CH412089A - Winding conductors for electrical machines, in particular for turbo generators - Google Patents

Winding conductors for electrical machines, in particular for turbo generators

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CH412089A
CH412089A CH863763A CH863763A CH412089A CH 412089 A CH412089 A CH 412089A CH 863763 A CH863763 A CH 863763A CH 863763 A CH863763 A CH 863763A CH 412089 A CH412089 A CH 412089A
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conductors
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electrical machines
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CH863763A
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German (de)
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Egon Dipl Ing Pannen
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Licentia Gmbh
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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
    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H02K3/14Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots with transposed conductors, e.g. twisted conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  

  Wicklungsleiter für elektrische Maschinen,  insbesondere für Turbogeneratoren    In den Nuten einer elektrischen Maschine bilden  magnetische Streuflüsse ein     Nutenquerfeld,    das die  Ströme in massivem Wicklungsmaterial in den Nuten  einseitig verdrängt. Diese     ungleichmässige    Stromver  teilung wirkt sich in erhöhten Kupferverlusten aus. Um  den nachteiligen Einfluss des     Nutenquerfeldes    möglichst  zu verringern, werden die Stäbe seit langer Zeit nicht  mehr aus massivem Material, sondern aus gegenein  ander isolierten Einzelleitern aufgebaut, die zudem  noch so verdrillt sind, dass sich in den von<B>je</B> zwei  Einzelleitern gebildeten Schleifen die von Streuflüssen  induzierten Spannungen aufheben.

   Solche mit dem  Namen     Roebelstab    bezeichneten, um<B>360'</B> und um  mehr als<B>360',</B> beispielsweise um 540', verdrillte  Leiterstäbe sind bereits seit langem bekannt.  



  Zur Vermeidung von     Wirbelstromverlusten    infolge  von radialen Streufeldern in sehr breiten Teilleitern  und zur Vereinfachung der Fertigung wurde auch schon  vorgeschlagen, in breiten Nuten zwei parallelgeschaltete  Leiterstäbe,     z.B.    solche mit<B>360'</B> oder 540'     Verdril-          lung,    anzuordnen.  



  Dabei wird jedoch durch das Streufeld zwischen  den beiden Leiterstäben eine Spannung induziert, die  einen Ausgleichsstrom durch die beiden Leiterstäbe  treibt. Durch die Erfindung sollen diese Nachteile  eines solchen in breiten Nuten angeordneten und aus  zwei voneinander unabhängig     verdriillten    Stäben be  stehenden Leiterstabes vermieden werden.  



  Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem aus  mehreren Teilleitern bestehenden und verdrillten Lei  terstab, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er Teil  leiter in vier Ebenen aufweist, von denen die Leiter der  zweiten und dritten Ebene für sich verdrillt sind, wäh-         rend    die Leiter der ersten und vierten Ebene um die  jenigen der zweiten und dritten Ebene     verdrifft    sind.  



  Ein solcher     Vierebenenstab    bietet,     z.B.    bei der An  wendung der bekannten     3601-Verdrillung    führ die zweite  und dritte Ebene, gegenüber den bisher bekannten  Ausführungen den Vorteil, dass die durch das radiale  Streufeld im Leiter hervorgerufenen Verluste auf V4  verringert werden. Darüber hinaus bildet der     erfin-          dungsgemässe        Vierebenenstab    auch einen fertigungs  technischen Vorteil, da er nicht aus zwei zusammen  hanglosen Hälften besteht, sondern durch die Ver  knüpfung aller vier Ebenen untereinander ein einziges  festzusammengefügtes Gebilde darstellt.

   Besondere Vor  teile bietet jedoch ein solcher Leiterstab in Verbindung       miteiner    bekannten     540'-Verdrillung,    da es damit ge  lingt, den Einfluss des     Nutenquerfeldes    und der     Stirn-          streufelder    beliebiger Richtung und     Grösse    völlig aus  zugleichen. Bei einem solchen Leiterstab sind sämt  liche Ausgleichsströme, die durch das     Stirnstreufeld     und das     Nutenquerfeld    induziert werden, sowohl zwi  schen den Teilleitern als auch zwischen den vier Ebe  nen völlig abgeglichen.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung dargestellt.  



       Fig.   <B>1</B> zeigt eine schematische Längsansicht eines  Leiters gemäss der Erfindung.     Fig.    2 und<B>3</B> sind Schnitte  durch den Leiter längs den Linien     A-A    und     B-B.     



  Die Erfindung wird anhand einer     540'-Verdril-          lung    erläutert. Der Einfachheit halber sind nur die  Anfangs- und Endbereiche des gesamten     Verschrän-          kungsabschnittes    dargestellt.  



  Wie die in     Fig.    2 und<B>3</B> gezeigten Schnitte durch  den Leiterstab längs den Linien     A-A    und     B-B    erkennen      lassen, besteht der Stab aus vier Ebenen zu<B>je</B> vier  Einzelleitern. Die Ebenen sind mit<B>1,</B> 11, 111 und IV  bezeichnet.

   Die äusseren Ebenen<B>1</B> und IV bestehen  aus<B>je</B> vier Einzelleitern     a-d    und     e-h.    Die beiden inne  ren Ebenen<B>11</B> und<B>111</B> bestehen aus<B>je</B> vier Einzellei  tern<B>1</B> bis 4 und<B>5</B> bis<B>8.</B> Während nun die beiden mitt  leren Ebenen<B>11</B> und<B>111</B> in bekannter Weise um 540'  verdrillt sind,     wiees    aus der veränderten Lage der Teil  leiter<B>1</B> bis<B>8</B> in     tig.   <B>3</B> erkennbar ist, werden gleich  zeitig die beiden äusseren Ebenen<B>1</B> und IV mit den  Teilleitern a bis h um die miteinander um 540' ver  drillten inneren Ebenen     II    und<B>111</B> herumgelegt,

   so dass  deren Einzelleiter a bis h am Ende des     Verschränkungs-          bereichs    die aus     Fig.   <B>3</B> erkennbare Stellung einnehmen.  



  Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen, bei de  nen der     Gesamtleiterstab    aus zwei zusammenhanglosen  Stäben mit den Ebenen I und     II    und den Ebenen     III     und IV besteht, bildet im vorliegenden Falle der Stab  mit den Ebenen<B>1, 11,</B> 111 und IV eine     festgefügte    bau  liche Einheit. Dadurch, dass die äusseren der beiden  vier Ebenen um die beiden inneren Ebenen herum  gelegt worden sind, wurde es auch möglich, die durch  das     Radialfeld    und das     Stirnstreufeld    in den Teilleitern  hervorgerufenen Verluste auf % zu reduzieren.  



  Natürlich ist es auch möglich, bei     demerfindungs-          gemässen    Leiterstab zwischen den Ebenen Kühlkanäle  anzuordnen oder die Teilleiter zu Kühlzwecken als  Hohlleiter auszubilden.



  Winding conductors for electrical machines, especially for turbo generators In the slots of an electrical machine, leakage magnetic fluxes form a slot transverse field that displaces the currents in the solid winding material in the slots on one side. This uneven power distribution results in increased copper losses. In order to reduce the adverse influence of the groove transverse field as far as possible, the rods have not been made of solid material for a long time, but of individual conductors that are insulated from one another and that are also twisted in such a way that they fit into the <B> each </B> Loops formed by two single conductors cancel the voltages induced by leakage flux.

   Conductor bars of this type, designated by the name Roebel bar, twisted around <B> 360 '</B> and by more than <B> 360', </B>, for example by 540 ', have already been known for a long time.



  To avoid eddy current losses as a result of radial stray fields in very wide partial conductors and to simplify production, it has also been proposed to place two parallel-connected conductor bars, e.g. those with a <B> 360 '</B> or 540' twist.



  However, the stray field induces a voltage between the two conductor bars that drives a compensating current through the two conductor bars. The invention is intended to avoid these disadvantages of such a conductor bar which is arranged in wide grooves and consists of two mutually independently twisted bars.



  The invention solves this problem with a twisted conductor bar consisting of several partial conductors, which is characterized in that it has partial conductors in four levels, of which the conductors of the second and third levels are twisted, while the conductors of the first and fourth levels are shifted by those of the second and third levels.



  Such a four-level bar offers, e.g. When using the well-known 3601 twist, the second and third levels lead to the advantage over the previously known designs that the losses caused by the radial stray field in the conductor are reduced to V4. In addition, the four-level rod according to the invention also forms an advantage in terms of production technology, since it does not consist of two halves without any connection, but rather represents a single firmly joined structure through the connection of all four levels with one another.

   However, such a conductor bar in conjunction with a known 540 'twist offers particular advantages, since it enables the influence of the groove transverse field and the frontal stray fields of any direction and size to be completely compensated for. With such a conductor bar, all equalizing currents that are induced by the front stray field and the groove transverse field are completely balanced both between the sub-conductors and between the four levels.



  An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.



       Fig. 1 shows a schematic longitudinal view of a conductor according to the invention. Figures 2 and 3 are sections through the conductor along lines A-A and B-B.



  The invention is explained on the basis of a 540 'twist. For the sake of simplicity, only the start and end areas of the entire interleaving section are shown.



  As the sections shown in FIGS. 2 and 3 through the conductor bar along the lines A-A and B-B show, the bar consists of four levels of four individual conductors each. The levels are labeled <B> 1, </B> 11, 111 and IV.

   The outer levels <B> 1 </B> and IV consist of <B> each </B> four individual conductors a-d and e-h. The two inner levels <B> 11 </B> and <B> 111 </B> consist of <B> each </B> four individual lines <B> 1 </B> to 4 and <B> 5 </B> to <B> 8. </B> While the two middle planes <B> 11 </B> and <B> 111 </B> are twisted by 540 'in a known manner, as shown in FIG changed position of sub-heads <B> 1 </B> to <B> 8 </B> in tig. <B> 3 </B> is recognizable, at the same time the two outer levels <B> 1 </B> and IV with the sub-conductors a to h around the inner levels II and <B> 111 twisted together by 540 ' </B> lying around,

   so that their individual conductors a to h assume the position shown in FIG. 3 at the end of the interlocking area.



  In contrast to known designs, in which the overall conductor bar consists of two unconnected bars with levels I and II and levels III and IV, in the present case the bar with levels <B> 1, 11, </B> 111 and IV a fixed structural unit. Because the outer of the two four levels were placed around the two inner levels, it was also possible to reduce the losses caused by the radial field and the frontal stray field in the partial conductors to%.



  Of course, it is also possible, in the case of the conductor bar according to the invention, to arrange cooling channels between the planes or to design the subconductors as hollow conductors for cooling purposes.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> Aus mehreren Teilleitern bestehender, verdrillter Leiterstab elektrischer Maschinen, insbesondere für Turbogeneratoren, dadurch gekennzeichnet, dass er Teilleiter in vier Ebenen aufweist, von denen die Leiter der zweiten und dritten Ebene für sich verdrillt sind, während die Leiter der ersten und der vierten Ebene um diejenigen der zweiten und dritten Ebene verdrillt sind. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Leiterstab nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Leiter der ersten und vierten sowie diejenigen der zweiten und dritten Ebene für sich um 540' verdrillt sind. 2. Leiterstab nach Patentanspruch und Unteran spruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zu Kühl zwecken Kanäle zwischen die Leiter zweier oder meh rerer Ebenen eingelegt sind. <B> PATENT CLAIM </B> Twisted conductor bar of electrical machines consisting of several sub-conductors, in particular for turbo-generators, characterized in that it has sub-conductors in four levels, of which the conductors of the second and third levels are twisted individually, while the conductors of the first and fourth levels are twisted around those of the second and third levels. <B> SUBClaims </B> <B> 1. </B> Conductor bar according to patent claim, characterized in that the conductors of the first and fourth and those of the second and third levels are twisted by 540 '. 2. Ladder bar according to claim and claim <B> 1 </B>, characterized in that for cooling purposes channels are inserted between the head of two or more levels. <B>3.</B> Leiterstab nach Patentanspruch sowie Unter ansprüchen<B>1</B> und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleiter zum Zwecke der Kühlung als Hohlleiter aus gebildet sind. <B> 3. </B> Conductor bar according to claim and sub-claims <B> 1 </B> and 2, characterized in that the sub-conductors are formed as a waveguide for the purpose of cooling.
CH863763A 1962-07-18 1963-07-10 Winding conductors for electrical machines, in particular for turbo generators CH412089A (en)

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