DE1613091A1 - Statorwicklung dynamoelektrischer Maschine und Verfahren zur Anordnung der Wicklung in den Nuten des Stators - Google Patents

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I ■ PAtENDLlCH MUNICH

Unsere Akte 173Q Anmelder: General Electric Company, Scheneοtady, ITe w York,IT.-Y,USA

Statorwicklung dynamoelektrischer Maschine und Verfahren zur Anordnung der Wicklung in den Nuten des - Stators.

Die Erfindung "be trifft eine mehrphasige Wechselstromwicklung mit mehreren Pölgruppen für den Stator einer dynamoelektrischen Maschine ferner ein Verfahren -zur- Anordnung der Polgruppen in Nuten'des Stators, um die gewünschte Wicklung herzustellen.

Dynamoelektrische mehrphasige Wecirselstromnascliinen wie dreiphasige elektrische Induktionsmotoren haben gewöhnlich eine stationäre Jinheit oder einen Stator mit mehreren auf dem Umfang verteilten Nuten, die eine I'elderregungswicklung tragen, die üblicherweise in mehrere Wicklungsphasen unterteilt ist,

der Phasen _^: .

deren Anzahl gleich de-r Anzah3/^rües mehrphasigen Wechselstromnetzes ist. Bei einer dreiphasigen Maschine hat der Stator eine Eelderregungswicklung, die üblicherweise aus drei Wicklungsphasen besteht, die entweder in Stern- oder Dreiecksschaltung mit dem dreiphasigen"Fetz verbunden sind. Jede Wicklungsphase besteht ihrerseits aus zwei oder mehr sogenannten Pblgruppen, die aus zwei oder mehrzusammengeschalteten Spulen zusammengesetzt ist.

In jüngster Zeit wird immer menr eims konzentrische Wicklung für mehrphasige induktionsmotoren verwendet. Im allgemeinen

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sind in einer 'mehrphasigen konzentrischen Wicklung alle. Spulen einer gegebenen Polgruppe konzentrisch um die gleiche radiale Polachse des Kerns angeordnet, und wenn alle Staibornuten im wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleich Größe aufweisen, sina die Spul ens ei ten für die von den iluten getragene gegebene Polgruppe theoretisch ungefähr im gleichen radialen Abstand von der Mittelachse der zentralen Statorbohrung entfernt.

Ein praktisches Hindernis auf dem ΐ/ög zur Erraicnung einer vollkommen befriedigenden Verwendung derartiger mehrphasiger .konzentrischer v/icklungen ist die Gefahr, daß die axial aus den Sndflächan des Statorkerns vorspringenden Leiterendv/indungsteil-ϊί. der äußersten Spulen in benachbarten Pol gruppen sich berühren und etwa der Phasenspannung (line-to-line Voltage) an dieser Stelle ausgesetzt sind, Diese Spannung zwiso'itü; den './indungen kann bei genügender Größe beträchtlich die Lebensdauer der Isolation verringern, die di« einzelnen S^ulsnwindungen bedeckt, oä:;r sogar die Isolation durchschlagen. Diese Schwierigkeit tri"öt besonders bei zweipoligen π ehrphasigen Motoren auf, bei denen die verschiedenen Polgruppen einen Winkel von etwa 18o° umfassen, unct die eine ungewöhnlich große mittlere effektive Endwindur. gelänge für -¹Ie äußersten Spulen in der ITahe der Bohrung des Kerns haben, wo der verfügbare

i Raum ziemlich begrenzt ist.

Ein weiterer Umstand, der diese Schwierigkeit erhöht, ist der Wunsch, Mehrleiterwindungen in der äußersten Spule einer gegebenen Polgruppe als in der innersten Spule der gleichen Polgruppe

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unterzubringen, um ungefähr ein Sinusstrom-Y/icklungsEiuster für die Betriebspole des Kotors zu erreichten. Das "bringt leider eine große Leiteruassc für die äußersten Spulen der benachbarten Polgruppen/-für mehrphasige konzentrische Viciclungen -mit'sich, wodurch die Gefahr, daß die äußersten"benachbarten Spulenendwinuungei. sich 'ber'-'-T α., verstilrirt wird/

Es ist ferner aus Betriebs gründe η vünscu «an αν/er t,. ■ eine.. nelir.-X>hasige konzentrische -YiICkImXg mit abgeglichenen Phasenstrüiüen zu. erreicii'in. Du die Leiterwindungen der .Spulen-, seiten, die sich iiLiher an aer Bohrung befinden, einer geringeren iiut-iJtreup-uiUÄtanii als die V/indungeii ier von ;aer l^hrung entfernteren SpuieXiS^iten iix den gxeicnen raten unterliegen, ist, ein Abgleichen der 2haserLströne in dei: einzelnen V/icklungs pliaseii besonders «ohwierig, besonders für üweirjolige raenr- -" phasigs konzentrioc ii- ,v'i erdung en, die von den ^uten der u Llgeraein verwendeten dtatorizerne mit-24 !."uteri getragöJi werden.

ü)g ist daher Aul"gäbe der iiriinaung, die vorteile ein-ir r:,«.'irpha.siicen konzeutriscno:, V/echs^istronwi-ejci^hg ^u-.-erreichwii., ohne dato die urv."-iir.tei. ociiv/ierigkeitei." una liuciitaile auftreten, ixtr pcilt-i- di--«e Yorte-ile für ein-s "./iCvlung beibai.gltcn

'-i-, αϊ'- i-n ä-ri.. I'eriinuteix äurcu. ntshrere gegenwartI₆: verwendete SiuliiiiwiCi-V-ICasex.iziei^ ^UEui^ex^fbaui; oder a angeordnet werat:. l:aim. " ,

der Eriindung hat eins mei:ri.i:v.?ige V/ec^s ür den Stator triner dynaraottlekrrisciieu Ilascftine mehrere un^ynuse^, di^ in der ihasi; nac^cl2-a;.der- in äeu StäwC-x^-i

ur:^3^.i:^u ;^iu riina-s^-i^s ^-;ii BoI-

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vorbestimmten Anzahl von elektrischen Leiterwindungen besteht, wobei jede Spule erste und zweite Leiterseitenteile hat, die-sich in einigen der Kernnuten befinden. Endwindungsteile verbinden diese ersten und zweiten Leiterseitenteile miteinander und ragen aus den Endflächen des Lerns hervor.

Gemäß eineu Merkmal der Erfindung hat eine der Wicklungsphasen eine Polgruppu, in der die Endwindungsteile ursprünglich radial am nächsten zu der Bohrung das Statorkerns angeordnet sind, während eine andere ausgewählte Polgruppe für die gleiche Wicklungs· phase ihre ünawindungsteile ursprünglich radial am nächsten zu dem Jochabscnnitt angeordnet hat. Außerdem erstrecken sich die Endwindungsteile in allen Polgruppen für mindestens eine der übrigen Wicklungsphasen mindestens teilweise zwischen den Endwinctungsteilen von benachbarten Polgruppen, sodaß die Spannungs— belastung der Endwindungsteile für verschiedene Polgruppen in der Kähe der Bohrung sehr klein ist. Auf diese Weise wird die Gefahr, daß sich die äußersten Spulen von benachbarten Polgruppen berühren und derPhasen's^annung in der Nähe der Bohrung ausgesetzt sind, gegenüber bekannten Anordnungen stark verringert', · sogar für Statoren von zweipoligen mehrphasigen Elektromotoren, bei denen die verscniedenen Polgruppen sicn etwa über einen Winkel von ISO erstrecken. Ferner ist es möglich, eine Wicklungsanordnung anzugeben, bei der die äußersten Spulen in einer gegebenen Po!gruppe mehr Leiterwinaungen als die innersten Spulen enthalten, so daii ein Sinusstrom-Wicklungsmuster für die Betricbspole des I'otors leiatat ungefähr erreicht werden kann, ohne daß die Heizung der äußersten Spulen in der Ifähe der Bohrung nachteilig beeinträchtigt wird, sicx. in benachbarten Polgruppen r-ici:t zu berührer., ^iü weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß

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die S-tröme in den einzelnen Wi cklungsphasen abgeglichen werden

Die Wicklung gemäß der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß bei ihrer "Verwendung für mehrphasige■Motoren mit drei Phasen eine temperaturempfindliche Einrichtung-wie eine Wärmeschutz-Einriohtung im Wärmeaustausch mit Endwindungsteilen von" mindestens einer Polgruppe jeder Wicklungsphase gebracht werden kann. Dementsprechend kann die Steuerung der Wicklungserregung leicht in Abhängigkeit von einer vorher bestimmten nachteiligen Temperatur für irgendeine der drei Wicklungsphasen vorgenommen werden.

G-eniäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur Anordnung der Wicklungs-phasen in/den Nuten des Stators angegeben, das leicht mit vorhandenen Wicklungs einrichtungen durchgeführt werden kann und eine richtige Anordnung der elektrischen Endwindungsisolation zwischen den Endwindungsteilen von benachbarten Polgruppen ermöglicht. Zuerst wird eine Pölgruppe einer ersten Wicklungsphase in den Kernnut'en an einer Stelle angeordnet, und danach werden Polgruppen, die von der anderen ausgewählten Polgruppe-in der ersten Wicklungsphase verschieden sind, in den Euten an' elektrisch gegen die eine Polgruppe versetzten, Stellen angeorunet. Die zuletzt in die Hüten eingesetzte Polgruppe ist.die ausgewählte Polgruppe der ersten Wicklungsphase, so daß sie um einen Winkel 0 (z.B. von etwa 180° elektrisch) von der einen Stelle der einen Polgruppe getrennt ist, um die iATicklung zu vervollständigen.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

Es aeigen:

Fig. 1 eine schematasehe Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung auf einem Stator eines zweipoligen dreiphasigen Induktionsmotors.

I¹Ig. 2 eine schema tische Ansicht einer elektrischen Schaltung, die zur Durchführung der Erfindung gemäß "Fig. 1 verwendet werden kann;

Pig. 3 eine Aufsicht auf einen Typ einer elektrischen Isolierung für die Wicklungsendwindungen, welche Isolierung schematisch in Fig. 1 abgebildet ist und vorteilhaft zwischen benachbarten Endwindungsteilen verwendet werden kann; Mg. 4,eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, die die Spulenverteilung der drei vorausgewählten benacnbarten Hüten des in Fig. 1 scnematisch abgebildeten Stators zeigt; und Fig. 5 die perspektivische Ansicnt eines Teils eines Stators von Fig. 1, um zu erläutern, wie die Endwindungsteile einiger · Polgruppen elektrisch voneinander*getrennt sind.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist auf einer primären Einheit oder einem Stator 10 einer mehrphasigen dynamoelektrischen Wechselstreumaschine wie eines dreiphasigen Induktionsmotors angeordnet. Der magnetische iern des Stators besteht in üblicher './eise aus einem faltet von ausgerichteten Lamellen, um eine Anzahl von auf dem Umfang ver- ⁱ teilter Zähne 11 zu ergeben, die an einen Ende durch ein Jocn

12 einstückig miteinander verbunden sind.' Die Zähne enden so

an ihren radial inneren Enden, daß sie eine zylindrische Bohrung

13 für die Aufnahme einer sekundären Einheit oder eines Rotors (nicht abgebildet) begrenzen,- der beispielsweise ein Käfigläufer

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sein kann. Zur Erläuterung, der Stator hat gewöhnlich 24 gleichmäßig voneinandergetrennte und identisch geformte Nuten für die Aufnahme der Wicklung. Jede Nut verläuft von der Bohrung radial nach außen in üblicher Weise, wobei die Nuten von 21 - 44 in Pig. I durchnummeriert sind.

Eine erste Wicklungsphase hat zweipolige Gruppen IA und 6A, die durch konzentrische Spulen 51 - 53 "bzw. Spulen 54 - 56 gebildet werden, die 11,9 und 7 Zähne umspannen, wobei die Zahne lla die radiale Polmittelachse für jede der zweipoligen Gruppen bilden. Daher sind die Polgruppen IA und 6A elektrisch voneinander auf dem Kern um einen Winkel $ getrennt, der einer Phasenverschiebung, die 180° elektrisch beträgt, entspricht. Eine zweite Wicklungsphase hat zwei PoI-gruppen 2B und 4B, die gegen die erste Wicklungsphase phasenverschoben sind, wobei jede dieser Polgruppen auch von drei konzentrischen Spulen 57-59 bzw. 61-63 gebildet wird, und die Spulen konzentrisch zu den Zähnen Uli liegen. Ähnlich hat die dritte V/ioklungsphase zwei Polgruppen 3G und 5C, die konzentrisch um die Zähne lic angeordnet sind. Zur Polgruppe 3C gehören die Spulen ' 64 - 66 und zur Polgruppe 5C die Spulen 67-69- Die ärei Phasen sind mit'einem geeigneten dreiphasigen Wechselstromnetz (nicht abgebildet) durch Leitungen 50,60 und 70 verbunden, die an die verscaiedenen Phasen bei T-,, 2„ und fx auge schloss en sind. Die Phasen können mit dem Netz in Stern- oder Dreieckschaltung verbunden sein*- Perner können die Polgruppen_T obwohl sie hier für sine gegebene Phase in Serie geschaltet abgebildet sind, um eine abgeglichene Futstreureaktanz zu ergeben,' was weiter unten genauer erläutert werden soll, -'auch-. ■

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parallelgesciial-cet sein, so daß die Wicklung gut, aber

nicht optimal abgeglichen ist. . ·

±is sollen nun die Beziehungen zwischen den verschiedenen Spulengruppen am Statorkern näher erläutert werden. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß von den drei Phasen nur die erste Phase zwei Polgruppen mit Endwindungsteilen hat, die aus der zugehörigen Endfläche des Kerns vorspringen, zumindest

ursprünglich, bevor sie in ihre Endlage gemäß Fig. 5 in der Nähe des Jochabschnitts^Pol IA) bzw. der Bohrung 13 (Pol 6 A) gedrückt worden sind. Mindestens eine der übrigen Phapen hat einen Teil der Endwindungsteile für alle Polgruppen ursprünglioh zwischen benachbarten Polgruppen angeordnet. Zum Bei·* spiel befinden eich die Endwindungsteile der Polgruppe 2B «wischen dem Pol IA und den Polen 30 oder 50« Die Polgruppe 4B hat einen' Teil der ündwindunge teile zwischen den Polen IA und $0 fco wie das andere Ende zwischen den Polen 6A-UiId 30 angeordnet« Pur zweipolige Statoren hat die dritte Phase auch Endwindunfsteile ewiβchen benachbarten Polgruppen» eo daß sich die Po1*j 50 und 50 yon der Bohrung weg radial hinter den Pol 6k kr β ujt to* üntepreehend sind die Endwindungeteile für die Spulexigjmppe fift« in der Kähe der Bohrung isoliert und nicht in Spannungenertfhrung mit dea m nächeten zur Bohrung liegenden Endwindutfgtellen der Polgruppen ^ C und 5 C. ITeIt#r iet aue den Figuren 1 und ersichtlich, daß mindestens ei« Seil der Endwindungeteile in jeder Polgruppe für die drei Phasen ews der ündwindungeuaee· · vorragt, so daß I.uft oder ein anderes Kühlmittel in Kontakt . mit dea ^beiliegenden Seilen kouaen kann, um die Wfcm**l»£nhr ·'

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von den Wicklungsphasen zu verbessern. Dies führt seinerseits zu einer besseren Wicklungstemperatur-Symmetrie-für die Wicklung.

Die Gefahr, daß die Endwindungen sich berühren und die Phasenspannungen zwischen den äußersten Spulen der Polgruppen in der Hähe der Bohrung auftritt, wird durch die vorteilhafte Verwendung mehrerer elektrischer Isolierteile 71-73 für die Endwindungen verringert. Diese Teile bestehen vorzugsweise aus einem geeigneten, relativ dünnen elektrischen Isolierstoff wie einer li'olie aus elastischem Polyäthyleii-Terephthalat, die zwe± getrennte, im allgemeinen planere Abschnitte 74haben, die einstückig durch mehrere Stege 76 miteinander verbunden sind. 'Flg. 3 zeigt die Isolierteile 73/ und 72 in Gesamtansicnt. Dia Abschnitte 74 dieser Teile überlappen sich an jeder Seite des Statorkerns, in der ifähe der Endflächen, Wobei die Anfangslagen scheiiiatiscn in PIg. 1 abgebildet sind, v.n.d. die Undlagen nach dem .Surückpres^sn der Eiidwindungen in S¹Ig. 5 abgebildet sind, wo die Abschnitte teilweise" um die einzelnen ji'ndwinaunjsteile gewickelt sind. Bei einem praktisch erprobten

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ilusführungsbeisplel hatten für einen S tat ordern mit einen 3ührungsduri2hmesser von 7,9 cm ( 3,1 Zoll), einem 4.-Ij-PnC¹UrChmesser von 15,9 cn (6,25 Z-. )■ und einer Paketlänge von la,7 cm (4,2 Zoll) (iTennwerte) die Isolierteile 71-73 eine Breite ¥ von lo,82 cm (4,27 Zoll], 12,17 cm" (4,79 ZqIl)- bezw. 8,85 cm {y,A'ö Zoll). Die Querabmessung D und die Länge der Stege 74 betrug 4,45 cm (1,75 Zoll) und 13,13 cm (5,lö Zoll) für alle

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Isolierteile, bei den Angaben handelt es sicn um Nennwerte. Diese Abmessungen erlaubten die flexibler, Abschnitte 74 zu bieger: und einzuwickeln, während die Windungen von cer Bonrang zurücicgedrucxt wurden, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, um die Isolierung der ^ndwindungsteile zwisc-eii benachbarten Polgruppen zu unt-ir3t'lt.''^-"t.

Vie bereibs erwähnt, besteht ein anaeres vorteilhaftes- Her·:- iial gemäß der Erfindung in der möglichen Verwendung einer V/ärmescnutzeinricntung, die direkt in die ^nduinaungsteil^ der '.»'iciclung eingebaut werden kann, so daß sie direkt auf die ". H c itlungs temperatur en siller Vicklungsphaser -'-.nsprechen kann. In dem abgebildeten Ausführung3beispiel hat die Schut^einricntung einen Temperaturfühler in Porni eines Bimetall-Senalters 77, der einen daran befestigten metallischen Streifen oder Fahne 7ö hat. Der Streifen steht in Wärmeaustausch mi c eiern Scualter_f';e- häuse und mit den Polgrupoyn 2B, 4B, IA und 5C. Auf diese Weise fühlt er einen Temperaturanstieg in einer oder mehreren der drei '»v'icklungsphasen, so daß, wenn die Temperatur in dein Bereich der Einrichtung ein vorgeschriebenes Ilininuin überscr_reit&t, die Schalterkontakte geöffnet werden und offenbleiben, bis die gefühlte Temperatur wieder auf einen normalen oder sicheren '..'ert zurückgekehrt ist. Es isc ersichtlich, daß die wärmeübertragung zwischen den benachbarten Polen in gewissem Maße durch zusätzliche Isolierschienten zwischen dem Streifen und der benachbarten Polgruppe gesteuert werden kann, die die Wärmeübertragung zum Streifen in diesem Ii^reich verhindern oder behindern.

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In Pig. 2 ist eine Steuerschaltung abgebildet, die zusammen mit der abgebildeten Würmeschutzeinrichtung verwendet werden kann.Bie Schaltung hat einen Anschluß an einen Relais-Schalter in jeder der Leitungen 5o, 6o und 7o und eine Relaisspüle 79» die in Serie mit dem WärmeBchutzschalter 77 geschaltet ist, wobei die Spule 79 durch eine Sekundärspule 81 eines Transformators 82 gespeist wird. Die Primärwicklung Ö3 des !Transformators ist jsu den beiden Phasen des Netzes parallel geschaltet. Während des normalen Betriebs des Stators ist das Relais 78 wegen der Erregung der Relaiespule 79 durch die Steuerschaltung geschlossen, die die Sekundärwicklung 81 des Transformators 82 umfaßt. Solange die durch den Schalter 77 und seinen gugehörigen Streifen : gefühlte Teaperatür innerhalb des vorgeschriebenen sicheren a»**i*beW*iohe der Schutzeinrichtung iet, bietfct dahe* der- \ Behälter 77 geschlossen. \t*rm fafoah die 'J?emp^r,ötur i# den End-. windungen der Wicklung in einer oder mehreren Blasen zu groß

^; ...-.·■ ■ .- " ^: ■■.■-■■ -^; ■-■- "--.-■■ i. wird, indem ein u^ewöh»liöher fwspereturiöietieg etattfindet,

j *tpm% iMUäi dey B4a«*ell-*Söhf4tÄ* t7, eo dS|0 d«i ^eiaiii W nicht .;·

»ehr :^i#*gi nrispd, ^:iiö-4l#:;IM#fti»*Siftalter: ?0 «u ■:jÄn*n> und 'de* :^r.

geöffnet, bis dip Schutzeinrichtung wieder eine zulässige fühlt* -

Be eOllen nun wieder die Beaiyhungen aer Wicklungsphaoenspulen «II Jt€«a Ii*trftchte1i^l werden.^ BteoÄÄers au» d*a tijtttyen X_t 4 und iflt ereichtlich, daß der 24fach genutete Kern dee Aueführungsi «ttägewöKLte Äuteii hat* die die Ijeitera^itiöiiteil« nur

Spulea dtr veraoaiedenen

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Andererseits teilen sich die zwischenliegenden und innersten Spulen jeder■Polgruppe in die Wüten. Geeignete aufgesetzte elektrisch isolierende Sutauskleidungen 84 werden verwendet, um die Spulenseitenteile und einen Teil der Endwindungen von den IJutwanden des Statorkerns und den Endflächen ! zu isolieren, während übliche Spulen^distanzstücke 86 verwendet werden, um in den gleichen Hüten enthaltene Spulenseitenteile elektrisch zu isolieren (vgl. Fig.4). Keile 8? verschließen

den. Hut eingang in der iiähe der Bohrung in üblicher Weise. Es ist daher trotz der bereits erwähnten wünschenswerten Beziehung der End windungen, untereinander durch die Erfindung möglich;, die richtige Anzahl der Windungen in jeder Spüle einer gegebenen Polgruppe so auszuwählen, daß ein Sinusstrom-Vicklungsnmster ungefähr erreicht wird. Zum Beispiel wurde in einen Stator für einen mehrphasigen Elektromotor bei einer leistung von 7,457 kW (IO H.P.) bei 3450 ü/min, einer Spannung von 230 Y und einer Frequenz von 60 Hz und.mit den oben erwähnten Kernabmessungen das gewünschte'Muster durch Verwendung-

bzw.
von 25,14Vg Windungen für die äußerste, die mittlere und · , .die innerste Spule jeder Polgruppe erreicht, 23er Draht war aus Kupfer und hatte einen Widerstand pro Phase von 0,408 bei 25° C-und einen Widerstand von leitung zu leitung voll 0,27TiQ (

Aus Fig. 1 ist weiter ersichtlich, daß die Hutstreuresktanz aller drei Phasen abgeglichen ist, da jede Phase zwei Pol- . ' selten im Jochbereich, der Statornuteri und. zwei Polseiten gegen den Bohrungsbereich der Statornutan angeordnet hat. Die !Tut-·

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streureaktanz ist genau^abgeglichen, zumindestens theoretisch, für in Serien geschaltete Pole, und besser abgeglichen als bei ; den bekannten Anordnungen für- paralielgesehaltete Pole. Dadurch ka^n der-Abgleich der Phasänstrame. erreicht und weniger .ViGk-" lungsmaterial für einen gegebenen Temperaturanstieg verwendet werden. . ' ; / .'"".

Die Herstellung der■ -Vflcklim^- kann, wie bereits erwähnt, leicht durch ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Anordnung oder Formung der Polgruppen in den Hüten des Kerns vorgenommen werden. Die Ausdrücke ''Anordnung" oder "Formung" sollen in diesem 2usa-imeiihang bedeuten, daß die Spulen-in den P öl gruppen als vorgeformte Spulen in die Hüten entv/eder manuell oder automatisch eingesetzt werden können. V/ahlweise" können die Leit^rwindungen . direkt in die Hüten..gewi.cke.lt werden, um die Spulen zu formen^

An Anfang befindet sich die Polgruppe IA in den Hüten des ■' konzentrisch zu ihrem zugehörigen Zahn 11a, dessen radiale

-tOlmittelaelise a gestrichelt dargestellt ist,, und :zwei iJndwin-

sihd / - ; ;

dungs-Isolierteile 71 in der in Pig. 1 abgebildeten ¥eise änge-

ordnet. Die Spulen der Pölgruppe 23 der zweiten Wicklungsphase werden um eine radiale Achse des Zahns lib um ,6O⁰ elektrisch , gageu die Achse a (im Uhrzeigersinn von Pig. 1) versetzt angeordnet. Zv/ai weiter e. Isoliert eile 71 .,werden dann radial unt ar die x-olß-ruppe 213 gesclxoben, und SpulendistanzstüCiCe 86 in die .Nuten 30 und 31 eingesetzt. Die Spulgrujpe 30 der drittöii -äcklungsphasa v/ird dann in den Hüten konzentrisch um den Zahn lic, um 120 elektrisch verschobeii gegen die Polachse A, aiageordnet, anschließend werden •".ipuleaaistari.zstücke in die Hüten 3"4, 35, 38, eingesetet', und ein ^ndwlndungs-isolierteil 72 Wird radial nach

innen zur Gruppe _;3C hinzugefügt, was aus Pig» I ersichtlich ist.

Gleichzeitig wird die nächste,Polgruppe der gleichen .,icklungsphase wie die Gruppe IA übersprungen, d.h. die Gruppe 6A, und die Spulengruppe 4B der zweiten -*icl v/ird um den Zahn lib, ungefl'Lnr ua 24U° elektrisch gegen die ^chse a geformt. Zwei Zndwindun_r_;s-Isolierteile 72 werden radial unter die Pol,.ruppeii 2B und 4B geschoben, wobei sie sich mit. zv/ei Spuleridistauzstücken in den ITuten 26 χιηά 27 überlappen. Die Polgruppe 50 der written Wiciilunfsphase wird da.n in die Hüten konzentrisch um den Zahn lic um 300° elektrisch _;,egeii die radiale Achse des Pols IA vtrschoben eingesetzt, wonach die beiden Hut-Spulendistarizstücke in die-iiuten 42 und 43 eingesetzt v/erden, sowie dar Sndwindungs-Isolierteil 72 radial nac. innen zu einer ,Seite von 5C augeordi.et wird.

Um schließlich die Wicklung zu vervollständigen, wird dio Polgruppe 6A der ersteig Vicklungsphase, die vorübergehend weggelassen worde ist, in den Muten um 180 elektrisch gegen die radiale Polachs.e· L verschoben geformt, und selbst wenn, die J^itenteile der äußersten Spulen lA und 6-A der gleichen Phase in den benachbarten iiuten 32 und 33 ebenso wie in liuten 21 und 44 enthalten 3ind, sind, die Endwindungsteile effektiv räui-ixici- voiieinandar getrennt, ferner sind bezogen auf dio 3ndwindungsteile der äußersten Spule 54 der Polgruppe 6A die Teile auch von allen anderen Enciwindungen isoliert. . ■

Üobald die V/icklungen av.f der:. Kreisbogen angeordnet sind, können Keile 87 in die Nuten eingesetzt werden, um di:_; Nutenöffnungen im Bereich der Bohrungen zu verschliei3en, die Βηά-windungen von der Bohrung aurtickgedrückt und" in die .in Pig. 5

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abgebildete endgültige, kompakte Form gebracht werden, und falls es gewünscht wird, kann der Kern 89 um die kompakte Masse der Endwindungsteile angeordnet werden, um diese von der Bohrung fernzuhalten.

Ee ist daher wichtig, daß in Verbindung mit dem abgebildeten Ausführungsbeispiel die Polgruppe IA der ersten Wicklüngsphase an einer Stelle (um die Achse A) in bestimmten Nuten des Kerns angeordnet wird, wonach die anderen Polgruppen 2B, 3C, 4B und 5C und nicht die ausgewählte Polgruppe 6A der' gleichen Wicklüngsphase wie der Polgruppe IA in den Nuten an allen Stellen mit der richtigen elektrischen Phasenverschiebung gegeneinander und die Gruppe IA angeordnet werden. Schließlich wird die ausgewählte. Polgruppe 6A, die vorher beim Einsetzen übersprungen worden war, um 180° elektrisch verschoben gegen die -Polgruppe IA in der gleichen Phase an der gewünschten Stelle angeordnet, um die Formung zu beenden.

Mit der Erfindung werden verschiedene "Vorteile erreicht. Z.B. wird die Gefahr^für * die Leiterendwindungsteile, die aus den Endflächen des Statorkerns der äußersten Spulen in benachbarten Gruppen hervorragen, sich zu,berühren und an dieser Stelle der Phasenspannung ausgesetzt zu sein, sehr klein gehalten. Ferner kann die Anzahl der Windungen für die einzelnen Polgruppen so gewählt werden, das die Betriebspole des Motors ungefähr ein Sinus— strom-Muster ergeben. Obwohl diese Auswahl eine große Leiterwindungsmasse für die äußersten Spulen in den benachbarten Polgruppen ergeben kann, und die Spulen der verschiedenen Phasen in den gleichen Achsen gewickelt sein können^ um die Widerstände abzugleichen, wird die Gefahr sich zu berühren, nicht beträchtlich

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beeinflußt. Ferner kann ein Abgleich der Phasenströme in den einzelnen V/icklungsphasen durch Abgleich der Nutstreureaktanz erreicht werden, und ein kleinerer Draht mit weniger Material kann verwendet werden, um den Nutraum und Endwindungsfaktoren zu reduzieren. Ein weiterer Yorteil ist die gute Wärmeabfuhr, der die Endwindungsteile unterliegen, und die mögliche Verwendung einer Wicklungsschutzeinrichtung, die direkt in den V/icklungsendwindungen angebracht werden kann. Diese Einrichtung kann für alle drei Phasen temperaturempfindlich gemacht werden, wobei die Kosten sehr gering sind. Ferner kann eine bessere Verwendung von Endwindungs-Isolierteilen zur elektrischen Isolierung erreicht werden, und sie können leicht an den richtigen Stellen des Statorkerns angeordnet werden. Diese Vorteile wie auch die bereits erwähnten anderen können wirtschaftlich erzielt werden, selbst wenn die Erfindung bei der Herstellung einer zweipoligen, dreiphasigen Wicklung verwendet wird.

Die Erfindung kann leicht auch bei einer dreiphasigen, vierpoligen Wicklung verwendet werden, die den bekannten und vorteilhaften 36-fach gleichmäßig genuteten Statorkern hat. Bei . einem Ausführungsbeispiel haben zwölf Polgruppen zwei konzentrische Spulen,, die acht bzw. sechs Zähne umspannen, wobei die Gruppen auf dem Kern in folgender Reihenfolge angeordnet sind: IA, 2B, 3C, 43, 5C, 6A, 7B₁ 8C, 9A, 1OB, HC und 12A (die Buchstaben bezeichnen die Phase). Jede Pol_tvruppe einer gegebenen Phase ist elektrisch um 180° getrennt, wobei die Polgruppen IA und 12A grundsätzlich die gleiche gegenseitige Beziehung wie die Gruppen IA und 6A im zweipoligen Ausführungs-

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beispiel haben. Ferner sind benachbarte Polgruppen verschiedener Phasen elektrisch um 60° voneinander getrennt. Ähnlich dem abgebildeten Ausführungsbeispiel haben alle Polgruppen der Phase B mindestens einen Teil ihrer Endwindungsteile zwischen benachbarten Polgruppen. Auf diese Weise ist die Spannungsbelastung der Teile an der Bohrung in der vierpoligen Wicklung einschließlich der Polgruppe 12A in der Nähe der Bohrung sehr klein, und eine verbesserte Belüftung der Teile wird erreicht. Gleichzeitig nehmen bestimmte Nuten nur Spulenseitenteile der äußeren'Spulen in den einzelnen Polgruppen auf, ohne daß die Nut mit einer anderen Spule geteilt werden muß, so daß durch richtige Auswahl der Leiterwindungen das gewünschte Sinusstrom-Muster erreicht werden kann.

Patentansprüche

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Claims (8)

1. - 18 - 10. Januar 1967

   H/Sm

   Unsere, Akte: 1730 Patentansprüche

   (l) Stator, vorzugsweise für einen mehrphasigen Induktionsmotor, bestehend aus einem primären Kern mit Endflächen, einem Joch und einer Anzahl von Zähnen, die spulenaufnehmende Nuten und eine Bohrung bilden, aus einer ersten, einer zweiten und einer dritten Wicklungsphase, die gegeneinander phasenverschoben und von dem Kern getragen sind sowie jeweils mindestens zwei Polgruppen haben, die jeweils von mindestens zwei Spulen mit einer vorbestimmten Anzahl von elektrischen Leiterwindungen gebildet sind, dadurch, gekennzeichnet, daß jede Spule (51, 52, 53) von einigen der Nuten aufgenommene erste und zweite Leiterseitenteile und diese verbindende Endwindungeteile hat, die aus den Bndflächen der Kerns (10) vorspringen; daß die eine Wicklungsphase eine Folgruppe (6A), deren Endwindungsteile anfänglich zu der Bohrung (13) radial am nächsten liegen, und eine andere Polgruppe (IA) hat, deren Endwindungsteile anfänglich zu dem Joch (12) am nächsten liegen; und daß die Endwindungsteile aller Polgruppen (2B, 4B) mindestens einer übrigen Wicklungsphase mindestens teilweise zwischen den Endwindungsteilen benachbarter Polgruppen (IA, 3C, 50, 6A) verlaufen, so daß die Spannungsbelastung der Endwindungsteile verschiedener Polgruppen in der Nähe der Bohrung (13) sehr klein ist.
2. 2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige Nuten ausgewählte Spulenseitenteile nur einer

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   Spule aufnehmen, damit diese Spule eine größere vorherbestimmte Anzahl von leiterwindungen als gewisse andere Spulen aufweisen kann.
3. 3. Gtator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl elektrischer Endwindungs-Isolierteile (71, 72, 73) zwischen den ^ndwindungsteilen der "benachbarten Polgruppen angeordnet ist.
4. 4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine temperaturempfindliche Einrichtung (77, 78) in Wärmeaustausch mit den Endwindungsteilen mindestens einer Polgruppe (2B, 4B, IA, 5C) jeder './icklungsphase zur Steuerung der Erregung in Abhängigkeit von einer vorgeschriebenen Temperatur in irgendeiner Wicklungsphase steht.
5. 5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenseitenteil der äußersten Spulen der ersten und der zweiten Polgruppe jeweils in benachbarten Nuten der Kerns angeordnet sind.
6. 6. Verfahren zur Herstellung einer mehrphasigen, mehrpoligen Wicklungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einer ersten und einer zweiten Wicklungsphase, die gegeneinander phasenverschoben sind und von Nuten eines Statorkerns getragen werden, wobei jode Wicklungsphase mindestens zwei Polgruppen mit zwei oder mehr Spulen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine PoI-gruppe(lA) der ersten V.'icklungsphase an einer Stelle (a) in bestimmten Hüten des Kerns angeordnet wird, dai die anderen Polgruppen (2B, 30, 4B, 5C) mit Ausnahme einer ausgewählten anderen Polgruppe (6k) der ersten nicklungsphase in den Hüten

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   an Stellen angeordnet werden, die elektrisch gegen die eine Polgruppe (IA) verschoben sind, so daß die ausgewählte andere Polgruppe (6A) der ersten V/icklungsphase in den Nuten an einer endgültigen Stelle geformt wird, die elektrisch um einen Winkel (0) gegen die eine Stelle (a) verschoben ist, um die Wicklung zu vervollständigen.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß bei der «Formung der ausgewählten anderen Polgruppe (6A) der ersten Wicklungsphase ein Seitenteil einer Spule dieser Gruppe (6A) in einer Nut (33» 44) in der Nähe einer anderen Nut (32, 21) angeordnet wird", die einen Seitenteil einer Spule einer anderen Polgruppe (IA) der gleichen Wicklungsphase aufnimmt, und daß der Winkel(0 )etwa 180° elektrisch beträgt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurchgekennzeich net, daü die iJpulenseitenteile einer äußersten Spule jeder Wicklungsphase in Nuten angeordnet werden, die keine anderen Spulen tragen.

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