DE543585C

DE543585C - Verfahren zum Aufbau eines mehrschichtigen Wicklungskoerpers fuer elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE543585C
Application number: DES90029D
Authority: DE
Inventors: Georg Ziegler
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1929-02-17
Filing date: 1929-02-17
Publication date: 1932-12-16

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
16. DEZEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Februar 1929 ab

Das im folgenden beschriebene Verfahren zum Aufbau eines mehrschichtigen Wicklungskörpers für elektrische Maschinen kann bei Ständern und Läufern elektrischer Maschinen angewendet werden; es ist aber vor allem für die Ständer von Wechselstrominduktionsmotoren bestimmt.

Das Verfahren soll eine einfache Herstellung des Wicklungskörpers ermöglichen und ihm eine Gliederung verleihen, die seine Wiederinstandsetzung nach dem Schadhaftwerden einer Spule erleichtert.

Die kennzeichnende Besonderheit des Verfahrens liegt, allgemein gesprochen, darin, daß in jeder Schicht des Wicklungskörpers Spulenroste, von denen jeder aus mehreren in an sich bekannter Weise gegeneinander verschobenen, einander übergreifenden und mit beiden Seiten gleich tief in die Nuten eintretenden Spulen gebildet wird, in der Umfangsrichtung dicht oder unter Belassung von Lücken aneinandergereiht werden.

Die Vorteile, die die Anwendung dieses Verfahrens bieten kann, sind am größten, wenn in allen Schichten des Wicklungskörper gleiche Spulenroste aus gleichen Spulen mit dem Schritt y in der Weise gebildet werden, daß jeder Spulenrost aus y Spulen gebildet und mit seinen 2 y Spulenseiten in zwei y aufeinanderfolgende Nuten eingelegt wird.

Der Spulenschritt y kann der Zahl η der Nuten je Pol gleich sein. Man erhält dann eine sogenannte ungesehnte Wicklung und einen selbständigen Wicklungskörper für jede Schicht. Die Wicklungskörper der verschiedenen Schichten hängen dann nur durch die äußeren Schaltverbindungen miteinander zusammen. Der Spulenschritt y kann in an sich bekannter Weise zur Ersparung von Kupfer für die Stirnverbindungen auch kleiner als die Zahl η der Nuten je Pol gewählt werden. Man erhält dann die sogenannte gesehnte Wicklung. In diesem Falle kann es vorkommen, daß nach dem Einlegen der möglichen Zahl von Spulenrosten Nuten leer bleiben, die hier als Restnuten bezeichnet werden sollen. Ein Teil dieser Restnuten wird mit Steigspulen besetzt, die am besten mit dem gleichen Schritt^ wie die Spulen der Roste ausgeführt sind und in an sich bekannter Weise je mit einer Seite in die Grundschicht, mit der anderen Seite in die Deckschicht des Wicklungskörpers gelegt werden.

Bei der Verwendung solcher Steigspulen, die sämtlich an eine Stelle gelegt oder über den Umfang des Wicklungskörpers verteilt werden können, hören die beiden Schichten auf, selbständige Wicklungskörper zu sein, da sie nicht nur durch die äußeren Schaltverbindungen elektrisch miteinander zusammenhängen, sondern auch durch die Steigspulen miteinander verflochten sind.

Wenn beim Aufbau eines zweischichtigen Wicklungskörpers nach dem Einlegen der

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Georg Ziegler in Nürnberg.

dicht aneinandergereihten Spulenroste der Grundschicht eine Reihe von Restnuten leer bleibt, deren Zahl größer ist als der Spulenschritt y, und für den ganzen Wicklungskörper nur Spulen mit demselben Schritt verwendet werden sollen, werden die Restnuten in folgender Weise besetzt.

Im unmittelbaren Anschluß an die Spulenroste der Grundschicht werden so viele Füllspulen in die Grundschicht gelegt, als die Zahl der Restnuten größer ist als der Spulenschritt y. Die dann noch übrigen Restnuten ■werden mit Steigspulen belegt. In der Deckschicht werden Füllspulen angeordnet, deren Zahl und deren Lage gegen die Steigspulen den Füllspulen der Grundschieht entspricht, wodurch in der Deckschicht gerade die für die Spulenroste erforderliche Zahl von Nuten offen gelassen wird.

An dem fertigen Wicklungskörper werden die Anschlüsse und Schaltverbindungen nach bekannten Regeln hergestellt. Wenn der Spulenschritt y von der ZaMn der Nuten je Pol abweicht, ist es nicht immer möglich, zur BiI-dung einer Mehrphasenwicklung den Wicklungskörper elektrisch in untereinander gleiche Teile für die einzelnen Phasen zu zerlegen. Das hat die praktisch hinnehmbare Folge, daß die Phasen im Betrieb nicht ganz gleich belastet werden.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung durch zwei Beispiele von zweischichtigen Wieklungskörpern erläutert werden.

Abb. ι ist die gestreckte Stirnansicht des halben, mit zwölf Nuten versehenen Ständerumfangs eines vierpoligen Drehstrominduktiönsmotors mit zwei Nuten je Pol und Phase und eines Spulenrostes der Grundschieht, dessen Spulen mit dem Schritt y = 6, also gleich der Zahl der Nuten je Pol, ausgeführt sind.

Abb. 2 ist der in der Achsenrichtung gekürzte Grundriß des in Abb. 1 dargestellten Ständerteils.

Abb. 3 ist ein Schema des ganzen, in Abb. 1 und 2 teilweise dargestellten Wicklungskörpers. Es ist eine gestreckte Stirnansicht des ganzen S tänder umfanges mit den durch Kreise dargestellten Enden der Spulenseiten und in die Zeichnungsebene umgeklappten Spulenköpfen.

Abb. 4 ist eine Stirnansicht des Ständers mit dem gemäß Abb. 1 bis 3 ausgeführten Wicklungskörper.

Abb. 5 ist das der Abb. 3 in der Darstellungsweise entsprechende Schema eines sechspoligen Wicklungskörpers mit sechs Nuten je Pol, der nach der Erfindung aus lauter gleichen Spulen mit dem Schritt y = 5 mit sechs Spulenrosten unter Anwendung von Füllspulen und Steigspulen aufgebaut ist.

Die in Abb. 1 und 2 dargestellte Umfangshälfte des genuteten Ständereisens enthält zwölf Nuten, die mit 1 bis 12 bezeichnet sind. In den Grund dieser Nuten werden, bei der Nut 1 beginnend, die sechs gleichen Spulen a, b, c, d, e, f so eingelegt, daß sie, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, einander übergreifen und, wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, je mit beiden Seiten im Grunde der Nuten liegen. Die Spulen sind mit dem Schritt 6 ausgeführt. Die sechs Spulen bilden zusammen einen Spulenrost 2S₁, der mit seinen zwölf Spulenseiten in den zwölf aufeinanderfolgenden Nuten liegt.

Wenn dieser Spulenrost der Grundschieht eingelegt ist, wird in der gleichen Richtung am Umfang fortschreitend ein gleicher Spulenrost R₂ (Abb. 4) der Grundschieht eingelegt. Nun sind die unteren Hälften samtlicher Nuten belegt. Hierauf werden in der Deckschicht die Spulenroste R_s und 2?₄ aus den gleichen Spulen wie die Roste R₁ und R₂ gebildet. Bei der Bildung des Rostes R_s wird mit der Nut 7 begonnen. Demnach belegt der Rosti?₃ die Nuten 7 bis 18 und der anschließende Rost 2?₄ die Nuten 19 bis 24 und ι bis 6, wie aus Abb. 3 ersichtlich ist.

Durch die Versetzung der Spulenroste der Deckschicht gegen die Spulenroste der Grundschicht wird erreicht, daß die verdickten Spu- „ lenköpfe jeder Schicht in den Zwischenräumen zwischen den verdickten Spulenköpfen der anderen Schicht liegen. Dies ist aus Abb. 4 ersichtlich, ebenso aus den Abb. 1 S5 und 2, wo die Umrisse der Spulenroste R₃ und i?₄ der Deckschicht mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Es bietet den Vorteil, daß der Raum verkleinert wird, den die außerhalb des Eisens liegenden Teile des Wicklungskörpers in radialer Richtung beanspruchen.

In Abb. 3 sind auch die äußeren Schaltverbindungen der Spulen angegeben, durch die der Wicklungskörper elektrisch in drei gleiche in Stern geschaltete, um 120 elektrische Grade gegeneinander versetzte Phasen aufgeteilt wird.

Der in -Abb. 5 schematisch dargestellte zweischichtige Wicklungskörper wird in der Hauptsache aus den Spulenrosten R₅, R₆, R₇ der Grundschieht und den Spulenrosten R₈, Re, R₁₀ der Deckschicht aufgebaut. Die Roste sind gleich und bestehen je aus fünf gleichen Spulen mit dem Schritt 5, so daß jeder der Roste mit seinen Spulenseiten zehn aufeinanderfolgende Nuten belegt. Nach dem Einlegen der drei lückenlos aneinandergereihten Spulenroste 2?₅, 2?_e, R₁ der Grundschieht bleiben die sechs Restnuten 31 bis 36 leer. In diese Restnuten, deren Zahl um 1 größer ist als der Spulenschritt, wird zunächst die

Füllspule g, die ebenfalls mit dem Schritt S ausgeführt ist, eingelegt. In die übriggebliebenen vier Restnuten 32 bis 35 werden die vier Steigspulen h, i, k, I je mit einer Seite eingelegt. Mit der anderen Seite wird jede dieser Steigspulen in die Deckschicht auf eine der Spulenseiten des Spulenrostes R₅ gelegt, und zwar die Spule h in die Nut 1, die Spule i in die Nut 2,. die Spule k in die Nut 3 und die

to Spule / in die Nut 4.

In die Oberschicht wird sodann eine Füllspule m eingebracht, die zu den Steigspulen ebenso liegt wie die Füllspule g in der Grundschicht. Durch die beiden Seiten dieser Füllspule und die vier oberen Seiten der Steigspulen werden von den 36 Nutenräumen der Deckschicht sechs belegt; so daß gerade dreißig für die drei Spulenroste der Deckschicht mit je zehn Spulenseiten frei bleiben.

Die Schaltverbindungen, durch die dieser Wicklungskörper elektrisch in drei Phasen aufgeteilt werden kann, sind in die Abb. 5 nicht eingezeichnet. Die drei Phasen fallen dabei nicht ganz gleich aus; demnach würde die Wicklung, von einem umlaufenden Polrad mit sechs Polen erregt, drei in der Größe voneinander etwas abweichende und auch nicht genau um 120⁰ in der Phase gegeneinander verschobene Spannungen liefern.

Auch bei diesem Wicklungskörper liegen, wie Abb. 5 erkennen läßt, die verdickten Spulenköpfe der Roste jeder Schicht in den Zwischenräumen zwischen den Spulenköpfen der Roste der anderen Schicht.

Die in Abb. 5 dargestellte Art der Ausfüllung der Restnuten ist nicht die einzig mögliche. Man könnte beispielsweise die Spulenroste R₅, R₀, R₇ der Grundschicht auch so einlegen, daß zwischen je zweien von ihnen zwei Restnuten bleiben und könnte diese sechs Restnuten mit dreimal zwei Steigspulen belegen.

Der Vorteil des Verfahrens, der sich in Erleichterung von Reparaturen an der Wicklung auswirkt, findet seinen Ausdruck im folgenden:

Wird eine Spule der Deckschicht schadhaft, so muß im ungünstigsten Falle nur ein ganzer Spulenrost entfernt werden, um die beschädigte Spule erneuern zu können. Im günstigsten Falle, wenn nämlich die beschädigte Spule die zuletzt eingelegte Spule eines Rostes ist, braucht nur diese Spule entfernt zu werden. Wird eine Spule der Grundschicht beschädigt, so müssen nur zwei Spulenroste der Deckschicht entfernt werden, um erst einmal den Rost der Grundschicht mit der beschädigten Spule freizulegen.
Um die Bedeutung dieses Vorteils hervorzuheben, wird bemerkt, daß beim Schadhaftwerden einer Spule eines zweischichtigen Wicklungskörpers, der aus lauter gleichen, mit einer Seite in der Deckschicht, mit der anderen Seite in der Grundschicht liegenden Spulen in üblicher Weise aufgebaut ist, es nicht möglich ist, eine oder mehrere Spulen vollständig, also mit beiden Seiten aus dem Eisenkörper zu entfernen und durch eine neue zu ersetzen, ohne alle Spulen, die mit einer Seite zwischen den Seiten der beschädigten Spule liegen, mit dieser Seite zu lüften und mit der anderen Seite in der Nut zu belassen. Die dabei verursachte Verwindung der Spulen hat bei Reparaturen meist eine Beschädigung auch dieser Spulen zur Folge, was im ungünstigsten Falle dazu führen kann, daß wegen Beschädigung einer oder einiger Spulen die ganze Wicklung erneuert werden muß.

Der angegebene Vorteil ist am größten, wenn der mehrschichtige Wicklungskörper ohne Verflechtung durch Steigspulen ausgeführt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbau eines mehrschichtigen Wicklungskörpers für elektrische Maschinen, insbesondere des Ständerwicklungskörper eines Mehrphaseninduktionsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schicht des Wicklungskörpers mehrere Spulenroste, die je aus mehreren in an sich bekannter Weise gegeneinander versetzten, einander übergreifenden und mit beiden Seiten gleich tief in die Nuten eintretenden Spulen gebildet werden, in der Umfangsrichtung dicht oder unter Belassung von Lücken aneinandergereiht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Schichten des Wicklungskörpers gleiche Spulenroste aus Spulen mit dem Schritt y in der Weise gebildet werden, daß jeder Spulenrost aus y Spulen gebildet und mit seinen Spulenseiten in 2 y aufeinanderfolgende Nuten eingelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 zum Aufbau eines zweischichtigen Wicklungskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbau der Spulenroste der Deckschicht an einer Stelle begonnen wird, die wenigstens ungefähr mit der Mitte eines Spulenrostes der Grundschicht zusammenfällt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 zum Aufbau eines zweischichtigen Wicklungskörpers, bei dem in'der Grundschicht nach dem Einlegen der Spulenroste Restnuten leer bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil dieser Restnuten mit Steigspulen besetzt wird, die zweckmäßig ebenfalls mit dem Schritt 3/ ausgeführt

sind und in an sich bekannter Weise je mit einer Seite in die Grundschicht, mit der anderen Seite in die Deckschicht gelegt werden.

S. Verfahren nach Anspruch 2 und 4 zum Aufbau eines zweischichtigen Wicklungskörpers, bei dem nach dem Einlegen der dicht aneinandergereihten Spulenroste der Grundschicht eine zusammenhängende Reihe von Restnuten leer bleibt, deren Zahl größer ist als der Schritt y, dadurch gekennzeichnet, daß in dichtem

Anschluß an die Spulenroste der Grundschicht zunächst Füllspulen mit dem Schritt y in möglichst großer Zahl eingelegt, dann die jetzt noch leeren Restnuten mit Steigspulen besetzt und schließlich in der Deckschicht Füllspulen eingelegt werden, deren Zahl und deren Lage gegen die Steigspulen den Füllspulen der Grundschicht entspricht, so daß in der Deckschicht gerade die für die dicht gereihten Spulenroste erforderliche Zahl von Nuten frei bleiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

BERUH. GEDRUCKT IN DER REICHSBRÜCKEREl