DE102009032882B3

DE102009032882B3 - Method for producing preformed coil for floor winding of dynamo-electric machine using raw coil, involves bending longitudinal sides around specific degrees such that end winding sides are bent at angle from longitudinal sides

Info

Publication number: DE102009032882B3
Application number: DE200910032882
Authority: DE
Inventors: Norbert SCHÖNBAUER
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Flender GmbH
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-07-14

Abstract

The method involves providing a raw coil (2) with two longitudinal sides (3) to insert into slots of a stand or a rotor of a dynamo-electric machine. The raw coil is provided with two end winding sides (4) that are provided to form an end winding of a preformed coil. The longitudinal sides are bent around ninety degrees such that the longitudinal sides are inserted into the slots, and the end winding sides are bent at an angle from the longitudinal sides. The raw coil is wrapped with an insulating material before bending.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formspule für eine Etagenwicklung einer dynamoelektrischen Maschine.The The invention relates to a method for producing a forming coil for one Floor winding of a dynamoelectric machine.

Die Erfindung kommt bei der Herstellung elektrischer Maschinen zum Einsatz, die insbesondere in der oberen Leistungsklasse angesiedelt sind. Bei derartigen Maschinen werden häufig vorgefestigte Formspulen in der Regel manuell in Nuten eines Ständers oder eines Läufers der dynamoelektrischen Maschine eingelegt.The Invention is used in the manufacture of electrical machines, which are located especially in the upper performance class. at Such machines become common prefastened forming coils usually manually in grooves of a stand or a runner inserted the dynamoelectric machine.

Zur elektrischen Isolation der Formspulen werden diese in der Regel mit einem streifenförmigen Isoliermaterial mittels eines dafür vorgesehenen Automaten umwickelt. Damit die Formspulen in die Nuten des Ständers bzw. des Läufers der elektrischen Maschine eingelegt werden können, werden ihre Leiter auf den erforderlichen Nutabstand gespreizt. Je nach dem wie klein der Abstand zwischen den Nuten ist, in die die Leiter der Formspule eingelegt werden, entsteht beim Spreizen im Bereich der Wickelköpfe der Formspule ein Spreizwinkel, der zu klein ist, um ein automatisierten Wickeln der Formspule zuzulassen. Denn mit auf dem Markt befindlichen Automaten für das Aufbringen der Isolierbänder auf die Leiterbündel der Formspulen können die Formspulen nur dann automatisiert bewickelt werden, wenn sie automatenspezifische Mindestbearbeitungsgrößen hinsichtlich des Abstandes zwischen den Spulenseiten und/oder des von den Spulenschenkeln gebildeten Spreizwinkels aufweisen. So muss der Spreizwinkel für ein automatisiertes Wickeln in der Regel mindestens 90° betragen.to Electrical insulation of the form coils are these usually with a strip-shaped insulating material by means of it wrapped vending machine. So that the form coils in the grooves of the stand or the runner the electric machine can be inserted, their conductors are on spread the required groove spacing. Depending on how small the Distance between the grooves is in which the conductors of the forming coil are inserted when spreading in the winding heads of the Forming coil a spread angle that is too small to an automated Allow winding the form of coil. Because with on the market Vending machines for the application of the insulating tapes on the conductor bundles the form coils can the forming bobbins are only automatically wound when they are Machine-specific minimum machining sizes with regard to the distance between the coil sides and / or the spread angle formed by the coil legs exhibit. So must the spread angle for an automated winding usually at least 90 °.

Aus der DE 195 29 970 C1 ist ein Verfahren bekannt, bei der der Spreizwinkel vor dem Wickeln mit dem Isolierband zunächst auf einen Spreizwinkel von mindestens 90° vergrößert wird und die Formspule nach dem Aufbringen des Isoliermaterials so verformt wird, dass sich die für den Einbau in eine elektrische Maschine erforderliche Größe des Spreizwinkels einstellt.From the DE 195 29 970 C1 a method is known in which the spread angle is first increased before winding with the insulating tape to a spread angle of at least 90 ° and the forming coil is deformed after the application of the insulating material so that the required for installation in an electrical machine size of the Spreizwinkels adjusts.

Überlappen sich die Leiter verschiedener Formspulen der dynamoelektrischen Maschine im Bereich der Wickelköpfe, so muss ein Teil der betroffenen Wickelköpfe abgekröpft werden. So sind bei einer Etagenwicklung, bei der die Wickelköpfe mehrerer Formspulen übereinander liegen, zumindest ein Teil der Formspulen mit einem zum Statoräußeren gekröpften Wickelkopf versehen. Somit muss zur Herstellung einer Formspulenwicklung, die eine Anordnung als Etagenwicklung in einer elektrischen Maschine ermöglicht und deren Leiter nur durch eine geringe Nutzahl voneinander getrennt sind, zunächst die Formspule mit dem Isoliermaterial gewickelt werden, anschließend auf den erforderlichen Nutabstand gespreizt werden, bevor schließlich die Wickelköpfe aufwendig abgekröpft werden.overlap the conductors of different form coils of the dynamoelectric Machine in the area of the winding heads, so a part of the affected winding heads must be bent. So are at one Tier winding, in which the winding heads of several form coils above the other lie, at least part of the form of coils with a cranked to the stator outer end winding Mistake. Thus, in order to produce a form coil winding, the an arrangement as a tier winding in an electrical machine allows and their leaders separated only by a small number of slots are, first the Form coil are wound with the insulating material, then on spread the required groove spacing, before finally the Winding heads consuming bent become.

Aus der US 2008/0010812 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Einschichtformspulen für eine elektrische Maschine bekannt. Hierbei wird ein isolierter Leiter mit rechteckförmigem Querschnitt derart um einen Träger gewickelt, dass die Formspule zwei Längsseiten und zwei um 90° zu den Längsseiten verdrehte und abgekröpfte Wickelkopfseiten erhält.From the US 2008/0010812 A1 For example, a method for producing single-layer forming coils for an electrical machine is known. In this case, an insulated conductor with a rectangular cross-section is wound around a carrier in such a way that the shaping coil receives two longitudinal sides and two winding-side sides twisted and bent through 90 ° to the longitudinal sides.

Aus Bala, C., Fetita, Al., Lefter, V.: Handbuch der Wickeltechnik elektrischer Maschinen. 2. Aufl. Berlin, Verlag Technik, 1976, S. 125–126, ist ein aus zwei oder mehreren gesonderten Teilen zusammengesetzter Ständer einer elektrischen Maschine bekannt. Die Teile des Ständers können hiernach gesondert gewickelt werden und, wenn die Abmessungen der betreffenden Maschine sehr groß sind, auch gesondert transportiert werden.Out Bala, C., Fetita, Al., Lefter, V .: Handbook of Winding Electrical Machinery. 2nd ed. Berlin, Verlag Technik, 1976, pp. 125-126 one composed of two or more separate parts stand an electric machine known. The parts of the stand can hereafter be wound separately and, if the dimensions of the concerned Machine are very big, be transported separately.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Formspulen für Etagenwicklungen zu vereinfachen.Of the Invention is based on the object, the production of form coils for floor windings to simplify.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Bei einem solchen Verfahren zur Herstellung einer Formspule für eine Etagenwicklung einer dynamoelektrischen Maschine aus einer Rohspule, wobei die Rohspule zwei Längseiten aufweist, die dafür vorgesehen sind, in Nuten eines Ständers oder eines Rotors der dynamoelektrischen Maschine eingelegt zu werden, und wobei die Rohspule zwei Wickelkopfseiten aufweist, die dafür vorgesehen sind, jeweils einen Wickelkopf der Formspule zu bilden, werden die Längsseiten um 90° derart gebogen, dass die Längsseiten in die Nuten eingelegt werden können und die Wickelkopfseite von den Längsseiten abgekröpft werden.The solution This object is achieved by a method with the features Claim 1. In such a method for producing a forming coil for one Tier winding of a dynamoelectric machine from a raw coil, wherein the raw coil two longitudinal sides that's for that are provided in grooves of a stator or a rotor of dynamoelectric machine to be inserted, and wherein the raw coil has two winding head sides, which are provided, respectively To form a winding head of the former, the long sides around 90 ° like this bent that long sides can be inserted into the grooves and the winding head side are bent from the longitudinal sides.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.advantageous Embodiments of the invention are subject to the dependent claims remove.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehen die beiden Wickelköpfe an den Wickelkopfseiten automatisch dadurch, dass die beiden Längsseiten um 90 Grad gebogen werden. Hierbei geschieht die Biegung in eine Richtung, die es erlaubt, eben diese Längsseiten in die Nuten der elektrischen Maschine einschieben zu können.at the method according to the invention arise the two winding heads automatically at the end of the winding side, in that the two long sides be bent 90 degrees. Here, the bend happens in a Direction that allows just these long sides in the grooves of to insert electrical machine.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Rohspule vor dem Biegen mit einem Isoliermaterial umwickelt. Auf diese Art und Weise kann die Rohspule zunächst unabhängig des zum Einbau in der elektrischen Maschine erforderlichen Abstandes der Längsseiten geformt werden. Bei der Formgebung der Rohspule kann somit in besonderem Maße Rücksicht auf eine einfache automatisierte Wicklung gelegt werden. Die Spulenbreite, die beim späteren Einbau in die elektrische Maschine erforderlich ist, kann bei der Rohspule noch sehr viel größer sein, so dass ein Wicklungsautomat problemlos sämtliche Leiter der Rohspule umwickeln kann. Ebenso kann hierbei sehr einfach ein erforderlicher Winkel von mindestens 90° zwischen den Wickelkopfseiten und den Längsseiten bei der Rohspule gewährleistet werden, wodurch wiederum das voll automatisierte Bewickeln der Rohspule ermöglicht wird.In an advantageous embodiment of the invention, the raw coil is wrapped before bending with an insulating material. In this way, the raw coil can first be formed independently of the required for installation in the electric machine distance of the longitudinal sides. In the shaping of the raw coil can thus in particular extent Consideration should be given to a simple automated winding. The coil width, which is required for later installation in the electrical machine, can still be much larger in the raw coil, so that a winding machine can easily wrap all the conductors of the raw coil. Likewise, this can easily be guaranteed a required angle of at least 90 ° between the winding side and the long sides of the raw coil, which in turn allows the fully automated winding of the raw coil.

Nach dem Wickeln wird schließlich das erfindungsgemäße Biegen der Längsseiten durchgeführt. Hierbei werden die beiden Längsseiten derart um 90° gebogen, dass sie in die vorgesehenen Nuten der elektrischen Maschine eingelegt werden können. Die Abkröpfung der Wickelkopfseiten von den Längsseiten geschieht hierbei automatisch in einem Arbeitsschritt. Es werden also nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt die Wickelköpfe selbst abgekröpft. Vielmehr ergibt sich die Abkröpfung der Wickelkopfseiten durch das Biegen der Längsseiten.To the winding finally becomes the bending according to the invention the long sides carried out. in this connection become the two long sides so bent by 90 °, that they are inserted into the provided slots of the electric machine can be. The bend the winding head sides of the long sides happens automatically in one step. It will So not as known from the prior art, the winding heads themselves bent. Much more results in the bend the winding head sides by bending the long sides.

Eine einfach zu wickelnde Rohspule, die darüber hinaus die Herstellung der Formspule durch das erfindungsgemäße Biegen der Längsseiten um 90° besonders einfach gestaltet, ist dadurch gegeben, dass die Längsseiten und die Wickelkopfseiten der Rohspule vor dem Biegen im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Die Rohspule hat dadurch eine nahezu flache im Wesentlichen zweidimensionale Ausprägung, die auch als Fisch bezeichnet wird.A easy to wind raw coil, beyond the production the shaping coil by the bending of the longitudinal sides according to the invention around 90 ° especially simply designed, is given by the fact that the long sides and the winding head sides of the raw coil before bending substantially lie in one plane. The raw coil thus has a nearly flat essentially two-dimensional expression, also referred to as fish becomes.

Ist ferner in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der Leiterquerschnitt der Rohspule im Wesentlichen rechteckförmig und liegen die Längsseiten und die Wickelkopfseiten der Rohspule vor dem Biegen auf der längeren Rechteckkante in der Ebene, so resultiert eine Formspule, deren Längsseiten sich sehr leicht in schmale Nuten eines Ständers einschieben lassen und für einen hohen Kupferfüllfaktor sorgen. Bei all diesen Ausführungsformen des Verfahrens resultiert eine Formspule, die zur einfachen Ausgestaltung des Ständers oder Läufers einer elektrischen Maschine als Einschichtformspule ausgebildet werden kann.is Furthermore, in an advantageous embodiment of the invention, the conductor cross-section the raw coil substantially rectangular and lie the long sides and the winding head sides of the raw coil before bending on the longer rectangular edge in the plane, so results in a form of coil, the long sides can be very easily inserted into narrow grooves of a stand and for one high copper fill factor. In all these embodiments of the method results in a mold coil, which is for easy design of the stand or runner an electrical machine designed as a single-layer forming coil can be.

Insbesondere bei sehr großen elektrischen Maschinen wie z. B. für getriebelose Turbinen von Windkraft- oder Gezeitenkraftwerken stellt der Transport, die Logistik und die Montage der Maschine in der Turbine oder auf der Baustelle eine sehr große Herausforderung dar. Teilweise werden hierbei Maschinendurchmesser gefordert, die einen Transport der dynamoelektrischen Maschine über die Straße nahezu unmöglich machen. Ent sprechend vorteilhaft kann dennoch auch bei sehr große Maschinen deren Transport in Einzelteilen ermöglicht werden, in dem die Formspule in einem Segment für einen ringförmigen Stator einer dynamoelektrischen Maschine angeordnet ist, dass einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt umfasst und durch Anfügen eines oder mehrerer weiterer Segmente gleicher Bauart zu dem Stator ergänzt werden kann, wobei das Segment Nuten aufweist, in denen mindestens eine erste und eine zweite Formspule einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungsformen angeordnet sind.Especially at very large electrical machines such. B. for gearless turbines of wind power or tidal power plants provides the transport, the logistics and the assembly of the machine in the turbine or on the construction site one very big challenge Partly this machine diameter are required, the a transport of the dynamoelectric machine across the street almost impossible do. Accordingly advantageous can still be used in very large machines their transport are made possible in individual parts, in which the forming coil in a segment for an annular Stator of a dynamoelectric machine is arranged that one essentially circular Cross-section comprises and by adding one or more further Segments of the same type can be added to the stator, the Segment has grooves in which at least a first and a second forming coil of one of the previously described embodiments are arranged.

Somit kann der fertige ringförmige Stator auf der Baustelle bzw. in der Turbine durch Aneinanderfügen derartiger Segmente montiert werden. Einzelne Segmente der beschriebenen Bauart können sehr viel leichter über die Straße transportiert werden, als dies ein kompletter ringförmiger Stator mit dem erforderlichen Bauvolumen ermöglichen würde.Consequently can the finished annular Stator on the construction site or in the turbine by joining such Segments are mounted. Individual segments of the type described can much easier over the street be transported as this is a complete annular stator would allow with the required volume of construction.

Die Wickelkopfausladung eines Stators, der mit den beschriebenen Segmenten aufgebaut ist, kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung deutlich verkürzt werden, indem die erste und zweite Formspule derart in die Nuten des Segmentes eingelegt sind, dass deren abgekröpfte Wickelköpfe in entgegen gesetzte Richtungen weisen.The Winding projection of a stator, with the described segments is constructed in a further advantageous embodiment of the Invention significantly shortened be in such a way by the first and second shaping coil in the grooves of the segment are inserted, that their bent winding heads in opposite point set directions.

Um einen ringförmigen Stator aus Segmenten einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zu bilden, müssen mindestens zwei Segmente vorgesehen werden, wobei diese beiden Segmente jeweils einen Kreisbogen von 180° aufspannen, wenn diese von gleicher Bauform sein sollen. Selbstverständlich ist auch ein Aufbau eines ringförmigen Stators aus mehr als zwei Segmenten möglich, wobei sich deren Größe entsprechend reduziert.Around an annular Stator of segments to one of the embodiments described above need to form at least two segments are provided, these two segments each span a circular arc of 180 °, if they should be of the same design. Of course it is also a construction of an annular Stators of more than two segments possible, with their size accordingly reduced.

Insbesondere bei Windkraftanlagen geht der Trend hin zu getriebelosen Ausführungen, die sehr große Maschinendurchmesser erfordern. Daher ist insbesondere in diesem Einsatzbereich eine Anwendung einer Ausführungsform des zuvor beschriebenen ringförmigen Stators zweckmäßig.Especially in wind turbines, the trend is towards gearless versions, the very big one Machine diameter require. Therefore, especially in this Field of application is an application of an embodiment of the previously described annular Stators appropriate.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:in the Below, the invention with reference to the figures shown in the figures Embodiments described in more detail and explained. Show it:

1 eine Rohspule zur Herstellung einer Formspule nach einer Ausgestaltung der Erfindung, 1 a raw coil for producing a forming coil according to an embodiment of the invention,

2 die resultierende Formspule nach einer Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung und 2 the resulting forming coil after performing a method according to an embodiment of the invention and

3 ein Leiterquerschnitt einer Formspule gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. 3 a conductor cross section of a forming coil according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine Rohspule 2 zur Herstellung einer Formspule nach einer Ausgestaltung der Erfindung. Diese Rohspule 2 hat noch nicht die Gestalt, die für ein Einlegen in eine elektrische Maschine notwendig ist. Die Rohspule 2 besitzt ein rechteckiges Leiterprofil, wobei sie flach auf der längeren Kante besagten Rechtecks aufliegt. Die Rohspule 2 umfasst zwei Längsseiten 3, die über zwei im Verhältnis zu den Längsseiten 3 kürzer ausgeführten Wickelkopfseiten 4 miteinander verbunden sind. Der Abstand der Längsseiten 3 ist hierbei auch noch größer als der Abstand der Nuten, in die die Längsseiten 3 später bei der Montage in der elektrischen Maschine eingelegt werden. Die Längsseiten 3 bilden mit den Wickelkopfseiten 4 in etwa einen rechten Winkel. 1 shows a raw coil 2 for producing a forming coil according to an embodiment of the invention. This raw coil 2 not yet has the shape necessary for insertion into an electric machine agile is. The raw coil 2 has a rectangular conductor profile, lying flat on the longer edge of said rectangle. The raw coil 2 includes two long sides 3 that over two in proportion to the long sides 3 shorter winding head sides 4 connected to each other. The distance between the long sides 3 This is even greater than the distance between the grooves, in which the long sides 3 later inserted in the electrical machine during assembly. The long sides 3 form with the winding head sides 4 at about a right angle.

Durch den verhältnismäßig großen Abstand der Längsseiten 3 voneinander und aufgrund des Spreizwinkels von 90°, die die Wickelkopfseiten 4 und Längsseiten 3 bilden, kann die dargestellte Rohspule 2 mit einer Wickelmaschine sehr einfach automatisch umwickelt werden, um die erforderliche Isolationsschicht herzustellen.Due to the relatively large distance between the long sides 3 from each other and due to the spread angle of 90 °, the winding head sides 4 and long sides 3 can form the illustrated raw coil 2 be easily wrapped automatically with a winding machine to produce the required insulation layer.

In Abhängigkeit des gewünschten Abstandes der Längsseiten 3 bei der noch herzustellenden Formspule, werden auf den Wickelkopfseiten 4 vier Biegelinien 7 definiert. Der Abstand der Biegelinien 7 auf den jeweiligen Wickelkopfseiten 4 ist dabei genau so groß gewählt, wie der Abstand der Nuten, in die die beiden Längsseiten 3 der Formspule später eingelegt werden sollen. Nach dem die dargestellte Rohspule 2 nun mit einem entsprechenden Isoliermaterial umwickelt worden ist, werden die Längsseiten 3 an den Biegelinien 7 um 90° nach oben gebogen. Hierdurch resultiert die in 2 dargestellt Formspule 1.Depending on the desired distance of the long sides 3 in the still to be produced form coil, are on the winding side 4 four bending lines 7 Are defined. The distance of the bending lines 7 on the respective winding head sides 4 is chosen as large as the distance between the grooves, in which the two long sides 3 the former should be inserted later. After the illustrated raw coil 2 now has been wrapped with a corresponding insulating material, the long sides 3 at the bendlines 7 bent 90 ° upwards. This results in the 2 Shown form coil 1 ,

Wie in 2 zu erkennen ist, wird durch diese Biegung an jedem Ende der Formspule 1 automatisch ein Wickelkopf 5 erzeugt, der gegenüber den Längsseiten 3 der Formspule 1 um etwa 90° abgekröpft ist. Durch diese Abkröpfung ist es bei einer Etagenwicklung möglich, mehrere Formspulen 1 im Bereich der Wickelköpfe 5 in einem Ständer oder einem Rotor einer elektrischen Maschine übereinander zu lagern.As in 2 It can be seen through this bend at each end of the forming coil 1 automatically a winding head 5 generated, opposite the long sides 3 the forming coil 1 is bent by about 90 °. By this bend, it is possible in a tier winding, multiple form coils 1 in the area of the winding heads 5 store in a stand or a rotor of an electric machine on top of each other.

3 zeigt einen Leiterquerschnitt einer Formspule gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Es ist zu erkennen, dass die Formspule aus mehreren Teilleitern 9 aufgebaut ist, die gegeneinander isoliert sind. Auf diese Art und Weise kann eine vom Skineffekt bewirkte Stromverdrängung innerhalb des Leiterquerschnittes deutlich reduziert werden. Weiterhin ist zu erkennen, dass insgesamt drei Isolierschichten 10, 11, 12 um das Paket aus Teilleitern 9 gewickelt ist. Die isolierte Formspule füllt die dargestellte Nut nahezu komplett aus, so dass ein hervorragender Kupferfüllfaktor erzielt wird. 3 shows a conductor cross-section of a forming coil according to an embodiment of the invention. It can be seen that the shaping coil consists of several sub-conductors 9 is constructed, which are isolated from each other. In this way, caused by the skin effect current displacement within the conductor cross-section can be significantly reduced. Furthermore, it can be seen that a total of three insulating layers 10 . 11 . 12 around the package of sub-conductors 9 is wound. The insulated forming coil fills the illustrated groove almost completely, so that an excellent copper filling factor is achieved.

Claims

Method for producing a shaping coil ( 1 ) for a tier winding of a dynamoelectric machine from a raw coil ( 2 ), wherein the raw coil ( 2 ) two long sides ( 3 ), which are intended to be inserted in grooves of a stator or a rotor of the dynamoelectric machine, and wherein the raw coil ( 2 ) two winding head sides ( 4 ), which proceed to each have a winding head ( 5 ) of the forming coil ( 1 ), the long sides ( 3 ) are bent by ninety degrees so that the long sides ( 3 ) can be inserted into the grooves and the winding side ( 4 ) from the long sides ( 3 ) are bent.

Method according to claim 1, wherein the raw coil ( 2 ) is wrapped before bending with an insulating material.

Method according to one of claims 1 or 2, wherein the longitudinal sides ( 3 ) and the winding head sides ( 4 ) of the raw coil ( 2 ) lie substantially in one plane before bending.

Method according to one of the preceding claims, wherein the conductor cross section of the raw coil ( 2 ) is substantially rectangular in shape and the longitudinal sides ( 3 ) and the winding head sides ( 4 ) of the raw coil ( 2 ) lie on the longer rectangle edge in the plane before bending.