DE951650C

DE951650C - Stabwicklung, insbesondere fuer die Wechselstromwicklung im Staender elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE951650C
Application number: DES32155A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Kunoth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-02-13
Filing date: 1953-02-13
Publication date: 1956-10-31

Description

Stabwicklung, insbesondere für die Wechselstromwicklung im Ständer elektrischer Maschinen Die Anwendbarkeit der Massivstabwicklung für elektrische Maschinen wird nach oben hin begrenzt durch die Größe des Stabquerschnitts im Hinblick auf Herstellung und Erwärmung. Aus Fertigungsrücksichten kann man über eine gewisse Stabbreite (etwa I2 mm) nicht hinausgehen. Da auch die Stabhöhe wegen der Stromverdrängung begrenzt ist, so erhält man für eine bestimmte Frequenz einen maximal zulässigen größten Stabquerschnitt. Diesen Ouerschnitt kann man bei den zulässigen Erwärmungen bis zu einem bestimmten Strom belasten. Höhere Ströme erfordern Parallelschaltungen, die häufig zu sehr kleinen Nutteilungen und sehr schmalen Zähnen führen, was mechanisch unerwünscht ist. Dazu ist es außerdem manchmal schwierig, eine günstige Parallelschaltfähigkeit der einzelnen parallelen Zweige ohne zusätzliche Sammelringe zu erreichen, vor allen, wenn eine ungeradzahlige Polpaarzahl vorliegt.
Die Erfindung betrifft eine Stabwicklung, insbesondere für die Wechselstromwicklung im Ständer elektrischer Maschinen, an der die einzelnen Wicklungsstäbe aus mehreren Teilstäben bestehen, die sowohl die Nut als auch die Wickelköpfe durchlaufen und die am äußeren Rand des Wickelkopfes durch leitende Verbindungen an den Stabenden parallel geschaltet sind. Erfindungsgemäß sind die Teilstäbe des Wicklungsstabes in der Nut in der Umfangsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet, während sie im Stirnverbindungsteil ebenfalls in der Umfangsrichtung durch Zwischenräume für den Durchtritt eines Kühlmittels voneinander getrennt sind. An den Stabenden bzw. an den Kröpfungsstellen sind dann. diese Teilstäbe durch leitende Verbindungen, z. B. mittels der üblichen Schaltzwingen, parallel geschaltet. Das Formen solcher schwächerer Teilstäbe ist wesentlich einfacher, so daß es bei Beibehaltung des obengenannten Grenzwertes von Ia mm für die Breite des Einzelstabes möglich ist, bei zwei parallelen Teilstäben je Nut eine Gesamtstabbreite von 24 mm zu erzielen. Die Unterteilung der Stirnseiten des Gesamtstabes führt, besonders bei Maschinen mit kurzen Blechpaketbreiten, zu einer erheblichen Vergrößerung der abkühlenden Oberfläche, wobei aber die Leiterlänge infolge der Unterteilung nur geringfügig vergrößert wird.. Nachrechnungen ergeben, daß für mittlere Verhältnisse die abkühlende Oberfläche um etwa 6o% größer wird. Auch wenn man diese stärkere Abkühlung mit Rücksicht auf die Verluste nicht voll ausnutzt, so ist doch nunmehr ein erheblich höheres Stromvolumen für die Nut bzw. für den Stab zulässig. Man kann bei zweifacher Unterteilung eines Stabes für die Steigerungsmöglichkeit des Stromes mit einer Größe von 40% rechnen. Es wird also der Anwendungsbereich für die Massivstabwicklung erheblich erweitert.
Es ist insbesondere bei aus Teilleitern zusammengesetzten Nutstäben bereits bekannt, für die einzelnen Stäbe derselben Nut Stirnverbindungsbügel vorzusehen, die durch Luftzwischenräume voneinander getrennt sind. Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf eine Stabwicklung, bei der derartige besondere Wickelkopfleiter nicht vorgesehen sind, die Teilstäbe des Wicklungstabes vielmehr sowohl die Nut als auch die Wicklungsköpfe durchlaufen und erst am äußeren Rand des Wickelkopfes durch leitende Verbindungen parallel gechaltet sind. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil einer wesentlich einfacheren Herstellung der Wicklung, da die Zahl der Verbindungsstellen. am Wickelkopf nur halb so groß ist. Es ist auch eine Ständerwicklung elektrischer Maschinen bekannt, bei der die einzelnen. Wicklungsteile in. einer Nut in Abständen voneinander gelagert sind, so daß Luftkanäle zwischen ihnen entstehen.. In den Wicklungsköpfen können diese Wicklungsteile mit Zwischenraum oder zur Erhöhung der Steifigkeit ohne Zwischenraum zusammenliegen. Demgegenüber sollen bei der Anordnung der Erfindung die Teilstäbe in der Nut in der Umfangsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sein. Außerdem handelt es sich hier um eine Stabwicklung, deren Stäbe am äußeren Rande des Wickelkopfes durch leitende Verbindungen parallel geschaltet sind, während bei der bekannten. Anordnung eine Spulenwicklung in Betracht gezogen ist, an der derartige Parallelschaltverbindungen nicht vorhanden sind, die einzelnen Wicklungsteile vielmehr wie bei einer normalen Spule in Reihe geschaltet sind..
Bei Verwendung von ungeteilten Stäben war man, mit Rücksicht auf das Einbringen der Stäbe in die Nut, bisher gezwungen, die offene Nutform zu verwenden, da der ungeteilte Stab die volle Nutbreite ausfüllt. Bei der Verwendung des unterteilten Stabes der Erfindung kann man jedoch zu halbgeschlossenen Nuten übergehen, da man die Teilstäbe nacheinander durch die Nutöffnung in diese einbringen kann. Die Verwendung von halbgeschlossenen Nuten bringt bekanntlich erhebliche elektrische Vorteile mit sich. Diese bestehen in einer Verminderung des Erregerbedarfs für den Luftspalt, in der Verminderung der Feldpulsationen und damit der zusätzlichen Eisenverluste und ähnlichem. Durch die Erfindung wird also die Anwendung einer Massivstabwicklung auch bei Maschinen ermöglicht, die. etwa aus den geschilderten Gründen halbgeschlossene Nuten erhalten müssen.
Die Zeichnung veranschaulicht die neue Anordnung an zwei Beispielen, wobei Fig. I eine Wellenwicklung darstellt, an der die Teilstäbe I und 2 des Massivstabes in der Nut unmittelbar nebeneinanderliegen, während sie im Stirnverbindungsteil durch einen Luftzwischenraum 3 voneinander getrennt sind. An den Stabenden bei 4 und 5 sind Teilstäbe durch Schaltzwingen wieder parallel geschaltet. Fig.2 zeigt die entsprechende Anordnung für eine Schleifenwicklung. Die neue Stabwicklung kann auch als Ankerwicklung für Gleich- oder Wechselstromkommutatormaschinen verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Stabwicklung, insbesondere für die Wechselstromwicklung im Ständer elektrischer Maschinen, an der die einzelnen Wicklungsstäbe aus mehreren Teilstäben bestehen, die sowohl die Nut als auch die Wickelköpfe durchlaufen und die am äußeren Rande des Wickelkopfes durch leitende Verbindungen an den Stabenden parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstäbe des Wicklungsstabes in der Nut in der Umfangsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, während sie im Stirnverhindungsteil ebenfalls in der Umfangsrichtung durch Zwischenräume für den Durchtritt eines Kühlmittels voneinander getrennt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 302 985, 470 177, 596 449, 603 928; österreichische Patentschrift Nx. 82 47; schweizerische Patentschrift Nr. 136 748; »Die Wechselstromtechnik«, III. Band, von Arnold-la Cour, 2. Auflage, S. 355, Fig. 438 und 439, sowie S. 356.