DE102008036025A1 - Stator arrangement for synchronous machine, has poles and intermediate poles, which are held at yoke, where parts of poles and intermediate poles have cross-sections congruently transverse to longitudinal axis of yoke - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine elektrische Drehfeldmaschine, mit einem aus einem Blechpaket gebildeten ringförmigen oder rohrförmigen Joch, dessen Bleche in seiner Längsachse gestapelt sind, wobei an der Innenseite des Jochs sowohl radial nach innen vorstehende Pole als auch Zwischenpole angeordnet sind, die sich in Richtung des Jochumfangs abwechseln, so dass jeder Pol zwei Zwischenpolen und jeder Zwischenpol zwei Polen benachbart ist, und wobei die Pole jeweils eine Wicklung tragen, die an der Innenseite des Jochs angeordnet ist, und die Zwischenpole ungewickelt sind.The The invention relates to a stator assembly for an electrical Induction machine, with an annular formed from a laminated core or tubular yoke whose sheets are stacked in its longitudinal axis are, being on the inside of the yoke both radially inwards projecting poles as well as intermediate poles are arranged, which are alternate in the direction of the yoke circumference, so that each pole has two intermediate poles and each intermediate pole is adjacent to two poles, and wherein the poles each carrying a winding, which is arranged on the inside of the yoke is, and the intermediate poles are unwound.
Derartige
Statoranordnungen sind bekannt beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Laufeigenschaften einer elektrischen Drehfeldmaschine zu verbessern.Of the Invention is based on the object, the running properties of a electric induction machine to improve.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Pole und die Zwischenpole jeweils aus separaten Blechpaketen gefertigt sind, dass die Pole und die Zwischenpole zumindest in radialer Richtung durch Halteelemente formschlüssig an dem ringförmigen Joch gehalten sind und dass die über das Joch radial nach innen überstehende Teile der Pole und Zwischenpole quer zur Längsachse des Joches übereinstimmende Querschnitte haben. Durch die Übereinstimmung der Ausgestaltung der Querschnitte wird ein homogenerer Verlauf der aus dem Statorloch austretenden magnetischen Feldlinien erreicht, wodurch sich eine verbesserte Laufruhe der Drehfeldmaschine ergibt. Dadurch, dass die nach innen überstehenden Teile der Pole und Zwischenpole übereinstimmende Querschnitte aufweisen, sind die Zwischenpole in gleicher Weise wie die Pole zur Erzeugung der magnetischen Feldlinien nutzbar, wodurch Kupfer für die erforderlichen Wicklungen einsparbar ist und Wärmeverluste verringerbar sind. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die überstehenden Teile der Pole und Zwischenpole identische Formen haben, insbesondere in Richtung der Längsachse des Joches.to To solve this problem, the invention provides that the Pole and the intermediate poles each made of separate laminated cores are that the poles and the intermediate poles at least in the radial direction by retaining elements form-fitting manner on the annular Yoke are held and that over the yoke radially afterward inside projecting parts of the poles and intermediate poles across to the longitudinal axis of the yoke matching cross sections to have. By the coincidence of the embodiment of Cross sections will be a more homogeneous course of the out of the stator hole reached escaping magnetic field lines, resulting in a improved smoothness of the induction machine results. As a result of that the inwardly protruding parts of the poles and intermediate poles coincide Have cross sections, the intermediate poles in the same way usable as the poles for generating the magnetic field lines, whereby copper can be saved for the required windings is and heat losses are reducible. Preferably be provided that the protruding parts of the poles and intermediate poles have identical shapes, especially in direction the longitudinal axis of the yoke.
Zur Erzeugung verbesserter Laufeigenschaften kann vorgesehen sein, dass die Pole untereinander und/oder die Zwischenpole untereinander und/oder die Pole mit den Zwischenpolen in Umfangsrichtung übereinstimmende Abstände aufweisen.to Generation of improved running properties can be provided that the poles with each other and / or the intermediate poles with each other and / or the poles coincide with the intermediate poles in the circumferential direction Have distances.
Zur Befestigung der Wicklungen auf den Polen kann vorgesehen sein, dass jeder Pol jeweils eine Kunststoffhalterung trägt, auf der die Wicklung aufgebracht ist, und das die Kunststoffhalterung wenigstens eine biegsame Wange hat, durch welche die jeweilige Wicklung von dem ringförmigen Joch getrennt ist. Somit ist eine elektrische Isolation zwischen den Wicklungen und dem Joch ausgebildet. Durch die biegsame Ausgestaltung der Wange wird es ermöglicht, dass die Kunststoffhalterung beim Bewickeln eine andere Form aufweist, als in montierter Position, wodurch die Fertigung der Statoranordnung vereinfacht ist.to Fixing the windings on the poles can be provided that each pole carries a plastic holder, on the the winding is applied, and that at least the plastic holder has a flexible cheek through which the respective winding of is separated from the annular yoke. Thus, an electric Insulation formed between the windings and the yoke. By the flexible design of the cheek makes it possible that the plastic holder has a different shape during winding, as in the mounted position, thereby simplifying the manufacture of the stator assembly is.
Eine verbesserte Ausnutzung des verfügbaren Raumes innerhalb des Jochs und insbesondere ein erhöhter Füllfaktor für die Wicklung ergibt sich, wenn die biegsame Wange mit der Wicklung in montierter Position des Pols durch das ringförmige Joch bereichsweise radial nach innen und/oder zur Wicklung verformt ist, so dass sich die Wange und die Wicklung an die Innenseite des ringförmigen Jochs im Kontaktbereich anschmiegen. Die biegsame Wange kann hierbei vorher eingebrachte oder ausgebildete Sollbiegestellen oder Biegefalze aufweisen, die eine Ausfüllung der Innenkontur des Joches bestmöglich ermöglichen.A improved utilization of available space within the yoke and in particular an increased fill factor for the winding results when the flexible cheek with the winding in the mounted position of the pole through the annular Yoke partially radially inwardly and / or deformed to the winding is, so that the cheek and the winding to the inside of the Cling to the annular yoke in the contact area. The flexible one The cheek can here previously introduced or trained predetermined bending points or Biegefalze having a filling of the inner contour enable the yoke in the best possible way.
Zur Herstellung des Formschlusses zwischen den Polen und dem ringförmigen Joch beziehungsweise den Zwischenpolen und dem ringförmigen Joch kann vorgesehen sein, dass die jeweils ausgebildeten Halteelemente zum Formschluss eine Profilierung, insbesondere eine schwalbenschwanzförmige oder T-förmige oder kugelförmige Profilierung, haben, die in eine parallel zur Längsachse des Jochs verlaufende Nut mit zur Profilierung passenden Hinterschneidung formschlüssig eingreift. Durch die parallel zur Längsachse des Jochs ausgerichtete Nut sind die Halteelemente somit in Richtung der Längsachse in die Nut einführbar. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Halteelemente an den Polen und/oder an den Zwischenpolen ausgebildet sind, wobei die jeweils aufnehmenden Nuten an dem Joch beziehungsweise den Polen und/oder Zwischenpolen ausgebildet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Pole jeweils Halteelemente aufweisen und die Zwischenpole jeweils aufnehmende Nuten aufweisen, wobei an dem Joch Haltelemente ausgebildet sind, die in die Nuten der Zwischenpole eingreifen und an dem Joch Nuten ausgebildet sind, in die die Halteelemente der Pole eingreifen, oder es kann umgekehrt an den Zwischenpolen ein Halteelement ausgebildet sein und an den Polen jeweils eine Nut. In einer anderen Ausgestaltung sind alle Pole und Zwischenpole mit Haltelementen versehen und schließlich in einer weiteren Ausgestaltung alle Pole und Zwischenpole mit aufnehmenden Nuten. Die Wahl, welche Pole beziehungsweise Zwischenpole mit Halteelementen beziehungsweise Nuten ausgebildet sind, richtet sich nach den geometrischen Abmessungen der Pole und Zwischenpole und nach dem verfügbaren Material zur Ausformung von Halteelementen und Nuten, wobei die verbleibende Materialstabilität der Pole und Zwischenpole zu beachten ist.To produce the positive connection between the poles and the annular yoke or the intermediate poles and the annular yoke can be provided that the respectively formed holding elements for positive engagement have a profiling, in particular a dovetailed or T-shaped or spherical profiling, in a parallel to Longitudinal axis of the yoke extending groove engages positively with undercut suitable for profiling. By aligned parallel to the longitudinal axis of the yoke groove, the holding elements are thus inserted into the groove in the direction of the longitudinal axis. It can be provided that the holding elements are formed on the poles and / or on the intermediate poles, wherein the respective receiving grooves are formed on the yoke or the poles and / or intermediate poles. For example, it may be provided that the poles each have holding elements and the intermediate poles each have receiving grooves, wherein on the yoke holding elements are formed, which engage in the grooves of the intermediate poles and are formed on the yoke grooves, in which engage the holding elements of the poles, or it may conversely be formed on the intermediate poles, a holding element and at the poles each have a groove. In another embodiment, all poles and intermediate poles are provided with holding elements and finally in a further embodiment all poles and intermediate poles with receiving grooves. The choice of which poles or intermediate poles with holding elements or grooves are formed, depends on the geometric dimensions of the poles and intermediate poles and the available material for the formation of holding elements and grooves, wherein the remaining material stability of the poles and intermediate poles is observed.
Eine besonders einfache Fertigung und ein reduzierter Aufwand für die Lagerhaltung und ein insgesamt hinsichtlich der Laufruhe der Drehfeldmaschine verbesserter Fluss der magnetischen Feldlinien in dem Stator ergeben sich, wenn die quer zur Längsachse des Jochs orientierten Querschnitte der Pole und der Zwischenpole übereinstimmen, insbesondere wenn die Pole und die Zwischenpole mit den Halteelementen beziehungsweise Nuten identische Formen aufweisen.A particularly simple production and a reduced effort for warehousing and a total in terms of smoothness of the Rotary field machine improved flux of magnetic field lines in the stator arise when the transverse to the longitudinal axis the yoke oriented cross sections of the poles and the intermediate poles match, especially when the poles and the intermediate poles with the holding elements or grooves have identical shapes.
Eine besonders einfache Statoranordnung ergibt sich, wenn die quer zur Längsachse des Joches orientierten Querschnitte der Pole jeweils spiegelsymmetrisch bezüglich einer die Längsachse des Joches und eine radiale Richtung einschließenden Hilfsebene ausgebildet sind.A Particularly simple stator arrangement results when the across the Longitudinal axis of the yoke oriented cross sections of the poles each mirror-symmetric with respect to a longitudinal axis of the yoke and a radial direction enclosing auxiliary plane are formed.
Für eine besonders effektive Ausnutzung der Zwischenpole kann vorgesehen sein, dass jeder Pol und jeder Zwischenpol an sei nem radial inneren Ende eine Verbreiterung des Querschnitts zur Bildung eines Polschuhs hat, durch welche zusammen mit einem Abschnitt der Innenseite des ringförmigen Jochs und einem Bereich des Pols beziehungsweise Zwischenpols an jedem Pol beziehungsweise Zwischenpol in Jochumfangsrichtung beidseitig jeweils ein axial ausgerichteter und axial verlaufender Aufnahmebereich gebildet ist, und dass jeder Aufnahmebereich jedes Zwischenpols einen Anteil, vorzugsweise im wesentlichen die Hälfte, des Querschnitts des Wicklungsstrangs des benachbarten Pols aufnimmt. Bei geeignetem Betrieb der Wicklungen ist somit vorteilhaft erreichbar, dass der Zwischenpol wie ein gewickelter Pol wirkt, obwohl er selbst keine Wicklungen trägt. Der Füllfaktor kann dadurch geringfügig herabgesetzt sein, dass zwischen Wicklung und Zwischenpol ein Luftspalt gebildet ist.For a particularly effective utilization of the intermediate poles can be provided be that each pole and each intermediate pole at its radially inner end a broadening of the cross section to form a pole piece through which together with a section of the inside of the annular yoke and a portion of the pole or intermediate pole at each pole or intermediate pole in Jochumfangsrichtung on both sides in each case an axially aligned and axially extending Recording area is formed, and that each recording area each Zwischenpols a share, preferably substantially half, of the cross section of the winding strand of the adjacent pole receives. With suitable operation of the windings is thus advantageously accessible, that the intermediate pole acts like a wound pole, although he himself no windings. The fill factor can thereby be slightly reduced that between winding and Zwischenpol an air gap is formed.
Zur weiteren Erhöhung des Füllfaktors kann vorgesehen sein, dass die Kunststoffhalterung eine weitere, vorzugsweise biegsame Wange aufweist, welche die Wicklung von der Verbreiterung, also dem Polschuh, am radial inneren Ende des Pols im Aufnahmebereich trennt, und dass diese weitere Wange den Abstand zu der entsprechenden Verbreiterung im Querschnitt des benachbarten Zwischenpols überdeckt. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die weitere Wange im Aufnahmebereich des benachbarten Zwischenpols bereichsweise anliegt und die Wicklung von dem Zwischenpol trennt. Durch die Überdeckung des Abstands zwischen den Polschuhen wird eine stützende Überbrückung und Führung für die Einzelstränge der Wicklung erreicht, wodurch die Wicklung bestmöglich den durch Pol und Zwischenpol gebildeten Aufnahmebereich ausfüllen kann. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Polschuhe den Aufnahmebereich für die Wicklungen gegen den Bereich des Rotors bis auf einen kleinen, parallel zur Längsrichtung des Joches verlaufenden Schlitz oder Spalt abschließen, wobei der Schlitz durch die weitere Wange innerhalb des Aufnahmebereichs abgedeckt wird. Hierdurch ist einerseits erreicht, dass keine Wicklungen in den Bereich des Rotors treten können, und andererseits eine Einführung der Wicklungen in den Aufnahmebereich des benachbarten Zwischenpols durch Einschieben des gewickelten Pols vereinfacht ermöglicht.to further increase in the fill factor can be provided be that the plastic holder another, preferably flexible Cheek, which has the winding of the broadening, ie the pole piece, at the radially inner end of the pole in the receiving area separates, and that this further cheek the distance to the corresponding Broadening in the cross section of the adjacent Zwischenpols covered. Preferably, it can be provided that the further cheek in the receiving area the adjacent Zwischenpols partially applied and the winding separates from the intermediate pole. By covering the distance between the pole pieces becomes a supportive bridging and guidance for the single strands of the Winding achieved, whereby the winding the best possible can fill in the receiving area formed by the pole and the intermediate pole. Preferably, it can be provided that the pole shoes the receiving area for the windings up against the area of the rotor a small, parallel to the longitudinal direction of the yoke slot or gap, with the slot through the other Cheek is covered within the receiving area. This is on the one hand ensures that no windings in the area of the rotor and on the other hand an introduction of the Windings in the receiving area of the adjacent intermediate pole simplified by insertion of the wound pole allows.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die weitere Wange mit der Wicklung in montierter Position des Pols und des entsprechend benachbarten Zwischenpols durch den Zwischenpol verformt ist, so dass sich die Wange und die Wicklung im Kontaktbereich des Aufnahmebereichs an den Zwischenpol anschmiegen. Hierdurch wird eine bestmögliche Ausnutzung des verfügbaren Aufnahmebereichs für Windungen der Statorwicklung ermöglicht, wodurch sich ein besonders hoher Füllfaktor einstellt.at an advantageous embodiment may be provided that the another cheek with the winding in the mounted position of the pole and the corresponding adjacent intermediate pole through the intermediate pole is deformed, so that the cheek and the winding in the contact area of the receiving area to the intermediate pole nestle. This will the best possible use of the available recording area allows for windings of the stator winding, thereby a particularly high filling factor occurs.
Insgesamt sind die Wangen zwar vorzugsweise biegsam ausgestaltet, bieten aber genügend Steifigkeit, um die Wicklung im unmontierten Zustand zu halten und zu stabilisieren.All in all Although the cheeks are preferably flexible, but offer sufficient rigidity to allow the winding in the unmounted state hold and stabilize.
Eine besonders einfache Montage der Wicklungen ergibt sich, wenn die Kunststoffhalterung ringförmig ausgebildet und vor Montage des Pols von dessen dem Polschuh abgewandter Seite her auf diesen aufsteckbar oder aufgesteckt ist, vorzugsweise lösbar, und wenn die Wangen der Kunstoffhalterung einen rinnenförmigen Wicklungsbereich zur Aufnahme der Wicklung formen, wobei die Wangen die Wicklung beidseitig radial nach innen und außen begrenzen, in Richtung der Längsachse über die Pole überstehen und jeweils einen geschlossenen Wangenring bildeten. Somit umgibt die Kunststoffhalterung die ringförmige Wicklung auf der dem Pol zugewandten Innenseite und an den Seitenflächen, die im montierten Zustand vorzugsweise mit dem Joch beziehungsweise dem Polschuh in Verbindung bezie hungsweise Kontakt kommen. Die Wicklung ist daher vor Aufstecken der Kunststoffhalterung auf den jeweiligen Pol auf die Kunststoffhalterung aufbringbar, wobei die Wangen sich im vormontierten Zustand jeweils in einer Ebene erstrecken und somit der ringförmig um die Pole verlaufende und sich rinnenförmig von der Mitte dieser Ringform weg öffnende Wicklungsbereich zur Bewicklung leicht zugänglich ist. Durch die biegsame Ausführung der Wangen kann dieser Wicklungsbereich bei der Einführung des bewickelten Pols in das Joch derart verformt werden, dass sich die Außenfläche der Wangen, die den ferromagnetischen Teilen des Stators zugewandt sind, an deren Oberfläche anpassen und sich somit anschmiegen.A particularly simple assembly of the windings results when the plastic holder is annular and prior to mounting the pole of its side facing away from the pole piece on this plugged or plugged, preferably releasably, and when the cheeks of Kunstoffhalterung form a trough-shaped winding area for receiving the winding , wherein the cheeks define the winding radially inwardly and outwardly on both sides, protrude beyond the poles in the direction of the longitudinal axis and in each case form a closed cheek ring. Thus, the plastic holder surrounds the annular winding on the inside facing the pole and on the side surfaces, the relationship in the assembled state, preferably in relation to the yoke or the pole piece in relation or contact. The winding is therefore applicable to attaching the plastic holder on the respective pole on the plastic holder, the cheeks in the preassembled state in each case extend in a plane and thus the annular extending around the poles and trough-shaped opening away from the center of this ring shape winding area for winding is easily accessible. Due to the flexible design of the cheeks, this winding region can be deformed during the introduction of the wound pole into the yoke in such a way that that the outer surface of the cheeks, which face the ferromagnetic parts of the stator to adapt to the surface and thus nestle.
Vorzugsweise werden zunächst die ungewickelten Zwischenpole in das Joch axial eingeschoben und erst danach die bewickelten Pole, wobei die Wicklungen in den Aufnahmebereichen der Zwischenpole derart verformt werden, dass der Aufnahmebereich der Zwischenpole optimal ausgehöhlt wird und sich ein hoher Füllfaktor ergibt.Preferably First, the unwrapped intermediate poles in the yoke inserted axially and only then the wound poles, the windings be deformed in the receiving areas of the intermediate poles in such a way that the receiving area of the intermediate poles optimally hollowed out and results in a high fill factor.
Die Erfindung ist mit Vorteil einsetzbar bei allgemeinen elektrischen Drehfeldmaschinen, insbesondere Synchronmaschinen mit permanent erregtem Rotor. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung einsetzbar bei dreiphasigen elektrischen Drehfeldmaschinen, insbesondere bei denen die Statorwicklung in drei Phasen untergliedert ist.The Invention is advantageously used in general electrical Rotary field machines, in particular synchronous machines with permanent excited rotor. Particularly advantageous, the invention can be used in three-phase electric induction machines, in particular at where the stator winding is divided into three phases.
Die Erfindung wird nun anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale der Patentansprüche untereinander oder mit Merkmalen des Ausführungsbeispiel.The The invention will now be described with reference to an embodiment shown in FIGS described in more detail, but is not on this embodiment limited. Other embodiments result by combining the features of the claims with each other or with features of the embodiment.
Es zeigt:It shows:
An
der Innenseite des Joches
Pole
An
ihren im montierter Lage radial äußeren Enden
sind an den Polen
Zur
Halterung der Wicklungen
An
der Kunststoffhalterung
Um
eine möglichst gute Anpassung der Wicklungsform an die
Innenwand des Jochs
Zur
formschlüssigen Verbindung der Pole
Aus
der
Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel sind an der Innenseite
des Jochs
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel tragen die Zwischenpole Halteelemente, während die Pole mit Nuten versehen sind.at Another embodiment, the intermediate poles wear Holding elements, while the poles are provided with grooves.
Die
Nuten
Pole
In
eingeführter Position schmiegen sich wie beschrieben die
Wangen
Der
Pol
Dieser
Aufnahmebereich
Aus
Wie
in
Auch
die Wangen
Derartige
Biegefalze können auch in den Wangen
Die
Wangen
Durch
die beiden Wangenringe einer jeden Kunststoffhalterung
Durch
die beschriebene ringförmige Ausgestaltung der Kunststoffhalterung
Wie
aus
Durch
die in Längsrichtung des Jochs
Aus
Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind Statoranordnungen mit hiervon abweichender Polzahl realisiert.at Further embodiments are stator arrangements with realized hereby deviating pole number.
Der
Pol
Auf
den Pol
In
Durch
Vergleich mit
Nach
Aufstecken der gewickelten Kunststoffhalterung
Hierdurch
kommen die Wangen
Ebenso
kommen die Wangen
Um
eine verbesserte Anschmiegung der Wangen und damit der Wicklung
Die
Statoranordnung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 1380088 B1 [0002] EP 1380088 B1 [0002]
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |