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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Wicklung für
elektrische Maschinen, eine Wicklung für eine elektrische Maschine,
sowie eine elektrische Maschine.
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Elektrische
Maschinen, wie z. B. Synchronmaschinen haben Nuten, in denen eine
oder mehrere stromleitende Wicklungen angelegt sind. Die Nuten mit
den Wicklungen können
sich z. B. im Ständer oder
auch im Läufer
der elektrischen Maschine befinden. Beim Betrieb derartiger elektrischer
Maschinen kann es jedoch unter bestimmten Vorraussetzungen in den
Nuten zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung über dem
Kupfer- bzw. Leitungsquerschnitt kommen. Dabei spielt z. B. die
Nuthöhe,
aber auch die Frequenz des Stromes eine Rolle.
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Die
ungleichmäßige Stromverteilung
bzw. einseitige oder zweiseitige Stromverdrängung ist insbesondere bei
großen
Maschinen mit Stabwicklungen und bei den Rotorstäben von Asynchronkäfigläuferrotoren
bekannt. Es kann jedoch auch z. B. in den Statoren kleiner Maschinen
Stromverdrängung
auftreten, beispielsweise wenn sie zur besseren Ausnutzung mit hohen
Frequenzen betrieben werden. Diese Frequenzen können z. B. mehr als 2 Kiloherz
betragen, wobei der Betrieb derartiger elektrischer Maschinen durch
die moderne Umrichtertechnik ermöglicht
wird.
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Bei
Asynchrommotoren wird der Effekt der ungleichmäßigen Stromverteilung vorteilhaft
zur Vergrößerung des
Läuferwiderstandes
im Anlauf ausgenutzt, wobei eine hohe Schlupffrequenz auftritt.
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Wegen
der Vergrößerung der
Stromwärmeverluste
ist die Stromverdrängung
unerwünscht.
Es wird daher versucht, die Stromverdrängung in Wicklungen, die während des
Betriebs von Wechselstrom bzw. einem sich zeitlich ändernden
Strom durchflossen werden, zu unterdrücken.
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Zur
Unterdrückung
der Stromverdrängung sind
verschiedene Maßnahmen
bekannt, wie z. B. eine Unterteilung des Leiters in parallele Teilleiter, wodurch
sich bei gleicher Leiterbreite kleinere Leiterhöhen ergeben. Dabei können übereinanderliegende Leiter
unterschiedliche Leiterhöhen
aufweisen. Eine Aufteilung auf parallele Teilleiter führt wegen
der unterschiedlichen Streuflußverkettung
der Teilleiter in der Regel nicht zur einer ausreichenden Unterdrückung der
Stromverdrängung.
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Um
die Stromverdrängung
wirksamer zu unterdrücken
wurde deshalb versucht, die Teilleiter umzuschichten. Dabei wird
die Reihenfolge der Teilleiter in den Nuten verändert. Bei Zweischichtwicklungen geschieht
dies auf natürliche
Art und Weise in Folge der Wickelkopfgestaltung. Aufgrund der Veränderung der
Reihenfolge der Teilleiter in den Nuten umfaßt der für eine Wirbelstrombahn maßgebende
Integrationsweg Teilfelder entgegengesetzter Richtung. Dies bewirkt,
daß sich
die einzelnen Flüsse
teilweise kompensieren und die resultierende Flußverkettung kleiner wird.
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So
offenbart beispielsweise die deutsche Patentschrift
DE 31 53 54 eine einschichtige Wechselstromwicklung
für elektrische
Maschinen, bei der die Leiter aus mehreren voneinander isolierten
Einzelleitern bestehen, die an den Spulenenden oder den Enden der
Wicklung oder eines Teiles der Wicklung parallel geschaltet sind.
Um einen Wechsel in der Schichtfolge der in einer Nut angeordneten
Einzelleiter zu erzielen, sind die Leiter in der Querverbindung zwischen
zwei Nuten mehrfach derart gebogen, dass die Biegungen einerseits
um die flache Kante der Einzelleiter und andererseits stets oder
teilweise um deren hohe Kante erfolgen. Von Nachteil ist, dass sich
dieses Prinzip nur bei einer sehr kleinen Leiteranzahl pro Nut realisieren
lässt und
beim Vorliegen einer Vielzahl von Leitern bzw. hohen Windungszahlen
die Stirnseiten der Wicklungskörper
nicht ausreichend Bauraum bieten und dadurch auch nur ein begrenzter
Füllfaktor
erreichbar ist.
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Von
der Firma Heinrich Schumann, Elektromaschinen und Maschinenbau,
ist mit der Bezeichnung „Selektastat
730" eine Statorwickelmaschine zum
Wickeln von Drehstrom-Statoren bekannt geworden, die einen Drahtführer und
zumindest einen Wickelfinger mit einer Auslaufdüse für den Draht aufweist. Um zwei
Drähte
parallel wickeln zu können, befinden
sich zwei Auslaufdüsen
hintereinander, wodurch eine Kreuzug der Drähte in einer Statornut sicher
vermieden wird.
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Ein
vollständiges
Verschwinden der Streuflussverkettung innerhalb des Nutbereiches
einer aus zwei beliebigen Teilleitern gebildeten elektrischen Maschine
erreicht man mit Kunststäben.
Derartige Kunststäbe
sind unterteilte Leiter, deren Umschichtung innerhalb des Nutbereichs
so ausgeführt ist,
dass die Flussverkettung jeder möglichen über die
Teilleiter führenden
Wirbelstrombahn verschwindet.
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Ein
bekannter Kunststab ist der Roebel-Stab, der in den 2a und 2b dargestellt ist.
Bei diesem Stab durchlaufen die Teilleiter gleichmäßig sämtliche
Höhenlagen
einer Nut und verlassen die Nut in der gleichen Höhenlage,
in der sie in die Nut eintreten.
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In
der
DE 197 54 943
A1 ist ein Doppel-Roebelstab für die Wicklung einer elektrischen
Maschine beschrieben, bei dem Teilleiter in mehreren benachbarten
Stapeln angeordnet sind. Je zwei benachbarte Teilleiter sind als
Teilleiterpaar nebeneinander über die
gesamte Länge
eines Leiters geführt
und dabei verdrillt. Für
eine gewünschte
Verdrillung sind die Teilleiter sowohl parallel gekröpft als
auch gekreuzt gekröpft,
um eine optimale Kompensation der Quer- und Radialfelder beim Betrieb
der elektrischen Maschine zu erreichen.
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Die
bekannten Kunststäbe
einschließlich
des Roebel-Stabs haben jedoch den Nachteil, dass sie mit modernen
Wickelautomaten nicht herstellbar sind. Außerdem führt das häufige Überkreuzen der Teilleiter im
Nutbereich mit den schräg
geführten
Leitern zu größeren Teilleitelängen und
schlechteren Kupferfüllfaktoren
in der Nut.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung einer Wicklung für
elektrische Maschinen anzugeben, das einfacher durchgeführt werden
kann und mit dem eine Wicklung mit verbessertem Füllfaktor
und ausreichender Unterdrückung
der Stromverdrängung
erreicht werden kann. Weiterhin sollen eine Wicklung für eine elektrische
Maschine und eine elektrische Maschine geschaffen werden, bei der
im Betrieb eine ausreichende Unterdrückung der Stromverdrängung erfolgt,
wobei auch eine maschinelle Wicklungsherstellung mit hohem Füllfaktor
möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für elektrischer Maschinen
gemäß Patentanspruch
1, durch die Wicklung für
eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch
9 und durch die elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 14. Weitere
vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen. Vorteile und Merkmale, die
in Bezug auf das Verfahren beschrieben sind, gelten ebenso für die Vorrichtung,
und Vorteile und Merkmale die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben
sind, gelten ebenso für
das erfindungsgemäße Verfahren.
Analoges gilt für
die elektrische Maschine.
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Bei
dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Herstellung einer Wicklung für
elektrische Maschinen werden mehrere Teilleiter auf einem Wickelkörper aufgebracht,
wobei die Teilleiter beim Aufbringen auf den Wickelkörper parallel
zueinander ausgerichtet sind und wobei die parallel ausgerichteten
Teilleiter beim Aufbringen mindestens einmal z.B. gemeinsam gewendet
werden, so dass sie zumindest teilweise ihre Position auf dem Wickelkörper wechseln.
Dadurch ist es möglich,
eine Wicklung mit hohem Füllfaktor
zu schaffen, wobei die Wicklungsherstellung darüber hinaus auch maschi nell
erfolgen kann und während
des Betriebs der elektrischen Maschine eine Stromverdrängung wirksam
unterdrückt wird.
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Die
Teilleiter werden in einer Nut platziert, wobei der am tiefsten
in der Nut gelegene Teilleiter nach dem Wenden am weitesten oben
liegt. Somit können
Wicklungen in den Nuten elektrischer Maschinen hergestellt werden,
bei denen im Betrieb die Stromverdrängung besonders gering ist.
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Die
Teilleiter werden mittels Führungselementen,
insbesondere mittels Drahtführungsdüsen, zugeführt. Die
Führungselemente
bzw. Drahtführungsdüsen werden
z. B. zum Wenden der Teilleiter während des Wickelvorgangs um
180° gedreht.
Somit wird eine Anzahl paralleler Drähte beispielsweise auf einen
sich drehenden Wickelkörper
aufgebracht und so unter definiertem Vorschub eine Wicklung mit einer
bestimmten Anzahl von Windungen hergestellt.
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Durch
die parallele Ausrichtung bzw. durch die parallel nebeneinander
platzierten Drähte
oder Teilleiter wird ein besonders hoher Kupferfüllfaktor erreicht, der z. B.
bis zu 20% höher
sein kann als bei einer herkömmlichen
Wicklungsherstellung. Durch das Wenden der Teilleiter bzw. durch
das Drehen der Drahtführungsdüsen um 180° werden die
Teilleiter umgeschichtet. Damit wird eine gleichmäßige Streuflussverkettung
der Teilleiter und somit auch eine gleichmäßige Stromverteilung auf die
Teilleiter erreicht, deren Anzahl z. B. durch die Anzahl der Drahtführungsdüsen bestimmt
wird.
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Das
Wenden der Teilleiter erfolgt bevorzugt jeweils definiert nach einer
Anzahl von Windungen wwend = w/(2 + k),
wobei w die Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen ist und k =
0, 2, 4, 6, ... usw. sein kann. Bei der Konstanten k handelt es
sich um ein Vielfaches von Zwei einschließlich dem Wert Null. Dadurch
erfolgt ein Wenden bzw. eine Umschichtung jeweils nach einer genau
bestimmten Anzahl von Windungen, wobei derjenige Draht, der zuerst
am tiefsten in der Nut lag nun nach dem Wenden der am weitesten
oben gelegene ist.
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Bevorzugt
wird k so klein wie möglich
gewählt,
wodurch sich eine besonders geordnete Drahtführung ergibt, die gleichzeitig
einen hohen Füllfaktor
garantiert.
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Insbesondere
bevorzugt erfolgt beim Herstellung der Wicklung ein dreimaliges
Wenden, jeweils nach w/4, 2·w/4
und 3·w/4
Windungen, wobei w die Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen
ist. Dadurch wird eine ausreichend hohe statistische Sicherheit
bezüglich
der gleichmäßigen Streuflussverkettung
erzielt. Der Kupferfüllfaktor
entspricht in diesem Fall noch annähernd dem Wert ohne Wenden und
die gleichmäßige Verteilung
des Gesamtstromes auf die Teilleiter ist mit ausreichend hoher statistischer
Sicherheit gewährleistet.
Andererseits ist die Anzahl der Wendungen noch ausreichend gering,
so dass Unregelmäßigkeiten
während
des Wickelvorganges vermieden werden.
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Mit
einer kleinen Konstante k, die z. B. bevorzugt Null oder insbesondere
bevorzugt Zwei beträgt, wird
ein zu häufiges
Kreuzen der Drähte
in einer Lage vermieden, was dazu führen würde, dass die Drähte der
nächsten
Lage mehr oder weniger weit auseinander springen würden.
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Vorteilhafterweise
werden die Wendepunkte in Abhängigkeit
von der Nutgeometrie, der Gesamtzahl der aufzubringenden Windungen
und/oder vom Wickelschema verschoben. Dadurch können je nach Anwendungsfall
noch bessere Ergebnisse erzielt werden, wie beispielsweise besonders
hohe Füllfaktoren
und eine besonders gleichmäßige Stromverteilung
in der Nut.
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Vorteilhafterweise
ist die Anzahl der Windungen, die ein Teilleiter am weitesten oben
in einer Nut durchläuft,
genauso oder zumindest annähernd
so groß wie
die Anzahl der Windungen, die er am weitesten unten durchläuft. Dadurch
wird eine besonders gleichmäßige Streuflussverkettung
aller Teilleiter erreicht.
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Der
Wickelkörper
ist z. B. ein Statorzahn einer elektrischen Maschine oder auch allgemein
eine Ankerwicklung einer elektrischen Maschine bzw. einer Wechselstrommaschine.
Der Wickelkörper
kann aber auch als separates Bauteil vorliegen, das zunächst mit
einer Wicklung bewickelt und anschließend auf einen Statorzahn aufgebracht
wird.
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Das
Verfahren wird bevorzugt maschinell bzw. mit einer Wickelmaschine
durchgeführt.
Beispielsweise wird der Wickelkörper
zum Aufbringen der parallelen Teilleiter unter mehreren Drahtführungsdüsen gedreht,
um somit unter definiertem Vorschub eine Wicklung mit einer Vielzahl
von Windungen herzustellen. Damit wird eine besonders kostengünstige Herstellung
ermöglicht,
die darüber
hinaus leicht an die jeweiligen Anforderungen anpassbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Wicklung
für eine elektrische
Maschine, die nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–8 hergestellt
ist, hat eine Vielzahl von Teilleitern, die von einem Wickelkörper getragen
werden und innerhalb einer Nut eine Anzahl von Windungen bilden,
wobei die Teilleiter in den Windungen parallel nebeneinander angeordnet sind,
und wobei die parallelen Teilleiter mindestens einmal gewendet sind,
wobei derjenige Teilleiter, der vor einem Wendepunkt am tiefsten
in der Nut liegt, nach dem Wendepunkt am weitesten oben in der Nut liegt.
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Dadurch
ergibt sich ein besonders hoher Kupferfüllfaktor in der Nut der elektrischen
Maschine. Die Teilleiter sind weniger häufig überkreuzt und nur an den Wendepunkten
schräg
geführt.
Dadurch ergeben sich geringere Teilleiterlängen, was ebenfalls zum verbesserten
Füllfaktor
beiträgt.
Die Stromverdrängung
wird wirksam unterdrückt
und durch die relativ einfache Führung
der Teilleiter bzw. Drähte
ist sogar eine Herstellung mit modernen Wickelautomaten möglich.
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Die
parallel nebeneinander liegenden Teilleiter sind bevorzugt jeweils
nach w/(2 + k) Windungen um 180° gedreht,
wobei w die Gesamtzahl der Windungen ist und k gleich 0, 2, 4, 6,
... usw. sein kann.
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Besonders
bevorzugt sind die parallelen Teilleiter dreimal gewendet, wobei
nach w/4, 2·w/4 und
3·w/4
Windungen ein Wendepunkt bzw. Wendebereich vorliegt und wobei w
die Gesamtzahl der Windungen ist. Die Wicklung hat in diesem Fall
einen Kupferfüllfaktor,
der annähernd
so hoch ist wie in einer Wicklung ohne Wenden, wobei dennoch eine gleichmäßige Verteilung
des Gesamtstromes auf die Teilleiter beim Betrieb der elektrischen
Maschine mit ausreichend hoher statistischer Sicherheit gewährleistet
ist.
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Vorteilhafterweise
sind die Wendepunkte auf dem Wickelkörper zueinander verschoben.
Dadurch wird je nach Nutgeometrie, gesamter Windungszahl und Wickelschema
ein optimales Ergebnis erzielt.
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Die
Teilleiter sind z. B. Drähte,
insbesondere Kupferdrähte,
und der Wickelkörper
ist bevorzugt ein Statorzahn einer elektrischen Maschine oder ein
separater Wickelkörper,
der nach seiner Bewicklung auf einen Statorzahn aufgebracht wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine geschaffen,
die eine erfindungsgemäße Wicklung
umfasst. Die elektrische Maschine kann z. B. eine Dreh- oder Wechselstrommaschine
sein, wobei die erfindungsgemäßen Wicklungen
im Stander und/oder Läufer
mittels Nuten angelegt sind.
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Die
elektrische Maschine ist kostengünstig herstellbar,
da die Wicklungsherstellung maschinell erfolgen kann. Sie hat besonders
geringe Stromwärmeverluste,
da die Stromverdrängung
in den Nuten wirksam unterdrückt
wird. Dennoch kann auf komplexe Draht bzw. Leiterführungen,
wie z. B. Kunststäbe oder
Roebelstäbe
verzichtet werden.
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beispielhaft anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Wicklung mit drei Teilleitern als
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung;
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2a eine
Darstellung benachbarter Teilleiter in einem bekannten Roebel-Stab; und
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2b eine
Darstellung eines kompletten Roebel-Stabs gemäß dem Stand der Technik.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Wicklung
für eine
elektrische Maschine als Schnittansicht dargestellt. In einer Nut 10 sind
drei Teilleiter L1, L2, L3 angeordnet. Die Teilleiter L1, L2, L3
bilden in der hier gezeigten Ausführungsform eine Wicklung mit vier
Windungen 21, 22, 23, 24. In
jeder der Windungen 21, 22, 23, 24 sind
die Teilleiter L1, L2, L3 bzw. Drähte oder Kupferdrähte ordentlich
parallel nebeneinander in der Nut 10 plaziert.
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In
der ersten Windung 21 sind die drei Teilleiter in der Reihenfolge
L1-L2-L3 parallel nebeneinander angeordnet. Dabei ist der Teilleiter
L1 am weitesten oben in der Nut 10 gelegen, während der
Teilleiter L3 am tiefsten in der Nut 10 liegt. Zwischen
dem Teilleiter L1 und dem Teilleiter L3 befindet sich der Teilleiter
L2. Jede der Windungen 21, 22, 23, 24 erstreckt
sich entlang der Nut 10, so daß eine Vielzahl von jeweils
drei Teilleitern L1, L2, L3 in der hier dargestellten Schnittansicht
aufeinanderfolgen, um jeweils eine Windung zu bilden.
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In
der zweiten Windung 22 sind die Teilleiter L1, L2, L3 umgeschichtet.
Der Draht bzw. Teilleiter L3, der in der vorhergehenden Windung 21 am
tiefsten in der Nut 10 liegt, ist nun nach der Umschichtung am
weitesten oben in der Nut 10 gelegen, während der Teilleiter L1, der
in der vorhergehenden Windung 21 am weitesten oben in der
Nut 10 geführt
ist, nun nach dem Wenden am tiefsten in der Nut 10 liegt.
Somit sind die Teilleiter L1 und L3 im Vergleich zur vorhergehenden
Windung 21 in ihrer Position vertauscht und die drei Teilleiter
sind in der zweiten Windung 22 in der Reihenfolge L3-L2-L1
angeordnet.
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In
der folgenden Windung 23 sind die Teilleiter L1, L2, L3
wiederum so angeordnet wie in der ersten Windung 21. Das
heißt,
es liegt nach der zweiten Windung 22 widerum eine Umschichtung
der Teilleiter L1, L2, L3 bzw. eine Umkehrung ihrer Reihenfolge vor.
Der Teilleiter L3 ist in der Windung 23 am tiefsten in
der Nut 10 gelegen, während
der Teilleiter L1 in der Windung 23 am weitesten oben in
der Nut 10 liegt. Die Reihenfolge ist hier somit L1, L2,
L3.
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Zwischen
der Windung 23 und der Windung 24 liegt wiederum
eine Umschichtung der Teilleiter L1, L2, L3 bzw. eine Umkehrung
ihrer Reihenfolge gegenüber
der vorhergehenden Windung vor, so daß in der Windung 24 die
Teilleiter L1, L2, L3 so angeordnet sind, wie in der Windung 22.
Das heißt,
gegenüber
der vorhergehenden Windung 23 sind die Teilleiter L1 und
L3 in Windung 24 wiederum in ihrer Position vertauscht,
so daß nun
der Teilleiter L1 am tiefsten in der Nut 10 gelegen ist,
während
der Teilleiter L3 am weitesten oben in der Nut 10 liegt.
Die Reihenfolge der Teilleiter ist daher L3-L2-L1.
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In
dem hier gezeigten Beispiel liegt jeweils nach w/4, 2·w/4 und
3·w/4
eine Umschichtung der Teilleiter L1, L2, L3 bzw. Umkehrung der Reihenfolge ihrer
Anordnung vor, wobei mit w die Anzahl der Windungen in der gesamten
Wicklung bezeichnet ist. Das hier gezeigte Beispiel gilt allgemein
für eine Wicklung
mit einer beliebigen Anzahl von Windungen, wobei jeweils nach einem
Viertel der Windungen eine Umschichtung vorliegt, wobei der Teilleiter
oder Draht, der vor der Umschichtung am tiefsten in der Nut 10 liegt
nach dem Umschichten bzw. Wenden am weitesten oben in der Nut 10 liegt.
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Allgemein
liegt die Umschichtung in der Wicklung jeweils nach einer Anzahl
von Windungen wwend vor, wobei wwend definiert ist durch: wwend = w/(2 + k), mit
k = 0, 2, 4, 6, ... (1)
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Durch
die ordentlich parallel nebeneinander in der Nut 10 plazierten
Drähte
bzw. Teilleiter L1, L2, L3 wird ein sehr hoher Kupferfüllfaktor
erreicht, der bis zu 20% höher
sein kann als bei herkömmlicher Wicklungsherstellung.
Durch die Umschichtung der Teilleiter L1, L2, L3 wird eine gleichmäßige Streuflußverkettung
der Teilleiter und damit eine gleichmäßige Stromverteilung auf die
Teilleiter erreicht. In der hier gezeigten Ausführungsform sind der Einfachheit
halber drei Teilleiter L1, L2, L3 vorhanden, allgemein ist jedoch
eine beliebige Anzahl von Teilleitern möglich.
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Im
Sinne einer geordneten Drahtführung,
die gleichzeitig einen hohen Füllfaktor
garantiert, ist es zweckmäßig, k so
klein wie möglich
zu wählen.
Es hat sich dabei jedoch gezeigt, daß mit einmaligem Wenden nach
wwend = w/2 in bestimmten Fällen noch keine
sehr hohe statistische Sicherheit bezüglich der gleichmäßigen Streuflußverkettung
erzielt wird, da es aufgrund der Wendung bzw. Umschichtung unter Umständen zu
Unregelmäßigkeiten
während
des Wickelvorganges kommen kann.
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Das
heißt,
aufgrund der Wendung kreuzen sich die Drähte oder Teilleiter einer unteren
Lage, weshalb die Teilleiter bei der nächsten Lage mehr oder weniger
weit auseinander springen. Es wurde herausgefunden, daß ein optimales
Ergebnis für
viele Anwendungen nach dreimaligem Wenden erzielt wird, wobei das
Wenden bzw. die Umschichtung der Teilleiter jeweils nach wwend = w/4, 2·w/4, 3·w/4 stattfindet. Der Kupferfüllfaktor
entspricht dann noch annähernd
dem Wert ohne Wenden und die gleichmäßige Verteilung des Gesamtstromes
auf die Teilleiter ist mit ausreichend hoher statistischer Sicherheit
gewährleistet.
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Je
nach Nutgeometrie, gesamter Windungszahl und Wickelschema kann es
notwendig sein, die Wendepunkte zu verschieben. Ein besonders gutes Ergebnis
wird erzielt, wenn die Anzahl der Windungen, die ein Teilleiter
als oberster Draht durchläuft, genauso
oder zumindest annähernd
so groß ist
wie die Anzahl der Windungen, die er als unterster Draht durchläuft, um
eine gleichmäßige Streuflußverkettung
aller Teilleiter zu erreichen.
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Bei
der Herstellung der Wicklungen wird eine Wickelmaschine verwendet.
Zum Bewickeln wird ein Wickelkörper,
der beispielsweise ein Statorzahn ist, unter einer Anzahl von n
Teilleiterführungen
bzw. Drahtführungsdüsen gedreht
und so unter definiertem Vorschub eine Wicklung mit w Windungen
hergestellt. Dabei ist die Anzahl der Führungselemente bzw. Drahtführungsdüsen n gleich
der Anzahl der parallelen Teilleiter oder Drähte, die auf dem Wickelkörper aufgebracht
werden.
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Bei
der Wicklungserstellung werden die Teilleiter L1, L2, L3 ordentlich
parallel nebeneinander in der Nut 10 plaziert. Um die oben
bereits beschriebenen Umschichtungen zu erreichen, werden die Drahtführungsdüsen definiert
nach wwend = w/(2 + k) um 180° gedreht,
so daß der
Draht oder Teilleiter der zuerst am tiefsten in der Nut 10 lag,
nun nach dem Wenden der oberste ist (siehe 1). Dabei
ist k = 0, 2, 4, 6, usw.. Die Wendepunkte auf dem Wickelkörper werden
zweckmäßigerweise
bei jeder Dre hung der Drahtführungsdüsen verschoben,
was unter Umständen
je nach Nutgeometrie, gesamter Windungszahl und Wickelschema notwendig
sein kann.
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Ergänzend ist
in 2a und 2b noch
ein bekannter Kunststab bzw. Roebel-Stab gezeigt. 2a zeigt
dabei zwei benachbarte Teilleiter in dem Roebel-Stab, während 2b einen
kompletten Roebel-Stab zeigt.
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Zusammengefaßt wird
durch die vorliegende Erfindung bei vereinfachter Herstellung ein
höherer Füllfaktor
als bei den bekannten Wicklungen oder elektrischen Maschinen erzielt,
da die Teilleiter sich im Nutbereich weniger häufig kreuzen und aufgrund der
verringerten schrägen
Führung
der Teilleiter geringere Teilleiterlängen vorliegen. Dennoch wird durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Teilleiter eine gleichmäßige Verteilung
des Gesamtstromes auf die Teilleiter mit ausreichend hoher statistischer Sicherheit
gewährleistet.
Eine Stromverdrängung wird
wirksam vermieden. Hinzu kommt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung
eine maschinelle Wicklungsherstellung möglich ist, wodurch Kosten im
erheblichen Maß reduziert
werden.