CH387770A - Liquid-cooled stator winding for electrical machines - Google Patents

Liquid-cooled stator winding for electrical machines

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CH387770A
CH387770A CH735461A CH735461A CH387770A CH 387770 A CH387770 A CH 387770A CH 735461 A CH735461 A CH 735461A CH 735461 A CH735461 A CH 735461A CH 387770 A CH387770 A CH 387770A
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CH
Switzerland
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winding
conductors
turns
sections
conductor
Prior art date
Application number
CH735461A
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German (de)
Inventor
Weissheimer Herbert Ing Dr
Arnold Dipl Ing Abolins
Kurt Dipl Ing Fork
Original Assignee
Siemens Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/22Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

  

      Flüssigkeitsgekühlte        Ständerwicklung    für elektrische Maschinen    Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeits  gekühlte     Ständerwicklung    für elektrische Maschinen,  insbesondere Turbogeneratoren.

   Es ist bekannt, der  artige Wicklungen so aufzubauen, dass die aus hohlen  Teilleitern unter     Verdrillung    derselben     (Röbel-Trans-          position)    aufgebauten Leiterstäbe an jedem Ende durch  die     Kühlmittelführung        ermöglichende    und zugleich die  elektrische Schaltung bewirkende Kappen aus Metall  verbunden sind, wobei letztere mit den Teilleitern abge  dichtet, verlötet oder verschweisst sind und mit Kanälen  bzw. Stutzen zur Leitung des     flüssigen    Kühlmittels,  z. B. von Wasser oder Öl, versehen sind. Eine derartige  Anordnung ist jedoch in verschiedener Beziehung un  günstig.

   Sie bedingt eine verhältnismässig grosse Anzahl  von Verbindungskappen und Leitungsanschlüssen, die  wegen der verhältnismässig beschränkten Raumver  hältnisse im     Wickelkopfraum    nur sehr schwierig unter  zubringen sind. Ferner ergeben sich bei einer solchen  Wicklungsausbildung grosse Zusatzverluste, wobei ins  Gewicht fällt, dass wegen der durch die Flüssigkeits  kühlung wesentlich erhöhten Strombelastbarkeit die       Stirnstreufelder    der Maschine bedeutend vergrössert  sind. Infolgedessen sind auch die durch die Stirnstreu  felder hervorgerufenen Zusatzverluste durch Kurz  schlussströme wesentlich erhöht. Auch ergibt die An  wendung der zahlreichen Verbindungskappen, die dem  Streufeld ausgesetzt sind, zu einer Steigerung der Ver  luste Veranlassung.  



  Die     Erfindung    behandelt die Aufgabe, eine wesent  lich verbesserte     flüssigkeitsgekühlte    Wicklung unter  Verwendung von verdrillten Leiterstäben (mit     Röbel-          Transposition)    zu     schaffen,    bei der die erwähnten  Nachteile vermieden sind.

   Erfindungsgemäss wird dies  dadurch erreicht, dass die einzelnen     Hohlteilleiter    der  in sich verdrillten Wicklungsstäbe über mehrere Win  dungen umfassende Wicklungsabschnitte unter gegen-         seitiger    Aufrechterhaltung der Isolation und Durch  führung der Kühlkanäle in Reihe miteinander geschal  tet sind und lediglich an den Enden der Wicklungs  abschnitte durch die zur Schaltung und Kühlmittel  führung dienenden Kappen leitend miteinander ver  bunden sind.

      Gemäss der weiteren Ausgestaltung der Erfindung  kann noch eine wesentliche weitere Verbesserung der  artiger Wicklungen in der Weise erzielt werden, dass  die innerhalb der Wicklungsabschnitte durchgehend  verbundenen und die durchgehende     Kühlmittelführung     ermöglichenden Teilleiter an einer Verbindungsstelle  in den Stirnköpfen derart gegeneinander geschaltet  werden, dass eine vollkommene Aufhebung der in den       Leiterstranghälften    von den     Stirnstreufeldern    hervor  gerufenen unausgeglichenen     Streufeldspannungen    er  zielt wird.  



  Im folgenden soll die     Erfindung    näher an Hand  zweier Ausführungsbeispiele erläutert werden, die in  den Figuren der Zeichnung erläutert sind.  



       Fig.    1 gibt in Abwicklung schematisch einen Teil  einer     Wechselstrommaschine,    und zwar das     Eisenblech-          paket    mit einer     erfindungsgemäss    ausgebildeten Wick  lung, wieder.  



       Fig.    2 zeigt einen Querschnitt durch einen Leiter  stab der Wicklung gemäss     Fig.    1.  



       Fig.    3 der Zeichnung zeigt schematisch die Anord  nung und Schaltung der Teilleiter innerhalb eines  Wicklungsabschnittes.  



  In     Fig.    4 ist im einzelnen die Verbindung der Hohl  teilleiter der Stäbe an den Verbindungsstellen innerhalb  des Wicklungsabschnittes wiedergegeben.  



       Fig.    5 zeigt ferner im Schnitt die Ausbildung einer  Verbindungskappe an den     Verbindungs-    und     Anschluss-          stellen    der Wicklung.      Die     Fig.    6 und 7 beziehen sich auf ein weiteres Aus  führungsbeispiel und veranschaulichen näher die Aus  bildung einer erfindungsgemässen Wicklung mit einer  innerhalb der Wicklungsabschnitte vorgesehenen Ge  genschaltung der Teilleiter.  



       Fig.8        schliesslich    gibt noch perspektivisch eine  Schleife wieder, mittels welcher die     Teilleiterstränge     innerhalb der Wicklungsabschnitte gegeneinander ge  schaltet werden.  



       Fig.    9 zeigt die     Teilleiterverbindung    in der Schleife.       Fig.    1 zeigt schematisch in Abwicklung den Eisen  körper einer elektrischen Maschine, z. B. eines     Wech-          selstromgenerators,    mit einem Wicklungsstrang (Pha  senstrang). Zur Vereinfachung sind die weiteren Wick  lungsstränge, wie sie bei     Mehrphasenmaschinen    erfor  derlich sind,     nicht    dargestellt. Die Wicklung, welche als       Schleifenwicklung    ausgebildet ist, wird hierbei durch  die in Reihe geschalteten Windungen 1 bis 4 gebildet.  Zur Vereinfachung sind nur vier     Windungen    angedeutet.

    Selbstverständlich kann jedoch eine     grössere        Windungs-          zahl    je Phasenstrang vorhanden sein. Die einzelnen  Windungen sind aus den Oberstäben<B>10</B> bis 40 und  Unterstäben 1L und 4u zusammengesetzt. Die am  Maschinenumfang versetzten Stäbe sind in der Reihen  folge 10-1 u - 2     0-2u   <B>......</B>     4o-4u    verbunden.  



  Die Bezeichnungen Oberstäbe und Unterstäbe  geben die Lage der Stäbe in den Nuten an, d. h. ob ein  Stab in dem unteren oder oberen Teil der Nut liegt. In  der Figur sind noch mit e der Eisenkörper der Ma  schine und mit n die Nuten, in welchen die Leiterstäbe  liegen, bezeichnet. Jeder Leiterstab besteht aus einem  geraden, in den Nuten des Eisenkörpers liegenden       Stabteil    sowie dem abgebogenen Wickelkopf- oder  Stirnkopfteil. An den Enden der Stirnkopfteile sind die  Stäbe leitend miteinander verbunden.  



  Die einzelnen Ober- und Unterstäbe der Leiter  haben einen Querschnitt gemäss     Fig.    2. Sie sind aus  einzelnen hohlen Teilleitern 1 zusammengesetzt, die in  zwei Reihen     nebeneinanderliegend    angeordnet sind  und innerhalb des in den Nuten der Maschine liegenden  geraden Teiles der Stäbe nach dem     Röbelprinzip    ver  drillt sind, um über die Stablänge innerhalb des Eisen  körpers der Maschine die Erzeugung ungleicher Zu  satzspannungen durch das veränderliche     Nutenstreu-          feld    und damit die hierdurch bedingten Zusatzverluste  zu verhindern. h ist die den zusammengesetzten Stab  umgebende Isolierhülse.  



  Die erfindungsgemässe Wicklung zeichnet sich nun  dadurch aus, dass die Wicklung bzw. jeder Phasenstrang  in eine Anzahl gleicher, mehrere Windungen umfassen  der     Wicklungs-    oder Kühlabschnitte unterteilt ist. Bei  dem in     Fig.    1 gezeigten Beispiel bilden die Windungen  1 und 2 sowie 3 und 4 je einen     Wicklungs-    oder Kühl  abschnitt A bzw. B, wobei die     Kühlmittelzu-    und       -ableitung    bei<I>a</I> und<I>b</I> bzw.<I>b</I> und c erfolgt.

   Nur an  diesen Stellen sind die Hohlleiter innerhalb des Wick  lungsstranges durch gleichzeitig die     Kühlmittelführung     ermöglichende metallische Verbindungskappen, welche  über die Enden der Stirnkopfteile der zusammenge  schalteten Stäbe geschoben sind, leitend verbunden.    Innerhalb jedes     Wicklungs-    oder Kühlabschnittes sind  im übrigen die hohen Teilleiter jedes Stabes unter Auf  rechterhaltung der Isolierung zur Vermeidung einer       Kurzschlussverbindung    durch Löten oder Schweissen  verbunden.  



       Fig.    3 der Zeichnung gibt schematisch genauer die  Anordnung und Schaltung der Teilleiter des aus den  Windungen 1 und 2 gebildeten Wicklungsabschnittes A  wieder. Zur Vereinfachung ist angenommen, dass jeder  der die Windungen 1 und 2 bildenden Leiterstäbe 10,       1u    bzw. 20, 2u aus fünf Teilleitern<B>101</B> bis 105,     1L1    bis       1u5    bzw.

   201 bis 205 und     2U1    bis     2L5    zusammengesetzt  ist, die innerhalb der Stäbe in üblicher Weise in zwei       Teilleiterreihen    angeordnet und nach dem     Röbel-          prinzip    verdrillt sind.<I>ä</I> und<I>b'</I> bedeuten in dieser       Figur    die Verbindungskappen, über welche das Kühl  mittel dem aus den Windungen 1 und 2 bestehenden  Wicklungsabschnitt zu- und abgeleitet wird. Die  Kappe b' dient gleichzeitig zur Schaltverbindung mit  dem     angrenzenden,    aus den Windungen 3 und 4 beste  henden Wicklungsabschnitt (vgl.     Fig.    1) sowie der       Kühlmittelableitung    von diesem Abschnitt.

    



       Fig.    4 der Zeichnung veranschaulicht im einzelnen  noch die Verbindung der Hohlteil der Stäbe, an den  in     Fig.    3 mit x bezeichneten Verbindungsstellen. Die  in einer     Radialebene        gruppenweise    mit verschiedenem  Abstand von der Maschinenachse angeordneten Enden  der Leiterstäbe 1     o1    bis 1     o5    bzw. 1     U1    bis 1     u5    sind hierbei  durch die U-förmigen Rohrverbinder     r1    bis     r5    mit ver  schiedener Weite verbunden.

   Die Rohrverbinder sind  mit den Teilleitern durch     Verlötung        oderVerschweissung     an einem überlappenden Teil verbunden.  



       Fig.    5 gibt ferner noch im Schnitt die Ausbildung  einer Verbindungskappe, beispielsweise an der An  schlussstelle b der Wicklung wieder. Ober- und Unter  stab 3 o bzw. 2U sind in der Kappe 11 zusammengefasst  und abgedichtet leitend mit der Kappe verbunden. Zur  Verbesserung der elektrischen Verbindung kann noch  eine zusätzliche Schalthülse 10 vorhanden sein, 12  bedeutet einen innerhalb der Kappe liegenden Kühl  mittelführungsraum, 13 einen Stutzen zum Anschluss  einer z. B. aus Isoliermaterial bestehenden Flüssigkeits  zuleitung.

   Wie durch Pfeile angedeutet ist, kann aus  der Zuleitung 14 durch den     Kühlmittelführungsraum     12 den einzelnen     Hohlteilleitern    das flüssige Kühlmittel  zuströmen, wobei sämtliche Teilleiter durch die Kappe  sowie durch die gegebenenfalls zur Kontaktverbesse  rung vorgesehene Schalthülse 10 kurzgeschlossen sind.  



  Die gezeigte Kombination von     Kühlmittelkreisen     mit der durchgehenden Schaltung der Teilleiter der mit  einer     Röbel-Transposition    ausgeführten Leiterstäbe  innerhalb begrenzter Abschnitte der Wicklung bzw.  Wicklungsstränge ermöglicht, eine besonders günstige  Wicklungsausbildung zu erzielen. Die Zahl der An  schlusskappen und damit der     Kühlmittelleitungen    kann  wirksam herabgesetzt werden, wobei Kühlmittel  erwärmung und Druckabfall innerhalb der Rohr  kanäle in niedrigen Grenzen bleiben.

   Die Reihenschal  tung der     Hohlteilleiter    innerhalb der     Wicklungs-    oder  Kühlabschnitte hat gleichzeitig zur Folge, dass auch      durch die     Stirnstreufelder    keine grösseren Zusatz  verluste hervorgerufen werden, weil die Zahl der  kurzschliessenden Kappen verringert ist und weil die  von den     Stirnstreufeldern    durch Induktion von Zusatz  spannungen hervorgerufenen Kurzschluss- oder     Schlei-          fenströme    innerhalb der in den Wicklungsabschnitten  durch die kurzschliessenden Verbindungskappen an den  Enden gebildeten Schleifen bedeutend     herabgerriindert     werden.

   Dies ist dadurch bedingt, dass durch die  Reihenschaltung der hohlen Teilleiter der     Ohmsche     Widerstand in den entstehenden Leiterschleifen in  grösserem Masse anwächst als die geometrische Summe  der von den     Stirnstreufeldern    hervorgerufenen Zusatz  spannungen in den versetzten und in bezug auf das  Streufeld eine verschiedene Lage einnehmenden Teil  leiter. Infolgedessen tritt eine wesentliche Herabsetzung  der Amplitude der noch auftretenden Kurzschluss- oder       Schleifenströme    ein, wodurch wegen der quadratischen  Abhängigkeit der Verluste von den Strömen die von  den     Stirnstreufeldern    hervorgerufenen Zusatzverluste  erheblich herabgesetzt werden.

   Von Bedeutung ist in  diesem Zusammenhang, dass durch die erfindungs  gemässe Schaltung der vollkommene Ausgleich der       Nutenstreufeldspangen    durch die     Röbel-Transposition     nicht beeinträchtigt wird.  



  Wie hervorgehoben, kann noch eine     wesentliche     Verbesserung der beschriebenen Wicklung dadurch  erzielt werden, dass innerhalb der in den Wicklungs  abschnitten durchgeschalteten Teilleiter eine Gegen  schaltung der Teilleiter bezüglich der     Stirnstreufeld-          spannungen    herbeigeführt wird.  



       Fig.    6 und 7 veranschaulichen näher die Ausbildung  einer derartigen Wicklung. Wie     Fig.    6 zeigt - welche im  übrigen der oben näher erläuterten     Fig.    1 entspricht,  dass eine nähere Erläuterung entfallen kann - sind  zwischen den Windungen der zwischen den Anschlüs  sen<I>a, b,</I> c usw. angeordneten Wicklungsabschnitten       Gegenschaltungsschleifen    8 angeordnet. Durch diese  Schleifen werden, wie dies     Fig.    7 näher veranschaulicht,  in der Mitte der Wicklungsabschnitte, z.

   B. zwischen  den Windungen 1 und 2 die Teilleiter     lui        lus    und     2o5     bis     2o1    derart miteinander verbunden, dass die Teil  leiterstränge der Windungen 1 und 2 nicht mehr in  Reihe geschaltet, sondern gegengeschaltet sind, d. h.

    abweichend von dem Beispiel der     Fig.    3 sind verbunden:  Teilleiter     1u5    mit     2ö1,    1u4 mit     2o.......        1U1    mit     2o5.     Diese Gegenschaltung innerhalb der begrenzten     Wick=          lungs-    oder Kühlabschnitte hat zur Folge, dass prak  tisch durch     Stirnstreufelder    innerhalb der Wicklungs  abschnitte Kurzschluss- oder     Schleifenströmeüberhaupt     nicht mehr auftreten können.

   Die Schaltung nach     Fig.    6  und 7 bietet die Möglichkeit, eine völlige Unterdrückung  der Kurzschluss- oder     Schleifenströme    auch dann zu  erreichen, wenn die einzelnen Wicklungsabschnitte nur  je zwei Windungen der Wicklung umfassen.  



  Schliesslich ist in     Fig.    8 noch perspektivisch die Aus  bildung einer     Gegenschaltungsschleife    an der Stelle S  der     Fig.    7 wiedergegeben. In dieser Figur ist davon  ausgegangen, dass die hohlen Teilleiter der Stäbe in    zwei Ebenen     nebeneinanderliegend    angeordnet sind.

    Die wiedergegebene Schleife zeichnet sich dadurch aus,  dass die aus den Teilleitern zusammengesetzten Stab  seiten beispielsweise der Stäbe     1u    und 2<B>0</B> zunächst bei x  um die Breitseiten der Leiterstäbe abgebogen sind und  die abgebogenen Leiterseiten wiederum bei y um ihre  Schmalseiten umgebogen sind und in weiteren     schleifen-          förmig    gebogenen Teilen     aneinanderstossen,    wobei die  Teilleiter z. B. in der Mitte einer Schleife bequem durch  Hart- oder     Weichlötung    bei t unter Durchführung der  Kühlkanäle einzeln miteinander verbunden werden  können.

   Die beschriebene     Schleifenausbildung    hat zur  Folge, dass die verbundenen Teilleiter von Oberstab  und Unterstab die gleiche Lage einnehmen, d. h. die  obere Lage der Teilleiter des Oberstabes ist mit der  oberen     Teilleiterlage    des Unterstabes verbunden, und  in analoger Weise ist eine Verbindung zwischen den in  Richtung der     Nuttiefe    folgenden     Teilleiterlagen    her  gestellt. In entsprechender Weise sind durch die vor  gesehene Schleife die Teilleiter der aussenliegenden  Leiterreihen miteinander und in gleicher Weise die  Teilleiter der innenliegenden Leiterreihen miteinander  verbunden.  



  Selbstverständlich können bei der in     Fig.    8 wieder  gegebenen Schleife an den Verbindungsstellen t der  Teilleiter auch übergeschobene Röhrchen zur Ver  bindung vorgesehen werden, die hart oder weich auf  gelötet sind. Letztere Anordnung ist in     Fig.    9 ange  deutet.  



  Auch weitere Einzelheiten der beschriebenen An  ordnungen können     sinngemäss    abgeändert werden. So  ist es beispielsweise bei dem Beispiel der     Fig.    1 und 3  auch     möglich,    die     Wicklungs-    oder Kühlabschnitte sich  über eine ungerade Zahl von Stäben, d, h. eine gebro  chene     Windungszahl    (z. B. 3 %2 oder 4!/2 Windungen)  erstrecken zu lassen. In diesem Fall liegen die Kühl  mittelanschlüsse abwechselnd auf verschiedenen Seiten  der Wicklung.



      Liquid-cooled stator winding for electrical machines The invention relates to a liquid-cooled stator winding for electrical machines, in particular turbo-generators.

   It is known to build such windings in such a way that the conductor rods built up of hollow partial conductors with the same twisting (Röbel transposition) at each end through the coolant duct and at the same time the electrical circuit are connected to metal caps, the latter being connected to the Sub-conductors abge seals, soldered or welded and with channels or nozzles for the line of the liquid coolant, z. B. water or oil, are provided. However, such an arrangement is unfavorable in various respects.

   It requires a relatively large number of connection caps and line connections that are very difficult to accommodate because of the relatively limited Raumver ratios in the winding head space. Furthermore, such a winding design results in large additional losses, whereby it is important that the front stray fields of the machine are significantly increased because of the significantly increased current load capacity due to the liquid cooling. As a result, the additional losses caused by short-circuit currents caused by the forehead scatter fields are also significantly increased. The use of the numerous connection caps that are exposed to the stray field also gives rise to an increase in losses.



  The invention deals with the task of creating a substantially improved liquid-cooled winding using twisted conductor bars (with Röbel transposition) in which the disadvantages mentioned are avoided.

   According to the invention, this is achieved in that the individual waveguides of the twisted winding bars are connected in series with one another over several turns comprising winding sections while maintaining mutual insulation and through the cooling channels and only at the ends of the winding sections through the Circuit and coolant guide serving caps are conductively connected to each other.

      According to the further embodiment of the invention, a significant further improvement of the windings of this type can be achieved in such a way that the subconductors connected continuously within the winding sections and enabling the continuous coolant flow are switched against each other at a connection point in the end heads in such a way that the in the conductor strand halves caused by the front stray fields unbalanced stray field voltages it is aimed.



  In the following, the invention will be explained in more detail with reference to two exemplary embodiments which are explained in the figures of the drawing.



       Fig. 1 shows a schematic development of part of an alternating current machine, namely the sheet iron package with a winding formed according to the invention.



       FIG. 2 shows a cross section through a conductor bar of the winding according to FIG. 1.



       Fig. 3 of the drawing shows schematically the Anord voltage and circuit of the sub-conductors within a winding section.



  In Fig. 4, the connection of the hollow conductor of the rods is shown in detail at the connection points within the winding section.



       5 also shows, in section, the formation of a connection cap at the connection and connection points of the winding. 6 and 7 relate to a further exemplary embodiment and illustrate in more detail the formation of a winding according to the invention with a counter-connection of the sub-conductors provided within the winding sections.



       Finally, FIG. 8 shows a loop by means of which the partial conductor strands are switched against one another within the winding sections.



       Figure 9 shows the sub-conductor connection in the loop. Fig. 1 shows schematically in development the iron body of an electrical machine, for. B. an AC generator, with a winding phase (phase phase). For the sake of simplicity, the other winding strands, as they are neces sary in multi-phase machines, are not shown. The winding, which is designed as a loop winding, is formed here by turns 1 to 4 connected in series. For the sake of simplicity, only four turns are indicated.

    Of course, however, there can be a larger number of turns per phase strand. The individual turns are composed of the upper bars <B> 10 </B> to 40 and lower bars 1L and 4u. The bars offset on the machine circumference are connected in the order 10-1 u - 2 0-2u <B> ...... </B> 4o-4u.



  The designations upper bars and lower bars indicate the position of the bars in the grooves, i.e. H. whether a rod lies in the lower or upper part of the groove. In the figure, the iron body of the machine is also marked with e and the grooves in which the conductor bars are located are marked with n. Each ladder bar consists of a straight bar part located in the grooves of the iron body and the bent end winding or end head part. The rods are conductively connected to one another at the ends of the end head parts.



  The individual upper and lower bars of the ladder have a cross section as shown in FIG. 2. They are composed of individual hollow sub-conductors 1, which are arranged in two rows side by side and twisted ver within the straight part of the bars lying in the grooves of the machine according to the Röbelprinzip in order to prevent the generation of unequal additional stresses due to the variable groove scattering field and thus the resulting additional losses over the rod length within the iron body of the machine. h is the insulating sleeve surrounding the assembled rod.



  The winding according to the invention is now characterized in that the winding or each phase strand is subdivided into a number of identical, multiple turns comprising the winding or cooling sections. In the example shown in FIG. 1, the turns 1 and 2 as well as 3 and 4 each form a winding or cooling section A and B, with the coolant supply and discharge at <I> a </I> and <I> b </I> or <I> b </I> and c takes place.

   Only at these points, the waveguides within the winding strand are conductively connected by metal connection caps which simultaneously allow the coolant flow and which are pushed over the ends of the end head parts of the rods connected together. Within each winding or cooling section, the high sub-conductors of each rod are connected by soldering or welding while maintaining the insulation to avoid a short-circuit connection.



       Fig. 3 of the drawing schematically shows the arrangement and circuit of the sub-conductors of the winding section A formed from the turns 1 and 2 again. For the sake of simplicity, it is assumed that each of the conductor bars 10, 1u and 20, 2u forming the turns 1 and 2 consists of five subconductors 101 to 105, 1L1 to 1u5 or

   201 to 205 and 2U1 to 2L5, which are arranged within the bars in the usual manner in two partial conductor rows and twisted according to the Röbel principle. <I> ä </I> and <I> b '</I> mean in this figure, the connection caps through which the cooling medium is supplied to and derived from the winding section consisting of turns 1 and 2. The cap b 'serves at the same time for the circuit connection with the adjacent winding section consisting of the turns 3 and 4 (see FIG. 1) and the coolant discharge from this section.

    



       Fig. 4 of the drawing illustrates in detail the connection of the hollow part of the rods at the connection points indicated by x in Fig. 3. The ends of the conductor bars 1 o1 to 1 o5 and 1 U1 to 1 u5, which are arranged in groups in a radial plane at different distances from the machine axis, are here connected by the U-shaped pipe connectors r1 to r5 with different widths.

   The pipe connectors are connected to the partial conductors by soldering or welding on an overlapping part.



       FIG. 5 also shows, in section, the formation of a connection cap, for example at connection point b of the winding. Upper and lower rod 3 o and 2U are combined in the cap 11 and connected to the cap in a sealed and conductive manner. To improve the electrical connection, an additional switching sleeve 10 can be present, 12 means a cooling medium guide space located within the cap, 13 a connecting piece for connecting a z. B. made of insulating material existing liquid supply line.

   As indicated by arrows, the liquid coolant can flow from the supply line 14 through the coolant guide space 12 to the individual hollow partial conductors, with all partial conductors being short-circuited by the cap and by the switching sleeve 10, which may be provided to improve contact.



  The combination of coolant circuits shown with the continuous switching of the sub-conductors of the conductor bars, which are designed with a Röbel transposition, within limited sections of the winding or winding phases, enables a particularly favorable winding design to be achieved. The number of connection caps and thus the coolant lines can be effectively reduced, with coolant heating and pressure drop within the pipe channels remaining within low limits.

   The series connection of the partial hollow conductors within the winding or cooling sections also means that the forehead stray fields do not cause any major additional losses, because the number of short-circuiting caps is reduced and because the short-circuiting caused by the forehead stray fields through the induction of additional voltages. or loop currents within the loops formed in the winding sections by the short-circuiting connection caps at the ends are significantly reduced.

   This is due to the fact that the series connection of the hollow partial conductors increases the ohmic resistance in the resulting conductor loops to a greater extent than the geometric sum of the additional voltages caused by the frontal stray fields in the offset and in relation to the stray field occupying a different position. As a result, there is a significant reduction in the amplitude of the short-circuit or loop currents that still occur, as a result of which, due to the quadratic dependence of the losses on the currents, the additional losses caused by the front stray fields are considerably reduced.

   In this context, it is important that the circuit according to the invention does not impair the complete compensation of the groove stray field clasps by the Röbel transposition.



  As emphasized, a significant improvement in the winding described can be achieved in that, within the sub-conductors connected through in the winding sections, a counter-connection of the sub-conductors with regard to the front stray field voltages is brought about.



       FIGS. 6 and 7 illustrate in more detail the formation of such a winding. As FIG. 6 shows - which otherwise corresponds to FIG. 1 explained in more detail above, so that a more detailed explanation can be omitted - are between the turns of the winding sections arranged between the terminals a, b, c, etc. Counter-circuit loops 8 arranged. By these loops, as Fig. 7 illustrates in more detail, in the middle of the winding sections, for.

   B. between the turns 1 and 2, the sub-conductors lui lus and 2o5 to 2o1 connected to each other in such a way that the sub-conductor strands of the turns 1 and 2 are no longer connected in series, but are connected in opposite directions, d. H.

    In a departure from the example in FIG. 3, the following are connected: sub-conductors 1u5 with 2ö1, 1u4 with 2o ....... 1U1 with 2o5. This counter-circuit within the limited winding or cooling sections has the result that virtually no longer can short-circuit or loop currents occur at all due to front stray fields within the winding sections.

   The circuit according to FIGS. 6 and 7 offers the possibility of achieving complete suppression of the short-circuit or loop currents even if the individual winding sections each comprise only two turns of the winding.



  Finally, in Fig. 8, the formation of a counter-circuit loop at the point S of FIG. 7 is shown in perspective. In this figure it is assumed that the hollow sub-conductors of the rods are arranged in two planes next to one another.

    The loop shown is characterized by the fact that the rod sides composed of the partial conductors, for example rods 1u and 2 0, are initially bent around the broad sides of the conductor rods at x and the bent conductor sides in turn around their narrow sides at y are bent and abut each other in further loop-shaped bent parts, the sub-conductors z. B. in the middle of a loop can be easily connected to each other by hard or soft soldering at t while passing through the cooling channels.

   The described loop formation has the consequence that the connected sub-conductors of the upper bar and lower bar occupy the same position, i.e. H. the upper layer of the sub-conductor of the upper bar is connected to the upper sub-conductor layer of the lower bar, and in an analogous manner a connection is made between the sub-conductor layers following in the direction of the groove depth. In a corresponding manner, the sub-conductors of the outer rows of conductors are connected to one another and in the same way the sub-conductors of the inner rows of conductors are connected to one another by the loop seen in front.



  Of course, in the loop given in Fig. 8 at the connection points t of the sub-conductors, tubes pushed over for connection can also be provided, which are hard or soft soldered. The latter arrangement is indicated in Fig. 9.



  Further details of the described arrangements can also be modified accordingly. For example, in the example of FIGS. 1 and 3, it is also possible for the winding or cooling sections to extend over an odd number of bars, i. E. to allow a broken number of turns (e.g. 3% 2 or 4! / 2 turns) to extend. In this case, the coolant connections are alternately on different sides of the winding.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Flüssigkeitsgekühlte Ständerwicklung für elektri sche Maschinen, deren Windungen aus Stäben mit in sich verdrillten Hochteilleitern aufgebaut sind und bei der die Zu- und Ableitung des flüssigen Kühlmittels an Schaltstellen der Leiterstäbe mittels die Schaltverbin- bung herstellender Kappen erfolgt, dadurch gekenn zeichnet, PATENT CLAIM Liquid-cooled stator winding for electrical machines, the windings of which are made up of rods with twisted high-section conductors and in which the supply and discharge of the liquid coolant at the switching points of the conductor rods takes place by means of caps that establish the switching connection, characterized by: dass die einzelnen Hohlteilleiter der in sich ver drillten Wicklungsstäbe über mehrere Windungen um fassende Wicklungsabschnitte der Wicklung unter gegenseitiger Aufrechterhaltung der Isolation und Durchführung der Kühlkanäle in Reihe miteinander geschaltet sind und lediglich an den Enden der Wick lungsabschnitte durch die zur Schaltung und Kühl mittelführung dienenden Kappen leitend miteinander verbunden sind. UNTERANSPRÜCHE 1. that the individual hollow conductors of the twisted winding bars are connected in series with each other over several turns to encompassing winding sections of the winding while maintaining the isolation and implementation of the cooling channels and only conductive at the ends of the winding sections through the caps used for switching and cooling medium guidance are connected to each other. SUBCLAIMS 1. Wicklung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass in der Mitte der Wicklungsabschnitte die Hohlteilleiter der Leiterstäbe bezüglich der in ihnen induzierten Stirnstreufeldspannungen derart gegen einander geschaltet sind, dass eine vollkommene Auf hebung der in den Wicklungsabschnitthälften hervor gerufenen unausgeglichenen Streufeldspannungen er zielt werden. 2. Wicklung nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wicklungsabschnitte je zwei Windungen umfassen. 3. Winding according to patent claim, characterized in that in the middle of the winding sections the partial hollow conductors of the conductor bars are connected to one another with respect to the front stray field voltages induced in them in such a way that a complete elimination of the unbalanced stray field voltages caused in the winding section halves is achieved. 2. Winding according to dependent claim 1, characterized in that the winding sections each comprise two turns. 3. Wicklung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wicklungsabschnitte sich über eine gebrochene Windungszahl erstrecken und hierbei die Kühlmittelanschlüsse abwechselnd auf verschiedenen Seiten der Wicklung liegen. Winding according to patent claim, characterized in that the winding sections extend over a broken number of turns and the coolant connections are alternately on different sides of the winding.
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