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Durchziehwicklung für Elektromotoren Die Erfindung bezieht sich auf
eine Durchziehwicklung für Elektromotoren, insbesondere für Drehstrom-Motoren, mit
Preßlitze.
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Für Wicklungen von Drehstrom-Motoren in Niederspannungs-Ausführung
ab einer Leistung von 100 kW werden neben Einschicht- und Zweischicht-Träufelwicklungen
mit Runddrähten auch Stab- und Durchziehwicklungen eingesetzt. Stab- und Durchziehwicklungen
werden hauptsächlich dann angewendet, wenn geringe effektive Leiterzahlen/ Nut erforderlich
sind; außerdem können sie besser im Bereich der Wickelköpfe mechanisch abgestützt
werden. Der zunehmende Einsatz von Drehstrom-Motoren in Niederspannungs-Ausführung
in dem Leistungsbereich von 100 bis 500 kW für automatisch gesteuerte Anlagen und
damit für regelmäßig wiederkehrende Schalthäufigkeit macht die verstärkte mechanische
Verfestigung der Wicklung, insbesondere im Wickelkopfbereich, also außerhalb des
Blechpaketes, erforderlich. Diese Forderung wird mit Wicklungsarten, die Einzelleiter
als Kupferprofilstäbe oder als Preßlitzen mit rechteckigem Querschnitt besitzen,
ohne Einschränkung erfüllt.
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Durchziehwicklungen werden bisher je nach Polzahl und Ständernutenzahl
als Zwei- oder Dreietagenwicklungen im Bereich der Wickelköpfe ausgeführt. Die äußere
Isolierung der Preßlitze mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt besteht
aus einer Umspinnung oder Umklöppelung
textiler Fäden. Die Fäden
sind meist aus Glas- oder Polyesterfaser. Deshalb müssen beim Einziehen der Preßlitze
Kreuzungsstellen mit starker gegenseitiger Reibung vermieden werden, um Beschädigungen
der Isolierung zu verhindern. Im Wickelkopfbereich wird dies bei der Zwei- oder
Dreietagenwicklung durch Schablonen für die Formung der Etagen und durch den Einbau
von isolierenden Distanzstücken beim Verschnüren erreicht. Durch die Anordnung der
Spulen in zwei oder drei Etagen ist der Bedarf an axialer Länge für die Unterbringung
der Wickelköpfe größer als bei vergleichbaren Einschicht- oder Zweischicht-Träufelwicklungen.
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Damit wächst auch die Spulenkopflänge und die Spulenkopfstreuung für
Durchziehwicklungen. Ein weiterer Nachteil von Zwei- oder Dreietagen-Durchziehwicklungen
sind die ungleichen Ohm'schen Widerstände der einzelnen Wicklungsstränge. Der bereits
erwähnte größere Platzbedarf an axialer Länge zwischen Ständerblechpaket und Lagerschild
bedingt auch höhere Ständerkupferverluste in den Wickelkopfteilen wegen der größeren
Spulenkopflänge gegenüber vergleichbaren Wicklungsausführungen in Einschicht- oder
Zweischicht-Träufelwicklung. Die höheren Ständerkupferverluste bei Zwei- oder Dreietagen-Durchziehwicklungen
müssen entweder durch Intensivierung der Kühlung oder durch den Übergang auf eine
höhere Isolierstoffklasse ausgeglichen werden. Diese Maßnahmen schlagen sich in
einer Erhöhung der Herstellkosten nieder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile
der bekannten Durchziehwicklungen zu vermeiden.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung besteht darin,
daß die Isolierung der Preßlitze aus einer ein- oder mehrfachen Umspinnung aus Papieren
auf der Basis aromatischer Polyamide besteht und die Spulengruppen verzopft konzentrisch
oder teilkonzentrisch eingezogen sind. Der Erfindungsgedanke, durch den Verzicht
auf die textile Umhüllung der Preßlitze und durch die Verwendung von Papieren auf
der Basis aromatischer Polyamide für die Isolierung die verzopfte Spulenanordnung
bei der Durchziehwicklung anzuwenden, vermittelt den Vorteil,daß alle vorher erwähnten
Nachteile der bekannten
Durchziehwicklung behoben sind. Mit der
verzopften Spulenform können gleiche Spulenkopflängen und gleiche Wickelkopfausladungsverhältnisse
erreicht werden wie bei einer Einschicht- oder Zweischicht-Träufelwicklung. Die
kurze Ausladung der Wickelköpfe in axialer Richtung vereinfacht die Abstützung der
Spulen untereinander und gegen die Innenwand des Ständergehäuses.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
zwischen Spulengruppen ungleicher Stränge und an Kreuzungsstellen von Spulengruppen
des gleichen Stranges Flächenisolierstoffe aus Vliesen auf der Basis aromatischer
Polyamid- und/oder Polyesterfasern eingelegt und sind die Spulengruppen miteinander
mit Bändern aus Vliesen auf der Basis aromatischer Polyamid- und/ oder Polyesterfasern,
die mit parallelen Fäden verstärkt sind, verschnürt. Die Spulenköpfe sind in dieser
Weise untereinander gut und formfest verschnürt sowie isoliert. Eigene Schablonen
für die Formung der Wickelköpfe beim Einziehen der Spulen sind nicht erforderlich.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist am äußeren
Umfang der Wickelköpfe ein Ring aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder aus mehreren
Lagen eines Vlieses auf der Basis aromatischer Polyamid- und/oder Polyesterfasern
angeordnet und durch Bänder aus Vliesen auf der Basis aromatischer Polyamid- und/oder
Polyesterfasern mit allen Spulengruppen verschnürt. Dadurch können mechanische Kräfte
aufgefangen werden, die bei direkter Einschaltung und hoher Schalthäufigkeit auftreten.
Der Einschaltstrom eines 4-poligen 400 kW Drehstrom-Motors mit Käfigläufer, 380
V Betriebsspannung liegt in der Größenordnung von 3500 bis 4000 A. Das Einfädeln
der Teilspulen in der verzopften Ausführung nimmt wesentlich weniger Zeit in Anspruch
als die Ausführung in Zwei- oder Dreietagenwicklung. Dadurch werden die Wicklungskosten
erheblich gesenkt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf eine zusätzliche
Umflechtung oder Umklöppelung der Preßlitze mit textilen Fäden verzichtet werden
kann. Die Preßlitze erhält dann als Isolierung nur zwei gegenläufige Umspinnungen
mit Papieren auf der
Basis aromatischer Polyamide. Durch diese Isolierung
wird der Isolationsauftrag wesentlich verringert, die Oberflächenglätte erhöht,
wodurch die Zeiten für das Einziehen wegen des wesentlich geringeren Reibungswiderstandes
herabgesetzt werden. Außerdem ist wegen des geringen Isolationsauftrages eine Verkleinerung
der Ständernutfläche und damit eine Herabsetzung der magnetischen Ausnutzung des
Ständerblechpaketes möglich. Im umgekehrten Fall kann eine Vergrößerung des Kupferquerschnittes
der Preßlitze bei Verzicht auf die zusätzliche Umklöppelung aus textilen Fäden erreicht
werden.
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Die entscheidenden Vorteile der Erfindung sind eine erhebliche Herabsetzung
der Kosten für eine Durchziehwicklung bei Verkürzung der radialen und axialen Wickelkopfabmessungen.
Damit kann eine Verkürzung der Ständergehäuselänge erzielt werden. Der durch den
Wegfall der textilen Umhüllung geringere Isolationsauftrag der Preßlitze und die
Oberflächenglätte der Preßlitzenumspinnung mit Papieren auf der Basis aromatischer
Polyamide ermöglicht ein wesentlich schnelleres Einziehen der Teilspulen als bei
Preßlitze mit textiler Umflechtung oder Umspinnung. Die verzopfte Ausführung der
Spulen und die damit erzielte geringere Wickelkopfausladung ermöglicht eine sehr
günstige mechanische Verfestigung und Abstützung der Wicklung durch Verwendung von
saugfähigen Flächenisolierstoffen und Bändern auf der Basis von Vliesen aus aromatischen
Polyamid- oder Polyesterfasern sowie durch Anordnung eines Stützringes aus glasfaserverstärktem
Kunststoff oder aus einem vorimprägnterten Vliesstreifen auf der Basis aromatischer
Polyamid- und Polyesterfasern.
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Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung
in einer Ausführungsform beispielhaft erläutert.
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Wie sich aus der schematischen und ausschnittweisen Darstellung in
Fig. 1 ergibt, ist in den Nuten 2 des Ständerpaketes 1 die 4-polige Drehstromwicklung
mit teilkonzentrischen Spulen 3, 4 und 7 als verzopfte Durchziehwicklung untergebracht.
Die gemäß Fig. 2
im Schnitt dargestellte Preßlitze mit rechteckigem
Querschnitt erhält eine 2-fache gegenläufige Umspinnung 12 mit Papieren auf der
Basis aromatischer Polyamide. Je 2 Teilspulen der Wicklungsstränge 3 und 4 sind
nach der Abkröpfung mit einem saugfähigen Band 5 und dann zusammen mit dem gleichen
Band 6 verschnürt. Die Bänder 5 und 6 bestehen aus einem mit parallelen Fäden verstärktn
Vlies aus aromatischen Polyamid- und/oder Polyesterfasern. Spulengruppen verschiedener
Stränge 3 und 4 werden gegeneinander mit saugfähigen Flächenisolierstoffen 8, die
aus einem Vlies aus aromatischen Polyamidfasern und/oder Polyesterfasern bestehen,
isoliert. Die gleiche Isolierung wird an den Kreuzungsstellen von Spulengruppen
des gleichen Stranges, z.B. zwischen den Wicklungssträngen 4 und den Wicklungssträngen
7, eingeschoben. Die Spulen werden im Wickelkopfbereich an ihrem äußeren Umfang,
wie in Fig. 3 dargestellt, durch einen Ring 9, der aus glasfaserverstärktem Kunststoff
oder aus mehreren Lagen eines Vlieses aus aromatischen Polyamid- und/oder Polyesterfasern
besteht, mit dem saugfähigen Band 5 und 6 verschnürt. Wie sich gleichfalls aus Fig.
3 ergibt, können die axiale Wickelkopfausladung 10 und der radiale Umfang des Wickelkopfes
11 durch die gewählte verzopfte Wicklungsart wesentlich kürzer gehalten werden als
bei einer für Durchziehwicklungen üblichen Zwei- oder Dreietagenwicklung.