DE102006048967A1

DE102006048967A1 - Stator für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102006048967A1
Application number: DE200610048967
Authority: DE
Inventors: Jürgen PAWELLEK; Detlef Dr. Potoradi
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) einer elektrischen Maschine mit einem Wicklungssystem, das in Nuten (6) des Stators (1) angeordnet ist, wobei das Wicklungssystem aus konzentrischen Spulen (8), die auf einem Spulenkörper (7) aufgebracht sind, besteht, wobei jede konzentrische Spule (8) zumindest einen Zahn (3) umfasst, wobei in den Nuten (6) Spulenseiten unterschiedlicher Spulen (8) vorhanden sind und wobei zwischen diesen Spulenseiten ein Phasentrenner (9) vorgesehen ist, der wenigstens am Nutgrund eine Überlappung von Spulenkörper (7) und Phasentrenner (9) im Bereich der am Nutgrund ((7) durch dementsprechende Ausnehmungen schafft oder indem der Phasentrenner (9) im Bereich des Nutgrundes in Ausnehmungen (11) am Joch (2) des Stators (1) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine mit einem Wicklungssystem, das in Nuten des Stators angeordnet ist, wobei das Wicklungssystem aus konzentrierten Spulen, die auf einem Spulenkörper aufgebracht sind, aufgebaut ist und wobei jede konzentrierte Spule einen Zahn umfasst und wobei Nuten vorhanden sind, in denen Spulenseiten unterschiedlicher Spulen vorhanden sind und wobei zwischen diesen Spulenseiten ein Phasentrenner vorgesehen ist.
Elektrische Maschinen weisen, um eine elektromagnetische Wechselwirkung mit einem sich drehenden Rotor zu erreichen zumindest ein stromdurchflossenes Wicklungssystem im Stator auf.
Die Wicklungssysteme sind beispielsweise als sich über mehrere Nuten erstreckende isolierte Spulen (gesehnt) ausgeführt.
Ein andres Wicklungssystem ist aus der JP 8140291 bekannt. Dabei weist ein Stator einer elektrischen Maschine ein Wicklungssystem aus konzentrierten Spulen auf.
Aus der EP 1 096 642 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, die von Statorwicklungen umwickelte Polschenkel und einen die Pole umgebenden Polring aufweist, wobei eine Statorwicklung mittels eines einen Polschenkel umgreifenden und aus Kunststoff geformten Isolierkörpers an dem Stator anliegt, wobei der Isolierkörper eine, verschwenkbare angebrachte Abdeckung aufweist, mit der eine Seite des Statorwicklung gegenüber dem Polring und gegenüber der Statorwicklung des benachbarten Poles zumindest teilweise abdeckbar ist.
Aus der DE 199 61 339 A1 ist eine elektrisch Maschine mit einem Ständer und einem Läufer bekannt, wobei zumindest der Ständer ausgeprägte Pole aufweist, die mit Zahnspulen bestückbar sind, wobei sich die Zahnspulen auf einen Spulenkörper befinden, wobei der Spulenkörper Mittel aufweist, die unter anderem die Zahnspule und benachbarte Zahnspulen und/oder das Gehäuse isoliert.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stator einer elektrischen Maschine zu schaffen, bei der das Wicklungssystem einfach anzubringen als auch gegenüber dem Gehäuse bzw. anderen spannungsführenden Teile des Wicklungssystems isoliert ist. Des Weiteren ist eine Aufgabe der Erfindung die Spulen auf dem Spulenkörper nach Einbringen der Phasentrennung zusätzlich zu fixieren.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Stator einer elektrischen Maschine mit einem Wicklungssystem, das in Nuten des Stators angeordnet ist, wobei das Wicklungssystem aus konzentrierten Spulen, die auf einem Spulenkörper aufgebracht sind, aufweist, wobei jede konzentrierte Spule zumindest einen Zahn umfasst, wobei in den Nuten Spulenseiten unterschiedlich Spulen vorhanden sind, und wobei zwischen diesen Spulenseiten ein Phasentrenner vorgesehen ist, der wenigstens am Nutgrund eine Überlappung von Spulenkörper und Phasentrenner im Bereich der am Nutgrund befindlichen Radialflansche des Spulenkörpers durch dementsprechende Ausnehmungen schafft oder indem der Phasentrenner im Bereich des Nutgrundes in Ausnehmungen am Joch des Stators eingreift.
Eine ausreichende Überlappung des Phasentrenners mit den Spulenkörpern zur Vergrößerung der Kriechstrecken wird durch ein Phasentrenner in T-Form oder LL-Form, auch Doppel-L-Form genannt erreicht. Eine T-Form des Phasentrenners in einer Nut wird beispielsweise durch zwei aneinander liegende Phasentrenner in L-Form realisiert, die vorteilhafterweise als gefalztes Endlosmaterial von einer Rolle zu beziehen sind. Somit weist der T-Phasentrenner zwei Lagen auf. Des Weiteren kann ein in T-Form gefalztes streifenförmiges Endlosmaterial ebenfalls eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine wesentlich kostengünstigere Fertigung gegenüber einem einteilig extrudierten T-Stück. Die beiden L-Stücke bzw. das gefalzte T-Stück werden axial in die Nuten eingesetzt, wobei die Positionierung des T-Stücks bzw. des LL-Phasentrenners durch Eingriff der L-Stücke in Ausnehmungen des Spulenkörpers oder in Ausnehmungen des Jochs des Stators geschieht. Durch eine vergrößerte Überlappung steigt die Spannungsfestigkeit der Gesamtanordnung, da sich die Luftstrecken und die Kriechstrecken der benachbarten Spulenseiten in der Nut und der Spulenseiten zum geerdeten Blechpaket vergrößern.
Aufgrund der erhöhten Spannungsfestigkeit kann die Teilleiterisolation gegenüber herkömmlichen Anordnungen reduziert ausgeführt werden, wobei sich dadurch eine erhöhter Kupferfüllfaktor in der Nut realisieren lässt.
Vorteilhafterweise werden insbesondere bei gefalzten Phasentrennern in den Zwischenraum zusätzliche aufweitende Elemente verwendet oder ein Mittel eingespritzt, um die einzelnen Windungen der an die Phasentrenner anliegenden Spulenseiten auf dem Spulenkörper weiter zu komprimieren.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmale der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 einen Teilquerschnitt eines Stators,
2, 3 vorteilhafte Ausgestaltungen des Phasentrenners,
4, 5, 6 Teilquerschnitte eines Stators mit unterschiedlichen Anordnungen der Phasentrenner und Spulenkörper.
1 zeigt einen Teilquerschnitt eines Stators 1 mit einem Joch 2, wobei in Richtung Luftspalt 30 der nicht näher dargestellten elektrischen Maschine Zähne 3 mit ihren Zahnköpfen 4 angeordnet sind. Die zwischen den Zähnen 3 befindlichen Nuten 6 sind von einem Spulenkörper 7, auf dem ein Wicklungssystem 8 angeordnet ist, gefüllt. In einer Nut 6 sind somit zwei Spulenseiten unterschiedlicher Spulen 8 vorhanden, die gegebenenfalls unterschiedlichen Phasen eines versorgenden Spannungssystems angehören. Somit ist gegenüber dem Statur 1 und/oder der anderen Spulenseite eine elektrische Isolation vorzusehen, die durch einen Phasentrenner 9 geschaffen wird. Der Phasentrenner 9 ist dabei zwischen den Spulenkörpern 7 und den darauf angeordneten Spulen 8 mit ihren jeweiligen Windungen angeordnet.
Bezüglich des Luftspaltes 30 ist er somit im Wesentlichen radial angeordnet.
Die Spulen 8 sind dabei aus Runddrähten, Litzendrähten oder Flachdrähten gebildet, die lediglich eine Teilleiterisolation gegenüber anderen Windungen dieser jeweiligen Spule 8 aufweisen.
Gemäß den 2, 3 sind unterschiedliche Ausführungen des Phasentrenners vorgesehen, wobei die LL-Ausführung des Phasentrenners nach 2 als auch die gefalzte Möglichkeit nach 3 einsetzbar sind. Vorteile des gefalzten Phasentrenners 9 sind, dass diese als gefalztes Endlosmaterial von einer Rolle zu beziehen ist, und somit in einfacher Art und Weise der axialen Länge des Stators 1 anzupassen ist.
4 zeigt in einem weiteren Teilquerschnitt eines Stators 1 die Anordnung der erfindungsgemäßen Phasentrenner 9 in einer Nut 6. Die Phasentrenner 9 werden nach Einsetzen der Spulenkörper 7 mit den in dieser Darstellung nicht näher dargestellten Wicklungssystemen axial in die verbleibenden Räume in die Nut 6 an der unteren Seite des Radialflansches eingeschoben.
Dabei ist es erforderlich, dass die Überlappung am Nutgrund 10 zwischen dem Phasentrenner 9 und dem Spulenkörper 7 stattfindet, um so ausreichende Kriechstrecken zu schaffen. Falls nunmehr die Spulenkörper 7 mit dem Wicklungssystem derart ge füllt sind, dass die Gesamtanordnung keine verbleibenden Räume zur Überlappung bietet, würde die Montage zusätzlich erschwert.
5 zeigt in einer weiteren Darstellung eine andere Ausführungsform des Stators 1, in dem am Nutgrund 10 eine Ausnehmung 11 im Blechpaket des Stators 1 vorhanden ist, in die die Phasentrenner 9 bei der Montage eingreifen und so zusammen mit den Spulenkörper 7 eine ausreichende Überlappung erreichen. Diese Lösung ist vor allem bei sehr kompakten Wicklungssystemen vorteilhaft anzuwenden, da trotz hohem Kupferfüllfaktor eine Phasentrennung in der Nut 6 gegeben ist.
In einer weiteren Ausführungsform nach 6 wird diese Überlappung auch erreicht, in dem die Spulenkörper 7 auf der dem Nutgrund 10 zugewandten Seite eine Spulenkörperausnehmung 12 aufweisen, in die die LL- oder T-förmigen Phasentrenner 9 eingreifen.
Um auch an der dem Luftspalt 30 zugewandeten Seite der Spulenköper 7 eine ausreichende Kriechstromfestigkeit zu erhalten, wird eine Überlappung von Phasentrenner 9 und Spulenköper 7, insbesondere durch deren Radialflansche gemäß der 4 bis 6 erreicht.

Claims

Stator (1) einer elektrischen Maschine mit einem Wicklungssystem, das in Nuten (6) des Stators (1) angeordnet ist, wobei das Wicklungssystem aus konzentrierten Spulen (8), die auf einem Spulenkörper (7) aufgebracht sind, aufweist, wobei jede konzentrierte Spule (8) zumindest einen Zahn (3) umfasst, wobei in den Nuten (6) Spulenseiten unterschiedlich Spulen (8) vorhanden sind, und wobei zwischen diesen Spulenseiten ein Phasentrenner (9) vorgesehen ist, der wenigstens am Nutgrund (10) eine Überlappung von Spulenkörper (7) und Phasentrenner (9) im Bereich der am Nutgrund (10) befindlichen Radialflansche des Spulenkörpers (7) durch dementsprechende Spulenkörperausnehmungen (12) schafft oder indem der Phasentrenner (9) im Bereich des Nutgrundes (10) in Ausnehmungen (11) am Joch (2) des Stators (1) eingreift.
Stator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasentrenner (9) gefalzt ausgeführt sind.
Stator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasentrenner (9) aus mehreren Lagen aufgebaut sind.
Stator (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum (20) zwischen den Lagen (21) eines Phasentrennern (9) einer Nut (6) Mittel vorgesehen werden, die eine Anpressung der Spulenseiten an ihren jeweiligen Spulenkörper (7) bewirken.
Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrenner (9) als Doppel-L oder als T ausgebildet ist.
Verwendung eines Stators (1) nach einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche bei einer elektrischen Maschine, insbesondere Asynchronmaschine oder Synchronmaschine mit ei nem Rotor, insbesondere mit einem elektrischen Erregersystem oder einer Permanenterregung mittels Permanentmagnete, wobei sich in Nuten (6) unterschiedlicher Spulen (8) gleicher oder unterschiedlicher Phasen befinden.