DE19647559A1

DE19647559A1 - Ständer einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE19647559A1
Application number: DE19647559A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl Ing Baumeister; Dieter Dipl Ing Bauch-Panetzky; Knut Dipl Ing Welke; Alfred Dipl Ing Tareilus; Martin Dipl Ing Dr Ochs; Markus Van Dipl Ing Heyden; Juergen Dipl Ing Weimer
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 1997-11-27

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.

Die herkömmlichen Ständer einer elektrischen Maschine weisen eine Mehrzahl von mit Spulen versehenen Ständerzähnen auf. Die Spulen sind einzelnen Strän gen zugeordnet, wo bei die einem gemeinsamen Strang zugeordneten Spulen ver schaltet sind. Im Fall einer Drehstrommaschine weist der Ständer drei Stränge auf, die jeweils um 120° phasenversetzt mit Strom beaufschlagt werden.

Die Stromzuleitung und die Stromableitung der einzelnen Spulen werden an ei nem der Ständerenden aus der elektrischen Maschine herausgeführt.

Nachteilig ist dabei, daß die die Stromzu- und -ableitung bildenden Drähte einen erheblichen Raum einnehmen und somit die axiale Baulänge der elektrischen Ma schine vergrößern. Da bei dem Einsatz einer elektrischen Maschine in einem Hy bridfahrzeug gerade die zur Verfügung stehende Axialbaulänge begrenzt ist, ist man bestrebt, die axiale Baulänge bei gleichbleibender Leistung der elektrischen Maschine möglichst klein zu halten.

Nachteilig ist auch, daß die die Stromzu- und -ableitungen bildenden Drähte den entsprechenden Strängen zugeordnet und entsprechend verschaltet werden müs sen. Unterläuft dort ein Fehler, so ist aufgrund der Vielzahl an Zu- und Ableitun gen nur noch schwer zu ermitteln, welche Spule falsch verschaltet ist. Liegt in nerhalb der Stromzu- und -ableitungen ein Kurzschluß vor, so ist diese Defektstel le im Regelfall schwer lokalisierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Spulen eines Stranges in einer übersichtlichen Weise zu verschalten, wobei der von den Stromzu- und -ableitungen beanspruch te axiale Bauraum verringert wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 gegebenen Merkmale gelöst. Zumindestens einem Strang ist ein zumindest über Teilab schnitte elektrisch leitendes Verbindungselement zugeordnet. Über dieses, eine Stromzu- oder -ableitung bildendes Verbindungselement sind die Spulen eines Stranges verschaltet. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, einer Spulengruppe zwei Verbindungselemente zuzuordnen, durch die die Stromzu- und -ableitung gebildet wird. Bei Verwendung von elektrisch leitenden Verbindungse lementen sind die Spulen parallel geschaltet. Durch Vorsehen von Isolationsab schnitten sind die Spulen mittels der Verbindungselemente in Reihe schaltbar. Durch die spezielle Ausgestaltung der Verbindungselemente ist die Verschaltung der Spulen vorgebbar.

Als besonders günstige Ausführungsform hat sich herausgestellt, die Verbin dungselemente ringsegmentförmig auszubilden und angrenzend an die Spulen köpfe anzuordnen. Damit sind keine langen Spulenenden, die aus der elektrischen Maschine herausgeführt werden, erforderlich. Die Spulenenden werden am Spu lenkopf mit dem dem entsprechenden Strang zugeordneten Verbindungselement leitend verbunden. Jedes Verbindungselement weist vorzugsweise Anschlüsse zur Aufnahme von Spulenenden auf, wobei jedes Verbindungselement entspre chend der Spulenanzahl entsprechende Anzahl an Anschlüssen aufweist.

Vorzugsweise sind diese Anschlüsse so angeordnet, daß jeweils am Spulenkopf der entsprechenden Spule der Anschluß des entsprechenden Verbindungselemen tes angeordnet ist. Somit werden Fehler in dem Verschalten der Spulen eines Stranges verhindert. Die Spulen werden damit so übersichtlich verschaltet, daß ein Defekt in der Verschaltung der Spulen leicht lokalisierbar ist.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Verbindungselemente radial neben einander anzuordnen. Bei dieser Anordnung sind die Verbindungselemente in axialer Richtung so schmal ausgebildet, daß die nebeneinander angeordneten und gegeneinander elektrisch isolierten Verbindungselemente nicht über den Ständer in radialer Richtung hinausragen. Besonders gut lassen sich Verbindungselemente mit einem quaderförmigen Leiterquerschnitt nebeneinander anordnen. Auch ist eine axiale Anordnung der Ringsegmentscheiben als Verbindungselemente gün stig. Diese Ringsegmentscheiben weisen alle dieselbe Grundform auf und sind entsprechend ihrer axialen Lage entsprechend mit Anschlüssen zu versehen. Durch dieselbe Grundform werden die Verbindungselemente durch die große Stückzahl besonders preiswert.

Bei dieser axialen Anordnung sind die Verbindungselemente derart mit Durchläs sen zu versehen, daß die Spulenenden durch diese Durchlässe isoliert gegen das jeweilige Verbindungselement mit dem dem Spulenende zugeordneten Verbin dungselement leitend verbunden werden.

Als vorteilhafte Gestaltungsform der Anschlüsse haben sich Vertiefungen zur Aufnahme des entsprechenden Spulenendes herausgestellt. Die Spulenenden können z. B. durch Löten fest mit dem Verbindungselement verbunden werden, wobei die Lötstelle ganz in der Vertiefung versenkt bleibt. Damit sind die An schlüsse besonders platzsparend.

Als weitere vorteilhafte Gestaltungsform hat sich herausgestellt, die Spulenenden durch Durchlässen hindurch auf der dem Ständerkopf abgewandten Seite mit dem jeweiligen Verbindungselement zu verbinden. Weiterhin können auf der dem Ständerkopf zugewandten Seite Vertiefungen zur Aufnahme von Spulenenden vorgesehen werden. Ein reines Umbiegen der Spulenenden auf das Verbindungse lement kann zur Schaffung einer elektrischen Verbindung völlig ausreichend sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt und anschließend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Schaltungsanordnung;

Fig. 2 Ständer einer elektrischen Maschine mit radial nebeneinander angeord neten Verbindungselementen;

Fig. 3 Ständer einer elektrischen Maschine mit axial übereinander angeordne ten Verbindungselementen;

Fig. 4 radial angeordnete Verbindungselemente;

Fig. 5 axial angeordnete Verbindungselemente;

Fig. 6 System von Durchlässen bei axialer Anordnung der Verbindungselemen te.

Der in Fig. 2 dargestellte Ständer 1 einer elektrischen Maschine umfaßt einen Ständerträger 3, der eine Mehrzahl von Ständerzähnen 5 aufweist. Diese Stän derzähne 5 sind ihrerseits mit Spulen 7 versehen, wobei jede Spule 7 zwei Spu lenköpfe 9, 11 aufweist. Jede Spule 7 weist eines Stromzu- 15, 21, 27 und -ableitung 17, 23, 29 in Form von Spulenenden 8 auf. Die Spulen 7 sind über die Stromzuleitungen 15, 21, 27 und Stromableitungen 17, 23, 29 miteinander ver schaltet. Bei einer Stern-Dreieckschaltung weist der Ständer 1 drei Strän ge 13, 19, 25 auf, wobei die Spulen 7 eines Stranges 13, 19, 25 parallel geschaltet sind. Die einzelnen Spulen 7 sind jeweils alternierend den einzelnen Strän gen 13, 19, 25 zugeordnet. Die verschalteten Spulen werden von einem Hochtemperatur-Gießharz 39 umgeben, der elektrisch isolierend ist und eine Wärmeleitung zur Abführung der in den Spulen freiwerdenden Verlustwärme un terstützt. Der Ständerträger 3 weist Kühlkanäle 41 auf, die von Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, durchflossen werden. Zusätzlich weist der dargestellte Ständer 3 Kühlringe 43 auf. Mittels der Kühlkanäle 41 und über die Kühlringe 43 wird die beim Betrieb der elektrischen Maschine anfallende Verlustwärme abge führt.

In Fig. 4 sind die Verbindungselemente 31 radial nebeneinander angeordnet. Zwi schen den benachbarten Verbindungselementen 31 ist eine elektrische Isolationsschicht 37 angeordnet. Die in Fig. 4 dargestellten Verbindungselemente 31 sind als ringförmige Verbindungselemente 33 ausgebildet. Endseitig weisen diese Verbindungselemente 31 eine Stromzuleitung 15, 21, 27 oder Ableitung 17, 23, 29 auf. Die mit den Verbindungselementen 31 verbundene Stromzuleitung 15, 21, 27 und Stromableitung 17, 23, 29 sind auf einem kleinen Winkelbereich lokalisiert, damit diese an einer zentralen Stelle aus der elektrischen Maschine herausgeführt werden können. Jedes der dargestellten Verbindungselemente 31 weist entspre chend der Anzahl der dem Strang 13, 19, 25 zugeordneten Spulen 7 entsprechen de Anzahl an Durchlässen 49 auf. Durch diese Durchlässe 49 kann jeweils eine Spulenende 9 hindurchgesteckt und auf der im Spulenkopf 9 abgewandten Seite mit dem Verbindungselement leitend verbunden werden. Auch ist eine leitende Verbindung durch Anschlüsse 45 in Form von Steckverbindungen möglich.

Die in Fig. 5. dargestellten Verbindungselementen 31 sind axial übereinander an geordnet. Bei dieser Anordnung sind die Verbindungselemente 31 mit einem Sy stem von Durchlässen 49 versehen. Durch dieses System von Durchlässen 49 sind die Spulenenden 8 der einzelnen Spulen 7 mit dem ihnen zugeordneten Ver bindungselement 31 verbunden. Die Spulenenden 8 sind von einem elektrisch isolierenden Material umgeben, so daß nur mit dem gewünschten Verbindungse lement 31 eine elektrisch leitende Verbindung geschaffen wird. Dieses System von Durchlässen 49 ist in Fig. 6 vereinfacht dargestellt. Die Spulenenden sind mittels einer in einer Vertiefung 47 versenkten Lötstelle 51 mit dem jeweiligen Verbindungselement 31 verbunden, wobei die Lötstelle 51 in einer Vertiefung 47 angeordnet ist. Diese Vertiefung 47 ist so ausgestaltet, daß die Lötstelle 51 ra dial nicht über das Verbindungselement hinausragt.

Bezugszeichenliste

1 Ständer
3 Ständerträger
5 Ständerzahn
7 Spule
8 Spulenende
9 Spulenkopf
11 Spulenkopf
13 erster Strang
15 Stromzuleitung d. 1. Stranges
17 Stromableitung d. 1. Stranges
19 zweiter Strang
21 Stromzuleitung
23 Stromableitung
25 dritter Strang
27 Stromzuleitung
29 Stromableitung
31 Verbindungselement
33 ringsegmentf. Verbindungselem.
35 ringförm. Verbindungselement
37 Isolationsschicht
39 Hochtemp. Gießharz
41 Kühlkanal
43 Kühlring
45 Anschlüsse
47 Vertiefung
49 Durchlässe
51 Lötstelle

Claims

1. Ständer einer elektrischen Maschine, der mit Spulen versehene Ständerzähne umfaßt, wobei jede der Spulen einem Strang zugeordnet ist und die Spulen eines Stranges verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Strang (13, 19, 25) zumindest ein die einzelnen Spu len (7) miteinander verbindendes, zumindest über Teilabschnitte elektrisch lei tendes Verbindungselement (31) zugeordnet ist.

2. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens einer der Spulengruppen zwei, eine Zuleitung (15, 21, 27) und Ableitung (17, 23, 29) bildende Verbindungselemente (31) zugeordnet sind.

3. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spulengruppe zwei, eine Zuleitung (15, 21, 27) und eine Ablei tung (17, 23, 29) bildende Verbindungselemente (31) zugeordnet sind.

4. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (33) ring- oder ringsegmentförmig ausgebildet sind und angrenzend an die Spulenköpfe (9) angeordnet sind.

5. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (31) Anschlüsse zur Aufnahme einer der Spu lenenden (8) einer Spule (7) aufweisen.

6. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (31) radial nebeneinander angeordnet sind.

7. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (31) axial übereinander angeordnet sind.

8. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Spulenenden (8) durch Durchlässe (49) hindurch, elektrisch isoliert gegen das jeweilige Verbindungselement (31) mit dem dem Spulenende (8) zuge ordneten Verbindungselement (31) leitend verbunden ist.

9. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (33) ringsegmentförmig ausgebildet sind und angrenzend Anschlüsse (45) in Form von Vertiefungen (47) zur Aufnahme ei ner der Spulenenden (8) einer Spule (7) aufweisen.

10. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (31) Anschlüsse (45) in Form von Durchläs sen (49) aufweisen, wobei die Spulenenden (8) die Verbindungselemen te (31) durchdringen in oder nach Durchdringen des Verbindungselementes (31) mit demselben elektrisch leitend verbunden sind.

11. Ständer einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarte Verbindungselemente (31) mittels einer Isolations schicht (37) gegeneinander isoliert sind.