專利名稱：電機(jī)的繞組端部支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
代表性的發(fā)明涉及用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組端部的支撐裝置，其中，轉(zhuǎn)子包括疊片組，其中在該疊片組的周邊上分布地布置有多個(gè)繞組棒，其中，這些繞組棒延伸超出疊片組的軸向端部以構(gòu)造繞組端部，且涉及用于裝配帶有這樣的繞組端部支撐裝置的轉(zhuǎn)子繞組的方法。
背景技術(shù)：
如果實(shí)施電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有棒繞組，則該繞組棒尤其地在高轉(zhuǎn)速的情形中時(shí)常經(jīng)受高的離心力。例如，轉(zhuǎn)速可變的機(jī)器的轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)常實(shí)施成棒繞組。尤其地，轉(zhuǎn)速可變的抽水蓄能電站的機(jī)器在高轉(zhuǎn)速的情形中運(yùn)行且這些機(jī)器的棒線圈因此遭受高的向心性加速度。在轉(zhuǎn)子本體的區(qū)域中通常、如充分已知的那樣各兩個(gè)繞組棒，以相疊布置的方式放在軸向的槽中且徑向通過槽楔克服離心力地保持。為了達(dá)到必需的布線模式(Verschaltungsschema)和繞組棒彼此的需要的間距,繞組棒在繞組端部的區(qū)域中必須相對軸向傾斜地引導(dǎo)，其中，上層的和下層的繞組棒在相反的方向上傾斜地延伸，從而使得它們相互交叉。由于在繞組端部區(qū)域中的繞組棒的復(fù)雜的布置和幾何形狀，不可能實(shí)現(xiàn)在槽中的引導(dǎo)和例如在轉(zhuǎn)子本體的區(qū)域中的楔住(Verkeilung)。繞組端部因此通過占主導(dǎo)的離心力負(fù)載，這必要做出繞組端部的徑向支撐裝置。此外，繞組端部或者在繞組端部區(qū)域中的繞組棒，如同樣充分已知的那樣必須冷卻。一般，該冷卻經(jīng)由導(dǎo)引到繞組端部上的呈氣態(tài)的冷卻介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。由現(xiàn)有技術(shù)公知用于繞組端部支撐裝置的各種不同的可能性。通用的是所謂的轉(zhuǎn)子套，其大多數(shù)收縮到轉(zhuǎn)子本體上且因此在轉(zhuǎn)子本體上受支撐。對此的例子是GB 378920A，在其中帶齒的外圈通過轉(zhuǎn)子槽推到轉(zhuǎn)子本體上且緊接著被扭轉(zhuǎn)，從而使得齒位于兩個(gè)槽之間，以此卡住外圈的軸向的可動(dòng)性。該外圈在徑向上克服離心力支撐繞組端部。GBI 474 439A示出了類似的布置，其中兩個(gè)圈在外部地繞繞組端部收縮，然而這兩個(gè)圈又徑向支撐在轉(zhuǎn)子本體上。在這樣的布置的情形中、尤其地在高功率范圍中的電機(jī)的情形中如下是有問題的，即，用于轉(zhuǎn)子的冷卻、布置在部分疊片組(Teilblechpaketen)之間的通風(fēng)狹口通過收縮到轉(zhuǎn)子本體上的轉(zhuǎn)子套封閉，由此轉(zhuǎn)子本體的冷卻在該區(qū)域中受到干擾。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本代表性的發(fā)明的任務(wù)是說明一種繞組端部支撐裝置，利用其避免上述的缺點(diǎn)且盡管如此可確保繞組端部的足夠的徑向支撐和繞組端部的足夠的冷卻。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過如下方式來解決，S卩，在繞組端部的區(qū)域中的繞組端部支撐裝置包括外圈和內(nèi)圈，在外圈和內(nèi)圈之間在繞組端部的區(qū)域中布置繞組棒，其中，外圈受收縮且與內(nèi)圈和在繞組端部的區(qū)域中的繞組棒形成聯(lián)合體，且不僅外圈而且內(nèi)圈與疊片組以間隔的方式布置，從而使得聯(lián)合體在徑向上基本上可自由運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))。通過兩個(gè)均與疊片組間隔的圈的該布置，疊片組的或者在疊片組中的繞組棒的冷卻不受影響。通過合適地選擇由外圈、繞組棒和內(nèi)圈構(gòu)成的聯(lián)合體的幾何尺寸和材料可實(shí)現(xiàn)如下，即，在轉(zhuǎn)子本體與繞組端部之間的徑向相對運(yùn)動(dòng)在靜止?fàn)顟B(tài)中和在所有運(yùn)行狀態(tài)中小地保持且引起繞組棒的非常小的彎曲應(yīng)力或剪應(yīng)力。當(dāng)在繞組端部的區(qū)域中在周邊方向 上在兩個(gè)相鄰的繞組棒之間布置有相比繞組棒至少等高、優(yōu)選地略高的間隔件時(shí)，可實(shí)現(xiàn)沒有徑向的收縮力傳遞到繞組棒上。當(dāng)間隔件實(shí)施成空心輪廓時(shí)，繞組端部的冷卻可非常簡單地且高效地轉(zhuǎn)換(umsetzen)。穿過空心輪廓可以在軸向上貫穿引導(dǎo)冷卻空氣，以此獲得繞組端部的冷卻。優(yōu)選地，在徑向上在內(nèi)圈與繞組棒之間和/或在外圈與繞組棒之間布置有絕緣附件。也可以設(shè)想，絕緣附件布置在下棒與上棒之間。由此可實(shí)現(xiàn)在上棒與下棒之間的更好的電氣絕緣。當(dāng)在徑向上，下棒和上棒相疊地布置，其中，在周邊方向上在兩個(gè)相鄰的下棒和/或上棒之間可布置有至少如下棒或上棒那樣相同高度、優(yōu)選地略高的間隔件時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的繞組端部支撐裝置同樣可以使用。內(nèi)圈的軸向運(yùn)動(dòng)可非常簡單地以如下方式阻止，S卩，在內(nèi)圈的區(qū)域中設(shè)置有保持裝置、例如保持板，該保持裝置與內(nèi)圈共同作用且阻止內(nèi)圈的或繞組端部的軸向運(yùn)動(dòng)，但不干擾繞組端部的徑向運(yùn)動(dòng)。同樣地，保持板通過嵌入到多個(gè)處在內(nèi)圈的內(nèi)表面上的徑向槽中實(shí)現(xiàn)繞組端部的對中。當(dāng)在繞組端部的區(qū)域中冷卻空氣能夠在繞組棒之間和/或通過間隔件軸向向外地引導(dǎo)時(shí)，是有意義的，由此確保了繞組端部的改善的冷卻。本發(fā)明同樣涉及用于裝配帶有繞組端部支撐裝置的轉(zhuǎn)子繞組的方法，其中，該方法包括下面的方法步驟a)內(nèi)圈以與轉(zhuǎn)子本體的疊片組間隔的方式布置；b)以在周邊上分布的方式將繞組棒插入到疊片組中，這些繞組棒延伸超過疊片組的軸向端部以構(gòu)造繞組端部；且c)外圈在繞組端部的區(qū)域中以與疊片組間隔的方式收縮到繞組棒上和內(nèi)圈上，其中，形成由外圈和在繞組端部的區(qū)域中的繞組棒和內(nèi)圈構(gòu)成的聯(lián)合體，且其中，該聯(lián)合體在徑向上保持基本上可自由運(yùn)動(dòng)。由此，繞組端部通過互相的張緊在徑向上受支撐，且在運(yùn)行中相對通過形成的離心力引起的機(jī)械負(fù)載受:保護(hù)。 有利地，在外圈的收縮之前在繞組端部的區(qū)域中在兩個(gè)在周向方向上相鄰的繞組棒之間布置有間隔件，該間隔件優(yōu)選地高于繞組棒。由此，沒有徑向收縮力傳遞到繞組棒上。繞組棒和間隔件在根據(jù)本發(fā)明的方法的情形中也可布置在兩個(gè)層中。


本代表性的發(fā)明借助示例的、示意性的且非限制的圖I至圖3進(jìn)行描述。在此圖I示出了穿過電機(jī)轉(zhuǎn)子的縱截面；
圖2示出了穿過轉(zhuǎn)子繞組端部的橫截面；且圖3示出了轉(zhuǎn)子的繞組端部在徑向中的視圖。
具體實(shí)施方式
例如水輪發(fā)電機(jī)那樣的電機(jī)的在圖I中示出的轉(zhuǎn)子I包括輪輻(Nabenstern) 2，在其上以已知的方式布置有轉(zhuǎn)子I的疊片組3。在此，疊片組3通過充分已知的壓緊螺栓4保持在一起。在此，輪輻2和疊片組3形成轉(zhuǎn)子I的轉(zhuǎn)子本體11。在疊片組3的此處未示出的徑向外區(qū)域中布置有槽，經(jīng)絕緣的繞組棒(此處上棒5和下棒6)在這些槽中插入且通過槽楔保持在徑向上。這樣的布置是充分已知的，因此此處不作進(jìn)一步探討。繞組棒5、6在軸向上在兩側(cè)從疊片組3中伸出且在疊片組3之外形成所謂的繞組端部7。如充分已知的那樣的繞組棒5、6在繞組端部7的區(qū)域中相對軸向傾斜地布置，其中，上棒5和下棒6對向傾斜地布置，從而使得它們?nèi)缭趫D3中示意性地示出的那樣相互交叉。為了構(gòu)造成繞組，上棒5和下棒6優(yōu)選地在它們的軸向端部處通過棒連接件8彼此相連接。繞組棒5、6根據(jù)本發(fā)明在繞組端部7的區(qū)域中布置在內(nèi)圈12與外圈10之間且與它們共同地形成聯(lián)合體。兩個(gè)圈10、12與轉(zhuǎn)子本體11或疊片組3以間隔的方式、優(yōu)選軸向間隔的方式布置且不接觸轉(zhuǎn)子本體11或疊片組3或不與轉(zhuǎn)子本體11或疊片組3相連接。兩個(gè)圈10、12因此至少在徑向上不支撐在轉(zhuǎn)子本體11或疊片組3或者別的地方上，而是可徑向無阻礙地?cái)U(kuò)展。保持裝置9、例如固定在保持支架16上的保持板基本上用于如下，即，阻止帶有圈10、12的繞組端部7的軸向移動(dòng)并且使內(nèi)圈12對中。該保持裝置9然而不妨礙聯(lián)合體的基本上自由的徑向擴(kuò)展。保持裝置9可例如實(shí)施成帶有凸起部的板(如在圖I中所顯示的那樣)，其中，凸起部軸向鎖合地嵌入到在內(nèi)圈12上的槽中，該板然而與內(nèi)圈12徑向間隔地布置且因此徑向可動(dòng)性不受限制。外圈10收縮到繞組端部7上且通過相互的張緊與內(nèi)圈12形成聯(lián)合體。為了阻止在此例如可損害繞組棒5、6的絕緣的力作用到繞組棒5、6上，可作如下設(shè)置，即，在繞組棒5、6之間(在周邊方向上看)布置有間隔件14，其至少如繞組棒5、6那樣的相同的高度、優(yōu)選地然而略高于，至少如此地更高，即，沒有收縮力傳遞到繞組棒5、6上(例如在0. 5mm與Imm之間高于繞組棒5、6)。這在圖2中高度示意性地且夸大地示出。如同繞組棒5、6那樣，多個(gè)間隔件14相反地傾斜地布置且它們相互交叉(見上面)。因此，收縮力由外圈10經(jīng)由間隔件14導(dǎo)引至內(nèi)圈(基本上經(jīng)由間隔件14的交叉點(diǎn))且繞組棒5、6在徑向上保持基本上免受收縮力且甚至可在一定限度內(nèi)徑向運(yùn)動(dòng)。由此形成由外圈10、間隔件14和內(nèi)圈12構(gòu)成的聯(lián)合體，其中，繞組棒5、6嵌入在該聯(lián)合體中且基本上保持免受力。如果這些部件的材料根據(jù)其彈性模量(E-Modul)現(xiàn)在合適地選擇幾何形狀和/或收縮溫度，則繞組棒5、6通過作用到繞組端部7上的離心力在繞組端部區(qū)域中經(jīng)歷如在轉(zhuǎn)子本體11的區(qū)域中那樣的大約相等大小的徑向移動(dòng)，由此最小機(jī)械地負(fù)載繞組棒5、6。在轉(zhuǎn)子本體11與繞組端部7之間的徑向相對運(yùn)動(dòng)可因此在所有運(yùn)行狀態(tài)中小地保持，從而使得盡可能不引起繞組棒5、6的彎曲應(yīng)力或剪應(yīng)力。當(dāng)然不是必須在所有繞組棒5、6之間布置有間隔件14，而是同樣可設(shè)置有間隙，通過該間隙可例如貫穿引導(dǎo)冷卻空氣。如果多個(gè)間隔件14如在圖2中所顯示的那樣實(shí)施成空心輪廓，那么它們同樣可用于冷卻空氣引導(dǎo)。優(yōu)選地，該空心輪廓實(shí)施有在縱向上、也就是平行于繞組棒取向的肋條。為此，例如相對繞組端部7徑向內(nèi)部地布置有徑向通風(fēng)裝置13 (在圖I中示出)，冷的冷卻空氣例如由未示出的熱交換器吸取且徑向向外吹至繞組端部7。在該處，冷卻空氣由徑向偏轉(zhuǎn)到軸向上，例如通過合適的偏轉(zhuǎn)板，且于是軸向向外流動(dòng)通過間隔件14的空心輪廓的通道，由此冷卻繞組端部。該冷卻空氣引導(dǎo)在圖I和圖3中通過箭頭來顯示。同樣可能的是，在上棒5與下棒6之間和/或在上棒5與外圈10之間和/或在下棒6與內(nèi)圈12之間布置有例如由硬纖維織物制成的絕緣附件15，以便于達(dá)到上棒和下棒5、6的更好的電絕緣。該絕緣附件15于是自然同樣是聯(lián)合體的部件。在此，根據(jù)本發(fā)明的繞組端部支撐裝置的裝配可如下地進(jìn)行首先，在繞組端部7的區(qū)域中布置內(nèi)圈12且其后下棒6插入到槽中且固定。隨后，在繞組端部區(qū)域中在下棒6之間插入間隔件14。緊接著，絕緣附件15可繞間隔件14布置。隨后，上棒5可插入到槽 中。這些槽其后還可通過槽楔來封閉。如果插入上棒5，那么其間在繞組端部區(qū)域中可又布置間隔件14。在裝配的該階段中，同樣可布置線路接線裝置(Schaltverbindungen)、棒連接件8和絕緣套。必要時(shí)，現(xiàn)在同樣可繞下棒5或繞間隔件14布置其它絕緣附件15。緊接著，蓋上(Uberstillpen)帶到確定的溫度、例如160°C至200°C的外圈10且冷卻。由此外圈10收縮且收縮到內(nèi)圈12上(在間隔件14上方)，由此構(gòu)造成聯(lián)合體。因此繞組端部7通過相互的張緊在徑向上受支撐且在運(yùn)行中相對通過形成的離心力引起的機(jī)械負(fù)載進(jìn)行保護(hù)。在此，由內(nèi)圈12、繞組棒5、6、間隔件14和必要時(shí)絕緣層15構(gòu)成的聯(lián)合體可如此地設(shè)計(jì)，即，轉(zhuǎn)子本體11和繞組端部7的徑向相對運(yùn)動(dòng)在所有運(yùn)行狀態(tài)中小地保持且盡可能不引起繞組棒5、6的彎曲應(yīng)力或者剪應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的繞組端部的支撐裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子(I)包括疊片組(3)，在所述疊片組中以在所述疊片組的周邊上分布的方式布置有繞組棒(5、6)，其中，所述繞組棒(5,6)延伸超出所述疊片組(3)的軸向端部以構(gòu)造所述繞組端部(7)，其特征在于，繞組端部支撐裝置在所述繞組端部(7)的區(qū)域中包括外圈(10)和內(nèi)圈(12)，在所述外圈和所述內(nèi)圈之間在所述繞組端部(7)的區(qū)域中布置所述繞組棒(5、6)，其中，所述外圈(10)受收縮且與所述內(nèi)圈(12)和在所述繞組端部(7)的區(qū)域中的所述繞組棒(5、6)形成聯(lián)合體且不僅所述外圈(10)而且所述內(nèi)圈(12)以與所述疊片組(3)間隔的方式布置，從而使得所述聯(lián)合體在徑向方向上是基本上能自由運(yùn)動(dòng)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的繞組端部支撐裝置，其特征在于，在所述繞組端部(7)的區(qū)域中在周邊方向上在兩個(gè)在周邊方向上相鄰的繞組棒(5、6)之間布置有間隔件(14)，所述間隔件相比所述繞組棒(5、6)至少等高、優(yōu)選略高。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繞組端部支撐裝置，其特征在于，所述間隔件(14)作為空心輪廓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的繞組端部支撐裝置，其特征在于，在徑向方向上在內(nèi)圈(12)與繞組棒(5、6)之間和/或在外圈(10)與繞組棒(5、6)之間布置有絕緣附件(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的繞組端部支撐裝置，其特征在于，在徑向方向上，下棒(6)和上棒(5)相疊地布置且在周邊方向上在兩個(gè)相鄰的下棒(6)和/或上棒(5)之間布置有間隔件(14)，所述間隔件至少與所述下棒(6)或所述上棒(5)等高、優(yōu)選略高。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的繞組端部支撐裝置，其特征在于，在徑向方向上在下棒(6)與上棒(5)之間布置有絕緣附件(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的繞組端部支撐裝置，其特征在于，在所述內(nèi)圈(12)的區(qū)域中設(shè)置有保持裝置(15)，所述保持裝置與所述內(nèi)圈(12)共同作用且阻止所述繞組端部(7)的軸向運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的繞組端部支撐裝置，其特征在于，在所述繞組端部(7)的區(qū)域中冷卻空氣能在所述繞組棒(5、6)之間和/或通過所述間隔件(14)軸向向外引導(dǎo)。
9.用于裝配帶有繞組端部支撐裝置的轉(zhuǎn)子繞組的方法，其特征在于， a)將內(nèi)圈(12)以與轉(zhuǎn)子本體的疊片組(3)間隔的方式布置； b)將在周邊上分布的、為了構(gòu)造成繞組端部(7)而延伸超過所述疊片組(3)的軸向端部的繞組棒(6)插入到所述疊片組(3)中；且 c)將外圈(10)在所述繞組端部(7)的區(qū)域中以與所述疊片組(3)間隔的方式收縮到所述繞組棒(6)和所述內(nèi)圈(12)上，其中，形成由外圈(10)和在所述繞組端部(7)的區(qū)域中的所述繞組棒(6)和所述內(nèi)圈(12)構(gòu)成的聯(lián)合體，且其中，所述聯(lián)合體在徑向方向上保持基本上能自由運(yùn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在將所述外圈(10)收縮之前，在所述繞組端部(7)的區(qū)域中在兩個(gè)在周邊方向上相鄰的繞組棒(6)之間布置間隔件(14)，所述間隔件優(yōu)選高于所述繞組棒(6)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在內(nèi)圈(12)與繞組棒(6)之間和/或在繞組棒￠)與所述外圈(10)之間布置絕緣附件(15)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在將所述外圈(10)收縮之前，將第二層的在周邊上分布的繞組棒(5)插入所述疊片組(3)中、到第一層的繞組棒(6)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在將所述外圈(10)收縮之前，在所述繞組端部(7)的區(qū)域中在所述第二層的兩個(gè)相鄰的繞組棒(5)之間布置間隔件(14)，所述間隔件優(yōu)選高于所述繞組棒(5)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在內(nèi)圈(12)與所述第一層的繞組棒(6)之間和/或在所述第一和第二層的繞組棒(5、6)之間和/或在所述第二層的繞組棒(5)與所述外圈(10)之間布置絕緣附件(15)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至144中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述內(nèi)圈(12)的區(qū)域中布置保持裝置(9)，所述保持裝置與所述內(nèi)圈(12)共同作用且阻止所述繞組端部(7)的軸向移動(dòng)以及確保所述繞組端部的對中。
全文摘要
電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組端部在運(yùn)行中、特別地在快速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器的情形中遭受強(qiáng)的離心力。因此必須設(shè)置有繞組端部支撐裝置，以便阻止出現(xiàn)在繞組端部與轉(zhuǎn)子本體之間的相對運(yùn)動(dòng)，由此繞組棒會(huì)遭受強(qiáng)的機(jī)械負(fù)載。本代表性的發(fā)明描述了由內(nèi)圈(12)和外圈(10)構(gòu)成的繞組端部支撐裝置，在內(nèi)圈和外圈之間在繞組端部(7)的區(qū)域中布置有繞組棒(5、6)，其中，外圈(10)收縮到內(nèi)圈(12)上且不僅外圈(10)而且內(nèi)圈(12)與疊片組(3)以間隔的方式布置。
文檔編號H02K3/12GK102625974SQ201080033559
公開日2012年8月1日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者斯特凡·黑爾姆林格, 阿爾弗雷德·萊克塞爾 申請人:安德里茨水電有限公司