DE102007026674A1 - Primary unit e.g. stator, for electrical machine e.g. rotation-symmetric motor, has rear part for stabilizing, and teeth for receiving windings protruding from rear part and differing in length that is measured in radial direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine gemäß dem unabhängigen Anspruch.The The invention relates to an electrical machine according to the independent claim.
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen bekannt. Einige dieser Maschinen weisen Primärteile mit Wickelzähnen unterschiedlicher Länge zur Aufnahme von Wicklungen auf. Die unterschiedliche Länge der Zähne beziehungsweise Tiefe der Nuten vereinfacht die Anbringung verteilter Wicklungen, bei denen sich mehrere elektrische Phasen einen gemeinsamen Wickelzahn teilen.Out In the prior art electrical machines are known. Some These machines have primary parts with winding teeth different length for receiving windings. The different length of the teeth respectively Depth of the grooves simplifies the attachment of distributed windings, in which several electrical phases have a common winding tooth share.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine Maschine zu realisieren, wobei die erste Komponente der Maschine, nämlich das Sekundärteil oder der Rotor, unverändert bleibt und die zweite Komponente der Maschine, nämlich das Primärteil oder der Stator an unterschiedliche Anforderungen adaptierbar ist. Das Prinzip soll sowohl für Bausatz- als auch für Gehäusemotoren anwendbar sein.The The object of the invention is to realize a machine, the first component of the machine, namely the secondary part or the rotor remains unchanged and the second component the machine, namely the primary part or the Stator can be adapted to different requirements. The principle intended for both kit and housing motors be applicable.
Die Aufgabe wird gelöst durch Verwendung einer ersten Komponente, insbesondere einem Primärteil oder Stator, mit tragendem Rückenteil, in Verbindung mit einer zweiten Komponente, insbesondere einem Sekundärteil oder Rotor, wobei von dem Rückenteil Zähne zur Aufnahme von Wicklungen abstehen, wobei erste und zweite Zähne vorhanden sind, welche sich in ihrer Länge gemessen in radialer Richtung entlang der Längsachse des Zahnes unterscheiden, wobei die Länge eines Zahnes, betrachtet an denjenigen Seitenflächen des Zahnes, welche den Seitenflächen eines benachbarten Zahnes gegenüberliegen und ebenfalls in radialer Richtung gemessen, im wesentlichen identisch ist, wobei die Zähne derart voneinander beabstandet sind, dass eine konzentrische Wicklung anordenbar ist. Der Vorteil eines solchen Aufbaus liegt darin, dass der Rücken der ersten Komponente mit unterschiedlicher Materialdicke realisierbar ist, so dass die Mindestmaterialdicke, welche für die Stabilität erforderlich ist, stets gewährleistet ist und zusätzliche, aufgrund der Realisierung der Zähne gewonnene Materialstärke, für die Unterbringung von Kühlmitteln genutzt werden kann. Somit ist es möglich eine Maschinenbaureihe zu realisieren, welche bei identischen äußeren Abmessungen mit unterschiedlich konfigurierten ersten Komponenten ausgestattet ist.The Task is solved by using a first component, in particular a primary part or stator, with bearing Back part, in conjunction with a second component, in particular a secondary part or rotor, wherein of the Back part teeth to support windings, wherein there are first and second teeth which are in their length measured in the radial direction along the longitudinal axis of the tooth, the length of a tooth, considered on those side surfaces of the tooth, which facing the side surfaces of an adjacent tooth and also measured in the radial direction, substantially identical is, with the teeth are spaced apart from each other, that a concentric winding can be arranged. The advantage of a such construction is that the back of the first Component with different material thickness can be realized, so that the minimum material thickness, which is for stability necessary, is always guaranteed and additional, due to the realization of the teeth material thickness, used for the accommodation of coolants can be. Thus it is possible a machine series to realize which at identical outer Dimensions with differently configured first components Is provided.
Vorteilhafterweise ist die Anzahl derjenigen ersten Zähne mit erster Länge und die Anzahl derjenigen zweiten Zähne mit zweiter Länge identisch. Bevorzugt umfassen die Zähne konzentrische Wicklungen für unterschiedliche Phasen, wobei die Anzahl der derjenigen Zähne mit erster Länge und die Anzahl derjenigen Zähne mit zweiter Länge, welche Wicklungen gleicher Phase tragen, identisch ist. Hierdurch ergibt sich ein symmetrischer Aufbau und damit auch eine symmetrische Feldverteilung.advantageously, is the number of first teeth of the first length and the number of those second second-length teeth identical. Preferably, the teeth comprise concentric coils for different phases, with the number of those First-length teeth and the number of teeth with second length, which carry windings of the same phase, is identical. This results in a symmetrical structure and hence a symmetrical field distribution.
Ganz
besonders bevorzugt ist der Quotient W1:W2 aus der Anzahl der Windungen
W1 der ersten Wicklung an dem Zahn mit erster Länge und
der Windungen W2 der zweiten Wicklung an dem Zahn mit zweiter Länge
im wesentlichen identisch mit dem Quotienten A1:A2 der ersten Querschnittsfläche
A1 der ersten Wicklung an dem Zahn mit der ersten Länge
und der zweiten Querschnittsfläche A2 der zweiten Wicklung
(
Alternativ kann die Vorrichtung so realisiert sein, dass der Quotient W1:W2 aus der Anzahl der Windungen W1 der ersten Wicklung an dem Zahn mit der ersten Länge und der Anzahl der Windungen W2 der zweiten Wicklung an dem Zahn mit der zweiten Länge multipliziert mit dem Quotienten d1:d2 aus dem Drahtquerschnitt d1 der Windungen W1 der ersten Wicklung und dem Drahtquerschnitt d2 der Windungen W2 der Zweiten Wicklung im wesentlichen identisch mit dem Quotienten A1:A2 der ersten Querschnittsfläche A1 der ersten Wicklung an dem Zahn mit der ersten Länge und der zweiten Querschnittsfläche A2 der zweiten Wicklung an dem Zahn mit der zweiten Länge ist, so dass gilt: (W1:W2)·(d1:d2) = A1:A2. Dies bewirkt ein vollständiges Ausfüllen der Nut und damit eine bessere Wärmeabfuhr.alternative the device can be realized such that the quotient W1: W2 from the number of turns W1 of the first winding on the tooth with the first length and the number of turns W2 of the second Winding at the tooth multiplied by the second length with the quotient d1: d2 from the wire cross section d1 of the turns W1 of the first winding and the wire cross section d2 of the turns W2 of the second winding is substantially identical to the quotient A1: A2 of the first cross-sectional area A1 of the first winding on the tooth of the first length and the second cross-sectional area A2 of the second winding on the tooth of the second length is such that (W1: W2) · (d1: d2) = A1: A2. this causes a complete filling of the groove and thus a better heat dissipation.
Ganz besonders vorteilhaft ist die Verteilung der Zähne entlang der Komponente so realisiert, dass stets eine Anzahl von ersten Zähnen auf eine identische Anzahl von zweiten Zähnen folgt und bezüglich der Verteilung Symmetrie entlang des Primärteils besteht. Auch dies wirkt sich positiv auf die Form der induzierten Spannung und die Feldsymmetrien aus.Quite particularly advantageously, the distribution of the teeth along the component is realized so that always follows a number of first teeth to an identical number of second teeth and with respect to the Distribution symmetry along the primary part consists. This also has a positive effect on the shape of the induced voltage and the field symmetry.
Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr kann ein Hilfszahn zwischen dem ersten und dem zweiten Zahn vorgesehen werden, welcher bei Bewicklung beider Zähne beide Wicklungen voneinander zumindest teilweise separiert, wobei der Hilfszahn derart ausgebildet ist, dass eine an den ersten und zweiten Zahn angebrachte Wicklung am Hilfszahn anliegen kann.to Improving heat dissipation can be an auxiliary tooth between the first and the second tooth are provided, which in winding both windings are at least partially separated from each other, wherein the auxiliary tooth is formed such that one of the first and second tooth attached winding can abut the auxiliary tooth.
Die Anzahl von unterschiedlichen Zahnlängen ist dabei nicht auf zwei beschränkt. Auch andere Anzahlen sind möglich, wenn die symmetrische Feldverteilung eingehalten wird und die induzierte Spannung annähernd sinusförmig bleibt. Die oben beschriebenen Merkmale gelten in Fällen mit mehr als zwei unterschiedlichen Zahnlängen analog, d. h. für Maschinen mit Zähnen erster, zweiter, dritter, vierter usw. unterschiedlicher Länge.The Number of different tooth lengths is not limited to two. Other numbers are possible when the symmetric field distribution is maintained and induced Tension remains approximately sinusoidal. The above described characteristics apply in cases with more than two different tooth lengths analog, d. H. For Machines with teeth first, second, third, fourth etc. of different lengths.
Vorteilhafterweise umfasst die erste Komponente Kühlkanäle, welche in denjenigen Regionen des tragenden Rückenteils angeordnet sind, in denen die Materialstärke größer als die Materialmindeststärke ist. Somit wird es möglich die elektrische Maschine zu kühlen und es ist möglich eine Baureihe mit identischen Sekundärteilen zu realisieren, welche sich in der Art der Kühlung unterscheiden.advantageously, For example, the first component includes cooling channels arranged in those regions of the supporting back are where the material thickness is greater than the minimum material thickness. Thus it becomes possible to cool the electric machine and it is possible to realize a series with identical secondary parts, which differ in the type of cooling.
Bevorzugt
beträgt die Zahnzahl innerhalb der ersten Komponente N1 = i·n·N1G,
wobei i = 2 gesetzt ist, da so Symmetrie in Bewegungsrichtung erzeugt
wird, und n eine ganze Zahl darstellt und N1G der
Grundzahl des Wickelschemas entspricht, wobei insbesondere ein Wickelschema
von 3/2 oder ¾ oder 6/5 oder 6/7 oder 9/8 oder 9/10 für
dreiphasige Antriebe empfohlen wird. Als. sinnvolle Zahn-Polzahl- Kombinationen
(N1/N2) ergeben
sich beispielhaft die in der Tabelle genannten Zahlenkolonnen:
N1 bezeichnet die Anzahl der Stator- oder Primärteilzähne und N2 die Anzahl der Rotorpole. Hierdurch wird es möglich die Grundwelle der Maschine festzulegen. Die Bezeichnung des Wickelschemas bezieht sich auf die kleinste Wickeleinheit, so dass die Bezeichnung gleich bleibt, auch wenn vielfache der Zahn- und Polzahlen verwendet werden.N 1 denotes the number of stator or primary part teeth and N 2 the number of rotor poles. This makes it possible to set the fundamental wave of the machine. The designation of the winding scheme refers to the smallest winding unit, so that the designation remains the same, even if multiple numbers of teeth and poles are used.
Mit der Erfindung ist es möglich Bausätze für folgende Anwendungen zu realisieren:
- – Rotationssymmetrischer Motor mit Stator.
- – Linearmotor mit Primärteil.
- – Solenoidmotor mit Primärteil.
- – Generator mit Primärteil.
- – Schweißzangenantrieb.
- – Bearbeitungsmaschine, insbesondere Werkzeugmaschine.
- - Rotationally symmetric motor with stator.
- - Linear motor with primary part.
- - Solenoid motor with primary part.
- - Generator with primary part.
- - welding gun drive.
- - Processing machine, in particular machine tool.
Die Anwendungsmöglichkeiten sind nicht abschließend zu sehen und eröffnen Anwendungsfelder auf alten Gebieten der Technik.The Applications are not exhaustive to see and open application fields in old areas of the technique.
Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Figuren.Further Embodiments of the invention will become apparent from the following described figures.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 1578000 A2 [0003, 0003, 0019] - EP 1578000 A2 [0003, 0003, 0019]
- - DE 10302892 A1 [0004, 0019] - DE 10302892 A1 [0004, 0019]
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