DE740376C

DE740376C - Einrichtung zur Verringerung der Zusatzverluste in Ankerwicklungen von Kollektormaschinen mit in zwei Lagen angeordneten stabfoermigen Leitern

Info

Publication number: DE740376C
Application number: DEM146623D
Authority: DE
Inventors: Pierre Leyvraz
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1939-12-06
Filing date: 1939-12-06
Publication date: 1943-10-19

Description

Einrichtung zur Verringerung der Zusatzverluste in Ankerwicklungen von Kollektormaschinen mit in zwei Lagen angeordneten atahförmigen Leitern Bei Kollektormaschinen erzeugen die in die Nuten. @eingebetteteen Leiter ein Nutenquerfeld. Dieses wechselt bei der Stromwendung die Richtung -und erzeugt dabei in den Leitern zusätzliche elektromotorische Kräfte. Die dadurch entstehenden Wirbelströmie haben :erhöhte Stromwärmeverluste zur Folge. Diesle Zusatzverluste sind proportional dem Quadrat der Lagenzahl und der dritten Potenz der radialen Stabhöhe. Bei gleicher Ausbildung der oberem und der unteren Lage betragen ,die Zusatzverluste in der oberen Lage das Siebenfache der Zusatzverluste der unteren Lage.
Es sind verschiedene Anordnungen, zur Verminderung der Zusatzverluste bekannt. Bei Synchronmaschinen werden in. der Regel alle Stäbe flach in die Nut eingelegt, wodurch die Verluste auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Diese- Anordnung ist auf einfache Art und Weise ausführbar, weil kein Kollektor vorhanden ist. Bei Kollektorrnaschinen werden zur Verminderung der Zusatzverluste die Leiter in radialer Richtung in einzelne Teilleiter unterteilt und voneinander isoliert. Diese Anordnung ist teuer und besonders für Maschinen mit niedrigem Strom unvorteilhaft, weil die zusätzliche Isolation wertvollen: Wicklungsräum beansprucht. Es ist auch für Kollektonnaschineneine Anordnung bekanntgeworden, bei welcher alle Stäbe flach in die Nut eingelegt werden. Für den Anschluß an den Kollektor werden beide Pakete außerhalb der Nut um 9o° verdrillt, so daß die Enden der Stäbe radial, in die Kollektorfahnen eingelegt werden können. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Baulänge der Maschine um den zur Verdrillung notwendigen Betrag vergrößert werden ruß und daß die Verdrillang .in der unzugänglichen unteren Lage konstruktiv und betrieblich ungünstig ist. Der Mehraufwand für diese Wicklung ist so groß, daß trotz ihrer guten Eigenschaften hinsichtlich Zusatzverluste praktisch die Unterteilung der Leiter bevorzugt wird.
Erfindungsgemäß können diese Nachteile weitgehend vermieden werden, wenn alte Leiter der unteren Lage wie bei einer gewöhnlichen zweilagigen Wicklung nebeneinander meiner Reihe und alle Leiter der oberen Lage überenander in die Nut eingelegt werden. Die, Zusatzverluste sind dann nur unwesentlich größer als bei einer Wicklung, bei der -die Stäbe beider Lagen flach eingelegt sind.
Der Fortschritt der erfindungsgemäßen Wicklung gegenüber den hekanntenlegt darin, daß mit :einem Mindestmaß an baulichem Aufwand und ohne Verlust von wertvollem Wicklungsraum durch zusätzliche Isolationen eine durchgreifende Verminderung der Zusatzverluste erreicht wird. Es ist eine ähnliche Wicklungsanordnung bekanntgeworden, bei der aber die Stäbe der unteren Lage flach übereinander und die Stäbe der oberen Lage nebeneinander in die Nut eingelegt sind. Es handelt sich dabei um eine Maßnahme zur guten Ausnutzung des Wicklungsraumes bei kleinen Maschinen, wodurch die Zusatzverluste nicht wesentlich beeinflußt werden.
Bei -einer weiteren bekanntgewordenen Wicklungsanordnung sind die Leiter der unteren Lage in zwei Schichten übereinander und die Leiter der oberen Lage alte übereinander in die Nut eingelegt. Diese Leiteranordnung bezweckt die Verbesserung der Stromwendung durch die verschiedenen Induktivitäten der Leiter in der unteren Lage. Die Wicklung ist baulich kompliziert und auf Nuten mit 8, 12, 16 usw. Leiter beschränkt.
In der Zeichnung sind vier Nutenquerschnitte dargestellt. Fig. i zeigt eine bekannte Wicklung mit drei nebeneinanderliegenden Stäben je Lage. Fig.2 zeigt eine bekannte Wicklung, bei der alle sechs Stäbe übereinander in der Nut liegen. Fig.3 betrifft ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes; und zwar mit offener Nut. Die untere Lage ist wie bei einer normalen Wicklung eingelegt, wogegen die Stäbe der .oberen Lage übereinanderliegen.
Die Wicklung nach der Erfindung kann ebenso vorteilhaft angewendet werden für Maschinen mit halbgeschlossenen und abgesetzten Nuten, wie sie in hochbeanspruchten Wechselstro:mkollektormaschinen, insbesondere Einphasenbahnmotoren, üblich sind. Eine solche Wicklungsanordnung ist in' Fig. q. beispielsweise dargestellt.
Nimmt man die Zusatzverluste der Wicklu,ng nach Fig. i beispielsweise zu 50% der reinen Gleichstromverluste an, so sind die Gesamtverluste 150010. Bei derWicklungnach Fig. 2 :ergeben sich i 17 0!o und bei der Wicklung nach Fig. 3 12i0/1o. Die Wicklung nach Fig.3 hat also nur wenig mehr Verluste als die Wicklung nach Fig. 2. Die radiale Wicklungshöhe ist bei diesem Vergleidh für alle drei Wicklungen gleich angenommen. Diese Zahlen beziehen sich nur auf Wicklungen mit sechs Leitern pro Nut.
Bei der Wicklung nach Fig. ¢ sind die Verluste noch etwas kleiner als bei der Wicklung nach Fig. 3. Die Vorteile der Wicklungen nach Fig.3 und q. gegenüber der Wicklung nach Fig. i sind folgende: Bedeutend niedrigere Gesamtverluste, daher Möglichkeit, die Maschine besser :auszunutzen, kleinere mechanische Beanspruchung des Nutenkeiles und der Isolation der oheren Lage. Gegenüber der Wicklung nach Fig. 2 bestehen folgende Vorteile: kenne Verdrillung in der unteren Lage, daher größere Sicherheit; kleinere Wicklungsausladung und billigere Herstellung.
Die Wicklungen nach Fig.3 und q. haben gegenüber den Wicklungen nach Fig. i und 2 noch hie Eigenschaft, daß die Induktivität der verschiedenen Windungen ungleich ist. Um das Wendefeld den verschiedenen Induktivitäten .anzupassen, kann der Wendepolluftspalt in bekannter Weise in vier Umfangsrichtung keilförmig ausgebildet sein.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Verringerung der Zusatzverluste in Ankerwicklungen von Kollektormaschinen mit in zwei Lagen angeordneten stabförmigen Leitern, dadurch gekennzeichn@et, daß alle Leiter der unteren Lage nebeneinander in einer Reihe und alle Leiter :der oberen Lage übereinander in die Nut eingelegt sind. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren in Betracht gezogen worden: britische Patentschrift Nr. 189 8 6i, q¢.18 16.