Polumschaltbare zweischichtige Mehrphasen-Bruchlochwicklung für elektrische
Maschinen Die Erfindung betrifft eine zweischichtige Mehrphasenbruchlochwicklung
für elektrische Maschinen, die mittels Vertauschung- von Wicklungsteilen polumschaltbar
ist. Solche Wicklungen sind an sich bekannt, doch sind sie in den bisher vorgeschlagenen
Ausführungsarten nicht für komplizierte Polzahl-. verhältnisse geeignet. Sie ergeben
entweder keine symmetrischen Felderregerkurven oder keine befriedigende und genügend
oberwellenfreie Spannungskurve, was insbesondere bei ihrer Verwendung für Wechselstromerzeuger
gefordert wird.-Nach der Erfindung werden alle erwähnten Nachteile dadurch behoben,
daß die Wicklung einerseits sowohl Einzelspulen als auch Spulenfolgen, andererseits
Spulen beider Wicklungseinrichtungen enthält und daß, in ihr Wicklungszonen auseinandergezogen
oder verschachtelt oder die Wicklungsschichten gegeneinander versetzt oder Leiter
der Ober-und Unterschicht miteinander vertauscht sind. Unter Bruchlochwicklungen
im Sinne der Erfindung sind alle Wicklungen zu verstehen, die wenigstens bei einer
Polzahl eine gebrochene Anzahl von Nuten je Pol und Phase aufweisen. Einzelspulen
sind solche, welche gegen die im #Wicklungszug benachbarten Spulen um mindestens
zwei Nutteilungen versetzt sind, Spulenfolgen sind aus zwei oder mehr in Nachbarnuten
aufeinanderfolgenden Spulen zusammengesetzte Spulengruppen. Die Spulen können mehrere
Windungen haben oder bei Stabwicklungen auch aus einer einzelnen Windung bestehen.Pole-changing two-layer multi-phase broken hole winding for electrical
Machines The invention relates to a two-layer multi-phase fractional hole winding
for electrical machines that can be pole-changing by interchanging winding parts
is. Such windings are known per se, but they are in those previously proposed
Execution types not for complicated number of poles. conditions suitable. You surrender
either no symmetrical field exciter curves or none that are satisfactory and sufficient
Harmonic-free voltage curve, which is particularly important when it is used for alternating current generators
is required.-According to the invention, all the disadvantages mentioned are eliminated by
that the winding on the one hand both individual coils and coil sequences, on the other hand
Contains coils of both winding devices and that, pulled apart in their winding zones
or nested or the winding layers offset from one another or conductors
the upper and lower layers are interchanged. Under windings of broken holes
In the context of the invention, all windings are to be understood that at least one
Pole number have a fractional number of slots per pole and phase. Single coils
are those which against the coils adjacent in the #winding train by at least
two slot pitches are offset, coil sequences consist of two or more in adjacent slots
consecutive coils assembled coil groups. The coils can be several
Have turns or, in the case of bar windings, also consist of a single turn.
Das Auseinanderziehen oder Verschachteln von Wicklungszonen, das gegenseitige
Versetzen der Wicklungsschichten oder Vertauschen von Leitern der Ober- und Unterschicht
ist in einzelnen Fällen zur Verbesserung der magnetischen oder elektrischen Eigenschaften
von Wicklungen bereits angewendet worden. Nach der Erfindung werden einzelne dieser
Maßnahmen oder Kombinationen davon in Verbindung mit verschieden großen Spulengruppen
(von der Einzelspule
angefangen) und mit Spulen beider Wicklungsrichtungen,
d. h. mit im Uhrzeigersinne oder in entgegengesetztem Sinne angeschlossenen Spulen,
angewendet. Erst durch die gemeinsame Benutzung aller dieser Mittel erhält man die
nötige Freiheit, um eine allen erwähnten Bedingungen entsprechende Wicklung entwerfen
zu -können. Vorzugsweise wird bei allen Polzahlen neben der Anwendung verschieden
großer Spulengruppen und verschiedener Wicklungsrichtungen wenigstens eine der erwähnten
Maßnahmen (Zonenerweiterung oder Verschachtelung usw.) angewendet und mindestens
bei einer Polzahl die Kombination von zwei oder mehr solcher Maßnahmen benutzt.The pulling apart or nesting of winding zones, the mutual
Relocating the winding layers or interchanging the conductors of the upper and lower layers
is used in individual cases to improve the magnetic or electrical properties
of windings has already been used. According to the invention, some of these
Measures or combinations thereof in connection with coil groups of different sizes
(from the single coil
started) and with coils in both winding directions,
d. H. with coils connected clockwise or in the opposite direction,
applied. Only by using all of these resources together can one obtain the
necessary freedom to design a winding that meets all of the conditions mentioned
to be able to. In addition to the application, different numbers of poles are preferably used
large coil groups and different winding directions at least one of the mentioned
Measures (zone expansion or nesting, etc.) applied and at least
in the case of a number of poles, the combination of two or more such measures is used.
Eineinfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Dieses Beispiel zeigt eine von vier Polen auf sechs Pole umschaltbare
dreiphasige Zweiscbichtschleifenwicklung, die nach Fig. i in 18 Nuten untergebracht
ist und einen Wicklungsschritt von drei Nuten hat. Ihre Nutzahl je Pol und Phase
ist für die vierpolige Schaltung i, 5. Die Wicklung ist hier daher eine Bruchlochwicklung.
In der sechspoligen Schaltung ist sie eine Glanzlochwickluna mit einer Nut ie Pol
und Phase. Die Wicklungsverbindungen für die beiden Polzahlen sind in Fig. 2 und
3 wiedergegeben. In beiden Schaltungen sind die Enden x, y, z
der drei Wicklungsphasen
zu einem Sternpunkt o vereinigt. Phasenanfänge aa, v, w und Phasenenden
x, y, z behalten ihre Lage bei der Umschaltung dauernd bei. Die Anschlußrichtungen
der Wicklungsspulen bleiben, ebenfalls ungeändert, - wie die in Fig. i eingtragenen,
bei beiden Polzahlen gleichbleibenden Pfeile erkennen lassen. Die Pfeile bedeuten
nicht die Stromrichtungen in einem bestimmten Augenblick, sondern den Verlauf des
Wicklungszuges in der Richtung vom Phasenanfang zum Phasenende. Die Polumschaltung
vollzieht sich somit durch reine Vertauschung von Wicklungsteilen ohne Umkehr ihrer
Anschlußrichtunzen. -In Fig.4 sind die unmittelbar an den Phasenanfängen liegenden
Spulengruppen der drei Phasen einzeln dargestellt, und zwar in Fig. 4a die erste
Spulengruppe der Phase tax, in Fig.4b die der Phase vy und in Fig.4c die der Phase
tvz. Die Wicklung enthält somit sowohl einzelne Spulen (Fig.4b und 4c) als auch
Spulenfolgen von je zwei aufeinanderfolgenden Spulen (Fig.4a). Außerdem kommen in
ihr Spulen beider Wicklungseinrichtungen vor. In Fig. 4b ist die Spule i7-2 im Uhrzeigersinn
und die Spule 6-3 im ent- -gegengesetzten Sinn in den Wicklungszug eingeschaltet.
Dasselbe gilt für die Spulen 3- 18 und 4-7 in Fig. 4 c. Fig.5 und 6 zeigen
für die beiden Polzahlen die Verteilung der Phasen und der Anschlußrichtungen auf
Ober- und Unterschicht der 18 Nuten. Die Felder der vorn angeschlossenen,
d. h. in Richtung von vorn nach hinten im Wicklungszug liegenden Nutenleiter sind
in diesen Figuren durch Schraffur hervorgehoben. Solche Leiter kommen in beiden
Schichten vor. Vertauscht man in den Nuten 3, 6, 9, 12, 15 und 18 die Leiter der
Ober- und Unterschicht, so liegen alle vorn angeschlossenen Leiter in der Oberschicht,
ohne daß sich im übrigen an der Feldverteilung der Wicklung etwas ändert. Zugleich
entstehen in ihr geschlossene Wicklungszonen von je drei derselben Phase und Schicht
angehörenden Nachbarleitern. Alle Spulen haben hierbei den gleichen Wicklungssinn.
Verschiebt man außerdem die Oberschicht seitlich gegen die Unterschicht, so erhält
man schließlich eine gewöhnliche Dreizonenwicklung. Die Wicklung nach Fig.5 geht
also aus einer solchen durch gegenseitige Versetzung der Wicklungsschichten und
gleichzeitiges Vertauschen von Leitern der Ober- und Unterschicht hervor, wodurch
man eine Sechszonenwicklung mit verschieden großen Spulengruppen und Spulen verschiedenen
Wicklungssinnes erhält. In Fig.6 sind die schraffierten Felder in gleicher Weise
wie in Fig.5 auf die beiden Wicklungsschichten verteilt. Auch hieraus erkennt man,
daß die Anschlußrichtungen der Spulen bei der Polumschaltung unverändert bleiben.
Die Wicklung läßt sich auch bei dieser Polzahl durch Vertauschen der Ober- und Unterschichtleiter
in den bereits genannten Nuten 3, 6 usw. in eine Normalwicklung zurückverwandeln.
Diese ist hier eine Sechszonenwicklung, während bei der kleineren Polzahl die normale
Wicklung, wie erwähnt, eine Dreizonenwieklung sein würde. Eine solche ergibt eine
unsymmetrische Felderregerkurve und Feldverteilung, was bei der Wicklung nach der
Erfindung vermieden ist. Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist der Übersichtlichkeit
halber für ein einfacheres Polzahlverhältnis (4 :6) gewählt. Mit den Mitteln der
Erfindung können aber auch Wicklungen für die verschiedensten Polzahlverhältnisse,
wie etwa 9 : io oder 9 : i i, also beispielsweise für 36 und 4o bziv. 36 und 44
Pole, günstig ausgeführt werden.A simple embodiment of the invention is shown in the drawing. This example shows a three-phase two-layer loop winding which can be switched from four poles to six poles and which, according to FIG. 1, is accommodated in 18 slots and has a winding pitch of three slots. The number of slots per pole and phase for the four-pole circuit is i, 5. The winding here is therefore a broken-hole winding. In the six-pole circuit it is a shiny hole winding with a slot ie pole and phase. The winding connections for the two numbers of poles are shown in FIGS. In both circuits, the ends x, y, z of the three winding phases are combined to form a star point o. Phase beginnings aa, v, w and phase ends x, y, z keep their position permanently when switching. The connection directions of the winding coils also remain unchanged - as can be seen from the arrows entered in FIG. The arrows do not indicate the current directions at a specific moment, but the course of the winding train in the direction from the beginning of the phase to the end of the phase. Pole switching is thus carried out by simply interchanging winding parts without reversing their connection directions. In FIG. 4, the coil groups of the three phases located directly at the phase beginnings are shown individually, namely in FIG. 4a the first coil group of phase tax, in FIG. 4b that of phase vy and in FIG. 4c that of phase tvz. The winding thus contains both individual coils (FIG. 4b and 4c) and coil sequences of two consecutive coils each (FIG. 4a). In addition, there are coils of both winding devices in it. In Fig. 4b the coil i7-2 is switched clockwise and the coil 6-3 in the opposite direction in the winding train. The same applies to the coils 3- 1 8 and 4-7 in Fig. 4c. 5 and 6 show the two pole numbers for the distribution of the phases and the connection directions of the upper and lower layers 1 8 grooves. The fields of the slot conductors connected at the front, ie in the direction from front to back in the winding train, are highlighted in these figures by hatching. Such conductors occur in both layers. If the conductors of the upper and lower layers are interchanged in slots 3, 6, 9, 12, 15 and 18, then all the conductors connected at the front are in the upper layer without any other change in the field distribution of the winding. At the same time, closed winding zones of three neighboring conductors each belonging to the same phase and layer are created in it. All coils have the same direction of winding. If you also move the top layer laterally against the bottom layer, you finally get an ordinary three-zone winding. The winding according to FIG. 5 is derived from such a winding by mutually displacing the winding layers and at the same time interchanging the conductors of the upper and lower layers, whereby a six-zone winding with differently sized coil groups and coils of different winding directions is obtained. In FIG. 6 the hatched fields are distributed over the two winding layers in the same way as in FIG. This also shows that the connection directions of the coils remain unchanged when the pole is switched. Even with this number of poles, the winding can be converted back into a normal winding by interchanging the upper and lower layer conductors in the aforementioned slots 3, 6, etc. This is a six-zone winding here, while with the smaller number of poles the normal winding, as mentioned, would be a three-zone winding. Such results in an asymmetrical field exciter curve and field distribution, which is avoided in the winding according to the invention. For the sake of clarity, the exemplary embodiment described has been selected for a simpler number of poles ratio (4: 6). With the means of the invention, however, windings for the most varied of pole ratios, such as 9: io or 9: ii, for example for 36 and 4o respectively. 36 and 44 poles, are inexpensive.