depending on the requirements for compressive force and spring stretch, the resilient element can consist of several felt layers and several intermediate layers. This design, where the felt layer itself does not become too thick, even with thicker springy elements, is advantageous, because thick felt layers experience greater, permanent deformation. A division of the felt layer is especially necessary in the case of large wedging forces.

I tegningen er det vist noen skjematiske utfbrelseseksempler The drawing shows some schematic design examples

av oppfinnelsen. of the invention.

Fig. 1 viser et sportverrsnitt med to isolerte staver og med anordningen ifolge oppfinnelsen til fastholdelse av viklingselementene. Fig. 2 er et tverrsnitt av en anordning av to fjærende elementer ifolge oppfinnelsen. Fig. 3 er et tverrsnitt av en annen anordning av to fjærende elementer ifolge oppfinnelsen. Fig. 4 viser en typisk fjærkarakteristikk av filtsjiktet ifolge oppfinnelsen og en fjærkarakteristikk av kjente fjærende elementer. Fig. 1 shows a sports cross-section with two insulated rods and with the device according to the invention for retaining the winding elements. Fig. 2 is a cross-section of an arrangement of two springy elements according to the invention. Fig. 3 is a cross-section of another arrangement of two springy elements according to the invention. Fig. 4 shows a typical spring characteristic of the felt layer according to the invention and a spring characteristic of known spring elements.

I fig. 1 betegner 1 et filtsjikt og 2 et mellomsjikt. Et hardt sjikt er betegnet med 3. En låsekil er betegnet med 4. 5 er en ovre stav med en ovre hovedisolasjon 6 og 7 er en nedre stav med en nedre hovedisolasjon 8. 9 er et fast mellomlegg og 10 In fig. 1 denotes 1 a felt layer and 2 an intermediate layer. A hard layer is denoted by 3. A locking wedge is denoted by 4. 5 is an upper rod with an upper main insulation 6 and 7 is a lower rod with a lower main insulation 8. 9 is a fixed spacer and 10

et fast underlag. 11 er et låsekileunderlag og 12 betegner et spor. a solid surface. 11 is a locking wedge base and 12 denotes a groove.

I fig. 2 og 3 har tilsvarende deler samme henvisningstall som In fig. 2 and 3 have corresponding parts the same reference number as

i fig. 1. in fig. 1.

I fig. 4 sees to fjærkarakteristikker, hvorved filtsjiktets karakteristikk er betegnet a og de kjente elementers med b. In fig. 4 shows two spring characteristics, whereby the felt layer's characteristic is denoted by a and that of the known elements by b.

Ifolge fig. 1 utgjores viklingselementene av den ovre stav 5 med ovre hovedisolasjon 6 og den nedre stav 7 med nedre hovedisolasjon 8 i sporet 12. Mellom ovre stav 5 og nedre stav 6 forelig-ger det faste mellomlegg 9 av glassfiberforsterket kunststoff.Ved hjelp av det faste underlag 10 av glassfiberforsterket kunststoff er nedre stav 7 med sin nedre hovedisolasjon 8 adskilt fra sporets bunn. De isolerte viklingselementer er fastspent og festet i sporet 12 ved hjelp av det fjærende element som består av to filtsjikt 1, et mellomsjikt 2 og et hardt sjikt 3, og ved hjelp av en vanlig låsekile 4 av hardt vev. According to fig. 1, the winding elements are made of the upper rod 5 with upper main insulation 6 and the lower rod 7 with lower main insulation 8 in the groove 12. Between the upper rod 5 and lower rod 6 there is the fixed spacer 9 of glass fiber reinforced plastic material. With the help of the fixed substrate 10 of glass fiber reinforced plastic, the lower rod 7 with its lower main insulation 8 is separated from the bottom of the track. The insulated winding elements are clamped and fixed in the groove 12 by means of the springy element consisting of two felt layers 1, an intermediate layer 2 and a hard layer 3, and by means of a regular locking wedge 4 of hard fabric.

Mellom kilen 4 og det fjærende element 1,2,3 ligger det vanlige kileunderlag 11. Da det fjærende elementets 1,2,3 bredde svarer til hovedisolasjonens 6,8, inklusive kobberet, og det fjærende element 1,2,3 omfatter et hardt sjikt 3, som danner en glideflate, kan det vanlige kileunderlag 11 falle bort, når fabrikasjonen er korrekt med henblikk på dimensjonene. Det fjærende elementets 1,2,3 lengde svarer fortrinnsvis til kilens 4, skjont det kan monteres lengre eller kortere, fjærende elementer . Between the wedge 4 and the springy element 1,2,3 lies the usual wedge base 11. Since the width of the springy element 1,2,3 corresponds to the main insulation 6,8, including the copper, and the springy element 1,2,3 comprises a hard layer 3, which forms a sliding surface, the usual wedge base 11 can fall away, when the fabrication is correct with regard to the dimensions. The length of the spring element 1,2,3 preferably corresponds to the wedge 4, although longer or shorter spring elements can be fitted.

Det harde sjikt 3 virker som bæremateriale, hovedsakelig også til å gjore innfbringen av kilen 4 lettere, når stavene 5,7 The hard layer 3 acts as a support material, mainly also to make the introduction of the wedge 4 easier, when the rods 5,7

skal spennes fast. Det består fortrinnsvis av et hardt vev eller et glassfiberforsterket kunststoff og har en sjikttykkelse must be fastened. It preferably consists of a hard tissue or a glass fiber reinforced plastic and has a layer thickness

på fortrinnsvis 0,3 til 1 mm. Filtsjiktene er fortrinnsvis 1 til 2 mm tykke hver, hvorved forholdet mellom tykkelsene av filtsjiktet 1 og det harde sjikt 3 fortrinnsvis er 3 : 1. Selve filten har en spesiell fjærkarakteristikk a ifolge fig. 4. En slik fjærkarakteristikk kan man f.eks. oppnå ved at filten bygges opp av fine, temperaturfaste kunststoff-fibre i spiralform. En lignende karakteristikk kan også oppnås ved en spesiell form for veving eller strikking. Som fibermateriale vil f.eks. poly-amid- eller polyimidfibre være velegnet. Det er viktig at filtsjiktet 1 ikke blir for tykt. Det må derfor deles opp med ett eller flere mellomsjikt 2. Særlig velegnet er et mellomsjikt av temperaturfast syntetisk gummi. Dette vil samtidig virke som be-festigelsessjikt for fibrene. Forholdet mellom tykkelsene av filtsjiktet 1 og mellomsjiktet 2 er fortrinnsvis 5 : 1 til 3:1. Når det kreves store fastkilingskrefter, kan man legge flere filtsjikt 1 og mellomsjikt 2 over hverandre, hvorved mellom-sjiktene 2 kan forsterkes med glassvev. De fjærende elementene 1,2,3 kan etter behov legges mellom ovre stav 5 og nedre stav 7, hvorved det oppnås en jevnere kraftoverføring enn ved det faste mellomlegg 9 alene. Det samme gjelder for anbringelse av dette fjærende element 1,2,3 under nedre stav 7. Ved denne anordning kan det vanlige, faste mellomlegg 9 og/eller det vanlige, faste underlag 10 falle helt eller delvis bort. of preferably 0.3 to 1 mm. The felt layers are preferably 1 to 2 mm thick each, whereby the ratio between the thicknesses of the felt layer 1 and the hard layer 3 is preferably 3:1. The felt itself has a special spring characteristic a according to fig. 4. Such a spring characteristic can be e.g. achieved by the felt being built up of fine, temperature-resistant plastic fibers in spiral form. A similar characteristic can also be achieved by a special form of weaving or knitting. As a fiber material, e.g. polyamide or polyimide fibers may be suitable. It is important that the felt layer 1 does not become too thick. It must therefore be split up with one or more intermediate layers 2. An intermediate layer of temperature-resistant synthetic rubber is particularly suitable. This will also act as a fastening layer for the fibres. The ratio between the thicknesses of the felt layer 1 and the intermediate layer 2 is preferably 5:1 to 3:1. When large wedging forces are required, several felt layers 1 and intermediate layers 2 can be placed on top of each other, whereby the intermediate layers 2 can be reinforced with glass fabric. The springy elements 1, 2, 3 can be placed between the upper rod 5 and the lower rod 7 as required, whereby a more even force transmission is achieved than with the fixed spacer 9 alone. The same applies to the placement of this springy element 1,2,3 under the lower rod 7. With this device, the usual, fixed spacer 9 and/or the usual, fixed base 10 can be completely or partially lost.

Det kan videre være hensiktsmessig å anordne to eller flere fjærende elementer 1,2,3 over hverandre, f.eks. slik at to harde sjikt 3 blir liggende på hverandre. Derved kan det oppnås bedre aksialebevegelsesmuligheter med henblikk på varmeekspansjon. Etter behov kan også to fjærende elementer 1,2,3 legges med et av de harde sjikt 3 utad (fig. 2) eller med begge harde sjikt 3 utad (fig. 3). Filtsjiktet 1 kan også på begge sider dekkes med et sjikt av et hardt vev, slik at det oppstår en dobbelt glideflate. It may also be appropriate to arrange two or more springy elements 1,2,3 above each other, e.g. so that two hard layers 3 lie on top of each other. Thereby, better axial movement possibilities can be achieved with a view to thermal expansion. If necessary, two springy elements 1,2,3 can also be laid with one of the hard layers 3 outwards (fig. 2) or with both hard layers 3 outwards (fig. 3). The felt layer 1 can also be covered on both sides with a layer of a hard tissue, so that a double sliding surface is created.

Virkemåten og den spesielle fordel ved oppfinnelsens gjenstand fremgår av fig. 4. Karakteristikkene a og b viser sammenhengen meilom fjærkraften F og den relative fjærstrekning s, hvorved den storst mulige fjærstrekning s er betegnet med 100 %. Under like forhold, dvs. ved samme forspenning Fo og like stor amplityde A f av de elektromagnetiske kreftene, vil det ved det fjærende element ifolge oppfinnelsen bare være mulig en ringe fjærstrekning A s^, dvs. en mindre vibrasjonsamplityde av de fastspente viklingselementene enn ved de ovrige fjærende elementer, hvor denne fjærstrekning A s. er vesentlig storre. The mode of operation and the special advantage of the object of the invention can be seen from fig. 4. The characteristics a and b show the relationship between the spring force F and the relative spring stretch s, whereby the largest possible spring stretch s is denoted by 100%. Under the same conditions, i.e. with the same bias Fo and the same amplitude A f of the electromagnetic forces, only a small spring stretch A s ^ will be possible with the spring element according to the invention, i.e. a smaller vibration amplitude of the clamped winding elements than with the other springy elements, where this spring stretch A s. is significantly larger.

De fjærende elementer ifolge oppfinnelsen har en vesentlig bedre langtidsadferd med henblikk på sin fjærkarakteristikk enn de kjente fjærende elementer som benyttes for det aktuelle formål. Ifolge foreliggende oppfinnelse kan isolerte viklingselementer således festes vesentlig mer effektivt enn det er mulig med de hittil kjente fjærende elementer. På grunn av de meget snevre grenser for viklingselementenes vibrasjonsamplityde er det mulig å holde den dynamisk-mekaniske påkjenning innenfor grenser som muliggjor storre driftssikkerhet og lengre levetid. The springy elements according to the invention have a significantly better long-term behavior with regard to their spring characteristics than the known springy elements that are used for the purpose in question. According to the present invention, isolated winding elements can thus be attached significantly more effectively than is possible with the previously known spring elements. Due to the very narrow limits for the winding elements' vibration amplitude, it is possible to keep the dynamic-mechanical stress within limits that enable greater operational reliability and a longer service life.

De fjærende elementer til fastspenning av viklingselementer i sporene for elektriske maskiner kan fremstilles enkelt og rime-lig i forhold til de hittil vanlige, fjærende elementer, og man kan praktisk talt innstille valgfrie fjærkrefter og fjærstrek-ninger i avhengighet av valget og oppbygningen av de fjærende elementer. The springy elements for clamping winding elements in the slots for electrical machines can be manufactured simply and reasonably compared to the usual springy elements, and one can practically set optional spring forces and spring stretches depending on the choice and construction of the springy elements elements.

Monteringen og fastspenningen av de fjærende elementer skjer The assembly and clamping of the spring elements takes place

på en meget enkel måte, idet de hensiktsmessig på minst en av de brede sider har en hard, glidende overflate, på hvilken låsekilen kan forskyves uten vanskelighet. in a very simple way, as they conveniently have a hard, sliding surface on at least one of the wide sides, on which the locking wedge can be moved without difficulty.

Claims

1. Device for retaining winding elements in the slots in rotating electrical machines, whereby the device comprises a locking wedge and at least one springy element consisting of at least one felt layer (1) and a hard layer (3) and has a degressive spring characteristic with regard to the spring force (F), the ratio between the thicknesses of the felt layer (1) and the hard layer (3) is preferably 3:1, characterized in that the felt layer (1) is provided with at least one intermediate layer (2), preferably of synthetic rubber.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the felt layer (1) consists of ring- and/or spiral-shaped synthetic fibers.

3. Device as stated in claim 1, characterized in that the felt layer (1) is covered on both sides by a layer of hard tissue.

4. Device as stated in claim 1, characterized in that the resilient element is built up of several layers of felt layer (1) and intermediate layer (2) depending on the requirement for compressive force and spring stretch.