DE2603282B2

DE2603282B2 - Verfahren zum Herstellen einer zweischichtigen Dahlanderwicklung einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE2603282B2
Application number: DE2603282A
Authority: DE
Inventors: Rolf 7063 Welzheim Preuninger; Friedrich 7071 Alfdorf Schaaf
Original assignee: G Bauknecht 7000 Stuttgart GmbH
Current assignee: Antriebstechnik G Bauknecht 7063 Welzheim GmbH
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1976-01-29
Publication date: 1980-06-19
Also published as: SE7700414L; FR2339986A1; IT1077595B; DE2603282C3; FR2339986B1; DE2603282A1; SE428511B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I.

Die Dahlanderwicklung ist die meist übliche Wicklung bei im Drehzahlverhältnis 2 : I polumschaltbaren elektrischen Asynchronmaschinen, insbesondere Drehstrommotoren. Sie zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß sie eine optimale Ausnutzung des Ble'jhpaketvolumcns ermöglicht, so daß mit minimalen Statorab-

M) messungen maximale Leistungen erreichbar sind, und zwar bei beiden wahlweise einschaltbaren Drehzahlen, Es ist zwar auch möglich, einschichtige Dahlanderwicklungen vorzusehen, doch besitzen sie wesentlich ungünstigere Eigenschaften, da sich der Magnetismus, bedingt durch den durch die Dahlanderschaltung in den Spulen bedingten Stromverlauf teilweise örtlich aufhebt. Die Erfindung bezieht sich nicht auf solche einschichtigen Dahlanderwicklungen.

Im weiteren wird u.a. von Spulengruppen einer solchen Dahlanderwicklung gesprochen. Unter Spulengruppe ist folgendes verstanden: Eine Dahlanderwicklung hat π Spulengruppen, wo - = 3 m ist, wo m die niederste Polzahl der Wicklung bedeutet Eine 4/2-polige Dahlanderwicklung hat also folglich sechs Spulengruppen. Eine 8/4-polige Dahlanderwicklung hat zwölf Spulengruppen, usw.

Bei der Herstellung der bekannten zweischichtigen Dahlanderwicklung ging man bisher so vor, jede Spulengruppe aus einem einzigen Draht zu wickeln und diese Spulengruppen wurden dann von Hand in den Stator in Form einer Korbwicklung eingelegt

Eine solche Korbwicklung mußte deshalb in den Stator von Hand eingelegt werden, weil sie sich maschinell nicht in den Stator einziehen läßt.

Es ist ferner eine von 2 m auf m Polpaare umschaltbare Zweischichtwicklung bekannt (AT-PS 1 35 480), bei der die Spulen der einzelnen Spulengruppe konzentrisch zueinander in derselben Schicht angeordnet sind. Diese Wicklung läßt sich zwar maschinell einziehen, jedoch sind die elektrischen Eigenschaften der Maschine ungünstig, weil sich gegenüber der Dahlanderkorbwicklung wegen starken Oberwellengehaltes eine ungünstigere Felderregerkurve mit entsprechender Leistungsminderung ergibt

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das das maschinelle Einziehen einer zweischichtigen Dahlanderwicklung in den Stator einer elektrischen Asynchronmaschine ermöglicht, ohne daß sich das Betriebsverhalten dieser Maschine gegenüber Maschinen mit Dahlanderkorbwicklungen verschlechtert

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgesehen.

Mit diesem Verfahren lassen sich Dahlanderwicklungen maschinell einziehen, die den Asynchronmaschinen dasselbe Betriebsverhalten wie herkömmliche, manuell eingelegte Dahlanderkorbwicklungen geben.

Bei diesem Verfahren werden in jede Schicht Spulen aller drei Phasen eingezogen, wobei das Einziehen ohne weiteres maschinell mittels Wicklungseinziehmaschinen vorgenommen werden kann.

Für die üblichen Dahlanderschaltungen kann nach dem erfolgten Einziehen der Wicklung vorgesehen werden, die beiden Teilspulen jeder Spulengruppe bleibend in Reihe miteinander zu schalten, beispielsweise durch Zusammenlöten oder Zusammenschweißen der betreffenden Drahtenden. Dies kann zwar einen Mehraufwand gegenüber den herkömmlichen Dahlanderkorbwicklungen bedeuten, doch überwiegt bei weitem dir Vorteil des maschinellen' Einziehens einen solchen Mehraufwand.

Bevorzugt kann das Verfahren gemäß Anspruch 2 ausgeführt werden. Dieses Verfahren nach Anspruch 2 hat u. a. den ganz erheblichen Vorteil, daß jede Wicklungsschicht mittels desselben mehrteiligen Werkzeuges auf derselben Wicklungseinziehmaschine durchgeführt werden kann, wobei das Werkzeug identisch

sein kann mit dem Werkzeug, welches zum Einziehen einer 3-phasigan Einschichtwicklung für einen nichtpolumschaltbaren Motor mit vergleichbaren Spulen- und Ständerabmessungen dienen kann, so daß mittels dieses Werkzeuges auf derselben WicWungseinziehmaschine wahlweise polumschaltbare Dahlanderwicklungen oder Einschichtwicklungen eingezogen werden können. Da solche Werkzeuge sehr teuer sind, ergeben sich auch hierdurch erhebliche Kosteneinsparungen. Auch werden Motoren mit Emschichtwickhingen in wesentlich ₎₀ größeren Serien als polumschaltbare Motoren hergestellt, so daß dieses Verfahren selbst dann äußerst wirtschaftlich ist, wenn nur kleine Serien von erfindungsgemäß gewickelten Motoren hergestellt werden.

In manchen Fällen kann auch vorgesehen sein, daß man die Dahlanderwickiung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 4 einlegt, bei welchem die beiden Teilgruppen jeder Spulengruppe zueinander unterschiedlich sind, da alle Spulen jeder Spulengruppe unterschiedliche Größe haben. Diese Wicklung läßt sich jedoch ebenfalls maschinell auf einer Wicklungseinziehmaschine in den Ständer einlegen, wozu jedoch zum Einziehen der beiden Wicklungsschichten unterschiedlich Werkzeugteile erforderlich sind. Das betreffende Werkzeug kann also beispielsweise ein sechsteiliges Einziehwerkzeug sein. Es ergibt sich in diesem Fall eine 2-Etagen wicklung. Im Falle des Verfahrens nach Anspruch 2 ergibt sich dagegen eine 4-Etagen wicklung.

Im allgemeinen hat jede Teilgruppe der erfindungsgemäßen Wicklung mehrere Spulen, die zweckmäßig zueinander konzentrisch in der. Ständer eingelegt werden, beispielsweise können pro Teilgruppe drei zueinander konzentrische Spulen vorgesehen sein. Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß die beiden Teilgruppen jeder Spulengruppe gleiche Spulenanzahlen aufweisen, doch ist es in Sonderfällen auch möglich, die Spulenanzahlen der beiden Teilgruppen unterschiedlich zu treffen, beispielsweise für eine Teilgruppe nur eine Spule vorzusehen und für die andere Teilgruppe zwei Spulen vorzusehen, usw.

Die weiter oben erwähnte Aufgabe läßt sich auch noch auf andere, wenn auch weniger günstige Weise erfindungsgemäß lösen, und zwar durch das in Anspruch 5 angegebene Verfahren.

Dieses Verfahren läßt sich ebenfalls maschinell durchführen und führt zu einer 3-EfagenwickIung, die der Asynchronmaschine dasselbe Betriebsverhalten wie eine manuell eingelegte Dahlanderkorbwicklung gibt Doch macht dieses Verfahren erforderlich, das maschinelle Einziehen der Wicklung in drei gesonderten Schritten durchzuführen, nämlich dem gesonderten Einziehen jedes der drei Wicklungsstränge, von denen jeder eine Etage bildet Falls die beiden Schichten in den Ständernuten gegeneinander abisoliert werden müssen, was meist der Fall ist, müssen ferner zwischen jedem Schritt Abisolierungen vorgenommen werden. Auch ist nachteilig, daß spezielle Werkzeuge für das maschinelle Einziehen verwendet werden müssen, die nicht zum Einziehen einer 3-phasigen Einschichtwicklung verwendet werden können. Dennoch hat dieses Verfahren ebenfalls den Vorteil, daB es das maschinelle Einziehen der Wicklung ermöglicht, wenn es auch schon im Minblick auf die höheren Investitionen und das in drei Schritten erfolgende Einziehen der Wicklung bei weitern nicht so günstig ist wie das Verfahren nach <■,-, Anspruch 1.

Wenn das Verfahrer, "vach Anspruch 5 zur Herstellung einer 4/2poligen Wicklung verwende! wird, läßt sich dieses so durchführen, daß man in einem ersten Einziehschritt zwei diametral einander gegenüberliegende Spulengruppen einlegt, die einen ersten Wicklungsstrang bilden, daß man danach in einem zweiten Einziehschritt zwei einander diametral gegenüberliegende andere Spulengnippen zu den zuerst eingelegten Spulengruppen winkelversetzt in den Stator einzieht, die einen zweiten Wicklungsstrang bilden und danach die beiden letzten Spulengnippen einander diametral gegenüberliegend entsprechend winkelversetzt zu den anderen Spulengruppen zur Bildung des dritten Wicklungsstranges einlegt Dieses Verfahren führt zu einer 3-Etagenwicklung.

Die Schaltung der Spulengruppen für den niederpoligen und höherpoligen Betrieb der Dahlanderwickiung kann irgendeine beliebige bekannte Dahlander-Schaltung sein. Im allgemeinen ist es in bekannter Weise besonders vorteilhaft für den niedei-poligen Betrieb die Spulen in Y|| und für den höherpoligen Betrieb in Δ ·. Schaltung zu schalten. Es sind wie erwähnt natürlich auch andere Dahlanderschaltunger tnöglich, beispielsweise für den höherpoligen Betrieb eire Δ\\ Schaltung und für den niederpoligen Betrieb eine Y : Schaltung usw.

Obwohl es besonders vorteilhaft ist die einzelne Teilgmppe oder Spulengruppe jeder Etage durch konzentrische Spulen zu bilden, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, da es auch denkbar ist daß man in bestimmten Fällen, insbesondere bei höherpoligen Maschinen mit relativ großen Anzahlen von Spulengruppen, die Wicklung nur zum Teil als Etagenwicklung und zum anderen Teil als Korbwicklung so herstellt daß sie sich in den Ständer maschinell einziehen läßt

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es ze^;gt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Wickelkopfes einer 4/2-poligen Asynchronmaschine in Draufsicht mit einer erfindungsgemäßen 4-Etagen-Dahlanderwicklung,

F i g. 2das Wickehchema der Maschine nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Beispiel einer Schaltung der Spulengnippen der Maschine nach den Fig. 1 und 2 für den Fall eines 2-poligen Betriebs in Y|| Schaltung,

F i g. 4 ein Beispiel einer Schaltung der Spulengnippen des Motors nach F i g. 1 und 2 für den Fall eines 4-poligen Betriebs in Δ : Schaltung.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Dahlanderwickiung ist als 4-Etagen wicklung ausgebildet. Der Ständer der betreffenden Maschine hat 36 Nuten und die 3-phasige Wicklung schafft eine 4/2-polumschaltbare Asynchron-Drehstrommaschine, bei der es sich vorzugsweise um einen Drehstrommotor handeln kann, jedoch auch einen Generator bilden kann. Diese ζ veiicirichtige 4-Etagen wicklung ist so ausgebildet daB sie sich mittels einer üblichen Wicklungseinziehmaschine in den Ständer einziehen läßt, wobei da& Werkzeug dieser Wicklungseinziehmaschine identisch sein kann mit einem Werkzeug zum Einziehen einer einschichtigen 2-EtagenwickIung einer nichtpolumschaltbaren 3-Phasen-Asynchronmaschine, so daß zum Einziehen der erfindungsgemäßen Wicklung kein Spezialwerkzeug erforderlich ist. Und zwar lassen sich beide Schichten der dargestellten Wicklung mittels desselbe Werkzeuges auf der Wicklungseinziehmaschine aufeinanderfolgend oder »egebenenfalls auch gleichzeitig in den Ständer einziehen, wobei, falls erforderlich, zwischen diesen beiden Einziehschritten eine Abisolation der unleren Schicht gegen die nachfolgend

einzuziehende obere Wieklungsschichi erfolgt.

Da das Ausführungsbeispiel eine 4/2-polige Wicklung zeigt, hat diese Wicklung sechs Spulengruppen 10—15. |ede solche Spulengruppe ist in der aus den F i g. I und 2 ersichtlichen Weise in je zwei Teilgruppen unterteilt, die in Fig. 1 mit denselben Zahlen wie die betreffende Spulengruppe bezeichnet sind, jedoch zur Unterscheidung mit einem bzw. zwei Strichen versehen sind. Gemäß Fig. 2 hat jede Spulengruppe in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel drei zueinander konzentrische Spulen und alle Teilgruppen sind jeweils gleich dimensioniert d. h., daß alle kleinsten Spulen aller Teilgruppen gleiche Abmessungen haben und entsprechendes auch für die Spulen der mittleren Größe und die größten Spulen gilt, so daß die Wicklung nur insgesamt drei unterschiedliche Spulengrößen aufweist Dies ermöglicht das Einziehen der Wicklung in den Stator auf maschinelle Weise mittels des erwähnten, auch für das Einziehen einschichtiger Wicklungen geeigneten Werkzeuges einer Wicklungseinziehmaschine. Da also die beiden Wicklungsschichten der dargestellten 4-Etagenwicklung unter sich gleich ausgebildet sind, können die beiden dem Einziehen von je zwei Etagen dienenden Wicklungsschritte mittels desselben Werkzeuges durchgeführt werden. Und zwar werden zunächst die ersten Teilgruppen, beispielsweise die Teilgruppen 10'—15', in die Ständernuten eingezogen und bilden die untere Wicklungsschicht so daß diese Wicklungsschicht Spulen aller drei Phasen aufweist. Dann wird, falls notwendig, diese Wicklungsschicht gegen die nachfolgend einzuziehende obere Wicklungsschicht abisoliert und dann werden mittels desselben Werkzeuges die zweiten Teilgruppen sämtlicher Spulengruppen, also beispielsweise die Teilgruppen 10" —15" als obere Wicklungsschicht maschinell eingezogen. Wie aus den F i g. I und 2 zu ersehen ist, sind die beiden Teilgruppen jeder Spulengruppe unter Überlappung zueinander winkelversetzt, so daß die insgesamt 12 Spulenseiten jeder Spulengruppe in zwei Hälften von jeweils sechs Spulenseiten unterteilt sind, wobei die Spulenseiten jeder Hälfte in benachbarte Nuten des Ständers zu liegen kommen. Es versteht sich, daß, damit diese Wicklung zweischichtig ist, alle Spulenseiten der einzelnen Spulengruppe in unterschiedliche Nuten zu liegen kommen, wie es aus Fig.2 ersichtlich ist Nach Einziehen der gesamten Wicklung können die beidenTeilgruppen jeder Spulengruppe elektrisch in Reihe bleibend miteinander verbunden werden, wie es in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist Die einander diametral gegenüberliegenden beiden Spulengruppen 10 und 11 bilden einen ersten Wicklungsstrang, die beiden ebenfalls diametral einander gegenüberliegenden Spulengmppen 12 und 13 bilden einen zweiten Wicklungsstrang und die einander gegenüberliegenden Spulengruppen 14 und 15 bilden einen dritten Wicklungsstrang.

Die Verbindungsleitungen zwischen den beiden Teilgruppen jeder Spulengruppe sind mit 20—25 bezeichnet und können, wie erwähnt elektrisch bleibend miteinander verbunden sein, vorzugsweise durch Löten oder Schweißen.

Die beiden Wicklungsschichten der dargestellten Wicklung sind also unter sich gleich aufgebaut und zueinander winkelversetzt. In diesem Fall beträgt die Winkelversetzung 30° räumlich. Es liegen also zwei unter sich identische 2-Biagen-Wicklungsschichten vor. die zueinander winkelversetzt sind, so daß die Gesamtwicklung eine 4-Etagenwicklung ist.

Die in den F i g. 3 und 4 dargestellten Anschlußstellen > Ua. Ub, Va, Vb, Wa, Wb, Xa und Ya sind auch in F i g. I und 2 mit gleichen Bezugszeichen benannt. Gegebenenfalls kann man die Anschlußstelle Za mit der Anschlußstelle Ua ständig elektrisch verbinden und entsprechendes gilt für die Anschlußstellen Xa und Va,

in sowie für die Anschlußstellen Wa und Ya. Bei den in den Fig.3 und 4 dargestellten Schaltungsarten für die Wicklung nach den Fig. 1 und 2 handelt es sich um die bei Dahlanderwicklungen üblichsten für 2- und 4-poligen Betrieb und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.

π Die drei Phasen des Drehstromnetzes sind in üblicher Weise mit R, S und T bezeichnet Die für den polumschaltbaren Betrieb erforderlichen Anschlüsse der Wicklung können an ein Klemmenbrett angeschlossen sein und von dort können die Klemmen mit dem

in Polumschalter verbunden sein, welcher die der unterschiedlichen Drehzahleinstellung dienende Polumschaltung in üblicher Weise vorzunehmen ermöglicht

Obwohl die Erfindung anhand einer 4/2-poligen Wicklung zeichnerisch erläutert wurde, versteht es sich,

_·-, daß die Erfindung in keiner Weise hierauf beschränkt ist sondern auch für höherpolige Wicklungen in gleicher Weise geeignet ist und entsprechend maschinelles Einziehen höherpoliger zweischichtiger Dahlanderwicklungen in gleicher Weise ermöglicht

in Obwohl bevorzugt erfindungsgemäße Dahlanderwicklungen als reine Etagenwicklungen ausgebildet werden können, ist wie bereits erwähnt, es auch möglich, ein maschinelles Einziehen der Dahlanderwicklung mittels üblichen Werkzeugen von Wicklungsein-

i) ziehmaschinen zu erreichen, wenn die Wicklung teilweise als Etagenwicklung und teilweise als Korbwicklung ausgebildet ist und zwar dann, wenn die Wickelschritte so klein sind, daß soviele Spulen untergebracht werden, daß für eine oder mehrere ersten Spulen und eine oder mehrere letzten Spulen einer Wicklungsschicht jeweils eine Etagenwicklung und für die dazwischenliegenden Spulen eine Korbwicklung angewendet werden kann. Die einzelnen Spulengruppen sind dabei wieder zweckmäßig in je zwei

•15 Teilgruppen zu unterteilen, wobei die ersten Teilgruppen der Spulengruppen die untere Wicklungsschicht und die anderen Teilgruppen die obere Wicklungsschicht bilden. Beide Wicklungsschichten können zueinander gleich ausgebildet sein und werden in der

w erforderlichen Weise zueinander winkelversetz· eingelegt wobei beide Schichten mittels desselben Werkzeuges aufeinanderfolgend, d.h. in zwei Einziehschritten eingelegt werden können.
Man kann eine solche Wicklung als Wicklung mit zwei identischen Etagen bezeichnen, wobei jede Etage teilweise als Etagenwicklung und teilweise als Korbwicklung ausgebildet ist Eine solche kombinierte Dahlanderwicklung ist jedoch, wie erwähnt, normalerweise nur dann maschinen einziehbar, wenn es sich um einen höherpoligen Motor handelt, normalerweise zumindest um einen 8/4-poügen oder noch höherpoligen polumschaltbaren Motor. Das Einziehwerkzeug ist dabei nach der höheren Polzahl zu treffen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer zweischichtigen Dahlanderwicklung für eine im Polzahlverhältnis 2: t polumschaltbare 3-phasige elektrische Asynchronmaschine, wobei die Dahlanderwicklung η Spulengruppen hat, wo π = 3 m ist und m die niedrigste Polzahl bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzulegende Spulengruppe in zwei getrennten Teilgruppen in den Stator eingelegt wird, von denen alle ersten Teilgruppen in die untere Schicht eingelegt werden und diese untere Schicht bilden und alle zweiten Teilgruppen in die obere Schicht eingelegt werden und diese obere Schicht bilden, wobei die Spulenseiten der zweiten Teilgruppe jeder Spulengruppe in andere Nuten eingelegt werden als die der ersten Teilgruppe der betreffenden Spulengruppe.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d&Ä die beiden Teilgruppen jeder Spulengruppe unter sich gleich ausgebildet werden, wobei die Spulen der einzelnen Teilgruppe unterschiedliche Größe erhalten und zueinander konzentrisch in den Ständer eingelegt werden und daß die Spulen der zweiten Teilgruppe jeder Spulengruppe zu den Spulen der ersten Teilgruppe vvinkelversetzt unter Überlappung mit den Spulen der ersten Teilgruppe in den Ständer eingelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- jo zeichnet, daß die Teilgruppen jeder Wicklungsschicht mittels desselben Werkzeuges maschinell eingelegt werden, weiches Werkzeug auch zum Einlegen einer eiuschichJgen 3-phasigen Wicklung in einen entsprechenden Stände* einer nichtpolumschaltbaren Asynchronmaschine verwendet werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spulen einer Spulengruppe unterschiedlich groß hergestellt und zueinander konzentrisch in die. zugeordneten Ständernuten eingelegt werden.

5. Verfahren zum Herstellen einer zweischichtigen Dahlanderwicklung für eine im Polzahlverhältnis 2 :1 polumschaltbare 3-phasige elektrische Asynchronmaschine, wobei die Dahlanderwicklung /; Spulengruppen hat, wo π = 3 /π ist und m die niedrigste Polzahl bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Einlegeschritt die einen ersten Wicklungsstrang bildenden Spulengruppen in v, den Stator eingelegt werden, daß danach in einem zweiten Einlegeschritt die einen zweiten Wicklungsstrang bildenden Spulengruppen in den Stator eingelegt werden und daß danach in einem dritten Einlegeschritt die den dritten Wicklungsstrang M badenden Spulengruppen eingelegt werden.