DE2014659A1 - Wechselstromwicklung fur eine dynamo elektrische Maschine - Google Patents

Description

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entstehenden Stromwärrae. Die Drahtisolation muß nicht nur für die zwischen zwei benachbarten Drähten einer Lage auftretende Windungsspannung, sondern auch für die zwischen zwei Lagen herrschende¹. : Lagenspannung bemessen sein, wenn nicht eine besondere. Lagenisolation vorgesehen werden soll. Der Pullfaktor solcher Wicklungen beträgt deshalb meist nur 25 bis 35 #.

Da die Leistung derartiger Maschinen in den meisten Fällen durch die Grenzerwärmung der Wicklung begrenzt und die Erwärmung der Wicklung zu einem wesentlichen Teil von dem Nutenwiderstand abhängig ist, wird auch durch eine schlechte Wärmeleitfähigkeit der Nut die Leistung der Maschine verringert. Wählt man nun an Stelle des Drahtes einen bandförmigen Leiter, so ergeben sich folgende Vorteile: Die Isolation der Lagen gegeneinander fällt fort und es entstehen keinerlei unausgenutzte Holräume zwischen den Windungen. Verwendet man nun als Leitermaterial Aluminiumband» so erfordern die mit diesem Material gewickelten Spulen keinen größeren Wickelraum als Spulen aus Kupferdraht mit üblicher Isolation. Ihr Gewicht beträgt nur rund die Hälfte der Kupferspule. Auch die Isolation der Bänder gegeneinander, also die Windungsisolation, wird am einfachsten durch beilaufendes Papierband, Kunststoffband oder Isolierlack vorgenommen.

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So ist es bereits bekannt, aus Aluminiumband gewickelte Spulen mit Erfolg bei kleinen Leistungstransformatoren, Schweißtransformatoren, großen Brems- und Kupplungsspulen und bei Spulen für Kraftfahrzeug-Hupen und Lichtmaschinen anzuwenden. Diese Spulen weisen jedoch alle einen spiraligen Windungsaufbau auf, da sie als Scheibenspulen bei den Transformatoren, als Erregerspulen bei Bremsen und Kupplungen und als Feldspulen bei Kfz-Hupen und Lichtmaschinen Verwendung finden.. i

Desweiteren ist es bekannt, den Rotor einer dynamo-elektrischen Maschine, der als Polrad ausgebildet ist, mit aus Aluminiumband gewickelten Spulen zu versehen. Hierbei ist in eine an jedem atisgeprägten Pol vorhandene und senkrecht zur Polachse offene Rechtecknut je eine Spüle eingelegt, die jedoch ebenfalls einen spiraligen Aufbau aufweist. Als Isolation zwischen den einzelnen Windungen wird hier-Papier oder ein Isolätionsüberzug (z. B. Lack) oder eine Oberflächenummantelungohn« 'zusätzliche Isoiationszwiö'chenlage verwen- "

Gegenüber diesem Stand der Technik, Wicklungen für dynamoelektrische Maschinen· mit ausgeprägten Polen als spiralige Spulen auszubilden,! is't. ein: · wBiteres Verfahren zur Herstellung von Wicklungen für Dynamomaschinen bekannt» Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß ein flaches leitendes Aluminiumband wendelförmig gewickelt, die Wendel zur

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ORiGJiNiAL JNSPECTED

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Bildung einer Wellenwicklung gebogen und die Wicklung in Kunstharz getaucht wird, während nebeneinanderliegende Windungen der Wicklung außer Kontakt gehalten werden. Die nebeneinanderliegenden Windungen der Wicklung werden dadurch außer Kontakt gehalten, indem das flache leitende Band an einer Seite mit einer Isolierschicht, z. B. selbstklebendes Isolierpapier, vor dem wendeiförmigen Wickeln des Bandes versehen wird. Unter dem Begriff Wellenwicklung wird hier eine Wicklung verstanden, die sich im Einsatz um im gleichen Winkelabstand angeordnete Pole an der Innenseite eines zylindrischen Jochs einer Dynamomaschine erstreckt. Es handelt sich also auch hierbei um eine Wicklung für eine Maschine mit ausgeprägten Polen.

Aufgabe 4er Erfindung ist es, die Wechselstromwicklung einer Mehrphasenmaschine durch Ersatz von Kupfer durch Aluminium zu verbilligen, die Heraufsetzung der Isolierstoffklasse durch Verwendung einer hoch temperaturbeständigen Leiterisolation zu bewirken und den bei Aluminium gegenüber Kupfer niedrigeren Leitwert durch zweckmäßigere Leiterform und daraus resultierender Nutform und durch kleinere Isolationsauftragsdicke auszugleichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wicklung aus Leitern von anodisch oxydiertem Aluminiumband besteht, wobei nach weiteren Kennzeichen der Erfindung die Breite des Aluminiumbandes nahezu der Nutbreite entspricht

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und die Lagen der einzelnen Spulen parallel zum Nutgrund , in radialer Richtung in die Nuten oder aber die Lagen der einzelnen Spulen senkrecht zum Nutgrund in die Nuten des am Luftspalt genuteten Ständer- oder Lauferpakets eingelegt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung . dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine elekt- |

rische Maschine, wobei mit 1 das Ständerblechpaket, mit 2 das Gehäuse und mit 5 der Rotor, der auf einer Welle 4 befestigt ist,· bezeichnet ist. Mit 5 sind die Nuten des Blechpakets positioniert, welche durch die Zähne 6 voneinander getrennt sind. Aus Fig. 2 geht die genauere Gestaltung der Nut hervor. Gemäß der Erfindung wird nun das flache, anodisch oxydierte_t Aluminiumband 10 (Fig. 3) zu einer nahezu rechteckförmigen Spule 11 mit mehreren Lagen gewickelt, wobei die Banddicke parallel zur Wickelachse 12 liegt, dann wird die g gewickelte Spule 11 entsprechend der Spulenweite abgebogen und entsprechend dem Wickelkopf geformt. Die so vorgefertigte Spule wird anschließend ganz oder teilweise mit einem isolierenden Kunstharzfilm versehen, in den als Abstandshalter saugfähiges Isolationsmaterial eingebracht ist. Nun wird eine Spulenhälfte der nach der Kunstharzbehandlung ausgehärteten Formspule 11 in die Nut 5 eingelegt. Die Metallfolie 10 ist dabei so breit, daß sie einschließlich des Kunstharzfilmes 8 der freien Breite der Nut 5 entspricht, so daß also in Querrichtung von Nutwandung zu Nutwandüng

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(abzüglich, des Kunstharzfilmes 8) nur metallisches Leitermaterial vorliegt und dementsprechend eine ideale Wärmeableitung in Richtung der Pfeile 9 auftritt. Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung kann das flache, anodisch oxydierte Aluminiumband 10 auch zu einer nahezu rechteckförmigen spiraligen Spule 13, Fig. 4-, mit mehreren Lagen gewickelt werden. Um auch hier zu erreichen, daß die Lagen parallel zum Nutgrund in der Nut zu liegen kommen, werden die Längsseiten der gewickelten Spule vor der Kunstharzbehandlung und vor dem Einlegen in die Nut um nachzu 90 ° verdreht.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Lagen der einzelnen Spulen senkrecht zum Nutgrund in die Nuten des am Luftspalt genuteten Ständer- oder Läuferpakets einzulegen, wie in Fig. 1 der Zeichnung angedeutet ist. ;

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen nun insbesondere darin, daß es erstmals gelungen ist, eine Wechselstromwicklung aus anodisch oxydiertem Aluminiumband für genutete elektrische Maschinen zu verwenden und damit ein Vorurteil der Fachwelt ausgeräumt werden konnte. Daraus ergibt sich, da die Dicke der anodischen Schicht nur einige Tausendstel ram beträgt, daß der Fiillfaktor bis 70 - 85 % ansteigt. Desweiteren ist die anodische Schicht temperatur- und alterungsbeständiger und die Wärmeleitfähigkeit des metallischen Leiters ist etwa 3000 mal höher als die des bisher verwendeten Tränklack-Luftgemisches bei Runddraht-

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wicklungen, da "bei paralleler Anordnung der Lagen zum Nut-* grund jede Windung mit beiden Kanten und einschließlich des Kunstharzfilmes mit der Nutwandung in Berührung kommt und somit der Wärmewiderstand der Hut herabgesetzt und die Belastbarkeit der Maschine erhöht wird· Auch eventuelle Vindungsschlüsse werden von selbst beim Anlegen der Prüfspannung beseitigt, da die Leiter untereinander die sogenannte "Selbstheilung¹¹ bewirken. Ein wesentlicher Vorteil besteht auch noch darin, daß gegenüber der Kttpferwicklung , unter Voraussetzung der Leitwertgleichheit, eine Kostenersparnis von über 30 % erreicht wird-

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ORIGiNALINSPECTED

Claims (1)

1. 2.0U659

   Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
   Frankfurt (Main), Theodor-Stern-Kei 1

   Erf. Nr. FST(AE) 70/2-Wß Frankfurt, 24. März 1970

   PT-FSO? /Wß/bi

   ' Patentansprüche

   M)yWechselstromwicklung für eine dynamoelektrische Maschine die in Rechtecknuten eines aus Einzelblechen aufgebauten Ständers öder Läufers untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung aus Leitern von anodisch oxydiertem Aluminiumband (10) besteht.

   2) Wechselstromwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Aluminiumbandes (10) nahezu der Nutbreite entspricht und daß die Lagen der einzelnen Spulen parallel zum Nutgrund in radialer Richtung in die Nuten (5) des am Luftspalt genuteten Ständer-(1) oder
   Läuferpakets (3) eingelegt sind.

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   3) Wechselstromwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen der einzelnen Spulen senkrecht ■ zum Nutgrund in die Nuten (5) des am Luftspalt genuteten Ständer^- (1) oder Läuferpakets (3) eingelegt sind.

   4-) Verfahren zur Herstellung der Wicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein flaches, anodisch oxydiertes Aluminiumband (10) zu einer nahezu rechteck- förmigen Spule (11) mit mehreren Lagen gewickelt wird, wobei die Banddicke parallel zur Wickelachse (12) liegt, daß die gewickelten Spulen (11) entsprechend der Spulenweite abgebogen und entsprechend dem Wickelkopf geformt und anschließend in die Nuten (5) eingelegt werden.

   5) Verfahren zur Herstellung der Wicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein flaches, anodisch oxydiertes Aluminiumband (10) zu einer nahezu rechteck-"

   förmigen spigraligen·Spule (13) mit mehreren Lagen ge- I wickelt wird, daß die Längsseiten der gewickelten Spule (13) um nahezu 90° verdreht werden, daß die gewickelten Spulen (13) entsprechend der Spulenweite abgebogen und entsprechend dem Wickelkopf geformt und anschließend-.in die Nuten (5) eingelegt werden*

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   6) Verfahren zur Herstellung der Wicklung nach den Ansprüchen 1 - 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spulen (11;13) der Wicklung vor dem Einbringen in die Nuten (5) ganz oder teilweise mit einem isolierenden Kunstharzfilm (8) versehen werden.

   7) Verfahren zur Herstellung der Wicklung nach Anspruch 6,
   dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunstharzfilm (8) als Abstandshalter saugfähiges Isolationsmaterial eingebracht ist.