Formspule für Mehrschichtwicklungen Die Erfindung betrifft eine Formspule für Mehr schichtwicklungen mit mehreren Windungen je Spule, insbesondere für Zweischichtwicklungen rotierender elektrischer Maschinen.
Bei den bekannten Formspulen für Mehrschächt- wicklungen besteht der Wickelkopfteil aus den Wickel kopfschenkeln und dem Spulenauge. Der Spulenquer- schnitt bleibt dabei im Spulenkopf wie im Nutteil im Prinzip gleich. Am Spulenauge sind die Leiter annä hernd radial zur Läuferachse gerichtet und bilden den übergang von der oberen zur unteren Schicht der Wicklung.
Eine Abweichung von dieser Richtung, d. h. eine Schrägstellung des Spulenauges, ist wegen der erforderlichen Isolationsabstände nur in ganz beschränk tem Umfange möglich.
Die kompakte Anordnung der Leiter und die damit gegebene kleine Oberfläche der Spule steht jedoch einer weiteren Verbesserung der Kühlung entgegen. Die hohe Steifigkeit verursacht weiterhin Schwierigkeiten beim Einlegen der letzten Spulen in die Nute. Ausserdem bedingt die Spulenkopfform in der Fertigung kompli zierte Arbeitsbewegungen, die einer wirtschaftlichen Mechanisierung und hohen Formgenauigkeit entgegen stehen. Die geringe Formgenauigkeit erfordert wiederum grössere Sicherheit bei der Festlegung der Isolations- abstände im Wickelkopf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Formspule für Mehrschichtwicklungen, insbesondere für Zweischichtwicklungen rotierender elektrischer Ma schinen, zu schaffen, die eine einfache Fertigung und eine Verbesserung der Wärmeabführung ermöglicht und eine grössere Biegsamkeit im Spulenkopf aufweist.
Das wird dadurch erreicht, dass die Einzelleiter der Spule am Wickelkopf vom Nutteil aus fächerförmig gegeneinander verschoben sind und in Spulenkopfmitte in axialer Richtung nebeneinanderliegen.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wechseln bei mehrlagigen Spulen die Einzelleiter in ihrer Reihenfolge zwischen den einzelnen Lagen, indem sie sich in einem der Fächerteile kreuzen. Mit dieser Spulenform ist gewährleistet, dass der Übergang der Einzelleiter im Spulenkopf von der oberen zur unteren Schicht der Wicklung allmählich erfolgt.
Dabei wird die Oberfläche zur Verbesserung der Küh lung wesentlich vergrössert und das Widerstandsmoment, bezogen auf die Querschnittsmittelachse, die in Rich tung der Läuferachse liegt, verkleinert. Dieser Aufbau ermöglicht somit auch einen wesentlich einfacheren Einbau der ,einzelnen Spulen.
An einem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung näher dargestellt und erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Spulenkopf einer bekannten Spule für Mehrschichtwicklungen, Fig. 2 die Spule gemäss Fig. 1 in Vorderansicht, Fig. 3 einen Spulenkopfteil einer erfindungsgemässen Spule, einlagig, Fig. 4 die Spule gemäss Fig. 3 in Vorderansicht,
Fig. 5 Schnitt B-B aus Fig. 4, Fig. 6 Schnitt A-A aus Fig. 3, Fig. 7 einen Querschnitt durch eine mehrlagige Spule mit 12 Windungen, Fig. 8 den Verlauf von 2 Leitern im Spulenkopf der Spule gemäss Fig. 7.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen besonders die Gegenüberstellung der erfindungsgemässen Spulenkopf- form gegenüber der bisher bekannten Spulenkopfform gemäss Fig. 1 und 2.
Wie in Fig. 3 dargestellt, gehen am Spulenkopf die Einzelleiter vom Nutteil 1 aus in Richtung des anderen Nutteiles 1 fächerförmig auseinander, liegen oberhalb einer Schnittlinie A-A als Teil 2 der Spule nebenein ander und fügen sich danach wieder fächerförmig inein ander.
Jeder Spurenkopf unterteilt sich demnach in drei Abschnitte, in einen Teil 2, in dem alle Leiter nebeneinanderliegen, und in zwei fächerförmige über ginge von den Nut-teilen 1 zum Teil 2, die Fächerteile 3.
Die Schnittlinie A-A liegt rechtwinklig zu den Nut- teilen 1 der Spule und tangiert den äussersten Punkt der Innenseite des innersten Leiters. Im zweiten Nutteil 1 der Spule wird die ursprüng liche Leiteranordnung erreicht, jedoch gestürzt gegen über der im ersten Nutteil 1. Die Stürzung der Leiter anordnung wird durch die Gleichsinnigkeit der beeiden Fächerteile 3 erreicht.
Durch Schnittlinie B-B in Fig. 4 ist in Fäg. 5 eine Schnittfläche 4 gebildet. Wird diese Fläche 4 durch eine Ebene geschnitten, die wie Schnittlinie A-A par allel zur Stirnfläche des nicht weiter dargestellten Eisen paketes der rotierenden elektrischen Maschine verläuft, so entsteht entsprechend Fig. 6 eine Schnittfläche 5, deren Begrenzungslinien 6 eine Evolvente bilden,
wie dies durch eine Konstruktionslinie 7 besonders ver anschaulicht ist. Die Evolvente hat einen Grundkreis 8, der zentrisch zur nicht weiter dargestellten Läuferachse liegt. Der Durchmesser des Grundkreises 8 wird durch die Schrägstellung der Schnittfläche 5 (Winkel a), d. h. durch den erforderlichen Spulenabstand im Wik- kelkopf bestimmt.
In Fig. 7 ist die Reihenfolge der Einzelleiter inner halb einer Spule dargestellt, und zwar wechseln bei einer zweilagigen Spule die Einzelleiter ständig zwischen den Lagen. Dadurch wird die Windungsspannung der benachbarten Einzelleiter minimal gehalten.
Wie in Fig. 8 veranschaulicht, kreuzen sich die Leiter in einem der vier Fächerteile 3 und liegen im übrigen Teil der Spule, in den Nutteilen 1 und Spulen kopfteilen 2, nebeneinander. Die Kreuzung ist gleich zeitig der Beginn einer neuen Windung, was in Fig. 8 durch Veränderung der Leiterzahl zum Ausdruck kommt.
Das gleiche Prinzip des ständigen Wechsels der Einzelleiter zwischen den Lagen zur Reduzierung der Windungsspannung benachbarter Einzelleiter kann selbstverständlich für jede Lagenzahl angewendet wer den.
Die Ausbildung als Fächerformspule nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft für Spulen geeignet, deren Einzelleiter einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Sie ist jedoch keinesfalls darauf beschränkt.
Weiterhin ist es durch die Erfindung möglich, jede gewünschte Reihenfolge der Einzelleiter untereinander zu erreichen.