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Publication number: DEP0011046MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 23. Dezember 1953 Bekaiiiitgcmacht am 12. April 1956Registration date: December 23, 1953 Reported on April 12, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung in der Anwendung von Ringwicklungen bei mehrphasigen elektrischen Maschinen. Sie bezieht sich insbesondere auf umlaufende mehrphasige elektrische Maschinen.The invention relates to an improvement in the use of ring windings in multi-phase electrical machines. She relates in particular on rotating multiphase electrical machines.

Die Wicklungen derartiger Maschinen waren bisher in Nuten eingebettet, die längs des Umfangs des jeweiligen Blechpaketes angeordnet sind. Die Form der Wicklungen ist im wesentlichen ίο viele Jahre hindurch dieselbe geblieben und dadurch gekennzeichnet, daß Spulenseiten bzw. . Leiter, die einen Teil einer Spule bilden, mit Bezug aufeinander so angeordnet sind, daß jeweils Pole entgegengesetzter Polarität beieinanderliegen und miteinander durch stirnseitige Wicklungsverbindüngen an den jeweiligen Enden der Spulenseiten verbunden sind.The windings of such machines were previously embedded in grooves along the circumference of the respective laminated core are arranged. The shape of the windings is essential ίο remained the same for many years and thereby characterized that coil sides respectively. Conductors forming part of a coil, with reference are arranged on top of one another in such a way that poles of opposite polarity lie next to one another and with each other by end winding connections at the respective ends of the coil sides are connected.

Derartige Anordnungen sind dem Fachmann bekannt.Such arrangements are known to the person skilled in the art.

Im Falle einer mehrphasigen Ringwicklung am stationären Teil einer dynamoelektrischen Maschine, allgemein als Stator bezeichnet, bei welchem der Innenumfang des Blechpaketes dem sogenannten Luftspalt zugelegen ist und bei welchem der Außenumfang von diesem Luftspalt abgelegen ist, werden die Ringwicklungsleiter normalerweiseIn the case of a multi-phase ring winding on the stationary part of a dynamo-electric Machine, generally referred to as a stator, in which the inner circumference of the laminated core is the so-called Air gap is closed and at which the outer circumference is remote from this air gap is, the coil conductors usually become

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innerhalb der Statorbohrung längs deren Umfang angeordnet und mit Leitern verbunden, die längsarranged within the stator bore along its circumference and connected to conductors, the lengthways

des Außenumfanges des Stators angeordnet sind,the outer circumference of the stator are arranged,

..■ wobei diese Zwischenverbindungen im wesentliehen radial verlaufen... ■ these interconnections essentially run radially.

Die Leiter längs des Innenumfangs des Blechpaketes sind sogenannte wirksame Leiter und diejenigen längs des Außenumfanges sogenannte unwirksame Leiter.The conductors along the inner circumference of the laminated core are so-called effective conductors and those so-called ineffective conductors along the outer circumference.

ίο In der Praxis ergibt sich eine Anzahl von Nachteilen mit Bezug auf die Anwendung solcher Wicklungen, die ihre Ursache in dem magnetischen Fluß haben, welcher sich aus den am Außenumfang angeordneten Leitern ergibt und welcher, abgesehen davon, daß sich dadurch zusätzliche Verluste in den anliegenden Teilen ergeben, außerdem auch noch die Maschinenreaktanz in ungünstigem Sinne beeinflussen kann. Die Verwendung von Käfigankerdämpfungswicklungen zur Verminderung der Wirkungen derartiger ■ Streuflüsse ist schon vorgeschlagen worden. ίο In practice there are a number of disadvantages with reference to the application of such windings, which are caused by the magnetic flux which results from the conductors arranged on the outer circumference and which, apart from the fact that this results in additional losses in the adjacent parts, moreover nor can affect the machine reactance in an unfavorable sense. The use of cage armature damping windings to reduce the effects of such stray fluxes has already been proposed.

In Fachkreisen ist bereits seit vielen Jahren festgestellt worden, daß Leiter, die von einem Wechselstrom durchflossen werden, Wirbelstromerwärmutngen der in der Nähe angeordneten metallischen Konstruktionsteile hervorrufen können und daß das Magnetfeld, welches sich in derartigen Leitern infolge des Stromflusses um dieselben herum aufbaut, beispielsweise dadurch kleiner gemacht werden kann, daß eine gleiche Anzahl von ebenfalls wechselstromdurchnossenen Leitern derart angeordnet wird, daß ihre jeweils resultierenden Felder im Gegensinn zueinander verlaufen. Weiterhin ist es außerdem bekannt, daß überall, wo Leitungen oder Leiter zur Übertragung von Dreiphasenstrom vorgesehen sind, die Summe der Ströme der einzelnen drei Phasen zu jedem Zeitpunkt insgesamt den Wert Null ergibt. Dadurch wird ebenfalls das äußere Feld verkleinert.In specialist circles it has already been established for many years that conductors that are generated by an alternating current are traversed, eddy current heatings of the metallic ones arranged in the vicinity Structural parts can cause and that the magnetic field, which is in such conductors as a result of the current flow around the same builds up, for example thereby made smaller can that an equal number of conductors also penetrated by alternating current are arranged in this way becomes that their respective resulting fields run in opposite directions to each other. Furthermore is it is also known that wherever there are cables or conductors for the transmission of three-phase electricity are provided, the sum of the currents of the three individual phases at each point in time in total gives the value zero. This also reduces the outer field.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringwicklung für mehrphasige elektrische Maschinen, bei welcher erfindungsgemäß die an dem vom Luftspalt abgelegenen Umfang des Blechpaketes befindlichen Leiter in . Gruppen zusammengefaßt sind, deren jede eine gleiche Anzahl von Ampereleitern jeder Phase enthält.The present invention relates to a ring winding for multiphase electrical machines, in which, according to the invention, those located on the circumference of the laminated core remote from the air gap Head in. Groups are combined, each of which has an equal number of ampere conductors each phase contains.

In den Schemazeichnungen bedeutet
Fig. ι einen Teil eines Stators einer dreiphasigen dynamoelektrischen Maschine, welche die vor-In the schematic drawings means
Fig. Ι a part of a stator of a three-phase dynamoelectric machine, which the pre-

So liegende Erfindung beinhaltet;Thus present invention includes;

Fig. 2, 3, 4 und 5 stellen vier abgewandelte Ausführungsformen für die Anordnung der äußeren Leiter gemäß Fig. 1 dar, undFig. 2, 3, 4 and 5 show four modified embodiments for the arrangement of the outer Head according to FIG. 1, and

Fig. 6 stellt einen Teil eines Dreiphasenstators dar, der eine abgewandelte Ausführungsform hinsichtlich der Anordnung der Nuten und Wicklungen darstellt.Fig. 6 shows part of a three-phase stator which is a modified embodiment with respect to represents the arrangement of the slots and windings.

Bei einer beispiels'weisen praktischen Ausführungsform der Erfindung, welche deren Anwendung auf eine zweipolige, dreiphasige dynamoelektrische Maschine betrifft, zeigt die Bezugsziffer 1 den Statorkern 1, in welchem Nuten 2 innerhalb der Statorbohrung angeordnet sind, welche die wirksamen Leiter enthalten. Der Einfachheit halber sind in Fig. ι jeweils zwei Leiter je Nut dargestellt. Während in der Darstellung die Wicklung als Wicklung mit verhältnismäßig kleiner Wicklungssteigung angedeutet ist, kann die Wicklungssteigung für gleichwertige praktische Ausführungen jeweils entsprechend den Erfordernissen gewählt werden.In an exemplary practical embodiment of the invention, which its application to a two-pole, three-phase dynamoelectric Machine concerns, the reference number 1 shows the stator core 1, in which slots 2 within the Stator bore are arranged, which contain the effective conductors. For the sake of simplicity In Fig. ι two conductors per groove shown. While the winding is indicated as a winding with a relatively small winding pitch in the illustration, the winding pitch can chosen for equivalent practical designs in each case according to the requirements will.

Die Leitergruppen, die jeweils für jede Phase eine gleiche Anzahl von Amperewindungen aufweisen, sind am Außenumfang dargestellt. Sie können, wie bei 3 angedeutet, außerhalb des Statorlfermes angeordnet sein oder, wie bei 4 angedeutet, zum Teil innerhalb dieses Kernes liegen oder, wie bei 5 angedeutet, ganz innerhalb dieses Kernes liegen: Die Art der Gruppierung der einzelnen Leiter jeder Phase ist insoweit nicht wesent-Hch, als Vorsorge getroffen ist, daß dieselben physikalisch zueinander in solcher Beziehung stehen, daß ihr resultierendes Feld vermindert ist. Sie können beispielsweise nebeneinander wie in den Fig. 2 bzw. 3 oder konzentrisch wie in den Fig. 4 und 5 angeordnet werden. Die Anzahl der Leitergruppen rund um den Außenumfang herum kann im Verhältnis zu der Anzahl induzierter Nuten rund um den Innenumfang herum variiert werden, und zwar durch Gruppieren oder Unterteilung der go induzierten Leiter in geeigneter Weise.The groups of conductors, each with the same number of ampere-turns for each phase, are shown on the outer circumference. You can, as indicated at 3, outside of the Be arranged or, as indicated at 4, partly lie within this core or, as indicated at 5, entirely within it The core of the matter lies: the way in which the individual heads of each phase are grouped is insofar not essential, as a precaution that they are physically related to one another in such a way that that their resulting field is diminished. For example, they can be side by side as in the 2 or 3 or concentrically as in FIGS. 4 and 5. The number of leader groups around the outer circumference can be in proportion to the number of induced grooves can be varied around the inner circumference by grouping or subdividing the go induced conductors in a suitable manner.

Eine wahlweise Anordnung ist in der Fig. 6 dargestellt, wobei die Anzahl der induzierten Leiter oder Spulenseiten je Nut auf drei erhöht wurde und das Verhältnis der Nuten rund um den Innen- und den Außenumfang verschieden ist von dem in der Fig. 1 dargestellten.An optional arrangement is shown in Fig. 6, with the number of induced conductors or coil sides per slot was increased to three and the ratio of the slots around the inner and the outer circumference is different from that shown in FIG.

Die Verbindungen bzw. Verbmdungsgruppen jeder Phase können zueinander so angeordnet werden, daß das Stirnstreuungsfeld, welches sich aus dem in den Stirnverbindungen eines Stators fließenden Strom, ergibt, auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. The connections or connection groups of each phase can be arranged in relation to one another in such a way that that the frontal scattering field, which results from the flowing in the frontal connections of a stator Electricity, results, is minimized.

Ein Vorzug, der mit den erfindungsgemäßen Wicklungen verbunden ist, ist der, daß Maschinen mit derartigen Wicklungen einen erhöhten Wirkungsgrad besitzen können, und zwar wegen der Herabsetzung der Wirbelstromverluste rund um den Außenumfang des Statorkernes und an jedem Ende des Stators, wodurch die Konstruktion von Maschinen mit hoher spezifischer Leistung sehr erleichtert wird.One benefit associated with the windings of the present invention is that machines with such windings can have an increased efficiency, because of the Reduction of eddy current losses around the outer circumference of the stator core and on each End of the stator, which makes the construction of machines with high specific power very is facilitated.

Weiterhin wird es jedem Fachmann klar sein, daß insbesondere dort, wo> die zu jeder Phase gehörigen Leiter bzw. Leitergruppen gänzlich oder teilweise in Nuten rund um den Außenumfang des Stators herum eingebettet sind und wenn die Stromstärke in jeder Phase nicht mehr die gleiche ist, das äußere Feld einen spezifischen Wert erreicht, der. von dem Ausmaß der Ungleichheit der Strombelastung der drei Phasen abhängt. Der für den Kraftlinienftuß zur Verfugung stehende Weg kann vorbestimmt werden, wodurch der Konstruk- : teur in die Lage versetzt wird, das Verhältnis zwischen den verschiedenen Maschinenreaktanzen und insbesondere die negative PhasenfolgekomponenteFurthermore, it will be clear to any person skilled in the art that especially where> the ladder or ladder groups belonging to each phase wholly or partially in grooves around the outer circumference of the Stators are embedded around and when the amperage in each phase is no longer the same is, the outer field reaches a specific value that. on the extent of the inequality of Current load of the three phases depends. The path available for the line of force foot can be predetermined, which enables the designer to determine the relationship between the various machine reactances and especially the negative phase sequence component

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über diejenigen Werte hinaus zu erhöhen, die bei bisher bekannten Wicklungsformen üblich sind.to be increased beyond those values which are usual with previously known winding forms.

Wicklungen gemäß vorliegender Erfindung sind außerdem für jedes dreiphasige Bauelement, beispielsweise den Stator und/oder den Rotor einer synchronen, bzw. asynchronen dynamoelektrischen Maschine, von Vorteil. Ein besonderes Anwendungsgebiet bilden Konstruktionen mit großer PoI-steiguTig mit Bezug auf die Kernlänge, bei welchen die Reaktanz der stirnseitigen Wicklungsverbindungen von durchgreifender Wirkung auf die Leistungscharakteristiken sind.Windings according to the present invention are also for any three-phase component, for example the stator and / or the rotor of a synchronous or asynchronous dynamo-electric Machine, an advantage. Constructions with a large increase in potential are a special area of application with reference to the core length at which the reactance of the end winding connections have a profound effect on performance characteristics.

Ein wesentlicher Vorteil der Erhöhung der negativen Folgereaktanz einer synchronen dynamoelektrischen Maschine liegt darin, daß die negative Folgekomponente des Stromes, der beispielsweise während einer bestimmten einphasigen oder zweiphasigen Fehlbelastung fließt, proportional vermindert wird und folglich die Erwärmung des Rotors infolge von Wirbelströmen, die durch das negative Folgefeld induziert werden, ebenfalls vermindert wird.A major advantage of increasing the negative follow-up reactance of a synchronous dynamo-electric Machine lies in the fact that the negative consequential component of the current, for example flows during a given single-phase or two-phase faulty load is proportionally reduced will and consequently the heating of the rotor as a result of eddy currents caused by the negative Follow field induced is also reduced.

Claims

Patent claims:

1. Three-phase ring winding for multi-phase electrical machines, characterized in that the remote from the air gap Scope of the laminated core located head are summarized in groups, whose each contains an equal number of ampere conductors of each phase.

2. A multiple of three phase ring winding for multi-phase electrical Machines, characterized in that the circumference remote from the air gap of the laminated core located conductors are summarized in groups, each one the same Number of ampere conductors for each phase included.

Referred publications:

German Patent No. 888578;

»Armature windings for DC and AC machines« by R. Richter, Verlag Springer, 1920, pp. 272 to 278.

1 sheet of drawings