Verfahren zur.Herstellung einer Wicklung mit Leerstäben. Bei der Herstellung elektrischer Maschi nen, insbesondere bei Sonderausführungen, kann. es notwendig sein, vorhandene Blech schnitte mit bestimmten Nutzahlen zu ver wenden,
ohwohl die Wicklung mit einer ge ringeren als der der Nutzahl entsprechenden Leiterzahl ausgeführt werden soll. Man hat in diesem Falle einfach eine bestimmte Zahl von, Nuten (Fehlnuten.) nicht bewickelt, son dern etwa mit einem Holzkeil ausgefüllt.
Derartige sogenannte "Leerstäbe" haben aber im allgemeinen einen störenden Einfluss auf die Form -der Ankerfelderregerkurve und bringen so in den meisten Fällen. eine un erwünschte Spannungskurvenform mit .sich.
Nach der vorliegenden Erfindngg kann bei Wicklungen mit Leerstäben; der schädliche Einfluss auf die Erregerkurve vermieden werden, .dadurch, dass die Stäbe auf gedachte Teilwicklungen verteilt werden, von denen jede in bezug auf die Zonenmitten symme- trisch liegt. Mit besonderem Vorteil kann hierbei der ersten.
Teilwicklung die grösst mögliche gerade Zahl der gesamten Stäbe zugeordnet werden, der sich in der zur Ver fügung 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 Pest mehr übrigbleibt.
Man braucht aber hierbei nicht unbedingt so weit zu gehen, dass kein Rest mehr übrigbleibt, da ja die .schädliche Ein wirkung einer nicht vollständig symmetri schen Teilwicklung auf die Kurvenform umso geringer wird, je kleiner die dieser Wicklung zugeordnete Wicklungsstabzahl ist.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedan kens sei ein Beispiel einer nach dem Ver fahren hergestellten Wicklung für eine zwei polige Drehstrommaschine mit Zweistabwick lung besprochen. Die erforderliche Leiterzahl _ betrage 96; die Zahl der Nuten in dem zu verwendenden Blechschnitt hingegen 60. In den 60 Nuten liessen sich 120 Stäbe -unter- bringen, von denen aber nur 96 tatsächlich vorgesehen werden, so dass sich 24 "Fehl- stäbe" .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 er hält 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 gerade Zahl, die sich in ,gleichmässigen Ab ständen in der vorhandenen Nutzahl unter- bringen; lässt, ist im. vorliegenden Falle 12. Die zweite Teilwicklung erhält also 12 Leiter pro Schicht, so dass auf jede fünfte Nut ein Stab entfällt.
Die Restzahl der Stäbe, näm lich 18 minus 12' ist gleich 6y lässt sich ohne Rest gleichmässig auf die Nuten verteilen, und zwar 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 Wick lung gleichmässig auf die einzelnen Zonen verteilt. Von den 60 Nutendes Blechschnit tes entfallen also auf jede der sechs Zonen zehn Nuten. Deshalb werden zunächst jeder einzelnen Zone zehn nebeneinander liegende Nuten des Blechschnittes zugeordnet.
Von den 30 Stäben- der ersten Teilwick lung 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 .sehen, was sich im vorliegenden Falle daduroli erreichen: lässt"dass die Stäbe der beiden Schichten jeder- Zone gegeneinander um den Betrag der um die Sehnung vermin derten Polteilung versetzt werden.
In diesem Falle umgreifen 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 als gün- stigste Sehnung .eine Sehnung von etwa
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Hierbei ist unter z die Polteilung zu verste hen.
Im vorliegenden Falle wird die Seh- nung mit
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gewählt, was dem angege benen. Verhältnis völlig entspricht.
In der Abb. 1 der Zeichnung iat in einer Tabelle eine Übersicht über die Wicklung gegeben.
In der obersten Zeile sind die zehn einer Zone vorläufig zugeordneten Nuten an gegeben. In .den beiden darunter liegenden Zeilen sind die Stäbe der ersten Teilwick lung I für die beiden Schichten eingezeichnet, und zwar je fünf Stäbe, die jede zweite Nut ausfüllen. -Die Oberschicht ist hierbei gegen die Unterschicht um
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das ist also fünf Nuten, versetzt.
Die Verteilung der ein zelnen Stäbe auf die Nuten ist hierbei so getroffen, dass, die :Symmetrielinie jeder ein zeInen Teilwicklung mit der der ursprünglich angenommenen Zone ungefähr überein stimmt.
Die- zweite Teilwicklung II erhält im ganzen zwölf Stäbe, also, pro Zone und Schicht je zwei Stäbe.
Die Stäbe jeder Schicht müssen um fünf Nutteilungen. von- einander entfernt, die beiden Schichten wei ter der Sehnung entsprechend gegeneinander versetzt sein. Die Sehnung ist hier mit
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die Verschiebung. also mit
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angenommen,
was dem oben angegebenen Verhältnis in grosser Annäherung entspricht. Die Vertei- lung, _diesier Stäbe auf die der Zone zugeord neten Nuten erfolgt wieder, wie,dies in den nächsten Zeilen der Tabelle eingetragen ist, so .dass die Symmetrielinien der beiden Zonen zusammenfallen.
Die :dritte Teilwicklung III erhält nur sechs Stäbe pro :Schicht, also nur einen Stab in jeder Zone und jeder Schicht. Die Stäbe beider Schichten werden wieder entsprechend der Sehnung, im vorliegenden Falle
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um
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gegeneinander versetzt. Die beiden Stäbe werden gleichfalls so, angeordnet, dass die Symmetrielinie der Zone in --die .gemein same Symmetrielinie fällt. Die Lage dieser Stäbe ist aus. den nächsten: beiden Zeilen der Tabelle ersichtlich.
Anschliessend daran .sind dann. die Wicklungsstäbe der drei Teilwick lungen zusammengezogen, so dass also sämt liche einer Zone zugeordneten Stäbe, wie sie eben in den Nuten angeordnet werden, ein gezeichnet sind. Eine analoge Anordnung gilt hierbei selbstverständlich für jede be- nachbarte Zone, in der die entsprechenden Leiter der andern Phasen immer um<B>60'</B> e1. versetzt liegen.
Hiermit ist also Lage und Phasenzuge- hörigkeit sämtlicher Stäbe der Wicklung festgelegt. Die einzelnen Stäbe der Wick lung müssen dann durch Stirnverbindungen miteinander verbunden werden, derart, dass die ,gewünschte Stromrichtung und Phasen zugehörigkeit in den Stäben eintritt.
Um recht einfache Verbinder zu ermög lichen, 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 Oberschicht zugeordnet ist, rechts von der Symmetrielinie aber der Unterschicht. In komplizierteren Fällen wird man durch Probieren leicht eine Verteilung der Stäbe, die alleins in einer Nut liegen, finden, die die einfachsten Verbinder ermöglicht.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ergeben sich bei dieser Leiteranordnung bei einem Wickelschritt von auf den den Wick- lungsans-chlüssen abgewandten
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Seiten lauter untereinander ,gleiche Gabelverbinder, durch die jeder Stab der Oberschicht mit dem näch- sten entsprechenden Stab der Unterschicht verbunden ist.
Diese Verbinder ergeben ausser dem Vor teil des geringsten: Streufeldes auch wegen der Gleichmässigkeit besonders günstige Küh lungsverhältnisse. Selbstverständlich kann aber die Verbindung zwischen den einzelnen Stäben, .sofern die bestimmte Phasenzuge hörigkeit und Stromrichtung aufrecht erhal ten bleiben, in beliebiger anderer Weise er folgen, wie dies aus besonderen Gründen etwa zwecks: Teilbarkeit eines zweiteilig be wickelten Ankers, erwünscht sein kann.
In Abb. 2 ist das Schema der gesamten Wicklung dargestellt, in dem die erwähnten Gabelverbinder gut zu sehen .sind.
In Abb. 3 ist endlich die Ankerfelderre- gerkurve der Wicklung dargestellt. Aus dieser ist ohne weiteren die völlige Gleich mässigkeit der Feldform und besonders auch deren vorzügliche Annäherung an die Sinus form zu ersehen.
Hierbei ergibt sich trotz der starken Sehnung, der die gute Kurven form zu verdanken ist, noch der weitere Vor teil, dass in jeder Nut nur Leiter gleicher Phase liegen, was in bezug auf die Bean- spruchung der Isolation der Leiter von gro ssem Vorteil ist.
Bei den Stäben, die infolge der Anord nung der "Leerstäbe" allein in einer Nut liegen., kann der durch den "Leerstab" erübrigte Platz für Isolation mit ausgenutzt werden, wodurch sich eine besonders gute Ausnutzung ergibt, wenn man diesen "Ein- zelleitern" die grösste Spannung gegenüber dem Maschineneisen zuteilt.
Die Anwendung des Erfindungsgedan kens ist nicht an das dargestellte Ausfüh rungsbeispiel gebunden, insbesondere können die Zahl der Teilwicklungen, sowie die Seh- nung der Leiter der einzelnen Schichten be liebig variiert werden.
Process for the production of a winding with empty bars. In the manufacture of electrical machines, especially special designs, can. it may be necessary to use existing sheet metal cuts with a certain number of usable spaces,
ohwohl the winding is to be carried out with a lower number of conductors than that of the number of conductors. In this case, you simply did not wrap a certain number of grooves (missing grooves), but filled them out with a wooden wedge.
Such so-called "empty bars", however, generally have a disruptive influence on the shape of the armature field exciter curve and so in most cases. an undesired voltage waveform with .sich.
According to the present invention, in windings with empty bars; the harmful influence on the excitation curve can be avoided, by the fact that the bars are distributed on imaginary partial windings, each of which is symmetrical in relation to the center of the zone. The first.
Partial winding the greatest possible even number of the total bars are assigned, which can be accommodated in the available number of slots at even intervals, as well as the next partial winding the largest possible even number of remaining bars, etc. for each subsequent winding, until there is no more pest left.
However, you do not necessarily have to go so far that there is no more residue, since the harmful effect of a partial winding that is not completely symmetrical on the curve shape becomes less the smaller the number of winding rods assigned to this winding.
To explain the concept of the invention, an example of a winding produced according to the process for a two-pole three-phase machine with Zweistabwick development is discussed. The required number of conductors _ is 96; the number of grooves in the sheet metal section to be used, however, is 60. In the 60 grooves 120 bars could be accommodated, of which only 96 are actually provided, so that 24 "missing bars" result.
Because the 96 rods spread evenly across the two layers. are to be distributed, 48 bars come into consideration for each layer. The largest number of the 48 rods that can be evenly accommodated in the given number of slots of 60 # slots is in the present one. Trap 30, with a rod in every other groove. Accordingly, he holds the first partial winding 30 bars per layer, so in total 60 bars.
The remaining number of bars per layer is 48 less 30, i.e. 18 bars. The next largest even number that is evenly spaced in the existing number of slots; lets is in. present case 12. The second partial winding thus contains 12 conductors per layer, so that there is a bar for every fifth slot.
The remaining number of bars, namely 18 minus 12 'is equal to 6y, can be evenly distributed over the grooves without any remainder, and there is no conductor in every tenth groove.
Since the machine in the assumed example has two poles with three phases, there are six zones. For the design of the winding, the number of bars in each winding is evenly distributed over the individual zones. Of the 60 grooves in the sheet metal section, there are ten grooves in each of the six zones. For this reason, ten adjacent grooves of the sheet metal section are assigned to each individual zone.
Of the 30 bars in the first partial winding, each zone accounts for 30: 6, i.e. five bars (in each: layer). Distributed over the ten grooves in this zone, there is a rod in every other groove.
With regard to the shape of the curve, it is advisable to look at the winding, which can be achieved in the present case: "that the bars of the two layers of each zone are offset from one another by the amount of the pole pitch reduced by the tendon.
In this case, the bars of this zone encompass more than the ten originally assigned bars. Grooves by moving each; Zones, as is the case with every longed-for winding, partially overlap at their limits.
Assuming that the fifth and seventh harmonic should be suppressed by the tendon, the most favorable tendon is known to result in a tendon of about
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Here, z is to be understood as the pole pitch.
In the present case the longing becomes with
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chosen what the stated. Ratio fully corresponds.
In Fig. 1 of the drawing there is an overview of the winding in a table.
The ten grooves provisionally assigned to a zone are given in the top line. In the two rows below, the bars of the first partial winding I are shown for the two layers, each with five bars that fill every other groove. -The upper class is here against the lower class
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so that's five grooves, offset.
The distribution of the individual bars on the grooves is made in such a way that the symmetry line of each individual partial winding roughly coincides with that of the originally assumed zone.
The second partial winding II contains a total of twelve bars, that is, two bars per zone and layer.
The bars of each layer must be divided by five slots. away from each other, the two layers continue to be offset from one another according to the tendon. The longing is here with
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the postponement. so with
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accepted,
which corresponds very closely to the ratio given above. The distribution of these bars to the grooves assigned to the zone takes place again, as shown in the next lines of the table, so that the lines of symmetry of the two zones coincide.
The: third partial winding III receives only six bars per: layer, so only one bar in each zone and each layer. The rods of both layers are again according to the tendon, in the present case
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around
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offset against each other. The two bars are also arranged in such a way that the line of symmetry of the zone falls into the common line of symmetry. The location of these bars is off. the next: two lines of the table can be seen.
After that .are then. the winding bars of the three partial windings are drawn together so that all bars assigned to a zone, as they are just arranged in the grooves, are drawn. An analogous arrangement naturally applies to each adjacent zone, in which the corresponding conductors of the other phases are always by <B> 60 '</B> e1. are offset.
The position and phase association of all the bars in the winding is thus established. The individual bars of the winding must then be connected to one another by end connections in such a way that the desired current direction and phase association occurs in the bars.
In order to allow very simple connectors, the bars, as they are drawn together in the last lines of the table, are arranged in this case in such a way that. In all grooves in which only one bar is located, this bar is to the left of the line of symmetry of the zone is assigned to the upper class, but to the right of the symmetry line to the lower class. In more complicated cases one will easily find a distribution of the rods, which are alone in a groove, by trial and error, which enables the simplest connectors.
As can be seen from FIG. 2, this conductor arrangement results in a winding step facing away from the winding connections
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Pages louder one below the other, the same fork connectors by which each rod of the upper layer is connected to the next corresponding rod of the lower layer.
In addition to the lowest advantage, these connectors result in particularly favorable cooling conditions due to the uniformity of the stray field. Of course, however, the connection between the individual rods, if the specific phase affiliation and current direction remain upright, can be made in any other way, as may be desirable for special reasons, for example for the purpose of splitting a two-part armature.
In Fig. 2 the scheme of the entire winding is shown, in which the fork connectors mentioned are clearly visible.
Finally, in Fig. 3, the armature field curve of the winding is shown. From this, the complete uniformity of the field shape and especially its excellent approximation to the sinus shape can be seen without further ado.
In spite of the strong tendon, which is due to the good curve shape, there is the further advantage that there are only conductors of the same phase in each slot, which is of great advantage with regard to the stress on the conductor insulation .
In the case of the bars, which are due to the arrangement of the "empty bars" alone in a groove, the space left over by the "empty bar" can also be used for insulation, which results in particularly good utilization when these "single wires" are used "assigns the greatest tension to the machine iron.
The application of the inventive concept is not tied to the exemplary embodiment shown; in particular, the number of partial windings and the length of the conductors of the individual layers can be varied as desired.