DE2849583C2 - Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Kern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs beschrieben ist Eine solche Ständerstabwicklung ist aus der GB-PS 8 37 546 bekannt. Maschinen dieser Art werden vorzugsweise als Turbogeneratoren verwendet. n

Soll bei einem Turbogenerator iie Leistung erhöht werden, so zieht dies eine Verlängerung der Stirnverbindung der Ständerwicklung nach sich, wodurch der Wicklungsaufbau komplizierter wird, die Streuflüsse vergrößert und der induktive Widerstand erhöht *o werden. Bei leistungsstarken Turbogeneratoren beläuft sich die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen auf etwa neunzig Prozent des Bohrungsdurchmessers des Ständerkerns.

Die Ständerstababwicklung einer elektrischen Maschine mit nutlosem Ständerkern weist einen wirksamen Teil und die Stirnverbindung auf. Die Stäbe einer solchen Wicklung sind im wirksamen Teil zweischichtig angeordnet Der übergang von der einen Schicht zur anderen erfolgt durch Kröpfung der Stirnverbindungen, w Diese haben eine kegelförmige oder zylindrische Form und sind als Wellenwicklung oder Schleifenwicklung geschaltet Bei derartigen elektrischen Maschinen ist die Stabfüllung des wirksamen Ständerteils gering, was durch die Abmessungen der Stäbe und die zulässigen Abstände zwischen den Stäben nach dem Wicklungsschritt bedingt ist Ferner ist die Ausladung der Stirnverbindungen verhältnismäßig groß. Dabei richtet sich die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen nach dem Winkel der Kröpfung gegenüber der w Längsachse des Stabes. Dieser Winkel ist seinerseits vom Abstand zwischen den benachbarten Stäben der gleichen Spulengruppe abhängig. Je größer dieser Abstand ist, umso größer ist die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen.

Bei der aus der GB-PS 8 37 546 bekannten Ständerslabwicklung sind die Stäbe innerhalb eines zylindrischen Tragkörpers zweischichtig angeordnet. Die Stäbe sind voneinander isoliert und die Isolation ist mit einer stromleitenden Hölle mit einem hohen elektrischen Widerstand versehen. Die Stäbe sind in üblicher Weise elektrisch miteinander verbunden.

Bei der bekannten Ständerstabwicklung ist die StabföJIung im aktiven Ständerteil gering. Hinzu kommt, daß bei einer Leistungserhöhung einer elektrischen Maschine eine Verlängerung der Ausladung der Stirnverbindungen feststellbar ist Dies bat größere Abmessungen der elektrischen Maschine se ,vie eine Änderung ihrer Konstruktionsparameter zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern zu schaffen, bei der durch die Anordnung der Stäbe und die Ausführung ihrer Stirnverbindungen die Stabfüllung des wirksamen Ständerteils verbessert, die Ausladung der Stirnverbindungen verkürzt und folglich die Abmessungen der elektrischen Maschine vermindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von der gattungsgemäßen Ständerstabwicklung, durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst

Die erfindungsgemäße Ständerstabwicklung gestattet es, die Abmessungen der elektrischen Maschine durch Verkürzung der Ausladung der Syrnverbindungen zu vermindern. Dabei wird die Stabfüllung des wirksamen Ständerteiles infolge der Vergrößerung des Abstandes zwischen den benachbarten Stäben der oberen und unteren Schicht derselben Spulengruppe sowie dadurch verbessert daß die Stirnverbindungen der Stäbe der mittleren Schicht um einen kleineren Winkel gegenüber den Stäben der anderen beiden Schichten abgekröpft sind.

Tatsächlich kann die Länge der Ausladung der Stirnverbindungen gegenüber der bekannten Zweischicht-Stabwicklung um 20 bis 30% verkürzt werden. Nachstehend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Kern, F i g. 2 den Querschnitt H-Ii der F i g. 1, Fig.3 eine Abwicklung der Stirnverbindung der erfindungsgemäßen dreischichtigen Stabwicklung und Fig.4 ein erfindungsgemäßes Schaltbild für die Stabwicklung einer elektrischen Maschine.

Die Ständerstabwicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern 4 verfügt über elektrisch miteinander verbundene Stäbe 1 (Fig. 1) mit in axialer Richtung gekröpften Stirnverbindungen 2. Die Stäbe 1 befinden sich in einem Tragkörper 3 aus einem Isolierwerkstoff. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist als Isolierwerkstoff glasfaserverstärkter Kunststoff verwendet. Der Tragkörper 3 ist am Ständerkern 4 im Luftspalt 5 zwischen dem Ständer 6 und dem Läufer 7 angebracht

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der Tragkörper 3 monolithisch; er weist Nuten für die Unterbringung der Stäbe 1 auf.

In dem wirksamen Teil 8 und im Bereich 9 der Stirnverbindung 2 sind die Stäbe 1 als drei konzentrische Schichten 10, 11, 12 (Fig.2) angeordnet Hierbei liegt im wirksamen Teil 8 ein Teil der Stäbe 1 der Mittelschicht 11 abwechselnd um einen Stab oberhalb der Stäbe 1 der Innenschicht 12, und der restliche Teil unterhalb der Stäbe 1 der Außenschicht 10. Die Anzahl der Stäbe 1 der Mittelschicht 11 ist gleich der Summe

der in den weiteren zwei Schichten 10, 12 befindlichen Stäbe 1.

Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der der Tragkörper 3 zusammensetzbar ist. Jede Schicht 10,11₁ 12 ist von der anderen Schicht mittels einer Bandage 13 (in Fig.2 links) getrennt. Zwischen den Stäben 1 sind Abstandsstücke *14 aus einem lsolierwerkstoff vorgesehen.

Die Stirnverbindungen 2 der Stäbe 1 der Mittelschicht

11 sind um einen Winkel «ι (Fig.3) gekröpft, der annähernd halb so groß wie der Winkel «2 ist, um den die Stirnverbindungen 2 der weiteren zwei Schichten 10,

12 gebogen sind. Hierbei sind die Stäbe 1 der Mittelschicht 11 abwechselnd mit den Stäben 1 der anderen zwei Schichten 10,12 elektrisch verbunden und bilden eine Schleifenwicklung.

im folgenden wird eine Schaltung für die dreischichtige Wicklung einer zweipoligen elektrischen D: ehstrom-Maschine. bestehend aus sechs Spulengruppen 1 Ci — 1G (Fig.4), 2G-2G, IC₂-IC₅. 2G-2C5, IG-IG. 2G-2G. beschrieben. Die Stäbe 1 (F i g. 1) der Wicklung des Ständers 6 sind im wirksamen Teil 8 im Wicklung des Ständers 6 sind im wirksamen Teil 8 im Luftspalt 5 der Maschine über den Umfang der zylindrischen Innenfläche des Kernes 4 des Ständers 6 in Reihen!' + 24'(F ig. 4) angeordnet

Die Stabreihen (Fig. I), deren Ordnungsnummer gerade ist, werden gerade Reihen genannt- In jeder Spulengnippe sind die Stäbe 1 der Mittelschicht 11, die mit durchgezogenen fetten Linien dargestellt sind, abwechselnd mit den Stäben 1 der Außenschicht 10, die gestricheil dargestellt sind, und denen der Innenschicht 12, welche mit dünnen durchgezogenen Linien dargestellt sind, verbunden.

So ist zum Beispiel in der Spulengruppe IG — IQ der Stab 1 aus der Reihe Γ der Mittelschicht 11 mit den Stäben 1 aus der Reihe 11' der Außenschicht 10 der Wicklung und mit dem Stab 1 aus der Reihe 2' der Mittelschicht 11 und weiter mit den Stäben 1 aus der Reihe 12'der Innenschicht 12 usw. verbunden.

Die weiteren Spulengruppen 2G—2G, IG —IC5 usw. sind in ähnlicher Weise gebildet.

Die Slirnverbindungen 2 (Fi g. I) eier Stäbe 1 aus den ungeraden Reihen 1',3',5' usw.(Fig.4)Jes wirksamen Teiles 8 der Wicklung befinden sich bezüglich der Ständerlängsachsc in der Außenschicht 10 (Fig. 3) der Wicklung, die Stirnverbindungen 2 (F i g. 1) der Stäbe 1 aus den geraden Reihen 2', 4', 6' (F i g. 4) usw. sind in der Innenschicht 12 (Fig.3) der Wicklung und die Stäbe 1 der Mittelschicht 11 der Wicklung sowohl in den geraden, als auch den ungeraden Reihen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ständersv. ^wicklung für eine elektrische Maschine mit einem nutlosen Ständerkern (4), bei der die Stäbe (1) in konzentrischen Schichten angeordnet ι sind, in der Bohrung des Ständerkerns parallel zueinander verlaufen, im Bereich (9) der Stirnverbindungen (2) gegenüber der axialen Richtung abgekröpft sind und sich in einem Tragkörper (3) aus einem Isolierwerkstoff befinden, der in der Bohrung m des Ständerkerns gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (1) im wirksamen Teil (8) und im Bereich (9) der Stirnverbindungen (2) dreischichtig angeordnet sind, daß die Summe der Stäbe (1) in der Innen- (12) und der Außenschicht (10) gleich der Anzahl der Stäbe (1) in der Mittelschicht (11) ist, daß die Stäbe (1) an den Stirnverbindungen (2) der Mittelschicht (11) um einen Winkel «ι abgekröpft sind, der etwa halb so groß wie der Winkel »i ist, um welchen die Stäbe (1) der beides weiteren Schichten an den Stirnverbindungen (2) abgekröpft sind, und daß die Stäbe (1) der Mittelschicht (11) mit den Stäben (1) der Innen- und Außenschicht (10,12) verbunden sind.

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