DE2849583C2

DE2849583C2 - Stand development for an electrical machine with a slotless core

Info

Publication number: DE2849583C2
Application number: DE19782849583
Authority: DE
Inventors: Geb.Kortschaschnikova Tamara Nikolaevna Belova; Larisa Aleksandrovna Drozdova; Jurij Grigorjevitsch Tjurin; Garri Michaijlovitsch Leningrad Tschutoreckij; Anatolij Timofeevitsch Zverev
Original assignee: Leningradskoe Proizvodstvennoe Elektromasinostroitel'noe Obedinenie "elektrosila" Imeni Sm Kirova Leningrad Su
Current assignee: Leningradskoe Proizvodstvennoe Elektromasinostroitel'noe Obedinenie "elektrosila" Imeni Sm Kirova Leningrad Su
Priority date: 1978-11-15
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE2849583A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs beschrieben ist Eine solche Ständerstabwicklung ist aus der GB-PS 8 37 546 bekannt. Maschinen dieser Art werden vorzugsweise als Turbogeneratoren verwendet. n The invention relates to a stator winding for an electrical machine with a slotless stator core, as described in the preamble of the patent claim. Such a stator winding is known from GB-PS 8 37 546. Machines of this type are preferably used as turbo generators. n

Soll bei einem Turbogenerator iie Leistung erhöht werden, so zieht dies eine Verlängerung der Stirnverbindung der Ständerwicklung nach sich, wodurch der Wicklungsaufbau komplizierter wird, die Streuflüsse vergrößert und der induktive Widerstand erhöht *o werden. Bei leistungsstarken Turbogeneratoren beläuft sich die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen auf etwa neunzig Prozent des Bohrungsdurchmessers des Ständerkerns.If the power of a turbo-generator is to be increased, this entails an extension of the end connection of the stator winding, whereby the The winding structure becomes more complicated, the leakage flux increases and the inductive resistance increases * o will. In the case of powerful turbo generators, the length of the projection of the end connections amounts to about ninety percent of the stator core bore diameter.

Die Ständerstababwicklung einer elektrischen Maschine mit nutlosem Ständerkern weist einen wirksamen Teil und die Stirnverbindung auf. Die Stäbe einer solchen Wicklung sind im wirksamen Teil zweischichtig angeordnet Der übergang von der einen Schicht zur anderen erfolgt durch Kröpfung der Stirnverbindungen, w Diese haben eine kegelförmige oder zylindrische Form und sind als Wellenwicklung oder Schleifenwicklung geschaltet Bei derartigen elektrischen Maschinen ist die Stabfüllung des wirksamen Ständerteils gering, was durch die Abmessungen der Stäbe und die zulässigen Abstände zwischen den Stäben nach dem Wicklungsschritt bedingt ist Ferner ist die Ausladung der Stirnverbindungen verhältnismäßig groß. Dabei richtet sich die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen nach dem Winkel der Kröpfung gegenüber der w Längsachse des Stabes. Dieser Winkel ist seinerseits vom Abstand zwischen den benachbarten Stäben der gleichen Spulengruppe abhängig. Je größer dieser Abstand ist, umso größer ist die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen.The stator bar development of an electrical machine with a slotless stator core has an effective Part and the forehead connection. The bars of such a winding are two-layered in the effective part arranged The transition from one layer to the other takes place by cranking the end connections, w These have a conical or cylindrical shape and are available as wave windings or loop windings switched In such electrical machines, the rod filling of the effective stator part is low, what is conditioned by the dimensions of the bars and the permissible spacing between the bars after the winding step Front connections relatively large. The length of the projection of the end connections is based on this according to the angle of the offset with respect to the w longitudinal axis of the rod. This angle is in turn depends on the distance between the neighboring bars of the same coil group. The bigger this one Distance, the greater the length of the projection of the end connections.

Bei der aus der GB-PS 8 37 546 bekannten Ständerslabwicklung sind die Stäbe innerhalb eines zylindrischen Tragkörpers zweischichtig angeordnet. Die StäbeIn the stator winding known from GB-PS 8 37 546, the rods are arranged in two layers within a cylindrical support body. The bars sind voneinander isoliert und die Isolation ist mit einer stromleitenden Hölle mit einem hohen elektrischen Widerstand versehen. Die Stäbe sind in üblicher Weise elektrisch miteinander verbunden.are isolated from each other and the isolation is with a conductive hell with a high electrical Provide resistance. The bars are in the usual way electrically connected to each other.

Bei der bekannten Ständerstabwicklung ist die StabföJIung im aktiven Ständerteil gering. Hinzu kommt, daß bei einer Leistungserhöhung einer elektrischen Maschine eine Verlängerung der Ausladung der Stirnverbindungen feststellbar ist Dies bat größere Abmessungen der elektrischen Maschine se ,vie eine Änderung ihrer Konstruktionsparameter zur Folge.In the known stator bar development, the bar support in the active stator part is low. Come in addition, that with an increase in the power of an electrical machine an extension of the radius of the End connections can be determined Change their design parameters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern zu schaffen, bei der durch die Anordnung der Stäbe und die Ausführung ihrer Stirnverbindungen die Stabfüllung des wirksamen Ständerteils verbessert, die Ausladung der Stirnverbindungen verkürzt und folglich die Abmessungen der elektrischen Maschine vermindert werden.The invention is based on the object of having a stator winding for an electrical machine To create a slotless stator core, in which by the arrangement of the rods and the design of their End connections improves the rod filling of the effective stand part, shortens the projection of the end connections and consequently the dimensions of the electrical machine can be reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von der gattungsgemäßen Ständerstabwicklung, durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöstAccording to the invention, this object is achieved on the basis of the generic stator development, solved by the features specified in the claim

Die erfindungsgemäße Ständerstabwicklung gestattet es, die Abmessungen der elektrischen Maschine durch Verkürzung der Ausladung der Syrnverbindungen zu vermindern. Dabei wird die Stabfüllung des wirksamen Ständerteiles infolge der Vergrößerung des Abstandes zwischen den benachbarten Stäben der oberen und unteren Schicht derselben Spulengruppe sowie dadurch verbessert daß die Stirnverbindungen der Stäbe der mittleren Schicht um einen kleineren Winkel gegenüber den Stäben der anderen beiden Schichten abgekröpft sind.The stator bar development according to the invention allows the dimensions of the electrical machine through To reduce the shortening of the radius of the connections. The rod filling becomes the effective one Stand part due to the increase in the distance between the adjacent bars of the upper and lower layer of the same coil group as well as improved by the fact that the end connections of the rods middle layer bent at a smaller angle compared to the rods of the other two layers are.

Tatsächlich kann die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen gegenüber der bekannten Zweischicht-Stabwicklung um 20 bis 30% verkürzt werden. Nachstehend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigtIn fact, the length of the projection of the end connections can be shortened by 20 to 30% compared to the known two-layer bar winding. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing explained it shows

F i g. 1 den Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Kern, F i g. 2 den Querschnitt H-Ii der F i g. 1, Fig.3 eine Abwicklung der Stirnverbindung der erfindungsgemäßen dreischichtigen Stabwicklung und Fig.4 ein erfindungsgemäßes Schaltbild für die Stabwicklung einer elektrischen Maschine.F i g. 1 with the longitudinal section of a stator bar development according to the invention for an electrical machine a nutless core, F i g. 2 shows the cross section H-Ii of FIG. 1, 3 shows a development of the end connection of the three-layer bar winding according to the invention and 4 shows a circuit diagram according to the invention for the rod winding of an electrical machine.

Die Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern 4 verfügt über elektrisch miteinander verbundene Stäbe 1 (Fig. 1) mit in axialer Richtung gekröpften Stirnverbindungen 2. Die Stäbe 1 befinden sich in einem Tragkörper 3 aus einem Isolierwerkstoff. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist als Isolierwerkstoff glasfaserverstärkter Kunststoff verwendet. Der Tragkörper 3 ist am Ständerkern 4 im Luftspalt 5 zwischen dem Ständer 6 und dem Läufer 7 angebrachtThe stator bar development for an electrical machine with a slotless stator core 4 has Electrically interconnected rods 1 (Fig. 1) with cranked end connections 2 in the axial direction Rods 1 are located in a support body 3 made of an insulating material. In the embodiment described here, the insulating material is glass fiber reinforced Plastic used. The support body 3 is on the stator core 4 in the air gap 5 between the stator 6 and the runner 7 attached

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der Tragkörper 3 monolithisch; er weist Nuten für die Unterbringung der Stäbe 1 auf.In the embodiment described, the support body 3 is monolithic; he has grooves for that Accommodation of the rods 1.

In dem wirksamen Teil 8 und im Bereich 9 der Stirnverbindung 2 sind die Stäbe 1 als drei konzentrische Schichten 10, 11, 12 (Fig.2) angeordnet Hierbei liegt im wirksamen Teil 8 ein Teil der Stäbe 1 der Mittelschicht 11 abwechselnd um einen Stab oberhalb der Stäbe 1 der Innenschicht 12, und der restliche Teil unterhalb der Stäbe 1 der Außenschicht 10. Die Anzahl der Stäbe 1 der Mittelschicht 11 ist gleich der SummeIn the active part 8 and in the area 9 of the end connection 2, the rods 1 are arranged as three concentric layers 10, 11, 12 (FIG. 2) lies in the effective part 8 a part of the bars 1 of the middle layer 11 alternately by one bar above of the rods 1 of the inner layer 12, and the remaining part below the rods 1 of the outer layer 10. The number the bars 1 of the middle layer 11 is equal to the sum

der in den weiteren zwei Schichten 10, 12 befindlichen Stäbe 1.that located in the other two layers 10, 12 Bars 1.

Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der der Tragkörper 3 zusammensetzbar ist. Jede Schicht 10,11₁ 12 ist von der anderen Schicht mittels einer Bandage 13 (in Fig.2 links) getrennt. Zwischen den Stäben 1 sind Abstandsstücke *14 aus einem lsolierwerkstoff vorgesehen. An embodiment is also possible in which the support body 3 can be assembled. Each layer 10,11 ₁ 12 is separated from the other layer by means of a band 13 (in Figure 2 the left). Spacers * 14 made of an insulating material are provided between the rods 1.

Die Stirnverbindungen 2 der Stäbe 1 der MittelschichtThe end connections 2 of the bars 1 of the middle layer

11 sind um einen Winkel «ι (Fig.3) gekröpft, der annähernd halb so groß wie der Winkel «2 ist, um den die Stirnverbindungen 2 der weiteren zwei Schichten 10,11 are cranked by an angle «ι (Fig.3), the is approximately half as large as the angle 2 by which the end connections 2 of the other two layers 10,

12 gebogen sind. Hierbei sind die Stäbe 1 der Mittelschicht 11 abwechselnd mit den Stäben 1 der anderen zwei Schichten 10,12 elektrisch verbunden und bilden eine Schleifenwicklung.12 are bent. Here, the bars 1 of the middle layer 11 are alternating with the bars 1 of the other two layers 10,12 are electrically connected and form a loop winding.

im folgenden wird eine Schaltung für die dreischichtige Wicklung einer zweipoligen elektrischen D: ehstrom-Maschine. bestehend aus sechs Spulengruppen 1 Ci — 1G (Fig.4), 2G-2G, IC₂-IC₅. 2G-2C5, IG-IG. 2G-2G. beschrieben. Die Stäbe 1 (F i g. 1) der Wicklung des Ständers 6 sind im wirksamen Teil 8 im Wicklung des Ständers 6 sind im wirksamen Teil 8 im Luftspalt 5 der Maschine über den Umfang der zylindrischen Innenfläche des Kernes 4 des Ständers 6 in Reihen!' + 24'(F ig. 4) angeordnetThe following is a circuit for the three-layer winding of a two-pole electrical D: ehstrom machine. Consisting of six coil groups 1 Ci - 1G (Fig. 4), 2G-2G, IC ₂ -IC ₅ . 2G-2C5, IG-IG. 2G-2G. described. The bars 1 (Fig. 1) of the winding of the stator 6 are in the effective part 8 in the winding of the stator 6 are in the effective part 8 in the air gap 5 of the machine over the circumference of the cylindrical inner surface of the core 4 of the stator 6 in rows! ' + 24 '(Fig. 4)

Die Stabreihen (Fig. I), deren Ordnungsnummer gerade ist, werden gerade Reihen genannt- In jeder Spulengnippe sind die Stäbe 1 der Mittelschicht 11, die mit durchgezogenen fetten Linien dargestellt sind, abwechselnd mit den Stäben 1 der Außenschicht 10, die gestricheil dargestellt sind, und denen der Innenschicht 12, welche mit dünnen durchgezogenen Linien dargestellt sind, verbunden.The rows of bars (Fig. I) whose order number is even are called even rows - in each Spulengnippe are the rods 1 of the middle layer 11, the are shown with solid bold lines, alternating with the rods 1 of the outer layer 10, the are shown in dashed lines, and those of the inner layer 12, which are shown with thin solid lines are connected.

So ist zum Beispiel in der Spulengruppe IG — IQ der Stab 1 aus der Reihe Γ der Mittelschicht 11 mit den Stäben 1 aus der Reihe 11' der Außenschicht 10 der Wicklung und mit dem Stab 1 aus der Reihe 2' der Mittelschicht 11 und weiter mit den Stäben 1 aus der Reihe 12'der Innenschicht 12 usw. verbunden.For example, in the coil group IG - IQ is the Rod 1 from the series Γ of the middle layer 11 with the rods 1 from the series 11 'of the outer layer 10 of the Winding and with the rod 1 from row 2 'of the middle layer 11 and further with the rods 1 from the Row 12 'of the inner layer 12, etc. connected.

Die weiteren Spulengruppen 2G—2G, IG —IC5 usw. sind in ähnlicher Weise gebildet.The other coil groups 2G-2G, IG-IC5 etc. are formed in a similar manner.

Die Slirnverbindungen 2 (Fi g. I) eier Stäbe 1 aus den ungeraden Reihen 1',3',5' usw.(Fig.4)Jes wirksamen Teiles 8 der Wicklung befinden sich bezüglich der Ständerlängsachsc in der Außenschicht 10 (Fig. 3) der Wicklung, die Stirnverbindungen 2 (F i g. 1) der Stäbe 1 aus den geraden Reihen 2', 4', 6' (F i g. 4) usw. sind in der Innenschicht 12 (Fig.3) der Wicklung und die Stäbe 1 der Mittelschicht 11 der Wicklung sowohl in den geraden, als auch den ungeraden Reihen.The Slirnverbindungen 2 (Fi g. I) egg rods 1 from the odd rows 1 ', 3', 5 'etc. (Fig.4) Jes effective part 8 of the winding are with respect to the Ständerlängsachsc in the outer layer 10 (Fig. 3) of the Winding, the end connections 2 (Fig. 1) of the bars 1 from the straight rows 2 ', 4', 6 '(Fig. 4) etc. are in the Inner layer 12 (Fig. 3) of the winding and the bars 1 the middle layer 11 of the winding in both the even and odd rows.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Ständersv. ^wicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern (4), bei der die Stäbe (1) in konzentrischen Schichten angeordnet ι sind, in der Bohrung des Ständerkerns parallel zueinander verlaufen, im Bereich (9) der Stirnverbindungen (2) gegenüber der axialen Richtung abgekröpft sind und sich in einem Tragkörper (3) aus einem Isolierwerkstoff befinden, der in der Bohrung m des Ständerkerns gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (1) im wirksamen Teil (8) und im Bereich (9) der Stirnverbindungen (2) dreischichtig angeordnet sind, daß die Summe der Stäbe (1) in der Innen- (12) und der Außenschicht (10) gleich der Anzahl der Stäbe (1) in der Mittelschicht (11) ist, daß die Stäbe (1) an den Stirnverbindungen (2) der Mittelschicht (11) um einen Winkel «ι abgekröpft sind, der etwa halb so groß wie der Winkel »i ist, um welchen die Stäbe (1) der beides weiteren Schichten an den Stirnverbindungen (2) abgekröpft sind, und daß die Stäbe (1) der Mittelschicht (11) mit den Stäben (1) der Innen- und Außenschicht (10,12) verbunden sind.Ständersv. ^ winding for an electrical machine with a slotless stator core (4), in which the bars (1) are arranged in concentric layers, run parallel to one another in the bore of the stator core, in the area (9) of the end connections (2) opposite the axial Direction are bent and are located in a support body (3) made of an insulating material, which is held in the bore m of the stator core, characterized in that the rods (1) in the effective part (8) and in the area (9) of the end connections ( 2) are arranged in three layers that the sum of the rods (1) in the inner (12) and the outer layer (10) is equal to the number of rods (1) in the middle layer (11) that the rods (1) on the end connections (2) of the middle layer (11) are bent by an angle «ι which is about half the size of the angle » i by which the rods (1) of the two other layers are bent at the end connections (2), and that the bars (1) of the middle layer (11) with the S tabs (1) of the inner and outer layers (10, 12) are connected.

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