DE102006047964A1

DE102006047964A1 - Stator einer rotatorischen elektrischen Maschine mit hohem Kupferfüllfaktor

Info

Publication number: DE102006047964A1
Application number: DE200610047964
Authority: DE
Inventors: Holger Schunk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Stator (1) einer rotatorischen elektrischen Maschine mit parallelflankigen Zähnen (3), wobei jeder Zahn eine als Formspule ausgebildete Zahnspule aufweist und wobei jeder zweite Zahn eine Zahnspule (5) mit trapezförmigem Querschnitt aufweist, deren breitere Seite am Nutzgrund (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator einer rotatorischen elektrischen Maschine mit Zahnspulen und ein Herstellverfahren einer derartigen elektrischen Maschine
Elektrische Maschinen weisen zu ihrer elektrischen Erregung ein Wicklungssystem auf, das in Nuten dieser elektrischen Maschine angeordnet ist. Das Wicklungssystem ist entweder durch gesehnte Spulen oder durch Zahnspulen realisiert. Zahnspulen umfassen dabei jeweils nur einen Zahn der dem Luftspalt zugewandten Nuten.
Um einen ausreichenden Kupferfüllfaktor in diesen Nuten zu erhalten, werden entweder durch aufwändige Handarbeit und manuelles Einlegen der Kupferfüllfaktor erhöht, oder es wird ein Statorjoch zwecks Einlegen der Spulen in die Nuten axial aufgeteilt. Damit liegt ein zweiteiliger Stator vor, so dass in einen Jochrücken ein Sternpaket steckbar ist, das vorab mit Zahnspulen radial von außen bestückt wurde. Das Sternpaket wird insbesondere abschnittsweise durch Stege zwischen den einzelnen Zähnen des Sternpakets fixiert.
Nachteilig dabei ist außerdem, dass über diese Stege, die das Sternpaket bilden, ein Streufluss fließt, der nicht zur Drehmomentenbildung beiträgt.
Einzelspulen von innen in die Nuten einzubringen, also von der Statorbohrung aus, ist wegen der Nutform, z.B. wegen ausgeprägter Zahnköpfe und den normalerweise geringen Achshöhen nicht möglich.
Falls dennoch Einzelspulen, insbesondere Zahnspulen von der Statorbohrung eingesetzt werden, ergibt sich eine vergleichsweise geringer Kupferfüllfaktor, da die Nutbreite im Bereich des Luftspalts der elektrischen Maschine kleiner ist als am Nutgrund. Die Differenz hängt dabei u.a. von der Nuthöhe und/oder vom Radius der Statorbohrung ab.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stator einer rotatorischen elektrischen Maschine zu schaffen, dessen Wicklungssystem einfach in den Nuten zu platzieren ist und außerdem einen vergleichsweise hohen Kupferfüllfaktor auch bei geringen Achshöhen aufweist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Stator einer rotatorischen elektrischen Maschine mit parallelflankigen Zähnen, wobei jeder Zahn eine Zahnspule aufweist, und wobei jeder zweite Zahn eine Zahnspule mit trapezförmigem Querschnitt aufweist, dessen breitere Seite am Nutgrund angeordnet ist.
Insbesondere bei größeren Achshöhen, d.h. Achshöhe > 150 mm, ist die erfindungsgemäße Herstellung äußerst vorteilhaft, da der Montagevorgang der Zahnspulen ohne weiteres von der Statorbohrung aus durchgeführt werden kann. Somit werden nunmehr erfindungsgemäß zwei unterschiedliche Formspulen zur Bildung des Wicklungssystems des Stators eingesetzt. Die erste Formspule mit einem trapezförmigen Querschnitt wird zuerst radial auf jeden zweiten Zahn des Stators aufgeschoben und daraufhin wird erst die zweite Formspule mit einem im Wesentlichen rechteckförmigen, dreieckförmigen oder trapezförmigen Querschnitt auf die verbleibenden Zähne gesetzt. Die breitere Seite des trapezförmigen Querschnitts der ersten Formspule ist dabei am Nutgrund anzuordnen. Die breitere Seite des dreickförmigen oder trapezförmigen Querschnitts der zweiten Zahnspule ist am Luftspalt angeordnet.
Damit erhöht sich der Kupferfüllfaktor der einzelnen Nuten des Stators und es kann außerdem ein einteiliger Blechschnitt des Stators vorgesehen werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind schematisch in der Figur dargestellt.
1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Stators 1, der aus einzelnen axial geschichteten Blechen 2 aufgebaut ist, deren parallelflankige Zähne 3 zu einer Statorbohrung 9 weisen, in der ein nicht naher dargestellter Rotor einer permanenterregten Synchronmaschine angeordnet ist. Dabei wird nunmehr zur Herstellung eines derartigen Stators 1 nachdem das Blechpaket vorliegt zuerst die trapezförmige Zahnspule 5 in Richtung 7 auf den Zahn 3 gesetzt. Jeder zweite Zahn weist nunmehr nach Abschluss dieser Arbeiten eine Zahnspule 5 auf, die als Formspule mit trapezförmigem Querschnitt ausgeführt ist, wobei die breite Seite dieses Trapezes am Nutgrund 4 angeordnet ist. Auf die verbleibenden Zähne wird nunmehr als zweite Formspule eine rechteckförmige Zahnspule aufgesetzt, so dass sich nunmehr in den zwischen den parallelflankigen Zähnen 3 befindlichen Nuten kein Leerraum mehr befindet.
Alternativ dazu sind die zweiten Formspulen mit dreieckförmigem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet, so dass die auf die verbleibenden Zähne aufgesetzten Formspulen die breite Seite des Dreiecks oder des Trapezes dem Luftspalt bzw. dem Rotor zuwenden.
Die schmale Seite des Querschnitts der zweiten Formspulen befindet sich dann am Nutgrund 4.
Damit wird in einfacher Art und Weise ein hoher Kupferfüllfaktor bei einteiligem Blechschnitt des Stators 1 geschaffen.
Diese Art der Herstellung ist insbesondere bei Achshöhen von elektrischen Maschinen > 150 mm besonders geeignet. Solche elektrischen Maschinen können dabei insbesondere permanent erregte Synchronmaschinen oder auch Asynchronmotoren sein.
Bei kleineren Achshöhen ist die Montage etwas umständlicher, aber der Kupferfüllfaktor erhöht sich aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Zahnspulen 5, 6 aufgrund der kleineren Statorbohrung 9 und der damit zusammenhängenden größeren Krümmung dieser Statorbohrung 9.

Claims

Stator (1) einer rotatorischen elektrischen Maschine mit parallelflankigen Zähnen (3), wobei jeder Zahn eine als Formspule ausgebildete Zahnspule aufweist, und wobei jeder zweite Zahn eine Zahnspule (5) mit trapezförmigem Querschnitt aufweist, deren breitere Seite am Nutgrund (4) angeordnet ist.
Stator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibenden Zähne mit Zahnspulen (6) bestückt sind, die einen rechteckförmigen oder dreieckförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei dieser trapezförmige Querschnitt der Zahnspule (6) die schmale Seite am Nutgrund aufweist.
Stator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) aus einteiligen Blechen gestapelt aufgebaut ist.
Herstellverfahren eines Stators (1) nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Stanzen der jeweiligen einteiligen Bleche mit parallelflankigen Zähnen (3), – Einsetzen der Zahnspulen (5) mit trapezförmigem Querschnitt auf jeden zweiten Zahn aus Richtung Statorbohrung (9), – Einsetzen der Zahnspulen (6) auf die verbleibenden Zähne aus Richtung Statorbohrung (9).
Herstellverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Verbund vergossen wird.