DE1463910B2

DE1463910B2 - Twist winding for electrical machines with direct liquid or gas cooling

Info

Publication number: DE1463910B2
Application number: DE19631463910
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing 8441 Haselbach Hagedorn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH. 6000 Frankfurt
Priority date: 1963-02-22
Filing date: 1963-02-22
Publication date: 1971-01-14
Also published as: DE1463910A1; AT243365B; CH415817A; BE643878A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drillstabwicklung für elektrische Maschinen mit direkter Flüssigkeits- oder Gaskühlung, bei der ein Teil der Leiter als Massivleiter und ein Teil als Hohlleiter mit gegenüber den Massivleitern mindestens doppeltem Querschnitt ausgebildet ist.The invention relates to a twisted bar winding for electrical machines with direct Liquid or gas cooling, with part of the conductor as a solid conductor and part as a waveguide compared to the solid conductors is formed at least twice the cross-section.

Zur guten Wärmeabfuhr ist es erforderlich, den Querschnitt der Hohlleiter möglichst groß zu wählen. Damit ist gewährleistet, daß eine ausreichende Menge des Kühlmittels durch die Hohlleiter strömen kann, ohne daß ein übermäßig hoher Förderdruck notwendig ist. ,For good heat dissipation, it is necessary to choose the cross-section of the waveguide as large as possible. This ensures that a sufficient amount of the coolant can flow through the waveguide, without an excessively high delivery pressure being necessary. ,

Dementgegen steht aber die Forderung, die Leiterhöhe allgemein möglichst klein zu halten, um die Zusatzverluste infolge der Stromverdrängung zu begrenzen. On the other hand, there is the requirement to generally keep the ladder height as small as possible in order to achieve the To limit additional losses due to the displacement of electricity.

Durch die französische Patentschrift 1 231782 ist es in diesem Zusammenhang bekanntgeworden, die Hohlleiter mit gegenüber den Massivleitern doppeltem Querschnitt auszubilden, um so bei verhältnismäßig kleinen Zusatzverluslen der Massivleiter eine gute Kühlung zu erreichen. Dabei sind die Hohlleiter in bestimmten Abständen zwischen den Massivleitern angeordnet und mit diesen verdrillt. Das bringt den Vorteil einer guten Kühlung; wegen des verhältnismäßig großen Querschnitts der Hohlleiter können aber die Zusatzverluste nicht auf ein erwünschtes Minimum gebracht werden.From the French patent specification 1 231782 it has become known in this context that To form waveguides with a cross-section that is double that of solid conductors, so as to be relatively small additional losses of the solid conductor to achieve good cooling. Here are the waveguides arranged at certain distances between the solid conductors and twisted with them. That brings the Advantage of good cooling; because of the relatively large cross section of the waveguide but the additional losses cannot be reduced to a desired minimum.

Um bei solchen Leiterstäben die Stromverdrängungsverluste zu verringern, ist es durch die deutsche Auslegeschrift 1048 335 bekannt, die Hohlleiter aus einem elektrisch weniger gut leitenden Material herzustellen. Diese Maßnahme erfordert wegen des schlechteren Gesamtleitwerts aber bei gleicher Stromdichte in der Nut einen größeren Nutquerschnitt.In order to reduce the current displacement losses in such conductor bars, it is through the German Auslegeschrift 1048 335 known to produce the waveguide from a less electrically conductive material. Because of the poorer overall conductance, this measure is necessary with the same current density a larger groove cross-section in the groove.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Gewährleistung einer ausreichenden Wärmeabfuhr die Zusatzverluste bei einer Drillstabwicklung der eingangs genannten Art entscheidend zu verringern.The object of the invention is to reduce the additional losses while ensuring sufficient heat dissipation to be decisively reduced in the case of a twisted bar winding of the type mentioned at the beginning.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hohlleiter nur im unteren, nahe dem Nutgrund befindlichen Bereich der Nut, die Massivleiter dagegen nur im oberen, nahe der Nutöffnung befindlichen Bereich angeordnet sind, wobei Hohlleiter und Massivleiter getrennt verdrillt sind und das Verhältnis des unteren Bereichs zum oberen Bereich nicht größer als 4 :1 ist.This object is achieved in that the waveguide only in the lower, near the The area of the slot located at the bottom of the slot, whereas the solid conductors are only in the upper, near the slot opening located area are arranged, with the waveguide and solid conductor are twisted separately and that The ratio of the lower area to the upper area is not greater than 4: 1.

Da nur noch Leiter mit geringem Querschnitt in dem oberen Teil der Nut vorhanden sind, in dem im wesentlichen die Stromverdrängung wirksam ist, sind die Zusatzverluste weit geringer, als wenn noch zusätzlich die Hohlleiter mit ihrem großen Querschnitt in diesem Bereich angeordnet sind. Im unteren Bereich der Nut dagegen ist die Stromverdrängung gering, so daß dort die Leiter großen Querschnitts vorgesehen sein können, ohne daß die durch sie hervorgerufenen Zusatzverluste ins Gewicht fallen. Die Verringerung der Zusatzverluste bringt den Vorteil, daß die erzeugte Verlustwärme nicht so groß ist. Deshalb muß die Kühlung dieses Nutteils nicht so intensiv wie bei den bekannten Anordnungen sein. Insgesamt gesehen kann dann also entweder der Drillstab nach der Erfindung wegen der geringeren Verlustwärme elektrisch stärker ausgenutzt werden als die bekannten Wicklungsstäbe, oder der Aufwand für die Kühlung kann verringert werden.Since there are only conductors with a small cross-section in the upper part of the groove, in which in the essentially the current displacement is effective, the additional losses are far lower than if additionally the waveguides are arranged with their large cross-section in this area. In the area below the groove, however, the current displacement is low, so that there is provided the conductor with a large cross-section can be without the additional losses caused by them being significant. the Reducing the additional losses has the advantage that the heat loss generated is not so great. Therefore, the cooling of this groove part does not have to be as intensive as in the known arrangements. Overall, either the twist rod according to the invention can then be used because of the lower Heat loss can be used more electrically than the known winding bars, or the effort for cooling can be reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and are described below described in more detail. It shows

F i g. 1 eine Zweischichtwicklung mit einem Oberstab aus Massivleitern und einem Unterstab aus Hohlleitern,F i g. 1 a two-layer winding with an upper bar made of solid conductors and a lower bar Waveguides,

Fig. 2 den Anschluß der Anordnung gemäß F i g. 1 an eine Kühlmittelverteilerkammer undFig. 2 shows the connection of the arrangement according to F i g. 1 to a coolant distribution chamber and

F i g. 3 eine Zweischichtwicklung, bei der der Oberstab nur teilweise aus Massivleitern besteht.F i g. 3 a two-layer winding in which the top bar only partially consists of solid conductors.

Gemäß F i g. 1 sind nur im unteren Bereich 2 der Nutl Hohlleiter 4 angeordnet, während der obere Bereich 3 lediglich Massivleiter 5 enthält. Die Massivleiter 5 sind im Querschnitt wesentlich kleiner als die Hohlleiter 4, wodurch die Kupferzusatzverluste gering gehalten werden. Im oberen Bereich 3 der Nut 1 ist bekanntlich die Stromverdrängung unverhältnismäßig größer als im unteren Bereich 2. Die Wärme kann entsprechend den Pfeilen 9 vom Kupfer der Massivleiter 5 an das Eisen abgegeben werden, von wo sie teilweise über die ,Zahnflanken von der Luft abgeführt wird und teilweise auch entsprechend den Pfeilen 10 zum gekühlten Teil des Drillstabes, nämlich den Hohlleitern 4, übertritt. Eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr wird dadurch ermöglicht, daß sämtliche Massivleiter durch die Verdrillung irgendwann auch einmal nahe zum unteren Bereich 2 der Nut 1 kommen und dabei auch Wärme entsprechend den Pfeilen 11 an die Hohlleiter 4 abführen können. According to FIG. 1 are only arranged in the lower region 2 of the Nutl waveguide 4, while the upper Area 3 only contains solid conductor 5. The solid conductors 5 are much smaller in cross section than that Waveguide 4, as a result of which the additional copper losses are kept low. In the upper area 3 of the groove 1 the current displacement is known to be disproportionately greater than in the lower area 2. The heat the solid conductor 5 can be released from the copper to the iron according to the arrows 9, from where it is partly carried away by the air via the tooth flanks and partly also corresponding to the Arrows 10 to the cooled part of the twisted rod, namely the waveguides 4, crosses. Another improvement the heat dissipation is made possible by the fact that all solid conductors are twisted at some point come close to the lower area 2 of the groove 1 and thereby also heat can lead away to the waveguide 4 according to the arrows 11.

Die Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht zu Fig. 1, wie die Schenkel 7 der Hohlleiter 4 in eine Wasserkammer 8 eingeführt sind.FIG. 2 shows, in a side view of FIG. 1, how the legs 7 of the waveguide 4 are inserted into a water chamber 8.

In F i g. 3 ist dargestellt, daß auch der Oberstab der Zweischichtwicklung teilweise mit Hohlleitern 4 ausgebildet sein kann, wodurch eine Vergrößerung der Wärmeabfuhr erzielt wird, wie es besonders bei Grenzleistungsmaschinen notwendig sein wird. Das Verhältnis zwischen den Hohlleitern 4 und den Massivleitern 5 des Oberstabes richtet sich jedoch nach den jeweils vorhandenen Gegebenheiten, insbesondere nach dem Grad der Stromverdrängung. Das Verhältnis des unteren Bereichs zum oberen Bereich von 4:1 sollte aber dabei nach praktischen Erfahrungen nicht überschritten werden.In Fig. 3 it is shown that the top bar of the two-layer winding is also partially covered with waveguides 4 can be formed, whereby an increase in heat dissipation is achieved, as is particularly the case with Limit performance machines will be necessary. The relationship between the waveguides 4 and the However, solid ladders 5 of the upper rod depends on the particular circumstances according to the degree of current displacement. The ratio of the lower range to the upper range However, based on practical experience, the range of 4: 1 should not be exceeded.

Claims

Claim:

Twisted winding for electrical machines with direct liquid or gas cooling the part of the conductor as a solid conductor and a part as a waveguide with opposite the solid conductors at least double cross-section is formed, characterized in that the waveguide (4) only in the lower region (2) of the groove (1), which is located near the base of the groove, which Solid conductors (5), on the other hand, are only arranged in the upper area (3) located near the slot opening are, the waveguide (4) and solid conductor (5) are twisted separately and the ratio of the lower area (2) to upper area (3) is not greater than 4: 1.