AT516479B1 - Verschlusskeil - Google Patents

Abstract

Verschlusskeil (1) zum Fixieren von in Motor- oder Generator-Wicklungsnuten angeordneten Wicklungen, wobei der Verschlusskeil (1) auf seiner der Wicklung (2) zugewandten Unterseite (4) in Längsrichtung zumindest bereichsweise eine Wellung aufweist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Verschlusskeil zum Fixieren von in Motor- oder Generator-Wicklungsnuten angeordneten Wicklungen, wobei der Verschlusskeil eine Unterseite aufweist, die der jeweiligen Wicklung zugewandt ist.

[0002] Rotor und Stator eines Elektromotors umfassen entlang ihres Umfanges durch Nuten voneinander getrennte Polschuhe, zwischen denen Spulenwicklungen, meist aus Kupferdraht, verlaufen. Nicht nur, aber vor allem zur Stabilisierung des Systems gegen Vibrationen werden diese Nuten nach dem Einfuhren der Spulenwicklungen mit Verschlusskeilen wieder verschlossen.

[0003] Insbesondere bei Magnet-Verschlusskeilen kommt es im Betrieb zu Vibrationserscheinungen, die nachteilig für die Stabilität des Wicklungsaufbaus im Motor oder Generator ist.

[0004] Bei einem hohen Gehalt an magnetischer Füllung, z.B. Eisengehalt, sind zwar die elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Keils verbessert, die mechanische Festigkeit nimmt jedoch stark ab. 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. Auch kann generell ein zu lockerer Sitz des Keils dazu führen, dass er sich durch die ständige mechanische und magnetische Belastung weiter lockern kann, bis er sich so stark bewegen kann, dass Delamination auftritt.

[0005] In der DE 10357987 A1 ist ein Verschlusskeil zum Fixieren von Wicklungen in Wicklungsnuten elektrischer Maschinen mit Abschrägungen an den Längsenden und Stabilisierungsnasen an einander gegenüberliegenden Schmalseiten offenbart. Eine in dieser Druckschrift gezeigte Ausführungsform weist einen quer zur Längsrichtung verlaufenden eingedrückten konkaven Abschnitt an einer der Wicklung zugewandten Oberfläche des Keils auf. Dieser durch den konkaven Abschnitt geschaffene Raumbereich dient aber lediglich der Verbesserung des prozentualen Einfüllanteils der Spule.

[0006] Die DE 102005030877 A1 zeigt einen magnetischen Verschlusskeil zum Fixieren von Wicklungen in Statoren von elektrischen Maschinen, wobei der Nutverschluss auf der der Leiteranordnung der Wicklung zugewandten Seite eine zur Leiteranordnung zeigende Wölbung eines Hohlprofiles aufweist. Durch die federnde Wirkung der Wölbung wird die Leiteranordnung fest in der Nut fixiert. Eine in Längsrichtung des Verschlusskeils verlaufende Wellung ist jedoch nicht ausgebildet.

[0007] Die JP2011166859 A zeigt einen Verschlusskeil zum Fixieren von Wicklungen in Wicklungsnuten von Statoren elektrischer Maschinen. Auch dieser gezeigte Verschlusskeil weist eine Wellung auf, die zwar auf der der Wicklung zugewandten Seite liege aber nur in Querrichtung des Keils verläuft.

[0008] Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verschlusskeils, mit dem die obigen Probleme zumindest teilweise gelöst werden können.

[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Verschlusskeil auf seiner Unterseite in Längsrichtung zumindest bereichsweise eine periodische Wellung aufweist.

[0010] Die Wellung gleicht die Unebenheiten zwischen Wicklung und Spule aus und bewirkt damit einen besseren Verbund des Verschlusskeils mit der Wicklung. Zwischen dem Verschlusskeil und der Kupfer-Wicklung kann sich ein Polyesterfilz befinden, der durch die Wellung auf der Unterseite des erfindungsgemäßen Verschlusskeils verschieden stark komprimiert wird und dadurch eine bessere Fixierung der Wicklung und des Keils erzielt wird.

[0011] Bevorzugt ist der Verschlusskeil magnetisiert, es kann aber im Rahmen der Erfindung auch ein nicht-magnetischer Keil, z.B. aus Kunststoff ausgebildet sein.

[0012] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Verschlusskeil - im Querschnitt gesehen - an gegenüberliegenden Schmalseiten Stabilisierungsnasen gegen ein

Lockern des Sitzes des Verschlusskeils innerhalb der Wicklungsnut auf.

[0013] In der Praxis ist es sehr schwierig, auf der Unterseite des Verschlusskeils eine ideale Sinusform der Wellung zu erzielen, die Erfindung funktioniert aber auch bei Abweichungen von der idealen Wellenform.

[0014] So kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Unterseite zumindest eine oder mehrere halbwellenartige Vertiefungen aufweisen, die in Längsrichtung jeweils von ebenen Bereichen begrenzt ist.

[0015] Eine andere Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass die Unterseite zumindest eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, die an ihren Längsenden Abrundungen aufweist und die in Längsrichtung jeweils von ebenen Bereichen begrenzt ist.

[0016] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Abstand 12 zwischen den Vertiefungen größer als die Länge 11 der Vertiefung sein.

[0017] Zur Erfassung von Zustandswerten während des Betriebs können Sensoren, z.B. zur Temperatur- oder Schwingungsmessung ausgebildet sein.

[0018] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann daher darin bestehen, dass auf der Unterseite des Verschlusskeils im Bereich eines der Längsenden eine in Längsrichtung verlaufende Nut zur Aufnahme eines Sensors, vorzugsweise Temperatursensors ausgenommen ist.

[0019] Weiters betrifft die Erfindung ein Verbundsystem Nut-Wicklung- Verschlusskeil mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Verschlusskeilen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der eingesetzte Verschlusskeil zusammen mit der Wicklung, der Isolationsschicht und der Ausgleichsschicht mit einem Bindemittel vergossen ist.

[0020] Bevorzugt kann die Isolationsschicht aus Glimmerbändern und die Ausgleichsschicht aus Filz, vorzugsweise Polyesterfilz, gebildet sein.

[0021] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Bindemittel ein Harz sein.

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen eingehend erläutert. Es zeigt dabei [0023] Fig. 1 eine teilweise Schrägansicht einer Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Verschlusskeils mit Wicklung und Nut; [0024] Fig. 2 eine teilweise Schrägansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusskeils von unten; [0025] Fig. 3 eine Gesamt-Schrägansicht des Verschlusskeils gemäß Fig.2; [0026] Fig. 4 einen Querschnitt des Verschlusskeils gemäß Fig. 2; [0027] Fig. 5 eine teilweise Seitenansicht des Verschlusskeils gemäß Fig.2; [0028] Fig. 6 und 7 eine Ansicht von unten und eine Seitenansicht des Verschlusskeils gemäß Fig.2; [0029] Fig. 8 einen teilweisen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusskeils, der innerhalb einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundsystems angeordnet ist; [0030] Fig. 9 und Fig. 10 eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten einerweiteren Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verschlusskeils; [0031] Fig. 11 einen Querschnitt AA und Fig.12 einen Querschnitt BB durch den

Verschlusskeil gemäß Fig. 9 und 10 und [0032] Fig. 13 eine Schrägansicht von unten des Verschlusskeils gemäß Fig. 9 und 10.

[0033] Fig. 1 zeigt einen, insbesondere magnetischen, Verschlusskeil 1, der eine Motor- oder

Generatorwicklung 2 in einer Wicklungsnut 3 fixiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verschlusskeil als Statorkeil ausgebildet.

[0034] Der Verschlusskeil 1 weist - im Querschnitt gesehen - an gegenüberliegenden Schmalseiten Stabilisierungsnasen 8 auf, wie sie in Fig. 4 in einer Querschnittsansicht gezeigt sind.

[0035] Erfindungsgemäß weist zur besseren Festlegung des Verschlusskeils 1 innerhalb der Wicklungsnut 3 der Verschlusskeil 1 auf seiner der Wicklung 2 zugewandten Unterseite 4 in Längsrichtung zumindest bereichsweise eine Wellung auf (Fig.2).

[0036] Die Wellung kann z.B. sinusförmig gestaltet, aber auch davon abweichend ausgeführt sein. Bevorzugt weisen die Vertiefungen einen abgerundeten Verlauf auf.

[0037] Wie in Fig. 2, 3 und 5 gezeigt weist die Unterseite 4 mehrere Vertiefungen 10 auf, die an ihren Längsenden Abrundungen aufweist und die in Längsrichtung jeweils von ebenen Bereichen begrenzt ist.

[0038] Alternativ dazu kann die Unterseite des Verschlusskeils 1 halbwellenartige Vertiefungen 8 aufweisen, die in Längsrichtung jeweils von ebenen Bereichen begrenzt ist.

[0039] Aufgrund des wellenförmigen Verlaufes der Unterseite 4 kommt es entlang der Längserstreckung des erfindungsgemäßen Verschlusskeils zu einer unterschiedlich starken Kraft, die auf die darunterliegende Wicklung 2 wirkt und zu einem Ausgleich von Fertigungstoleranzen, sodass sich eine bessere Fixierung des Verschlusskeils in der Wicklungsnut ergibt.

[0040] Der Abstand 12 zwischen den Vertiefungen 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel, wie aus Fig.7 ersichtlich größer als die Länge 11 der Vertiefungen 10. Diese Abstandsbeziehung kann den jeweiligen Gegebenheiten im Aufbau des Verschlusskeil- Wicklungssystems angepasst werden.

[0041] Fig.8 zeigt das Verbundsystem Nut-Wicklung-Verschlusskeil mit dem erfindungsgemäßen Verschlusskeil 1, der an seiner Unterseite eine Wellung, z.B. durch Fräsen, aufweist, die fast sinusförmig verläuft. Eine aus Glimmerbändern gebildete Isolationsschicht 21 ist auf der Wicklung 22 aufgebracht und auf der Isolationsschicht 21 eine Ausgleichsschicht 20, z.B. aus Polyesterfilz. Der eingesetzte Verschlusskeil 1 ist zusammen mit der Wicklung 22, der Isolationsschicht 21 und der Ausgleichsschicht 20 mit einem Bindemittel, z.B. einem Harz vergossen. Es können dabei Prepreg-Elemente zur Anwendung gelangen. Wie in Fig. 8 kommt es aufgrund der wellenförmigen Ausgestaltung der Unterseite des erfindungsgemäßen Verschlusskeils 1 zu einer unterschiedlichen Verdichtung der Ausgleichsschicht 20 aus Polyesterfilz, mit einer bevorzugten Stärke von 1mm bis 5mm, wodurch eine verbesserte Verbundwirkung des Verschlusskeiles 1 mit der Wicklung 22 kommt.

[0042] Fig. 9 bis 13 zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusskeils, bei dem auf der Unterseite 4 des Verschlusskeils 1 im Bereich eines der Längsenden eine in Längsrichtung verlaufende Nut 80 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Sensors, vorzugsweise Temperatursensors ausgenommen ist, der Messungen während des Betriebes ermöglicht.

Claims (12)

1. Patentansprüche

   1. Verschlusskeil (1) zum Fixieren von in Motor- oder Generator-Wicklungsnuten angeordneten Wicklungen, wobei der Verschlusskeil eine Unterseite aufweist, die der jeweiligen Wicklung (2) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskeil (1) auf seiner Unterseite in Längsrichtung zumindest bereichsweise eine periodische Wellung aufweist.
2. 2. Verschlusskeil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskeil (1) magnetisiert ist.
3. 3. Verschlusskeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskeil (1) - im Querschnitt gesehen - an gegenüberliegenden Schmalseiten Stabiliserungsna-sen (8) aufweist.
4. 4. Verschlusskeil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskeil ein Stator- Verschlusskeil ist.
5. 5. Verschlusskeil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite halbwellenartige Vertiefungen aufweist, die in Längsrichtung jeweils von ebenen Bereichen begrenzt sind.
6. 6. Verschlusskeil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite Vertiefungen aufweist, die an ihren Längsenden Abrundungen aufweist und die in Längsrichtung jeweils von ebenen Bereichen begrenzt ist.
7. 7. Verschlusskeil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand 12 zwischen den Vertiefungen (10) größer als die Länge 11 der Vertiefungen (10) ist.
8. 8. Verschlusskeil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite des Verschlusskeils im Bereich eines der Längsenden eine in Längsrichtung verlaufende Nut zur Aufnahme eines Sensors, vorzugsweise Temperatursensors ausgenommen ist.
9. 9. Verbundsystem Nut-Wicklung-Verschlusskeil mit einem Verschlusskeil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einer Isolationsschicht und einer Ausgleichsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Verschlusskeil zusammen mit der Wicklung, der Isolationsschicht und der Ausgleichsschicht mit einem Bindemittel vergossen ist.
10. 10. Verbundsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht aus Glimmerbändern gebildet ist.
11. 11. Verbundsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht aus Filz gebildet ist.
12. 12. Verbundsystem nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Harz ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen