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Wickelkopfausbildung für Hochspannungsgeneratoren Es ist bekannt,
die Wicklungen von Wechselstrommaschinen so auszubilden, daß die Wickelkopfteile
der Spulen oder Leiterstäbe in Kegelflächen geführt sind, wobei die Anwendung von
Kegeln mit einem geringen Neigungswinkel der Größenanordnung von 10 bis 20° in verschiedener
Beziehung große Vorteile bietet. Bei den bisher bekannten Wickelköpfen dieser Art
erfolgt die Herstellung in der Weise, daß die Wickelkopfteile auf einer Kegelform
hergestellt werden, wobei sie kurz hinter dem Nutaustritt einer doppelten Biegung
-nämlich einerseits in radialer Richtung und andererseits in Richtung der angestrebten
Evolvente unterworfen werden. F i g. 1 gibt schematisch eine derartige Anordnung
im Schnitt durch den Wickelkopf wieder. Für diese ist charakteristisch, daß die
Leiter an jeder Stelle praktisch senkrecht zu dem Mantel des Kegels stehen (vgl.
die Querschnitte A der Leiter), in dem sie verlaufen. Die Erfindung geht davon aus,
daß sich bei dieser Wicklungsausbildung infolge der doppelten Biegung Schwierigkeiten
beim Einbau der Wicklung, besonders bei den letzten Stäben ergeben, weil infolge
der doppelten Biegung Deformierungen der Stabseiten eintreten, die ein einfaches
Einlegen der Leiter unmöglich machen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Wicklungsausführung
derartiger Hochspannungswicklungen für elektrische Generatoren mit evolventenförmig
in Kegelflächen verhältnismäßig geringer Neigung verlaufenden Wickelkopfteilen der
Spulenseiten oder Leiterstäbe, welche die erwähnten Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß
zeichnet sich diese Wicklung dadurch aus, daß die zu Wickelköpfen abgebogenen Spulen-
oder Stabseiten mit in jedem Axialschnitt zur Maschinenachse parallelen Schmalseiten
bzw. senkrechten Längsseiten geführt sind, wobei die Stab- oder Spulenseiten zwischen
ihren geraden Nutenteilen und den evolventenförmig geführten Teilen zunächst im
Anschluß an die geraden Teile in Tangentialebenen an die Oberseite der Stäbe begrenzenden
Zylinderflächen bogenförmig abgebogen sind und danach in die Evolventen übergehen.
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Die neue Wickelkopfausbildung ermöglicht es, die bei der üblichen
Herstellung auf einer kegelförmigen Form eintretenden Deformierungen bzw. Hinterschneidungen
zu vermeiden, so daß die Schwierigkeiten, die sich beim Einlegen der Wicklung, insbesondere
der letzten Stäbe ergeben, entfallen. Infolge der stets senkrechten Lage der Leiterstäbe
zur Maschinenachse ergibt sich ferner der Vorteil, daß die für die Schaltverbindungen
umgebogenen Stabenden ohne weiteres auf Zylinderflächen angeordnet werden können,
wodurch ihr Durchmesser kleiner gehalten wird und in radialer Richtung ein erheblicher
Raumgewinn erzielt wird. Letzteres ist besonders für die Anordnung der Ringleitungen
günstig. Weiter bietet die erfindungsgemäße Anordnung besondere Vorteile für Leiterstäbe
mit Innenkanälen, da die auftretenden Stabverwindungen geringer sind und das Biegen
der Stäbe im Bereich der Wickelkopfteile erleichtert ist.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispieles
erläutert werden, auf das sich die F i g. 2 und 3 der Zeichnung beziehen. F i g.
2 gibt einen Axialschnitt durch den Wickelkopfbereich einer elektrischen Maschine
wieder. In der Zeichnung ist mit 1 das Eisenblechpaket bezeichnet. 2 ist die Maschinenachse
bzw. geometrische Achse der Bohrung des Eisenblechpaketes 3 und 4 bedeuten die geraden
in Nuten liegenden Leiterstabteile, deren abgebogene Wickelkopfteile mit 5 und 6
bezeichnet sind. Die Wickelkopfteile 5 bzw. 6 der Ober- bzw. Unterstäbe sind nun
in Evolventenforrn innerhalb von Kegelflächen so geführt, daß - wie die angedeuteten
Schnittflächen 3urch die Wickelkopfteile nebeneinanderliegenden Wicklungsleiter
bei A erkennen lassen - die Schmalseiten der geschnittenen Leiter parallel zur Maschinen-
oder Bohrungsachse verlaufen bzw. die Leiter bezüglich ihrer Höhe betrachtet senkrecht
zur Maschinenachse stehen.
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Im einzelnen ist die Ausbildung der Wickelköpfe genauer aus F i g.
3 a und 3 b ersichtlich, in der in einem Axialschnitt bzw. einer Grundrißabwicklung
die
Führung eines Leiters im Wickelkopf veranschaulicht ist. In F i g. 3 bedeutet 10
die Begrenzungslinie, an der das Eisenblechpaket aufhört und der gerade Nutenleiterteil
des Unterstabes 4 aus dem Eisenblechpaket austritt. Mit 11 ist die Zylinderfläche
angedeutet, auf der innerhalb der Nuten die Oberseiten der Leiterstäbe
4 liegen. In dem sich an die Begrenzungsfläche 10 in axialer Richtung
anschließenden Bereich 12 wird nun - wie der abgewickelte Grundriß der F i g. 3
b erkennen läßt -der Wickelkopfteil des Stableiters 4 zunächst mit einem gewissen
Krümmungsradius r abgebogen, wobei die Oberseite des Unterstabes tangential zu der
Zylinderfläche 11 liegt. Anschließend an den Bereich 12 wird nun der
Wickelkopfteil 4 nach einer Evolvente abgebogen und derart geführt, daß der Stab
in jedem durch die Achse gehenden Schnitt seine bisherige Lage beibehält, d. h.
die Ober- und Unterseite des Stabes parallel zur Maschinenachse liegen bzw. der
Stab in Richtung seiner Höhe betrachtet, senkrecht zur Maschinenachse liegt. In
dem Axialschnitt der F i g. 3 a sind wieder die Querschnitte A verschiedener innerhalb
der Wicklung nebeneinanderhegender Leiter gestrichelt angedeutet.
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Wie die F i g. 1 bis 3 erkennen lassen, ermöglicht die erfindungsgemäße
Wickelkopfausbildung ohne weiteres, die Wicklungsleiter an den Enden so um eine
zur Maschinenachse senkrechte Biegekante o umzubiegen, daß die umgebogenen Enden
9 der Stabteile auf Zylinderflächen liegen, was - wie oben angedeutet - den Vorteil
der Raumersparnis hat.
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Die F i g. 3 a, 3 b beziehen sich auf die Anordnung der Unterstabwickelkopfteile.
Grundsätzlich erfolgt die Ausbildung der Oberstabwickelkopfteile in der gleichen
Weise, wobei jedoch nur zu berücksichtigen ist, daß der Winkel des Kegels, innerhalb
dessen als Hüllkurve die Wickelkopfteile verlaufen, für Oberstab und Unterstab verschieden
groß ausgeführt sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Führung der Wickelkopfteile ergibt sich,
daß nur bestimmte Kanten der in Evolventenform geführten Stab- oder Spulenteile
auf einem Kegelmantel liegen. Um auch in diesem Falle eine sichere Abstützung der
Wickelkopfleiter auf einer größeren Fläche zu erzielen, werden gemäß der weiteren
Ausgestaltung der Erfindung zwischen den eigentlichen z. B. kegelförmige Flächen
aufweisenden Stützteilen der Maschinenkonstruktion und den Wickelkopfteilen verformbare
Zwischenlagen angewendet, die eine flächige Abstützung der einzelnen Wickelkopfteile
beispielsweise auf den äußeren Schmalseiten ermöglichen. In F i g. 2 bzw. 3 sind
diese Zwischenlagen mit 14, sowie die Stützteile mit 15 bezeichnet. In besonders
vorteilhafter Weise können die Zwischenlagen 14 durch Glasfasergespinste, Rowings
oder ähnliche Massen gebildet werden, die mit einem aushärtendem Kunstharz, Polyesterharz,
Epoxydharz od. dgl getränkt sind. Auf diesem Wege ist es möglich, nach dem Einlegen
der Wicklung und dem Abstützen derselben einen festen Verband zwischen den Wickelkopfteilen
und den Stützteilen herzustellen, innerhalb dessen die einzelnen Wickelkopfteile
auf größerer Fläche gegenüber den Stützteilen abgefangen sind.
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Wie aus der vorstehenden Erläuterung der Erfindung hervorgeht, weicht
die bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorhandene Biegeform von der bisher verwendeten
kegelförmigen Biegeform ab und zwar wird die kegelförmige Biegeform für die Wickelkopfteile
durch eine muldenartige oder trommelförmige Form ersetzt. Hierbei wird der Stab
auf einer zur Bohrung der Maschine parallelliegenden Mulde oder Trommel geformt
und zwar in der Weise, daß die einhüllende Fläche für die Gesamtheit der Stäbe nach
dem Einbau in die Maschine wieder ein Kegel wird. Der Form liegt der Kegel als Grundfigur
zugrunde. auf der der Leiter in der erwähnten Lage bezug auf die Maschinenachse
entlang einer Kreisvolvente geführt wird.
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Die Form für das Biegen der Wickelkopfteile kann beispielsweise in
der Weise hergestellt werden, daß zunächst rechnerisch oder zeichnerisch die Koordinaten
für die Kegelvolvente und zwar die radialen Koordinaten bezogen auf die Zylinderfläche
(11), an der die Oberseiten der geraden Stabteile anliegen, sowie die axialen Koordinaten
bestimmt werden. Danach wird zunächst aus Holz oder einem verformbaren Material
ein mulden- oder trommelförmiger Körper hergestellt, dessen Koordinaten in allen
senkrecht zur Maschinenachse geführten Schnitten den radialen Koordinaten der Evolvente
bezogen auf die über dem Durchmesser des Zylinders 11 aufgetragene Nutteilung entsprechen.
Auf dieser Mulde werden sodann die axialen Koordinaten der Kegelvolvente aufgetragen
und entsprechende Führungswandteile für das Biegen der Wickelkopfteile angesetzt,
die so geneigt sind, daß sich die angestrebte Lage der Wickelkopfleiter in bezug
auf die Maschinenachse ergibt.
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Die F i g. 4 a, 4 b geben zeichnerisch die radialen bzw. axialen Koordinaten
für eine Kegelvolvente zum Abbiegen eines Wickelkopfes wieder. In F i g. 4 a sind
dabei die radialen Koordinaten Sr 1, Sr 2 bis Srn über einem Kreisbogen
B aufgetragen, dessen Durchmesser dem des Zylinders 11 entspricht, auf dem die Oberseiten
der Leiterstäbe innerhalb ihres geraden Verlaufes geführt sind. Die Koordinaten
sind dabei in Abhängigkeit von der Nutteilung aufgetragen. F i g. 4 b gibt die Axialkoordinaten
Sa 1, Sa 2 bis San
wieder, die über dem abgewickelten Kreisabschnitt
der F i g. 4 a in Abhängigkeit von den Nutteilungen tu
aufgetragen sind.
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In Einzelheiten können selbstverständlich Änderungen vorgenommen werden.
Beispielsweise ist es möglich, die Biegeform einfach nur als Ausschnitt einer Mulde
oder Trommel auszuführen, der die für das Abbiegen erforderliche Ausdehnung bzw.
Breite hat.