LU101030B1 - Copper saving winding - Google Patents

Abstract

Kupfersparwicklung TITEL: Kupfersparwickiung ZUSAMMENFASSUNG Die Erfindung besteht darin, dass die Erregerwicklungen der Drehstrommaschine aus 2 komplementären Teilen zu einer Wicklung verbunden werden. Dadurch wird die benötigte Kupferdrahtlänge für die Ständerwicklungen der Drehstrommaschinen verkürzt. Durch diese beträchtliche Kupfereinsparung ermöglicht die Erfindung die Herstellung kostengünstigerer und wirksamerer Maschinen. Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf konventionelle Drehstrommaschinen mit verteilten Wicklungen. Beim Betrachten des Inneren dieser Maschinen, besonders bei Schnellläufern mit wenigen Polpaaren, fällt einem die Menge Kupferdraht auf, die sich auf beiden Seiten des Ständers ausbreitet und die die Herstellungskosten und den Wirkungsgrad negativ beeinflusstCopper-saving winding TITLE: Copper-saving winding SUMMARY The invention consists in that the excitation windings of the three-phase machine are connected from 2 complementary parts to form a winding. This shortens the copper wire length required for the stator windings of the three-phase machines. Because of this considerable copper saving, the invention enables the production of less expensive and more efficient machines. The invention relates primarily to conventional three-phase machines with distributed windings. When looking at the inside of these machines, especially in the case of high-speed rotors with a few pole pairs, you notice the amount of copper wire that spreads on both sides of the stand and that has a negative impact on production costs and efficiency

Description

Kupfersparwicklung TITEL: Kupfersparwicklung LU 107030Copper saving winding TITLE: Copper saving winding LU 107030

BESCHREIBUNG Abbildung 1 der Anlage illustriert den Kupferaufwand für eine der 3 Wicklungen einer Drehstrommaschine mit verteilten Wicklungen. Als Beispiel dient ein Ständer mit 12 Nuten und 3 Wicklungen U, -W und V. Jeweils 4 Nuten einer Phase werden von der Wicklung U1-U2 belegt. Beim Einschalten von Drehstrom entsteht das magnetische Feld, das den Läufer nach sich zieht. Durch Umpolen der Wicklung W wirken die 3 Phasen zusammen. Der lineare Ständer und der Läufer können zu einem Kreis geformt werden und bilden dann eine Drehstrommaschine mit einem Polpaar. Abbildung 2 der Anlage illustriert die Erfindung mit Nutenbelegung und Wicklung der Maschine. Durch diese neue Zuordnung wird der benötigte passive Kupferdraht um die Hälfte reduziert. Der Vergleich der Wicklungen auf Abbildungen 1 und 2 demonstriert den Unterschied. Das Verhältnis der Kupferdrahtlängen ist 2:1. Der passive Teil des Kupferdrahtes verbindet die aktiven Teile in den Nuten. Die Wicklung auf Abbildung 2 besteht aus 2 komplementären miteinander verbundenen Teilen. Dadurch entsteht das benötigte magnetische Feld, das den Läufer nach sich zieht. Der einzige Unterschied zu der Konfiguration auf Abbildung 1 ist eine Verschiebung des Drehfelds von 90 Grad. im Übrigen werden alle elektromagnetischen Eigenschaften der Wicklung auf Abbildung 1 beibehalten. Der einzige Unterschied besteht in der passiven Kupferdrahtlänge, die sich durch die Erfindung halbiert. Dadurch werden die Kupferverluste reduziert und der Wirkungsgrad der Maschine erhöht, Abbildung 3 zeigt eine Sparwicklung für einen Ständer mit 24 Nuten. Die Drehstrommaschine hat ein Polpaar. Die Wicklung einer Phase belegt 8 Nuten, Der Läufer in der Mitte kann ein Synchron- oder Käfigläufer sein. Abbildung 4 zeigt eine Sparwicklung für einen Ständer mit 24 Nuten und 2 Polpaaren. Die Wicklung einer Phase belegt 4 Nuten, Der Läufer in der Mitte kann ein Synchron- oder Käfigläufer sein. Die Wicklungen können auch in Serie geschaltet werden. Wie bei herkömmlichen Maschinen können Wicklungen zu Strängen für mehrere Polpaare kombiniert werden. 1DESCRIPTION Figure 1 of the system illustrates the copper expenditure for one of the 3 windings of a three-phase machine with distributed windings. A stator with 12 slots and 3 windings U, -W and V is used as an example. In each case 4 slots of one phase are occupied by the winding U1-U2. When three-phase current is switched on, the magnetic field is created, which draws the rotor. By reversing the polarity of the winding W, the 3 phases work together. The linear stator and the rotor can be formed into a circle and then form a three-phase machine with a pair of poles. Figure 2 of the system illustrates the invention with slot assignment and winding of the machine. This new assignment reduces the passive copper wire required by half. The comparison of the windings in Figures 1 and 2 demonstrates the difference. The ratio of the copper wire lengths is 2: 1. The passive part of the copper wire connects the active parts in the grooves. The winding on Figure 2 consists of 2 complementary interconnected parts. This creates the required magnetic field, which draws the rotor. The only difference from the configuration in Figure 1 is a 90 degree shift of the rotating field. all the electromagnetic properties of the winding in Figure 1 are retained. The only difference is the passive copper wire length, which is halved by the invention. This reduces the copper losses and increases the efficiency of the machine, Figure 3 shows an economy winding for a stand with 24 slots. The three-phase machine has one pole pair. The winding of one phase occupies 8 slots. The rotor in the middle can be a synchronous or squirrel-cage rotor. Figure 4 shows an economy winding for a stand with 24 slots and 2 pole pairs. The winding of one phase occupies 4 slots. The rotor in the middle can be a synchronous or squirrel-cage rotor. The windings can also be connected in series. As with conventional machines, windings can be combined to form strands for several pole pairs. 1

Kupfersparwickiung Die verteilte Sparwicklung benötigt mindestens 12 Nuten für ein Polpaar, während die bestehende LU101030 verteilte Wicklung mit 6 Nuten auskommt. Die Beispiele auf den Abbildungen 3 und 4 zeigen nur Innenläufermaschinen. Die gleichen Ansätze und Bedingungen gelten auch für Maschinen mit festem Innenständer und beweglichen Außenläufern, unabhängig davon, ob es sich um synchrone oder asynchrone Maschinen handelt.Copper economy winding The distributed economy winding requires at least 12 slots for one pole pair, while the existing LU101030 distributed winding needs 6 slots. The examples in Figures 3 and 4 only show internal rotor machines. The same approaches and conditions also apply to machines with a fixed inner stand and movable outer rotors, regardless of whether they are synchronous or asynchronous machines.

BEDEUTUNG DER ERFINDUNGMEANING OF THE INVENTION

1. Einsparungen von Kupfer in Sténderwickiungen im Vergleich zu herkömmlichen Drehstrommaschinen mit verteilten Wickiungen.1. Savings of copper in stator windings compared to conventional three-phase machines with distributed windings.

2. Die Erfindung verspricht einen höheren Wirkungsgrad bei der Umwandlung von elektrischer in mechanische Kraft und umgekehrt.2. The invention promises a higher efficiency in the conversion of electrical to mechanical force and vice versa.

3. Die Erfindung betrifft hauptsächlich die große Anzahl von handelsüblichen elektrischen Motoren in asynchronen Ausführungen.3. The invention mainly relates to the large number of commercially available electric motors in asynchronous versions.

4. Die Konstruktion und Herstellung handelsüblicher elektrischer Maschinen wird nur minimal verändert.4. The design and manufacture of commercially available electrical machines is changed only minimally.

5. Die Kosten der Maschinen werden beachtlich reduziert. 25. The costs of the machines are reduced considerably. 2nd

Claims (3)

KUupfersparwicklung TITEL: Kupfersparwicklung LU101030 PATENTANSPRUCHE: 1} Die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die Wickiungen der Drehstrommaschine aus 2 komplementären miteinander verbundenen Teilen bestehen und dass sich dadurch die Kupferdrahtiänge für Ständerwickiungen verkürzt.COPPER SAVING TITLE: COPPER SAVING LU101030 PATENT CLAIMS: 1} The invention is characterized in that the windings of the three-phase machine consist of 2 complementary interconnected parts and that this shortens the copper wire length for stator windings. 2) Die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass durch die komplementäre Wickiung die Kupferverlusie reduziert werden und dass der Wirkungsgrad der Maschine verbessert wird.2) The invention is characterized in that the copper loss is reduced by the complementary winding and that the efficiency of the machine is improved. 3) Die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass sich abgesehen von der Wicklungsanordnung sich wenig an der Ausführung von Drehstrommaschinen mit verteilten Wicidungen ändert, 4) Die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfersparwicklung bestehend aus 2 komplementären Teilen auch in elektrischen Maschinen anderer Ausführung Anwendung finden kann.3) The invention is characterized in that, apart from the winding arrangement, there is little change in the design of three-phase machines with distributed windings, 4) The invention is characterized in that the copper saving winding consisting of 2 complementary parts is also used in electrical machines of a different design can. 11