CH218737A - Armature winding of collector machines with rod-shaped conductors arranged in two layers. - Google Patents

Armature winding of collector machines with rod-shaped conductors arranged in two layers.

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CH218737A
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winding
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rod
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armature winding
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German (de)
Inventor
Oerlikon Maschinenfabrik
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Oerlikon Maschf
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

  

  Ankerwicklung von Kollektormaschinen mit in zwei Lagen angeordneten,  stabförmigen Leitern.    In den Ankernuten der elektrischen Maschi  nen erzeugen die Leiter ein Nutenquerfeld  von wechselnder Richtung. Durch die dabei  in den Leitern induzierten EMKe entstehen  Wirbelströme, die erhöhte Stromwärmeverluste  zur Folge haben. Diese Zusatzverluste sind  proportional dem Quadrat der Lagenzahl und  der dritten Potenz der radialen Stabhöhe.  Bei gleicher Ausbildung der     obern    und der       untern    Lage betragen die Zusatzverluste in  der     obern    Lage das 7fache der Zusatzver  luste der     untern    Lage.  



  Es sind verschiedene Anordnungen zur       Verminderung    der Zusatzverluste bekannt.  Bei     Synchronmaschinen    werden in der Regel  alle Stäbe flach in die Nut eingelegt, wodurch  die     Verluste    auf ein Mindestmass herabgesetzt  werden. Diese Anordnung ist auf einfache  Art und Weise ausführbar,     weil    kein Kollek  tor vorhanden ist.

   Bei Kollektormaschinen  werden zur Verminderung der Zusatzverluste  die Leiter in radialer Richtung in     einzelne       Teilleiter unterteilt und voneinander     isoliert.     Diese Anordnung ist teuer und besonders für  Maschinen mit     niedrigem    Strom unvorteilhaft,  weil die zusätzliche Isolation     wertvollen    Wick  lungsraum beansprucht. Es ist auch für Kol  lektormaschinen eine Anordnung bekannt  geworden, bei welcher alle Stäbe flach in die  Nut eingelegt werden. Für den Anschluss an  den Kollektor werden beide Pakete ausserhalb  der Nut um 90   verdrillt, sodass die Enden  der Stäbe radial in die Kollektorfahnen ein  gelegt werden können.

   Diese Anordnung hat  den Nachteil, dass die Baulänge der Maschine  um den zur Verdrillung notwendigen Betrag  vergrössert werden muss, und dass die     Ver-          drillung    in der     unzugänglichen    untern Lage  konstruktiv und betrieblich ungünstig ist.  



  Erfindungsgemäss können diese Nachteile  weitgehend vermieden werden, wenn alle  Leiter der     untern    Lage wie bei einer gewöhn  lichen     zweilagigen        Wicklung    nebeneinander  in einer Reihe und alle Leiter der     obern         Lage übereinander in die Nut eingelegt wer  den. Die Zusatzverluste sind dann nur un  wesentlich grösser als bei einer Wicklung,  bei der die Stäbe beider Lagen flach einge  legt sind.  



  Ähnliche     Wicklungsanordnungen    sind be  kannt. Bei diesen sind aber die Stäbe der  untern Lage flach übereinander und die Stäbe  der obern Lage nebeneinander in die Nut  eingelegt. Es handelt sich dabei um eine  Massnahme zur guten Ausnützung des Wick  lungsraumes bei kleinen Maschinen, wodurch  die Zusatzverluste nicht wesentlich beeinflusst  werden.  



  In der Zeichnung sind vier Nutenquer  schnitte dargestellt. Fig. 1 zeigt eine bekannte  Wicklung mit drei nebeneinanderliegenden  Stäben, pro Lage. Fig. 2 zeigt eine bekannte  Wicklung, bei der alle sechs Stäbe überein  ander in der Nut liegen. Fig. 3 betrifft eine  beispielsweise     Ausführungsform    des Erfin  dungsgegenstandes, und zwar mit     offener    Nut.  Die untere Lage ist wie bei einer normalen  Wicklung eingelegt, wogegen die Stäbe der  obern Lage übereinander liegen.  



  Die neue Wicklung kann ebenso vorteil  haft angewendet werden für --Maschinen mit  halbgeschlossenen und abgesetzten Nuten, wie  sie in hochbeanspruchten Wechselstrom-Kol  lektormaschinen, insbesondere     Einphasen-          Bahnmotoren    üblich sind. Eine solche Wick  lungsanordnung ist in Fig. 4 beispielsweise  dargestellt.  



  Nimmt man die Zusatzverluste der -Wick  lung Fig. 1 beispielsweise zu 50 0/o der reinen  Gleichstromverluste an, so sind die Gesamt  verluste 150 0/o. Bei der Wicklung Fig. 2  ergeben sich 117 0/o und bei der Wicklung    Fig. 3 1210/o. Die Wicklung Fig. 3 hat also  nur wenig mehr Verluste als die Wicklung  Fig. 2. Die radiale Wicklungshöhe ist bei  diesem Vergleich für alle drei Wicklungen  gleich angenommen. Diese Zahlen beziehen  sich nur auf Wicklungen mit sechs Leitern  pro Nut.  



  Bei der Wicklung Fig. 4 sind die Verluste  noch etwas kleiner als bei der Wicklung  Fig. 3. Die Vorteile der Wicklungen Fig. 3  und 4 gegenüber der Wicklung Fig. 1 sind  folgende: Bedeutend niedrigere Gesamtver  luste, daher'     Möglichkeit    die Maschine besser  auszunützen, kleinere mechanische Beanspru  chung des Nutenkeils und der Isolation der  obern Lage. Gegenüber der Wicklung Fig. 2  bestehen folgende Vorteile: Keine Verdrillung  in der untern Lage, daher grössere Sicher  heit; kleinere Wicklungsausladung und billi  gere Herstellung.  



  Die Wicklung Fig. 3 und 4 haben gegen  über den Wicklungen Fig. 1 und 2 noch die  Eigenschaft, dass die Induktivität der ver  schiedenen Windungen ungleich ist. Um das  Wendefeld den verschiedenen Induktivitäten  anzupassen, kann der Wendepolluftspalt in  bekannter Weise in der Umfangsrichtung keil  förmig ausgebildet sein.



  Armature winding of collector machines with rod-shaped conductors arranged in two layers. In the anchor slots of the electrical machines, the conductors generate a slot transverse field in alternating directions. The EMFs induced in the conductors result in eddy currents which result in increased current heat losses. These additional losses are proportional to the square of the number of layers and the third power of the radial rod height. With the same design of the upper and lower layers, the additional losses in the upper layer are 7 times the additional losses in the lower layer.



  Various arrangements for reducing the additional losses are known. In the case of synchronous machines, all bars are usually placed flat in the groove, which reduces losses to a minimum. This arrangement can be carried out in a simple manner because there is no collector.

   In collector machines, the conductors are subdivided into individual sub-conductors in the radial direction and isolated from one another to reduce additional losses. This arrangement is expensive and particularly disadvantageous for low-current machines because the additional insulation takes up valuable winding space. An arrangement has also become known for col lector machines in which all rods are placed flat in the groove. For the connection to the collector, both packages are twisted by 90 outside the groove so that the ends of the rods can be placed radially into the collector lugs.

   This arrangement has the disadvantage that the overall length of the machine must be increased by the amount necessary for twisting, and that the twisting in the inaccessible lower position is structurally and operationally unfavorable.



  According to the invention, these disadvantages can be largely avoided if all the conductors of the lower layer are placed next to each other in a row as in a common two-layer winding and all the conductors of the upper layer are placed one above the other in the groove. The additional losses are then only ins much greater than with a winding in which the bars of both layers are laid flat.



  Similar winding arrangements are known. In these, however, the bars of the lower layer are placed flat on top of one another and the bars of the upper layer are inserted next to one another into the groove. This is a measure to make good use of the winding space in small machines, so that the additional losses are not significantly affected.



  In the drawing, four groove cross-sections are shown. Fig. 1 shows a known winding with three adjacent bars, per layer. Fig. 2 shows a known winding in which all six bars are one above the other in the groove. Fig. 3 relates to an example embodiment of the inven tion subject of the invention, with an open groove. The lower layer is inserted like a normal winding, whereas the bars of the upper layer are on top of each other.



  The new winding can also be used advantageously for machines with semi-closed and stepped slots, as are common in highly stressed alternating current collector machines, in particular single-phase railway motors. Such a winding arrangement is shown in Fig. 4, for example.



  If one assumes the additional losses of the -Wick development Fig. 1 to be 50% of the pure direct current losses, for example, the total losses are 150%. The winding in FIG. 2 results in 117 0 / o and in the winding in FIG. 3 1210 / o. The winding in FIG. 3 therefore has only slightly more losses than the winding in FIG. 2. In this comparison, the radial winding height is assumed to be the same for all three windings. These numbers only apply to windings with six conductors per slot.



  In the winding Fig. 4, the losses are slightly smaller than in the winding Fig. 3. The advantages of the windings Fig. 3 and 4 over the winding Fig. 1 are as follows: Significantly lower total losses, therefore 'possibility of better use of the machine , minor mechanical stress on the slot wedge and the insulation of the upper layer. Compared to the winding Fig. 2, there are the following advantages: No twisting in the lower position, therefore greater security; smaller winding throat and cheaper production.



  The winding Fig. 3 and 4 compared to the windings Fig. 1 and 2 still have the property that the inductance of the different turns is unequal. In order to adapt the turning field to the different inductivities, the turning air gap can be wedge-shaped in the circumferential direction in a known manner.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Ankerwicklung von Kollektormaschinen mit in zwei Lagen angeordneten, stabförmi- gen Leitern, dadurch gekennzeichnet, dass alle Leiter der untern Lage nebeneinander in einer Reihe und alle Leiter der obern Lage übereinander in die Nut eingelegt sind. PATENT CLAIM: Armature winding of collector machines with rod-shaped conductors arranged in two layers, characterized in that all conductors of the lower layer are placed next to one another in a row and all conductors of the upper layer are placed one above the other in the groove.
CH218737D 1939-12-04 1940-10-26 Armature winding of collector machines with rod-shaped conductors arranged in two layers. CH218737A (en)

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DE218737X 1939-12-04

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CH218737D CH218737A (en) 1939-12-04 1940-10-26 Armature winding of collector machines with rod-shaped conductors arranged in two layers.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023109884A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 上海易唯科电机技术有限公司 Stator assembly and electric motor
WO2023109885A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 上海易唯科电机技术有限公司 Stator assembly and flat wire electric motor having multiple wires arranged in same slot layer

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WO2023109884A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 上海易唯科电机技术有限公司 Stator assembly and electric motor
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