DE2360652A1

DE2360652A1 - Zweischicht-runddrahtwicklung

Info

Publication number: DE2360652A1
Application number: DE2360652A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Auinger; Guenter Berr
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-12-05
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1975-06-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweischicht-Runddrahtwicklung aus sechseckförmig gewickelten Spulen gleicher Weite für eine elektrische Maschine mit intensiv belüfteten und/oder sprühgektihlten Wickelköpfen. Von einer solchen Wicklung sollen eine Reihe von Forderungen erfüllt werden, die mit den herkömmlichen Wicklungen nicht eingehalten werden können. Maschinen mit Sprühkühlung der Wickelköpfe und gegebenenfalls weiterer Maschinenteile allein oder in Zusammenwirken mit anderen bekannten Kühlmaßnahmen werden z.B. als leistungsmäßig stark ausgenutzte, kompakte und unter harten elektrischen, thermischen und mechanischen Anforderungen arbeitenen Antriebsmotoren oder als Generatoren "für die Bordnetzversorgung bei Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugen eingesetzt. Dabei wird zur Erzielung eines wirksamen Kühleffektes der Sprühktihlung mit Kühlöl oder anderer Kühlflüssigkeit verlangt, daß der Wickelkopf so aufgelockert gestaltet ist, daß die Sprühflüssigkeit an alle Stellen leicht vordringen und abfließen kann. Um den Raumbedarf der Wickelköpfe und damit die Abmessungen der Maschine möglichst klein zu halten, soll die Wickelkopfausladung trotzdem geringer als bei vergleichbaren bekannten Maschinen ohne Sprühkühlung sein, was auch die Beherrschung der mechanischen' und elektromagnetischen Kräfte auf die Wickelköpfe erleichtert. Um den Wärmeübergang zwischen Sprühflüssigkeit, Umgebungsluft und.WickelkopfOberfläche zu verbessern,.ist es vorteilhaft, wenn insbesondere die einen nachteiligen Einfluß ausübenden Isolierteile vermindert werden.

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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die zu Mehrfachspulen verbundenen, einzeln zusammen und voneinander distanziert gehaltenen Einzelspulen jeweils mit ungleich langen Stirnseitenteilen gewickelt und diese im eingelegten Zustand so verformt sind, daß die kürzeren. Stirnseitenteile die im wesentlichen auf einer kegelförmigen Mantelfläche liegenden Unterschichtselten, und.die längeren Stirnseitenteile die zu diesen einen Winkel einschließenden Oberschichtseiten sowie die zwischen beiden' radial und tangential erstreckten gekröpften Verbindungsteile in den Wickelköpfen bilden, so daß ein allseitig eine Kühlmitteldurchdringung ermöglichender Abstand zwischen benachbarten Spulenköpfen besteht.

Vorzugsweise sind in bekannter Weise die Oberschichten auf einer (gedachten) zylindrischen oder hierzu nur wenig geneigten kegeligen Mantelfläche angeordnet, so daß sich größtmögliche Abstände zwischen Oberschicht- und UnterschichtSeiten ergeben, die für die Kühlung vorteilhaft sind, zumal hierbei Phasentrennisoliermittel entbehrt werden können. Die erforderlichen Zwischenräume werden wegen der zueinander einen merklichen Winkel einschließenden Ober- und Unterschichtseiten bei axial kurzer Ausladung erhalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen und anhand der Zeichnung nachfolgend für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Wicklungsspule, hälftig dargestellt,

Pig. 2 ein schematisches Bild des Spulenkopfes der im Blechpaket eingelegten Spule nach Pig. 1,

Pig. 3 eine ausgeführte Dreiphasenwicklung im Wicklungsschaltbild,

Pig. 4a, b zusammenhängend gewickelte Einzelspulen für einen Parallelzweig eines Phasenstranges der Wicklung nach Hg. 3,

Pig. 5 einen Querschnitt durch einen ausgeführten Spulenkopf gemäß Pig. 2, 609825/0417

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Fig. 6 einen Sehaltungsring für das Beispiel nach Fig. 3 his 5, Pig. 7 und 8 Stützringausftihrungen'.

Jede aus Lackdrahtbündeln gebildete Einzelspule 1 hat nach Fig. 1 eine sechseckige Form mit ungleich langen Stirnseiten, die so bemessen sind, daß die kürzere Stirnseite die Unterschichtseite B, die längere Stirnseite die Oberschiehtseite A und den Verbindungsteil C ergeben; wie dies schematisch in Fig. 2 für eine Einzelspule angedeutet ist, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Verbindungsteil C nicht in der Zeichenebene liegt, sondern sich radial und tangential zwischen der Oberschichtseite und der Unterschichtseite erstreckt. Zwischen Ober- und Unterschichtseite können wegen des relativ großen radialen Abstandes derselben voneinander gesonderte phasentrennende Isolierzwischenlagen entfallen. Der Verbindungsteil G wird nach Einlegen der Spulen in die Nuten des Blechpaketes 2 und nach deren Fixierung nachträglich für jede Spule gekröpft und gebogen.

Im folgenden ist auf das Ausführungsbeispiel einer in Fig. 3 gezeigten vierpoligen Wicklung mit zwei .parallelen Zweigen für N = 48 Hüten Bezug genommen, die bis auf die sechs Verbindungen mit den Anschlußleitungen U, V, ¥ und X, Y, Z völlig lötstellenfrei ist. Zur Einsparung der sonst üblichen Schaltverbindungen sind je acht Einzelspulen 1 gemäß Fig. 4 zusammenhängend zu zwei Vierfachspulen M₁ und M₂ gewickelt. Die Oberschichtseiten sind mit O₁ bzw. O₂, die Unterschichtseiten mit U₁ bzw. U₂ bezeichnet. Der Übergangsleiter zwischen den beiden Vierfachspulen M₁ und M₂ ist mit Ü bezeichnet und verläuft in der Nut.

Die zusammenhängend gewickelten acht Einzelspulen nach Fig. 4a müssen, da die Polarität der beiden Vierfachspulen M₁ und M₂ entgegengesetzt ist, gemäß Fig. 4b um 180° geklappt werden. Zum Zusammenhalten der Drahtbündel jeder Einzelspule .und zum Distanzieren der Einzelleiter voneinander sind die Drahtbündel

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"bzw. Einzelspulen mit in Umfangsrichtung eingeflochtenen Bandagen aus Isolierband (Kordel) zusammengehalten, wie dies in Pig. 5 gezeigt ist.

Die.Formung der Spulenköpfe erfolgt bei eingelegten und in den Nuten festgekeilten Einzelspulen durch Abbiegen und Abkröpfen, wobei die Unterschichtseiten zusätzlich auch an den Nutenausgängen radial nach außen gekröpft werden.

Die Phasentrennung der einzelnen Stränge erfolgt jeweils nur bei einzelnen Spulenköpfen, und zwar am Übergang zur jeweils nächsten Phase durch gesondert aufgebrachte nicht dargestellte Isolierumbandelungen. TJm durch diese Isolierungen die Wärmeabfuhr gegenüber den anderen Spulen so wenig wie möglich zu vermindern, ist jede dieser Spulen nur an einem Spulenkopf isoliert, d.h. es erfolgt eine Isolierung verschiedener Spulen an beiden Spulenköpfen, und zwar werden von den zusammenhängend gewickelten Mehrfachspulen M₁ und M₂ "bzw. M¹ ^ und M¹ ₂ auf der einen Stirnseite jeweils die links liegenden und auf der gegenüberliegenden Stirnseite jeweils die rechts liegenden Einzelspulen isoliert, wie dies in Pig. 4 durch Pfeile P, P¹ angedeutet ist.

Zur besseren Versteifung der Wickelköpfe können anstelle üblicher Zwischenlagen vor dem Einlegen der letzten Spulenoberschichtseiten (Spulensprungoberschichtseiten) ein oder mehrere isolierende aufgeschnittene Stützringe 6, 7 nach Fig. 7 oder 8 eingefädelt und danach an den gestuften Schnittstellen (Trennschnitt 10) zusammengebunden werden, so daß sich ein Wickelkopf nach Pig. 5 ergibt. Darin bedeuten 2 das Blechpaket, 3 in TJmfangsrichtung fortlaufend eingeflochtene Distanzier- und Haltebandagen (Kordel), 4 Nutisolation, 5 Zwischenschieber, 6 und 7 Stützringe und 8 eine stirnseitige, fortlaufend eingeflochtene Bandage. Die Stützringe werden mittels der Bandagen an die Spulenteile angedrückt, wodurch sich eine Klemm- bzw. Stützwirkung zwischen den Ober- und Unterschichtspulenseiten einstellt.

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Durch die kordelartige Bandage 3 wird ein ausreichender Zwischenraum und Durchlaß für die Sprühflüssigkeit sichergestellt bei gleichzeitiger guter Verfestigung des Wickelkopfes.

Die Anschlußleitungen ü, V, W, X, Y, Z der einzelnen Phasen sind nach Fig. 5 und 6 so angeordnet, daß die SchaItungsverbindungen 9 auf dem Wiekelkopfrücken zwischen Blechpaket 2 und Uhterschichtseite liegen und sich etwa um den ganzen Umfang verteilen. Die aus den Oberschichtseiten austretenden Spulenenden aus den Uuten N.j, Nj-, Hq (Fig. 3) werden zur Unterschicht geführt und können somit mit den Unterschichtspulenenden der Nuten Ii-, N j-, Nq parallel verlaufen.

Nur im Bereich der nicht dargestellten Anschlußklemmen ergibt sich insbesondere bei großen Spulenquerschnitten wegen der dann notwendig werdenden Yerbindungsschlaufeη a bis f eine Bedeckung eines größeren Bereiches am Rücken des Wickelkopfes. Diese Schlaufen und Spulenenden sind zu einem Schaltungsring zusammenbandagiert, der wegen seiner Nachbarschaft zum Blechpaket 2 aber keine Beeinträchtigung der Wickelkopfspühkühlung ergibt.

5 Patentansprüche
8 Figuren

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Claims

SiEMENS NGrSEUiCHAFT

Vertrags- und Pdieniabtsiiung YPA 73/3335

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Patentansprüche

f 1. jZweisehicht-Runddrahtwicklung aus sechseckförmig gewickel- —' ten Spulen gleicher Weite für eine elektrische Maschine mit insbesondere sprühgekühlten Wickelköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Mehrfachspulen verbundenen, einzeln zusammen.und voneinander distanziert gehaltenen Einzelspulen (1) jeweils mit ungleich langen Stirnseitenteilen (A und C und B) gewickelt und diese im eingelegten Zustand so verformt sind, daß die kürzeren Stirnseitenteile (B) die auf einer im wesentlichen kegelförmigen Mantelfläche liegenden Unterschichtseiten, und die längeren Stirnseitenteile (A und C) die zu diesen einen Winkel einschließenden Oberschichtseiten (A) sowie die zwischen beiden radial und tangential erstreckten gekröpften Verbindungsteile (C) in den Wickelköpfen bilden, so daß ein allseitig eine Kühlmitteldurchdringung ermöglichender Abstand zwischen benachbarten Spulenköpfen besteht.
2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keine weitere Spulenisolierung aufweisenden Drahtbündel der Einzelspulen durch in Umfangsrichtung eingeflochtene und als Distanzhalter mitbenutzte kordelartige Isolierbandagen (3, 8) zusammengehalten sind.
3. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wicklung mit q Nuten pro Pol und Strang nur jede q-te Spulenstirnseite (P, P¹) mit als Phasentrennisolierung wirkenden Umbändelungen versehen ist und diese in beiden Wickelköpfen an jeweils verschiedenen Einzelspulen angeordnet sind.
4. Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der Nutenzahl pro Pol und Phase entsprechende Zahl von Einzelspulen zu einer Mehr-

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fachspule (M-j, M₂) und eine der Polzahl 2p oder dem n-ten Teil derselben entsprechende Anzahl solcher Mehrfachspulen zusammenhängend gewickelt und als Phasenstrang "bzw. als einer von η Zweigen eines Phasenstranges geschaltet sind, wobei die Verbindungen zwischen den Einzelspulen spulenformgetreut in den Wickelköpfen und die Verbindungen (C) zwischen den Mehrfachspulen innerhalb der Nuten zwischen Wicklungsober- und Unterschichten vorgesehen sind.

Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelköpfe durch innen- und/oder außenseitig anliegende Stützringe (6, 7) aus insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff verfestigt sind unter Preihaltung von Kühlzwischenräumen zwischen den einzelnen Spulenköpfen.

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