DE1162468B - Multi-phase loop winding for electrical machines - Google Patents

Description

Mehrphasen-Schleifenwicklung für elektrische Maschinen Die Blechpakete elektrischer Maschinen werden oft auseinzelnen sektorförmig über den Umfang verteilten Blechsegmenten aufgebaut, wodurch im fertigen Blechpaket Teilfugen in radialer Richtung verbleiben. Die dann in das Blechpaket eingelegten Wicklungen greifen im allgemeinen über die Teilfugen hinüber. Handelt es sich außerdem um Maschinen großer bis größter Leistung, so ist -es oft nicht möglich, auch nur den Stator einer Maschine komplett von der Werkstatt zum Montageort zu transportieren. In diesen Fällen wird also der Stator einschließlich der Schlußwindungen der Wicklung in Teilen angeliefert und erst am Montageort zusammengebaut. Die Verbindung der Wicklungselemente bereitet aber am Montageort naturgemäß größere Schwierigkeiten als in der Werkstatt.Multi-phase loop winding for electrical machines The laminated cores electrical machines are often divided into sectors over the circumference Sheet metal segments built up, creating butting joints in the radial direction in the finished sheet metal package remain. The windings then inserted into the laminated core generally grip over the butt joints. Is it also large to very large machines Power, so it is often not possible, even just the stator of a machine complete to be transported from the workshop to the installation site. In these cases, the Stator including the final turns of the winding delivered in parts and assembled on site. The connection of the winding elements prepares but naturally greater difficulties at the installation site than in the workshop.

Muß an einer derartigen Maschine nach einer gewissen Betriebsdauer eine Revision oder Reparatur durchgeführt werden, die oft nur einen Teil des Blechpaketes betrifft, so sind eine große Zahl von Wicklungselementen voneinander zu lösen und auszubauen, um die Demontage der Maschine zu ermöglichen.Must be on such a machine after a certain period of operation an overhaul or repair can be carried out, often only a part of the laminated core concerns, a large number of winding elements are to be detached from one another and to enable the machine to be dismantled.

Aus diesen Gründen sind Wicklungen für geteilte Ständer entworfen worden, bei denen beispielsweise jedes Blechpaket mit .einer Dreiphasenwicklung ausgebildet isst. Diese drei Phasen bilden jeweils pro Blechpaket eine selbständige Gruppe von Spulen, wobei etwa die Phase V jeweils zwischen den Phasen U und W liegt. Die so zwischen zwei Phasen eingeschlossene dritte Phase muß demnach andere Streuflußverhäitnisse haben als ihrs Nachbarphasen, so daß die Induktivitäten der Phasen verschieden groß ausfallen. Daher wird man, vom Leerlauf abgesehen, wo in den Spannungen keine Unterschiede feststellbar sein werden, die pro Phase auftretenden Spannungsabfälle bei Belastung als sehr unterschiedlich feststellen.For these reasons, windings for split stator have been designed in which, for example, each laminated core is designed with a three-phase winding. These three phases each form an independent group of coils for each laminated core, with phase V lying between phases U and W, for example. The third phase thus enclosed between two phases must therefore have different leakage flux ratios than its neighboring phases, so that the inductances of the phases turn out to be of different magnitudes. Therefore, apart from idling, where no differences can be found in the voltages, the voltage drops occurring per phase under load will be found to be very different.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, d'aß bei einer ein- oder mehrschichtigen Mehrphasen-Schleifenwicklung für elektrische Maschinen, bei welchen zumindest das Blechpaket durch radial gerichtete Teilfugen unterteilt ist und die Wickelköpfe nicht über die Teilfugen hinübergreifen, in den einzelnen die verschiedenen Phasen enthaltenden Spulengruppen die Phasenfolge zyklisch vertauscht angeordnet ist. Dadurch wird also z. B. für eine. Dreiphasenwicklung gewährleistet, daß jede Phase gleichoft am Umfang den Anfang, die Mitte und das Ende der jeweiligen Spulengruppe bildet.According to the invention, these disadvantages are avoided by doing a single or multi-layer multi-phase loop winding for electrical machines, in which at least the laminated core is divided by radially directed joints and the winding heads do not reach over the butt joints, in the individual the coil groups containing the different phases cyclically interchanged the phase sequence is arranged. Thus z. B. for a. Three-phase winding guaranteed, that each phase is the beginning, the middle and the end of the respective one equally often on the circumference Forms coil group.

In einer Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung werden die Spulengruppen zwecks Erzielung zusätzlicher Sehnung einzeln oder in Gruppen gegeneinander versetzt. Es hat sich erwiesen., daß durch dieses zusätzliche Versetzen und die dadurch zusätzlich geschaffene Sehnung eine praktisch völlige Ober-und Unterwellenfreiheit der Spannungskurve erzielt werden kann.In a further development of the subject matter of the invention, the coil groups staggered individually or in groups to achieve additional tendon. It has been shown that this additional displacement and the additional created tendon practically complete freedom from upper and lower waves in the tension curve can be achieved.

Insgesamt gesehen ergibt sich durch die Erfindung eine zwar getrennte, in einzelne Gruppen aufgelöste, jed'oc'h völlig symmetrische Mehrphasen-, insbesondere Drehstromwicklung reit auch bei Belastung symmetrischem Phasenverhalten. Dabei ist die Erfindung sowohl für Ganzlochwicklun@g als auch für Bruchlochwicklung sowie für Röbelstab- oder Spulenwicklungen anwendbar.Overall, the invention results in a separate, divided into individual groups, each'oc'h completely symmetrical multiphase, in particular Three-phase winding runs with symmetrical phase behavior even under load. It is the invention for both Ganzlochwicklun @ g and broken hole winding as well Can be used for Röbel bar or coil windings.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher die F i g. l eine :bekannte Anordnung einer Drehstromwicklung darstellt, während die weiteren Figuren Ausführungsbeispiele nach der Erfindung aufweisen.The invention is described with reference to the drawing in which the F i g. l represents a known arrangement of a three-phase winding, while the further figures have exemplary embodiments according to the invention.

In F i g. 1 ist eine Dreiphasenwicklung mit den Phasen U, V und W angegeben, wobei die drei Phasen jeweils zu einer Spulengruppe zusammengefaßt und als Spulengruppe stets innerhalb eines einzigen Teils eines durch Teilfugen 1 geteilten Blechpakets angeordnet sind. Man erkennt, daß eine Phase stets einmal Anfang, Mitte und Ende der Spulengruppe bildet.In Fig. 1 shows a three-phase winding with phases U, V and W , the three phases each being combined to form a coil group and always being arranged as a coil group within a single part of a laminated core divided by butt joints 1. It can be seen that a phase always forms the beginning, middle and end of the coil group.

In F i g. 2 sind an Hand ,eines Tingley-Planes die Oberstäbe :einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zweischichtwicklung dargestellt, die Unterstäbe sind dabei jeweils um vier Nuten entsprechend dem Wickelschritt nach rechte versetzt, jedoch nicht .eingezeichnet. Die einzelnen Phasen sind mit stehenden Kreuzen, liegenden Kreuzen, Punkten, bezeichnet, während von Oberstäben nicht besetzte Nuten durch einen halb gefüllten Kreis kenntlich gemacht sind, völlig unbesetzte Nuten durch einen leeren Kreisring. Die Teilfugen sind mit einem senkrechten Strich bezeichnet und befinden sich jeweils zwischen mindestens zwei völlig unbesetzten Nuten. Voll mit Wicklungen einer Phase und jeweils innerhalb eines Teils eines durch Teilfugen unterteilten Blechpaketes belegte Nuten sind durch Vierecke eingerahmt. Die Nuten der außerhalb dieser Vierecke befindlichen Vielecke 2 sind nur teilweise oder gar nicht mit Wicklungen belegt. Jedes Vieleck 2 hat demgemäß vier halbe, nur mit Unterstäben belegte Nuten sowie drei völlig unbelegte Nuten.In Fig. 2 are on hand, a Tingley plan, the chief staff: one According to the invention designed two-layer winding shown, which are lower bars each offset to the right by four grooves corresponding to the winding step, but not drawn. The individual phases are with standing crosses, lying Crosses, dots, marked, while grooves not occupied by upper staffs a half-filled circle are indicated by completely unoccupied grooves an empty circular ring. The butt joints are marked with a vertical line and are each between at least two completely vacant Grooves. Full of windings of one phase and each within part of a through Grooves occupied by butt joints in the laminated core are framed by squares. The grooves of the polygons 2 located outside of these quadrilaterals are only partial or not covered with windings at all. Each polygon 2 accordingly has four half, only with lower bars occupied grooves and three completely unoccupied grooves.

Es handelt sich hierbei um eine Bruchlochwicklun.g, wobei ist und die Spulenbreite (der Wickelschritt) s = 4 beträgt. Da sich jede Drehstromwicklungsgruppe bekanntlich über 3 - z+s = x Nuten erstreckt, ergibt sich im vorliegenden Fall: 3 - 7+4 = 25 Nuten.It is a Bruchlochwicklun.g, whereby and the coil width (the winding pitch) is s = 4. As every three-phase winding group is known to extend over 3 - z + s = x slots, this results in: 3 - 7 + 4 = 25 slots.

Die Bedingung des Erfindungsgedankens, daß jede Phase gleich oft den Anfang der Dre'hstromgruppe bildet, erfordert demgemäß mindestens 3 - 25 = 75 Nuten. Das heißt eine Wicklung für sechzehn Pole und ein Vielfaches davon ist ausführbar, da sechzehn Pole einer Nutenzahl von vierundachtzig entsprechen, wobei ist. Das Nutensehema für diese vierundachtzig Nuten ist aber in F i g. 2 eingetragen.The condition of the inventive concept that each phase forms the beginning of the rotary current group the same number of times accordingly requires at least 3 - 25 = 75 slots. That is, a winding for sixteen poles and a multiple thereof is feasible, since sixteen poles correspond to a number of slots of eighty-four, where is. The groove pattern for these eighty-four grooves is shown in FIG. 2 registered.

In F i g. 3 ist das Schema einer Einschichtwicklung aufgezeigt, wobei die einzelnen Phasen und leergelassene Nuten wie in der F i g. 2 bezeichnet sind.In Fig. 3 shows the scheme of a single-layer winding, wherein the individual phases and grooves left empty as in FIG. 2 are designated.

Es handelt sich hierbei um eine Vierloch-Einschichtwicklung, bei der zusätzlich die Gruppen zur Erzielung einer oberwellenfreien Spannung phasenverschoben sind. Das Blechpaket ist dabei zweigeteilt. Von einhundertachtundsechzig Nuten sind vierundzwanzig unbesetzt. F i g. 4 zeigt die Wicklung einer Ständer-hälfte zu F i g. 3 auf. Die Teilfugen sind jeweils .in den F i g. 3 und 4 mit 1 bezeichnet. F i g. 4 zeigt besonders deutlich, daß die Wickelköpfe nicht über die Teilfugen greifen, daß außerdem die einzelnen die verschiedenen Phasen enthaltenden Spulen.gruppen 3 jeweils für sich einen geschlossenen Block bilden. Innerhalb der Spulengruppen 3 sind die Phasen zyklisch vertauscht, d. h. jeweils bildet einmal die Phase U, einmal die Phase V und einmal die Phase W den Anfang innerhalb der Spulengruppe 3.This is a four-hole single-layer winding, in which the groups are also phase-shifted to achieve harmonic-free voltage. The laminated core is divided into two parts. Of one hundred and sixty-eight slots, twenty-four are unoccupied. F i g. 4 shows the winding of a stator half of FIG. 3 on. The butt joints are each .in the F i g. 3 and 4 denoted by 1. F i g. 4 shows particularly clearly that the winding heads do not reach over the butt joints, and that, in addition, the individual coil groups 3 containing the various phases each form a closed block. The phases are interchanged cyclically within the coil groups 3, that is to say, once the phase U, once the phase V and once the phase W forms the beginning within the coil group 3.

Besonders an Hand der F i g. 4 erkennt man, daß neben der zur Unterdrückung der Oberwellen erfolgten Sehnung der Spulengruppen erreicht wird, daß eine Wicklung, welche nur innerhalb eines einzigen Teils eines durch Teilfugen unterteilten Blechpaketes angeordnet ist, in wünschenswerter Weise bei Teildemontagen nur an den Punkten 4 aufzutrennen ist, wobei also die Spulen selbst überhaupt nicht entfernt werden müssen. Erwähnt sei noch, daß im allgemeinen mit den Teilfugen nicht nur das Blechpaket, sondern auch dessen Gehäuse unterteilt wird.Especially with reference to FIG. 4 one recognizes that in addition to the suppression the harmonic waves stretching of the coil groups is achieved that a winding, which only within a single part of a laminated core divided by butt joints is arranged, desirably only at points 4 in the case of partial dismantling is to be separated, so the coils themselves do not have to be removed at all. It should also be mentioned that, in general, with the butt joints, not only the laminated core, but also its housing is subdivided.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Ein- oder mehrschichtige Mehrphasen-Schleifenwicklung für elektrische Maschinen, bei welchen zumindest das Blechpaket durch radial gerichtete Teilfugen unterteilt ist und die Wickelköpfe nicht über die Teilfugen hinübergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen die verschiedenen Phasen enthaltenden Spulengruppen die Phasenfolge zyklisch vertauscht angeordnet ist. Claims: 1. Single or multi-layer multi-phase loop winding for electrical machines in which at least the laminated core is radially directed Butt joints is divided and the winding heads do not reach over the butt joints, characterized in that containing the various phases in the individual Coil groups the phase sequence is arranged cyclically reversed. 2. Schleifenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulengruppen zwecks Erzielung zusätzlicher Se'hnung einzeln oder in Gruppen gegeneinander versetzt sind.2. Loop winding according to claim 1, characterized in that the coil groups for the purpose of achieving additional vision are offset against each other individually or in groups.