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Wiclungsanordnung.
Bei der Herstellung elektrischer Maschinen, insbesondere bei Sonderausführungen, kann es notwendig sein, vorhandene Blechschnitte mit bestimmten Nutzahlen zu verwenden, obwohl die Wicklung mit einer geringeren als der der Nutzahl entsprechenden Leiterzahl ausgeführt werden soll. Man hat in diesem Falle einfach eine bestimmte Zahl von Nuten nicht bewickelt. sondern etwa mit einem Holzkeil ausgefüllt. Derartige sogenannte Leerstäbe"haben aber einen störenden Einfluss auf die Form der Ankerfelderregerkurve und bringen so in den meisten Fällen eine unerwünschte Spannungskurvenform mit sich. Nach der vorliegenden Erfindung soll in diesem Falle in die Anordnung der Leerstäbe ein System gebracht werden, wodurch der schädliche Einfluss auf die Erregerkurve vermieden werden kann.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Wicklung aus mehreren gedachten Teilwicklungen gebildet wird, deren einzelne Leiterzahlen-abgesehen von einer Restwicklung-ein ganzzahliger Bruchteil des Produktes von Nutenzahl und Schichtzahl sind, wobei diese Teilwicklungen derart zusammengelegt werden, dass die Zonenmitten sämtlicher Teilwicklungen zusammenfallen. Die Teilwicklungen werden hiebei möglichst gleichmässig auf die vorhandenen Wicklungsschichten (Zwei-, Drei- schichtwicklung usw. ) aufgeteilt.
Mit besonderem Vorteil wird hiebei der ersten Teilwicklung, falls eine Selmung der Wicklung beabsichtigt ist, die grösstmögliche gerade Zahl der gesamten Stäbe zugeordnet. der sich in der zur Verfügung stehenden Nutzahl in gleichmässigen Abständen unterbringen lässt, ebenso der nächsten Teilwicklung die grösstmögliche gerade Zahl der restlichen Stäbe usw. für jede folgende Wicklung, bis kein Rest mehr übrigbleibt. Man braucht aber hiebei nicht unbedingt so weit zu gehen, dass kein Rest mehr übrigbleibt, da ja die schädliche Einwirkung einer nicht vollständig symmetrischen Teilwicklung auf die Kurvenform um so geringer wird, je kleiner die dieser Wicklung zugeordnete Wicklungsstabzahl ist.
In vielen Fällen, in denen nicht zu grosse Ansprüche an eine ideale Kurvenform gestellt werden. kann es daher genügen. nur die erste" gedachte" Teilwicklung voll symmetrisch zu verteilen.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sei der Entwurf der Wicklung für eine zweipolige Drehstrommaschine mit Zweistabwickung (Zweischichtwicklung) besprochen. Es sind hiebei die verschiedenen Teilwicklungen auf zwei Wicklungsschichten möglichst gleichmässig aufzuteilen. Die erforderliche Leiterzahl betrage 96 ; die Zahl der Nuten in dem zu verwendeten Blechschnitt hingegen 60. In den 60 Nuten liessen sich 120 Stäbe unterbringen, von denen aber nur 96 tatsächlich vorgesehen werden, so dass sich 24 Fehlstäbe ergeben. Da die 96 Stäbe gleichmässig auf die beiden Schichten verteilt werden sollen, kommen für jede Schicht 48 Stäbe in Betracht.
Die grösste Zahl der 48 Stäbe, die sich in der gegebenen Nutzahl von 60 Nuten gleichmässig unterbringen lässt, ist im vorliegenden Falle 30, wobei also in jede zweite Nut ein Stab kommt. Demnach erhält also die erste Teilwicklung 30 Stäbe pro Schicht, im ganzen also 60 Stäbe. Die Restzahl der Stäbe pro Schicht beträgt 48 weniger 30, also 18 Stäbe. Die nächstgrösste Zahl, die sich in gleichmässigen Abständen in der vorhandenen Nutzahl unterbringen lässt, ist im vorliegenden Falle 12 oder 15. Die zweite Teilwicklung soll nun mit Rücksicht auf die beabsichtigte Sehnung der Wicklung möglichst eine gerade Leiterzahl erhalten, also 12 Leiter pro Schicht, so dass auf jede fünfte Nut ein Stab entfällt.
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auf die Nuten verteilen, u. zw. entfällt in jede zehnte Nut ein Leiter.
Da die Maschine in dem angenommenen Beispiel zwei Pole bei drei Phasen erhält, ergeben sich sechs Zonen. Für die Auslegung der Wicklung wird die Stabzahl jeder Wicklung gleichmässig auf die einzelnen Zonen verteilt. Von den 60 Nuten des Blechschnittes entfallen also auf jede der sechs Zonen zehn Nuten. Deshalb werden zunächst jeder einzelnen Zone zehn nebeneinanderliegende Nuten des. Blechschnittes zugeordnet.
Von den 30 Stäben der ersten Teilwicklung entfallen auf jede Zone 30 : 6. also fünf Stäbe (in jeder Schicht). Auf die zehn Nuten dieser Zone verteilt, kommt also in jede zweite Nut ein Stab. Mit Rücksicht auf die Kurvenform empfiehlt es sich. die Wicklung zu sehnen. was sich im vorliegenden Falle dadurch erreichen lässt, dass die Stäbe der beiden Schichten jeder Zone gegeneinander um den Betrag der Sehnung versetzt werden. In diesem Falle um- greifen die Stäbe dieser Zone mehr als die dieser ursprünglich zugewiesenen zehn nebeneinanderliegenden Nuten, indem sich die einzelnen Zonen, wie dies ja bei jeder gesehnten Wicklung der Fall ist, an ihren Grenzen zum Teil übergreifen.
Unter der Annahme, dass durch die Sehnung die fünfte und siebente Oberwelle unterdrückt werden soll, ergibt sich bekanntlich
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geben. In der obersten Zeile sind die zehn einer Zone vorläufig zugeordneten Nuten angegeben. In den beiden darunterliegenden Zeilen sind die Stäbe für die beiden Schichten eingezeichnet, u. zw. je fünf Stäbe, die jede zweite Nut ausfüllen. Die Oberschicht ist hiebei gegen die Unterschicht um t-M === 30-25, d. i. also fünf Nuten, versetzt. Die Verteilung der einzelnen Stäbe auf die Nuten ist hiebei so getroffen, dass die Symmetrielinie jeder einzelnen Teilwicklung mit der der ursprünglich angenommenen Zone übereinstimmt.
Die zweite Teilwicklung erhält im ganzen zwölf Stäbe, also pro Zone und Schicht je
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Die Verteilung dieser Stäbe auf die der Zone zugeordneten Nuten erfolgt wieder, wie dies in den nächsten Zeilen der Tabelle eingetragen ist, so, dass die Symmetrielinie der beiden Zonen zusammenfällt.
Die dritte Teilwicklung erhält nur sechs Stäbe pro Schicht, also nur einen Stab in jeder Zone und jeder Schicht. Die Stäbe bpider Schichten werden wieder um die der Sehnung
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= 5 Nuten, gegeneinander versetzt. Die beiden Stäbe werden gleichfalls so angeordnet, dass die Symmetrielinie der Zone in die gemeinsame Symmetrielinie fällt. Die Lage dieser Stäbe ist aus den nächsten beiden Zeilen der Tabelle ersichtlich. Anschliessend daran sind dann die Wicklungstäbe der drei Teilwicklungen zusammengezogen, so dass also sämtliche einer Zone zugeordneten Stäbe, wie sie eben in den Nuten angeordnet-werden, eingezeichnet sind. Eine
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sprechenden Leiter der andern Phasen immer um 60 el. versetzt sind.
Hiemit ist also Lage und Phasenzugehörigkeit sämtlicher Stäbe der Wicklung festgelegt.
Die einzelnen Stäbe der Wicklung müssen dann durch Stirnverbindungen miteinander verbunden werden, derart, dass die gewünschte Stromrichtung und Phasenzugehörigkeit aufrechterhalten bleiben.
Um recht einfache Verbinder zu ermöglichen, sind die Stäbe, wie sie in den letzten Zeilen der Tabelle zusammengezogen sind, im vorliegenden Falle so angeordnet, dass in allen Nuten, in denen nur ein Stab liegt, dieser links von der Symmetrielinie der Zone der Ober-
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schicht zugeordnet ist, rechts von der Symmetrielinie aber der Unterschicht.
In komplizierteren Fällen wird man durch Probieren leicht eine Verteilung der Stäbe. die allein in einer Nut liegen, finden, die die einfachsten Verbinder ermöglicht.
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auffasst, in der auch die gleichartige Stabanurdnung der drittnächsten Zone, in der die Leiter in umgekehrter Richtung durchflossen werden, eingetragen ist, als eine Verschiebung um zwei Nutteilungen ausdrückt-auf der den Schall verbindungen abgewendeten Seite lauter untereinander gleiche Gabelverbinder, durch die jeder Stab der Oberschicht mit dem nächsten entsprechenden Stab der Unterschicht verbunden ist.
Auf der Seite der Schaltverbindungen werden
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Diese Verbinder ermöglichen vor allem die Verwendung gleichartiger Spulen und ergeben ausser dem Vorteil des geringsten Streufeldes auch wegen der Gleichmässigkeit besonders günstige Kühlungsverhältnisse. Selbstverständlich kann aber die Verbindung zwischen den einzelnen Stäben, sofern die bestimmte Phasenzugehörigkeit und Stromrichtung aufrechterhalten bleiben, in beliebiger anderer Weise erfolgen, wie dies aus besonderen Gründen, etwa zwecks Teilbarkeit eines zweiteilig bewickelten Ankers, erwünscht sein kann.
In Fig. 2 ist das Schema der gesamten Wicklung dargestellt, in dem die erwähnten Gabelverbinder gut zu sehen sind.
In Fig. 3 ist endlich die Ankerfelderregerkurve der Wicklung dargestellt. Aus dieser ist ohne weiteres die völlige Gleichmässigkeit der Feldform und besonders auch deren vorzügliche Annäherung an die Sinusform zu ersehen. Hiebei ergibt sich trotz der starken Sehnung, der die gute Kurvenform zu verdanken ist, noch der weitere Vorteil, dass in jeder Nut nur Leiter gleicher Phase liegen, was in bezug auf die Isolation der Leiter von grossem Vorteil ist.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden, insbesondere können die Zahl der Teilwicklungen sowie die Sehnung der Leiter der einzelnen Schichten beliebig variiert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung mit Leerstäben, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung aus mehreren gedachten Teilwicklungen gebildet wird, deren einzelne Leiterzahlen-abgesehen von einer Restwicklung-ein ganzzahliger Bruchteil des Produktes von Nutenzahl und Schichtzahl sind, wobei diese Teilwicklungen derart zusammengelegt werden, dass die Zonenmitten sämtlicher Teilwicklungen zusammenfallen.