DE19653838A1

DE19653838A1 - Stator plate for electrical machine with annular wound coils in slots

Info

Publication number: DE19653838A1
Application number: DE1996153838
Authority: DE
Inventors: Rainer Born
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-12-21
Filing date: 1996-12-21
Publication date: 1998-06-25

Abstract

The stator plate has cutouts in its outer periphery which deflect magnetic field lines from induction from external conductors to struts in the machine. For three-phase machines at least six notch-shaped cutouts (1-6) are distributed evenly about the outer periphery. For single phase machines with run-up windings at least four notch-shaped cutouts are distributed evenly about the outer periphery. Wedge-shaped distance pieces are used to mount the stator in the housing and for carrying off heat.

Description

Die Erfindung betrifft die Form von Statorblechen für elektrische Maschinen mit Grammespulen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to the form of stator laminations for electrical machines Gramme coils according to the preamble of claim 1.

Bei elektrischen Maschinen mit Grammespulen, d. h. Spulen, bei denen die Leitungen der Spulen ringförmig durch die Nute des Stators und über die äußere Mantelfläche verlaufen, entstehen Verluste durch magnetische Streufelder an der äußeren Mantelfläche. Dies in erster Linie bei Maschinen mit Eigenerregung, d. h. bei Maschinen, bei denen nicht durch Fremderregung ein konstant hohes Magnetfeld den Luftspalt zwischen Läufer und Stator überwindet und den Magnetfluß im Stator vorbestimmt. Das höchste Potential der Streufelder ergibt sich bei zwei Konstellationen der Drehstromamplituden. Zum einen, wenn eine Phase die Amplitudenspitze erreicht. In diesem Fall liegt das Zentrum der magnetischen Induktion zwischen zwei Spulengruppen. Unter Spulengruppe ist eine Anzahl von nebeneinander liegenden Spulen mit gleicher Wicklungsrichtung zu verstehen, die an der gleichen Phase angeschlossen sind.In electrical machines with grammar coils, i.e. H. Coils where the lines the coils in a ring through the slot of the stator and over the outer surface run, losses occur due to magnetic stray fields on the outer Lateral surface. This is primarily for machines with self-excitation, i.e. H. at Machines that do not have a constant high magnetic field due to external excitation Air gap between rotor and stator overcomes and the magnetic flux in the stator predetermined. The highest potential of the stray fields results from two Constellations of the three-phase amplitudes. For one, when a phase is Peak amplitude reached. In this case, the center of the magnetic Induction between two groups of coils. Under coil group is a number of to understand adjacent coils with the same winding direction, the on connected to the same phase.

Die zweite problematische Konstellation entsteht bei dem Nulldurchgang einer Phase. Dabei liegt das Zentrum der magnetischen Induktion in der Mitte der Spulengruppe mit dem Nulldurchgang.The second problematic constellation arises when a phase crosses zero. The center of the magnetic induction lies in the middle of the coil group with the zero crossing.

Ursache der Verluste ist bei beiden Konstellationen der stumpfe nach außen gerichtete Aufprallwinkel der magnetischen Feldlinien mit gleicher Polarität und entgegengesetzter Wirkungsrichtung. Die zweite Ursache ist die Rotationsrichtung der Feldlinien um die Leitung an den Stoßkanten der Spulengruppen, die bei Erreichen einer Amplitudenspitze die nach außen gerichtete Polbildung unterstützt.The cause of the losses in both constellations is the blunt outward directed impact angle of the magnetic field lines with the same polarity and opposite direction of action. The second cause is the direction of rotation the field lines around the line at the abutting edges of the coil groups, which at Reaching an amplitude peak supports the outward pole formation.

Zur wesentlichen Minderung dieser Verluste wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß entsprechend Fig. 1 mindestens ein Einschnitt pro Spulengruppe am äußeren Umfang der Statorbleche vorgesehen wird. Bei einer zweipoligen Drehstrommaschine ergibt dies mindestens 6 Einschnitte. Bei einer vierpoligen Drehstrommaschine mindestens 12 Einschnitte.To substantially reduce these losses, it is proposed according to the invention that, according to FIG. 1, at least one incision per coil group is provided on the outer circumference of the stator laminations. With a two-pole three-phase machine, this results in at least 6 cuts. In a four-pole three-phase machine, at least 12 cuts.

Die Einschnitte bewirken, daß der Aufprallwinkel der magnetischen Felder zum inneren Durchmesser ausgerichtet wird und damit die magnetischen Feldlinien zu den Stegen abgelenkt werden. Die Spulengruppe müssen dabei zwischen den Einschnitten angeordnet werden. Durch zwei Einschnitte pro Spulengruppe, ein Einschnitt am Ende und ein weiterer in der Mitte einer Spulengruppe, kann der Effekt der Ablenkung erfindungsgemäß noch verbessert werden. Dies deckt auch das Zentrum des magnetischen Energiepotentials aus zwei Phasen bei dem Nulldurchgang der dritten Phase ab. The cuts cause the angle of impact of the magnetic fields to is aligned and thus the magnetic field lines to the inner diameter Webs are distracted. The coil group must be between the Incisions are arranged. By two cuts per coil group, one Incision at the end and another in the middle of a coil group, the effect can the distraction can be improved according to the invention. This also covers that Center of the magnetic energy potential from two phases at the Zero crossing of the third phase.

Mit diesen Einschnitten können auch bei eigenerregten Maschinen (Asynchron maschinen) die Vorteile der Grammewicklungen voll genutzt werden. Dies sind entsprechend DE OS 44 04 585 eine größere durchschnittliche Flußdichte im Luftspalt zwischen Läufer und Stator durch eine mögliche größere Eisenmasse der Stege wegen des geringeren Platzbedarfs an Nutfläche. Letzteres ergibt sich bei Grammespulen durch die Nutzung des äußeren Mantels als Induktionsfläche. Eine weitere Minderung der ohmschen Leitungsverluste ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß die bisherigen Nutformen nach IEC-Normen beibehalten werden. Dadurch kann wegen der geringeren Anzahl erforderlicher Leitungen in den Nuten der Leitungsdurchmesser vergrößert werden. Letzteres in Verbindung mit den kleineren Wickelköpfen reduziert insgesamt die ohmschen Leitungsverluste auf bis zu 1/3 der bisher bekannten Größenordnung.With these cuts, even with self-excited machines (asynchronous machines) take full advantage of the gram windings. these are according to DE OS 44 04 585 a larger average flux density in Air gap between rotor and stator due to a possible larger iron mass Bridges due to the smaller space requirement on the groove surface. The latter results from Grammes by using the outer jacket as an induction surface. A This further reduces the ohmic line losses according to the invention possible that the previous groove shapes according to IEC standards are retained. This can because of the smaller number of lines required in the grooves the cable diameter can be increased. The latter in connection with the Smaller winding heads reduce the ohmic line losses to up to 1/3 of the previously known order of magnitude.

Die Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnungen wiedergegeben sind; es zeigtThe details result from the following description of Embodiments of the invention shown in the figures of the drawings are reproduced; it shows

Fig. 1 ein Statorblech für eine zweipolige Drehstrommaschine mir der Mindestanzahl an Einschnitten (1) bis (6) am äußeren Umfang. Der Winkel, den die beiden Schenkel eines Einschnitts bilden sollten, ist ca. 90°. Die Einschnittiefe vom Rand zum Mittelpunkt beträgt hierbei ca. 5 mm. Dies sind ca. Maße für einen zweipoligen 1,1 kW Asynchronmotor. Bei größeren Poleinteilungen ändert sich der erforderliche Winkel und die notwendige Einschnittiefe. Fig. 1 is a stator for a two-pole AC machine with the minimum number of cuts ( 1 ) to ( 6 ) on the outer circumference. The angle that the two legs of an incision should form is approximately 90 °. The incision depth from the edge to the center is about 5 mm. These are approximate dimensions for a two-pole 1.1 kW asynchronous motor. With larger pole divisions, the required angle and the necessary incision depth change.

Fig. 2 zeigt die wesentlichen Ursachen der magnetischen Streufelder am äußeren Mantel bei einer Maschine mit Grammespulen am Beispiel einer zweipoligen Drehstromwicklung mit Blechen ohne Einschnitte. Der durch gestrichelte Linien und Pfeile ausgewiesene Magnetfluß entspricht einer Amplitudenkonstellation von U = 100%. Da der Luftwiderstand für den Austritt von Feldlinien zwar sehr hoch aber nicht unendlich ist, bilden sich durch den Aufprallwinkel Pole am äußeren Mantel aus. Unterstützt wird dieser Vorgang durch die Rotationsrichtung der magnetischen Feldlinien an den Enden der Spulengruppen. Unabhängig davon, ob die einzelnen Spulengruppen nur nur durch Isolierungen getrennt oder weiter auseinander liegen. Fig. 2 shows the main causes of the magnetic stray fields on the outer jacket in a machine with gram coils using the example of a two-pole three-phase winding with sheets without cuts. The magnetic flux indicated by dashed lines and arrows corresponds to an amplitude constellation of U = 100%. Since the air resistance for the emergence of field lines is very high but not infinite, the impact angle forms poles on the outer jacket. This process is supported by the direction of rotation of the magnetic field lines at the ends of the coil groups. Regardless of whether the individual coil groups are only separated by insulation or further apart.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel, wie die Einschnitte für Befestigungszwecke und Wärmeableitungen zusätzlich genutzt werden können. Die keilförmigen Abstandsstücke (7) können dabei mit dem Gehäuse (8) als ein Stück gegossen werden. Eine weitere Alternative besteht darin, die Abstandstücke (7) als separate Teile herzustellen und vor dem Wickeln mit dem Statorpaket zu verkleben. Letzteres vereinfacht die Befestigung des Pakets in Rundwickelmaschinen. Fig. 3 shows an example of how the incisions can also be used for fastening purposes and heat dissipation. The wedge-shaped spacers ( 7 ) can be cast as one piece with the housing ( 8 ). Another alternative is to produce the spacers ( 7 ) as separate parts and to glue them to the stator package before winding. The latter simplifies the fastening of the package in circular winding machines.

Claims

1. stator plates for electrical machines with grammage coils, characterized in that magnetic field lines are deflected from the induction of the outer lines to the webs by cuts on the outer circumference of the stator plate

2. Stator plates according to claim 1, characterized in that Three-phase machines at least six notches on the outer circumference evenly distributed incisions are provided.

3. stator plates according to claim 1, characterized in that for Single-phase machines with start-up windings have at least four notch-shaped ones Incisions are provided on the outer circumference.

4. Electrical machine with stator plates according to claim 1, characterized in that wedge-shaped spacers ( 7 ) are used for fastening the stator in housings and for heat dissipation. ( Fig. 3)

5. Electrical machine with stator plates according to claim one thereby characterized that the known IEC standard cuts for groove surfaces according DIN 42 673 and the free groove area due to the smaller Number of lines required in the slots for gram coils for one Increasing the cable diameter is used.