DE1258503B

DE1258503B - Winding for armature of electrical commutator machines

Info

Publication number: DE1258503B
Application number: DE1963L0046248
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Hall
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-11-06
Filing date: 1963-11-06
Publication date: 1968-01-11

Description

Wicklung für Anker elektrischer Kommutatormaschinen Bekanntlich bereitet die Kommutierung bei elektrischen Stromwendermaschinen infolge der dabei auftretenden Reaktanzspannungen (Nutstreuflüsse) erhebliche Schwierigkeiten. Insbesondere bei Grenzleistungsmaschinen treten im Zusammenhang mit den Reaktanzspannungen in sehr vielen Fällen hohe Stromverdrängungsverluste auf. Diese Stromverdrängungsverluste wachsen bei sonst gleicher Anordnung zusätzlich mit der Leiterhöhe. Umgekehrt wird bei sonst gleicher Anordnung und bei Erhöhung der Leiterstäbe die Reaktanzspannung nicht so viel erhöht wie die Stromverdrängungsverluste.Winding for armature electrical commutator machines is known to be prepared the commutation in electrical commutation machines as a result of the occurring Reactance stresses (slot leakage fluxes) cause considerable difficulties. Especially with Limit power machines occur in connection with the reactance voltages in many cases high current displacement losses. These current displacement losses grow with the height of the ladder if the arrangement is otherwise the same. It is reversed with otherwise the same arrangement and with an increase in the conductor bars, the reactance voltage not increased as much as the current displacement losses.

Die Stromverdrängung hat bekanntlich eine dämpfende Wirkung auf den Fluß, also auch auf die Reaktalizspannung. Um den Stromverdrängungseffekt, soweit er durch die Höhe der Leiter verursacht wird, zu mindern, ist es bekanntgeworden, Spulen in radialer Richtung zu unterteilen und dieseTeilspulen parallel zu schalten; ähnliche Anordnungen sind als sogenannte Röbelstäbe oder verdrillte Stäbe bei Synchronmaschinen bekanntgeworden. Der Stromverdrängung entspricht eine Verzögerung des Nutstreuflusses, welcher durch die nunmehrige Minderung der Stromverdrängung wieder weitgehend aufgehoben wird. Durch die Verröbelung wird wiederum die Reaktanzspannung höher, welche im wesentlichen von der Änderung des Nutstreuflusses hervorgerufen wird.The current displacement is known to have a dampening effect on the Flux, thus also on the Reaktaliz tension. To the current displacement effect, so far it is caused by the height of the ladder, it has become known To divide coils in the radial direction and to connect these sub-coils in parallel; Similar arrangements are as so-called Röbel rods or twisted rods in synchronous machines known. The current displacement corresponds to a delay in the slot leakage flux, which is largely canceled out by the current reduction in current displacement will. The reactance voltage, which in the is essentially caused by the change in the groove leakage flux.

Um die Reaktanzspannung klein zu halten, müßte man also den Nutstreufluß verzögern, also die Stromverdrängung groß halten. Andererseits werden dadurch die entsprechenden ohmschen Verluste erhöht. Um diesen beiden gegensätzlichen Forderungen gerecht zu werden, ist es bekanntgeworden, die Nut zusätzlich mit einem Nutdämpfer auszustatten. Dieser besteht aus einem entsprechend dimensionierten und geformten Leitermaterial, welches nur induktiv stromdurchflossen ist. Der Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß er zusätzlich Platz beansprucht, ohne dabei die Leistung der Maschine zu erhöhen. Auch ist seine Dimensionierung außerordentlich schwierig.In order to keep the reactance voltage small, one would have to use the slot leakage flux delay, so keep the current displacement large. On the other hand, the corresponding ohmic losses increased. To these two opposing demands To do justice, it has become known that the groove is additionally provided with a groove damper equip. This consists of a suitably dimensioned and shaped Conductor material through which current flows only inductively. The disadvantage of this Arrangement can be seen in the fact that it takes up additional space without the Increase the performance of the machine. Its dimensions are also extraordinary difficult.

Um den Nachteil der Nutdämpfer, die zusätzlich Platz beanspruchen, zu umgehen, ist es nach der deutschen Patentschrift 573 639 bekannt, einen Teil der Spulenleiter, die mit Rücksicht auf die Stromverdrängungsverluste unterteilt sind, massiv auszuführen, also als Dämpfungsleiter zu benutzen. Dabei werden die Massivleiter entweder in der Mitte der Nut oder an beiden Nutwänden liegend angeordnet. Diese Maßnahme ist jedoch nur dann erfolgversprechend, wenn die massiven Leiter zufällig die zuletzt kommutierende Spule bilden. Diese Erkenntnis liegt aber bei dieser Veröffentlichung noch nicht vor. Die Erhöhung der an sich nachteiligen Wirbelstromverluste bringt nur dann eine wesentliche Verbesserung der Reaktanzspannung, wenn es sich um eine zuletzt kommutierende Spule handelt.In order to avoid the disadvantage of slot dampers, which also take up space, it is known from German patent specification 573 639 to make part of the coil conductors, which are subdivided with regard to the current displacement losses, massive, i.e. to use them as damping conductors. The solid conductors are arranged either in the middle of the slot or on both slot walls. However, this measure is only promising if the solid conductors happen to form the last commutating coil. However, this knowledge is not yet available for this publication. The increase in eddy current losses, which are disadvantageous per se, only brings about a significant improvement in the reactance voltage if the coil is last commutating.

Davon ausgehend wird bei einer Wicklung für Anker elektrischer Kommutatormaschinen mit Min.. destens zwei Spulen je Lage, deren Spulenleiter teils massiv ausgebildet und teils radial unterteilt sind, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die massiven, die größere Leiterhöhe aufweisenden Spulenleiter die zuletzt kommutierende Spule der Spulengruppe bilden, deren Spulen in den gleichen Nuten liegen.Proceeding from this, in a winding for armature electrical commutator machines with at least two coils per layer, the coil conductors of which are partly solid and partly radially subdivided, the invention proposes that the massive coil conductors with the greater conductor height form the last commutating coil of the coil group whose coils are in the same slots.

Dabei sind als zuletzt kommutierende, also selbständig kommutierende Spulen diejenigen zu verstehen, die am Ende der Stromänderung nur mit galvanisch geöffneten, benachbarten Spulen derselben Nut magnetisch voll gekoppelt sind.The last commuting, i.e. independently commuting Coils to understand those that at the end of the current change only with galvanic open, adjacent coils of the same slot are magnetically fully coupled.

Unselbständig kommutierende Spulen sind dagegen diejenigen, die Hain Ende des Kommutierungsvorganges eventuell vorhandene magnetische Energie an benachbarte, magnetisch voll gekoppelte und galvanisch kurzgeschlossene Spulen übertragen können.In contrast, coils that commute independently are those that Hain End of the commutation process any existing magnetic energy to neighboring, be able to transmit magnetically fully coupled and galvanically short-circuited coils.

Die Stromverdränggungsverluste werden bei den unselbständig kommutierenden Spulen durch deren entsprechend geringe Leiterhöhe klein gehalten. Die nachteiligen Folgen einer hohen Reaktanzspannung wirken sich nur bei selbständig kommutierenden Spulen aus, da die unselbständig kommutierenden ihre am Ende des Kommutierungsvorganges noch vorhandene magnetische Energie an benachbarte Spulen weitergeben können. Die selbständig kommutierende Spule erhält durch die fehlende bzw. geänderte Flußverzögerung die volle Reaktanzspannung. Die fehlende Flußverzögerung kann aber nun durch Stromverdrängung hervorgerufen werden, da die selbständig kommutierende Spule, die an jeder Stelle innerhalb der Nut angeordnet werden kann, entsprechend dem Erfindungsvorschlag mit einer größeren Leiterhöhe ausgebildet ist. Dadurch wird also in wünschenswerter Weise die Reaktanzspannung vermindert.The current displacement losses are kept small in the case of the dependently commutating coils due to their correspondingly low conductor height. The disadvantageous consequences of a high reactance voltage only have an effect in the case of independently commutating coils, since the non-independently commutating coils can pass on their magnetic energy still present at the end of the commutation process to neighboring coils. The independently commutating coil receives the full reactance voltage due to the missing or changed flux delay. The lack of flux delay can now be caused by current displacement, since the independently commutating coil, which can be arranged at any point within the groove, is designed with a greater conductor height in accordance with the proposal of the invention. This desirably reduces the reactance voltage.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist somit darin zu sehen, daß ein größerer Teil der Spulen, und zwar alle unselbständig. kommutierenden, durch die Ausbildung mit geringerer Höhe und die dadurch erfolgende Minderung der Stromverdrängung geringere Verluste haben, während die bei der selbständig kommutierenden Spule wünschenswerte Flußverzögerung und die damit verbundenen Stromverdrängungsverluste nur bei dieser auftritt, nämlich durch ihre größere Leiterhöhe. Die durch Stromverdrängung auftretenden Verluste werden also in dem Verhältnis der unselbständig kommutierenden zu der Gesamtzahl der Spulen verringert. Beispielsweise würde bei fünf Spulen pro Lage und einer selbständig kommutierenden Spule eine Erhöhung der Stromverdrängungsverluste im Verhältnis 5: 4 erfolgen, wobei die sonst bei zu hohen Reaktanzspannungen auftretenden Nachteile trotzdem nahezu vollständig ausgeglichen werden.The main advantage of the invention is thus to be seen in the fact that a larger part of the coils, and indeed all of them, are dependent. commutating, due to the design with a lower height and the resulting reduction in current displacement have lower losses, while the flux delay desirable in the independently commutating coil and the associated current displacement losses only occur with this, namely due to its greater conductor height. The losses caused by current displacement are thus reduced in the ratio of the non-independently commutating to the total number of coils. For example, with five coils per layer and one independently commutating coil, the current displacement losses would increase in a ratio of 5: 4, whereby the disadvantages that otherwise occur with excessively high reactance voltages are almost completely compensated.

Die Erfindung wird an Hand eines Beispiels in der Zeichnung beschrieben, in welcher eine Nut 1 in einem Anker einer elektrischen Stromwendermaschine dargestellt ist. In ihr sind fünf Spulen pro Lage angeordnet, wobei die in der Zeichnung jeweils links dargestellten vier Spulen 2 diejenigen sind, welche unselbständig kommutieren, wobei diese in ihrer jeweiligen Lage außerdem noch radial unterteilt und dann parallel geschaltet sind. Die jeweils ganz rechts in der Lage angeordneten Spulen 3 sind die selbständig kommutierenden und mit größerer Leiterhöhe ausgebildet als die unselbständig kommutierenden. Dabei ist es aus Fertigungsgründen vorteilhaft, die Höhe der selbständig kommutierenden Spulen 3 so zu bemessen, daß sie gleich der Summe der Höhe der unselbständig kommutierenden und unterteilten Spulen 2 einschließlich des Isolationsmaterials ist.The invention is described using an example in the drawing, in which a groove 1 is shown in an armature of an electric commutator. Five coils per layer are arranged in it, the four coils 2 shown in each case on the left in the drawing being those which commutate independently, these being also subdivided radially in their respective position and then connected in parallel. The coils 3 arranged on the far right in the position are the independently commutating ones and are designed with a greater conductor height than the non-independently commutating ones. For manufacturing reasons, it is advantageous to dimension the height of the independently commutating coils 3 so that it is equal to the sum of the height of the dependently commutating and subdivided coils 2 including the insulation material.

Selbstverständlich wird man eine derartige Anordnung, wie sie in der Zeichnung beschrieben ist, nur für in einer Drehrichtung laufende Anker von elektrischen Stromwendermaschinen anwenden, da ja bei Drehrichtungsumkehr die selbständig kommutierenden Spulen wechseln (in der Zeichnung nach links).Of course, you will have such an arrangement as in the Drawing is described, only for armature running in one direction of rotation of electrical Use commutator machines, since the automatically commutating ones when the direction of rotation is reversed Change bobbins (to the left in the drawing).

Eine Anordnung von selbständig kommutierenden Spulen mit größerer Leiterhöhe in nur einer Lage ist bei Treppenwicklungen besonders vorteilhaft. Diese können bekanntlich in der einen Lage noch magnetisch voll gekoppelt mit benachbarten unselbständig kommutierenden und galvanisch noch kurzgeschlossenen Spulen sein, während die in der anderen Lage befindlichen Spulenhälften nicht mehr mit derartigen Spulen gekoppelt sind. Eine Erhöhung des Leiters empfiehlt sich deshalb nur in der letztgenannten Lage.An arrangement of independently commutating coils with a larger The height of the ladder in only one layer is particularly advantageous for stair windings. These As is well known, they can still be fully magnetically coupled with neighboring layers in one position be dependently commutating and galvanically still short-circuited coils, while the reel halves located in the other position no longer have such Coils are coupled. Raising the head is therefore only recommended in the the latter situation.

Claims

1. A winding for anchoring electrical commutator with at least two coils per layer, the coil conductors are partly made solid and partly divided radially, d a d u rch g e nzeichnct -ken that the solid, the larger conductor height having coil conductors, the last commutating coil form the coil group, the coils of which lie in the same grooves.

2. winding according spoke 1, characterized in that only one coil side of the last commutating coil consists of a solid conductor. Documents considered: German Patent No. 573 639; British Patent No. 444 816.