DE2921114C2

DE2921114C2 -

Info

Publication number: DE2921114C2
Application number: DE2921114A
Authority: DE
Inventors: Alfred 7000 Stuttgart De Groezinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1987-06-19
Also published as: FR2457589B1; JPH0373225B2; GB2053580A; DE2921114A1; YU125380A; ES8200525A1; US4307311A; GB2053580B; FR2457589A1; BR8003237A; AU5793280A; AU530742B2; JPS55157948A; ES491792A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Statorwicklungen für Dreiphasen-Drehstromgeneratoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist Gegenstand des zugehörigen Hauptpatents 27 50 112. In dem Hauptpatent ist die Art der Verschaltung der Teilwicklungsenden offengelassen.

Zur Bewicklung eines Stators mit den Phasenwicklungen sind die sogenannten Wellenwicklungs- und die sogenannten Schleifenwicklungsverfahren bekannt, wobei sich das Ausführungsbeispiel auf ein Wellenwicklungsverfahren bezieht. Handelt es sich um Dreiphasendrehstromgeneratoren, dann wird der Stator mit drei Wellenwicklungen bewickelt, wobei in jeder dieser Wicklungen eine Phasenspannung durch die Läuferrotation induziert wird, die um 120 elektrische Grad zueinander versetzt sind. Ein solches Verfahren für einen Dreiphasendrehstromgenerator ist aus der DE-OS 22 24 916, Fig. 2, 3 bekannt. Dort werden die Phasenwicklungen 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. Das bekannte Wickelverfahren ist insofern nachteilig, als sich dadurch stark auftragende Kreuzungspunkte der Wickelköpfe ergeben und außerdem die vorhergehende Wicklung beim Einlegen der nachfolgenden Wicklung stört.

Aus der DE-OS 24 06 612 ist eine elektrische Maschine bekannt, in deren Stator die Spulen automatisch fortlaufend in Form einer dreiphasigen Wellenwicklung eingewickelt werden. Diesem Zweck dienen dort eine bewegliche Düsenführung für den Wickeldraht und eine Vorrichtung zum Drehen des Stators. Nach dem vollständigen Einbringen einer Phasenwicklung wird der Stator um eine Nutteilung gedreht, bevor mit dem Einbau der nächsten Phasenwicklung begonnen wird. Dadurch ist der Anfang der jeweils folgenden Phasenwicklung gegenüber der vorher eingebrachten Phasenwicklung um jeweils eine Nut versetzt.

Gegenstand der DE-OS 26 03 282 ist ein Verfahren zum Herstellen einer zweischichtigen Dahlanderwicklung (polumschaltbare Wicklungen) einer elektrischen Maschine, durch das das Blechpaketvolumen optimal ausgenutzt werden soll. Zur Ermöglichung eines maschinellen Einziehens der dreiphasigen Wicklung werden zuerst die Teilspulen aller Phasen der unteren Schicht und sodann die Teilspulen der oberen Schicht eingezogen. Nach erfolgtem Einziehen werden die Enden der Teilspulen in einer üblichen Dahlanderschaltung, z. B. in Stern-Parallelschaltung oder Dreieck-Serienschaltung, miteinander verbunden.

Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 3 das beispielsweise aus der DE-OS 22 24 916 bekannte Wellenwicklungsverfahren im einzelnen erläutert, welches darin besteht, daß drei Wicklungen so in den Statornuten untergebracht werden, daß bei Ermöglichung einer automatischen Bewicklung der Statornuten von den Ober- und Unterstegen der Wellenwicklungen (oder Schleifenwicklungen) die Statornuten so belegt werden, daß sich bei Erzielung eines möglichst hohen Füllfaktors und hohen Wirkungsgrads die gewünschten Phasenverteilungen ergeben. Die Fig. 3 zeigt schematisch, wie hierzu vorgegangen wird, wobei von einem ringförmigen Statorpaket mit wie üblich innenliegenden Statornuten ausgegangen wird, in die die Drahtwicklungen von den Wickelautomaten automatisch eingelegt werden. Aus gegebenen Gründen, nämlich Abmessungen, Festigkeit, erforderliche Aufnahmefähigkeit für durch die erforderlichen Stromstärken bestimmten Drahtdicken der Wicklungen u. dgl., verfügen gängige Drehstromgeneratoren für den Kraftfahrzeugbereich über 36 Statornuten, von denen in Fig. 3 die Nuten 1 bis 14 dargestellt sind, die sich dann mit den Nuten 15 bis 35 (nicht dargestellt) fortsetzen; an die Nut 36 schließt sich dann wieder die Nut 1 an.

Für ein Dreiphasensystem sind drei Wicklungen I, II und III in die Statornuten einzuwickeln, wobei mit einer beliebigen Wicklung begonnen wird, beispielsweise der Wicklung I, deren Windung in die Nut 1 eingelegt wird, dann über einen oberen Bogen Ia mit dem in die Nut 4 eingelegten Stab verbunden ist, der wieder über einen unteren Bogen Ib mit dem in die Nut 7 eingelegten Stab usf. verbunden ist. Man erkennt, daß sich eine Wellenwicklung ergibt, wobei die so gebildete Wicklung I mit ihren Stäben jeweils in aufeinanderfolgende Nuten, dabei immer zwei der Nuten des Stators überspringend, eingelegt wird, bis die erforderliche Anzahl von Windungen für die Wicklung I der ersten Phasenspannung fertiggestellt ist. Man erkennt auch, daß sich beim Bewickeln des Stators mit der ersten Wicklung I, beginnend mit der Nut 1, keine Schwierigkeiten ergeben, die in die Nuten eingelegten Windungen oder Stäbe der betreffenden Wicklung I können bis zum Nutgrund gedrückt werden und liegen einwandfrei in den Nuten, da sie durch nichts behindert werden.

Dies ist aber schon anders, wenn man die Wicklung II für eine der nächsten Phasenspannungen betrachtet - auf die elektrische Verschaltung soll es hier zunächst nicht wesentlich ankommen, sondern lediglich der mechanische Wicklungsablauf dargestellt werden -; denn bei der Wicklung II, deren erster Steg in die Nut 3 eingelegt wird, läßt sich dieser Steg schon nicht einwandfrei in den Nutgrund einbringen, da bei x im oberen Bereich der Darstellung der Fig. 3 eine Überkreuzung mit dem oberen Bogen der in durchgezogener Linienführung dargestellten Wicklung I erfolgt, die nicht vermieden werden kann. Das bedeutet, daß an dieser Stelle die Wicklung II etwas stärker in Richtung auf das Statorinnere gedrückt wird, auf jeden Fall also aus der ihr zugehörigen Nut 3 herausgedrückt wird. Dementsprechend verläuft dann der von der Wicklung II oben gebildete Bogen IIa etwas schräg bis zur Einlage in die Nut 6, an welcher Stelle, zumindest im oberen Bereich, diese Wicklungslage ohne Schwierigkeiten in die Nut eingebracht werden kann. Es ergibt sich dann aber im unteren Bereich bei y wiederum eine Überkreuzung mit der schon eingelegten und voll eingewickelten ersten Wicklung I, so daß schon diese zweite Wicklung II nicht so behinderungsfrei in die ihr zugeordneten Statornuten eingelegt werden kann, wie dies zur Erzielung besonders hoher Füllfaktoren eigentlich wünschenswert wäre. Mit besonderen Nachteilen behaftet ist dann aber das Einwickeln der dritten Wicklung III, die in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt ist - die Wicklung II ist gestrichelt angegeben. Man erkennt schon aus der sehr schematisierten Darstellung der Fig. 3, daß die Wicklung III sowohl oben als auch unten, also bei y′ sowie bei x′ jeweils einen Überkreuzungspunkt mit den schon in den Statornuten eingelegten früheren Verbindungsbögen Ia, Ib, IIa . . . der ersten beiden Wicklungen I und II aufweist, und zwar vergleichsweise nahe im Bereich der Nut, in welche diese dritte Wicklung einzulegen ist, beginnend mit der Nut 5 und dann folgend der Nut 8, der Nut 11 usf. Mit anderen Worten, die beiden schon eingelegten Wicklungen I und II verhindern, daß die Wicklung III mit ihren Stegen überhaupt bis voll zum Nutgrund ihrer zugeordneten Nuten gedrückt werden kann, so daß einmal bei den bekannten Wickelverfahren die Nuten vergleichsweise tief ausgebildet werden müssen, damit alle Windungen aller drei Wicklungen mit ihren Ober- und Unterstäben von den Nuten aufgenommen werden können, wobei aber andererseits aufgrund dieser Wickelverfahren innerhalb der Nuten Freiräume verbleiben, wie ohne weiteres einzusehen ist, da immer die schon gewickelten und in die Nuten eingelegten Spulen die nachfolgenden Wicklungen behindern. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Wicklungen, wenn sie gewickelt werden, auch zwangsläufig und bei den bekannten Verfahren daher insofern vorzeitig in die zugeordneten Nuten eingelegt werden müssen, so daß sie den nachfolgenden Nuten den Weg versperren.

Die Darstellung der Fig. 1 versucht, diesen Umstand anschaulich in perspektivischer Ansicht zu zeigen; man erkennt, daß die Wicklung I vergleichsweise komfortabel in den zugeordneten Nutgründen sitzt, wobei immer zwei Statornuten bei einem Dreiphasensystem beim Einwickeln übersprungen sind. Auf die Wicklung II trifft dies schon nicht mehr in dem Maße zu; man erkennt bei x sehr deutlich den Überkreuzungspunkt des oberen Bogens IIa mit dem oberen Bogen Ia, während der zu diesem Überkreuzungspunkt x entferntere Stegbereich bei l noch einwandfrei in die zugeordnete Nut eingelegt und nach unten gedrückt werden kann.

Man erkennt daher auch aus der perspektivischen Darstellung der Fig. 1, daß der dritten Wicklung III an allen Stellen die beiden vorher in ihre zugeordnete Ständernuten eingewickelten Wicklungen I und III im Wege stehen, es ergeben sich daher obere und untere Überkreuzungspunkte x′ mit der Wicklung II sowie z (beide oben) mit der Wicklung I. Die letzte Wicklung III wird im Grunde lediglich noch von außen - d. h. vom Statorinneren her - auf die Wicklungen I und II draufgewickelt, wobei bei m deutlich zu erkennen ist, daß der dieser Wicklung III eigentlich zur Verfügung stehende Nutraum gar nicht voll ausgenutzt ist und auch nicht voll ausgenutzt werden kann, denn die Ober- und Unterbögen der früheren Wicklungen verhindern dies. Selbstverständlich nützen auch die früher eingelegten Wicklungen den an sich zur Verfügung stehenden Nutraum nicht ausreichend aus, und zwar in dem gleichen Maße nicht, wie dies für die Wicklung III zutrifft, denn der vorhandene Nutraum muß für die Wicklung I und im entsprechenden Maß für die Wicklung II ein so starkes Zurückweichen dieser beiden ersten Wicklungen ermöglichen, daß die dritte Wicklung III überhaupt noch eingewickelt werden kann.

Das Hauptpatent 27 50 112 schafft hier Abhilfe, indem dort die die Wickelköpfe bildenden Ober- und Unterbögen einen geringeren Durchmesser aufweisen, so daß sie an den Kreuzungsstellen weniger auftragen, wodurch ein wesentlich höherer Nutenfüllfaktor ermöglicht wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem Verfahren nach Hauptpatent die jeweiligen Teilwicklungen der Phasenwicklungen einander mit ihren Anschlüssen so zuzuordnen, daß je nach Verschaltung unterschiedliche Typen von Drehstromgeneratoren gebildet werden können, die unterschiedlichen Anforderungen, je nach gewünschter Stromstärke oder Spannung, gerecht werden.

Diese Aufgabe wird jeweils gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 2, 3 bzw. 4, wobei sich der Vorteil ergibt, daß durch die mögliche unterschiedliche Verschaltung der einzelnen Teilwicklungen, die dann zu den entsprechenden Phasenwicklungen zusammengesetzt werden, Statorwicklungen für Drehstromgeneratoren gebildet werden können, bei denen, wenn man lediglich sechs Teilwickelspulen für die Statorbewicklung zugrunde legt, Stern- oder Dreieckschaltungen mit hoher gegebener Stromausbeute oder hohen Klemmenspannungen möglich sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die

Fig. 1 und 3 die Verhältnisse bei einer bekannten Statorbewicklung nach dem Wellenwicklungsverfahren, wobei insgesamt drei Wicklungen in die Statornuten eingewickelt sind, jeweils in schematischer Darstellung sowie in einer perspektivischen Ausschnittsansicht;

Fig. 2 zeigt, ebenfalls in Form einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung einen Statorteil, der mit einer Wicklung nach dem Hauptpatent bewickelt ist;

Fig. 4 zeigt in schematischer, auseinandergezogener Darstellung das Wellenwicklungsverfahren nach dem Hauptpatent; die

Fig. 5a bis 5d zeigen mögliche Schaltungsvarianten bezüglich der elektrischen Verschaltung der Teilwicklungen; und die

Fig. 6 zeigt die Kennlinie eines mit einer solchen Statorwicklung versehenen elektrischen Drehstromgenerators.

Die Darstellung der Fig. 4 zeigt in einer nach unten auseinandergezogenen, sonst aber der Darstellung der Fig. 3 ähnlichen Ausführung die Grundkonzeption des Wellenwicklungsverfahrens nach dem Hauptpatent, während in Fig. 2 versucht wird, diese Wicklungsform anhand der perspektivischen Darstellung anschaulich zu verdeutlichen. Ein Vergleich der Darstellung der Fig. 1 und 2 zeigt, daß bei gleichem Ausschnitt in den mit der Fig. 1 identischen Stator eine wesentlich größere Kupfermenge eingebracht werden kann, woraus auch der entsprechend höhere Nutfüllfaktor resultiert.

Es versteht sich, daß bei sechs Teilwicklungen insgesamt zwölf Drahtenden elektrisch miteinander zu verschalten sind, was aber nicht nachteilig ist, denn diese Drahtenden liegen auf einem schmalen Statorsegment, entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 4 von der 34. Nut bis zur 6. Nut einschließlich, so daß die Verschaltung leicht vorgenommen werden kann, ohne daß Drahtenden über den Statorumfang geführt werden müssen. Gerade durch die Möglichkeit der unterschiedlichen Verschaltung der vorhandenen Teilwicklungsenden ergeben sich aber noch Variationsmöglichkeiten bezüglich des endgültig erreichbaren, elektrischen Systems mit einer Vielzahl von neuen Freiheitsgraden, die mit Vorteil ausgenutzt werden können. Auch hierauf wird weiter unten noch eingegangen.

Ergeben sich, wie bei vorliegendem Ausführungsbeispiel pro Phasenwicklung, zwei Teilwicklungen, dann sind also insgesamt, wie in Fig. 4 gezeigt, sechs Teilwicklungen, die aufeinanderfolgend mit I′₁, I′₂, II′₁, II′₂, III′₁, III′₂ bezeichnet sind, in den Stator einzuwickeln.

Die Darstellung der Fig. 4 ist zunächst vom rein mechanischen Wickelaufbau zu betrachten; im oberen Teil der Fig. 4 sind die Nuten 28 bis 36 sowie sich unmittelbar daran anschließend 1 bis 15 in der offenen, also abgewickelten Form dargestellt; es sei angenommen, daß der mechanische Wickelbeginn, wie durch den gestrichelten Pfeil A angegeben, in der Nut 1 erfolgt; der durchgezogene zu dem Pfeil A rechtwinklig verlaufende Pfeil B gibt die Wickelrichtung an. Bei vorhandenen sechs Teilwicklungen - Voraussetzung: Dreiphasensystem; jede Phase wird in zwei Halbphasen zerlegt, die entsprechend durch Halbphasen-Teilwicklungen realisiert werden - wird die einer ersten Halbphase I′₁ zugeordnete Teilwicklung U₁X₁ als erste gewickelt und sofort in die Statornuten eingelegt, wobei der Wicklungsbeginn in der Nut 1 erfolgt. Der Anfang dieser Teilwicklung ist mit U₁ bezeichnet; man erkennt, daß die Windungen dieser Wicklung, jeweils zwei Nuten überspringend in die Nut 4, die Nut 7, die Nut 10 usf. des Stators eingelegt werden - hier in Form einer Wellenwicklung -, so daß sich jeweils obere und untere, fortlaufend in Wickelrichtung erstreckende, die in den Nuten eingelegten Windungsteile verbindende Bögen ergeben. Diese Wicklung wird so lange durchgeführt, bis die gewünschte Spannung unter Zugrundelegung der anderen magnetischen oder elektrischen Daten des Generators erreicht ist. Das Ende der Teilwicklung ist mit X₁ bezeichnet; zwischen X₁ und U₁ ist aber eine Verbindung C gezeichnet, die lediglich darauf hinweist, daß selbstverständlich diese Teilwicklung auch mehrfach über den Umfang des Stators und in dessen Nuten eingelegt verlaufen kann.

Der mechanische Wickelverlauf setzt sich dann mit dem Einwickeln einer weiteren Teilwicklung III′₂ mit dem Anfang Z₂ und dem Ende W₂ fort, und man erkennt, daß bei dieser nächsten Teilwicklung - ohne daß hier zunächst irgendwie auf eine elektromagnetische oder elektrische Zuordnung zu achten wäre - diese zweite Teilwicklung III′₂ mit ihrem Anfang Z₂ in der Nut 2 beginnt, wiederum zwei Nuten überspringt, wie üblich bei einem Dreiphasensystem, dann in die Nut 5, in die Nut 8 usf. eingelegt ist. Dies setzt sich dann über die Teilwicklungen II′₁, I′₂ usw. fort, wobei die Anfänge der einzelnen Teilwicklungen U₁, Z₂, V₁, X₂, W₁, Y₂ jeweils um eine Nut des Stators in Wickelrichtung versetzt angeordnet sind und den Beginn dieser jeweiligen Teilwicklungen angeben. Die Pfeile an den Anfängen und Enden der Spulen geben lediglich die elektrische Stromrichtung an und sind bei der Betrachtung der mechanischen Wickeltechnik noch nicht zu berücksichtigen.

Wie schon erwähnt, sind in der Darstellung der Fig. 4 die einzelnen Teilwicklungen sowohl als Teilabwicklung sowie von oben nach unten in der Bildebene auseinandergezogen dargestellt; man muß sie sich selbstverständlich übereinander und ineinander verschachtelt im Statorpaket angeordnet vorstellen, wobei die einzelnen Windungen der Teilwicklungen so übereinanderliegen, wie dies der soeben geschilderten Wickeltechnik entspricht, d. h., die Windungen der Teilwicklung I′₁ liegen als unterste in den Statornuten, darauf kommen dann zu einem späteren Zeitpunkt jeweils in die gleichen Nuten die Windungen der zweiten Teilwicklung I′₂ usf. Diese Wickeltechnik garantiert die in Fig. 2 erkennbare Überlappung und den wesentlich besseren Füllungsgrad der Statornuten.

Beim Aufbau einer solchen Statorwicklung, die als Zweischichtwellenwicklung oder als verteilte Wellenwicklung bezeichnet werden kann, mit Hilfe von vorhandenen, lediglich in ihrer Steuerung umgestellten Wickelautomaten ergeben sich dann sechs kurze und sechs lange freie Drahtenden, die entsprechend verschaltet werden müssen.

Als Anhaltspunkt, wie eine solche Verschaltung vorzunehmen ist, kann wiederum die Darstellung der Fig. 4 dienen, die nämlich erkennen läßt, welche Windungen welcher Teilwicklungen in den gleichen Statornuten liegen und daher auch die gleiche Phasenlage zueinander haben. Man erkennt, daß in den gleichen Statornuten 1, 4, 7 usf. die Windungen der Teilwicklungen I′₁ und I′₂ eingelegt sind, daher verfügen diese beiden Teilwicklungen auch über die gleiche Phasenlage und können elektrisch gleich behandelt werden. Das gleiche trifft dann, wie ohne weiteres einzusehen, für die Teilwicklungen III′₂ mit III′₁ sowie II′₁ mit II′₂ zu.

Die Darstellung der Fig. 5a bis 5d zeigt die möglichen Schaltungsvarianten, die sich aufgrund des zunächst mechanischen, im geschilderten Wickelverfahren ergeben. Da jeweils zwei der in den Stator eingewickelten Teilwicklungen die gleiche Phasenlage haben, können folgende Schaltungen dieser Teilwicklungen vorgenommen werden:

1) eine Stern-Serienschaltung entsprechend Fig. 5a, bei der die beiden Teilwicklungen mit gleicher Phasenlage jeweils in Serie geschaltet sind und dann die übliche Sternschaltung vorgenommen wird;
2) eine Stern-Parallelschaltung, bei der die jeweils eine gleiche Phasenlage aufweisenden Teilwicklungen parallel geschaltet sind und die übliche Sternform aufweisen;
3) eine Dreieck-Serienschaltung, bei der wiederum die beiden Teilwicklungen mit gleicher Phasenlage in Reihe geschaltet sind, jedoch die Dreieckschaltung der sich ergebenden Phasenwicklungen vorgenommen wird, und eine
4) Dreieck-Parallelschaltung entsprechend der Fig. 5d, bei der wiederum die Teilwicklungen gleicher Phasenlage parallel geschaltet sind und die Gesamtschaltung eine Dreieckschaltung darstellt.

Man erkennt, daß die Parallelschaltungsvarianten jeweils den doppelten Drahtdurchmesser für die einzelnen Phasen zur Verfügung haben und daher hohe Stromstärken ermöglichen, während bei der Reihenschaltung bei gleicher Stromstärke die Phasenspannungen entsprechend hoch sein können.

Bevor auf die Verschaltung der einzelnen Anschlüsse zur Erzielung der genannten Schaltungsvarianten eingegangen wird, werden zunächst die einzelnen Teilwicklungen wie folgt bezeichnet:

1. Halbphase I′₁:U₁-X₁ 2. Halbphase III′₂:W₂-Z₂ 1. Halbphase II′₁:V₁-Y₁

2. Halbphase I′₂:U₂-X₂ 1. Halbphase III′₁:W₁-Z₁ 2. Halbphase II′₂:V₂-Y₂

Für die Realisierung der Stern-Serienschaltung sind folgende Verbindungen vorzunehmen:
Verbindungen der Anschlüsse:
X₁ mit U₂; Y₁ mit V₂; Z₁ mit W₂.

Man erkennt, daß dann, wenn man die in die Anschlüsse U₁, V₁, W₂ usf. hineinzeigenden Pfeile als mit in diese Anschlüsse hineinfließenden Strömen indentifiziert und die an den entsprechenden Anschlüssen X₁, Y₁, Z₂ usf. vorhandenen Pfeile mit aus diesen Anschlüsse herausfließenden Strömen identifiziert, der aus dem Anschluß X₁ herausfließende Strom in den Anschluß U₂ wieder hineinfließt, so daß die echte Serienschaltung der auf diese Weise dann gebildeten Gesamtwicklung mit einem bei U₁ hineinfließenden und bei X₂ herausfließenden Strom erzielt wird. Entsprechendes gilt dann für die Vornahme der Verbindungen der anderen Teilwicklungen, die dann bei der Bildung des Sternpunktes und der Phasenanschlüsse die folgenden Eigenschaften aufweisen.
Der Sternpunkt ist gebildet aus:
X₂-Y₂-Z₂ und
die Phasenanschlüsse sind gebildet aus:
U₁; V₁; W₁.

Es versteht sich, daß bei der Bildung des Sternpunktes elektrische Verbindungen zwischen X₂, Y₂, Z₂ vorzunehmen sind.

Eine Beurteilung dieser Stern-Serienschaltungsvariante ergibt, daß insgesamt vier Verbindungen vorgenommen werden müssen, nämlich
für den Sternpunkt die Verbindungen von drei Drähten einmal und
für die inneren Verbindungen jeweils zwei Drähte miteinander dreimal.

Als Ausgänge ergeben sich dreimal ein Drahtanschluß.

Diese Stern-Serienschaltung sichert daher bei vier internen Verbindungen eine vergleichsweise hohe Ausgangsspannung, wobei aber für hohe Stromstärken entsprechend große Drahtdurchmesser benötigt werden. Außerdem ergibt diese Schaltung von den vier betrachteten Varianten die geringsten Windungszahlen, d. h. die Maschinenlaufzeit, oder die Wickelzeit ist am kürzesten und die Produktionsrate am größten. Außerdem ergeben große Drahtdurchmesser relativ höhere Füllfaktoren als dünnere Drahtdurchmesser.

Bei der Stern-Parallelschaltung entsprechend Fig. 5b ist der Sternpunkt durch folgende Verbindungen realisiert:
Sternpunktverbindungen:
X₁-X₂-Y₁-Y₂-Z₁-Z₂.

Für die Phasenanschlüsse sind die folgenden Verbindungen zu treffen, die dann gleichzeitig auch die Anschlüsse nach außen bilden:
U₁ mit U₂; V₁ mit V₂; W₁ mit W₂.

Diese Stern-Parallelschaltung benötigt die einmalige Verbindung von sechs Drähten für die Bildung des Sternpunktes und die dreimalige Verbindung von zwei Drähten, die damit dann gleichzeitig die Phasenanschlüsse nach außen bilden.

Bei der Dreieck-Serienschaltung sind folgende interne Verbindungen zu realisieren, wobei immer von den Teilwicklungsenden ausgegangen wird, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind:
Vorzunehmende Verbindungen:
X₁ mit U₂; Y₁ mit V₂; Z₁ mit W₂.

Die Phasenanschlüsse werden durch folgende, gleichzeitig Verbindungen bildende Anschlüsse realisiert:
U₁ mit Z₂; X₂ mit V₁; Y₂ mit W₁.

Als charakteristische Eigenheiten ergeben sich somit bei der Dreieck-Serienschaltung die dreimalige Verbindung von je zwei Drähten für die inneren Schaltungen und die ebenfalls dreimalige Verbindung von zwei Drähten für die äußeren Phasenanschlüsse.

Bei der Dreieck-Parallelschaltung sind sämtliche zu treffenden Verbindungen gleichzeitig auch Phasenanschlüsse, die sich daher wie folgt darstellen:

Phasenanschlüsse:
Phasenanschluß I:U₁ mit U₂ mit Z₁ mit Z₂, Phasenanschluß II:X₁ mit X₂ mit V₁ mit V₂, Phasenanschluß III:Y₁ mit Y₂ mit W₁ mit W₂.

Somit sind dreimal je vier Drähte miteinander zu verbinden, die gleichzeitig die Ausgänge darstellen. Bei dieser Schaltung können, wie bei der Sternparallelschaltung hohe Ausgangsstromstärken erzielt werden. Bei hohen Wirkungszahlen und langen Wickelzeiten ist auf jeden Fall der Vorteil der einfachsten Verschaltung zu erzielen. Es versteht sich im übrigen, daß bei allen vier Schaltungsvarianten durch entsprechende Auslegung von Drahtdurchmesser und Windungszahl im Prinzip gleiche Ströme bei gleicher Spannung zu erzielen sind, also auch vergleichbare Leistungen.

Die Darstellung der Fig. 6 zeigt, daß bei einem solchermaßen aufgebauten Drehstromgenerator bei 6000 min^-1 eine Stromstärke von 85 A erzielt wird, wobei bei dem durchgemessenen Versuchsexemplar die Statorwicklung in Dreieckschaltung ausgebildet war.

Man erkennt im übrigen, daß eine nach dieser Grundkonzeption ausgebildete Statorwicklung auch für weitere Varianten geeignet ist, beispielsweise dahingehend, daß die einzelnen Phasenwicklungen in eine noch größere Anzahl von Teilwicklungen aufgeteilt werden, wobei infolge der Versetzung jeweils um eine Nut für die Anfänge der einzelnen Teilwicklungen stets nach drei Wicklungen wieder eine Teilwicklung erreicht wird, die bezüglich der Phasenlage die gleiche Verteilung der Windungsstege in den Statornuten aufweist, wie die Ausgangsteilwicklung. Von besonderem Vorteil ist daher, daß die Wicklungen, wie schon erwähnt, mit vorhandenen Wickelmaschinen vollautomatisch durchgeführt werden können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Statorwicklungen für Dreiphasen-Drehstromgeneratoren auf automatischen Wickelmaschinen, bei dem für den Fall, daß drei Nutteilungen gleich einer Polteilung sind, die für die drei Phasen erforderlichen Wicklungsstränge mit ihren Anfängen der Reihenfolge nach in benachbarten Nuten des Stators eingelegt, bei der Verschaltung der Strangenden die Enden des mittleren Stranges elektrisch vertauscht, die Wicklungen in wenigstens zwei Schichten gewickelt, die Enden der Teilwicklungen der ersten Schicht getrennt herausgeführt werden, in gleicher Wickelrichtung die zweite Schicht der Teilwicklungen gewickelt wird und die ebenfalls getrennt herausgeführten Enden dieser Teilwicklungen mit den Enden der ersten Teilwicklungen verbunden werden, nach Patent 27 50 112, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dreiphasen-Generator mit sechs Teilwicklungen (I′₁, III′₂, II′₁, I₂′, III′₁, II′₂) diese zu einer Stern-Serienschaltung zusammengestellt werden, wobei jeweils die Teilwicklungen (I′₁, I′₂; II′₁, II′₂; III′₂, III′₁) mit gleicher Phase in Serie liegen und jeweils die einen freien Enden (X₂, Y₂, Z₂) der Serienschaltungen den Sternpunkt und die anderen freien Enden (U₁, V₁, W₁) der Serienschaltungen die Phasenanschlüsse (U₁, V₁, W₁) bilden (Fig. 5a).

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dreiphasen-Generator mit sechs Teilwicklungen (I′₁, III′₂, II′₁, I′₂, III′₁, II′₂) diese zu einer Stern-Parallelschaltung zusammengeschaltet werden, wobei jeweils die Teilwicklungen (I′₁, I′₂; II′₁, II′₂; III′₂, III′₁) mit gleicher Phase parallel geschaltet werden und die jeweils miteinander verbundenen einen Enden (X₁, X₂; Y₁, Y₂; Z₂, Z₁) der Teilwicklungen den Sternpunkt und die miteinander verbundenen anderen Enden (U₁, U₂; V₁, V₂; W₁, W₂) der Teilwicklungen die Phasenanschlüsse (U₁/U₂; V₁/V₂; W₁/W₂) bilden (Fig. 5b).

3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dreiphasen-Generator mit sechs Teilwicklungen (I′₁, III′₂, II′₁, I′₂, III′₁, II′₂) diese zu einer Dreieck- Serienschaltung zusammengeschaltet werden, wobei jeweils die Teilwicklungen (I′₁, I′₂; II′₁, II′₂; III′₂, III′₁) mit gleicher Phase in Serie und die einen freien Enden (U₁, V₁, W₁) der jeweils einen Serienschaltung mit den jeweils anderen freien Enden (Z₂, X₂, Y₂) einer der anderen Serienschaltungen zur Bildung der Phasenanschlüsse (U₁/Z₂, V₁/X₂, W₁/Y₂) miteinander verbunden werden (Fig. 5c).

4. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dreiphasen-Generator mit sechs Teilwicklungen (I′₁, III′₂, II′₁, I′₂, III′₁, II′₂) diese zu einer Dreieck- Parallelschaltung zusammengeschaltet werden, wobei jeweils die Teilwicklungen (I′₁, I′₂; II′₁, II′₂; III′₂, III′₁) gleicher Phase zueinander parallel und die miteinander verbundenen einen Enden (U₁, U₂; V₁, V₂; W₁, W₂) der einen Parallelschaltung mit den miteinander verbundenen Enden (Z₁, Z₂; X₁, X₂; V₁, V₂) einer der anderen Parallelschaltungen zur Bildung der Phasenanschlüsse (U₁/U₂/Z₁/Z₂, V₁/V₂/X₁/X₂, W₁/W₂/Y₁/Y₂) jeweils miteinander verbunden werden (Fig. 5d).

5. Abänderung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung für jede Phase in mehr als zwei Teilwicklungen aufgeteilt wird, wobei die jeweils dritte, auf die erste Teilwicklung folgende Teilwicklung bezüglich der Phasenlage wieder die gleiche Verteilung der Windungsstege in den Statornuten aufweist wie die erste.