Multi-Zahnspulenwicklung für eine 3-strängige Drehfeldmaschine Multi-tooth coil winding for a 3-phase induction machine
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für eine 3-strängige Drehfeld- maschine sowie eine 3-strängige Drehfeldmaschine mit einer solchen Wick- lungsanordnung. The invention relates to a winding arrangement for a 3-strand rotary field machine and a 3-strand rotary field machine with such a winding arrangement.
Umrichter gespeiste permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PM Synchronmaschinen) kommen bei einer Vielzahl von technischen Anwendungen zum Einsatz. Aus Kostengründen werden PM Synchronmaschinen zunehmend mit so genannten Zahnspulenwicklungen ausgeführt. Die Zahnspulentechnik vereinfacht den Ständeraufbau einer PM-Synchronmaschine und ermöglicht zudem einen segmentierten Ständeraufbau, so dass der Ständer modulweise in einer Art Baukastenkonzept gefertigt werden kann. Nachteilig bei Zahnspulen- wicklungen ist es, dass diese ein breites Luftspaltfeldspektrum ausbilden, das je nach Motordesign mehr oder weniger störend sein kann.
Im Stand der Technik sind zu Zahnspulenwicklungen bereits unterschiedliche Wicklungskonzepte bekannt. Die Druckschrift US 20120228981 A1 setzt sich die Reduzierung einer Subharmonischen in Bezug auf die Arbeitsfeldwelle zur Aufgabe und schlägt als Lösung eine Mehrschichtwicklung, bestehend aus mindestens zwei Spulenseiten pro Nut, vor, wobei die Leiterzahl der Spulensei- ten in einer ersten Nut von der Leiterzahl der Spulenseiten in einer zweiten Nut verschieden ist, wobei die Spulen als Zahnspulen ausgeführt werden. Inverter-fed permanent magnet synchronous machines (PM synchronous machines) are used in a large number of technical applications. For reasons of cost PM synchronous machines are increasingly running with so-called tooth coil windings. The tooth coil technology simplifies the stator structure of a PM synchronous machine and also enables a segmented stator structure, so that the stator can be manufactured in modules in a kind of modular concept. A disadvantage of tooth coil windings is that they form a broad air gap field spectrum which, depending on the design of the motor, can be more or less disturbing. In the prior art, different winding concepts are already known for tooth coil windings. The document US 20120228981 A1 sets the reduction of a subharmonic with respect to the working field wave to the task and suggests as a solution a multilayer winding consisting of at least two coil sides per groove, before, the number of conductors of the coil sides in a first groove of the number of conductors Coil sides is different in a second groove, wherein the coils are designed as tooth coils.
In der Druckschrift US 20120001512 A1 wir ein Stator mit einer doppelten An zahl von Nuten gegenüber dem Stand der Technik vorgeschlagen. Die Spulen umschließen dabei jeweils zwei Zähne. Die Spulen sind gekennzeichnet durch unterschiedliche Windungszahlen bei gleicher Spulenweite. In the document US 20120001512 A1 we propose a stator with a double number of slots compared with the prior art. The coils enclose two teeth each. The coils are characterized by different numbers of turns with the same coil width.
Auch die Druckschrift US 20140035425 A1 beschäftigt sich mit der Reduzie- rung von unerwünschten Oberfeldern durch eine kostengünstig herstellbare Wicklung. Es wird eine Mehrschicht-Zahnspulenwicklung vorgeschlagen, wobei die einzelnen Spulen eines Stranges unterschiedliche Windungszahlen aufwei sen und die Zähne eine unterschiedliche Anzahl von Zahnspulen tragen. Auch diese Wicklungstopologie ist für kleine Polzahlen nicht zielführend. The document US 20140035425 A1 is concerned with the reduction of unwanted upper fields by a cost-producible winding. It is proposed a multilayer tooth coil winding, wherein the individual coils of a strand aufwei sen different numbers of turns and wear the teeth a different number of tooth coils. Also, this winding topology is not effective for small numbers of poles.
Bei sogenannten AC-Line-Start-Motoren besteht die Notwendigkeit der Line- Start-Funktionalität, wobei sich das breite Luftspaltfeldspektrum der Zahnspu- lenwicklungen störend auswirkt, da durch die hieraus resultierenden Oberwel- lendrehmomente der Hochlauf der Line-Start-Motoren insgesamt gestört bis unterbunden wird. Käfigläufermotoren und PM-Line-Start-Motoren sind daher mit den im Stand der Technik bekannten Zahnspulenwicklungen somit nicht sinnvoll ausführbar. In the case of so-called AC line-start motors, there is a need for line-start functionality, whereby the wide air gap field spectrum of the toothed coil windings has a disruptive effect, since the run-up of the line-start motors as a whole is disturbed by the resulting harmonic torques is prevented. Squirrel cage motors and PM line-start motors are therefore not meaningful executable with the tooth coil windings known in the prior art.
Dahingegen lassen sich z. B. kleine PM Synchronmotoren, die feldorientiert am Umrichter betrieben werden und zunehmend im Bereich der Hochdrehzahlan- triebe zum Einsatz kommen, grundsätzlich in Zahnspulentechnik ausführen. In contrast, z. B. small PM synchronous motors, which are field-oriented operated on the inverter and are increasingly used in the field of high-speed drives, basically in dental coil technology run.
Ein weiteres grundsätzliches Problem besteht in der Nutzung der Zahnspulen- wicklung bei niedrigen Polzahlen. Da Zahnspulenwicklungen Prinzip bedingt zu
höheren Polpaarzahlen tendieren, lassen sich PM Synchronmotoren mit niedri ger Polzahl (z. B. 2-polig oder 4-polig) für Hochdrehzahlantriebe mit den bekannten Zahnspulenwicklungen nur sehr beschränkt realisieren. Another fundamental problem is the use of tooth coil winding at low pole numbers. Since tooth coil windings are subject to conditional too If the number of pole pairs is higher, PM synchronous motors with a low number of poles (for example 2-pole or 4-pole) can only be implemented to a very limited extent for high-speed drives with the known tooth coil windings.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Wicklungstopologie in der Ausprägung einer Zahnspulenwicklung für eine 3-strängige Drehfeldmaschine, wie z. B. eine 3-strängige n Motorausführung vorzuschlagen, die auch bei niedrigen Polzahlen (2-polig und 4-polig) wirkungsvoll einsetzbar ist und zudem ein günstiges Wicklungsfeld- spektrum besitzt. It is therefore an object of the present invention to overcome the above-mentioned drawbacks and a winding topology in the form of a tooth coil winding for a 3-strand induction machine, such. For example, to propose a 3-stranded motor design that can be used effectively even at low pole numbers (2-pole and 4-pole) and also has a favorable winding field spectrum.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by the feature combination according to claim 1.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zahnspulen wicklung mit einem spezifischen Wicklungsschema für drei Wicklungsstränge W1 , W2, W3 vorzusehen, bestehend aus Spulengruppen mit mehrfach ineinan der verschachtelten Spulen und vorzugsweise sich stetig ändernder Weite, wo bei die Teilspulen der besagten Spulengruppen von innen nach außen (ohne Überkreuzung der Leiter der Teilspulen) sich konzentrisch umschließend ange ordnet sind, einen oder auch mehrere Zähne umfassen sowie gleiche oder unterschiedliche Spulenwindungszahlen aufweisen bei einer im Wesentlichen gleichgroßen Belegung jeder Nut mit dem gleichen wirksamen Gesamtleiter querschnitt pro Nutquerschnitt. A basic idea of the present invention is to provide a tooth coil winding with a specific winding scheme for three winding strands W1, W2, W3, consisting of coil groups with multiple interlaced nested coils and preferably continuously changing width, where in the sub-coils of said coil groups from the inside to the outside (without crossing the head of the sub-coils) are arranged concentrically surrounding, one or more teeth and include the same or different coil turns numbers at a substantially equal occupancy of each groove with the same effective overall cross-section per groove cross-section.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Spulengruppen diametral symmetrisch zueinander angeordnet sind und sich räumlich entlang des Umfangs in ihrer Anordnung in den Wicklungslagen teilweise überdecken. It is particularly preferred if the coil groups are arranged diametrically symmetrical to each other and partially overlap spatially along the circumference in their arrangement in the winding layers.
Erfindungsgemäß ist demnach eine 3-strängige Drehfeldmaschine mit einem 2p-poligen Ständer mit Wickelzähnen vorgesehen, ausgebildet mit einer Wick lungsanordnung in Zahnspulentechnik, umfassend drei Wicklungsstränge W1 , W2, W3, wobei die Wicklungsanordnung aus gewickelten Spulengruppen mit mehrfach ineinander verschachtelten Spulen (Teilspulen) gebildet wird, wobei die Teilspulen der besagten Spulengruppen sich von innen nach außen kon-
zentrisch umschließend angeordnet sind sowie zwei oder auch mehrere Wi- ckelzähne umfassen, wobei die jeweiligen Spulenwindungszahlen in den Nuten zwischen den Wickelzähnen so vorgesehen bzw. gewickelt sind, dass jeweils eine im Wesentlichen gleichgroße Belegung jeder Nut mit dem gleichen wirk samen Gesamtleiterquerschnitt der Spulen pro Nutquerschnitt gegeben ist. According to the invention, therefore, a 3-phase induction machine is provided with a 2p-pole stator with winding teeth, formed with a Wick lungsanordnung in dental coil technology, comprising three winding strands W1, W2, W3, wherein the winding assembly formed from wound coil groups with multiple nested coils (partial coils) with the sub-coils of the said coil groups turning from the inside to the outside. are arranged centrically enclosing and comprise two or more Wi- crochet teeth, wherein the respective coil winding numbers are provided or wound in the grooves between the winding teeth, that in each case a substantially equal occupancy of each groove with the same effective overall cross section of the coils per groove cross-section given is.
Besonders bevorzugt ist es, wenn sich die Spulengruppen im Stirnbereich nicht überlappen, d. h. ohne sich kreuzende Leiter, kreuzende Teilspulen oder kreu- zende Spulengruppen ausgeführt sind. It is particularly preferred if the coil groups do not overlap in the forehead area, d. H. without intersecting conductors, intersecting partial coils or crossing coil groups.
Die genannte Aufgabe kann somit durch eine 3-strängige„Multi-Zahnspulen wicklung“ gelöst werden, die auch eine verteilte Zahnspulenwicklung darstellt. Das Grundelement und damit das Gleichteil einer solchen 3-strängigen Multi- Zahnspulenwicklung ist eine q-fache Zahnspule, die 2*q benachbarte Nuten des Ständers jeweils zur Hälfte (in der Oberschicht oder der Unterschicht) belegt. Der Faktor q ist dabei vorzugsweise q = 2, 3 oder 4. The above object can thus be achieved by a 3-stranded "multi-tooth coil winding", which also represents a distributed tooth coil winding. The basic element and thus the common part of such a 3-strand multi-tooth coil winding is a q-fold tooth coil, which occupies 2 * q adjacent grooves of the stator in each case half (in the upper layer or the lower layer). The factor q is preferably q = 2, 3 or 4.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass jeweils benachbarte Wickelzähne bzw. Nuten des Ständers, zu einem Teil mit einem Wicklungsstrang, nämlich entweder in der Oberschicht oder der Un- terschicht bewickelt sind. In an advantageous embodiment of the invention, it is accordingly provided that in each case adjacent winding teeth or grooves of the stator are wound into a part with a winding strand, namely either in the upper layer or the lower layer.
Es ist weiter mit Vorteil vorgesehen, dass die Leiterzahl einer weiter außenliegenden Teilspule einer Spulengruppe größer ist als die Leiterzahl einer weiter innenliegenden Teilspule. Die Teilspulenanordnung ist stets konzentrisch. It is further provided with advantage that the number of conductors of a further outer partial coil of a coil group is greater than the number of conductors of a further inner partial coil. The partial coil arrangement is always concentric.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiterzahl der Teilspulen von der äußeren zur inneren Teilspule hin, abnimmt. In einer dabei besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lei terzahl der Teilspulen von der äußeren zur inneren Teilspule hin stetig abnimmt, sozusagen die Abnahme der Leiterzahl von Teilspule zu Teilspule in den glei chen Schritten abnimmt. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the number of conductors of the partial coils decreases from the outer to the inner partial coil. In a case of particularly advantageous embodiment, it is provided that the Lei terzahl of the coil sections decreases steadily from the outer to the inner coil section, so to speak, the decrease in the number of conductors from partial coil to partial coil in the moving surfaces decreases steps.
Eine für die Praxis besonders geeignete Ausgestaltung sieht vor, dass mit q = 3 genau 3 Teilspulen um die entsprechende Multi-Zahnspule gewickelt sind und
die Anzahl der Leiter der Teilspulen einer Multi-Zahnspule wie folgt verteilt sind: a. die äußerste Teilspule (T) : Zo Leiter + DZ Leiter b. die mittlere Teilspule (T) : Zo Leiter A particularly suitable embodiment for the practice provides that with q = 3 exactly 3 partial coils are wound around the corresponding multi-tooth coil and the number of conductors of the sub-coils of a multi-tooth coil are distributed as follows: a. the outermost subcoil (T): Zo conductor + DZ conductor b. the middle part coil (T): Zo ladder
c. die innere Teilspule (T) : Zo Leiter - DZ Leiter c. the inner part coil (T): Zo conductor - DZ conductor
Dabei stellt der Wert Zo eine vorbestimmte Anzahl an Leitern in der besagten Teilspule dar, während DZ die Differenz der Leiterzahl zu der jeweils außenlie- genden bzw. innenliegenden Teilspule. In this case, the value Zo represents a predetermined number of conductors in the said partial coil, while DZ represents the difference between the number of conductors and the respective external or internal partial coil.
Andere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher darge stellt. Other advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims or are together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures closer Darge presents.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 einen Zonenplan mit Kennzeichnung der Spulenführung für die Fig. 1 shows a zone plan with identification of the coil guide for the
Fälle q= 2, 3 und 4, Cases q = 2, 3 and 4,
Fig. 2 einen Strang-Zonenplan einer 2-poligen, 3-strängigen Zahnspu- lenwicklung für die Fälle q = 2, 3 und 4, 2 shows a strand zone plan of a 2-pole, 3-strand tooth coil winding for the cases q = 2, 3 and 4,
Fig. 3 einen Zonenplan einer 2-poligen, 3-strängigen Zahnspulen- wicklung für den Fall q = 4, 3 shows a zone plan of a 2-pole, 3-stranded tooth coil winding for the case q = 4, FIG.
Fig. 4 einen Zonenplan mit unterschiedlichen Leiterzahlen für eine Multi-4 shows a zone plan with different numbers of conductors for a multi-
Zahnspule mit q = 3, Tooth coil with q = 3,
Fig. 5 eine alternative Ausführung eines Zonenplans zur Fig. 4 mit unter schiedlichen Leiterzahlen für eine Multi-Zahnspule mit q = 3, 5 shows an alternative embodiment of a zone plan to FIG. 4 with different numbers of conductors for a multi-tooth coil with q = 3,
Fig. 6 zwei Zonenpläne mit unterschiedlichen Leiterzahlen für eine Multi-6 shows two zone plans with different numbers of conductors for a multi
Zahnspule mit q = 4 und Tooth coil with q = 4 and
Fig. 7 einen Zonenplan einer 2-poligen, 3-strängigen Zahnspulen-
Wicklung für eine Multi-Zahnspule mit q = 4 mit einer abnehmen den Leiterzahl aber identischen Nutfüllung. 7 shows a zone plan of a 2-pole, 3-stranded tooth coil Winding for a multi-tooth coil with q = 4 with a decrease in the number of conductors but identical groove filling.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 1 bis 7 näher be schrieben, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche strukturelle oder funktiona le Merkmale hinweisen. Die Figur 1 zeigt einen Zonenplan mit Kennzeichnung der Spulenführung für die Fälle q= 2, 3 und 4 (wobei x und * die jeweilige Wick lungsrichtung bzw. Bestromungsrichtung angibt). The invention will be described in more detail below with reference to Figures 1 to 7, wherein like reference numerals refer to the same structural or Funktionsa le features. FIG. 1 shows a zone plan with identification of the coil guide for the cases q = 2, 3 and 4 (where x and * indicate the respective winding direction or energization direction).
Ein 2-poliger, 3-strängiger Drehfeldständer mit Multi-Zahnspulenwicklung um fasst genau N = 3 x 2q = 6q Nuten N, was im Falle der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiele bedeutet, bei q = 2 (12 Nuten), bei q = 3 (18 Nuten) und bei q = 4 (24 Nuten). Jeder Wicklungsstrang W1 , W2, W3 der 3-strängigen Mul- ti-Zahnspulenwicklung besteht dabei entsprechend der Figur 2 aus zwei Multi- Zahnspulen, die sich einmal in der Unterschicht US und einmal in der Ober schicht OS befinden.. Die zwei Multi-Zahnspulen eines Wicklungsstranges sind genau um eine Polteilung, also um N/2p Nutteilungen (wobei 2p die Polzahl ist) gegeneinander versetzt, im genannten Ausführungsbeispiel um 3q Nutteilun gen, und sind dadurch diametral symmetrisch angeordnet. Die Wickelrichtung und demzufolge die Stromrichtung beider Multi-Zahnspulen der Wicklungs stränge W1 , W2 ist jedoch umgekehrt. Der Übergang auf eine höhere Ständer nutzahl erhöht zwar den Wicklungsaufwand, jedoch verbessern sich dadurch das Oberfeldverhalten und die Wicklungsentwärmung über das Blechpaket des Ständers. Ferner ermöglicht ein geringeres Kupfervolumen der Teilspulen eine Vereinfachung beim Wickelprozess. A 2-pole, 3-strand rotary stator stand with multi-tooth coil winding summarizes exactly N = 3 x 2q = 6q grooves N, which means in the case of the embodiments shown in Figure 1, at q = 2 (12 slots), at q = 3 (18 slots) and q = 4 (24 slots). Each winding strand W1, W2, W3 of the 3-strand multi-tooth coil winding consists, according to FIG. 2, of two multi-tooth coils which are located once in the lower layer US and once in the upper layer OS. The two multi-tooth coils of a winding strand are exactly offset by a pole pitch, ie by N / 2p slot pitches (where 2p is the pole number) against each other, conditions in the mentioned embodiment by 3q Nutteilun, and are thus arranged diametrically symmetrical. The winding direction and therefore the current direction of both multi-tooth coils of the winding strands W1, W2 is reversed. Although the transition to a higher stand payload increases the winding effort, but thereby improve the upper field behavior and the Wicklungsentwärmung on the laminated core of the stator. Furthermore, a smaller copper volume of the partial coils allows a simplification in the winding process.
Die Fig. 2 zeigt einen Strang-Zonenplan einer 2-poligen, 3-strängigen Zahnspu lenwicklung für die Fälle q = 2, 3 und 4, wobei beispielhaft der Wicklungsstrang W1 gezeigt ist. Die Wicklungsstränge W1 , W2, W3 der 2-poligen Drehfeldwick lung entsprechend der Figur 3 sind gegeneinander um N/3p Nutteilungen ver setzt, was in dem Ausführungsbeispiel 2q Nutteilungen bedeutet. In der Figur 3 ist der Zonenplan einer 2-poligen, 3-strängigen Zahnspulenwicklung für den Fall q = 4 dargestellt.
Sofern eine höherpolige Drehfeidwicklung benötigt wird, so lässt sich dies einfach dadurch realisieren, dass der in der Figur 3 gezeigte Zonenplan entsprechend der gewünschten Polpaarzahl multipliziert wird, bei einer 4-poligen Wick lung also verdoppelt wird. Fig. 2 shows a strand zone plan of a 2-pole, 3-strand Zahnspu lenwicklung for the cases q = 2, 3 and 4, wherein the winding strand W1 is shown by way of example. The winding strands W1, W2, W3 of the 2-pole Drehfeldwick ment according to the figure 3 are set against each other by N / 3p slot pitches ver, which means in the embodiment 2q slot pitches. FIG. 3 shows the zone plan of a 2-pole, 3-pole tooth coil winding for the case q = 4. If a higher-pole rotary field winding is required, this can be achieved simply by multiplying the zone plan shown in FIG. 3 in accordance with the desired number of pole pairs, ie by doubling in the case of a 4-pole winding.
Betrachtet man nun das Luftspaltfeldspektrum für die Ausführungsform einer 3- strängigen Multi-Zahnspulenwicklung, so wird ein Luftspaltfeldspektrum mit den folgenden Ordnungszahlen erregt: v/p :1 + 6*g mit g = 0, ±1 , ±2, ±3, ±4, ... Considering the air-gap field spectrum for the embodiment of a 3-stranded multi-tooth coil winding, an air-gap field spectrum is excited with the following atomic numbers: v / p: 1 + 6 * g where g = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ± 4, ...
Sofern man den Nutschlitz als vernachlässigbar betrachtet, ergeben sich betragsmäßig genau q unterschiedliche Wicklungsfaktoren, die sich, wie in nach folgender Tabelle für q- 2, 3 und 4 dargestellt, zyklisch wiederholen. If the slot slot is considered to be negligible, exactly q results in different winding factors, which repeat cyclically, as shown in the following table for q-2, 3 and 4.
Es ist auch möglich, die q konzentrischen Teilspulen T einer Multi-Zahnspule, die nach Figur 1 ein sich wiederholendes Gleichteil darstellen, mit unterschiedli chen Leiterzahlen auszuführen, um das Luftspaltfeldspektrum weiter zu verbes- sern. Es ist dabei sinnvoll, wenn die unterschiedlichen Leiterzahlen der Teilspu- len T jeweils so gewählt werden, dass sich bei allen Nuten trotzdem eine gleich hohe Nutfüllung einstellt. It is also possible to carry out the q-concentric partial coils T of a multi-tooth coil, which according to FIG. 1 represent a repeating common part, with different numbers of conductors in order to further improve the air-gap field spectrum. In this case, it makes sense if the different numbers of conductors of the partial coils T are each selected such that nevertheless an equally high groove filling is established for all the grooves.
Um den Grundfeld-Wicklungsfakor zu erhöhen, ist es notwendig, die Leiterzah-
len der q konzentrischen Teilspulen T einer Multi-Zahnspule so zu staffeln, dass die Leiterzahlen von der äußeren Teilspule T hin zur inneren Teilspule T stetig d. h. gleichmäßig abfällt. Dieser Wicklungszustand ist in der Figur 4 dargestellt. Die Figur 4 zeigt hierzu einen Zonenplan mit unterschiedlichen Leiterzahlen für eine Multi-Zahnspule mit q = 3. In order to increase the fundamental field winding factor, it is necessary to len of the q concentric partial coils T of a multi-tooth coil to stagger so that the numbers of conductors from the outer part coil T toward the inner part coil T steadily, ie evenly drops. This winding state is shown in FIG. For this purpose, FIG. 4 shows a zone plan with different numbers of conductors for a multi-tooth coil with q = 3.
Die Figur 4 zeigt demnach einen für die Praxis besonders relevante Ausfüh rungsform, nämlich den Fall mit q = 3. Es ergibt sich für alle Nuten N der kom- pletten 3-strängigen Drehfeldwicklung eine gleich hohe Nutfüllung, wenn fol gende Staffelung der Leiterzahlen verwendet wird. Accordingly, FIG. 4 shows an embodiment which is particularly relevant in practice, namely the case with q = 3. For all the grooves N of the complete 3-phase rotating field winding, an equally high slot filling results if the following graduation of the number of conductors is used ,
Die Anzahl der Leiter der Teilspulen T einer Spulengruppe G ist dann wie folgt verteilt: The number of conductors of the partial coils T of a coil group G is then distributed as follows:
a. die äußerste Teilspule T : Zo Leiter + D Z Leiter a. the outermost subcoil T: Zo conductor + D Z conductor
b. die mittlere Teilspule T : Zo Leiter b. the middle part coil T: Zo conductor
c. die innere Teilspule T : Zo Leiter - D Z Leiter. c. the inner part coil T: Zo conductor - D Z conductor.
In einer alternativen Ausführungsform kann auch eine nicht stetige Staffelung der Leiterzahlen gewählt werden. Figur 5 zeigt hierzu eine alternative Ausfüh rung eines Zonenplans mit unterschiedlichen Leiterzahlen für eine Multi- Zahnspule mit q = 3. Es bleibt die resultierende Drehfeldwicklung weiterhin symmetrisch, aber die Ständernuten weisen keine einheitliche Nutfüllung auf.In an alternative embodiment, a non-continuous graduation of the conductor numbers can be selected. Figure 5 shows an alternative Ausfüh tion of a zone plan with different numbers of conductors for a multi-tooth coil with q = 3. It remains the resulting rotating field winding continues to be symmetrical, but the stator grooves have no uniform Nutfüllung.
Für diesen Fall nicht einheitlicher Nutfüllungen durch ungleiche Leiterzahlen, können die Teilspulen T einer Multi-Zahnspulenwicklung mit unterschiedlichen Wicklungsdragt-Durchmessern ausgeführt werden. Hierdurch lassen sich das Kupfervolumen sowie die Nutfüllung steigern und der effektive Gesamtleiter querschnitt über alle Nuten dennoch weitgehend einheitlich gestalten. In this case, non-uniform groove fillings due to unequal number of conductors, the partial coils T of a multi-tooth coil winding with different Wicklungsdragt diameters can be performed. As a result, the copper volume and groove filling can be increased and the effective overall conductor cross-section over all grooves still largely uniform.
In einer besonders vorteilhaften (nicht dargestellten) Ausführungsform können die Teilspulen T einer Multi-Zahnspulenwicklung mit gleichen Wickeldraht durchmessern, jedoch aus x parallel geschalteten Spulen mit x-facher Win dungszahl gebildet werden, um den Nutfüllgrad anzuheben und zu vereinheitli chen.
Im unteren Leistungsbereich ist bei 2-poligen Drehfeldmaschinen auch der Fall q = 4 von hoher praktischer Relevanz. In der Figur 6 sind zwei Möglichkeiten für eine Leiterstaffelung dargestellt, die bei der kompletten 3-strängigen Drehfeldwicklung bei allen Ständernuten zu einer identischen Nutfüllung führen. In a particularly advantageous embodiment (not shown), the partial coils T of a multi-tooth coil winding with the same winding wire diameter, but from x parallel coils with x-fold Win number can be formed to raise the Nutfüllgrad and unify chen. In the lower power range, the case q = 4 is of high practical relevance in 2-pole induction machines. FIG. 6 shows two possibilities for a conductor separation, which lead to an identical slot filling in the case of the complete 3-phase field winding in all stator slots.
Die Figur 7 zeigt je einen Zonenplan einer 2-poligen, 3-strängigen Zahnspulen- wicklung für eine Multi-Zahnspule mit q = 4 mit einer abnehmenden Leiterzahl aber identischen Nutfüllung, wobei in der oberen Ansicht eine stetige Reduzie- rung der Leiterzahl erfolgt, während in der unteren Ansicht ein Zonenplan mit einer quasi-stetigen Abnahme der Leiterzahl dargstellt ist. FIG. 7 shows in each case a zone plan of a 2-pole, 3-strand tooth coil winding for a multi-tooth coil with q = 4 with a decreasing number of conductors but identical slot filling, whereby in the upper view a continuous reduction of the number of conductors takes place in the lower view, a zone plan is shown with a quasi-steady decrease in the number of conductors.
Eine quasi-stetig abnehmende Leiterzahl, bei der nur zwei unterschiedliche Lei- terzahlen Verwendung finden, ist immer dann realisierbar, wenn q durch 2 ganzzahlig teilbar ist, also für q = 2, 4, 6, ... A quasi-steadily decreasing number of conductors, where only two different numbers of conductors are used, can always be realized if q is divisible by 2 integers, that is, for q = 2, 4, 6, ...
Wird mit Za die höhere Leiterzahl der äußeren Teilspulen T und mit Zi die ge- ringere Leiterzahl der inneren Teilspulen T bezeichnet, so kann eine Aufteilung der Leiterzahlen in einem Verhältnis von Zi/Za mit einem Wert von etwa 0,73 gewählt werden, bei dem die Wicklungsfaktoren der 5. und 7. Ordnung zu Null gebracht werden und der Grundfeldwicklungsfaktor gleichzeitig gesteigert wer- den kann, wie es die nachfolgende Tabelle für den Fall q = 4 verdeutlicht. If Za denotes the higher number of conductors of the outer partial coils T and Zi the lower number of conductors of the inner partial coils T, then a division of the numbers of conductors in a ratio of Zi / Za with a value of approximately 0.73 can be selected the winding factors of the 5th and 7th order are brought to zero and the basic field winding factor can be increased simultaneously, as shown in the following table for the case q = 4.
Durch eine weitere Reduzierung des Verhältnisses von Zi/Za lässt sich der Grundfeldwicklungsfaktor weiter steigern. Für ein Verhältnis von etwa 0,53 er-
hält man Wicklungsfaktoren für die Oberfelder der 5. und 7. Ordnung entspre- chend dem Fall Zi/Za = 1. Der Grundfeldwicklungsfaktor kann weiter auf den Wert von 0,5480 gesteigert werden. Das entspricht einer Steigerung um rund 15 % im Vergleich zur Aufteilung Zi/Za = 1. Die nachfolgende Tabelle verdeut- licht das wieder am Beispiel q = 4. By further reducing the ratio of Zi / Za, the basic field winding factor can be further increased. For a ratio of about 0.53 If one considers winding factors for the upper fields of the 5th and 7th order corresponding to the case Zi / Za = 1, the basic field winding factor can be further increased to the value of 0.5480. This corresponds to an increase of around 15% compared to the division Zi / Za = 1. The following table clarifies this again using the example q = 4.