WO2019197998A1 - Winding body for an electric machine - Google Patents

Abstract

The invention relates to a winding body for an electric machine, comprising a coil arranged in a toroidal coordinates system which is defined by a toroidal direction running about a winding axis, by a poloidal direction running about the toroidal direction, and by a radial direction running perpendicular to the toroidal direction and perpendicular to the poloidal direction, which coil is wound in the toroidal direction with a number of windings formed by an electrical conductor that can be introduced into a winding carrier of the electric machine, and which electrical conductor has a ground connection and a potential connection opposite the ground connection at the ends, characterised in that, when viewed in all toloidal planes, the winding connected to the potential connection (hereinafter referred to as potential winding) is arranged in the coil with a safety clearance relative to a coil edge within the coil and bounding the coil in the toloidal planes, the winding connected to the ground connection (hereinafter referred to as ground winding) is arranged on the coil edge, and the remaining windings are arranged such that they are wound from the potential winding to the ground winding.

Description

Wicklungskörper für eine elektrische Maschine  Winding body for an electrical machine

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wicklungskörper gemäß dem Oberbegriff des geltenden Anspruchs 1. The present invention relates to a winding body according to the preamble of the current claim 1.

Die Verwendung von Wicklungskörpern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2004 006 712 Al bekannt sind, ist in elektrischen Maschinen, insbesondere in rotierenden elektrischen Maschinen nur mit begrenzten Nennspannungen möglich. The use of winding bodies according to the preamble of claim 1, as they are known for example from DE 10 2004 006 712 Al, is possible in electrical machines, in particular in rotating electrical machines only with limited nominal voltages.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die in elektrischen Maschinen verwendbare Nennspannung für Wicklungskörper gemäß dem Oberbegriff des It is an object of the invention, the usable in electrical machines rated voltage for winding body according to the preamble of

Anspruchs 1 zu erhöhen. To increase claim 1.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung, umfasst ein Wicklungskörper für eine elektrische Maschine eine in einem toroiden Koordinatensystem, das durch eine um eine Wicklungsachse verlaufende Toroidalrichtung, durch eine um die toriodale Richtung verlaufende Poloidalrichtung und durch eine rechtwinklig zur Toroidalrichtung und rechtwinklig zur According to one aspect of the invention, a winding body for an electric machine includes a toroidal coordinate system formed by a toroidal direction around a winding axis, a poloidal direction around the toriodal direction, and a direction orthogonal to the toroidal direction and perpendicular to the toroidal direction

Poloidalrichtung verlaufenden Radialrichtung aufgespannt ist, Poloidalrichtung extending radial direction is clamped,

angeordneten Spule, die in der Toroidalrichtung mit einer Anzahl von Windungen aus einem in einen Wicklungsträger der elektrischen arranged coil, which in the toroidal direction with a number of turns from one into a winding support of the electric

Maschine einsetzbaren elektrischen Leiter gewickelt ist, der endseitig einen Masseanschluss und dem Masseanschluss gegenüberliegend einen Potentialanschluss besitzt. Erfindungsgemäß sind in allen Toloidalebenen gesehen die sich an den Potentialanschluss anschließende Windung, nachstehend Potentialwindung genannt, in der Spule mit einem Machine-usable electrical conductor is wound, the end a ground terminal and the ground terminal opposite has a potential terminal. According to the invention, in all toloidal planes, the winding adjoining the potential connection, referred to below as potential winding, in the coil has a coil

Sicherheitsabstand zu einem die Spule in den Toloidalebenen Safety distance to a coil in the toloidal planes

umgrenzenden Spulenrand innerhalb der Spule, die sich an den circumscribing coil edge within the coil, which adjoins the

Masseanschluss anschließende Windung, nachstehend Massewindung genannt, an dem Spulenrand und die restlichen Windungen von der Potentialwindung zur Massewindung hin gewickelt angeordnet. Ground connection subsequent winding, hereafter called Massewindung, arranged on the coil edge and the remaining turns wound from the potential winding to Massewindung out.

Dem angegebenen Wicklungskörper liegt die Überlegung zugrunde, dass wenn der elektrische Leiter der Spule des eingangs genannten The specified winding body is based on the consideration that when the electrical conductor of the coil of the aforementioned

Wicklungskörpers ungeschirmt durch elektrisch leitendes Material geführt wird, bereits im oberen Mittelspannungsbereich so hohe elektrische Feldstärken entstehen, dass es in Luft zu Teilentladungen und Glimmen kommt. Ist der eingangs genannte Wicklungskörper beispielsweise in eine Stahlnut eines Läufers und/oder Ständers einer rotierenden elektrischen Maschine eingesetzt, ist die Stahlnut bei sämtlichen Winding body is guided unshielded by electrically conductive material, even in the upper medium voltage range so high electric field strengths arise that it comes in air to partial discharges and glowing. If the above-mentioned winding body is used for example in a steel groove of a rotor and / or stator of a rotating electrical machine, the steel groove is in all

Nutkanten elektrischen Feldstärken ausgesetzt, welche die an die rotierende elektrische Maschine anlegbare Nennspannung begrenzen. Um die anlegbare Nennspannung zu erhöhen müssten für jede einzelne Wicklung an einer Nutkante Sicherungsmaßnahmen, wie beispielsweise eine kapazitive Feldsteuerungen installiert werden, was bereits aus Platzgründen nicht möglich ist. Aus diesem Grund werden herkömmlich auch die größten rotierenden elektrischen Maschinen, wie sie Nutkanten exposed to electric field strengths, which limit the voltage applied to the rotating electrical machine nominal voltage. In order to increase the nominal voltage that can be applied, safety measures such as a capacitive field control would have to be installed for each individual winding on a groove edge, which is not possible for reasons of space. For this reason, conventionally, the largest rotating electrical machines, as they are

beispielsweise als Generatoren in Kraftwerken genutzt werden, mit einer Nennspannung im Mittelspannungsbereich betrieben. For example, be used as generators in power plants, operated with a rated voltage in the medium voltage range.

Zwar könnte die Nennspannung geringfügig erhöhen werden, indem selbstheilende oder gering belastbare Beschichtungen an den Although the nominal voltage could be slightly increased by self-healing or low-stress coatings on the

gefährdeten Bereichen der Stahlnuten angebracht werden. Auch könnten als Windungen geschirmte Kabel verwendet werden. Denkbar wäre alternativ, die Windungen gesamt oder nur außerhalb der Stahlnuten mit einer auf Massepotential befindlichen elektrisch leitenden Hülle endangered areas of the steel grooves. Also could be used as windings shielded cable. It would be conceivable alternatively, the turns total or only outside the steel grooves with an electrically conductive shell located at ground potential

abzuschirmen und damit die Felder an den Nutenrändern abzufangen. Allen Lösungen bedingen jedoch einen nicht unerheblichen Platzbedarf in den Stahlnuten, einen wirtschaftlichen Zusatzaufwand und eine shield and thus catch the fields at the Nutenrändern. However, all solutions require a considerable amount of space in the steel grooves, an additional economic effort and a

Verschlechterung des Wirkungsgrades. Insbesondere die elektrisch leitende Hülle müsste gegen die Nennspannung isoliert werden, wobei ungeklärt wäre, wie der Hochspannungsanschluss durch diese elektrisch leitende Hülle geführt werden soll. Deterioration of the efficiency. In particular, the electrically conductive shell would have to be isolated from the rated voltage, it being unclear how the high voltage terminal should be performed by this electrically conductive sheath.

Demgegenüber wird mit dem angegebenen Wicklungskörper In contrast, with the specified winding body

vorgeschlagen, die unmittelbar an den Potentialanschluss proposed directly to the potential terminal

angeschlossene Windung in einem Sicherheitsabstand zu den Nutwänden und so zur Nutkante zu plazieren und die restlichen Windungen vom Potentialanschluss zum Masseanschluss hin zu wickeln. Die Wicklung kann dabei auf direktem Wege oder auf eine andere annähernde Weise, wie spiralförmig erfolgen. Auf diese Weise wird die an den connected winding at a safe distance to the groove walls and so to the groove edge to place and wind the remaining turns from the potential connection to the ground connection. The winding can be done in a direct way or in another approximate way, such as spiral. In this way, the to the

Wicklungskörper anlegbare Nennspannung ohne weitere technische Mittel spürbar erhöht, ohne dass die Durchschlagspannung zwischen den an die Nuten angrenzenden Windungen und den Nuten selbst erreicht werden würde. Winding body applied nominal voltage without further technical means noticeably increased, without the breakdown voltage between the adjacent to the grooves turns and the grooves itself would be achieved.

Solange zur Erhöhung der an den Potentialanschluss anlegbaren As long as to increase the applicable to the potential terminal

Nennspannung ausschließlich der Potentialanschluss und damit seine an ihn angrenzende Potentialwindung vom in den Toloidalebenen gesehenen Rand des Wicklungskörpers in sein Inneres geschoben wird, wird zur Umsetzung des Erfindungsgedankens ausschließlich das eigene Rated voltage only the potential terminal and thus its potential winding adjacent to it is pushed from the seen in the toloidal plane edge of the winding body into its interior, is to implement the inventive idea exclusively their own

elektrische Potenzial jeder Windung in dem Wicklungskörper genutzt. Die Umsetzung dieses Gedankens wird nachstehend als Typ A bezeichnet. electrical potential of each turn used in the winding body. The implementation of this idea is referred to below as type A.

In einer Weiterbildung des angegebenen Wicklungskörpers ist im Bereich des Sicherheitsabstandes zwischen der Potentialwindung und der In a development of the specified winding body is in the range of the safety distance between the potential winding and the

Massewindung wenigstens ein elektrisches Schirmelement angeordnet und auf ein elektrisches Potential einer Windung zwischen der Massewindung arranged at least one electric screen element and to an electric potential of a turn between the

Potentialwindung und der Massewindung gelegt. Gegenüber dem zuvor genannten Typ A beeinflusst das Schirmelement das vom Potential winding and the mass turn laid. Compared to the aforementioned type A, the shield element influences the of

Potentalanschluss gegenüber Masse erregte elektrische Feld derart, dass sich zwischen den an den Nuten angrenzenden Windungen und den Nuten selbst stauende Äquipotentialflächen in den Wicklungskörper gezogen und damit entstaucht werden. Die Umsetzung der Erfindung mit einem direkt an eine der Windungen angeschlossenen Schirmelement wird nachstehend als Typ B bezeichnet. Der Typ B erlaubt es, entweder den im Rahmen des Typ A erläuterten Sicherheitsabstandes des Potental connection to earth energized electric field such that itself seeping equipotential surfaces are drawn into the winding body between the adjacent to the grooves turns and the grooves and thus de-energized. The implementation of the invention a screen element connected directly to one of the turns is referred to below as type B. The type B allows either the safety distance of the

Potentialanschlusses zur Nutwand verringern, oder die an den Reduce the potential connection to the groove wall, or the to the

Potentialanschluss anlegbare Nennspannung weiter erhöhen. Increase the potential connection of the applicable nominal voltage.

Die Steuerung der Äquipotentialflächen mit dem Schirmelement ist besonders effektiv, wenn das Schirmelement den Potentialanschluss wenigstens teilweise poloidal umhüllt. The control of the equipotential surfaces with the shielding element is particularly effective when the shielding element at least partially encloses the potential connection poloidal.

In einer weiteren Weiterbildung des angegebenen Wicklungskörpers können im Bereich des Sicherheitsabstandes zwischen der In a further development of the specified winding body can in the range of the safety distance between the

Potentialwindung und der Massewindung wenigstens eine von den Potential turn and the mass turn at least one of the

Windungen isolierte elektrische Schirmvorrichtung angeordnet sein. Die Schirmvorrichtung kann beliebig beispielsweise als Blech, Gittergeflecht oder als auf eine Isolation aufgetragene leitende Beschichtung Windings insulated electrical screen device may be arranged. The shielding device may be any desired, for example, as a sheet metal, grid mesh or as applied to an insulating conductive coating

ausgebildet sein. Die gegenüber den Windungen isolierte be educated. The insulated from the turns

Schirmvorrichtung wirkt anders als das Schirmelement nach dem oben genannten Typ B ohmsch-kapazitiv und wird nachstehend als Typ C einer möglichen Ausführung der Erfindung bezeichnet. Gegenüber dem Typ B eignet sich der Typ C besonders in Bereichen des Wicklungskörpers in dem zwischen zwei radial beabstandeten Windungen sehr hohe Shield device operates differently than the shield element of the above-mentioned type B ohmic-capacitive and is hereinafter referred to as type C of a possible embodiment of the invention. Compared to type B, type C is particularly suitable in areas of the winding body in the very high between two radially spaced turns

elektrische Potentialsprünge und damit entsprechend hohe electrical potential jumps and thus correspondingly high

Spannungsstufungen vorliegen. Voltage gradations are available.

Die Windungen des angegebenen Wicklungskörpers können dabei in einem vorbestimmten toroidalen Übergangsbereich poloidal verbunden sein, wobei das Schirmelement und/oder das Schirmblech in diesem toroidalen Übergangsbereich unterbrochen ist. Auf diese Weise werden Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Windungen des angegebenen Wicklungskörpers wirksam unterbunden. The turns of the specified winding body can be connected poloidal in a predetermined toroidal transition region, wherein the shield element and / or the shield plate is interrupted in this toroidal transition region. In this way, short circuits between the individual turns of the specified winding body are effectively prevented.

In einer noch weiteren Weiterbildung des angegebenen Wicklungskörpers ist die elektrische Leitung aus einer Reihenschaltung einer Anzahl von Induktivitäten mit in der Toroidalrichtung gewickelten Drähten gebildet, die gleich der Anzahl der Windungen ist. Die so gewickelten Drähte in den einzelnen Windungen bauen ein induktives Feld auf und wirken auf diese Weise ohmsch-induktiv. Diese Ausführung der Erfindung wird nachstehend als Typ D bezeichnet und kann in der gleichen Weise genutzt werden, wie der oben beschriebene Typ C. In a still further development of the specified winding body, the electrical line is formed from a series connection of a number of inductors with wires wound in the toroidal direction, which is equal to the number of turns. The so wound wires in The individual windings build up an inductive field and act in this way ohmic-inductive. This embodiment of the invention will hereinafter be referred to as type D and may be used in the same way as the type C described above.

In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Wicklungskörpers ist ein Querschnitt des elektrischen Leiters vom Potentialanschluss zum Masseanschluss hin veränderlich, insbesondere in poloidaler Richtung verbreiternd ausgebildet. In a particular development of the specified winding body, a cross section of the electrical conductor is variable from the potential connection to the ground connection, in particular widening in the poloidal direction.

In einer noch weiteren Weiterbildung umfasst der angegebene In a still further development, the specified

Wicklungskörper ein poloidales Distanzelement, das an einer Wicklungskörper a poloidal spacer element, the at a

vorbestimmten toroidalen Lage der Spule die elektrischen Leiter wenigstens in poloidaler Richtung aufweitet und einen radialen Kanal zur Durchführung einer Versorgungsleitung zum Potentialanschluss bildet. Dabei kann der radiale Kanal elektrisch abgeschirmt ist. predetermined toroidal position of the coil, the electrical conductors expands at least in the poloidal direction and forms a radial channel for carrying a supply line to the potential terminal. In this case, the radial channel is electrically shielded.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine elektrische Maschine, insbesondere rotierende elektrische Maschine, einen According to a further aspect of the invention, an electrical machine, in particular a rotating electrical machine, comprises a

Wicklungskörper nach einem der vorstehenden Ansprüche. Winding body according to one of the preceding claims.

Die elektrische Maschine kann einen Stator und einen gegenüber dem Rotor verdrehbaren Stator umfassen, wobei der Wicklungskörper in einer Nut angeordnet ist, die entweder im Stator oder im Rotor ausgebildet ist. The electric machine may comprise a stator and a stator rotatable with respect to the rotor, wherein the winding body is arranged in a groove which is formed either in the stator or in the rotor.

Während die Merkmale des Typs A notwendig zur Umsetzung der While the characteristics of type A necessary to implement the

Erfindung sind, sind die Merkmale der Typen B, C und D fakultativ und können in beliebiger Weise und Kombination mit Typ A kombiniert werden. Invention, the features of types B, C and D are optional and can be combined in any manner and combination with type A.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden verständlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wicklungskörpers in einem The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become more fully understood when read in conjunction with the following description of the embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings. Show it: Fig. 1 is a schematic view of a winding body in a

Toloidalschitt, und Toloidal, and

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Wicklungskörpers der Fig. 1 in einem weiteren, toloidal verschobenen Toloidalschitt, 2 shows a schematic view of the winding body of FIG. 1 in another, toloidally displaced Toloidalschitt,

Fig. 3 eine schematische Ansicht des Wicklungskörpers der Fig. 1 und 2 in einem weiteren, toloidal verschobenen Toloidalschitt, 3 shows a schematic view of the winding body of FIGS. 1 and 2 in another, toloidally displaced Toloidalschitt,

Fig. 4 eine schematische Ansicht von Feldsteuerelementen in dem Fig. 4 is a schematic view of field control elements in the

Wicklungskörper der Fig. 1 bis 3 in einem Radialschnitt, Winding body of Fig. 1 to 3 in a radial section,

Fig. 5 eine schematische Ansicht des Wicklungskörpers der Fig. Ibis 3 in einem weiteren, toloidal verschobenen Toloidalschitt, 5 shows a schematic view of the winding body of FIG. 3 in a further, toloidally displaced toloidal section, FIG.

Fig. 6 eine schematische Ansicht des Wicklungskörpers der Fig. 1 bis 3 aus einer Sicht in Richtung einer Wicklungsachse des Wicklungskörpers, 6 shows a schematic view of the winding body of FIGS. 1 to 3 from a view in the direction of a winding axis of the winding body,

Fig. 7 eine eine schematische Ansicht einer Weiterbildung des Fig. 7 is a schematic view of a development of

Wicklungskörpers der Fig. Ibis 3 in einem Toloidalschitt, Winding body of Fig. Ibis 3 in a Toloidalschitt,

Fig. 8 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführung des Wicklungskörpers in einem Toloidalschitt, 8 is a schematic view of an alternative embodiment of the winding body in a Toloidalschitt,

Fig. 9 eine schematische Ansicht des Wicklungskörpers nach Fig. 8 in einem toloidal verschobenen Toloidalschitt, und 9 shows a schematic view of the winding body according to FIG. 8 in a toloidally displaced toloidal section, and FIG

Fig. 10 eine schematische Teilansicht des Wicklungskörpers nach Fig. 8 und 9 aus einer radialen Perspektive. 10 shows a schematic partial view of the winding body according to FIGS. 8 and 9 from a radial perspective.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen In the figures, the same technical elements with the same

Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Die Figuren sind rein schematisch und geben vor allem nicht die tatsächlichen Numeral provided and described only once. The figures are purely schematic and above all not the actual

geometrischen Verhältnisse wieder. Alle in der Beschreibung gemachten Aussagen schränken die Patentansprüche nicht ein und zeigen nur die technische Machbarkeit. Beim Durchführen von ungeschirmten elektrischen Leitungen durch elektrisch leitendes Material entstehen bereits im oberen geometric relationships again. All statements made in the description do not limit the claims and show only the technical feasibility. When performing unshielded electrical cables by electrically conductive material already arise in the upper

Mittelspannungsbereich so hohe elektrische Feldstärken, dass es in Luft zu Teilentladungen und Glimmen kommt. Die Problemlösung wird bei einzelnen Leitungen durch Feldsteuerungen mit kapazitiver Medium voltage range so high electric field strengths that it comes in air to partial discharges and smoldering. The problem solution becomes with individual lines by field controls with capacitive

Spannungsteilung erreicht. Voltage division achieved.

Durch das Einlegen der Wicklungskörper in Stahlnuten des Läufers und Ständers rotierender elektrischer Maschinen sind die Wicklungskörper bei sämtlichen Ein- und Austritten an den Stahlnuten der elektrischen By inserting the winding body in steel grooves of the rotor and stator rotating electrical machines, the winding body at all inputs and outputs to the steel grooves of the electrical

Maschinen hohen elektrischen Feldstärken ausgesetzt, was die Machines exposed to high electric field strengths, causing the

Nennspannung dieser elektrischen Maschinen begrenzt. Um die Rated voltage of these electrical machines limited. To the

Nennspannung zu erhöhen, könnten für jede einzelne Windung an jedem Nutauslass kapazitive Schirmelemente angebracht werden, was Rated voltage increase, could be attached to each slot on each Nutauslass capacitive screen elements, which

allerdings bereits aus Platzgründen nicht möglich ist. Folglich werden auch die größten Generatoren mit einer Nennspannung im However, already for reasons of space is not possible. Consequently, even the largest generators with a rated voltage in the

Mittelspannungsbereich betrieben. Medium voltage range operated.

Durch eine Nutzung von Potentialen über die Windung und optional über zusätzlich eingebrachte Schirmelemente und/oder By using potentials over the winding and optionally via additionally introduced shielding elements and / or

Schirmungsvorrichtungen kann kann elektrische Feld gezielt eingedämmt werden, so dass an gefährdeten Stellen keine zu großen elektrischen Feldstärken mehr auftreten, so dass ein Betrieb elektrischer Maschinen grundsätzlich mit jeder Nennspannung möglich ist. Schirmelemente und/ oder Schirmungsvorrichtungen sind in und/oder am Wicklungskörper angebrachte elektrisch leitende Elemente, die dort Einfluss auf die  Shielding devices can be selectively contained electrical field, so that too high electrical field strengths no longer occur at vulnerable points, so that operation of electrical machines is basically possible with each rated voltage. Shielding elements and / or shielding devices are in and / or on the winding body mounted electrically conductive elements that influence there on the

Verteilung des elektrischen Feldes nehmen. Dies können die elektrischen Leiter des Wicklungskörpers selbst oder getrennte schirmende Take distribution of the electric field. These can be the electrical conductors of the winding body itself or separate shielding

elektrische Bauelemente, wie Bleche, Gittergeflechte, elektrisch leitende Beschichtungen und dergleichen sein. electrical components, such as sheets, grid mesh, electrically conductive coatings and the like.

Das Prinzip der Erfindung zeigt sich durch das Nutzen der The principle of the invention is demonstrated by the use of

unterschiedlichen elektrischen Potentialniveaus in einem Wicklungskörper einer elektrischen Maschine, um damit die von einer Windung erzeugten elektrischen Felder gezielt zu steuern. Gemäß der Erfindung können die elektrischen Felder mit vier different electrical potential levels in a winding body of an electric machine in order to control the electric fields generated by a turn targeted. According to the invention, the electric fields with four

Möglichkeiten in einem Wicklungskörper einer elektrischen Maschine gezielt gesteuert werden, die auch miteinander kombiniert werden können: Possibilities are selectively controlled in a winding body of an electric machine, which can also be combined with each other:

Typ A: die Nutzung der eigenen elektrischen Potentiale jeder einzelnen Windung in dem Wicklungskörper;  Type A: the use of the own electrical potentials of each individual winding in the winding body;

Typ B: direkte elektrisch leitende Verbindung zwischen einem  Type B: direct electrically conductive connection between a

Schirmelement und einer speziellen Windung im Wicklungskörper;  Shield element and a special winding in the winding body;

Typ C: eine ohmsch - kapazitive Kopplung zwischen einer  Type C: an ohmic - capacitive coupling between a

Schirmvorrichtung und einer Windung oder einer anderen  Shield device and one turn or another

Schirmvorrichtung in dem Wicklungskörper zur Potentialgenerierung;Shielding device in the winding body for potential generation;

Typ D: eine induktive Kopplung durch Unterteilung einer Windung in mehrere in Reihe geschaltete Induktivitäten zur Potentialgenerierung. Type D: an inductive coupling by subdivision of a winding into several series-connected inductors for potential generation.

Im Typ A werden die einzelnen Windungen so in die Nuten eingebracht, dass die anstehenden Spannungen der einzelnen Windungen gegen Masse von einer Außenseite des Wicklungskörpers nach innen hin ansteigen. Dadurch liegt die Windung mit der höchsten Spannung im Zentrum des Wicklungskörpers. Die umgebenden Windungen fangen so bereits einen Teil des elektrischen Feldes ab. In type A, the individual windings are introduced into the grooves in such a way that the applied voltages of the individual windings to ground rise inwards from an outside of the winding body. As a result, the winding with the highest voltage is in the center of the winding body. The surrounding windings thus already capture part of the electric field.

Ist das nicht möglich oder ausreichend, können mittels Is that not possible or sufficient, can by means of

Schirmelementen, Schirmvorrichtungen oder dergleichen elektrische Potentiale definiert werden, was Gegenstand der Typen B, C und D ist. Shield elements, shield devices or the like electrical potentials are defined, which is the subject of types B, C and D.

Dabei besteht in den Typen A, B und C jede Windung der den There is in the types A, B and C every turn of the

Wicklungskörper bildenden elektrischen Leitung aus einer Wicklung. Winding body forming electrical line from a winding.

Typ D bündelt demgegenüber mehrere Wicklungen in der verwendeten Geometrie einer Windung.  On the other hand, type D bundles several windings in the used geometry of a turn.

Die Geometrie des Wicklungskörperquerschnitts und Schirmelementen oder Schirmvorrichtungen kann an den Nutenquerschnitt (kreisförmig, rechteckig, trapezförmig usw. oder einer Kombination daraus) angepasst werden und soweit möglich folgen. Wenn sich mehrere Wicklungskörper in der Nut befinden, wird die Nutengeometrie unter den The geometry of the winding body cross-section and shielding or shielding devices can be adapted to the groove cross-section (circular, rectangular, trapezoidal, etc., or a combination thereof) and followed as far as possible. If there are several winding bodies in the groove, the groove geometry is among the

Wicklungskörpern aufgeteilt. Im Außenbereich der Wicklungskörper können auch Windungen mit unkritischer Spannung gegen Masse oder die Wicklungen benachbarter Wicklungskörper zum Ausfüllen von Split winding bodies. In the outer area of the winding body can also windings with uncritical voltage to ground or the windings of adjacent winding body to fill

Freiräumen aus der Geometrie genommen werden. Free spaces are taken out of geometry.

Der Wicklungskörper besteht hauptsächlich aus 5 Bereichen: The winding body consists mainly of 5 areas:

„Windung",„Anpassung auf Anschlussbereich",„Anschlussbereich", „Anpassung auf Windung",„Windungsversatz". Dazu können noch weitere Bereiche bedingt durch enge Bögen an den Windungsköpfen nach Nutaustritt, Einbringung und Führung von Zubehör aller Art usw. kommen.  "Winding", "Adaptation to connection area", "Connection area", "Adaptation to winding", "Winding offset" .There may also be other areas due to narrow arcs on the winding heads after groove outlet, introduction and guidance of all kinds of accessories, etc. come.

Die Bereiche„Anpassung auf Anschlussbereich" und„Anpassung auf Windung" sowie enge Bögen sind Verbindungselemente zu den The areas "adaptation to connection area" and "adaptation to winding" as well as narrow arches are connecting elements to the

relevanten Teilen und werden nicht weiter betrachtet. relevant parts and will not be considered further.

Die Leiterzahl und damit die Spannung zwischen den einzelnen The number of conductors and thus the voltage between the individual

Windungslagen nehmen aufgrund der Ausdehnung des Wicklungskörpers von innen nach außen zu. Zur Einhaltung einer maximalen Feldstärke zwischen den Windungslagen bzw. der Umgebung müssen daher bei Überschreitung der maximalen Differenzspannung zwischen den benachbarten Windungslagen bzw. der Umgebung des Wicklungskörpers geeignete Maßnahmen getroffen werden. Winding layers increase due to the expansion of the winding body from the inside to the outside. In order to maintain a maximum field strength between the winding layers or the environment, therefore, suitable measures must be taken if the maximum differential voltage between the adjacent winding layers or the surroundings of the winding body is exceeded.

Typ A benötigt eine Leiteranordnung, bei der durch die Anzahl der einzelnen Windungen pro Windungslage die maximale projektierte Feldstärke gegenüber der benachbarten Lage nicht überschritten wird. Um ein Durchgreifen von Feldlinien zu Potentialen weiter entfernterer Windungslagen oder auf Massepotential durch große Abstände zwischen den benachbarten Wicklungen der einzelnen Windungslagen zu Type A requires a conductor arrangement in which the maximum projected field strength with respect to the adjacent position is not exceeded by the number of individual turns per winding position. To a penetration of field lines to potentials more distant Windungslagen or to ground potential by large distances between the adjacent windings of the individual Windungslagen to

verhindern, muss gerade im Bereich der äußeren Windungslagen die feldwirksame Form der Leiterquerschnitte angepasst werden. Die prevent, the field-effective shape of the conductor cross-sections must be adapted just in the outer winding layers. The

Leiterquerschnitte der äußersten Lage sind verhältnismäßig dünn und lang auszuführen und folgen mit der Länge der Geometrie der Conductor cross sections of the outermost layer are relatively thin and long run and follow with the length of the geometry of

Windungslage. Von den äußeren Windungslagen zum Turn layer. From the outer winding layers to

Wicklungkörperzentrum werden sie immer dicker und kürzer, bis die Abstände der Wicklungen bei symmetrischem Querschnitt das relevante Durchgreifen der elektrischen Felder verhindern. Dabei bleibt der wirksame Leiterquerschnitt konstant. Winding center they are getting thicker and shorter, until the distances of the windings with symmetrical cross-section the relevant Avoidance of electric fields. The effective conductor cross-section remains constant.

Alternativ zur Formänderung des Leiterquerschnitts können auch Alternatively to the change in shape of the conductor cross-section can also

Schirmelemente oder Schirmvorrichtungen an den betroffenen Shield elements or screen devices to the affected

Wicklungen angebracht werden, die die Windung des elektrischen Leiter feldmäßig verbreitern und den feldwirksamen Abstand zwischen benachbarten Windungen einer Wicklungslage verringern. Durch Windings are mounted, which widen the turn of the electrical conductor field and reduce the field effective distance between adjacent turns of a winding layer. By

Aufbrechen der Leitergeometrie und eventuell mit zusätzlichen Breaking the conductor geometry and possibly with additional

Schirmelementen oder Schirmvorrichtungen ist eine sichere Shield elements or screen devices is a safe

Herausführung des Hochspannungsanschlusses möglich. Leading out of the high voltage connection possible.

Bei Typ B werden elektrische Schirmelemente oder elektrische In type B electrical screen elements or electrical

Schirmvorrichtungen eingebracht und mit der vom Spannungswert passenden Windung elektrisch leitend verbunden. Der genaue Aufbau dieser elektrischen Schirmelemente oder elektrischen Umbrella devices introduced and electrically connected to the suitable value of the voltage winding. The exact structure of these electrical screen elements or electrical

Schirmvorrichtungen spielt grundsätzlich keine Rolle. Sie sollten einen relevanten Durchgriff des elektrischen Feldes verhindern, entstehende kapazitive Ströme ohne relevanten Spannungsabfall führen und Umbrella devices basically does not matter. They should prevent a relevant electric field penetration, resulting in capacitive currents without relevant voltage drop and

Wirbelströme vermeiden. Avoid eddy currents.

Diese Typ B wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 näher erläutert. This type B will be explained in more detail with reference to Figures 1 to 7.

Wird die elektrische Maschine mit dem Wicklungskörper in Is the electric machine with the winding body in

Sternschaltung betrieben, ist der Anschluss der äußersten Windung 2 zum Fixieren der elektrischen Windungspotentiale über den Sternpunkt mit der Maschinenmasse verbunden. Demgegenüber ist der Anschluss der innersten Windung 3 mit einem höchsten Potential verbunden, also dem Versorgungspotential bei einem Verbraucher als elektrische Operated star connection, the terminal of the outermost winding 2 is connected to fix the electrical winding potentials via the neutral point with the machine ground. In contrast, the connection of the innermost turn 3 is connected to a highest potential, ie the supply potential of a consumer as electrical

Maschine oder dem Ausgabepotential bei einer Energiequelle als elektrische Maschine. Die innerste Windung wird daher nachstehend als Potentialwindung 3 bezeichnet. Zwischen der Massewindung 2 und der der Potentialwindung 3 befinden sich die restlichen Windungen 3 des Wicklungskörpers. Zur Veranschaulichung hat hier jede Windung 1, 2, 3 wie bereits gesagt eine Wicklung . Pro Windung 1, 2, 3 mehrere Wicklungen bewirken eine Reihenschaltung von Induktivitäten, mit der sich Typ D realiseren lässt. Machine or the output potential at an energy source as an electrical machine. The innermost turn is therefore referred to below as potential turn 3. Between the ground winding 2 and the potential winding 3 are the remaining turns 3 of the winding body. As an illustration, each turn 1, 2, 3 has a winding here, as already mentioned. Per turn 1, 2, 3 more Windings cause a series connection of inductors with which type D can be realized.

Der Querschnitt des Wicklungskörpers ist im Beispiel kreisförmig und die Windungen 1 nach Typ A schneckenförmig angeordnet. Der The cross section of the winding body is circular in the example and the windings 1 arranged in a helical manner according to type A. Of the

Wicklungskörper ist für eine Nennspannung von 110 kV ausgelegt. Winding body is designed for a rated voltage of 110 kV.

Zwischen den benachbarten Windungen 1 einer Wicklungslage ist eine Spannungsdifferenz von 2 kV projektiert. Dabei sind im Beispiel keine Spannungserhöhungen durch Lastabwurf bei voller Erregung der elektrischen Maschine oder andere spannungserhöhende Szenarien betrachtet, die auf die Auslegung zusätzliche Einflüsse haben. Die für das elektrische Feld wirksame Spannungsstufung bei Nennspannung ist hier zur Veranschaulichung durchgehend auf 14 kV projektiert Between the adjacent turns 1 of a winding layer, a voltage difference of 2 kV is projected. In the example, no voltage increases due to load shedding with full excitation of the electric machine or other voltage-increasing scenarios are considered which have additional influences on the design. The voltage grading effective at the rated voltage for the electric field is projected to 14 kV for illustration purposes

(sieben Windungen) und liegt unter der kritischen Spannung in Luft von ca.27 kV. Die Stufung kann den verschiedenen Isolationsmedien angepasst werden. (seven turns) and is below the critical tension in air of about 27 kV. The grading can be adapted to the different isolation media.

Mit jeder siebten Windung 4 oder der Wicklung mit der höchsten With every seventh turn 4 or winding with the highest

Spannung innerhalb der siebten Windung 4 ist ein elektrisches Voltage within the seventh turn 4 is an electrical one

Schirmelement 6 elektrisch verbunden, das die Felder der anliegenden Windung 4 oder weiterer Schirmelemente 6 abfängt (siehe Figur 1). Die Verbindung der feldgebenden Wicklung 4 mit einem elektrischen Shield element 6 is electrically connected, which intercepts the fields of the adjacent winding 4 or other shielding elements 6 (see Figure 1). The connection of the field-generating winding 4 with an electrical

Schirmelement 6 kann durchgehend über die gesamte Wicklung oder teilweise erfolgen. Die dadurch eventuell entstandene Lücke in der Feldsteuerung wird durch das Feld der feldgebenden Windung 4 Shield element 6 can be continuous throughout the entire winding or partially. The resulting possibly resulting gap in the field control is the field of field-generating turn 4th

geschlossen, wenn dieser und das elektrische Schirmelement 6 wie z.B. in den Figuren gezeichnet positioniert sind. closed, if this and the electrical screen element 6 such. are drawn in the figures.

Figur 1 zeigt eine schneckenförmige Anordnung der Windungen 1, 2, 3,FIG. 1 shows a helical arrangement of the windings 1, 2, 3,

4, die dazugehörenden Schirmelemente 6 und die Umhüllung 5. 4, the associated screen elements 6 and the envelope. 5

Zum Hochspannungsanschluss der Potentialwindung 3 muss im For high voltage connection of potential winding 3 must in

„Anschlussbereich" die als z.B. Schnecke ausgeführte Geometrie aufgebrochen werden. Die darauf angepassten "Portion area" which breaks open the geometry executed as a screw, for example

elektrischen Schirmelemente 8 werden mit den Schirmelementen 7 der Herausführung zum Anschließen der Potentialwindung 3 an einen Potentialanschluss, hier in Form des Hochspannungsanschlusses verbunden. electric umbrella elements 8 are connected to the screen elements 7 of the lead-out for connecting the potential winding 3 to a Potential connection, here connected in the form of the high voltage connection.

Der Sternpunktanschluss und damit der Masseanschluss der The neutral point connection and thus the ground connection of the

Massewindung 2 erfolgt hier durch die Umhüllung 5 unter Beachtung deren elektrischen Potentials, wenn die Umhüllung 5 elektrisch leitfähig ist. Massewindung 2 takes place here by the sheath 5, taking into account their electrical potential, when the sheath 5 is electrically conductive.

Figur 2 zeigt die für den Anschluss der Potentialwindung 3 aufgebrochene Schneckengeometrie mit den Schirmelementen 7 und 8 und die FIG. 2 shows the screw geometry broken up for the connection of the potential winding 3 with the screen elements 7 and 8 and FIGS

Herausführung beiden äußersten Wicklungen 2 und 3 zum Anschluss an den Potentialanschluss beziehungsweise den Masseanschluss. Diese Herausführungen sind in den Figuren der Übersichtlichkeit mit den Leading out the two outermost windings 2 and 3 for connection to the potential terminal or the ground terminal. These leads are in the figures of clarity with the

Bezugszeichen der äußersten Wicklungen 2 und 3 versehen, um darauf hinzudeuten, wo die Herausführungen hingehören. Reference numerals of the outermost windings 2 and 3 are provided to indicate where the lead-outs belong.

Im Bereich„Wicklungsversatz" z.B. vor der ersten Nut werden die einzelnen Windungen 1, 2, 3, 4, vom Masseanschluss betrachtet, an den Platz für die nächsthöhere Spannung versetzt. In the area of "winding offset", for example, in front of the first slot, the individual windings 1, 2, 3, 4, viewed from the ground terminal, are placed in the space for the next higher voltage.

Im Beispiel werden in diesem Bereich sind elektrische Schirmelemente 6 angeordnet, die aus konstruktiven Gründen mit keiner Windung In the example, electrical shielding elements 6 are arranged in this area, which for structural reasons with no winding

verbunden sind. Die dadurch entstandene Lücke in der Feldsteuerung wird durch das Feld der beiden Windungen 10 und 11 geschlossen, die hier durchgeleitet werden. are connected. The resulting gap in the field control is closed by the field of the two windings 10 and 11, which are passed through here.

Die äußere Umhüllung 5 dient als Schutz der Wicklungen, zur Kühlung, zum Führen von Leitungen usw. Ist die Umhüllung 5 elektrisch leitfähig, sollte die Umhüllung 5 mit Massepotential verbunden, gegen die The outer sheath 5 serves to protect the windings, for cooling, for guiding lines, etc. If the sheath 5 is electrically conductive, the sheath 5 should be connected to ground potential, against the

Blechung der Nuten isoliert und Kurzschlüsse über die Umhüllung 5 vermieden werden. Wird die Umhüllung 5 mit der Massewicklung 2 anstatt einem Masseanschluss verbunden oder ersetzt sie den Sheet metal isolation of the grooves and shorts on the enclosure 5 can be avoided. If the envelope 5 is connected to the ground winding 2 instead of a ground terminal or replaced it

Masseanschluss, erfüllt sie de Aufgabe eines elektrischen Ground connection, it fulfills the task of an electric

Schirmelementes 6. Die elektrischen Schirmelemente 14 im Beispiel werden, wie in Figur 4 veranschaulicht, aufgetrennt, um einen Kurzschluss der feldgebenden Windungen 4 beziehungsweise über die der Maschineninduktion Shield element 6. The electrical shielding elements 14 in the example, as illustrated in Figure 4, separated, to a short circuit of the field-giving windings 4 and over the machine induction

ausgesetzten Schirmelemente 6 zu verhindern. Die Trennstellen 15 der einzelnen Schirmelemente 14 können versetzt angebracht sein (Figur 4), um negative Einflüsse auf die Feldsteuerung zu minimieren. Sollte das elektrische Feld zu sehr durch den entstandenen Spalt durchgreifen, können sich die Enden der elektrischen Schirmelemente 14 isoliert überlappen. Auch eine elektrisch leitende Umhüllung 5 wird zur To prevent exposed shield elements 6. The separation points 15 of the individual screen elements 14 may be offset (FIG. 4) in order to minimize negative influences on the field control. Should the electric field penetrate too much through the resulting gap, the ends of the electrical shielding elements 14 may overlap in isolation. An electrically conductive sheath 5 is the

Kurzschlussvermeidung aufgetrennt. Short-circuit avoidance separated.

Figur 3 zeigt die elektrischen Schirmelemente 14 und Verbindungen der einzelnen Windungen beim Versatz, wobei zur Anschaulichkeit nur die Verbindungen 10, 11 von und zu Feldsteuerwindungen 4, der Versatz 13 der äußersten Windung 2 in die reguläre Wicklungsgeometrie sowie der Übergang 12 zur innersten Windung 3 dargestellt sind. FIG. 3 shows the electrical shield elements 14 and connections of the individual windings during offset, with only the connections 10, 11 and field control windings 4, the offset 13 of the outermost turn 2 into the regular winding geometry, and the transition 12 to the innermost turn 3 shown for clarity are.

Figur 4 zeigt die Verhinderung von Windungskurzschlüssen durch FIG. 4 shows the prevention of winding short-circuits

Trennungen 15 der einzelnen elektrischen Schirmelemente und der leitenden Umhüllung 5 beim Versatz 13, wobei deren verdeckte Kanten zur Anschaulichkeit als Volllinie sowie keine Windungen dargestellt sind. Separations 15 of the individual electrical shielding elements and the conductive sheath 5 at the offset 13, wherein the hidden edges are shown for clarity as a solid line and no turns.

Bei einer Kombination vom Bereich„Anpassung auf Wicklung" und „Wicklungsversatz" werden die Schirmvorrichtungen 14 analog zu denen im Bereich Wicklungsversatz aufgetrennt. Deren Geometrie und die der Umhüllung 5 werden an die beiden verschiedenen zu verbindenden Geometrieanordnungen 5-9 und 6-8 angepasst. In a combination of the "adaptation to winding" and "winding offset" the shield devices 14 are separated analogous to those in the winding offset. Their geometry and that of the cladding 5 are adapted to the two different geometry arrangements 5-9 and 6-8 to be connected.

Figur 5 zeigt die Verbindungen der einzelnen Windungen bei der Figure 5 shows the connections of the individual turns in the

Kombination Anpassung auf Windung und Wicklungsversatz und die Geometrie der Schirmelemente 6 und 8, wobei zur Anschaulichkeit nicht alle Verbindungen und im Verbindungsbereich keine Feldsteuerung und Umhüllung 5 dargestellt sind. Combination adaptation to winding and winding offset and the geometry of the screen elements 6 and 8, wherein not all connections and in the connection area no field control and enclosure 5 are shown for clarity.

Bei Typ C werden statt den Schirmelementen des Typ B, die In type C, instead of the shielding elements of type B, the

grundsätzlich mit einzelnen Windungen elektrisch verbunden sein können, Schirmvorrichtungen zum Erhalt der Potentiale zur Feldsteuerung als ohmsch-kapazitiver Spannungsteiler ohne elektrisch leitende Verbindung zu den Windungen genutzt (Figuren 8 bis 9). basically be electrically connected to individual turns can, shielding devices for obtaining the potentials for field control as ohmic-capacitive voltage divider without electrically conductive connection to the windings used (Figures 8 to 9).

Sachlich stehen die Schirmvorrichtungen den Schirmelementen gleich, weshalb sie in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Objectively, the screen devices are the same as the screen elements, which is why they are provided in the figures with the same reference numerals.

Der einzige Unterschied ist, dass sie keine elektrische Verbindung zu einer Windung im Wicklungskörper besitzen. The only difference is that they have no electrical connection to a winding in the winding body.

Figur 8 zeigt eine Anordnung der Windungen 1 für eine schmale Figure 8 shows an arrangement of the windings 1 for a narrow

rechteckige Nutengeometrie und die dazugehörende Schirmvorrichtung 6 beim Typ C. rectangular groove geometry and the associated screening device 6 in the type C.

Figur 9 zeigt den Anschluss der innersten Windung 3 bei der Figure 9 shows the connection of the innermost turn 3 in the

Fierausführung mit den Schirmvorrichtungen 7 für den Anschlussbereich der äußersten Windung 3 an den Potentialanschluss und dem Anschluss der inneren Windung 2 an den Masseanschluss beim Typ C. Fierausführung with the shield devices 7 for the connection area of the outermost turn 3 to the potential terminal and the connection of the inner winding 2 to the ground terminal in the type C.

Der durch diesen Spannungsteiler fließende Strom erzeugt an den The current flowing through this voltage divider generates current at the

Schirmvorrichtungen 6 ein elektrisches Potential abhängig von den Kapazitäten und ohmschen Leitwerten zwischen den einzelnen Shield devices 6 an electrical potential depending on the capacities and ohmic conductances between the individual

Schirmvorrichtungen 6 und deren benachbarten Windungen 1. Die Potentiale zwischen den Schirmvorrichtungen 6 ergeben die auf den dazwischen-liegenden Bereich wirkende Spannung. Shield devices 6 and their adjacent turns 1. The potentials between the shield devices 6 provide the voltage acting on the intervening region.

Typ C eignet sich unter anderem zum Einfügen auf einen Teilabschnitt des Wicklungskörpers begrenzter Schirmvorrichtungen zur Generierung von zusätzlichen Potentialen für Herausführungen, wenn die im Type C is suitable, inter alia, for insertion onto a subsection of the winding body of limited screen devices for generating additional potentials for lead-outs, if the in

Wicklungskörper verwendete Spannungsstufung zu groß ist. Winding body used voltage rating is too large.

Figur 10 zeigt auf einen Teilabschnitt des Wicklungskörpers begrenzte Schutzvorrichtungen 6a, die mit zur Überleitung des Steuerpotentials mit den zusätzlichen Schutzvorrichtungen 7a verbunden sind. Figure 10 shows on a portion of the winding body limited protection devices 6a, which are connected to the transfer of the control potential with the additional protection devices 7a.

Um externe kapazitive Einflüsse aus der Umgebung der elektrischen Maschine zu minimieren empfiehlt es sich außerhalb des Wicklungskörpers das Massepotential konstruktiv zu definieren oder die Umhüllung 5 als Schirmelement 6 nach Typ B auszuführen. In order to minimize external capacitive influences from the environment of the electric machine, it is recommended to use outside of the Winding body to define the ground potential constructive or perform the enclosure 5 as a shielding element 6 to type B.

Die Potentiale der einzelnen Schirmelemente und Schirmvorrichtungen sollten so projektiert werden, dass deren Spannung an den Öffnungen deren Querschnittsgeometrie, wie im Beispiel verwendet, gegenüber den Spannungen der sich dort befindenden Windungen 1 möglichst gering ist. Dadurch wird der Durchgriff des elektrischen Feldes minimiert. The potentials of the individual shielding elements and shielding devices should be configured such that their voltage at the openings of their cross-sectional geometry, as used in the example, is as low as possible with respect to the voltages of the turns 1 located there. As a result, the penetration of the electric field is minimized.

Bei Gleichspannungsmaschinen bestimmen im eingeschwungenen In DC machines determine in steady state

Zustand die ohmschen Querleitwerte des Isolationsmaterials die State the ohmic transconductances of the insulation material the

Potentiale der Schirmvorrichtungen und Schirmelemente. Wegen Potentials of the screen devices and screen elements. Because of

Spannungsschwingungen durch z.B. Schaltvorgänge, Restwelligkeit des Netzes usw. müssen auch die Kapazitäten berücksichtigt werden, um schädliche Potentialverzerrungen der Schirmvorrichtungen und Voltage oscillations by e.g. Switching operations, residual ripple of the network, etc. must also be taken into account the capacities to avoid harmful potential distortions of the screen devices and

Schirmelemente mit der Gefahr eines Lichtbogenüberschlags zu Shield elements with the risk of arcing

vermeiden. Bei elektrischen Maschinen mit Wechselspannungsphasen überwiegt der kapazitive Teil des Spannungsteilers. avoid. In electrical machines with alternating voltage phases outweighs the capacitive part of the voltage divider.

Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der einzelnen Due to the different diameters of the individual

Schirmvorrichtungen und Schirmelemente ändern sich deren Flächen und damit die Kapazitätswerte der Einzelkapazitäten und die Querleitwerte des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers in Typ-C. Zur Anpassung an projektierte Potentiale können diese über die Dielektrizitätskonstanten Er bzw. die Querleitwerte der Isoliermittel, den resultierenden Abständen der Schirmvorrichtungen und Schirmelemente von anderen Shield devices and shield elements change their areas and thus the capacitance values of the individual capacitances and the transconductances of the ohmic-capacitive voltage divider in Type-C. For adaptation to projected potentials, these can be determined by the dielectric constants Er or the transverse conductivities of the insulating means, the resulting distances between the shielding devices and shielding elements of others

Schirmvorrichtungen und Schirmelementen sowie Windungen auf der einen Seite und durch gezielte Flächenänderung auf der anderen Seite beeinflusst werden. Umbrella devices and screen elements and windings on the one hand and be influenced by targeted change in area on the other side.

Zur Beeinflussung der Dielektrizitätskonstanten Er bzw. des For influencing the dielectric constants Er and des

Querleitwerts kann ein Gemisch aus verschiedenen Isolationsmaterialien mit unterschiedlichem Dielektrizitätskonstanten Er bzw. Querleitwert verwendet werden, wobei die resultierende Dielektrizitätskonstanten Er bzw. der resultierende Querleitwert durch das Mischungsverhältnis verändert wird. Es können auch mehrere Isolationsschichten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten Er bzw. Querleitwert zwischen den einzelnen Schirmvorrichtungen und Schirmelementen sowie den Wicklungen aufgebracht werden. Die Anpassung erfolgt hierbei über das Transverse conductance, a mixture of different insulating materials with different dielectric constant Er or transverse conductance can be used, wherein the resulting dielectric constant Er or the resulting transmittance is changed by the mixing ratio. It is also possible to apply a plurality of insulation layers with different dielectric constants Er or transverse conductance between the individual screen devices and screen elements as well as the windings. The adjustment takes place via the

unterschiedliche Schichtdickenverhältnis der einzelnen different layer thickness ratio of the individual

Isolationsschichten. Insulation layers.

Wenn konstruktiv möglich kann auch die Fläche der inneren If constructionally possible can also be the surface of the inner

Schirmvorrichtungen und Schirmelemente durch zusätzliche Wölbungen im Querschnitt oder ähnliche konstruktive Maßnahmen vergrößert werden. Zur Flächenvergrößerung können auch Anbauten außerhalb des Wicklungskörpers verwendet werden. Typ D: Das zusätzliche Einbringen von Wicklungen in jede einzelne Windung zur Potentialgenerierung für die Schirmvorrichtungen und Schirmelemente in den vorhandenen Wicklungskörper elektrischer Maschinen als Beispiel induktiver Kopplung wirkt grundsätzlich wie Typ B. Umbrella devices and screen elements are increased by additional bulges in cross-section or similar constructive measures. To increase the area also attachments outside the winding body can be used. Type D: The additional introduction of windings into each individual winding for potential generation for the shielding devices and shielding elements in the existing winding bodies of electrical machines as an example of inductive coupling basically works like type B.

Claims

Patentansprüche claims

1. Wicklungskörper für eine elektrische Maschine, umfassend eine in einem toroiden Koordinatensystem, das durch eine um eine A winding body for an electrical machine, comprising one in a toroidal coordinate system, by a to a

Wicklungsachse verlaufende Toroidalrichtung, durch eine um die toriodale Richtung verlaufende Poloidalrichtung und durch eine Winding axis extending Toroidalrichtung, by a running around the toriodal direction Poloidalrichtung and by a

rechtwinklig zur Toroidalrichtung und rechtwinklig zur Poloidalrichtung verlaufenden Radialrichtung aufgespannt ist, angeordneten Spule, die in der Toroidalrichtung mit einer Anzahl von Windungen aus einem in einen Wicklungsträger der elektrischen Maschine einsetzbaren elektrischen Leiter gewickelt ist, der endseitig einen Masseanschluss und dem spanned at right angles to the toroidal direction and at right angles to the poloidal radial direction, arranged coil which is wound in the toroidal direction with a number of turns of an insertable into a winding support of the electrical machine electrical conductor, the end a ground terminal and the

Masseanschluss gegenüberliegend einen Potentialanschluss besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass in allen Toloidalebenen gesehen Ground terminal opposite has a potential terminal, characterized in that seen in all Toloidalebenen

die sich an den Potentialanschluss anschließende Windung, nachstehend Potentialwindung genannt, in der Spule mit einem  the winding connected to the potential connection, hereinafter called potential winding, in the coil with a

Sicherheitsabstand zu einem die Spule in den Toloidalebenen Safety distance to a coil in the toloidal planes

umgrenzenden Spulenrand innerhalb der Spule surrounding coil edge within the coil

die sich an den Masseanschluss anschließende Windung,  the winding following the earth connection,

nachstehend Massewindung genannt, an dem Spulenrand, und hereinafter referred to as Massewindung, at the coil edge, and

die restlichen Windungen von der Potentialwindung zur  the remaining turns from the potential winding to

Massewindung hin gewickelt angeordnet sind. Massewindung are arranged wound.

2. Wicklungskörper nach Anspruch 1, wobei im Bereich des 2. Winding body according to claim 1, wherein in the region of

Sicherheitsabstandes zwischen der Potentialwindung und der Safety distance between the potential winding and the

Massewindung wenigstens ein elektrisches Schirmelement angeordnet und auf ein elektrisches Potential einer Windung zwischen der Massewindung arranged at least one electric screen element and to an electric potential of a turn between the

Potentialwindung und der Massewindung gelegt ist. Potential winding and the mass turn is laid.

3. Wicklungskörper nach Anspruch 2, wobei das Schirmelement den Potentialanschluss wenigstens teilweise poloidal umhüllend ausgebildet ist. 3. winding body according to claim 2, wherein the shielding element is formed at least partially enveloping the potential terminal poloidal.

4. Wicklungskörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Bereich des Sicherheitsabstandes zwischen der Potentialwindung und der Massewindung wenigstens eine von den Windungen isolierte elektrische Schirmvorrichtung angeordnet ist. 4. Winding body according to one of the preceding claims, wherein in the region of the safety distance between the potential turn and the ground winding at least one of the windings insulated electrical shielding device is arranged.

5. Wicklungskörper nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei die Windungen in einem vorbestimmten toroidalen 5. Winding body according to one of the preceding claims 2 to 4, wherein the windings in a predetermined toroidal

Übergangsbereich poloidal und/oder radial verbunden sind, wobei das Schirmelement und/oder das Schirmblech im toroidalen Transition region are connected poloidal and / or radial, wherein the shield element and / or the shield plate in the toroidal

Übergangsbereich unterbrochen ist. Transition area is interrupted.

6. Wicklungskörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Leitung aus einer Reihenschaltung einer Anzahl von 6. Winding body according to one of the preceding claims, wherein the electrical line of a series connection of a number of

Induktivitäten mit in der Toroidalrichtung gewickelten Drähten gebildet ist, die gleich der Anzahl der Windungen ist. Inductors is formed with wound in the toroidal direction wires, which is equal to the number of turns.

7. Wicklungskörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Querschnitt des elektrischen Leiters vom Potentialanschluss zum 7. Winding body according to one of the preceding claims, wherein a cross section of the electrical conductor from the potential terminal to

Masseanschluss hin veränderlich, insbesondere in poloidaler Richtung verbreiternd ausgebildet ist. Mass connection towards variable, in particular widening in the poloidal direction is formed.

8. Wicklungskörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen poloidales Distanzelement, das an einer vorbestimmten toroidalen Lage der Spule die elektrischen Leiter wenigstens in poloidaler Richtung aufweitet und einen radialen Kanal zur Durchführung einer 8. Winding body according to one of the preceding claims, comprising a poloidal spacer element which widens the electrical conductors at least in a poloidal direction at a predetermined toroidal position of the coil and a radial channel for performing a

Versorgungsleitung zum Potentialanschluss bildet. Supply line to the potential terminal forms.

9. Wicklungskörper nach Anspruch 7, wobei der radiale Kanal elektrisch abgeschirmt ist. 9. Winding body according to claim 7, wherein the radial channel is electrically shielded.

10. Elektrische Maschine, insbesondere rotierende elektrische Maschine, umfassend einen Wicklungskörper nach einem der vorstehenden 10. Electrical machine, in particular a rotating electrical machine, comprising a winding body according to one of the preceding

Ansprüche. Claims.