DE1104049B

DE1104049B - Winding for dynamo machines

Info

Publication number: DE1104049B
Application number: DEA26973A
Authority: DE
Inventors: William Lyle Ringland
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1956-04-16
Filing date: 1957-04-16
Publication date: 1961-04-06

Description

Wicklung für Dynamomaschinen Die Erfindung betrifft eine Wicklung für den Ständerkern einer dynamoelektrischen Maschine, in der der elektrische Leiter, der den zum Einlegen in eine Nut im Ständerkern bestimmten Teil der Wicklung bildet, eine in zwei Reihen angeordnete Mehrzahl von Teilleitern hat, wobei jede Reihe eine gleiche Anzahl von Teilleitern enthält und jeder Teilleiter durch Drehung um 360° so verschränkt ist, daß er jede Lage der anderen Teilleiter in beiden Reihen über im wesentlichen gleiche Teile der Leiterlänge einnimmt.Winding for dynamo machines The invention relates to a winding for the stator core of a dynamo-electric machine, in which the electrical conductor, which forms the part of the winding intended for insertion in a slot in the stator core, has a plurality of sub-conductors arranged in two rows, each row having one contains the same number of sub-conductors and each sub-conductor by rotation through 360 ° is so interlaced that it covers every layer of the other sub-conductors in both rows occupies substantially equal parts of the conductor length.

Bei Wicklungen elektrischer Maschinen, insb@esondere bei Wechselstrommaschinen, .aus einem massiven Leiter mit großem Querschnitt entstehen, besonders wenn sie in tiefen Nuten im Anker untergebracht sind, hohe Wirbelstromverluste, die ihren Ursprung in der Stromverdrängung haben, welche durch den mit dem Leiter verketteten Streufluß hervorgerufen wird. Dabei rufen sowohl der Nutenstreufluß, welcher den im Blechpaket befindlichen Teil der Ankerleiter durchsetzt, wie auch der Stirnstreufluß, der sich in den Stirnverbindungen außerhalb des Blechpaketes ausbildet, Wirbelstromverluste durch Stromverdrängung hervor.In the case of windings in electrical machines, especially in the case of AC machines, . arise from a solid conductor with a large cross-section, especially if they are housed in deep grooves in the armature, high eddy current losses that their Originate in the current displacement caused by the chained to the conductor Stray flux is caused. Both the Nutenstreufluß, which call the part of the armature conductor located in the laminated core penetrates, as well as the forehead leakage flux, which forms in the end connections outside the laminated core, eddy current losses by current displacement.

Zur Verminderung der Wirbelstromverluste wird der Leiter, der den Teil der Wicklung bildet, aus einer Anzahl parallel geschalteter, versetzter Teilleiter aufgebaut, die gegeneinander isoliert sind.To reduce eddy current losses, the conductor that the Part of the winding is made up of a number of offset partial conductors connected in parallel which are isolated from each other.

Ein Verfahren, um die Teilleiter in dem zum Einlegen in die Nut bestimmten Teil des Leiters zu versetzen, besteht darin, daß die Teilleiter gleichmäßig um 360° versetzt werden, so daß jeder Teilleiter alle Lagen über eine gleiche Strecke längs der ganzen Nut einnimmt. Bei dieser Versetzungsweise liegen die Teilleiter an den entgegengesetzten Enden der Nut, jedoch in derselben relativen Stellung radial zur Nut, d. h., die Teilleiter, die an dem einen Ende in der Nut oben liegen, befinden sich auch am anderen Ende in der Nut oben. Spannungen, diedurch den unterschiedlichen Stirnstreufluß in den Teilleibern induziert werden, werden nicht ausgeglichen.A method to the sub-conductor in which intended for insertion into the groove To offset part of the conductor consists in moving the sub-conductors evenly around 360 ° offset, so that each sub-conductor all layers over the same distance occupies along the entire groove. The sub-conductors are located in this type of offset at the opposite ends of the groove but in the same relative position radially to the groove, d. that is, the sub-conductors that are located at one end in the groove at the top at the other end in the groove above. Tensions caused by the different Forehead leakage induced in the part of the abdomen will not be compensated for.

Ein gleichmäßiges Versetzen der Teilleiter über 180°, so daß diese Teilleiter an gegenüberliegenden Enden des Leiters gerade umgekehrt liegen, hat die Wirkung, Streuspannungen auszugleichen, die von Änderungen im Stirnstreufluß herrühren. Da die Teilleiter aber nicht alle Lagen für gleiche Teile der Leiterlänge einnehmen, werden die vom Nutenstreufluß induzierten Spannungen nicht genügend ausgeglichen.A uniform displacement of the sub-conductors over 180 °, so that this Partial conductors are just reversed at opposite ends of the conductor the effect of offsetting stray voltages caused by changes in forehead stray flux originate. Since the partial conductors but not all layers for equal parts of the conductor length occupy, the stresses induced by the flux leakage are not sufficiently balanced.

Es ist auch bekannt, daß zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten durch den Stirnstreufluß die Teilleiter innerhalb der Stirnverbindungen selbst verschränkt werden. Dieser Maßnahme steht als hauptsächliche Schwierigkeit der Mangel an Platz im Wickelkopf entgegen. Jede Verschränkung von Teilleitern vergrößert die Abmessungen des gesamten Leiters und läßt eine erwünschte, möglichst kurze Länge der Stirnverbindungen nicht zu.It is also known that to avoid eddy current losses through the forehead leakage flux entangles the partial conductors within the forehead connections themselves will. The main difficulty with this measure is the lack of space opposite in the winding head. Any entanglement of partial conductors increases the dimensions of the entire conductor and allows a desired, as short as possible length of the end connections not to.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist auch vorgeschlagen worden, die Teilleiter in den Stirnverbindungen gruppenweise und nicht einzeln zu versetzen. Hiermit wird jedoch nur ein Kompromiß erreicht, da die Zahl der Gruppen nicht größer als die Zahl der Spulen je Phase gewählt werden kann.To overcome these difficulties it has also been suggested to move the sub-conductors in the end connections in groups and not individually. However, this only achieves a compromise, since the number of groups is not larger can be chosen as the number of coils per phase.

Es ist auch bekannt, den Verschränkungsgrad, innerhalb und außerhalb, der Nut so zu wählen, daß ein Ausgleich der vom Stirnstreufeld induzierten Spannung durch die vom Nutenstreufeld induzierte Spannung bewirkt wird. Dieses Verfahren liefert jedoch keine befriedigenden Ergebnisse, da sich das Stirnstreufeld nur sehr ungenau vorausberechnen läßt und damit die Dimensionierung der Verschränkung sehr schwierig ist.It is also known to determine the degree of entanglement, inside and outside, of the groove to be chosen so that a compensation of the voltage induced by the frontal stray field caused by the voltage induced by the slot leakage field. This method does not provide satisfactory results, however, since the forehead scatter field is only very Can be calculated inaccurately in advance and thus the dimensioning of the entanglement very is difficult.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine verbesserte Anordnung der Teilleiter in einem unterteilten Leiter einer Wicklung zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet.The invention has set itself the goal of an improved arrangement the sub-conductor in a sub-divided conductor to create a winding that has this Avoids disadvantages.

Nach der Erfindung wird jeder Teilleiter durch eine zusätzliche Drehung so verschränkt, daß er an entgegengesetzten Enden des Leiters in der Ständernut relativ umgekehrte Lagen einnimmt, die um 180,° gegeneinander gedreht sind, und daß keine Verschränkung in den Stirnverbindungen außerhalb der Enden der Ständernüt stattfindet. Vorzugsweise wird jeder Teilleiter innerhalb der Länge des Leiters durch Drehung um 540° versetzt. Nach einem weiteren Merkmal werden die Teilleiter gleichförmig, aber im ersten und vierten Viertel der Leiterlänge mit einer anderen Steigung als im zweiten und dritten Viertel versetzt. Durch das Versetzen der Teilleiter um mindestens 540° innerhalb der Nut werden nicht nur die vom veränderlichen Nutenstreufluß induzierten Spannungen auf die einzelnen Teilleiter ausgeglichen, sondern es heben sich auch die Unterschiede in den vom Stirnstreufluß induzierten Spannungen auf. Somit kann der Wickelkopf aus uriverschränkten Teilleitern aufgebaut werden, ohne daß merkliche Wirbelstromverluste im Wickelkopf durch Stromverdrängung hervorgerufen werden.According to the invention, each sub-conductor is made by an additional rotation so twisted that it is at opposite ends of the conductor in the stator slot assumes relatively reversed positions that are rotated by 180 ° against each other, and that no entanglement in the end connections outside the ends of the stator nut takes place. Preferably each sub-conductor is within the length of the conductor offset by rotation by 540 °. According to another characteristic, the Partial conductor uniform, but with in the first and fourth quarter of the conductor length a different slope than in the second and third quarters. By moving the sub-conductor by at least 540 ° within the groove will not only be that of the changeable Slot leakage flux induced voltages balanced on the individual sub-conductors, but the differences in those induced by the forehead scattering flux also stand out Tensions on. This means that the winding head can be built up from interlaced partial conductors without noticeable eddy current losses in the end winding due to current displacement be evoked.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel durch die schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Fig. 1 ist eine schematische Längsansicht eines Leiters, die die Versetzung der Teilleiter gemäß der Erfindung zeigt; Fig.2, 3, 4 und 5 sind Schnitte durch den Leiter nach den Linien II-II, III-III, IV-IV und V-V von Fig.1; Fig.6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung.The invention is illustrated in one embodiment by the schematic Drawings illustrated. Fig. 1 is a schematic longitudinal view of a conductor, which shows the displacement of the sub-conductors according to the invention; Figures 2, 3, 4 and 5 are Sections through the conductor along lines II-II, III-III, IV-IV and V-V of Figure 1; Fig. 6 shows another embodiment of the invention.

In den Zeichnungen (Fig. 2 bis 6) ist ein Leiter 10 von rechteckigem Querschnitt dargestellt. Er ist in eine Nut 11 im Ständerkern 12 einer Dynamomaschine eingelegt, um so einen Teil ihrer Wicklung zu bilden. Zwei Leiter 10 sind in jeder Nut dargestellt, und die gut erstreckt sich der Länge nach zwischen den Querschnitten II-II und V-V nach Fig. 1.In the drawings (Figs. 2 to 6), a conductor 10 is rectangular Cross-section shown. It is in a groove 11 in the stator core 12 of a dynamo machine inserted so as to form part of their winding. Two conductors 10 are in each Groove shown, and which extends lengthways between the cross-sections II-II and V-V according to Fig. 1.

Der Leiter 10 umfaßt eine Mehrzahl rechteckiger Teilleiter, die in den Zeichnungen mit den Buchstaben a, b, c, d, e, f, g, 1z, i, j bezeichnet sind. Die Teil-Leiter a. bis j sind parallel miteinander verbunden, um den Leiter 10 zu bilden.The conductor 10 comprises a plurality of rectangular sub-conductors, which are designated in the drawings by the letters a, b, c, d, e, f, g, 1z, i, j . The sub-ladder a. to j are connected in parallel to form the conductor 10.

Die Teilleiter sind in zwei Reihen nebeneinander angeordnet, und jede Reihe hat dieselbe Anzahl von Teilleitern. Die Teilleiter a bis j sind voneinander durch Einzelisolation jedes Teilleiters isoliert (was in der Zeichnung nicht dargestellt ist) ; gegen die Kernnut und gegen den Nachbarleiter sind sie durch Isolation 14 isoliert.The sub-conductors are arranged in two rows side by side, and each row has the same number of sub-conductors. The sub-conductors a to j are insulated from one another by individual insulation of each sub-conductor (which is not shown in the drawing); they are insulated from the core groove and from the neighboring conductor by insulation 14.

Fig. 1 zeigt schematisch die Versetzung der Teilleiter a bis j über die ganze Länge des Leiters in der Kernnut. Die aus den Teilleitern c, bis e bestehende erste Teilleiterreihe ist mit ausgezogenen Linien, die zweite Reihe aus den Teilleitern f bis j ist gestrichelt dargestellt. Die zweite Reihe ist in Fig.1 ein wenig beiseite gerückt, um die Versetzung der Teilleiter deutlicher zu zeigen. So veranschaulicht der in Fig. 2 .dargestellte OuerschnittII-II die relative Lage der Teilleiter an d.ern einen Ende des Leiters. so, wie der Leiter in die Kernnut eintritt.Fig. 1 shows schematically the offset of the sub-conductors a to j over the entire length of the conductor in the core groove. The first row of sub-conductors consisting of sub-conductors c to e is shown with solid lines, the second row consisting of sub-conductors f to j is shown in dashed lines. The second row has been moved to one side in Fig. 1 to show the offset of the sub-conductors more clearly. The cross-section II-II shown in FIG. 2 illustrates the relative position of the sub-conductors at one end of the conductor. as the conductor enters the core groove.

Beim Verteilen des Leiters über die Kernnutenlänge sind die Teilleiter des Leiters durch Drehung gleichförmig verschränkt. Diese Verschränkung ist in Fig. 1 für die Teilleiter a, bis j im Uhrzeigersinn dargestellt, so daß Leiter a auf Leiter b in der Kernnut von oben nach unten folgt und so weitergeht bis wieder hinaus zum oberen Rand. In der Praxis ist es natürlich ebensogut möglich, die Verschränkung im Gegensinn des Uhrzeigers durchzuführen.When distributing the conductor over the length of the core slot, the conductor elements of the conductor are uniformly interlaced by rotation. This entanglement is shown in Fig. 1 for the sub-conductors a to j in a clockwise direction, so that conductor a follows conductor b in the core groove from top to bottom and so on again to the upper edge. In practice it is of course just as possible to carry out the entanglement in the counter-clockwise direction.

Beim Verteilen des Leiters längs des ersten Viertels der Leiterlänge in der Nut werden die Teilleiter um 180° verschränkt. Die Lage der Teilleiter am Ende der ersten Viertellänge des Leiters und der Nut ist in Fig.3 gezeigt, die einen Querschnitt nach der Linie III-III von Fig. 1 darstellt. Über diese Länge nehmen die Teilleiter die Hälfte der Nutenstellungen über im wesentlichen gleiche Längen dieses Viertels der Leiterlänge ein.When distributing the conductor along the first quarter of the conductor length The sub-conductors are twisted 180 ° in the groove. The location of the sub-conductors on End of the first quarter length of the conductor and the groove is shown in Fig.3, the one Represents a cross-section along the line III-III of FIG. Take over this length the sub-conductors half of the slot positions over essentially the same lengths this quarter of the ladder length.

Über das zweite und dritte Viertel der Leiterlänge, einer Länge, die natürlich der Hälfte der Leiterlänge gleich ist, werden die Teilleiter wieder gleichförmig um 180° verschränkt, aber die Verschränkung erfolgt nur mit der halben Steigung der Verschränkung im ersten Viertel der Leiterlänge. Die Lage der Teilleiter am Ende von drei Vierteln der Leiterlänge ist in Fig. 4 dargestellt, die einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 wiedergibt. Die Lage der Teilleiter an dieser Stelle entspricht der Lage beim Eintritt in die Kernnut, d. h., die gesamte Verschränkung nach drei Vierteln der Leiterlänge beträgt 360°.About the second and third quarter of the ladder length, a length that is of course equal to half the length of the conductor, the sub-conductors become uniform again twisted by 180 °, but the twist only takes place with half the pitch the entanglement in the first quarter of the ladder length. The location of the sub-conductors on End of three quarters of the conductor length is shown in Fig. 4 which is a cross section along the line IV-IV in Fig. 1 reproduces. The position of the sub-conductors at this point corresponds to the position when entering the core groove, i.e. i.e., the entire entanglement after three quarters of the ladder length is 360 °.

Die Lagen, die von den Teilleitern längs des zweiten und dritten Viertels der Leiterlänge eingenommen werden, sind Lagen, die von diesen speziellen Teilleitern längs des ersten Viertels der Leiterlänge nicht eingenommen werden.The layers taken by the sub-conductors along the second and third quarters the length of the ladder are layers that are occupied by these special sub-conductors along the first quarter of the length of the ladder.

Längs des vierten Viertels der Leiterlänge werden die Teilleiter a. bis j wieder durch Drehung um 180° und m.it derselben Steigung wie im ersten Viertel der Leiterlänge gleichförmig versetzt. Die Lage der Teilleiter am Ende des Leiters ist in Fig. 5 als Querschnitt nach der Linie V-V in Fig. 1 dargestellt. An dieser Stelle ist jeder Teilleiter um 5401° verschränkt worden. Die von den einzelnen Teilleitern längs des vierten Viertels der Leiterlänge eingenommenen Lagen entsprechen denen im ersten Viertel der Leiterlänge. Damit hat jeder Teilleiter bei Verschränkung um insgesamt 540° jede zweite Lage in beiden Reihen über im wesentlichen gleiche Abschnitte der Leiter- und Nutenlänge eingenommen.Along the fourth quarter of the length of the ladder, the sub-ladder a. until j again by turning it by 180 ° and m. with the same slope as in the first quarter uniformly offset along the length of the ladder. The position of the sub-conductors at the end of the conductor is shown in FIG. 5 as a cross section along the line V-V in FIG. At this Each sub-ladder has been twisted by 5401 °. Those of the individual sub-heads Layers taken along the fourth quarter of the conductor length correspond to those in the first quarter of the ladder length. This means that every sub-conductor has when entangled by a total of 540 ° every other layer in both rows over essentially the same Sections of the conductor and groove length taken.

Wenn Strom durch den Leiter 10 fließt, so ändert sich der durch diesen Strom hervorgerufene Induktionsfluß in seiner Dichte vom Boden der Nut zu ihrem Rand. Dieser Unterschied in der Induktionsdichte ruft eine Spannungsdifferenz zwischen den Teilleitern hervor. Durch die Versetzung der Teilleiter, wie oben beschrieben, werden die Teilleiterspannungen, die von dem veränderlichen Nutenfluß herrühren, ebenso ausgeglichen wie die Teilleiterspannungen, die in dem radia1 veränderlichen Stirnstreufluß ihren Ursprung haben.When current flows through conductor 10, it changes through it Current evoked induction flux in its density from the bottom of the groove to theirs Edge. This difference in induction density causes a voltage difference between the partial conductors. By moving the sub-conductors, as described above, are the partial conductor voltages that result from the variable slot flow, just as balanced as the sub-conductor voltages that vary in the radia1 Forehead scattering flux have their origin.

Fig. 6 zeigt eine andere Anordnungsweise, bei der in die Nut Kühlrohre 15 in unmittelbarer Berührung mit den Leitern eingelegt sind. Die Teilleitera bis j werden in derselben Weise versetzt, wie dies bei der Anordnung nach Fig. 1 bis 5 beschrieben worden ist.Fig. 6 shows another arrangement in which cooling tubes in the groove 15 are inserted in direct contact with the conductors. The Teilleitera up to j are offset in the same way as in the arrangement of FIGS. 1 to 5 has been described.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Winding for the stator core of a dynamoelectric Machine in which the electrical conductor that is to be inserted into a groove in the stator core forms a certain part of the winding, a plurality of arranged in two rows Has sub-conductors, each row containing an equal number of sub-conductors and each sub-conductor is so twisted by rotation through 360 ° that he each position of the other sub-conductors in both rows over substantially equal parts of the conductor length occupies, characterized in that each sub-conductor by an additional rotation is so interlaced that it is at opposite ends of the conductor in the stator slot assumes relatively reversed positions which are rotated by 180 ° against each other, and that no entanglement in the end connections outside the ends of the stator slot takes place. 2. winding according to claim 1, characterized in that that each wire is offset by rotation through 540 ° within the length of the conductor is. 3. Winding according to claim 2, characterized in that each core of the conductor uniformly by turning through 180 ° over the first quarter of the conductor length 180 ° over the second and third quarter of the ladder length and through 180 ° over that fourth quarter of the ladder length is offset: Publications considered: German Patent Nos. 294 023, 287 323, 514 605, 525105, 587 696.