DE19734592C1

DE19734592C1 - Elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine

Info

Publication number: DE19734592C1
Application number: DE1997134592
Authority: DE
Inventors: Helmut Kreuzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-08-09
Filing date: 1997-08-09
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2017-08-10
Also published as: ES2148087A1; GB9816892D0; FR2767236A1; ES2148087B1; FR2767236B1; GB2329528A; GB2329528B

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine, ins besondere Drehstrommaschine, nach der Gattung des Hauptan spruchs. Bei derartigen Maschinen ist die Ständerwicklung symmetrisch ausgebildet, was durch gleichmäßige Leiterquer schnitte und Leiterzahl erreicht wird. Das hat jedoch den Nachteil, daß der sogenannte Nutfüllfaktor in allen Nuten gleichgroß, aber wegen der sich kreuzenden Wickelköpfe nicht optimal ist.

Aus der US-PS 3,531,672 ist eine elektrodynamische Maschine der eingangs genannten Art mit einer Drehstromwicklung im Ständer bekannt, bei der die erste Phase am Nutgrund der Ständernuten, die zweite Phase abwechselnd am Nutgrund und am Nutkopf und die dritte Phase schließlich am Nutkopf der jeweiligen Ständernut angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß die stirnseitigen Wickelköp fe kreuzungsfrei verlegt werden können. Eine ähnliche Aus bildung der Ständerwicklung mit nach außen gerichteten Sta torzähnen ist aus der DE 44 03 302 A1 bekannt. In beiden Fällen ist es jedoch von Nachteil, daß die innenlie gende Phasenwicklung durch den Kühlluftstrom eines in der Regel stirnseitig auf der Maschinenwelle angeordneten Lüf ters oder durch eine Fremdbelüftung weniger gut gekühlt wird, als die außenliegende Phasenwicklung. Die Leistung der Maschine wird daher durch die maximal zulässige Temperatur belastung der innenliegenden Phasenwicklung begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß man durch unterschiedliche Leiterquerschnitte bzw. unterschiedliche Leiterzahlen in den drei Phasen im Hinblick auf die Bela stung einerseits und Kühlung andererseits einen Ausgleich der Unsymmetrie der Phasen im Ständerpaket erreicht. Ganz wesentlich ist, daß man einen höheren Nutfüllfaktor als bis her erreicht, und daß auch eine Steigerung der Leistung und des Wirkungsgrads erzielt wird sowie eine Geräuschminderung. Die Erfindung läßt sich bei Elektromotoren und Generatoren beliebiger Bauart anwenden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Fig. 1 schematisch eine Ansicht des Ständerpakets mit Ständerwicklung und in Fig. 2 eine Seitenansicht nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiel

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 ein Ständerpaket eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge bezeichnet, welches sechsunddreißig axial verlaufende Nuten 11 aufweist und in bekannter Weise als Lamellenpaket ausgebildet ist. Im Ständerpaket bzw. in den Nuten ist die Ständerwicklung angeordnet. Da es sich um eine dreiphasige Maschine handelt, besteht die Ständerwicklung aus drei Phasen 14 bis 16, die eine ganz spezielle Ausbildung aufweisen. Die erste Phase 14 liegt im Nutgrund und damit in radialer Richtung am weitesten außen. Es sind beispielsweise sieben Leiter pro Nut 11 als Windungen vorgesehen, wobei ein Nutfüllfaktor von 49% erreicht wird. Radial weiter innen und versetzt zur Phase 14 liegt die zweite Phase 15, welche acht Leiter pro Nut 11 als Windungen aufweist und einen Nutfüllfaktor von 45% hat. Am weitesten innen liegt die dritte Phase 16 mit neun Leitern pro Nut als Windungen und einem Nutfüllfaktor von 41%.

In der ersten Phase ist der Draht am dicksten, z. B. hat er einen Querschnitt von 1,65 mm², in der zweiten, mittleren Phase ist er dünner, mit einem Querschnitt von 1,60 mm² und in der dritten Phase am dünnsten mit beispielsweise 1,50 mm². Daraus erkennt man, daß die drei Phasen die Ständerwicklung durch die spezielle Ausbildung zwar asymmetrisch sind bezüglich Spannung, Strom und Wärmebelastung. Durch einen Brückengleichrichter am Generatorausgang werden die Spannungssymmetrien ausgeglichen und durch die unterschiedliche Anordnung der Phasen in den Nuten des Ständerpaketes 10 wird die Unsymmetrie der Belastung weitgehend ausgeglichen. Dies erfolgt dadurch, daß die Kühlung in der ersten Phase 14 am schlechsten ist, jedoch der Widerstand am kleinsten, so daß hier die geringsten Wärmeverluste auftreten. Am günstigsten ist die Kühlung in der innen liegenden Phase 16, sie weist jedoch den größten Widerstand und damit die größten Wärmeverluste auf. Beim Drehstrom-Kompaktgenerator sind die Lüfter innenliegend stirnseitig am Läufer. Die Kühlluft wird beidseitig axial angesaugt und und radial durch die Wickelköpfe gedrückt. Die intensivste Kühlung erfolgt somit an der Phase 16. Insgesamt ergibt sich auf diese Weise ein durchschnittlicher Nutfüllfaktor von 45%, der etwa 5% über den bisher üblichen Faktoren liegt.

In der Fig. 2 sind außer dem Ständerpaket 10 und der Ständerwicklung 12 noch die Isoliereinlage 18 zu erkennen, sowie die drei Phasenanschlüsse 19u-x, 20v-y und 21w-z. In Fig. 1 - dies sei noch bemerkt - ist die Lage der Wicklungsstränge schematisch dargestellt.

In Abwandlung des Ausführungsbeispieles ist es auch möglich, im Rahmen der Erfindung einen verbesserten Nutfüllfaktor zu erreichen, indem für die drei Phasen nur die Leiterzahlen oder nur die Leiterquerschnitte unterschiedlich sind, wobei die äußere Phase 14 jeweils die größte Leiterzahl bzw. den dicksten Leiterquerschnitt und die innere Phase 16 die kleinste Leiterzahl bzw. den kleinsten Leiterquerschnitt aufweist.

Claims

1. Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgerator, mit einer in Nuten im Ständerpaket derselben angeordneten, mehr phasigen Ständerwicklung (12) aus Wickeldraht, dadurch ge kennzeichnet, daß die unterschiedliche Kühlung der Phasen dadurch ausgeglichen ist, daß die Phasen (14, 15, 16) der Ständerwicklung (12) mit unterschiedlichen Füllfaktoren ge wickelt sind.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Leiterquerschnitt in den verschiedenen Phasen unterschiedlich groß ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leiterzahl je Phase verschieden ist.

4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterquerschnitt und die Leiterzahl in den Phasen unterschiedlich ist, derart, daß die außen liegende Phase (14) den größten und die innen liegende Phase (16) den kleinsten Nutfüllfaktor hat.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die außen liegende Phase (14) den größten Leiterquerschnitt sowie die kleinste Leiterzahl und die innen liegende Phase (16) den kleinsten Leiterquerschnitt sowie die größte Leiterzahl aufweist.

6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außen liegende Phase (14), die größte Leiterzahl oder den größten Leiterquerschnitt aufweist und daß die innen liegende Phase (16) die kleinste Leiterzahl oder den kleinsten Leiterquerschnitt aufweist.