DE294023C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 294023 KLASSE 21 d. GRUPPE- M 294023 CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Mai 1912 ab.Patented in the German Empire on May 4, 1912.

Bei Wicklungen für elektrische Maschinen und Apparate, welche aus in Wicklungsnuten eingebetteten, von Wechselstrom durchflossenen Leitern von großem Querschnitt bestehen (Stabwicklung), zeigt es sich, daß die Verteilung der Stromdichte nicht gleichmäßig über den ganzen Querschnitt des Stabes erfolgt, sondern daß diejenigen Teile des Querschnitts, welche beispielsweise bei elektrischen MaschinenWith windings for electrical machines and apparatus, which are made in winding slots embedded conductors with a large cross-section through which alternating current flows (Bar winding), it turns out that the distribution of the current density is not uniform over the entire cross-section of the rod takes place, but that those parts of the cross-section, which for example in electrical machines

ίο der Bohrung bzw. dem Luftspalt der Maschine näher liegen, eine höhere Stromdichte aufweisen als die vom Luftspalt entfernter, auf dem Grunde der Nut liegenden Teile des Querschnitts. Bei mehreren in der Nut übereinanderliegenden, parallel geschalteten Stäben zeigt sich dementsprechend eine höhere Stromdichte in den der Bohrung näher gelegenen Stäben.ίο the bore or the air gap of the machine are closer, have a higher current density than that further away from the air gap parts of the cross-section lying at the bottom of the groove. If there are several superimposed in the groove, bars connected in parallel show a higher current density in the rods closer to the hole.

Diese Erscheinung tritt ganz allgemein dann auf, wenn ein von Wechselstrom durchflossener Leiter nicht vollkommen gleichmäßig . von magnetischem Material umschlossen oder magnetischem Material einseitig benachbart ist und infolgedessen ein Wechselfeld den Leiter durchsetzt. Die größere Stromdichte in einem Teil des Leiterquerschnittes hat naturgemäß höhere Verluste, also auch eine größere Erwärmung zur Folge.This phenomenon occurs quite generally when an alternating current flows through a Head not perfectly even. enclosed by magnetic material or magnetic material is adjacent on one side and, as a result, an alternating field Head interspersed. The greater current density in part of the conductor cross-section naturally has higher losses, thus also a greater warming result.

Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist vorgeschlagen worden, den Leiter ähnlich, wie dies schon zwecks Vermeidung von Wirbelströmen bekannt ist, aus einem Bündel isolierter Einzelleiter zusammenzusetzen und dieses Bündel innerhalb der Nut wie ein Seil so zu verdrillen, daß jeder Einzelleiter über seine ganze Länge einen vollen Schraubengang oder ein Vielfaches eines vollen Schraubenganges bildet. Alsdann wechseln die Leiter in der Nut ihre Lage so, daß ein Ausgleich in der Verteilung der Stromdichte geschaffen wird. Bedingung wäre hierbei aber, daß sich die Verdrillung des Leiterbündels über dessen gesamte, in das wirksame Eisen eingebettete Länge erstreckt.To avoid this disadvantage it has been proposed to make the ladder similar to this is already known for the purpose of avoiding eddy currents, isolated from a bundle Assemble single conductors and attach this bundle within the groove like a rope twist so that each individual conductor has a full screw thread or forms a multiple of a full screw thread. Then the ladder changes in the Groove their position in such a way that a balance is created in the distribution of the current density. The condition here would be that the twisting of the conductor bundle extends over its entire, length embedded in the effective iron.

Nach einem anderen Vorschlag werden die Leiter derart verdrillt, daß ein jeder Teilleiter durch sämtliche Stellen des Nutenquerschnittes geführt wird und daher in allen parallel geschalteten Teilleitern einer Nut gleiche E. M. Ke. induziert und Wirbelströme vermieden werden. Auch diese Anordnung erfüllt nur dann ihren Zweck, wenn jeder Leiter einen vollen Schraubengang oder ein Vielfaches eines vollen Schraubenganges in der Nut zurücklegt und die Verdrillung sich gleichmäßig über die ganze im wirksamen Eisen eingebettete Länge des Leiters erstreckt, nicht aber, wenn die Verdrillung auf eine kurze, im wirksamen Eisen gelegene Strecke des Leiters beschränkt wird und andere Teile der Leiterlänge in der Nut parallel zu deren Längsachse verlaufen.According to another proposal, the conductors are twisted in such a way that each sub-conductor is passed through all points of the groove cross-section and therefore in all connected in parallel Partial conductors of a groove same E.M. Ke. induced and eddy currents avoided. This arrangement also only fulfills its purpose if each conductor has a full screw thread or covers a multiple of a full screw thread in the groove and the twist spreads evenly over the extends the entire length of the conductor embedded in the effective iron, but not if the Twisting restricted to a short section of the conductor located in the effective iron and other parts of the conductor length in the groove run parallel to its longitudinal axis.

Im Gegensatz zu diesen Anordnungen werden nach der Erfindung die Einzelleiter so geführt, daß jeder derselben auf dem größten Teile seiner im wirksamen Eisen eingebetteten Länge parallel zur Längsachse der Nut verläuft, und die Teilleiter werden nur an einer oder mehreren möglichst kurzen Strecken derart gekröpft, daß die vor der Kröpfungsstelle liegende, parallel zur Längsachse der Wicklungsnut verlaufende Teilstrecke eines jeden Einzelleiters um ebensoviel von der Symmetrieachse der Nut in dem einen Sinne entfernt ist, wie die hinter der Kröpfungsstelle gelegene, zur Längsachse der Nut parallel laufende Teilstrecke im entgegengesetzten Sinne von der Symmetrieachse absteht.In contrast to these arrangements, the individual conductors are guided according to the invention in such a way that that each of them over the greater part of its length embedded in the effective iron runs parallel to the longitudinal axis of the groove, and the sub-conductors are only on one or more as short distances as possible cranked in such a way that the Part of each individual conductor running parallel to the longitudinal axis of the winding slot by as much from the axis of symmetry of the groove in one sense as the located behind the cranking point and running parallel to the longitudinal axis of the groove in the opposite sense from the axis of symmetry.

4040

4545

5555

6060

7070

7575

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Leiter, dessen Gesamtquerschnitt rechteckig oder quadratisch sein kann, aus einer Anzahl Einzelleiter von zweckmäßig flachem Querschnitt zusammengesetzt wird und hierbei die Einzelleiter an einer oder mehreren Stellen derartig seitlich abgekröpft werden, daß der eine Teil der Leiterlänge etwa um eine Leiterbreite gegen den anderen Teil seitlieh verschoben ist. Aus diesen gekröpften Einzelleitern werden dann zwei Bündel von gleicher Leiterzahl so aufeinandergeschichtet, daß die Kröpfungen sich dachziegelartig überdecken und die Leiterteile hinter der KröpfungThis is achieved according to the invention in that the conductor, its overall cross-section can be rectangular or square, from a number of individual conductors of expedient flat cross-section is put together and here the individual conductors on one or more Make such sideways cranked that one part of the conductor length about a ladder width is shifted sideways against the other part. From these cranked Individual conductors are then stacked in two bundles with the same number of conductors in such a way that that the bends cover each other like roof tiles and the ladder parts behind the bend

in umgekehrter Reihenfolge aufeinanderlegen wie die anderen Teile derselben Leiter vor der Kröpfung. Weiterhin werden dann zwei solcher Leiterbündel so ineinandergefügt, daß sie sich gegenseitig zu einem Leiter von rechteckigem oder quadratischem Gesamtquerschnitt ergänzen.Put them on top of each other in the reverse order as the other parts of the same ladder the crank. Furthermore, two such bundles of conductors are then fitted into one another in such a way that they mutually form a conductor of rectangular or square overall cross-section add to.

Diese Anordnung hat infolge des Umstandes, daß die durch die Nutenstreuung bedingten zusätzlichen E. M. Ke. in dem Leiter in annähernd linearer Funktion der radialen Nutenhöhe vom Grunde der Nut aus nach den Zahnköpfen hin zunehmen, die Wirkung, daß in einer vor der Kröpfungsstelle liegenden und beispielsweise in der Richtung nach dem Grunde der Nut von der Symmetrieachse der Nut abstehenden Teilstrecke eines Einzelleiters eine E. M. K. induziert wird, die um einen gewissen Betrag kleiner ist als die in einem gleich langen Stück eines ideellen, in der Symmetrieachse der Nut verlaufenden, geradlinigen Leiters induzierte E. M. K., wogegen in einer gleich langen, hinter der Kröpfungsstelle liegenden, in der Richtung nach den Zahnköpfen um den gleichen Betrag von der Symmetrieachse der Nut abstehenden Teilstrecke eine E. M. K. induziert wird, die um ebensoviel größer ist als die in einem gleich langen Stück des erwähnten ideellen Teilleiters induzierte Spannung. Da die vor und hinter der Kröpfung liegenden Teilstrecken in Reihe geschaltet sind, ist die Summe der E. M. Ke. im gekröpften Teilleiter gleich der E. M. K. in dem obenerwähnten, achsial gleich langen, ideellen Leiter. Ebenso sind auch in allen übrigen Teilleitern die Summen der E. M. Ke. gleich groß, so daß die Leiter an ihren Enden parallel geschaltet werden können, ohne daß Ausgleichströme auftreten. Es findet also nach der Erfindung eine Kompensation der in den einzelnen Teilleitern induzierten E. M. Ke. gerade durch die parallel zur Längsachse der Nut verlaufenden Leiterteilstrecken statt, die bei den erwähnten Anordnungen schädlich sind und darum vermieden werden müssen.This arrangement has due to the fact that the caused by the distribution of the grooves additional E.M. Ke. in the conductor in an approximately linear function of the radial groove height increase from the bottom of the groove towards the tooth tips, the effect that in one lying in front of the cranking point and, for example, in the direction towards the bottom of the groove from the axis of symmetry of the groove protruding section of a single conductor E. M. K. is induced, which is smaller by a certain amount than that in an equal length Piece of an ideal, straight conductor running in the axis of symmetry of the groove induced E.M.K., whereas in an equally long behind the crook point, in the direction towards the tooth tips by the same amount from the axis of symmetry The section protruding from the groove induces an E.M.K. which is just as much larger than the voltage induced in a section of the same length of the ideal partial conductor mentioned. Since the sections in front of and behind the crank are connected in series, is the sum of the E. M. Ke. in the cranked sub-ladder same as the E.M.K. in the above-mentioned, axially of the same length, ideal ladder. Likewise are also in all other sub-ladders the sums of E. M. Ke. the same size so that the conductors are connected in parallel at their ends without equalizing currents occurring. So it takes place according to the invention a compensation of the E. M. Ke induced in the individual sub-conductors. straight through the The conductor sections running parallel to the longitudinal axis of the groove take place in those mentioned Arrangements are harmful and must therefore be avoided.

Diese Kompensation mittels der zur Nutenachse parallelen Leiterteilstrecken findet nicht nur bei einer einzigen Kröpfung, sondern bei jeder beliebigen geraden oder ungeraden Anzahl von Kröpfungen auf die Gesamtlänge des Leiters statt, und es ist hierbei auch gleichgültig, wie man die Kröpfungsstellen über die im wirksamen Eisen eingebettete Leiterlänge verteilt, sofern nur darauf geachtet wird, daß in jedem Teilleiter die Summen der Teilstrecken, welche im einen Sinne von der Symmetrieachse der Nut entfernt sind, gleich oder nahezu gleich sind den Summen der Teilstrecken, welche im anderen Sinne um den nämlichen Betrag von der Symmetrieachse der Nut entfernt sind.This compensation by means of the conductor sections parallel to the slot axis does not take place only with a single offset, but with any odd or even number of cranks to the total length of the conductor, and it is also irrelevant here, how to fix the cranking points over the length of the conductor embedded in the effective iron distributed, provided that it is only ensured that in each sub-conductor the sums of the sections, which in one sense are removed from the axis of symmetry of the groove, the same or almost the same are equal to the sums of the sections, which in the other sense are about the same Amount removed from the axis of symmetry of the groove.

An Hand der Zeichnung soll der Zusammenbau des Leiters an einem Ausführungsbeispiel mit nur einer Kröpfungsstelle näher erklärt werden. Fig. 1 zeigt einen Einzelleiter von beispielsweise flach rechteckigem Querschnitt. Dieser Leiter ist hier etwa in seiner Mitte derart über die hohe Kante gekröpft, daß seine in der Zeichnung rechts liegende Hälfte um etwa eine Leiterbreite seitlich gegen die in der Zeichnung links liegende Hälfte des Leiters verschoben ist. Links neben Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den Leiter bei I dargestellt. Nun legt man nach Fig. 2 und 3 eine beliebige Anzahl solcher gekröpften Leiter, beispielsweise fünf, so übereinander bzw. riehtiger, man schichtet die Leiter so ineinander, daß der auf der Zeichnung auf der linken Seite oben liegende Leiter mit seiner in der Zeichnung rechts liegenden Hälfte als unterster zu liegen kommt. Fig. 2 ist die Ansicht des Leiterbündels von oben, Fig. 3 die Seitenansicht desselben. In Fig. 3 sieht man deutlich, daß der mit seiner linken Hälfte in der Figur oben liegende Leiter 1 mit seiner rechten Hälfte als unterster liegt. In ganz ähnlicher Weise liegt der Leiter 2 mit seiner linken Hälfte als zweiter von oben, mit seiner rechten Hälfte als zweiter von unten, der Leiter 3 als mittelster Leiter liegt mit beiden Hälften trotz der Kröpfung als dritter, der Leiter 4 liegt links als vierter von oben, rechts als vierter von unten und so fort. Links von Fig. 2 sind die'Schnitte II und III dargestellt, und zwar ist Schnitt II und III einmal dicht nebeneinander gezeichnet, um die umgekehrte Aufeinanderfolge der Leiter zu zeigen, was durch die beigeschriebenen Ziffern"i bis 5 angedeutet ist, und einmal ist Schnitt II allein dargestellt, wobei man die nicht geschnittene andere Hälfte des Leiterbündels in der Ansicht sieht. Die Fig. 3 läßt deutlich erkennen, daß die Leiter an den Kröpfungen beim Zusammenschichten auch um einen gewissen Betrag über die Flachseite gekröpft werden, und daß diese letzteren Kröpfungen sich gegenseitig überkreuzen. Ferner ergibt sich aus Fig. 3, daß die linken Leiterhälften vom Beschauer ausUsing the drawing, the assembly of the conductor should be based on an exemplary embodiment can be explained in more detail with only one cranking point. Fig. 1 shows a single conductor of for example, flat rectangular cross-section. This ladder is about in the middle here so cranked over the high edge that its half on the right in the drawing by about a ladder width laterally against the half of the on the left in the drawing Head is moved. To the left of FIG. 1, a cross section through the conductor at I is shown. Now, as shown in FIGS. 2 and 3, any number of such cranked conductors, for example five, are laid one on top of the other or more correctly, the conductors are stacked so that the one in the drawing is on the left The ladder on the top with its half on the right in the drawing as the bottom comes to rest. Fig. 2 is the view of the conductor bundle from above, Fig. 3 is the side view same. In Fig. 3 you can clearly see that with its left half in the figure the top ladder 1 with its right half as the lowest. In a very similar way Way is the conductor 2 with its left half as second from the top, with its right Half as the second from the bottom, the head 3 as the middle ladder lies with both halves in spite of the cranking as the third, the ladder 4 is on the left as fourth from the top, on the right as fourth from the bottom and so on. Sections II and III are shown to the left of FIG. and indeed sections II and III are drawn close to each other, the reverse Sequence of the ladder to show what is indicated by the accompanying numbers "i to 5" is, and once section II is shown alone, whereby one is not cut other half of the conductor bundle sees in the view. Fig. 3 clearly shows that the ladder at the cranks when stacked together by a certain amount the flat side are cranked, and that these latter crankings cross each other. Furthermore, it can be seen from Fig. 3 that the left halves of the ladder from the viewer

gerechnet hinter den rechten Leiterhälften liegen. Denkt man sich nun ein ganz gleiches Leiterbündel gegenüber der in Fig. 2 und 3 dargestellten Stellung- um 180 ° um seine Längsachse gedreht, so erhält man die in Fig. 4 und 5 dargestellten Ansichten. Fig. 4 ist hierbei die Ansicht dieses umgedrehten Leiterbündels von oben, während Fig. 5 die Seitenansicht darstellt. Da das Leiterbündel aus den gleichen Einzelleitern und in gleicher Weise aufgeschichtet ist wie das in Fig. 2 und 3 dargestellte, so ist auch hier die Lage der Leiterhälften so, daß die in der Zeichnung links oben liegende Hälfte des Leiters i' auf der rechten Seite zu unterst liegt, die linke Hälfte des Leiters 2' als zweite von oben, die rechte Hälfte desselben Leiters als zweite von unten liegt und so fort. Ähnlich wie bei Fig. 3 lassen die links neben Fig. 5 gezeichneten Schnitte IV und V die Umkehr in der Reihenfolge der Einzelleiter erkennen. Auch hier ist zu diesem Zwecke einmal Schnitt IV und V dicht nebeneinander gezeichnet und die Aufeinanderfolge der Einzelleiter durch die beigeschriebenen Ziffern 1' bis 5' angedeutet. Einmal ist auch Schnitt IV allein dargestellt, wobei man die andere, nicht geschnittene Hälfte des Leiterbündels in der Ansicht sieht. Bei der in Fig. 5 dargestellten Lage des Leiterbündels liegt nun die linke Hälfte vom Beschauer aus gerechnet vor der rechten Hälfte. Legt man nun ein Bündel in der Lage nach Fig. 3 mit einem Bündel nach Fig. 5 so zusammen, daß die linke Hälfte des ersteren hinter der linken Hälfte des letzteren und die rechte Hälfte des ersteren vor der rechten Hälfte des letzteren liegt, so greifen auch die Kröpfungen derart übereinander, daß ein Leiterbündel nach Fig. 6 mit voll rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt entsteht, das auch an denjenigen Stellen, an welchen die Kröpfungen liegen und sich überkreuzen, keine oder höchstens eine kaum merkliche Verdickung des Querschnitts aufweist. Während Fig. 6 dieses fertig zusammengeschichtete Leiterbündel in der Ansicht von oben zeigt, stellt Fig. 7 die Seitenansicht desselben dar, und in ähnlicher Weise wie bei Fig. 3 und 5 kann man aus den beigeschriebenen Ziffern 1 bis 5 und i' bis 5' in dieser Seitenansicht sowohl als auch in den links davon dargestellten Schnitten VI und VII die Aufeinanderfolge der Einzelleiter deutlich erkennen. Ein Vergleich der Schnitte VI und VII läßt erkennen, daß, wie man auch den Leiter drehen mag, stets eine Vertauschung der Lage der Leiterhälften nach zwei Richtungen stattfindet. Was in der einen Leiterhälfte rechts oben liegt, liegt in der anderen Hälfte links unten und umgekehrt. Die Einzelleiter werden in an sich bekannter Weise durch Zwischenlagen aus geeignetem Isoliermaterial, beispielsweise Papier, Preßspan, ölleinen, Glimmer o. dgl., gegeneinander isoliert. Desgleichen werden die aneinanderliegenden Innenseiten der beiden Leiterteilbündel in gleicher Weise isoliert. Man kann auch die Einzelleiter jeden für sich mit Isolationsstoffen umhüllen oder umwickeln und sie erst danach ineinanderschichten, auch könnte man in geeigneten Fällen die Leiter vor der Zusammerischichtung mit Lack, ζ. Β. dem sogenannten Emaillelack, überziehen und dann auf weitere Isolation verzichten.behind the right halves of the ladder. If you now think of the same thing Conductor bundle compared to the position shown in FIGS. 2 and 3 by 180 ° rotated its longitudinal axis, the views shown in FIGS. 4 and 5 are obtained. Fig. 4 is here the view of this inverted bundle of conductors from above, while FIG Side view represents. Since the conductor bundle consists of the same individual conductors and in the same Way is stacked like that shown in Fig. 2 and 3, so is the situation here too of the conductor halves in such a way that the half of the conductor i 'on the top left in the drawing the right side is at the bottom, the left half of the conductor 2 'as the second from the top, the right half of the same conductor is second from below, and so on. Similar to FIG. 3 let the sections IV and V drawn to the left of FIG. 5 reverse the sequence recognize the single conductor. Here, too, is section IV and V for this purpose drawn close to each other and the sequence of the individual conductors by the inscribed Numbers 1 'to 5' indicated. At one point section IV is shown alone, where you can see the other, not cut half of the conductor bundle in the view. In the position of the bundle of conductors shown in Fig. 5, the left half of the Viewers from counting in front of the right half. If you now add a bundle in the position Fig. 3 with a bundle of Fig. 5 together so that the left half of the former behind the left half of the latter and the right half of the former in front of the right Half of the latter is located, so the cranks overlap in such a way that a bundle of conductors according to Fig. 6 with a fully rectangular or square cross-section, which is also at those points where the Deposits lie and cross each other, no or at most a barely noticeable thickening of the cross section. While FIG. 6 shows this fully layered conductor bundle Fig. 7 shows the side view of the same, and the like Way as in Fig. 3 and 5 one can from the accompanying numbers 1 to 5 and i 'to 5' in this side view as well as in the sections shown to the left thereof VI and VII clearly recognize the sequence of the individual conductors. A comparison Sections VI and VII show that no matter how you turn the ladder, always the position of the conductor halves is reversed in two directions. What in the one half of the ladder is on the top right, the other half is on the bottom left and vice versa. The individual conductors are made in a manner known per se by means of intermediate layers of suitable Insulating material, for example paper, pressboard, oil linen, mica or the like, insulated from one another. The same is true of the inner sides of the two conductor part bundles lying against one another isolated in the same way. You can also wrap or wrap the individual conductors individually with insulation material, and only then then stack them together, and in suitable cases you could also lay the conductors together before layering them together with paint, ζ. Β. the so-called enamel paint, and then forego further insulation.

Die Anzahl der Einzelleiter, ihre Abmessungen und die Querschnittsform des fertig zusammengeschichteten Leiters kann beliebig genommen werden; letztere kann quadratisch, ein flach liegendes oder ein hochkantig stehendes Rechteck sein.The number of individual conductors, their dimensions and the cross-sectional shape of the finished layered conductor can be taken at will; the latter can be square, be a flat lying or an upright rectangle.

Naturgemäß kann man die Erfindung auf in Eisen ganz oder teilweise eingebettete Leiter jeglicher Art mit starkem Querschnitt anwenden; sie wird ebenso für Wicklungen von elektrischen Maschinen als auch für Transformatoren und elektrische Apparate beliebiger Art Verwendung finden, wo es sich darum handelt, eine aus den in der Einleitung angegebenen Gründen erfolgende ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte über den Gesamtleiterquerschnitt zu vermeiden.Naturally, the invention can be applied to conductors completely or partially embedded in iron use of any kind with a thick cross-section; it is also used for windings of electrical machines as well as transformers and electrical apparatus of any kind Kind of use where it is a question of one of those specified in the introduction Reasons taking place uneven distribution of the current density over the entire conductor cross-section to avoid.

Claims

Godfather saying:

Multiple subdivided conductors for electrical machines and apparatus, its expediently flat and isolated from each other, in two rows next to each other arranged individual conductors are twisted together with the help of cranks, thereby characterized in that the one in front of each offset point, parallel to the longitudinal axis the winding groove extending section of each individual conductor by just as much from the axis of symmetry of the groove in the is a sense away, like the one behind the respective cranking point, to the Longitudinal axis of the groove running parallel partial section in the opposite sense of the Axis of symmetry protrudes, with the cranking points over the axial length of the Groove are distributed that the sum of all on one side of the axis of symmetry lying sections equal to or almost equal to the sum of all lying on the other side of the axis of symmetry Partial routes is.

1 sheet of drawings.