DE19959729A1 - Electric machine e.g. simple servo motor - Google Patents

Electric machine e.g. simple servo motor

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
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  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

The electric machine includes a stator (1) and a permanent magnet-excited rotor. The stator has twelve channels and a laminated stack made of individual plates. The channels (2) include a slot (4) facing the rotor. A lining (5) is provided in the channels. One tooth (3) is provided between each two channels. A winding (6) is provided in the stator. The winding and the stator are connected to each other. The winding includes three phases, connected in a star, each phase comprising two series-connected coils.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und ein Ver­ fahren zur Herstellung einer derartigen elektrischen Maschi­ ne.The invention relates to an electrical machine and a Ver drive to manufacture such an electrical machine no

Ständer von Drehstrommotoren umfassen bekanntermaßen einen ein- oder mehrteiligen Blechschnitt mit Ständernuten, die ei­ ne Öffnung zum Luftspalt aufweisen, um die Wicklung darin einzuziehen oder per Hand einzuträufeln. Als Isolation zwi­ schen Blechpaket und Wicklung dient eine Nutisolierung, die vor dem Einbringen der Wicklung eingeschoben werden muß. Die Drehstromwicklung selbst wird bekanntermaßen als Ein- oder Zweischichtwicklung ausgeführt. Dieser Ständeraufbau ist ver­ hältnismäßig aufwendig und führt ferner zu einem großen Wic­ kelkopf, der nicht zur Drehmomentbildung beiträgt und somit die Aktivteilausnutzung der elektrischen Maschine reduziert.Stator of three-phase motors are known to include one one- or multi-part sheet metal cut with stand grooves, the egg ne opening to the air gap to the winding in it to move in or to instill by hand. As isolation between The lamination stack and winding are used for slot insulation must be inserted before inserting the winding. The Three-phase winding itself is known as single or Two-layer winding. This stand structure is ver relatively expensive and also leads to a large wic kelkopf, which does not contribute to the torque formation and thus the active part utilization of the electrical machine is reduced.

Die Aufgabe der Erfindung liegt demnach darin, einen Ständer­ aufbau zu finden der einfacher zu fertigen ist und der außer­ dem eine höhere Aktivteilausnutzung der elektrischen Maschine ermöglicht.The object of the invention is therefore a stand to find structure that is easier to manufacture and that is extra which a higher active part utilization of the electrical machine enables.

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch eine elektrische Maschi­ ne mit folgenden Merkmalen:
The task is solved by an electrical machine with the following features:

  • - einem Ständer und einem permanentmagneterregten Läufer, wobei der Ständer zwölf Nuten aufweist,- a stand and a permanent magnet excited rotor, the stand has twelve grooves,
  • - der Ständer umfaßt ein aus einteiligen Blechen zusammenge­ setztes Blechpaket,- The stand comprises a piece of sheet metal together set sheet package,
  • - die Nuten weisen eine dem Läufer zugewandte vorgegebene Nutzschlitzbreite auf,- The grooves have a predetermined facing the rotor Slot width on,
  • - in den Nuten ist zumindest abschnittsweise eine Ausklei­ dung vorgesehen,- At least in sections there is a lining in the grooves provided
  • - zwischen zwei Nuten befindet sich jeweils ein Zahn des Ständerblechpakets, - There is a tooth of each between two grooves Stator core,  
  • - im Ständer ist eine Wwicklung vorgesehen,- a winding is provided in the stand,
  • - Wicklung und Ständer sind miteinander verbunden,- winding and stand are interconnected,
  • - Die Wicklung umfaßt drei Stränge, die in Stern geschaltet sind, wobei jeder Strang zwei in Reihe geschaltete Spulen aufweist.- The winding comprises three strands that are connected in star are, each strand two coils connected in series having.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Ver­ fahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
The task is also solved by a method for producing an electrical machine, which is characterized by the following steps:

  • - Fertigen eines Blechpakets für einen Ständer aus einteili­ gen Blechen mit zwölf Nuten und vorgegebener Nutschlitz­ breite,- Manufacture of a sheet metal package for a stand from one piece sheet with twelve grooves and a specified slot width,
  • - Auskleidung der Nuten,- lining the grooves,
  • - Positionieren einer Wicklung um jeden zweiten Zahn- Position a winding around every second tooth
  • - Fixieren von Ständer und Wicklung.- Fixing the stand and winding.

Ein einteiliger Ständerblechschnitt ist einfach zu fertigen und stellt an die vorhandenen Stanzvorrichtung geringe Anfor­ derungen. Die Nuten des Ständerblechpakets sind offen bis ma­ ximal halb geschlossen, so daß eine Wicklung einfach einzu­ bringen ist, in dem sie durch eine spezielle Vorrichtung oder per Hand eingezogen bzw. eingeträufelt wird. Wenn von Wick­ lung gesprochen wird, ist dabei eine Drehfeldwicklung ge­ meint, die dabei insbesondere die spezielle erfindungsgemäße Ausgestaltung erfährt. Die Nuten besitzen eine Nutenausklei­ dung insbesondere in Form eines Flächenisolierstoffes, der vor Einsetzen der Wicklung in den Nuten positioniert wird. Der mechanische Zusammenhalt von Nutauskleidung, Wicklung und Ständerblechpaket wird durch Tränken oder Vergießen oder aber auch durch an sich bekannte formschlüssige, mechanische Befe­ stigungsmittel wie z. B. Nutverschlußkeilen erreicht.A one-piece stator sheet cut is easy to manufacture and makes little demands on the existing punching device changes. The grooves of the stator core are open to ma ximal half closed so that a winding is easy to close bring is by using a special device or is drawn in or instilled by hand. If from Wick is spoken, a rotating field winding is ge means that in particular the special invention Experience design. The grooves have a groove lining in particular in the form of a surface insulating material is positioned in the slots before the winding is inserted. The mechanical cohesion of slot lining, winding and Stand sheet metal package is made by watering or pouring or also by means of positive mechanical fastenings known per se cleaning agents such as B. slot wedges reached.

Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Wicklungsystem, das Zahnspulen umfaßt. Die Zahnspulen werden vorgefertigt und in die Nuten eingeträufelt, so daß eine Nutschlitzbreite, die zumindest der halben Nutbreite entspricht, sinnvoll ist, um die Montage zu erleichtern. Dabei wird jeder zweite Zahn von einer Zahnspule umgeben, d. h. jede Nut weist nur eine Seite einer Zahnspule auf. Pro Strang sind zwei Zahnspulen vorgese­ hen, die in Serie geschaltet sind. Die insgesamt drei Stränge sind in Stern geschaltet. Mit zwölf Ständernuten lassen sich sinnvollerweise die Polzahlen 2p = 8 und 2p = 10 realisieren.A winding system that includes toothed coils has proven to be particularly advantageous. The tooth coils are prefabricated and instilled in the slots, so that a slot slot width that corresponds to at least half the slot width makes sense to facilitate assembly. Every second tooth is surrounded by a tooth coil, ie each groove has only one side of a tooth coil. Two tooth coils are provided per strand, which are connected in series. The three strands are connected in star. The number of poles 2 p = 8 and 2p = 10 can be realized with twelve stator slots.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmale der Unteransprüche werden im folgen­ den anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention and further advantageous configurations of the Invention according to the features of the subclaims will follow the with reference to schematically illustrated embodiments in the drawing explained in more detail. In it show:

Fig. 1 und 2 jeweils einen Teil eines Ständerquerschnitts, Fig. 1 and 2 are each a part of a stator section,

Fig. 3 und 4 einen Wicklungsplan unterschiedlicher Polzahlen. FIGS. 3 and 4 is a winding diagram of different numbers of poles.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Querschnitts eines Ständers 1 einer nicht näher dargestellten elektrischen Maschine, der geblecht oder aus Sintermaterial ausgeführt ist. Der Quer­ schnitt zeigt außerdem Nuten 2, die sich jeweils zwischen Zähnen 3 befinden. Einem nicht näher dargestellte Luftspalt der elektrischen Maschine ist der Nutschlitz 4 mit einer vor­ gegebenen Breite zugewandt. Die Breite des Nutschlitzes 4 ist größer oder gleich der Hälfte der Nutbreite, so daß das Ein­ bringen einer Wicklung 6 maschinell oder per Hand einfach von statten geht. Die Nuten 2 weisen außerdem eine Nutauskleidung 5 auf, die als Flächenisolierstoff wirkt und so eine Isolati­ on zwischen einer Wicklung 6 und dem Blechpaket des Ständers 1 oder dem sinterähnlich ausgeformten Ständer 1 bildet. Die Auskleidung 5 kann mit einem oder mehreren Isolierstoffen ge­ bildet werden. Die Isolierstoffe erstrecken sich nahezu je­ weils in der gesamten Nut 2. Fig. 1 shows a portion of a cross section of a stator 1 of an electrical machine, not shown, which is laminated, or sintered material. The cross section also shows grooves 2 , which are each between teeth 3 . An air gap, not shown, of the electrical machine faces the slot 4 with a given width. The width of the slot 4 is greater than or equal to half the width of the slot, so that a winding 6 is easy to do by machine or by hand. The grooves 2 also have a groove lining 5 , which acts as a surface insulating material and thus forms an isolati on between a winding 6 and the laminated core of the stand 1 or the sinter-like shaped stand 1 . The liner 5 can be formed with one or more insulating materials. The insulating materials extend almost in each case in the entire groove 2 .

Fig. 2 zeigt den Ständers 1 mit einer in die Nut 2 eingebrach­ te Wicklung 6, die als Zahnspule ausgebildet ist und den Zahn 3 umgibt. Jeder zweite Zahn 3 ist von einer Zahnspule umge­ ben, so daß die Nutfüllfaktoren sich erhöhen und dies zu ei­ ner besseren Aktivteilausnutzung der elektrischen Maschine führt. Fig. 2 shows the stator 1 with a coiled in the groove 2 te winding 6 , which is designed as a toothed coil and surrounds the tooth 3 . Every second tooth 3 is of a toothed coil, so that the slot filling factors increase and this leads to a better active part utilization of the electrical machine.

Fig. 3 zeigt den Wicklungsplan eines Strangs 7 der elektri­ schen Maschine, die zwei Zahnspulen 7 umfaßt. Die jeweiligen Stränge sind auf einen Sternpunkt 8 geschaltet. Mit der nach Fig. 3 dargestellten Wicklung 6 wird die Polzahl 2p = 8 im Stän­ der 1 geschaffen. Mit einer nach Fig. 4 angeordneten Wicklung wird die Polzahl 2p = 10 geschaffen. Fig. 3 shows the winding diagram of a strand 7 of the electrical machine's, which comprises two toothed coils 7 . The respective strings are connected to a star point 8 . With the winding 6 shown in FIG. 3, the number of poles 2 p = 8 in the stan of 1 is created. The number of poles 2 p = 10 is created with a winding arranged according to FIG. 4.

Claims (6)

1. Elektrische Maschine mit folgenden Merkmalen:
  • - einem Ständer (1) und einem permanentmagneterregten Läu­ fer, wobei der Ständer (1) zwölf Nuten aufweist,
  • - der Ständer (1) umfaßt ein aus einteiligen Blechen zusam­ mengesetztes Blechpaket,
  • - die Nuten (2) weisen eine dem Läufer jeweils zugewandten Nutzschlitz (4) auf,
  • - in den Nuten (2) ist zumindest abschnittsweise eine Aus­ kleidung (5) vorgesehen,
  • - zwischen zwei Nuten (2) befindet sich jeweils ein Zahn (3) des Ständers (1),
  • - im Ständer (1) ist eine Wicklung (6) vorgesehen,
  • - Wicklung (6) und Ständer (1) sind miteinander verbunden,
  • - die Wicklung (6) umfaßt drei Stränge, die in Stern ge­ schaltet sind, wobei jeder Strang zwei in Reihe geschalte­ te Spulen aufweist.
1. Electrical machine with the following features:
  • - A stand ( 1 ) and a permanent magnet-excited rotor, the stand ( 1 ) having twelve grooves,
  • - The stand ( 1 ) comprises a laminated core composed of one-piece sheets,
  • - The grooves ( 2 ) have a usable slot ( 4 ) facing the rotor,
  • - In the grooves ( 2 ) at least in sections from clothing ( 5 ) is provided,
  • - Between two grooves ( 2 ) there is a tooth ( 3 ) of the stand ( 1 ),
  • - A winding ( 6 ) is provided in the stand ( 1 ),
  • - winding ( 6 ) and stand ( 1 ) are connected to each other,
  • - The winding ( 6 ) comprises three strands which are switched in star, each strand having two coils connected in series.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen als Zahnspule ausgeführt sind, wobei jede Spule einen einzigen Zahn (3) um­ gibt und dabei die an den Zahn grenzenden Nuten (2) nahezu vollständig einnimmt, so daß nur jeder zweite Zahn von einer Zahnspule umgeben ist.2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the coils are designed as a toothed coil, each coil giving a single tooth ( 3 ) around and thereby occupies the grooves ( 2 ) adjacent to the tooth almost completely, so that only every second Tooth is surrounded by a tooth coil. 3. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Nutschlitzes (4) im wesentlichen größer oder gleich der Hälfte der Breite der Nut (2) ist.3. Electrical machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the width of the slot ( 4 ) is substantially greater than or equal to half the width of the groove ( 2 ). 4. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Fertigen eines Blechpakets für einen Ständer (1) mit zwölf Nuten (2) und vorgegebener Nutschlitzbreite (4), aus ein­ teiligen Blechen,
  • - Auskleidung (5) der Nuten (2),
  • - Positionieren einer Wicklung (6) um jeden zweiten Zahn (3) des Ständers (1),
  • - Fixieren von Ständer (1) und Wicklung (6).
4. A method for producing an electrical machine according to claim 1, characterized by the following steps:
  • - Manufacture of a laminated core for a stand ( 1 ) with twelve grooves ( 2 ) and a predetermined slot width ( 4 ), from one piece of sheet metal,
  • - lining ( 5 ) of the grooves ( 2 ),
  • - Positioning a winding ( 6 ) around every second tooth ( 3 ) of the stator ( 1 ),
  • - Fixing the stand ( 1 ) and winding ( 6 ).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auskleidung (5) der Nuten (2) durch einen Flächenisolierstoff erfolgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the lining ( 5 ) of the grooves ( 2 ) is made by a surface insulating material. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Wick­ lung (6) im Ständer (1) durch stoff- und/oder formschlüssige Verfahren erfolgt.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the fixing of the winding ( 6 ) in the stator ( 1 ) is carried out by material and / or positive method.
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