DE10141802A1 - Elektrische Maschine mit unterschiedlichen Ständernuten - Google Patents

Elektrische Maschine mit unterschiedlichen Ständernuten

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Hans Tischmacher
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
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    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165Shape, form or location of the slots

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Ständer (1) mit Ständernuten (4), welche Ständernutgründe (20) ausbilden und einem Rotor (74). Die elektrische Maschine ist in ihrer Leistung zu verbessern, indem die von den Ständernutgründen (20) ausgebildete Hüllkurve unterschiedlich zu einem Kreis ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einem Ständer und einem Rotor.
  • Elektrische Maschinen mit einem Ständer, mit Ständernuten und mit einem Rotor sind bekannt.
  • Eine elektrische Maschine mit einem kreisförmigem Rotor und einem Ständer ist aus der US 5,747,900 bekannt. Innerhalb des Ständers sind die Ständernuten, welche die Ständerwicklungen aufnehmen, rotationssymmetrisch in einem Kreis angeordnet. Alle Ständernuten sind symmetrisch aufgebaut und weisen identische Ausführungsformen bezüglich der Ständernuttiefe und der Ständernutbreite auf. Die Ständernuten weisen eine Ständernutöffnung auf, welche zur Rotationsachse gerichtet ist und einen Ständernutgrund, welcher zur Außenseite des Ständers hin gerichtet ist. Die Rotationsachse ist die Achse, in welcher sich der Rotor dreht. Die von den Nutgründen ausbildbare Hüllkurve ist kreisförmig. Die Hüllkurve ergibt sich durch die Verbindung der Ständernutgründe untereinander. Durch die gleichen Abstände der Ständernutgründe von der Rotationsachse ergibt sich die Kreisform. Abhängig von der Ausgestaltung der Außenfläche des Ständers ergeben sich unterschiedliche kleinste Abstände zwischen den Nutgründen und der Außenfläche des Ständers. Im Bereich großer Abstände verlaufen Kühlkanäle innerhalb des Ständers zu dessen Kühlung.
  • Sind die Außenmaße einer elektrischen Maschine vorgegeben, so sind beispielsweise die Kühlung und der Radius des Rotors, welcher auch als Läufer bezeichnet wird, begrenzende Faktoren für die Leistung der elektrischen Maschine. Der Ständer der elektrischen Maschine ist so ausgebildet, dass z. B. durch Kühlkanäle der Ständer gekühlt ist. Insbesondere in den Bereichen mit großen Abständen zwischen dem Ständernutgrund und der Außenfläche des Ständers sind Kühlkanäle ausführbar. Insbesondere bei eckig ausgeführten Außenformen eines Ständers ergeben sich in den Ecken große Bereiche zwischen Ständernutgründen und Ständeraußenfläche für Kühlkanäle.
  • Über den gesamten Umfang des durch die Ständernuten gebildeten Kreisen schließt sich ein Kreissegment, welches den magnetischen Fluss trägt und auch als magnetisches Joch bezeichnet wird. Bei eckig ausgeführten Außenformen eines Ständers, bzw. eines Ständerblechpaketes ergeben sich in den Bereichen der Außenflanken zwischen den Ecken Bereiche mit vergleichsweise geringem Abstand zwischen den Ständernutgründen und der Außenfläche des Ständers. Dort sind dann keine oder nur kleine Kühlkanäle. In den Eckbereichen mit vielen und großen Kühlkanälen ist die elektrische Maschine, z. B. eine Wechselstrommaschine, gut gekühlt im Vergleich zu den Bereichen der Außenflanken. Durch die ungleiche Kühlung ergibt sich eine ungleiche Temperaturverteilung und eine ungleiche Beanspruchung der elektrischen Maschine. Die Leistung der elektrischen Maschine wird durch den schwächsten Kühlbereich beschränkt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine kompakte elektrische Maschine anzugeben, deren Leistung verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Bei einer elektrischen Maschine mit einem Rotor, mit einer Rotationsachse und einem Ständer mit Ständerblechen, welche Ständernuten aufweisen, die eine Ständernutöffnung und einen Ständernutgrund ausbilden, ist die von den Ständernutgründen ausbildbare Hüllkurve unterschiedlich zu einem Kreis.
  • Bisher waren durch die Vorgabe der kreisförmigen Ausbildung der Ständernutgründe und durch eine frei wählbare Außenkontur des Ständers, die Abstände zwischen der Außenkontur und den Ständernutgründen fest vorgegeben. Bei der Anordnung der Ständernutgründe in einer von einem Kreis bzw. einer Kreisform unterschiedlichen Gestalt, ergibt sich ein weiterer Freiheitsgrad zur Optimierung der elektrischen Maschine. Auch die Hüllkurve der Ständernutgründe nimmt eine von einem Kreis unterschiedliche Gestalt an. Ist beispielsweise die Außenkontur durch äußere Umstände, wie den Einbauort der elektrischen Maschine oder durch die Kompatibilität bezüglich der Baugröße zu bisher bestehenden elektrischen Maschinen vorgegeben, so kann nun die Leistung der elektrischen Maschine durch die Ausgestaltung der Ständernutgründe und somit auch der Ständernuten optimiert werden. Die Leistung lässt sich dadurch verbessern, dass die Kühlung der elektrischen Maschine verbessert ist. Ist durch Veränderung der Position von Ständernutgründen zur Rotationsachse hin der Abstand zur Außenfläche vergrößert, so sind in diesem Bereich vorhandene Kühlkanäle vergrößerbar und/oder neue zusätzliche Kühlkanäle sind projektierbar. Da die Position der Ständernutöffnung nicht verändert ist, verkleinert sich die Ständernuttiefe. Der Füllungsgrad der Ständernuten bleibt unbeeinflusst genau so wie die Breite des Bereiches außerhalb der Ständernutgründe, durch welchen der magnetische Fluss geführt wird. Die Leistung der elektrischen Maschine ist auch durch eine Vergrößerung des Radius des Rotors und der kreisförmigen Hüllkurve, welche durch die Ständernutöffnungen aufgespannt ist, vergrößerbar. Durch den größeren Radius vergrößern sich die Momente.
  • Bei einer elektrischen Maschine ist deren Leistung durch die Leistung bei verschiedenen Betriebszuständen definiert. So gibt es eine Leistung für Dauerlast oder auch für verschiedene Betriebszyklen auch Fahrspiele genannt. Die Verbesserung der Leistung betrifft wenigstens eine dieser Definitionen.
  • Insbesondere bei einer eckigen Außengestalt des Ständers sind die Ständernutgründe in den Eckbereichen näher an die Außenseite des Ständers gerückt, ohne dass dadurch sich eine Veränderung der bisher bekannten Ständernutöffnungen in deren Größe und Lage ergibt. Der bisher im Stand der Technik genutzte Bereich zur Führung des Ständerflusses ist nun von einem Kreisring zu einem geschlossenen Band gewandelt. Dabei ist die Breite des Kreisrings ähnlich der Breite des geschlossenen Bandes. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Ständernuten einer elektrischen Maschine ist die Platzierung von Kühlkanälen innerhalb des Ständers variabler und kann so auf eine optimalere Kühlung des Ständers hin ausgerichtet werden. Weiterhin sind die Ständernuten durch die Variabilität ihrer Gestalt derart ausführbar, dass sich ein größerer Radius des Rotors ergibt als es bisher mit den gleichen Außenmaßen des Ständers möglich war.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung schließt an die Ständernuten des Ständerbleches ein magnetisches Joch gleichbleibender Breite an.
  • Durch elektrischen stromführende Wicklungen, welche beispielsweise in den Ständernuten geführt sind, wird ein magnetischer Fluss erzeugt. Der magnetische Fluss ist über das magnetische Joch geführt, über welches der magnetische Fluss schließbar ist. Die Größe des innerhalb eines elektrischen Maschine zu erzeugenden Momentes ist bei Motoren, welche mit magnetischen Flüssen bzw. Feldern arbeiten, eben von diesem abhängig. Durch die gleichbleibende Größe des magnetischen Joches wird der magnetische Fluss gut geführt und für die elektrische Maschine eine gute Leistung erzielt. Die Leistung einer rotatorischen elektrische Maschine ist abhängig von der Drehzahl des Rotors und vom Moment, welches auch vom Abstand der Wicklungen von der Rotationsachse abhängt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine weisen deren Ständernuten gleiche Querschnittsflächen auf.
  • Bei gleichen Querschnittsflächen ist der Füllgrad der Ständernuten durch Wicklungen gleich zu halten. Bezüglich der Führung einer elektrischen Stromgröße innerhalb der Wicklungen ergeben sich gleiche Verhältnisse in den verschiedenen Ständernuten.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine weisen zumindest zwei Ständernuten zumindest eine voneinander unterschiedliche Ständernuttiefe und eine voneinander unterschiedliche Ständernutbreite auf.
  • Die Änderung der bereits beschriebenen Gestalt der Ständernuten ist durch Abwandlung der Ständernutbreite und der Ständernuttiefe ausführbar. Die Ausführungsform der Ständernutöffnung bleibt gegenüber den bisherig bekannten Ständernuten erhalten. Bei gleicher Rotorgröße im Vergleich zu bisherigen elektrischen Maschinen bleibt auch die Teilung der Nutzähne über den Umfang hinweg gleich, allerdings sind die Ständernuten unterschiedlich hoch und breit ausgeführt. Der mögliche Füllgrad für die Ständerwicklungen ist bei allen Nuten gleich und unverändert. Der Abstand von Ständernut zu Ständernut ist magnetisch gesehen zumindest ähnlich, wenn nicht sogar gleich.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der elektrischen Maschine führt dazu, dass in einem zur Rotationsachse senkrechten Querschnitt des Ständers die Mittellinien der Ständernuten zumindest teilweise an der Rotationsachse des Rotors vorbei verlaufen.
  • Weist der Ständer ein Ständerblechpaket auf, mit aneinandergefügten Ständerblechen, so liegen die Schnittflächen zwischen den Ständerblechen in einer radialen Ebene des Ständers. Die Mittellinien der Ständernuten weisen sich beispielsweise dadurch aus, dass diese durch die Mitte der Ständernutöffnung verlaufen und innerhalb der Ständernut diese so teilen, dass sich beidseitig Flächen gleicher Größe bilden. Eine andere Definition der Mittellinie ergibt sich beispielsweise durch die Verwendung der Mitte des Ständernutgrundes in Verbindung mit der Mitte der Ständernutöffnung. Anstatt der Bedingung beidseitig gleich großer Flächen, ist beispielsweise auch die Bildung beidseitig gleicher Summen der Potenzen der Abstände zwischen Mittellinie und der Innenfläche der Ständernut zur Ermittlung einer Mittellinie verwendbar. Wurden diese Mittellinien bisher zur Rotationsachse hin verlängert, so wurde die Rotationsachse durch diese Mittellinien der Ständernuten geschnitten. Dies resultierte aus der Symmetrie der rotatorisch um die Rotationsachse angeordneten Ständernuten. Durch die Anordnung von Ständernuten innerhalb des Ständers mit unterschiedlichen Ständernutbreiten und unterschiedlichen Ständernuttiefen, und unter Beibehaltung der Ständernutöffnungen zusammen mit dem gleichen Füllgrad der Ständernuten ergibt sich eine Kippung der Ständernuten. Aus der Kippung ergibt sich ein Ausschwenken der Mittellinie einzelner Ständernuten aus dem Schnittpunkt mit Rotationsachse des Rotors, so dass die Mittellinie von mindestens einer Ständernut an der Rotationsachse vorbei verläuft. Eine besonders ausgeprägte Kippung ergibt sich insbesondere in den Bereichen, welche breite, jedoch nicht lange Ständernuten aufweisen, da der Füllgrad der Ständernuten beizubehalten ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist diese zumindest im oder auch am Ständer Kühlkanäle auf. Die Kühlkanäle sind über den gesamten Umfang des Ständers verteilt.
  • Dadurch, dass bei gegebener Außenkontur des Ständers und unter Beibehaltung des magnetischen flusstragenden Teils des Ständers Kühlkanäle stauchbar sind und somit sich in ihrer Tiefe, d. h. in ihrer Ständernuttiefe, verkürzen, jedoch in der Breite, d. h. in der Ständernutbreite, zunehmen, ergibt sich die Möglichkeit nun auch in den Bereichen des Ständers Kühlkanäle anzubringen, in denen bisher dies durch den Mangel an Platz innerhalb des Ständers nicht möglich war. Durch die zusätzlichen Kühlkanäle ergibt sich eine bessere Kühlung der elektrischen Maschine, wodurch diese in ihrer Leistung besser und höher ausnutzbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist das Ständerblech eckig mit Eck-Bereichen ausgeführt und die Ständernuttiefe von Ständernuten ist mit zunehmendem Abstand vom nächstliegenden Eck-Bereich reduziert.
  • Die Tiefe der Ständernut ist also in einem Bereich kleiner Abstände zwischen Ständernutöffnung und der den Ständer in der rotatorischen Ebene einhüllenden Kurve reduziert. Bei dieser Betrachtung sind sowohl die einzelnen Ständernuten als Maß für die Ständernuttiefe heranzuziehen, als auch eine Gruppe von Ständernuten gleicher Ständernuttiefe im Vergleich zu wenigstens einer Ständernut unterschiedlichen Ständernuttiefe.
  • Um die Ständernutfüllung in den jeweils in ihrer Tiefe und Breite unterschiedlichen Ständernuten gleichzuhalten, vergrößert sich die Breite der Ständernut entsprechend bei einer Verkleinerung der Ständernuttiefe. Bei reduzierten Tiefen der Ständernut, d. h. Ständernuttiefen, sind im Ständer, d. h. im Ständerblechpaket, mehr und/oder größere Kühlkanäle ausgeführt, was die Kühlung und so auch die Leistung verbessert. Weist der Ständer ein separates Ständergehäuse auf, so ist die maßgebliche Größe das Ständerblechpaket.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ständer der elektrischen Maschine im Bereich kleiner Abstände zwischen der Ständernutöffnung und der den Ständer einhüllenden Außenfläche, wobei zumindest eine Flächennormale die Rotationsachse schneidet, Kühlkanäle auf. Gerade in Bereichen, in denen vormals bei einer rotatorischen Anordnung der Ständernuten der Raum zur Anbringung von Kühlkanälen zu klein war, sind nun ausreichend große Kühlkanäle ausgebildet. Dadurch wird eine gleichmäßigere Kühlung des gesamten Ständers ermöglicht. Darüber hinaus ergeben sich durch die bessere Kühlung eine verbesserte Leistungsausnutzung der elektrischen Maschine bei gleich bleibenden Außenabmessungen und gleichbleibenden Auslegungen elektrisch aktiver Teile wie den Ständerwicklungen und den Läuferwicklungen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine verläuft die Hüllkurve parallelartig zur Hüllkurve der Außenkontur des Ständerblechs längs zur Rotationsachse des Rotors.
  • Die durch die Hüllkurven der Ständernutgründe ausbildbare Hüllfläche weist folglich eine ähnliche Gestalt auf wie die Hüllfläche der Außenkontur des Ständers, wobei beide Hüllflächen in achsparalleler Art zur Rotationsachse des Rotors verlaufen. Durch die Variabilität der Breite und/oder der Tiefe der Ständernuten ergibt sich vorteilhafter Weise eine Anpassbarkeit der Hüllfläche der Ständernutgründe zu der Hüllfläche der Außenkontur des Ständers. Dabei ist der Raum des Ständers vorteilhaft in seiner Kühlwirkung zu optimieren. Die Kühlung erfolgt durch innen liegende und/oder außen liegende Kühlkanäle. Als Kühlmedium sind sowohl Gase, z. B. Luft wie auch Flüssigkeiten verwendbar. Durch die unterschiedlich ausführbare Tiefe der Ständernuten sind diese an das Mittel zur Kühlung d. h. die Kühlkanäle heranführbar, was zu einer gleichmäßigeren und besseren Kühlung führt.
  • Bei gleicher bzw. auch bei ähnlicher Gestalt der Hüllflächen und bei gleicher Breite des den magnetischen Fluss führenden Bandes über den Umfang der Ständernuten ergibt sich ein gleichbleibender Bereich ähnlicher Größe im bzw. am Ständer in dem Kühlkanäle vorsehbar sind. Dies ermöglicht eine rotationssymmetrisch gleichbleibend gute Kühlung des Ständers.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine schematisch veranschaulicht sind.
  • Fig. 1 zeigt ein Ständerblech einer elektrischen Maschine mit Kühlkanälen an deren Stirnseiten,
  • Fig. 2 zeigt ein Ständerblech einer elektrischen Maschine mit vergrößertem Nutöffnungskreissegment,
  • Fig. 3 zeigt den Ausschnitt eines Ständerblechs einer elektrischen Maschine mit Ständernutmittellinien und
  • Fig. 4 zeigt ein Ständerblech einer elektrischen Maschine mit Ständernuten unterschiedlicher Tiefe.
  • Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt ein Ständerblech 2. Eine gleichartige Darstellung ergibt sich durch einen Querschnitt des Ständers einer elektrischen Maschine, z. B. einer Wechselstrommaschine. Der Ständer 1 ist aus Ständerblechen 2 zusammengesetzt. Das Ständerblech 2 hat eine rechteckige Gestalt mit gleichen Außenmaßen 42. Durch die rechteckige, quadratische Gestalt des Ständerblechs 2 ist das Ständerblech 2 in vier Segmente bzw. Quadranten I 50, II 52, III 54 und IV 56 mit jeweils einem Eckbereich 13 aufteilbar. An den Stirnbereichen 14 grenzen die vier Segmente d. h. Quadranten aneinander an. Durch die zwei oberen in der Fig. 1 liegenden Quadranten I 50, II 53 und den Quadranten II 54 unten rechts wird eine vom Stand der Technik abweichende, erfindungsgemäße Nutgestalt für die Ständernuten 4 dargestellt. Der Quadrant IV 56 zeigt die Ständernuten 4 in der Form, welche den Stand der Technik kennzeichnet. Innerhalb des Ständerblechs 2 befinden sich Kühlkanäle 3. Die Kühlkanäle 3 unterteilen sich in Kühlkanäle 3 in den Eckbereichen 13, welche auch als Eckkühlkanäle 8 bezeichnet sind und in Kühlkanäle im Stirnbereich 14, welche auch als Stirnseitenkühlkanäle 7 bezeichnet sind. Das Ständerblech 2 weist weiterhin Stabkanäle 5 auf, in welchen nicht dargestellte Ankerstäbe einfügbar sind, durch welche die Ständerbleche zusammengehalten werden. Die Ständernuten 4 weisen Ständernutöffnungen 21 und Ständernutgründe 20 auf. Der Ständernutgrund 20 ist der Boden der Ständernut 4. Der Abstand zwischen der Ständernutöffnung 21 und dem Ständernutgrund 20 gibt die Tiefe einer Ständernut 4 d. h. die Ständernuttiefe 71 an. Der Abstand zwischen den Seiten einer Ständernut 4 gibt die Breite, d. h. die Ständernutbreite 70 einer Ständernut 4, an. Im Stirnbereich 14 sind in den Quadranten I 50, II 52 und II 54 die Ständernuten 4 weniger tief als im Eckbereich 13. Im Quadranten IV 56 bilden die Ständernutgründe 20 ein äußeres Nutgrundkreissegment 15. Innerhalb des Stirnbereiches 14 bilden in den Quadranten I 50, II 52, III 54 die Ständernuten 4 mit der kleinsten Ständernuttiefe 71 ein inneres Nutgrundkreissegment 16 aus. Das innere Nutgrundkreissegment 16 ist kleiner als das äußere Nutgrundkreissegment 15. Durch diese Verkleinerung der Ständernuttiefe 71 in Stirnbereichen 14 ergibt sich ein größerer Platz zwischen den Ständernutgründen 20 und der Außenseite des Ständerbleches 2. Durch diese größeren Abstände ist es möglich innerhalb der Stirnbereiche 14 Stirnseitenkanäle 7 auszubilden. Diese Stirnseitenkühlkanäle 7 verbessern die Kühlung des Ständers und ermöglichen eine höhere Leistungsausnutzung der dazugehörigen elektrischen Maschine. Weiterhin ist es durch die Anbringung der Stirnseitenkühlkanäle 7 möglich, eine ausgewogenere symmetrischere Kühlung des Ständers herbeizuführen. Dies ist insofern wichtig, da so die bisher bereits in den Eckbereichen 13 gut ausgebildete Kühlwirkung nun auch in den Stirnbereich 14 ausbildbar ist und zwar durch größere Kühlkanäle 3. Im Eckbereich 13 sind in den Quadranten I, 50, II, 52 und III, 54 die Abstände zwischen der Ständernutöffnung 21 und den Ständernutgrund 20 im Vergleich zu dem Stirnbereich 14 erhöht. Dadurch rückt auch in diesem Bereich der Ständernutgrund 20 näher an die Kühlkanäle 3 heran. Sowohl im Stirnbereich 14 als auch im Eckbereich 13 ist der Abstand so ausgebildet, dass sich ein ausreichender magnetischer Flussbereich, auch als magnetisches Joch 11 bezeichnet, ausbildet.
  • Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt ein Ständerblech 2 ohne Stirnseitenkühlkanäle 7. Links einer Schnittlinie 60 ist ein Ständerblech 2 gemäß des Standes der Technik dargestellt. Rechts der Schnittlinie 60 ist ein erfindungsgemäßes Ständerblech 2 dargestellt. Um ein vollständiges Ständerblech 2 zu erhalten sind die jeweiligen Hälften über den ganzen Umfang eines Ständerbleches 2 auszuführen. Die Gegenüberstellung an der Schnittlinie 60 dient dem anschaulichem Vergleich. Wie in Fig. 1 sind auch in der Fig. 2 innerhalb des Stirnbereiches 14 Ständernuten 4 in ihrer Form und Gestalt unterschiedlich ausgeführt. Durch eine Verkürzung der Länge der Ständernut 4 ergibt sich ein Bereich der Ständernutstauchung 9. In diesem Bereich sind die Abstände zwischen Ständernutöffnung 21 und Ständernutgrund 20 in Vergleich zu benachbarten Ständernuten 4 verkürzt. Da die Füllung der Ständernut 4 beizubehalten ist, wird die Ständernutbreite 70 variiert. In Bereichen großer Ständernutstauchung 9 ist die Ständernuttiefe 71 stark verkürzt. Links von der Schnittlinie 60 ist durch die Ständernutöffnungen 21 ein kleiner Innenradius 38 dargestellt. Durch die veränderten Ständernuten 4 auf der rechten Seite der Schnittlinie 60 ergibt sich für den rechten Bereich ein größerer Innenradius 40. Durch den vergrößerten Innenradius 40 ist es möglich, einen größeren Läufer, der jedoch nicht dargestellt ist, bei gleichen Außenmaßen des Ständerbleches 2 auszuführen. Durch einen Läufer mit größeren Radius ist auch eine Vergrößerung der Leistung der elektrischen Maschine verbunden. Die Nutzahnteilung ist im gesamten Bereich sowohl links als auch rechts von der Schnittlinie 60 gleich. Insbesondere Darstellungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 zeigen insbesondere für kompakte Drehstrommotoren mit eckigen Ständerblechen 2 den Weg zur Gewinnung einer höheren Leistung auf. Die Außenkontur des Ständerbleches 2 ist ringsum durch die Achshöhe bestimmt. Die Ständernuten 4 sind bei gleicher Teilung der Nutzähne 90 über den Umfang hinweg unterschiedlich hoch bzw. tief und breit ausgeführt. Der mögliche Füllgrad für die Wicklung ist jedoch bei allen Ständernuten 4 gleich, und der Abstand von Ständernut 4 zu Ständernut 4 ist magnetisch gesehen konstant. Ständernuten 4 unterschiedlicher Höhe, d. h. unterschiedlicher Tiefe mit gleichem Füllgrad sind in gleichem Abstand zueinander angeordnet. Die Ständernuthöhen, d. h. die Ständernuttiefen 71 nehmen vom Eck her gesehen kontinuierlich ab. Damit ist bei vergleichbarer Kühlkanalgestaltung der Durchmesser eines Rotors, als Rotors 74 in Fig. 4 dargestellt, vergrößerbar bzw. sind im mittleren Bereich der Ständerbleche 2, im Stirnbereich 14, Kühlkanäle ausführbar, wodurch sich eine gleichmäßigere Kühlung ergibt. In beiden Fällen ergibt sich eine höhere Leistung für so ausgeführte elektrische Maschinen.
  • Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Ständerbleches 2. Der Ausschnitt zeigt das Ständerblech 2 als Teilsegment. Das Ständerblech 2 zeigt, wie in den Fig. 1 und 2 bereits beschrieben, Kühlkanäle 3 und Ständernuten 4 auf. In der rechten Hälfte der Fig. 3 wird eine Nutform der Ständernut 4 gemäß des Standes der Technik dargestellt. In der linken Hälfte der Fig. 3 wird im Bereich unterschiedlicher Nutformen 24 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Nutform dargestellt. Die Ständernuten 4 weisen in beiden Hälften Ständernutmittellinien auf. Die rotationsachsennahe Ständernutmittellinien 34 der rechten Hälfte führen durch die Rotationsachse 22. Die rotationsachsenferne Ständernutmittellinien 36 der Ständernuten 4 auf der linken Seite der figürlichen Darstellung führen an der Rotationsachse 22 vorbei. Durch die erfindungsgemäße neue Ständernutform ergibt sich somit eine Kippung der Ständernut 4 selbst. Die Ständernut 4 ist nicht mehr nur in ihrer Länge und Breite variierbar, sondern auch in ihrer Mittellinie. Die Ständernutöffnungen 21 bilden in ihrer Lage nebeneinander sowohl in der linken Figurenhälfte als auch in der rechten Figurenhälfte einen Nutöffnungskreis 28 aus. Der Nutöffnungskreis 28 weist einen Nutöffnungskreisradius 30 auf. Im Vergleich der rechten und der linken Hälfte der FIG bilden nur in der linken Hälfte die Ständernutgründe 20 einen Kreis mit einem Nutgrundkreisradius 32 aus. Auch hieraus wird die Unterschiedlichkeit der beiden Hälften ersichtlich.
  • Die Darstellung gemäß Fig. 4 zeigt ein Ständerblech 2 mit Ständernuten 4, welche im Stirnbereich 14 in ihrer Tiefe verkürzt sind. Bei gleichbleibender Nutfüllung und veränderter Ständernutbreite 70 wird durch geringere Ständernuttiefen 71 im Stirnbereich erreicht, dass dort große Stirnseitenkanäle 7 ausgebildet sind. Weiterhin zeigt die Darstellung einen Rotor 74 mit Rotornuten 75 und einer Welle 77. Zwischen Ständernutöffnung 21 und Rotor ist ein Luftspalt 76. Sowohl die Ständernuten 4 als auch die Rotornuten 75 dienen zur Aufnahme nicht dargestellter Wicklungen.

Claims (8)

1. Elektrische Maschine mit einem Rotor (74) mit einer Rotationsachse (22) und einem Ständer (1) mit Ständerblechen (2), welche Ständernuten (4) aufweisen, die eine Ständernutöffnung (21) und einen Ständernutgrund (20) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Ständernutgründen (20) ausbildbare Hüllkurve unterschiedlich zu einem Kreis ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Ständernuten 4 des Ständerbleches 2 ein magnetischer Joch (11) gleichbleibender Breite anschließt.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ständernuten (4) gleiche Querschnittsflächen aufweisen.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Ständernuten (4) zumindest eine voneinander unterschiedliche Ständernuttiefe (71) und eine voneinander unterschiedliche Ständernutbreite (70) aufweisen.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zur Rotationsachse (22) senkrechten Querschnitt des Ständers (81) die Mittellinien (36) der Ständernuten (4) zumindest teilweise an der Rotationsachse (22) des Rotors (74) vorbei verlaufen.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im oder auch am Ständer (1) Kühlkanäle (3) über den Umfang des Ständerblechs (2) verteilt sind.
7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ständerblech (2) eckig mit Eck-Bereichen (13) ausgeführt ist und die Ständernuttiefe (71) von Ständernuten (4) mit zunehmendem Abstand vom nächstliegenden Eck-Bereich (13) reduziert ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllkurve der Ständernutgründe (20), parallelartig zur Hüllkurve der Außenkontur des Ständerbleches (2) längs zur Rotationsachse (22) verläuft.
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