Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wickelkopfabstützung für einen Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine.

Weiter betrifft die Erfindung eine Wickelkopfabstützung für einen Rotor einer elektrischen Maschine.

Wickelkopfabstützungen für Rotoren elektrischer Maschinen sowie Verfahren zur Herstellung derselben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Wickelkopfabstützungen werden vorgesehen, um die auf einen Wickelkopf des Rotors aufgrund einer Rotation wirkenden Zentrifugalkräfte aufzunehmen, sodass unzulässige Verformungen des Wickelkopfes vermieden werden. Wickelkopfabstützungen des Standes der Technik werden in der Regel durch ein hochfestes Material, vorzugsweise durch einen hochfesten, nicht magnetisierbaren Stahl, gebildet und weisen häufig, wie beispielsweise im Dokument AT 508622 A1 beschrieben, einen oder zwei Ringe auf, wobei entsprechende Ringe üblicherweise durch Schmieden und Walzen und gegebenenfalls weitere Verfahren zur Erreichung einer besonders hohen Festigkeit gebildet werden.

Derartige Wickelkopfabstützungen können allerdings nur bis zu einer von einer gegebenen Walzvorrichtung vorgegebenen maximalen Größe gebildet werden. Weiter ist eine maximale Größe derartiger Wickelkopfabstützungen auch durch einen Transportweg von einer Fertigungseinrichtung zu einem Ort, an dem die elektrische Maschine betrieben werden soll, üblicherweise ein Kraftwerk, begrenzt. Bislang sind somit Wickelkopfabstützungen lediglich bis zu einem maximalen Innendurchmesser von bis zu etwa 6 m herstellbar, wodurch diese auch zu einem limitierenden Faktor bei einer Maschinenauslegung werden können.

Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem eine Wickelkopfabstützung unabhängig von einer durch eine Schmiede- oder Walzeinrichtung vorgegebenen Limitierung herstellbar ist.

Weiter soll eine solche Wickelkopfabstützung angegeben werden. Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem die Wickelkopfabstützung durch ein additives Herstellungsverfahren, insbesondere durch Lichtbogendraht-Auftragsschweißen, gebildet wird.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass überraschenderweise auch mit einem in einem additiven Herstellungsverfahren hergestellten Gegenstand entsprechend hohe Festigkeiten erreichbar sind. Einrichtungen zum Schmieden und Walzen sind somit nicht mehr erforderlich, um eine Wickelkopfabstützung zu bilden, wodurch eine Herstellung nicht mehr zwingend in einer Fertigungsanlage mit einer Schmiede- oder Walzeinrichtung erfolgen muss. Eine Herstellung einer entsprechenden Wickelkopfabstützung ist daher auch vor Ort möglich, beispielsweise an einem Ort, an welchem ein Kraftwerk gebaut wird.

Grundsätzlich können verschiedenste additive Herstellungsverfahren zur Bildung einer entsprechenden Wickelkopfabstützung eingesetzt werden, beispielsweise auch Schweißverfahren unter Einsatz eines Lasers oder Unterpulverschweißverfahren. Als besonders vorteilhaft zur Erreichung einer hohen Festigkeit hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Wickelkopfabstützung durch Lichtbogendraht-Auftragsschweißen gebildet wird. Ein solches Herstellungsverfahren wird auch als Wire-Arc-Additive-Manufacturing bezeichnet. Über die Wahl eines entsprechenden Drahtes kann dabei auf einfache Weise eine Eigenschaft der Wickelkopfabstützung beeinflusst werden. Üblicherweise wird ein Draht eingesetzt, mit welchem bei einem entsprechenden Verfahren ein austenitisches Gefüge in einer gebildeten Schweißnaht bzw. in der Wickelkopfabstützung erreichbar ist, um eine nicht magnetisierbare Wickelkopfabstützung mit gleichzeitig hoher Festigkeit zu erreichen.

Wenngleich grundsätzlich eine solche Wickelkopfabstützung auch durch einzelne, lösbar miteinander verbundene Segmente gebildet sein kann, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wickelkopfabstützung ringförmig ausgebildet wird. Bevorzugt weist eine entsprechende Wickelkopfabstützung somit einen oder mehrere Ringe auf, mit welchen ein Wickelkopf eines Rotors stabilisierbar ist. Eine entsprechende ringförmige Wickelkopfabstützung kann beispielsweise durch mehrere miteinander verbundene ringförmige Schweißnähte auf einfache Weise gebildet und anschließend außen oder innen am Wickelkopf angeordnet werden, um den Wckelkopf gegenüber Fliehkräften abzustützen.

Grundsätzlich kann die Wckelkopfabstützung durch jeden Werkstoff gebildet werden, mit welchem die bei einer jeweiligen Maschine geforderten mechanischen, thermischen und magnetischen Eigenschaften erreicht werden, also auch durch einen Kunststoff, Keramik oder dergleichen. Die geforderten Eigenschaften können allerdings auf einfache Weise und gleichzeitig zuverlässige Weise erreicht werden, wenn durch das additive Herstellungsverfahren ein voll austenitisches Gefüge gebildet wird.

Wenngleich die Wckelkopfabstützung grundsätzlich auch durch ein 3D-Druck- oder Sinterverfahren gebildet werden kann, wobei beispielsweise Metallpulver-Partikel miteinander verbunden werden, ist es zur Erreichung einer besonders hohen Festigkeit bevorzugt, dass die Wckelkopfabstützung unter Aufschweißen mehrerer Lagen eines Metalls gebildet wird, wobei die aufgeschweißten Lagen bevorzugt eine voll austenitische Struktur aufweisen. Das Metall wird der Schweißnaht dabei bevorzugt kontinuierlich als Draht zugeführt. Die üblicherweise als Ring ausgebildete bzw. einen oder mehrere Ringe aufweisende Wckelkopfabstützung wird somit Lage für Lage durch Aufbringen mehrerer übereinander angeordneter Schweißnähte hergestellt, wobei die einzelnen Schweißnähte üblicherweise kreisförmig bzw. ringförmig ausgebildet sind. Eine voll austenitische Struktur der gebildeten Ringe bzw. der gebildeten Wickelkopfabstützung ist für den Einsatz in einer elektrischen Maschine aufgrund der magnetischen Eigenschaften besonders günstig.

Ein besonders einfaches Herstellungsverfahren wird erreicht, wenn die Wckelkopfabstützung unter Aufbringen eines Werkstoffes auf ein bewegtes, insbesondere um eine Rotationsachse rotierendes, Trägerelement gebildet wird. Beispielsweise kann dann auch ein Ring mit einem sehr großen Durchmesser selbst dann auf einfache Weise gebildet werden, wenn eine Schweißeinrichtung, mit welcher die Wckelkopfabstützung durch Lichtbogendraht-Auftragsschweißen gebildet wird, nur geringfügig bewegt wird, um Schweißgut auf unterschiedlichen radialen und axialen Positionen des Ringes aufzubringen. Ein Bewegen der Schweißeinrichtung über einen Umfang des Ringes ist somit nicht erforderlich, wenn das Trägerelement, welches beispielsweise auf einer rotierenden Plattform angeordnet sein kann, entsprechend bewegt wird. Dadurch kann die Vorrichtung zur Herstellung einer entsprechenden Wickelkopfabstützung sehr einfach und kostengünstig ausgebildet sein. Darüber hinaus ist so die Herstellung eines Ringes bzw. einer ringförmigen Wickelkopfabstützung mit hoher Genauigkeit möglich.

Das Trägerelement kann grundsätzlich aus demselben Material wie die Wickelkopfabstützung ausgebildet sein. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass das Trägerelement aus einem anderen Material, beispielsweise einem Material mit geringerer Festigkeit als die Wickelkopfabstützung, gebildet ist. In dem Fall kann zur Erreichung einer homogenen Wickelkopfabstützung vorgesehen sein, dass die Wickelkopfabstützung nach Bildung von zumindest einer Lage der Wickelkopfabstützung, insbesondere nach Fertigstellung der Wickelkopfabstützung, vom Trägerelement gelöst wird. Die in dieser Weise gebildete Wickelkopfabstützung ist somit mit dem Trägerelement, welches bevorzugt aus einem Metall besteht, stoffschlüssig verbunden.

Um die Wickelkopfabstützung somit vom Trägerelement zu lösen, kann diese vom Trägerelement beispielsweise geschnitten werden.

Eine Wickelkopfabstützung mit hoher Festigkeit wird erreicht, wenn die Wickelkopfabstützung gebildet wird, indem mehrere Lagen übereinander angeordnet werden, welche stoffschlüssig verbunden werden. Dies kann durch ein Aufbringen mehrerer Schweißnähte übereinander auf einfache Weise erfolgen, wobei die einzelnen Schweißnähte bevorzugt aus demselben Material gebildet sind. Eine Lage kann somit eine Schweißnaht oder mehrere neben und/oder übereinander angeordnete Schweißnähte umfassen. Bevorzugt erstreckt sich eine Lage über einen gesamten Querschnitt der zu fertigenden Wickelkopfabstützung, beispielsweise über einen gesamten Querschnitt eines Ringes, und weist eine Höhe von weniger als 10 cm, insbesondere von weniger als 5 cm, auf. Dies gewährleistet einen stabilen und schichtweisen Aufbau der Wickelkopfabstützung.

In dem Zusammenhang ist es günstig, wenn eine Lage gebildet wird, indem zunächst eine innere Begrenzung und eine äußere Begrenzung der Lage gebildet werden, wonach ein Raum zwischen der inneren Begrenzung und der äußeren Begrenzung mit Material befüllt wird. Eine innere Begrenzung kann einen Innendurchmesser eines die Wickelkopfabstützung bildenden Ringes und eine äußere Begrenzung den Außendurchmesser dieses Ringes bilden, wenngleich ein durch entsprechendes Auftragsschweißen gebildeter Ring natürlich vor Einsatz in einer elektrischen Maschine noch bearbeitet werden kann, beispielsweise durch Drehen, Fräsen oder Schleifen, um eine besonders runde Wickelkopfabstützung bzw. eine Wickel kopfabstützung mit besonders geringer Unwucht zu erreichen.

Dass zunächst eine innere Begrenzung und eine äußere Begrenzung der Lagen gebildet werden, hat sich bewährt, um eine günstige Temperatur bei einem Fertigen der Lagen und gleichzeitig eine hohe Geschwindigkeit der Herstellung der Wckelkopfabstützung zu erreichen. Gleichzeitig wird durch ein Auffüllen eines Bereiches zwischen der inneren Begrenzung und der äußeren Begrenzung auf einfache Weise ein Material mit hoher Festigkeit und Homogenität sowie ohne Schweißnahtfehler wie Poren und Lunker erreicht.

In der Regel wird nach Bildung der inneren Begrenzung und der äußeren Begrenzung der Raum zwischen der inneren Begrenzung und der äußeren Begrenzung beginnend von der äußeren Begrenzung mit weiteren Schweißnähten befüllt, um eine zwischen innerer Begrenzung und äußerer Begrenzung durchgängige Lage zu erreichen. Es kann auch vorgesehen sein, dass nach Bildung der inneren Begrenzung und der äußeren Begrenzung zunächst eine oder zwei Scheißnähte angrenzend an die innere Begrenzung oder die äußere Begrenzung angeordnet werden, wonach weitere Schweißnähte beginnend von der äußeren Begrenzung oder der inneren Begrenzung angeordnet werden, um einen Raum zwischen der inneren Begrenzung und der äußeren Begrenzung aufzufüllen. Dadurch wird erreicht, dass eine Schweißnaht, an welche angrenzend eine weitere Schweißnaht gesetzt wird, bereits zumindest geringfügig abgekühlt ist, um ein Risiko von Rissen während des Schweißprozesses zu minimieren. Eine Lage kann beispielsweise eine Höhe von zwei bis fünf, insbesondere drei, übereinander angeordneten Schweißnähten aufweisen.

Zur Erreichung einer hohen Homogenität und Festigkeit der Wickelkopfabstützung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bildung der Wickelkopfabstützung unter Verwendung eines Schutzgases erfolgt, um Oxidschichten in der Wickelkopfabstützung zu vermeiden. Günstige mechanische und magnetische Eigenschaften der Wickelkopfabstützung können auf einfache Weise erreicht werden, wenn die Wickelkopfabstützung mit einem Stahl gebildet wird, welcher ein Chrom-Äquivalent von 6 % bis 32 %, vorzugsweise 10 % bis 28 %, insbesondere 18 % bis 24 %, aufweist.

Das Chrom-Äquivalent wird wie folgt berechnet:

Chrom-Äquivalent = % Cr + % Mo + 1 ,5 % Si + 0,5 % Nb.

Weiter hat es sich zur Erreichung vorteilhafter mechanischer und magnetischer Eigenschaften als günstig erwiesen, wenn die Wckelkopfabstützung mit einem Stahl gebildet wird, weicher ein Nickel-Äquivalent von 10 % bis 40 %, vorzugsweise 16 % bis 32 %, insbesondere 24 % bis 29 %, aufweist. Der Nickel-Äquivalent eines Stahles wird wie folgt berechnet:

Nickel-Äquivalent = % Ni + 30 % C + 0,5 % Mn

Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass ein austenitischer Mn-Stahl oder ein austenitischer Mn-N-Stahl eingesetzt wird.

Ein entsprechender Stahl wird üblicherweise als Draht im Lichtbogendraht- Auftragsschweißverfahren aufgebracht, um den Wickelkopf zu bilden.

Nachdem derartige Stähle eine hohe Warmrissneigung aufweisen, ist es empfehlenswert, eine Lage bzw. ein Trägerelement, auf welches eine weitere Lage bzw. eine Schweißnaht aufgebracht wird, vor Aufbringung der neuen Lage bzw. der neuen Schweißnaht zu kühlen, vorzugsweise auf eine Temperatur von weniger als 1.250 °C, besonders bevorzugt weniger als 500 °C, insbesondere weniger als 100 °C. Es ist daher günstig, wenn die Herstellung unter Kühlung eines bereits gebildeten Teiles der Wckelkopfabstützung erfolgt.

Die Kühlung kann grundsätzlich auf verschiedenste Weisen erfolgen. Besonders effizient ist es, wenn die Kühlung durch Aufbringung eines Fluides, wie eines Gases oder einer Flüssigkeit, insbesondere Luft, CO2 oder Wasser, auf einen bereits gebildeten Teil der Wickelkopfabstützung und/oder einen mit der Wickelkopfabstützung thermisch verbundenen Körper erfolgt, insbesondere mittels einer Düse, wobei das Fluid eine geringere Temperatur als der gebildete Teil der Wickelkopfabstützung aufweist. Beispielsweise kann ein kaltes Fluid unmittelbar auf einen gebildeten Teil der Wckelkopfabstützung, insbesondere eine gebildete Schweißnaht, aufgebracht werden, um diesen Teil zu kühlen.

Alternativ oder ergänzend kann zur Kühlung auch vorgesehen sein, dass die Wckelkopfabstützung während der Herstellung auf einer Plattform angeordnet ist, wobei die Plattform gekühlt wird, insbesondere mit einem Fluid, vorzugsweise Wasser. Die Plattform, die auch bewegt, insbesondere rotiert, werden kann, um beispielsweise eine ringförmige Wckelkopfabstützung in einfacher Weise zu bilden, kühlt somit über Konduktion die auf der Plattform angeordnete und mit dieser über einen Flächenkontakt verbundene Wckelkopfabstützung. Die Plattform kann hierzu beispielsweise in einem Wasserbad angeordnet oder mit Kühlleitungen ausgestattet sein, durch welche bei einem Betrieb Wasser strömt, um die Plattform zu kühlen. Es versteht sich, dass eine Kühlung der Plattform alternativ oder auch ergänzend zu einer Kühlung der Wickelkopfabstützung über Konvektion, insbesondere unter Aufbringung eines Fluides auf einen Teil der gebildeten Wckelkopfabstützung, erfolgen kann.

Um besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass nach Durchführung des additiven Herstellungsverfahrens ein gebildeter Teil der Wckelkopfabstützung wärmebehandelt wird, wobei eine Wärmebehandlung insbesondere ein Lösungsglühen, ein Abschrecken und/oder ein Spannungsarmglühen des Teiles bzw. der gesamten Wckelkopfabstützung enthält. Beispielsweise kann ein durch additives Herstellungsverfahren gebildeter Teil der Wckelkopfabstützung, insbesondere ein gebildeter Ring, wärmebehandelt werden, indem der Teil lösungsgeglüht und in Wasser abgeschreckt wird, wonach gegebenenfalls noch ein Spannungsarmglühen erfolgt, um eine günstige Korrosionsbeständigkeit zu erreichen und innere Spannungen abzubauen.

Zur Erreichung von besonders genau definierten Abmessungen kann es günstig sein, wenn nach Durchführung des additiven Herstellungsverfahrens ein gebildeter Teil der Wckelkopfabstützung einem spanenden Fertigungsverfahren unterzogen wird, insbesondere einem Drehen, Fräsen und/oder Schleifen. Dadurch kann auch eine besonders geringe Unwucht bei einem beispielsweise ringförmigen Teil einer Wickelkopfabstützung erreicht werden.

Sofern die Wickelkopfabstützung bzw. ein Teil derselben einer Wärmebehandlung wie vorstehend ausgeführt unterzogen wird, wird die Wärmebehandlung üblicherweise durchgeführt, bevor die Wickelkopfabstützung bzw. ein Teil derselben einem spanenden Fertigungsverfahren unterzogen wird. Somit können im Rahmen der Zerspanung auch Formänderungen, die sich beispielsweise durch Wärmedehnungen im Rahmen der Wärmebehandlung ergeben können, ausgeglichen werden.

Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wickelkopfabstützung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Wickelkopfabstützung durch ein additives Herstellungsverfahren, insbesondere durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, gebildet ist.

Üblicherweise besteht eine entsprechende Wickelkopfabstützung aus einem austenitischen, vorzugsweise nicht magnetisierbaren, Material.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wickelkopfabstützung als Ring ausgebildet ist bzw. einen oder mehrere Ringe aufweist, um diese einfach an einem Wickelkopf anbringen zu können.

Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren können grundsätzlich Wickelkopfabstützungen in beliebiger Größe ausgebildet werden, sodass diese auch beispielsweise für Generatoren großer Wasserkraftwerke eingesetzt werden können. Üblicherweise weist eine derartige Wickelkopfabstützung einen Ring mit einem Innendurchmesser von mehr als 1 m, vorzugsweise mehr als 4 m, insbesondere von mehr als 6 m, auf.

Günstig ist es bei einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor einseitig zumindest einen Wickelkopf aufweist, wobei eine Wickelkopfabstützung vorgesehen ist, um bei einem Betrieb auftretende Fliehkräfte aufzunehmen, dass die Wickelkopfabstützung erfindungsgemäß ausgebildet ist. Dadurch können auch große elektrische Maschinen selbst außerhalb von konventionellen Fertigungsanlagen auf vergleichsweise einfache Weise mit einer Wickelkopfabstützung ausgebildet werden. Eine derartige elektrische Maschine kann beispielsweise als Asynchrongenerator ausgebildet und in einem Wasserkraftwerk eingesetzt sein.

Bevorzugt weist eine derartige Maschine an jedem Wickelkopf einen Innenring und einen Außenring auf, welche jeweils in einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet sind. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Außenring auf den Wickelkopf aufgesch rümpft ist und mit dem Innenring und Wicklungsstäben der Maschine im Bereich des Wickelkopfes gemäß dem Dokument AT 508622 A1 einen Verbund bildet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 eine als Asynchronmaschine ausgebildete elektrische Maschine;

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung einer Wickelkopfabstützung;

Fig. 3 bis 6 weitere Vorrichtungen zur Herstellung einer Wickelkopfabstützung;

Fig. 7 und 8 Schnittdarstellungen eines Details einer Wickelkopfabstützung.

Fig. 1 zeigt einen Rotor 1 einer hier als Asynchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine, welche in einem Wasserkraftwerk als Motor oder Generator eingesetzt werden kann. Der Rotor 1 weist eine Rotorwelle und ein Rotorblechpaket 3 auf, in welchem eine Rotorwicklung angeordnet ist. Die Rotorwicklung überragt das Rotorblechpaket 3 endseitig, wodurch Wickelköpfe gebildet werden. Um die Wickelköpfe gegenüber bei einem Betrieb durch eine Rotation des Rotors um eine Rotorachse 4 auftretenden Fliehkräften abzustützen, sind ringförmig ausgebildete Wickel kopfabstützungen vorgesehen. Die Wickelkopfabstützungen können einen Außenring und einen Innenring aufweisen, wobei in Fig. 1 lediglich die Außenringe 2 ersichtlich sind. Ein grundsätzlicher Aufbau einer Wickelkopfabstützung mit einem Außenring 2 und einem Innenring ist beispielsweise aus dem Dokument AT 508622 A1 bekannt.

Erfindungsgemäß wird die Wickelkopfabstützung bzw. wird der Innenring und/oder der Außenring 2 einer entsprechenden Wickelkopfabstützung nicht mehr durch Schmieden, Walzen und gegebenenfalls Kaltverfestigen wie aus dem Stand der Technik bekannt gebildet, sondern unter Einsatz eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 7 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine ringförmige Wickelkopfabstützung durch Lichtbogendraht-Auftragsschweißen mittels einer schematisch dargestellten Schweißeinrichtung 8 gebildet wird. Die Vorrichtung 7 weist eine um eine Rotationsachse 12 mittels eines nicht dargestellten Antriebes drehbare Plattform 5 auf, auf welcher ein Trägerelement 6 lösbar angeordnet ist, um auf dem Trägerelement 6 die ringförmige Wickelkopfabstützung, welche beispielsweise als Außenring 2 einer in Fig. 1 dargestellten elektrischen Maschine eingesetzt werden kann, durch Aufbringen mehrerer Schweißnähte entlang einer Umfangsrichtung zu bilden. Das Trägerelement 6 kann ebenfalls in einem solchen Verfahren hergestellt sein oder aus einem anderen Material bestehen, welches lediglich mit dem aufzubringenden Schweißgut verbindbar ist. In letzterem Fall kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement 6 nach Fertigstellung der Wckelkopfabstützung von der Wckelkopfabstützung getrennt wird.

Nachdem die Plattform 5 um die Rotationsachse 12 rotiert wird, ist es ausreichend, wenn die Schweißeinrichtung 8 nur insoweit in axialer Richtung und in radialer Richtung relativ zur Rotationsachse 12 bewegt wird, als dies zur Bildung einer radialen und axialen Erstreckung der Wickelkopfabstützung erforderlich ist. Eine Bewegung der Schweißeinrichtung 8 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 12 ist somit aufgrund der Rotation der Plattform 5 samt dem Trägerelement 6 um die Rotationsachse 12 nicht erforderlich, weswegen mit einer solchen Vorrichtung 7 auch Ringe 14 mit einem sehr großen Innendurchmesser von beispielsweise mehr als 6 m auf einfache Weise mit nur geringfügigen Bewegungen der Schweißeinrichtung 8 gebildet werden können. Eine derartige Vorrichtung 7 ist einfach aufgebaut und kann somit grundsätzlich selbst an einem Ort, an dem die elektrische Maschine eingesetzt werden soll, aufgebaut werden. Dadurch ist die Herstellung einer Wckelkopfabstützung auch vor Ort möglich, wodurch auch durch einen Transportweg bedingte Limitierungen für eine maximale Größe der Wckelkopfabstützung nicht mehr relevant sind.

Bevorzugt wird als Draht, mit welchem die Wickelkopfabstützung üblicherweise im Lichtbogendraht-Auftragsschweißverfahren gebildet wird, ein Stahl mit einem Chrom- Äquivalent von 16 % bis 24 % und einem Nickel-Äquivalent von 22 % bis 29 % eingesetzt, um eine Wckelkopfabstützung mit einem austenitischen Gefüge zu erreichen. Alternativ kann auch ein anderer austenitischer Stahl, insbesondere ein austenitischer Mn-Stahl oder ein austenitischer Mn-N-Stahl eingesetzt werden. Ein derartiger Stahl weist eine hohe Festigkeit und gleichzeitig magnetisch günstige Eigenschaften für einen Wickelkopf einer elektrischen Maschine auf. Nachdem ein derartiges Material auch eine hohe Warmrissneigung aufweist, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wickelkopfabstützung während der Bildung derselben gekühlt wird.

Hierzu kann eine Kühlung mit einem Fluid, insbesondere Luft, CO2 oder Wasser bzw. Wasserdampf, erfolgen, welches auf einen bereits gebildeten Teil der Wckelkopfabstützung bzw. eines gebildeten Ringes 14 der Wckelkopfabstützung aufgebracht wird, um diesen Teil mittels Konvektion zu kühlen. Um eine Wärmeabfuhr vom Ring 14 auf einfache Weise zu ermöglichen, kann ein den Ring 14 teilweise überdeckendes Gehäuse 9 vorgesehen sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Weiter kann auch vorgesehen sein, dass ein Bereich, in welchem die Herstellung des Ringes 14 erfolgt, mittels eines Wärmetauschers auf konstant niedriger Temperatur gehalten wird. In diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass die Herstellung der Wckelkopfabstützung in einem geschlossenen Gehäuse 9 erfolgt. Dies ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. We hier ersichtlich ragen aus dem Gehäuse 9 Anschlüsse für den innerhalb des Ringes angeordneten Wärmetauscher, nämlich ein Vorlauf 10 und ein Rücklauf 11 für ein durch den Wärmetauscher, welcher im Gehäuse angeordnet und hier nicht dargestellt ist, zu förderndes Medium, beispielsweise Wasser.

Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 7, mit welcher die Herstellung erfolgt, gekühlt wird. Beispielsweise kann die Plattform 5, auf welcher der Ring 14 gebildet wird, mit einer Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser gekühlt werden. Dies ist beispielhaft in Fig. 5 dargestellt, wobei die Plattform 5 von einem Wasserbad 13 umgeben ist. Wederum sind auch hier ein Vorlauf 10 und ein Rücklauf 11 vorgesehen, um dem Wasserbad 13 kontinuierlich kühles Wasser zuführen und aus dem Wasserbad 13 erwärmtes Wasser abführen zu können.

Natürlich ist es auch möglich, dass in der Plattform 5 selbst, Kühlleitungen 18 vorgesehen sind, um die Plattform 5 und somit auch die hier beispielhaft durch einen Ring 14 gebildete und auf der Plattform 5 angeordnete Wckelkopfabstützung zu kühlen. Dies ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Auch hier sind ein Vorlauf 10 und ein Rücklauf 11 vorgesehen, um eine Strömung durch die Kühlleitungen 18 gewährleisten zu können.

In Fig. 5 und Fig. 6 ist auch ein Innendurchmesser 19 eines entsprechend gefertigten Ringes 14 einer Wickelkopfabstützung ersichtlich, welcher bei einem erfindungsgemäß hergestellten Ring 14 aufgrund der Unabhängigkeit des Herstellungsverfahrens von Schmiedevorrichtungen oder Transportmöglichkeiten ohne Weiteres auch mehr als 6 m betragen kann.

Fig. 7 zeigt ein Detail eines Schnittes durch einen auf einem Trägerelement 6 angeordneten und erfindungsgemäß ausgebildeten Ring 14 einer Wickelkopfabstützung für einen Asynchronmotor, wobei auch Schweißnähte W1, W2, W3, W4, W5, W6, W 7, W8, W9, W10, W11, W12, W13, W14 einer Lage 17 des Ringes 14 dargestellt sind. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Wickelkopfabstützung weist üblicherweise mehrere Lagen 17 auf, wobei in Fig. 7 nur eine unterste Lage 17 dargestellt ist, welche auf einem Trägerelement 6 angeordnet ist. Jede Lage 17 weist eine innere Begrenzung 15 und eine äußere Begrenzung 16 auf, zwischen welchen weitere Schweißnähte W7, W8, W9, W10, W1 1, W12, W13, W14 angeordnet sind, und erstreckt sich hier über einen gesamten Querschnitt des Ringes 14 normal zur Rotationsachse 12.

Bei Herstellung der in Fig. 7 dargestellten Lage 17 des Ringes 14 werden zunächst die drei inneren Schweißnähte W1, W2, W3 gebildet, welche die innere Begrenzung 15 der untersten Lage 17 bilden, wonach die drei äußeren Schweißnähte W4, W5, W6 gebildet werden, welche die äußere Begrenzung 16 der Lage 17 bilden. Es versteht sich, dass die äußere Begrenzung 16 bei Herstellung des Ringes 14 mit einer Vorrichtung 7 nach Fig. 1 einen größeren Abstand von der Rotationsachse 12 aufweist als die innere Begrenzung 15. Nach Bildung der inneren Begrenzung 15 und der äußeren Begrenzung 16 wird ein verbleibender Raum zwischen der inneren Begrenzung 15 und der äußeren Begrenzung 16 anschließend mit den untersten Schweißnähten W 7, W8, W9, W10 aufgefüllt, wobei zunächst angrenzend an die äußere Begrenzung 16 eine untere äußere Schweißnaht W 7 aufgebracht wird, wonach angrenzend an die untere äußere Schweißnaht W 7 eine weitere untere Schweißnaht W8 aufgebracht wird, wonach angrenzend an die innere Begrenzung 16 eine untere innere Schweißnaht W9 aufgebracht wird, wonach zwischen der unteren inneren Schweißnaht W9 und der weiteren unteren Schweißnaht W8 eine letzte untere Schweißnaht W10 aufgebracht wird.

Anschließend werden auf den unteren Schweißnähten W7, W8, W9, W10 obere Schweißnähte W11, W12, W13, W14 angeordnet, wobei beginnend an der inneren Begrenzung 15 zunächst die obere innere Schweißnaht W11 und anschließend die obere innere weitere Schweißnaht W12 aufgebracht werden, wonach von der äußeren Begrenzung 16 her beginnend weitere Schweißnähte W13 und W14 aufgebracht werden, um einen Raum zwischen der äußeren Begrenzung 16 und der inneren Begrenzung 15 aufzufüllen.

Nach einer entsprechenden Reihenfolge werden anschließend weitere Lagen 17 auf der in Fig. 7 dargestellten untersten Lage 17 gebildet. Einen Schnitt durch einen auf diese Weise gebildeten Ring 14 zeigt Fig. 8, wobei eine Reihenfolge, in welcher die einzelnen Schweißnähte W1 bis W110 aufgebracht wurde, anhand der aufsteigenden Bezeichnung der einzelnen Schweißnähte W1 bis W110 ersichtlich ist.

Eine entsprechende Reihenfolge führt aufgrund günstiger Temperaturen bei der Herstellung zu einem besonders stabilen, porenfreien und lunkerfreien Aufbau eines entsprechenden Ringes 14, wenngleich natürlich grundsätzlich auch eine andere Reihenfolge möglich ist, nach welcher die Schweißnähte W1 bis W110 aufgebracht werden.

Um Oxidschichten, welche für eine Festigkeit der Wickel kopfabstützung ungünstig wären, zu vermeiden, erfolgt das Aufbringen der Schweißnähte üblicherweise unter einem Schutzgas.

Mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Wickelkopf können auch Generatoren bzw. elektrische Maschinen mit einem sehr großen Rotordurchmesser unabhängig von vorhandenen Fertigungskapazitäten in Bezug auf verfügbare Schmieden und/oder Walzen auch außerhalb von konventionellen Fertigungsanlagen bzw. vor Ort gebildet werden.