Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Abdeckkappe für einen Verband aus zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen Enden von zwei Wicklungsstäben eines Stators einer elektrischen Maschine. Die Erfindung betrifft außerdem einen mit derartigen Abdeckungen ausgestatteten Stator.

Stand der Technik

Bei einem Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere bei einem Generator oder bei einem Elektromotor, zum Beispiel einer Kraftwerksanlage, ist eine Statorwicklung aus einzelnen Wicklungsstäben, sogenannten Roebelstäben, aufgebaut, die an den axialen Enden des Stators aus diesem herausgeführt und auf geeignete Weise miteinander verbunden sind, zum Beispiel um Pole der Wicklung auszubilden. Hierzu sind je zwei Wicklungsstäbe an ihren Enden elektrisch leitend miteinander verbunden, zum Beispiel miteinander verlötet. Die miteinander verbundenen Enden bilden dabei einen Verband, der nach außen geschützt und insbesondere elektrisch isoliert werden muss. Zu diesem Zweck werden Abdeckkappen der eingangs genannten Art verwendet, die hierzu auf den jeweiligen Verband aufgesteckt werden. Eine derartige Abdeckkappe umfasst ein elektrisch isolierendes Gehäuse, das im

montierten Zustand den jeweiligen Verband umfangsmäßig geschlossen umhüllt. Derartige Abdeckkappen können ein einseitig geschlossenes Gehäuse oder ein beidseitig offenes Gehäuse aufweisen. Eine Abdeckkappe mit einseitig geschlossenem Gehäuse kann beispielsweise auf den jeweiligen Verband aufgesteckt und anschließend mit einem Klebstoff, insbesondere Kunstharz, ausgegossen werden. Bei einer Abdeckkappe mit zweiseitig offenem Gehäuse kann der Verband mit einer in Klebstoff, insbesondere Kunstharz, getränkten Kordel umwickelt werden, bevor die Abdeckkappe aufgesetzt wird. Beide Varianten sind extrem zeitaufwändig und verlangen eine sorgfältige Handhabung, um eine Verunreinigung der Umgebung, insbesondere des Stators, mit dem Klebstoff zu vermeiden.

Darstellung der Erfindung

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abdeckung bzw. für einen damit ausgestatteten Stator eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, bei der insbesondere die Montage der Abdeckkappe vereinfacht ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Abdeckkappe am Verband durch Federspannung zu fixieren. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, das Gehäuse mit einer Federeinrichtung auszustatten, die es ermöglicht, das Gehäuse auf den Verband aufzustecken, und die im aufgesteckten Zustand eine Haltekraft erzeugt, die das Gehäuse hinreichend

fest am Verband fixiert. Durch diese Bauweise kann die erfindungsgemäße Abdeckkappe besonders einfach und sauber am jeweiligen Verband montiert werden. Die Bestückung des Stators bzw. der miteinander verbundenen Enden der Wicklungsstäbe kann somit besonders schnell durchgeführt werden. Der Aufwand zur Montage der Abdeckkappen und somit des Stators wird dadurch erheblich vereinfacht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Federeinrichtung wenigstens eine Feder aufweisen, die zur Reduzierung des Corona-Effekts mit einer halbleitenden Beschichtung versehen ist. Auf diese Weise kann der Corona-Effekt, der an den üblicherweise nicht isolierten Enden der Wicklungsstäbe im Verband auftreten kann, innerhalb der Abdeckkappe verringert oder vermieden werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Axialansicht auf einen Stator,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf zwei Wicklungsstäbe,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Verband mit Abdeckkappe,

Fig. 4 einen Längsschnitt wie in Fig. 3, jedoch bei einer anderen

Ausführungsform,

Fig. 5 einen Längsschnitt wie in Fig. 3, jedoch bei einer weiteren

Ausführungsform,

Fig. 6 einen Längsschnitt wie in Fig. 3, jedoch in einer um 90° gedrehten Schnittebene.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Stator 1 einer im übrigen nicht dargestellten elektrischen Maschine, zum Beispiel ein Generator oder ein Elektromotor, vorzugsweise einer Kraftwerksanlage, eine Statorwicklung 2, die aus einer Vielzahl von einzelnen Wicklungsstäben 3 aufgebaut ist, die axial aus dem Stator 1 herausgeführt sind. Dabei sind je zwei Wicklungsstäbe 3 an ihren Enden 4 elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei die miteinander verbundenen Enden 4 einen Verband 5 bilden. Ein derartiger Verband 5 wird beim erfindungsgemäßen Stator 1 mit einer Abdeckkappe 6 abgedeckt.

Fig. 2 zeigt zwei Wicklungsstäbe 3, die an ihren in Fig. 2 rechts dargestellten Enden 4 elektrisch leitend miteinander verbunden sind, insbesondere miteinander verlötet oder verschweißt sind, und besagten Verband 5 bilden. Die Abdeckkappe 6 ist in Fig. 2 nicht dargestellt. An ihren vom Verband 5 entfernten Enden 4' können die Wicklungsstäbe 3 mit den Enden anderer Wicklungsstäbe auf grundsätzlich gleiche Weise verbunden sein. Bei diesen Wicklungsstäben 3 handelt es sich in der Regel um sogenannte „Roebelstäbe".

Entsprechend den Fig. 3 bis 6 weist eine derartige Abdeckkappe 6 ein Gehäuse 7 sowie eine Federeinrichtung 8 auf. Im montierten Zustand ist die Abdeckkappe 6 auf den jeweiligen Verband 5 aufgesteckt und deckt diesen nach außen ab.

Das Gehäuse 7 besteht zweckmäßig aus einem elektrisch isolierenden Material, zum Beispiel aus Kunststoff. Das Gehäuse 7 kann wie in den Ausführungsformen der Fig. 3, 4 und 6 an einem Ende mit Hilfe eines Bodens 9 geschlossen sein oder gemäß der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform beidseitig offen sein. Jedenfalls umhüllt das Gehäuse 7 im montierten Zustand den Verband 5 umfangsmäßig geschlossen.

Die Federeinrichtung 8 ist im Inneren des Gehäuses 7 angeordnet. Die Federeinrichtung 8 ist so ausgestaltet, dass das Gehäuse 7 an einer offenen Seite 10 für die Montage auf den Verband 5 aufgesteckt werden kann. Das heißt, die Federeinrichtung 8 ist so ausgeführt, dass sie das Aufstecken der Abdeckkappe 6 auf den Verband 5 nicht verhindert. Des weiteren ist die Federeinrichtung 8 so ausgestaltet, dass sie sich im montierten Zustand einerseits am Verband 5 und andererseits am Gehäuse 7 abstützt. Außerdem ist die Federeinrichtung 8 so gestaltet, dass sie im montierten Zustand eine Haltekraft erzeugt, die das Gehäuse 7 am Verband 5 festlegt. Die Haltekraft ist in den Fig. 3 bis 5 durch Pfeile symbolisiert und mit 11 bezeichnet.

Bei den hier gezeigten Ausführungsformen besitzt die Federeinrichtung 8 zumindest eine Feder 12. Bei den hier gezeigten Beispielen ist die

Federeinrichtung 8 jeweils mit zwei Federn 12 ausgestattet. Dabei sind die beiden Federn 12 im Gehäuse 7 so angeordnet, dass sie sich diametral gegenüber liegen und somit im montierten Zustand beiderseits des Verbands 5 positioniert sind. Es ist klar, dass die Federeinrichtung 8 bei einer anderen

Ausführungsform mit nur einer einzigen Feder 12 auskommen kann und bei weiteren Ausführungsformen auch mehr als zwei Federn 12 aufweisen kann.

Die Federn 12 sind am Gehäuse 7 befestigt. Beispielsweise sind die Federn 12 in das Gehäuse 7 eingeklebt. Ebenso ist es möglich, die Federn 12 bereits bei der Herstellung des Gehäuses 7 in dieses zu integrieren. Beispielsweise wird das Gehäuse 7 aus Kunststoff gegossen, insbesondere mittels eines Spritzgiessverfahrens, wobei die Federn 12 in den Kunststoff eingebettet, also umgössen oder umspritzt werden. Die Herstellung dieser Abdeckkappen 6 ist dadurch vereinfacht.

Die Federn 12 können aus einem üblichen Federmaterial, wie zum Beispiel Federstahl, hergestellt sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Federn 12 jedoch aus einem hierzu geeigneten Kunststoff, der insbesondere faserverstärkt sein kann, wobei sich zur Faserverstärkung insbesondere Kohlefasern und/oder Glasfasern eignen. Des weiteren kann der Kunststoff optional mit einem elektrisch leitenden Zusatzstoff versehen sein. Auf diese Weise werden die Federn 12 halbleitend, was zur Reduzierung des Corona-Effekts, der an den Enden 4 im Bereich des Verbands 5 auftreten kann, von Vorteil ist. Zusätzlich oder alternativ können die Federn 12 auch mit einer halbleitenden Beschichtung versehen sein, die ebenfalls zur Reduzierung des Corona-Effekts beiträgt.

Bei den hier gezeigten Ausführungsformen sind die Federn 12 als Wellfedern ausgestaltet. Derartige Wellfedern 12 können mit einem relativ geringen

Aufwand so geformt werden, dass sie das gewünschte Aufsteckverhalten und die gewünschte Haltekraft erzeugen können.

Die Federn 12 stehen in das Innere des Gehäuses 7 vor, derart, dass sie sich im montierten Zustand außen am Verband 5 abstützen und dadurch gespannt

sind. Auf diese Weise wird durch die Federspannung die gewünschte Haltekraft erzeugt.

Aus den Fig. 2 und 6 lässt sich entnehmen, dass im Verband 5 ein Quersteg 13 ausgebildet ist, über den die beiden Enden 4 miteinander verbunden sind. Bis zu diesem Quersteg 13 sind die beiden Enden 4 zueinander beabstandet. Eine entsprechende Lücke zwischen den Enden 4 ist in den Figuren 2 und 6 mit 14 bezeichnet. Im Bereich dieses Querstegs 13 erfolgt auch die elektrische Verbindung der beiden Enden 4. Wie den Fig. 2 und 6 weiter zu entnehmen ist, kann der Steg 13 zumindest an einem der Enden 4 zumindest teilweise ausgeformt sein.

Durch den Quersteg 13 und durch die im übrigen voneinander beabstandete Anordnung der Enden 4 ist im Verband 5 ein Hinterschnitt 15 ausgebildet, der bei der erfindungsgemäßen Abdeckkappe 6 von der Federeinrichtung 8 zum Fixieren der Abdeckkappe 6 am Verband 5 genutzt wird. Ein derartiger Hinterschnitt 15 kann bei einer Variante auch auf andere Weise ausgebildet werden, zum Beispiel durch eine Stufe an zumindest einem der Enden 4.

Entsprechend den Fig. 3, 4 und 6 können die Federn 12 so ausgestaltet sein, dass sie im montierten Zustand den genannten Hinterschnitt 15 hintergreifen. Des weiteren sind die Federn 12 so ausgestaltet, dass sie im montierten Zustand eine Haltekraft 11 erzeugen, die eine durch Pfeile repräsentierte Komponente 16 aufweist, die so orientiert ist, dass sie das Gehäuse 7 mit dessen Boden 9 gegen ein Stirnende 17 des Verbands 5 antreibt. Dieses Stirnende 17 ist das beim Aufstecken der Abdeckkappe 6 in das Gehäuse 7 eindringende Ende des Verbands 5. Bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 kommt der Boden 9 dabei direkt an besagtem Stirnende 17 zur Anlage und stützt sich daran mit einer entsprechenden, durch Pfeile symbolisierten

resultierenden Kraft 18 ab. Auf diese Weise ist die Abdeckkappe 6 besonders effektiv gegen ein Abziehen vom Verband 5 gesichert.

Das Verspannen des Bodens 9 gegen das Stirnende 15 kann bei einer anderen Ausführungsform allgemein durch ein Verspannen einer nach innen vorstehenden Kontur des Gehäuses 7 gegen eine korrespondierende Gegenkontur des Verbands 5 ersetzt sein. Demnach lässt sich dieses Verspannungsprinzip ohne weiteres auch bei einem beidseitig offenen Gehäuse 7 wie in Fig. 5 realisieren.

Des weiteren sind die Federn 12 hier so ausgestaltet, dass sie im montierten Zustand eine Haltekraft 11 generieren, die eine durch einen Pfeil symbolisierte Komponente 19 aufweist, die orthogonal am Gehäuse 7 und/oder am Verband 5 angreift. Die orthogonale Komponente 19 führt zu einer Verspannung zwischen Verband 5 und Gehäuse 7 quer zur Abzugsrichtung. Zum Abziehen der Abdeckkappe 6 müssen dann resultierende Reibungskräfte überwunden werden, die bei entsprechenden Materialkombinationen hinreichend groß ausfallen können. Des weiteren führt die orthogonale Komponente 19 mit Hilfe der beiden Federn 12 dazu, dass die Federn 12 im montierten Zustand den Verband zwischen sich einspannen. Gleichzeitig kann dabei eine Zentrierung der Abdeckkappe 6 am Verband 5 realisiert werden, sofern die beiden Federn 12 entsprechend symmetrisch ausgestaltet sind.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 3 dadurch, dass deren Federn 12 im Bereich des Querstegs 13 jeweils eine zusätzliche Kontaktzone zum Einleiten der orthogonalen Komponente 19 aufweisen. Auf diese Weise kann die Abzugskraft, also die Kraft, die erforderlich ist, um die Abdeckkappe 6 wieder vom Verband 5 zu entfernen, insgesamt vergrößert werden.

Eine zusätzliche Sicherung der Abdeckkappe 6 am Verband 5 kann mit Hilfe einer Verklebung 20 erreicht werden. Mit Hilfe einer derartigen Verklebung 20, zum Beispiel aus Kunstharz, kann das Gehäuse 7 zusätzlich am Verband 5 fixiert werden. Beispielsweise dient dann die Federeinrichtung 8 zur raschen Montage und realisiert eine für Montagezwecke hinreichende Abziehfestigkeit. Der jeweilige Klebstoff ist dabei zweckmäßig beim Aufstecken der Abdeckkappe 6 bereits im Gehäuse 7 an geeigneter Stelle appliziert und kann dann zu einem späteren Zeitpunkt aushärten, um die jeweils gewünschte erhöhte Abzugsfestigkeit zu realisieren. Zweckmäßig ist die Klebeverbindung 20 im Bereich des Bodens 9 angeordnet, wodurch mit Hilfe der

Kraftkomponente 18, die den Boden 9 gegen das Stirnende 17 des Verbands 5 anpresst, bis zum Aushärten der Klebeverbindung 20 eine die Festigkeit der Klebeverbindung 20 unterstützende Anpressung realisiert werden kann. Es ist klar, dass abweichend zur Ausführungsform gemäß Fig. 6 auch andere Bereiche zusätzlich oder alternativ mit Klebstoff versehen werden können.

Entsprechend Fig. 5 kann es bei einer offenen Ausführungsform der Abdeckkappe 6, also bei einer Abdeckkappe 6 mit beidseitig offenem Gehäuse, zweckmäßig sein, die Federn 12 so auszugestalten, dass diese im montierten Zustand ausschließlich die orthogonalen Komponenten 19 erzeugen.

Beispielsweise stützt sich jede Feder 12 in einer ersten Kontaktzone im Bereich des Querstegs 13 orthogonal am Verband 5 ab, sowie in einem dem Quersteg 13 benachbarten Bereich der Enden 4 über eine entsprechende zweite Kontaktzone. Auf diese Weise können ebenfalls hinreichend große Abzugskräfte realisiert werden, um die gewünschte Aufstecksicherung für die Abdeckkappe 6 zu realisieren.

Die erfindungsgemäße Abdeckkappe 6 kann besonders einfach montiert werden, da sie lediglich auf den Verband 5 aufgesteckt werden muss. Durch die geeignete Ausgestaltung der Federeinrichtung 8 sichert sich die Abdeckkappe 6

dabei selbsttätig am Verband 5. Gleichzeitig kann durch die Federeinrichtung 8 eine gewünschte Positionierung, insbesondere eine Zentrierung, der Abdeckkappe 6 relativ zum Verband 5 erzielt werden. Der Herstellungsaufwand für den Stator 1 wird dadurch erheblich vereinfacht.

Bezugszeichenliste

1 Stator

2 Statorwicklung

3 Wicklungsstab

4 Ende von 3

5 Verband

6 Abdeckkappe

7 Gehäuse

8 Federeinrichtung

9 Boden von 7

10 offene Seite von 7

11 Haltekraft

12 Feder

13 Quersteg

14 Lücke

15 Hinterschnitt

16 Komponente von 11

17 Stirnende von 5

18 resultierende Kraft

19 orthogonale Komponente von 11

20 Verklebung/Klebeverbindung