DE2750112A1

DE2750112A1 - Verfahren zur herstellung von statorwicklungen fuer dreiphasen-drehstromgeneratoren

Info

Publication number: DE2750112A1
Application number: DE19772750112
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Frister; Alfred Groezinger; Helmut Kreuzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-11-09
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1979-05-10
Also published as: DE2750112C2; JPS5475504A; BR7807310A; FR2408937B1; IT7829597A0; GB1601828A; ES474888A1; FR2408937A1; US4351102A; IT1100462B; AU4023578A; JPS6226252B2

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptancpruchs. Es ist bekannt, von Hand hergestellte Zweischichtwicklungen Tür elektrische Maschinen zu verwenden. Eine maschinelle Wicklung ist jedoch bei Maschinen mit kleinem Stator-Innendurchmesser und hohen Nutzahlen nicht möglich, weil zuerst die Unterlage aller Spulen gewickelt und eingelegt werden muß und dann erst die Oberlage eingelegt werden kann. Da sich die Oberlage im Innenraum des Stators befindet, stört sie beim Einlegen der Unterlage und außerdem ist bei Maschinen mit kleinem Innendurchmesser kein ausreichender Raum für die Einlegmechanik vorhanden. Bei bekannten Verfahren zur maschinellen Herstellung von Phasenwicklungen werden die Spulen der verschiedenen Phasen als Einschichtwicklung in der Reihenfolge in die Nuten des Stators eingelegt, in der sich zwischen der vorhergehenden Phasenwicklung und der nachfolgenden Wicklung ein elektrischer Winkel von 120 ergibt. Dieses Wickelverfahren ist nachteilig, weil sich dadurch Kreuzungspunkte der Wickelköpfe ergeben und außerdem die vorhergehende Wicklung beim Einlegen der nachfolgenden Wicklung stört.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgom/iße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß sich die Wickelköpfe beim Einlegen der Wicklungen nicht stören und daß durch die besondere Wickeltechnik ein besonders hoher Füllfaktor der Nuten des Stators erreicht werden kann. Außerdem ist es besonders vorteilhaft, die Wicklungen als verteilte Wicklungen anzubringen, da dadurch eine weitere Steigerung des Füllfaktors möglich ist und eine noch günstigere Anordnung der Wickelköpfe gegeben ist.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Spannungsverlauf über dem Drehwinkel eines Dreiphasen-Drehstromgenerators, Fig. 2 den

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schematischen Aufbau eines Drehstromgenerators, Fig. 3 ein bekanntes Wickelschema für Drehstromgeneratoren, Fig. ¹J das Schaltschema eines Drehstromgenerators und Fig. 5 bis 7 verschiedene erfindungsgemäße Wickelschemata mit Angabe der Wickelrichtung für Dreiphasen-Drehstromgeneratoren am Beispiel von 12-poligen Maschinen.

In Fig. 1 sind die Spannungen, die in den drei Wicklungen des Stators einer Dreiphasen-Drehstrommaschine induziert werden, über dem Drehwinkel aufgetragen. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß dabei zwischen den einzelnen Phasen ein Winkel von 120° liegt.

In Fig. 2 ist schematisch der Aufbau eines 12-poligen Dreiphasen-Drehstromgenerators dargestellt. Die Polzahl 2p ist dabei gleich 12, die Nutzahl pro Pol und Phase q ist gleich und bei einer Dreiphasen-Drehstromwicklung ist die Phasenzahl m gleich 3· Daraus ergibt sich eine Nutzahl N = 36. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, werden die Wicklungen beginnend bei einer Nut 1 eingelegt. Eine Wicklung ¹IO, deren Wicklungsanfang mit u bezeichnet ist, wird in eine Nut 1 eingelegt, eine Wicklung ¹Il, deren Wicklungsanfang mit ν bezeichnet ist, wird in die dritte Nut 3 eingelegt und eine Wicklung Ί2, deren Wicklungsanfang mit w bezeichnet ist, wird in die fünfte Nut 5 eingelegt. In Fig. 3 ist ein derartiges bekanntes Wickel schema dargestellt. Zu erkennen ist der Wicklungsanfang u, der ersten Wicklung ¹IO, der Wicklungsanfang ν der zweiten Wicklung ¹Jl und der Wicklungsanfang v; der dritten Wicklung h2. Die jeweils entsprechenden Wicklungsenden χ liegen in der Nut 34, y in der Nut 36 und ζ in der Nut 2. Durch diese Wicklungsanordnung ist zwischen den einzelnen Leitern der Wicklung jeweils ein elektrischer Winkel von 120° gegeben. Die einzelnen Wicklungen werden dann in einem bekannten Schema beispielsweise in Sternschaltung gemäß Fig. ¹J verbunden. Dabei werden die Wicklungsenden x^z zu einem gemeinsamen Sternpunkt zusammengeschlossen. Das in Fig. 3 dargestellte bekannte Wicklungsschema ist für eine maschinelle Herstellung der Wiclungen nachteilig, weil sich die Wickelköpfe

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der Wicklungen gegenseitig stören und dadurch der Füllfaktor der einzelnen Nuten gering ist.

Eine günstigere Anordnung und auf einer Wickelmaschine leichter herzustellende Wicklungsanordnung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser erfindungsgemäßen Wellenwicklung wird in die erste Nut 1 eine Wicklung eingelegt, deren Wicklungsanfang mit u bezeichnet ist. Dieser Wicklungsstrang wird durch die Nut ^J zurückgeführt usw. Das Wicklungsende χ ist in der Nut 3^· Danach wird in die zweite Nut 2 ein Wicklungsstrang eingelegt, der bis zur Nut 35 geführt wird. Schließlich wird in der dritten Nut 3 ein Wicklungsstrang eingelegt, der bis zur Nut 36 führt. Der Wicklungsanfang des in der dritten Nut 3 beginnenden Wicklungsstranges ist v, das Wicklungsende des in der Nut 36 endenden Wicklungsstranges ist y. Betrachtet man den in der Nut 2 beginnenden Wicklungsstrang, dann kann durch elektrische Vertauschung der Wicklungsenden dieses Wicklungsträgers ein elektrischer Winkel von 120° zu den anderen Phasen hergestellt werden, wenn als Wicklungsanfang der Draht in der Nut 35 betrachtet wird und mit w bezeichnet wird, während das Wicklungsende in der Nut 2 liegt und die Bezeichnung ζ erhält. Damit ist sichergestellt, daß zwischen allen drei Wicklungszügen ein elektrischer Winkel von 120° steht. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Wickelschema legen sich die Wickelköpfe gut aneinander an und stören sich beim gegenseitigen Einlegen nicht. Der Füllfaktor kann auf diese Weise beträchtlich erhöht werden.

Eine noch weitergehende Verbesserung der Wickelanordnung und eine weitere Erhöhung des Füllfaktors können dadurch erreicht werden, daß verteilte Wicklungen in die Nuten eingelegt werden. Dabei wird zunächst eine erste Wicklungsgruppe eingelegt werden, wobei beginnend in der ersten Nut 1 zu Nuten mit höherern Zahlen u. nach V₁ gewickelt wird. Dann wird in Nut beginnend und zu Nuten mit höheren Zahlen fortlaufend von Z. nach W^ gewickelt und schließlich wird beginnend in der Nut 3 von V₁ nach x. gewickelt. Nach Einlegen dieser ersten Wicklungsgruppe entsprechend auch dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird eine zweite Gruppe von Teilwicklungen gewickelt und in die Nuten einge-

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legt. Das Einlegen der Wicklungen beginnt dabei für die erste Phase der zweiten Teilgruppe in der Nut 4, wobei von x„ nach u„ gewickelt wird. Danach folgt die zweite Teilgruppe der zweiten Phase beginnend in Nut 5· Dabei wird von w_? nach z„ gewickelt und schließlich folgt die 2. Teilgruppe der dritten Phase beginnend in Nut 6 und von y₂ nach ν ρ gewickelt. Die Wickelrichtung der zweiten Teilgruppen ist die gleiche wie die der ersten Teilgruppen, also beginnend bei einer niedrigen Nutzahl und fortlaufend zu höheren Nutzahlen. Durch die Vertauschung der Anschlüsse wird dabei wieder zwischen den einzelnen Phasen ein elektrischer Winkel von 120 erzielt.

Die einzeln herausgeführten Wicklungsanschlüsse werden wie folgt miteinander verbunden: u. mit u~ ergibt u; V₁ mit V₂ ergibt v; W₁ mit w„ ergibt w. Bei einer gewählten Sternschaltung werden die Wicklungsanfänge bzw. -enden x., x«, y.. y«, z., z„ alle miteinander verbunden und ergeben den Sternpunkt. Durch die in Fig. 6 dargestellte Anordnung mit verteilten Wicklungen ergibt sich ein besonders hoher Füllfaktor für die Nuten des Stators und die einzelnen Wickelköpfe der Wicklungen legen sich ähnlich wie bei einer Zweischichtwicklung gut aneinander an ohne sich gegenseitig beim Einlegen oder in der eingelegten Lage zu stören. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Lösung auch, daß auf dem Wickelautomaten stets in der selben Richtung gewickelt werden kann. Diese Vorteile überwiegen einen geringfügigen Nachteil, der darin besteht, daß 12 Wicklungsenden miteinander elektrisch verbunden werden müssen.

Der Nachteil der 12 Wicklungsenden wird unter Beibehaltung der sonst erzielten Vorteile bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 vermieden. Bei diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 werden die einzelnen Wicklungen der verschiedenen Phasen gleichzeitig gewickelt. Das bedeutet, daß die erste Gruppe von Teilwicklungen beginnend in der Nut 1, der Nut 2 und der Nut gleichzeitig gewickelt werden. Nach Wickeln dieser Teilwicklungen wird in der entgegengesetzten Wickelrichtung die zweite Gruppe von Teiliiicklungen gewickelt und in die entsprechenden Nuten eingelegt, wobei die Wicklungsenden in den Nuten 2, 4 und 6 liegen. Durch entsprechwidg-yeintaus^hujig der Anschlüsse ζ und

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w kann ein elektrischer Winkel von 120 zwischen den einzelnen Teilwicklungen hergestellt v/erden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach IMg. 7 legen sich die Wickelkopfe wie bei dem Ausführungs beispiel nach Fig. 6 zopfartig aneinander an und stören sich weder beim Einlegen in die Nuten noch in eingelegtem Zustand. Auch bei diesen Verfahren ergibt sich ein besonders holier Füllfaktor, der bei sonst gleichen Abmessungen des Drehstromgenerators die Leistung der Maschine erheblich erhöht.

Die beschriebenen Wickelverfahren sind grundsätzlich für Wellenwicklungen als auch für Schleifenwicklungen geeignet. Zur Herstellung auf Wi ekel automaten hat sich jedoch besonders die Herstellung in Form von V/ellenwicklungen bewährt, da diese Wellenwieklungen auf Automaten rationeller als ScIi] eifenwi cklungen hergestellt werden können.

Die am Beispiel einer 12-poligen Maschine hergestellten Wickel schemata gelten selbstverständlich sinngemäß auch für Maschinen mit anderer Polzahl, wobei der Abstand der benachbarten Nuten sich dann nach der Nutzahl pro Pol und Phase bestimmt. Bei einer Nut zahl pro Pol und Phase von beispielsweise q = 2 gehören beispielsweise die Nut und die Nut 2 zusammen, so daß dann die zusammengehörigen Nuten 1 + 2 und die zusammengehörigen Nuten 3 + '* benachbarte Nuten bilden.

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Claims

R. A ~ ' b 28.10.1977 Ka/Do 275Ul Robert Bosch GmbH, Stuttgart Ansprüche

1. !Verfahren zur Herstellung von Statorwicklungen für Dreiphasen-Drehstromgeneratoren, insbesondere auf automatischen Wickelmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die für die drei Phasen erforderlichen Wicklungen mit ihren Wicklungsanfängen der Reihenfolge,nach in benachbarte Nuten des Stators eingelegt werden, wobei der Abstand der benachbarten Nuten gleich der Nutzahl pro Pol und Phase ist, und daß für die Zusammenschaltung der Wicklungsenden untereinander die Wicklungsenden der mittleren Spule elektrisch vertauscht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wicklungen in an sich bekannter Weise in wenigstens zwei Stufen gewickelt werden.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsanschlüsse einer ersten Gruppe von Teilwicklungen getrennt herausgeführt werden und daß in gleicher Wickelrichtung die weiteren Gruppen der Teilwicklungen gewickelt werden und daß die ebenfalls herausgeführten Anschlüsse dieser Teilgruppen mit den Anschlüssen der ersten Gruppe von Teilwicklungen verbunden werden.

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- 2 -ORIGINAL INSPECTED

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Ί. Verfahren zur Herstellung von Statorwicklungen für Dreiphasen-Drehstromgeneratoren, insbesondere auf automatischen Wickelmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die für die drei Phasen erforderlichen Wicklungen gleichzeitig gewickelt werden und daß eine erste Gruppe von Teilwicklungen in einer ersten Wickelrichtung gewickelt und wenigstens eine weitere Gruppe anschließend ohne Ilerausführung von Wicklungsanschlüssen in der entgegengesetzten Wickelrichtung gewickelt wird.

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