CH629042A5 - Aus miteinander verdrillten teilleitern bestehende zwei- oder mehrschichtwicklung fuer eine elektrische maschine. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwei- oder Mehrschichtwicklung der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei elektrischen Maschinen werden Wechselstromwicklungen für hohe Stromstärken fast ausnahmslos mit Kunststäben ausgeführt. Diese sind in zahlreiche dünne und gegeneinander isolierte Teilleiter unterteilt, die längs des Stabes alle Höhenlagen mindestens einmal, und zwar auf bestimmte Weise durchlaufen. Durch die feine Leiterunterteilung einerseits werden die Stromverdrängungsverluste gegenüber einem massiven Stab erheblich vermindert, der Lagenwechsel andererseits hat zur Folge, dass alle Teilleiter mit einem möglichst gleich grossen Fluss verkettet sind, wodurch inneren Ausgleichströmen vorgebeugt ist.

Aus der Vielfalt von Kunst- und Gitterstäben hat sich der Röbelstab als vorteilhafteste und technisch verbreitetste Lösung herausgebildet (DE-PS 277 012). Flache Teilleiter sind in zwei nebeneinanderliegenden Reihen (Ebenen) angeordnet und über die Länge des Ankerblechkörpers miteinander verdrillt. Jeder Teilleiter führt beim Durchlaufen der Nut einen vollständigen Schraubengang, also eine Drehung um 360° bei gleichbleibender Steigung aus, so das alle Teilleiter einmal und gleichmässig umeinander herumgeführt sind.

Bei elektrischen Maschinen mit vergleichsweise kleinen Eisenlängen ist es nun nicht immer möglich, eine vollständige (360°-)Verdrillung im Aktivteil unterzubringen. Um die Anzahl der Kröpfungen eines verdrillten Leiters zu verringern, wurde in der DE-PS 311 868 vorgeschlagen, die vollständige Verdrillung einer Nut hälftig auf zwei Nuten zu verteilen, unter gleichzeitiger isolierter Weiterführung der Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung. Diese Massnahme bringt bei einer Einschichtwicklung eine vollständige Unterdrückung der zwischen den einzelnen Teilleitern fliessenden zusätzlichen Ströme, die als Schlingströme bezeichnet werden. Die Aussagen in der oben genannten DE-PS 311 868 hingegen, wonach die vollständige Schlingstromunterdrückung nach dieser Art auch für eine Zweischichtwicklung möglich sei, basieren auf der Annahme einer linearen Querfeldverteilung über die Nuthöhe und treffen daher nicht zu.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine aus miteinander verdrillten Teilleitern bestehende Zwei- oder Mehrschichtwicklung für eine elektrische Maschine zu schaffen, bei der auch bei kurzen Aktivteillängen eine möglichst vollständige Unterdrückung der Schlingströme realisiert werden kann, wobei die Wicklung einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Wicklung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Verdrillung der Teilleiter sowohl in der Unterschicht-Spulenseite als auch in der Oberschicht-Spulenseite jeweils kleiner als eine vollständige 360°-Verdrillung ist und die Verdrillung in beiden Spulenseiten jeweils gleichmässig über die gesamte Länge der Nut verteilt ist.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass

- einerseits Maschinen mit vergleichsweiser kurzer Aktivteillänge (grosse Mittelmaschinen, kurze Grossmaschinen) mit verdrillten Teilleitern ausgeführt und auf diese Weise die Zusatzverluste gering gehalten werden können,

- andererseits bei an sich ausreichenden Aktivteillängen die Anzahl der Leiterkröpfungen verringert und dadurch die Herstellung der Wicklung vereinfacht wird, und dass die Verdrillung eine kleinere Neigung hat, so dass die Querschnittsausnutzung verbessert wird.

Bei elektrischen Maschinen, bei denen die Lage der gegeneinander isolierten Teilleiter im Stabquerschnitt beim Austritt aus einer Nut dieselbe ist wie beim Eintritt in die nächste Nut (parallele Weiterführung der Teilleiterin der Stirnverbindung) ist gemäss der Weiterbildung der Erfindung in Anspruch 2 die Verdrillung der Teilleiter in der Unterschicht-Spulenseite 30 bis 180°, während sie in der Oberschicht-Spulenseite zwischen 240 und 300° beträgt, wobei der Verdrillungssinn in beiden Spulenseiten der gleiche ist. Die beste Unterdrückung der Schlingströme wird dabei durch eine Unterschicht-Verdrillung von 90° (Vierteldrehung) und eine Oberschicht-Verdrillung von 270° (Dreivierteldrehung) erreicht. Bei einem charakteristischen Beispiel betragen dabei die Restschlingstromverluste weniger als 5% der ohmschen Verluste.

Bei elektrischen Maschinen mit isolierter Weiterführung der Teilleiter, bei denen die Lage der einzelnen Teilleiter im Stabquerschnitt sich bei Übergang von einer Nut zur anderen umkehrt, wenn sich also die Teilleiter in der Stirnverbindung kreuzen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Verdrillung sowohl in Unter- als auch in Oberschicht-Spulenseite zwischen 200 und 300° zu wählen, wobei beide Spulenseiten entgegengesetzten Verdrillungssinn aufweisen. Bei einem charakteristischen Beispiel liegt das Optimum zwischen Verdrillungsauf-wand einerseits und Schlingstromunterdrückung andererseits bei einer Unterschicht-Verdrillung von etwa 210° einer Oberschicht-Verdrillung von 270°. Die Restschlingstromverluste liegen dabei etwa bei 20% der ohmschen Verluste.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Beispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die schematisierte Seitenansicht zweier in verschiedenen Nuten liegenden Röbelstäbe mit paralleler Weiterführung der Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung,

Fig. 2 die schematisierte Seitenansicht zweier in verschiedenen Nuten liegenden Röbelstäbe mit gekreuzter Weiterführung der Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung,

Fig. 3 die Stirnverbindung zwischen einer Ober- und einer Unterschicht-Spulenseite mit paralleler Weiterführung der Teilleiter,

Fig. 4 die Stirnverbindung zwischen einer Ober- und einer Unterschicht-Spulenseite mit gekreuzter Weiterführung der Teilleiter.

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In den Figuren 1 und 2 sind die mit Li und L2 bezeichneten Leiterteile in den Nuten der elektrischen Maschine angeordnet, der mit S bezeichnete Teil stellt die Stirnverbindung dar. Die gegeneinander isolierten Teilleiter 1 bis 6 sind in Fig. 1 in dem die Oberschicht-Spulenseite veranschaulichenden Leiterteil Li 5 über die gesamte Nut- bzw. Aktivteillänge gleichmässig um 270° verdrillt. In der Stirnverbindung S sind die Teilleiter 1 bis 6 gegeneinander isoliert parallel weitergeführt, d. h. die Reihenfolge der Teilleiter ist beim Austritt aus der Nut dieselbe wie beim Eintritt in die nächstfolgende Nut (Fig. 3). In dem die 10 Unterschicht-Spulenseite veranschaulichenden Leiterteil L2 sind die ebenfalls gegeneinander isolierten Teilleiter 1 bis 6 über die gesamt Nut- bzw. Aktivteillänge gleichmässig um 90° verdrillt. An den Enden A, E des Leiters sind sämtliche Teilleiter untereinander elektrisch verbunden. Der Verdrillungssinn 15 ist in beiden Leiterteilen Li und L2 der gleiche.

In Fig. 2 sind die Teilleiter 1 bis 6 in dem die Oberschicht-Spulenseite veranschaulichenden Leiterteil Li über die gesamte Nut- bzw. Aktivteillänge gleichmässig um 270° verdrillt. In der Stirnverbindung S sind die Teilleiter 1 bis 6 gegen- 20 einander isoliert und gekreuzt weitergeführt, d. h. die Reihenfolge der Teilleiter wird beim Übergang von einer Nut zur anderen umgekehrt (Fig. 4). In dem die Unterschicht-Spulenseite veranschaulichenden Leiterteil L2 sind die Teilleiter 1 bis 6 über die gesamte Nut- bzw. Aktivteillänge gleichmässig um 210° verdrillt. Der Verdrillungssinn im Leiterteil Li ist entgegengesetzt zu dem im Leiterteil L2. Auch hier sind an den Enden A, E des Leiters die Teilleiter 1 bis 6 miteinander elektrisch verbunden.

In Übereinstimmung mit der einschlägigen Literatur über verdrillte Leiterstäbe (z. B. H. Sequenz «Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen», Springer-Verlag, Wien, New York, 1973, S. 70 ff.) befinden sich in den schematisierten Seitenansichten der Figuren 1 und 2 die vollausgezogenen Teilleiterbahnen auf der Vorderseite; unterbrochene Linien zeigen die Bahnen der Teilleiter auf der Rückseite. Zudem wurde aus Gründen übersichtlicherer Darstellung in beiden Figuren die zweite Leiterebene nicht dargestellt. In diesem Zusammenhang sei auf das vorzitierte Buch von Sequenz, dort S. 71, insbesondere Fig. 18, oder auch Fig. 5 der DE-PS 277 012 verwiesen, wo die Verschachtelung beider Leiterebenen ausführlich dargestellt ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

629042 PATENTANSPRÜCHE

1. Aus miteinander verdrillten Teilleitern bestehende Zweioder Mehrschichtwicklung für eine elektrische Maschine, bei der sich die Verdrillung der Teilleiter bei einer Windung der Wicklung auf mehr als eine Nut erstreckt und die Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung isoliert weitergeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrillung der Teilleiter (1,..6) sowohl in der Unterschicht-Spulenseite (L2) als auch in der Oberschichtspulenseite (Li) jeweils kleiner als eine vollständige 360°-Verdrillung ist und die Verdrillung in beiden Spulenseiten jeweils gleichmässig über die gesamte Länge der Nut verteilt ist.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleiter (1,..., 6) in der Stirnverbindung (S) parallel geführt sind und die Verdrillung der Teilleiter in der Unterschicht-Spulenseite (L2) zwischen 30 und 180°, vorzugsweise etwa 90°, in der Oberschicht-Spulenseite (Li) zwischen 240 und 300°, vorzugsweise etwa 270°, beträgt und der Verdrillungssinn in beiden Spulenseiten der gleiche ist.

3. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umkehrung der Lage der Teilleiter 1,..., 6) im Stabquerschnitt beim Übergang von einer Nut zur anderen die Teilleiter in der Stirnverbindung (S) gekreuzt geführt sind und die Verdrillung in beiden Spulenseiten (Li, L2) zwischen 200 und 300° beträgt und beiden Spulenseiten entgegengesetzten Verdrillungssinn aufweisen.