WO2012113853A1 - Kontinuierlicher drillleiter - Google Patents

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WO2012113853A1
WO2012113853A1 PCT/EP2012/053051 EP2012053051W WO2012113853A1 WO 2012113853 A1 WO2012113853 A1 WO 2012113853A1 EP 2012053051 W EP2012053051 W EP 2012053051W WO 2012113853 A1 WO2012113853 A1 WO 2012113853A1
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individual
conductors
individual conductors
edges
conductor
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PCT/EP2012/053051
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Thomas Trimmel
Martin Trimmel
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Asta Elektrodraht Gmbh
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    • H01F2027/2838—Wires using transposed wires

Definitions

  • the subject invention relates to a continuous drill ladder consisting of a plurality of individual, electrically insulated individual conductors, in which each two or more juxtaposed individual conductors are combined into a single conductor group and twisted together, wherein the edges of each individual conductor are executed rounded and a transformer with a winding such a drill ladder.
  • a continuous drill ladder is understood to mean a drill ladder which is manufactured in long lengths, e.g. For example, lengths of a few thousand meters are not uncommon, and which subsequently results in a deterioration of an electric machine, e.g. a transformer winding to be processed. By the winding process, the drill ladder undergo a strong curvature.
  • short length winding bars are manually made and assembled into a package of an electrical machine (eg, an electric motor or generator) by inserting the straight bars into grooves on the rotor and then connecting the axial ends of the bars in a certain manner be to form the winding.
  • Such a winding rod is also made of a series with twisted individual conductors, a finished Wcklungsstab in the course of its processing but never curved or bent otherwise, so that its twisted conductor or sub-conductor groups always remain in position.
  • other problems arise with continuous twisted conductors and with reversing rods during their further processing, which is why they are not directly comparable with one another.
  • Drill ladder consist of a bundle of individual, insulated sub-conductors, which are individually twisted against each other, for example according to the Roebel principle, as shown for example in Fig. 1.
  • Such continuous drill ladder are known for example from EP 746 861 B1 and are thereby produced mechanically and automatically with lengths of a few thousand meters and wound up for shipping on drums.
  • Drill ladder are characterized in particular by the fact that they are sufficiently bend soft, to be able to be wound for the production of wicks.
  • For winding bars or Roebel bars it is already known from AT 309 590 B to provide the twist in such a way that always two adjacent partial conductors are twisted together. This should be compensated in addition to the compensation of the longitudinal field by the twist and the already damaging Radialfeld within a groove.
  • Roebel rods which are still mainly made by hand by manually twisting small length conductors on special workbenches by a worker, can be easily manufactured in this way, even if two adjacent parts are twisted together.
  • Roebel bars are not wound, but instead, a set of roof bars is "built" by connecting the ends of the roof bars accordingly.
  • twist factor f D is described by the following known calculation formula depending on the internal transformer winding diameter, the number of individual conductors of the twisting conductor and the width of the individual conductor:
  • This object is achieved in that the rounding of at least one edge of a single conductor of a single conductor group, which limits a contact surface between two adjacent individual conductors, is designed with a smaller radius than the radii of the rounding of the outer edges of the individual conductor group.
  • the area increases, at which the individual conductors are adjacent to each other, whereby a superimposed or successive pushing the individual conductors during twisting, in which the individual conductors must be moved transversely to the longitudinal extent, without thereby deteriorating the dielectric strength of the drill, because the outer edges remain unchanged.
  • this also increases the conductor cross-section in the drill ladder, which can have a positive effect on the fill factor.
  • the rounding of all the edges of a single conductor of a single conductor group are designed with a smaller radius than the radii of the rounding of the outer edges of the individual conductor group.
  • the rounding of the edges of all the individual conductors of a single conductor group which delimit a contact surface between two adjacent individual conductors is preferably carried out with a smaller radius than the radii of the rounded edges of the outer edges of the individual conductor group.
  • the individual conductors are arranged in a single conductor group in an nx n or nx m arrangement and at least one edge of a single conductor of the individual conductor group, which limits a contact surface between two superimposed individual conductors, designed with a smaller radius than that Radii of the rounding off of the outer edges of the individual ladder group. It is again particularly advantageous to perform all edges that limit the contact surfaces of the juxtaposed and superimposed individual conductors, with a smaller radius than the radii of the rounding of the outer edges of the Einzelleiterchenchen.
  • the fill factor of such a twisted conductor can be improved since this effectively results in the increased paint component in the drill conductor due to the larger number of individual conductors in the drill conductor can be counteracted by a reduction of the paint layer.
  • Fig. 1 shows a conventional drill guide according to the prior art
  • Fig. 6 shows a cross section through a drill guide with a subconductor group with a nx m arrangement of individual conductors.
  • Fig. 1 shows a well-known drill wire 1 consisting of a number of electrically insulated individual conductors 2, which are arranged in two individual conductor stacks 3. The individual conductors 2 are known to be twisted so that they change from the top to the bottom layer. A single conductor 2 has a rectangular cross section and rounded edges.
  • a wrapping 4 may be provided by a woven tape, a paper strip or the like.
  • FIG. 2 An inventive continuous drill 10 is shown in Fig. 2, which consists of a plurality of individual electrically insulated individual conductors 1 1.
  • Fig. 2 consists of a plurality of individual electrically insulated individual conductors 1 1.
  • two adjacent individual conductors 1 1 are combined into a single conductor group 12 and "twisted together."
  • “Side by side” means, in the case of a rectangular individual conductor cross-section, that the individual conductors 11 are arranged in cross-section on their narrow side against a contact surface 14, see FIG. 3.
  • "next to one another” means that the individual conductors are arranged lying against one another transversely to the longitudinal extent of the drill conductor 10 against a contact surface 14.
  • a single conductor group 12 could also include more than two juxtaposed individual conductors 11 and thus several contact surfaces 14.
  • the drill 10 may be surrounded again with a wrapping 4, for example, to protect the individual conductors 1 1 during transport or to stabilize the Drilleiters 10.
  • the twisting is possible by the radii r 2 of the rounding of the edges 15, which limit the contact surface 14 (relative to the winding in the axial direction) of the adjacent individual conductors 11 of the single conductor group 12, are smaller than the rounding of the outer edges 13 of Single conductor group, as shown in Fig. 3.
  • the "outer" edges 13 are the edges of the resulting rectangular (or square) cross section of the individual conductor group 12. In principle, it may already be sufficient, only one or at each individual conductor 1 1 only one of these edges 15 with a smaller radius r 2 round.
  • Such a drill 10 also meets the requirements for dielectric strength, since the rounding of the particularly critical outer edges 13 are not changed. Only the inner edges, that is, the edges 15 limiting a contact surface 14, at which the electric field strengths are smaller, are executed with smaller roundings, which does not affect the dielectric strength, but increases the fill factor. Thus, by this simple measure, the inherently contradictory requirements of high dielectric strength and high filling factor can be fulfilled at the same time.
  • a single conductor group 12 comprises a plurality of individual conductors 1 1 arranged next to and above one another, such as an n ⁇ n arrangement of individual conductors 11, as shown in FIG. 5, or n ⁇ m arrangement of individual conductors 1 1.
  • "above one another” here means that the individual conductors 1 1 are arranged lying on each other in cross-section at their longitudinal sides.
  • the adjacent individual conductors 1 1 lie against one another at a contact surface 14 and the superposed individual conductors 11 lie against a second contact surface 16 (FIG.
  • all the contact surfaces 14 delimiting edges 15 are designed with this smaller radius r 2 .
  • the radii of these edges 15 need not all be the same, but according to the invention they must only be smaller than the radii ri of the outer edges 13.
  • the edges 17 of the contact surfaces 16 between two adjacent superposed individual conductors are designed with a smaller radius r 2 .
  • a drill guide 10 according to the invention can now also be used to particular advantage in a transformer winding, wherein a drill guide 10 embodied according to the invention can replace two conventional parallel-wound drill conductors (for example according to Fig. 1) since, in the drill guide 10 according to the invention, significantly more, e.g. twice as many, single conductors 11 are present.
  • a drill 10 according to the invention has a smaller filling factor than a conventional drill guide with the same cross section, since each individual conductor 11 must be insulated and, of course, more insulation in cross section is also available due to the larger number of individual conductors 11.
  • the insulation layer of a single conductor 1 1 is according to applicable standard at degree 1 0.1 mm and at grade 2 0.15 mm. In today's drill ladders is practically only the Grade 1 grade used.
  • it may be provided to reduce the thickness of the insulation layer, preferably to a range of 0.03 to 0.08 mm, preferably also 0.06 mm.

Landscapes

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Abstract

Um einen Drillleiter mit gemeinsam verdrillten, nebeneinander liegenden Teilleitern produktionstechnisch herstellen zu können, wird vorgeschlagen, die Abrundung zumindest einer Kante (15) eines Einzelleiters (11) einer Einzelleitergruppe (12), die eine Berührfläche (14) zwischen zwei nebeneinander liegenden Einzelleitern (11) begrenzt, mit einem kleinerem Radius (r2) auszuführen ist, als die Radien (r1) der Abrundungen der äußeren Kanten (13) der Einzelleitergruppe (12).

Description

Kontinuierlicher Drillleiter
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen kontinuierlichen Drillleiter bestehend aus einer Mehrzahl einzelner, elektrisch isolierter Einzelleiter, bei dem jeweils zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete Einzelleiter zu einer Einzelleitergruppe zusammengefasst und gemeinsam verdrillt sind, wobei die Kanten jedes Einzelleiters abgerundet ausgeführt sind und einem Transformator mit einer Wicklung aus einem solchen Drillleiter.
Unter einem kontinuierlichen Drillleiter wird ein Drillleiter verstanden, der in großen Längen gefertigt wird, z.B. sind Längen von einigen tausend Metern keine Seltenheit, und die in weiterer Folge zu einer Wcklung einer elektrischen Maschine, z.B. eine Transformatorwicklung, verarbeitet werden. Durch den Wickelvorgang erfahren die Drillleiter eine starke Krümmung. Im Gegensatz werden Wicklungsstäbe bzw. Roebelstäbe mit geringer Länge manuell gefertigt und zu einer Wcklung einer elektrischen Maschine (z.B. ein Elektromotor oder Generator) zusammengebaut, indem die geraden Stäbe in Nuten am Rotor eingelegt werden und die axialen Enden der Stäbe anschließend auf bestimmte Weise miteinander verbunden werden, um die Wicklung zu bilden. Ein solcher Wicklungsstab wird dabei ebenfalls aus einer Reihe mit einander verdrillten Einzelleitern hergestellt, wobei ein fertiger Wcklungsstab in Zuge seiner Weiterverarbeitung aber niemals gekrümmt oder irgendwie sonst verbogen wird, sodass dessen verdrillten Teilleiter bzw. Teilleitergruppen dabei immer in Position bleiben. Es treten somit bei kontinuierlichen Drillleitern und bei Wcklungsstäben bei deren Weiterver- arbeitung prinzipiell andere Problem auf, weshalb diese nicht direkt miteinander vergleichbar sind.
Bekannterweise treten bei Transformatoren vor allem an den äußeren der Wcklung elektromagnetische Radialfelder (Querfelder) auf, welche in den Wcklungsleitern Wrbelströme induzieren, die zu Wrbelstromverlusten führen. Wirbelstromverluste reduzieren den Wirkungs- grad des Transformators, führen aber auch zu lokal unerwünscht hohen Temperaturen, die wiederum zu einer Beschädigung der Wicklungsisolation führen kann. Durch die Verwendung von bekannten kontinuierlichen Drillleitern können solche Wrbelstromverluste reduziert werden. Drillleiter bestehen dabei aus einem Bündel von einzelnen, isolierten Teilleitern, die einzeln gegeneinander verdrillt werden, z.B. nach dem Roebelprinzip, wie z.B. in Fig. 1 dar- gestellt. Solche kontinuierliche Drillleiter sind z.B. aus der EP 746 861 B1 bekannt und werden dabei maschinell und automatisiert mit Längen von einigen tausend Metern hergestellt und zur Verschiffung auf Trommeln aufgewickelt. Drillleiter zeichnen sich insbesondere auch dadurch aus, dass diese ausreichend biegeweich sind, um zur Herstellung von Wcklungen gewickelt werden zu können. Für Wicklungsstäbe bzw. Roebelstäbe ist es aus der AT 309 590 B auch bereits bekannt, die Verdrillung so vorzusehen, dass immer zwei benachbarte Teilleiter gemeinsam verdrillt werden. Damit soll neben dem Ausgleich des Längsfeldes durch die Verdrillung auch das sich bereits schädlich machende Radialfeld innerhalb einer Nut kompensiert werden.
Roebelstäbe, die nach wie vor hauptsächlich manuell hergestellt werden, indem Teilleiter geringer Länge auf speziellen Werkbänken durch einen Arbeiter manuell verdrillt werden, können auf diese Weise einfach hergestellt werden, auch wenn zwei benachbarte Teileiter gemeinsam verdrillt werden. Roebelstäbe werden jedoch nicht gewickelt, sondern es wird aus mehreren Roebelstäben eine Wcklung„gebaut", indem die Enden der Roebelstäbe ent- sprechend verbunden werden.
Die Anforderungen an heutige Transformatoren steigen jedoch immer mehr, zum Einen hinsichtlich Größe und Leistung und zum Anderen hinsichtlich Wrkungsgrad und Reduktion von Verlusten hervorgerufen z.B. durch Wrbelstromverluste. Speziell bei sehr großen leistungsstarken Transformatoren treten unerwünschte signifikante Wirbelstromverluste auf Grund der magnetischen Felder auf. Weiters ist die Reduktion der Hotspot Temperatur, das Spannungsverhalten und der Füllfaktor von großer Bedeutung in der Auslegung der Transformatorenwicklungen.
Bei derzeit bekannten Drilleitern ist durch deren Geometrie und Fertigungsmöglichkeit die Verbesserung der oben genannten Eigenschaften durch physikalische Grenzen im Drilleiter- Fertigungsprozess nicht möglich. Die Anzahl der möglichen Drillleiter-Einzelleiter, die zu einem Drillleiter verdrillt werden können, ist durch den sogenannten Verdrillfaktor limitiert. Der Verdrillfaktor fD wird durch folgende bekannte Berechnungsformel abhängig vom inneren Transformator-Wicklungsdurchmesser, der Anzahl der Einzelleiter des Drilleiters und der Breite des Einzelleiters beschrieben:
, WD - π
fD = —
n - b
Dabei bedeutet
WD kleinster Wckeldurchmesser
n Anzahl der Einzelleiter
b-| Einzelleiterbreite Durch die derzeitige Fertigungstechnologie ist es möglich Drillleiter bis zu einem minimalen Verdrillfaktor fD=5 zu fertigen, wobei die Anzahl der Einzelleiter bzw. die Drahtbreite und Wcklungsdurchmesser in Abhängigkeit stehen. Diese fertigungstechnische Limitierung des Verdrillfaktors beschränkt die Herstellbarkeit der Drillleiter mit steigender Einzelleiteranzahl. In einer Transformatorenwicklung mit herkömmlichen Drillleitern ist weiters die Spannungsverteilung problematisch, da durch Spannungsdifferenzen zwischen den parallel geführten Drilleitern unerwünschte Kapazitäten entstehen. Außerdem entstehen signifikante Wirbelstromverluste und dadurch auch hohe Temperaturen im Drillleiter bzw. in der Wicklung. Bei der Verwendung von einer Mehrzahl von Einzelleitern, die gemeinsam als Einzelleiterbündel zu einem Drillleiter verdrillt werden, können die entstehenden Wrbelstromverluste und damit die Hotspot Temperaturen reduziert werden. Ein solcher Drillleiter ist z.B. aus der EP 133 220 A2 bekannt, bei dem Seile aus einer Gruppe von runden Einzelleitern zu einem elektrischen Leiter verdrillt werden. Ähnliches zeigt die US 4 431 860 A, wobei die Einzellei- ter der einzelnen Seile in sich wieder verdrillt sind. Damit kann die Einzelleiteranzahl erhöht werden und trotzdem die physikalische Limitierung des Drillfaktors mit fünf eingehalten werden. Bei der Verwendung von runden Einzelleitern, wie in der EP 133 220 A2 ergibt sich allerdings ein schlechter Füllfaktor, wodurch der Querschnitt des Drillleiters bei vorgegebenem Kupferquerschnitt unerwünscht groß wird. In einer Ausgestaltung der Seile können die run- den Einzelleiter im Paket rechteckig verformt werden, was zwar den Füllfaktor etwas verbessert, allerdings einen zusätzlichen Arbeitsschritt benötigt und dadurch die Herstellung aufwendiger wird.
Die Drillleiter der EP 133 220 A2 und der US 4 431 860 A haben aber den entscheidenden Nachteil der aufwendigen Fertigung, da zuerst ein Teilleiter aus einer Anzahl von Einzel- leitern durch Verdrillen der Einzelleiter gefertigt werden muss und erst dann die Teilleiter zum Drillleiter verdrillt werden. Damit ergibt sich zumindest ein zusätzlicher Arbeitsschritt mit allen damit verbundenen Nachteilen, wie Lagerung und Handhabung der Einzelleiter und der Teilleiter, verschiedene Verdrillanlagen, längere Produktionszeiten, etc. Deshalb hat man bisher eher davon abgesehen, in der Praxis solche Drillleiter nach dem Stand der Technik zu verwenden. Durch die Verdrillung der Einzelleiter innerhalb der Teilleiter erreichte man allerdings einen kompakten, in sich stabilen Teilleiter, in dem sich die Einzelleiter relativ zueinander nicht verschieben können und der so für die nachfolgende Verdrillung zum Drillleiter geeignet ist. Nur so konnten bisher Drillleiter mit Teilleitern aus mehreren Einzeldrähten gefertigt werden. In heutigen Drillleitern für die Fertigung von Transformatorwicklungen kommen fast ausschließlich Einzelleiter mit rechteckigem Querschnitt zum Einsatz, deren Kanten abgerundet sind, wobei der Querschnitt eines Einzelleiters in der Regel im Bereich von einigen Quadratmillimetern liegen kann. Die Rundung der Kanten muss dabei, wie hinlänglich bekannt, aus elektrotechnischen Gründen ausreichend groß sein, um die elektrischen Feldstärken im Bereich der Kanten zu begrenzen und damit eine ausreichende Spannungsfestigkeit des Drillleiters zu erzielen und um den Isolationsaufwand der Einzelleiter in Grenzen zu halten. Diese Rundungen beeinflussen damit auch den erzielbaren Füllfaktor bzw. den verfügbaren Leiterquerschnitt. Hier treffen somit zwei widersprüchliche Anforderungen aufeinander, nämlich ein erwünschter großer Radius zur Verbesserung der Spannungsfestigkeit und ein erwünschter kleiner Radius zur Erhöhung des Füllfaktors. Bei der Verwendung solcher Einzel- leiter, die dann in Gruppen in einem Arbeitsschritt zu einem Drillleiter verdrillt werden, ergibt sich außerdem immer das Problem, dass sich die Einzelleiter beim Verdrillvorgang sehr einfach übereinander- oder untereinanderschieben können und der Drillleiter damit unbrauchbar wird. Daher konnten bislang mit bekannten Verdrillwerkzeugen nur herkömmliche Drillleiter hergestellt werden, also mit nur jeweils einzelnen verdrillten Einzelleitern. Es konnten aber bisher in einem kontinuierlichen Herstellprozess zur Herstellung eines kontinuierlichen Drillleiters nicht zwei oder mehrere nebeneinander liegende Einzelleiter in einem Arbeitsschritt gemeinsam verdrillt werden. Eine solche Herstellung eines Drillleiters war daher bisher aus produktionstechnischen Gründen nicht beherrschbar.
Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, einen Drillleiter mit gemeinsam verdrillten, nebeneinander liegenden Einzelleitern anzugeben, der eine einfache Herstellung, insbesondere in einem Arbeitsgang, ermöglicht und der eine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abrundung zumindest einer Kante eines Einzelleiters einer Einzelleitergruppe, die eine Berührfläche zwischen zwei ne- beneinander liegenden Einzelleitern begrenzt, mit einem kleineren Radius ausgeführt ist, als die Radien der Abrundungen der äußeren Kanten der Einzelleitergruppe. Durch diese Maßnahme erhöht sich die Fläche, an denen die Einzelleiter aneinander liegen, wodurch ein Übereinander- oder Untereinanderschieben der Einzelleiter beim Verdrillen, bei dem die Einzelleiter quer zu deren Längserstreckung verschoben werden müssen, verhindert wird, ohne dadurch die Spannungsfestigkeit des Drillleiters zu verschlechtern, da die äußeren Kanten dabei unverändert bleiben. Gleichzeitig wird dadurch auch der Leiterquerschnitt im Drillleiter erhöht, was den Füllfaktor positiv beeinflussen kann.
Bevorzugt werden die Abrundungen aller Kanten eines Einzelleiters einer Einzelleitergruppe, die eine Berührfläche zwischen zwei nebeneinander liegenden Einzelleitern begrenzen, mit einem kleineren Radius ausgeführt, als die Radien der Abrundungen der äußeren Kanten der Einzelleitergruppe. Bei mehr als zwei benachbarten Einzelleitern, werden bevorzugt die Abrundungen der Kanten aller Einzelleiter einer Einzelleitergruppe, die eine Berührfläche zwischen zwei nebeneinander liegenden Einzelleitern begrenzen, mit einem kleineren Radius ausgeführt, als die Radien der Abrundungen der äußeren Kanten der Einzelleitergruppe. Diese Maßnahmen machen den Verdrillprozess noch sicherer und Erhöhen den verfügbaren Leiterquerschnitt im Drillleiter noch weiter. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, werden die Einzelleiter in einer Einzelleitergruppe in einer n x n- oder n x m-Anordnung angeordnet und zumindest eine Kante eines Einzelleiters der Einzelleitergruppe, die eine Berührfläche zwischen zwei übereinander liegenden Einzelleitern begrenzt, mit einem kleineren Radius ausgeführt, als die Radien der Abrundungen der äußeren Kanten der Einzelleitergruppe. Dabei ist wieder besonders vorteilhaft, alle Kanten, die die Berührflächen der neben- und übereinanderliegenden Einzelleiter begrenzen, mit einem kleinerem Radius auszuführen, als die Radien der Abrundungen der äußeren Kanten der Einzelleitergruppe.
Wenn in einem erfindungsgemäßen Drillleiter die Dicke der Isolationsschicht eines Einzellei- ters zwischen 0,03 und 0,08mm ausgeführt ist, kann der Füllfaktor eines solchen Drilleiters verbessert werden, da damit dem durch die größere Anzahl von Einzelleiter im Drillleiter bedingten erhöhten Lackanteil im Drillleiter wirkungsvoll durch eine Reduktion der Lackschicht entgegengewirkt werden kann.
Die Spannungsverteilung in einer bekannten Transformatorenwicklung mit herkömmlichen parallel gewickelten Drilleitern ist wesentlich schlechter als bei Verwendung von erfindungsgemäßen Drilleitern mit geteilten Einzelleitern. In herkömmlichen Transformatorwicklungen entstehen durch Spannungsdifferenzen der parallel geführten Drilleiter Kapazitäten, die bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Drilleiters mit geteilten Einzelleitern nicht auftreten, da die Einzelleiter im Gesamtbündel miteinander verdrillt werden. Weiters ergibt sich durch die Vereinigung der parallelen Drilleiter zu einem Drilleiter mit geteilten Einzelleitern in Summe eine Verbesserung des Füllfaktors und der Transformator wird kompakter in den Außenabmessungen. Somit ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Drillleiters in einer Transformatorwicklung besonders vorteilhaft.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend anhand der beispielhaften und nicht ein- schränkenden, vorteilhafte Ausgestaltungen zeigenden Figuren 1 bis 6 beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 einen herkömmlichen Drillleiter nach dem Stand der Technik
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Drillleiter mit einer Einzelleitergruppe mit nebeneinander angeordneten Einzelleitern,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Einzelleitergruppe
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drillleiter,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Einzelleitergruppe mit einer n x m-Anordnung von
Einzelleitern und
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Drillleiter mit einer Teilleitergruppe mit einer n x m-Anordnung von Einzelleitern. Fig. 1 zeigt einen hinlänglich bekannten Drillleiter 1 bestehend aus einer Anzahl von elektrisch isolierten Einzelleitern 2, die in zwei Einzelleiterstapeln 3 angeordnet sind. Die Einzelleiter 2 werden dabei bekanntermaßen so verdrillt, dass diese von der obersten in die unterste Lage wechseln. Ein Einzelleiter 2 hat dabei einen rechteckigen Querschnitt und abgerun- dete Kanten. Um das Zusammenhalten des Einzelleiterbündels zu einem Drillleiter 1 zu gewährleisten oder um den Drillleiter zu schützen, kann auch eine Umwicklung 4 durch ein Webband, einen Papierstreifen oder ähnlichem vorgesehen sein.
Ein erfindungsgemäßer kontinuierlicher Drillleiter 10 ist in Fig. 2 dargestellt, der aus einer Vielzahl von einzelnen elektrisch isolierten Einzelleitern 1 1 besteht. Bei diesem Drillleiter 10 werden jeweils zwei nebeneinander liegende Einzelleiter 1 1 zu einer Einzelleitergruppe 12 zusammengefasst und gemeinsam verdrillt.„Nebeneinander" bedeutet hierbei bei einem rechteckigen Einzelleiterquerschnitt, dass die Einzelleiter 11 im Querschnitt an ihrer Schmalseite an einer Berührfläche 14 aneinander liegend angeordnet sind, siehe Fig. 3. Bei einem quadratischen Querschnitt bedeutet„nebeneinander", dass die Einzelleiter quer zur Längs- erstreckung des Drillleiters 10 an einer Berührfläche 14 aneinander liegend angeordnet sind. Eine Einzelleitergruppe 12 könnte aber auch mehr als zwei nebeneinander angeordnete Einzelleiter 11 und damit mehrere Berührflächen 14 umfassen.
Der Drillleiter 10 kann dabei wieder mit einer Umwicklung 4, z.B. zum Schutz der Einzelleiter 1 1 beim Transport oder zur Stabilisierung des Drilleiters 10, umgeben sein. Das Verdrillen wird dadurch möglich, indem die Radien r2 der Abrundungen der Kanten 15, die die Berührfläche 14 (bezogen auf die Wicklung in axialer Richtung) der benachbarten Einzelleiter 11 der Einzelleitergruppe 12 begrenzen, kleiner sind, als die Abrundungen der äußeren Kanten 13 der Einzelleitergruppe, wie in Fig. 3 dargestellt. Die„äußeren" Kanten 13 sind dabei die Kanten des sich ergebenden rechteckigen (oder quadratischen) Querschnitts der Einzelleitergruppe 12. Grundsätzlich kann es auch schon ausreichend sein, überhaupt nur eine oder an jedem Einzelleiter 1 1 jeweils nur eine dieser Kanten 15 mit einem kleineren Radius r2 abzurunden. Aus Sicht des Füllfaktors bzw. der Erhöhung des Leiterquerschnittes ist es aber besser, alle diese Kanten 15 der Einzelleiter 11 mit einem kleineren Radius r2 abzurunden. Damit ergibt sich durch die kleinen Radien r2 eine ausreichend große Berühr- fläche 14, die ein übereinander- oder untereinanderschieben der Einzelleiter 11 beim
Verdrillvorgang, bei dem die Einzelleitergruppe 12 ja quer zur Längserstreckung verschoben werden muss, verhindert. Hingegen könnte bei den außen notwendigen großen Radien n die Einzelleiter sehr einfach an den Radien aneinander abgleiten und ein solches übereinander- oder untereinanderschieben der Einzelleiter 11 sehr einfach passieren, was den Verdrillvor- gang praktisch unmöglich macht. Mit dieser einfachen Maßnahme ist es nun möglich, einen Drillleiter 10 mit verdrillten Einzelleitergruppen 12 bestehend aus einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Einzelleitern 1 1 in einem Arbeitsschritt herzustellen. Ein Querschnitt durch einen solchen Drillleiter 10 mit sieben Einzelleitergruppen 12! bis 127, bestehend aus jeweils zwei einzelnen nebeneinander angeordneten Einzelleitern 11 ist in Fig. 4 dargestellt. Der Drillleiter 10 kann dabei wieder mit einer Umwicklung 4, z.B. zum Schutz der Einzelleiter 11 beim Transport oder zur Stabilisierung des Einzelleiterbündels, umgeben sein.
Ein solcher Drillleiter 10 erfüllt aber auch die Anforderungen an die Spannungsfestigkeit, da die Abrundungen an den besonders kritischen äußeren Kanten 13 nicht verändert werden. Lediglich die innen liegenden Kanten, also die eine Berührfläche 14 begrenzenden Kanten 15, an denen die elektrischen Feldstärken kleiner sind, werden mit kleineren Abrundungen ausgeführt, was die Spannungsfestigkeit nicht beeinträchtigt, jedoch den Füllfaktor erhöht. Somit lassen sich durch diese einfache Maßnahme gleichzeitig auch die an sich widersprüchlichen Anforderungen der hohen Spannungsfestigkeit und des hohen Füllfaktors erfül- len.
In einer anderen möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drillleiters 10 umfasst eine Einzelleitergruppe 12 mehrere neben- und übereinander angeordnete Einzelleiter 1 1 , wie z.B. eine n x n-Anordnung von Einzelleitern 1 1 , wie in Fig. 5 dargestellt, oder n x m- Anordnung von Einzelleitern 1 1.„Übereinander" bedeutet hierbei, dass die Einzelleiter 1 1 im Querschnitt an ihren Längsseiten aneinander liegend angeordnet sind. Die nebeneinander liegenden Einzelleiter 1 1 liegen dabei an einer Berührfläche 14 aneinander und die übereinander liegenden Einzelleiter 1 1 liegen an einer zweiten Berührfläche 16 (bezogen auf die Wicklung in radiale Richtung) aneinander. Erfindungsgemäß ist wiederum zumindest eine Abrundung einer Kante 15, die eine Berührfläche 14 zwischen zwei nebeneinander liegen- den Einzelleitern 1 1 mit einem kleineren Radius r2 ausgeführt, als die Radien n der äußeren Kanten 13 der Einzelleitergruppe 12. In der bevorzugten Ausführung, wie in Fig. 5 dargestellt, sind wieder alle die Berührflächen 14 begrenzenden Kanten 15 mit diesem kleinerem Radius r2 ausgeführt. Hier ist noch anzumerken, dass die Radien dieser Kanten 15 nicht alle gleich sein müssen, sondern erfindungsgemäß müssen diese lediglich kleiner als die Radien ri der äußeren Kanten 13 sein. Zusätzlich sind in der bevorzugten Ausgestaltung einer Einzelleitergruppe 12 auch die Kanten 17 der Berührflächen 16 zwischen zwei benachbarten übereinander liegenden Einzelleiter mit einem kleineren Radius r2 ausgeführt. Die Radien dieser Kanten 17 könnten aber genauso groß sein, wie die Radien n der äußeren Kanten 12, wie in Fig. 5 an einer Stelle strichliert angedeutet. Ein Querschnitt durch einen solchen Drillleiter 10 mit fünf Teilleitergruppen 12! bis 125, bestehend aus 2 x 2 Einzelleitern 1 1 ist in Fig. 6 dargestellt. Der Drillleiter 10 kann dabei wieder mit einer Umwicklung 4, z.B. zum Schutz der Einzelleiter 1 1 beim Transport oder zur Stabilisierung des Einzelleiterbündels, umgeben sein.
Ein erfindungsgemäßer Drillleiter 10 kann nun auch besonders vorteilhaft in einer Transformatorwicklung eingesetzt werden, wobei ein erfindungsgemäß ausgeführter Drillleiter 10 zwei herkömmliche, parallel gewickelte Drillleiter (z.B. nach Fig. 1) ersetzen kann, da im erfindungsgemäßen Drillleiter 10 ja deutlich mehr, z.B. doppelt so viele, Einzelleiter 11 vorhanden sind.
Ein erfindungsgemäßer Drillleiter 10 hat bei gleichem Querschnitt einen geringeren Füllfaktor als ein herkömmlicher Drillleiter, da jeder Einzelleiter 1 1 isoliert sein muss und durch die größere Anzahl von Einzelleitern 11 natürlich auch mehr Isolation im Querschnitt vorhanden ist. Die Isolationsschicht eines Einzelleiters 1 1 ist laut anzuwendender Norm bei Grad 1 0,1 mm und bei Grad 2 0,15mm. In heutigen Drillleitern kommt praktisch nur mehr die Güteklasse Grad 1 zur Anwendung. Um den Füllfaktor in einem erfindungsgemäßen Drillleiter 10 bei gleichem Querschnitt zu verbessern, kann vorgesehen sein, die Dicke der Isolations- schicht zu verringern, bevorzugt auf einen Bereich von 0,03 bis 0,08mm, vorzugsweise auch 0,06mm.

Claims

Patentansprüche
1. Kontinuierlicher Drillleiter bestehend aus einer Mehrzahl einzelner, elektrisch isolierter Einzelleiter (11), bei dem jeweils zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete Einzelleiter (1 1) zu einer Einzelleitergruppe (12) zusammengefasst und gemeinsam verdrillt sind, wobei die Kanten (13, 15) jedes Einzelleiters (11) abgerundet ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrundung zumindest einer Kante (15) eines Einzelleiters (1 1) einer Einzelleitergruppe (12), die eine Berührfläche (14) zwischen zwei nebeneinander liegenden Einzelleitern (11) begrenzt, mit einem kleinerem Radius (r2) ausgeführt ist, als die Radien (n) der Abrundungen der äußeren Kanten (13) der Einzelleitergruppe (12).
2. Kontinuierlicher Drillleiter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abrundungen aller Kanten (15) eines Einzelleiters (11) einer Einzelleitergruppe (12), die eine Berührfläche (14) zwischen zwei nebeneinander liegenden Einzelleitern (1 1) begrenzen, mit einem kleinerem Radius (r2) ausgeführt sind, als die Radien (n) der Abrundungen der äuße- ren Kanten (13) der Einzelleitergruppe (12).
3. Kontinuierlicher Drillleiter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abrundungen aller Kanten (15) aller Einzelleiter (1 1) einer Einzelleitergruppe (12), die eine Berührfläche (14) zwischen zwei nebeneinander liegenden Einzelleitern (1 1) begrenzen, mit einem kleinerem Radius (r2) ausgeführt sind, als die Radien (n) der Abrundungen der äuße- ren Kanten (13) der Einzelleitergruppe (12).
4. Kontinuierlicher Drillleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelleiter (1 1) in einer Einzelleitergruppe (12) in einer n x n- oder n x m- Anordnung angeordnet sind und zumindest eine Kante (15) eines Einzelleiters (1 1) der Einzelleitergruppe (12), die eine Berührfläche (16) zwischen zwei übereinander liegenden Ein- zelleitern (11) begrenzt, mit einem kleinerem Radius (r2) ausgeführt ist, als die Radien (n) der Abrundungen der äußeren Kanten (13) der Einzelleitergruppe.
5. Kontinuierlicher Drillleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kanten (15), die die Berührflächen (14, 16) der neben- und übereinanderliegenden Einzelleiter (1 1) begrenzen, mit einem kleinerem Radius (r2) ausgeführt ist, als die Radien (n) der Ab- rundungen der äußeren Kanten (13) der Einzelleitergruppe (12).
6. Kontinuierlicher Drillleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Isolationsschicht eines Einzelleiters (11) zwischen 0,03mm und 0,08mm, vorzugsweise 0,06mm, ausgeführt ist.
7. Transformator mit einer Wicklung aus einem kontinuierlichen Drillleiter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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