DE4334932A1

DE4334932A1 - Rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE4334932A1
Application number: DE4334932A
Authority: DE
Inventors: Akiya Shichijyo; Shin Kusase; Hiroaki Kajiura; Atsushi Umeda
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-10-14
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2013-10-14
Also published as: JP3368598B2; US5449962A; JPH06133483A; DE4334932B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine wie beispielsweise einen Dreiphasen-Wechselstromge nerator oder einen Dreiphasen-Induktionsmotor.

Aus der JP-A-4 8140 ist eine rotierende elektrische Maschine dieser Art bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine drei erste in Sternschaltung geschaltete Wicklungen 100 umfassende Dreiphasen-Sternschaltung 101, die mit einer drei zweite, in Dreieckschaltung geschaltete Wicklungen 102 aufweisenden Dreiphasen-Dreieckschaltung 103 kombiniert ist. Die von einem Stator gebildete Verteilung der Luftspalt-Magnetkraft wird dabei entsprechend der Drehung von Polkernen zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störung bzw. elektromagnetischem Rauschen angeglichen, indem eine Phasendifferenz von etwa 30 Grad zwischen den Spannungsvektoren 104 und 105 der ersten bzw. der zweiten Wicklungen 100 und 102 vorgesehen ist.

Gemäß dem vorstehend genannten Stand der Technik ist es je doch zur Erzielung der Phasendifferenz von etwa 30 Grad zwi schen den ersten und zweiten Wicklungen erforderlich, die An zahl von Nuten im Vergleich zu einem früheren Stand der Tech nik, bei welchem die Statorwicklungen nur in Sternschaltung oder nur in Dreieckschaltung geschaltet sind, zu verdoppeln. Dies erfordert jedoch einen Statorkern entsprechend der vor stehend genannten Art mit sehr vielen Nuten. Im Ergebnis wird das Einbringen der Wicklungen in den Stator erschwert und die Größe der Zähne des Statorkerns wird halbiert, so daß die Zähne des Statorkerns während des Einbringens der Wicklungen oder bei der Montage des Statorkerns beschädigt werden kön nen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine rotie rende elektrische Maschine der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß magnetische Störungen bzw. magnetisches Rauschen unterdrückt werden können, ohne die Anzahl der Nuten im Statorkern zu vergrößern.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist die folgenden beiden Ausgestaltungen auf.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung weist die ro tierende elektrische Maschine eine Statorwicklung auf mit ei ner aus drei ersten, in Sternschaltung geschalteten Wicklun gen bestehenden Dreiphasen-Sternschaltung (Y-Schaltung) und einer aus drei zweiten, in Dreieckschaltung geschalteten und jeweils parallel zu den drei Wicklungen der Sternschaltung angeordneten Wicklungen bestehenden Dreiphasen-Dreieckschal tung, wobei die drei zweiten Wicklungen in die Nuten des Sta torkerns der rotierenden elektrischen Maschine derart einge bracht sind, daß jeweils eine Phasendifferenz zwischen den drei zweiten Wicklungen von etwa 120 Grad erzielt wird, jede der drei ersten Wicklungen in zwei Wicklungsteile aufgeteilt ist, und jeweils Wicklungsteile jeder ersten Wicklung ge trennt in die Nuten eingebracht werden, in denen die entspre chenden zweiten Wicklungen bereits eingebracht sind, so daß der resultierende Vektor eines Paares von aufgeteilten Wicklungsteilen um 30 Grad in der Phase gegenüber dem Spannungs vektor einer der zweiten Wicklungen verschoben wird.

Gemäß eines zweiten Gesichtspunktes der Erfindung weist die rotierende elektrische Maschine eine Statorwicklung auf, mit einer aus drei ersten, in Sternschaltung geschalteten Wick lungen bestehenden Dreiphasen-Sternschaltung und einer aus drei zweiten, in Dreieckschaltung geschalteten und jeweils parallel zu den drei Wicklungen der Sternschaltung angeordne ten Wicklungen bestehenden Dreiphasen-Dreieckschaltung, wobei die drei ersten Wicklungen in die Nuten des Statorkerns der rotierenden elektrischen Maschine derart eingebracht sind, daß jeweils eine Phasendifferenz zwischen den drei ersten Wicklungen von etwa 120 Grad erzielt wird, jede der drei Zweiten Wicklungen in zwei Wicklungsteile aufgeteilt ist, und jeweilige Wicklungsteile jeder zweiten Wicklung getrennt in die Nuten eingebracht werden, in denen die entsprechenden er sten Wicklungen bereits eingebracht sind, so daß der resul tierende Vektor eines Paares von aufgeteilten Wicklungsteilen um etwa 30 Grad in der Phase gegenüber dem Spannungsvektor der ersten Wicklungen verschoben wird.

Bei der erstgenannten Maschine ist es möglich, eine Phasen differenz von etwa 30 Grad zwischen dein resultierenden Span nungsvektor der aufgeteilten Wicklungsteile jeder der ersten Wicklungen und dem Spannungsvektor einer der zweiten Wicklun gen zu erzielen, obwohl entsprechende aufgeteilte Wicklungs teile der ersten Wicklung in die Nuten eingebracht werden, in die bereits die entsprechenden zweiten Wicklungen eingebracht wurden. Somit werden die aufgeteilten Wicklungsteile jeder der ersten Wicklungen in die gleichen Nuten eingebracht wie die entsprechenden zweiten Wicklungen zur Erzeugung einer veränderlichen Magnetkraft, die um 30 Grad in der Phase ge genüber derjenigen der zweiten Wicklungen verschoben ist.

Bei der letzten vorstehend beschriebenen Maschine ist es mög lich, eine Phasendifferenz von etwa 30 Grad zwischen den re sultierenden Spannungsvektoren der aufgeteilten Wicklungstei le jeder zweiten Wicklung und dem Spannungsvektor einer der ersten Wicklungen zu erzielen, obwohl entsprechende aufge teilte Wicklungsteile der zweiten Wicklungen in die Nuten eingebracht werden, in die die entsprechenden ersten Wicklun gen eingebracht wurden. Somit werden die aufgeteilten Wick lungsteile jeder der zweiten Wicklungen in die gleichen Nuten wie die entsprechenden ersten Wicklungen eingebracht, zur Er zeugung einer veränderlichen Magnetkraft, die in der Phase um 30 Grad im Vergleich zu derjenigen der ersten Wicklungen ver schoben ist.

Mittels der Bildung einer Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Wicklungen wird somit eine vom Stator erzeugte Luftspalt-Magnetkraft bezüglich der Drehung der Polkerne des Rotors angeglichen zur Erzielung eines gleichmäßigen Verlaufs der Verteilung der Luftspalt-Magnetkraft. Somit werden keine großen pulsierenden Schwingungsanregungskräfte zwischen Rotor und Stator erzeugt.

In beiden vorstehend beschriebenen rotierenden elektrischen Maschinen können elektromagnetische Störungen ohne Verminde rung der Ausgangsleistung reduziert werden, da keine pulsie renden Schwingungsanregungskräfte zwischen Rotor und Stator erzeugt werden.

In der zuerst beschriebenen elektrischen Maschine ist jede der ersten Wicklungen in zwei Wicklungsteile aufgeteilt, die getrennt in die Nuten der zweiten Wicklungen eingebracht wer den. Die Anzahl der Nuten im Statorkern kann somit kleiner gehalten werden, als diejenige gemäß dem Stand der Technik, bei dem eine Unterdrückung elektromagnetischer Störungen durch die Kombination von Dreiphasenwicklungen in Sternschal tung und Dreiphasenwicklungen in Dreieckschaltung erzielt wird.

Bei der letztgenannten elektrischen Maschine gemäß der Erfin dung wird jede der zweiten Wicklungen in zwei Wicklungsteile aufgeteilt, die getrennt in die Nuten der ersten Wicklungen eingebracht werden. Die Anzahl der Nuten im Statorkern kann somit entsprechend kleiner gewählt werden, als diejenige ge mäß dem Stand der Technik, bei dem elektromagnetische Störun gen durch die Kombination von Dreiphasenwicklungen in Stern schaltung mit Dreiphasenwicklungen in Dreieckschaltung unter drückt werden. In beiden vorstehend beschriebenen rotierenden elektrischen Maschinen ist es nicht erforderlich, Nuten vor zusehen, die jeweils nur für die Sternschaltung, bzw. die Dreieckschaltung benutzt werden, da die Wicklungen der Drei phasen-Sternschaltung und der Dreieckschaltung in dieselben Nuten eingebracht werden. Auf diese Weise wird das Einbringen der Wicklungen in die Nuten vereinfacht und die Breite jedes Zahns des Statorkerns kann größer ausgeführt werden, so daß eine Beschädigung der Kernzähne, die im anderen Fall durch das Einbringen der Wicklungen und die Montage des Statorkerns auftreten kann, verhindert wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie len näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 Ein Schaltbild der Statorwicklungen gemäß einem er sten Ausführungsbeispiel entsprechend dem ersten Gesichts punkt der Erfindung,

Fig. 2 Eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Spannungsvektoren der Statorwicklungen gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel,

Fig. 3 Eine Teilschnittansicht eines Dreiphasen-Wechsel stromgenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 Eine Teilschnittansicht der Polklauen bzw. Polkerne des Rotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 Eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Anordnung der Statorwicklungen gemäß dem ersten Ausführungs beispiel,

Fig. 6 Eine schematische Darstellung eines Polkerns gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 Eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Veränderung des magnetischen Flusses gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 8 Ein Kennliniendiagramm zur Veranschaulichung der Stö rungskennlinie bzw. Störungscharakteristik gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 Ein Schaltbild der Beschaltung der Statorwicklungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend dem zwei ten Gesichtspunkt der Erfindung,

Fig. 10 Ein Schaltbild zur Veranschaulichung der Beschaltung der Statorwicklungen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel entsprechend dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung,

Fig. 11 Ein Schaltbild der Statorwicklungen gemäß dem Stand der Technik, und

Fig. 12 Ein Zeigerbild der Spannungsvektoren der Statorwicklungen gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels

Anhand der Fig. 1-8 wird nachstehend die rotierende elektri sche Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel be schrieben. Dabei zeigt Fig. 1 das Schaltbild der Beschaltung der Statorwicklungen, Fig. 2 ein Vektordiagramm der Span nungsvektoren der Statorwicklungen gemäß Fig. 1 und Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht des Dreiphasen-Wechselstromge nerators, während Fig. 4 die Polkerne bzw. Polklauen des Ro tors zeigt.

Der Dreiphasen-Wechselstromgenerator 1 umfaßt einen Rotor 2, der mittels der Ausgangsleistung einer nicht gezeigten Fahr zeugantriebsmaschine angetrieben wird, einen um den Rotor 2 angeordneten Stator 3 und eine Gleichrichterschaltung 4 zur Gleichrichtung des generierten Wechselstroms (Fig. 3).

Der Rotor 2 ist ein Magnetfelderzeugungsrotor vom Randel-Typ mit Polkernen 6, auf denen eine Feldwicklung 5 angebracht ist, einer Drehachse 7, an der die Polkerne 6 befestigt sind und mit am Ende der Drehachse 7 befestigten Schleifringen 8. Kühlventilatoren 9 sind auf der Drehachse 7 befestigt und koaxial an beiden Seiten der Polkerne 6 angeordnet.

Der Stator 3 umfaßt einen ringförmigen Statorkern 11, der zwischen zwei Endrahmenteilen 10 befestigt ist, sowie neun unabhängige, auf den Statorkern 11 aufgewickelte Statorspulen 12. Der Statorkern 11 bildet magnetische Kreise in Verbindung mit den Polklauen bzw. Polkernen 6. Des weiteren sind 36 nicht gezeigte Nuten entlang der inneren Seite des Stator kerns 11 vorgesehen, mit einer Nut pro Pol und Phase, in die die Statorspulen 12 eingesetzt werden.

Die Statorspulen 12 sind in Form einer Dreiphasen-Sternschal tung 13 und einer Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 geschaltet. Die Dreiphasen-Sternschaltung 13 umfaßt drei erste Wicklungen Y1, Y2 und Y3, die miteinander in Sternschaltung verbunden sind. Jede der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 ist aufgeteilt in zwei Wicklungsteile. Im einzelnen ist dabei die erste Wicklung Y1 in zwei Wicklungsteile Yx1 und Yz2 aufgeteilt. Die erste Wicklung Y2 ist in zwei Wicklungen Yy1 und Yx2 auf geteilt, während die dritte Wicklung Y3 in zwei Wicklungen Yz1 und Yy2 aufgeteilt ist.

Des weiteren umfaßt die Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 drei zweite Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3, die miteinander in Drei eckschaltung verbunden sind und parallel zur Dreiphasen- Sternschaltung 13 angeordnet sind.

Die drei zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 werden nachein ander in die 36 im Statorkern 11 angeordneten Nuten einge bracht, so daß eine Phasendifferenz von 120 Grad zwischen den entsprechenden zweiten Wicklungen auftritt.

Die aufgeteilten Wicklungen Yx1 und Yz2 der ersten Wicklung Y1 werden jeweils in die Nuten eingesetzt, in die die zweiten Wicklungen Δx3 und Δz3 jeweils eingesetzt wurden, so daß der resultierende, die Spannung über der Serienschaltung der auf geteilten Wicklungen Yx1 und Yz2 repräsentierende Vektor EY1 in seiner Phase um 30 Grad gegenüber den Vektoren EΔ3 und EΔ1 der zweiten Wicklungen Δz3 und Δx3 verschoben ist. In gleicher Weise werden die aufgeteilten Wicklungen Yy1 und Yx2 der ersten Wicklung Y2 entsprechend in die Nuten eingebracht, in die die zweiten Wicklungen Δy3 und Δx3 eingebracht wur den, so daß der resultierende, die Spannung über der Serien schaltung der aufgeteilten Wicklungen Yy1 und Yx2 repräsen tierende Vektor EY2 in seiner Phase um 30 Grad gegenüber den Vektoren EΔ1 und EΔ2 der zweiten Wicklungen Δx3 und Δy3 ver setzt wird. Die aufgeteilten Wicklungen Yz1 und Yy2 der er sten Wicklung Y3 werden entsprechend in die Nuten eingesetzt, in die die zweiten Wicklungen Δz3 und Δy3 jeweils eingesetzt wurden, so daß der resultierende, die Spannung über der Seri enschaltung der aufgeteilten Wicklungen Yz1 und Yy2 repräsen tierende Vektor EY3 in seiner Phase um 30 Grad gegenüber den Vektoren EΔ2 und EΔ3 der zweiten Wicklungen Δy3 und Δz3 ver schoben wird.

Die Anordnung der neun Wicklungen der Statorspule ist in Fig. 5 gezeigt. Die in Kreisen angeordneten Bezugszeichen in Fig. 5 bezeichnen die Verbindung der Wicklungen mit den Wicklungen des Schaltbildes gemäß Fig. 1. Im vorliegenden Ausführungs beispiel ist die Anzahl der Windungen jeder der aufgeteilten Wicklungen Yx1, Yy1, Yz1, Yx2, Yy2 und Yz2 gleich 3 und die Anzahl der Windungen jeder zweiten Wicklung Δx3, Δy3, Δz3 gleich 10. Darüber hinaus ist im vorliegenden Ausführungsbei spiel die Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 in die Nuten des Statorkerns 11 derart eingebracht, so daß sie gemäß Fig. 4 an der inneren Seite bezüglich der Dreiphasen-Sternschaltung 13 angeordnet ist. Dies bewirkt eine verbesserte Kühlung der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 mittels der Kühlventilatoren 9.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ferner jeder der Polkerne bzw. Polklauen 6 des Rotors 2 eine Form auf, bei der der verjüngte Teil jeder Polklaue gemäß Fig. 4 in Drehrich tung geneigt ist, so daß zusätzlich zu den wesentlichen Merk malen eine weitere Verminderung der elektromagnetischen Stö rungen bzw. des elektromagnetischen Rauschens erzielt wird. Somit ist jede Polklaue 6 gemäß den ausgezogenen Linien in Fig. 6 in die Drehrichtung geneigt, was durch den Vergleich mit einer durch eine gestrichelte Linie angedeutete symmetri sche Trapezform deutlich wird.

Es ist allgemein bekannt, daß bei einer Verzerrung des magne tischen Flusses infolge der Ankerrückwirkung nach Anlegen ei ner Last die Komponente einer dritten höheren Harmonischen der Verzerrung einen umlaufenden Strom durch die Dreieck schaltung 14 verursacht. Wird nun versucht, elektromagneti sche Störungen durch Ausbilden einer ausgeglichenen Magnet kraft der beiden dreiphasigen Wicklungsanordnungen zu vermin dern, so wird infolge der Ankerrückwirkung gemäß dem durchge zogenen Kennlinienverlauf A in Fig. 7 eine nicht ausgegli chene Komponente der dritten höheren Harmonischen verursacht, so daß im Ergebnis ein Maximalpunkt der Veränderung des ma gnetischen Flusses in der Drehrichtung der Polklauen 6 gemäß der ausgezogenen Linie B in Fig. 7 versetzt wird, wobei hauptsächlich die Verminderung der elektromagnetischen Stö rungen bzw. des elektromagnetischen Rauschens gestört wird. Die Form der Polklauen 6 ist derart ausgestaltet, daß sie, wie vorstehend beschrieben, in die Drehrichtung geneigt ist zur Unterdrückung der Erzeugung einer nicht ausgeglichenen Komponente der dritten Harmonischen. Dabei wird die Erzeugung von elektromagnetischen Störungen durch die nicht ausgegli chene Komponente der dritten höheren Harmonischen unter drückt.

Auch bei dieser Vorgehensweise verbleibt ein umlaufender Strom bei höheren Drehzahlen des Rotors 2 infolge von Dimen sionierungsfehlern während der Herstellung der Polklauen 6. Die Wärmeentwicklung der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 ist im allgemeinen größer als die der Dreiphasen-Sternschaltung 13 infolge der Kombination des umlaufenden Stroms mit dem Be triebsstrom. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch die Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 näher an den Kühlventila toren 9 zur Erzielung einer guten Kühlwirkung angeordnet, so daß ein Temperaturanstieg der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 verhindert und das Auftreten thermischer Probleme vermieden wird.

Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels

Nachstehend wird die Wirkungsweise des vorstehend beschriebe nen Ausführungsbeispiels kurz beschrieben.

Der durch jede der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 fließende Strom der dritten höheren Harmonischen wird in Phase gebracht mit dem durch jede der zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 fließenden Strom der dritten höheren Harmonischen, indem die Anzahl der Windungen jeder der aufgeteilten Wicklungsteile Yx1, Yy1, Yz1, Yx2, Yy2 und Yz2 der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 der Dreiphasen-Sternschaltung 13 zu 3 gewählt wird und die Anzahl der Windungen jeder der zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 zu 10 gewählt wird.

Da des weiteren der resultierende Spannungsvektor der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 um 30 Grad phasenverschoben ist be züglich des resultierenden Spannungsvektors der zweiten Wick lungen Δx3, Δy3 und Δz3, werden die resultierenden, durch die Feld-Magnetkraftverteilung und die Luftspalt-Magnetkraft verteilung verursachten magnetischen Kräfte unabhängig von einer Position des Rotors 2 in der Drehrichtung im wesentli chen konstant. Somit werden im Ergebnis keine großen pulsar tigen Vibrationsanregungskräfte zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 3 erzeugt.

Versuchsergebnisse entsprechend dem ersten Ausführungsbei spiel sind in Fig. 8 gezeigt. Im Rahmen dieses Versuchs wurde ein erfindungsgemäßer Generator (gemäß der ausgezogenen Kenn linie a) und ein Vergleichsgenerator (gemäß der gestrichelten Kennlinie b), der lediglich eine konventionelle Dreiphasen- Sternschaltung aufweist, hergestellt auf der Basis eines Dreiphasen-Wechselstromgenerators mit beispielsweise 36 Nuten und einer Nennleistung von 12 Volt und 120 Ampère. Bei den Versuchen wurden die gesamten magnetischen Störungen bzw. das magnetische Rauschen an einer Stelle in einer Entfernung von 30 cm seitlich hinter dem Generator gemessen, wobei jeder Ge nerator eine gleiche Ausgangsleistung unter voller Last ab gab.

Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel können durch den Genera tor erzeugte Störungen gemäß Fig. 8, die die Versuchsergeb nisse veranschaulicht, um etwa 10 dB vermindert werden.

Im übrigen kann die Anzahl der vorgesehenen Nuten im Stator kern 11 die gleiche sein, wie im Fall einer konventionellen Dreiphasen-Sternschaltung oder lediglich einer bekannten Dreiphasen-Dreieckschaltung. Somit kann die Anzahl der Nuten zur Unterdrückung der magnetischen Störungen die Hälfte der Nuten der bekannten Maschine betragen.

Dadurch wird die Einbringung der Windungen in die Nuten er leichtert. Darüber hinaus kann die Größe jeder Nut oder jedes nicht gezeigten Kernzahns größer ausgeführt werden. Verfor mungen der Kernzähne, die im Rahmen des Einbringens der Wick lungen oder bei der Montage des Statorkerns 11 auftreten kön nen, werden verhindert. Darüber hinaus wird eine Vergrößerung der magnetischen Flußdichte an den Kernzähnen vermieden.

Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels

Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Gesichtspunkt in Verbindung mit Fig. 9 beschrieben.

In Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel wurde die Aufteilung der ersten Wicklungen in zwei Wicklungen beschrie ben, wobei der zusammengesetzte Spannungsvektor der aufge teilten zwei Wicklungen in seiner Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor einer der zweiten Wicklungen versetzt ist. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden nicht die ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 aufgeteilt, sondern es werden nun die zweiten Wicklungen Δ1, Δ2 und Δ3 in 2 Wicklungen aufgeteilt. Die aufgeteilten Wicklungen werden mitein ander in der Form eines hexagonalen Musters gemäß Fig. 9 ge schaltet, wobei der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares aufgeteilter zweiter Wicklungen in seiner Phase um 30 Grad im Vergleich zu dem der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist.

Im einzelnen ist dabei die zweite Wicklung Δ1 in die beiden Wicklungsteile Δx1 und Δy2 aufgeteilt, während die zweite Wicklung Δ2 in die beiden Wicklungsteile Δy1 und Δz2, und die zweite Wicklung Δ3 in die Wicklungsteile Δz1 und Δx2 aufgeteilt sind.

Jeder der Wicklungsteile wird in gleicher Weise wie bei der ersten Wicklung Yx3, Yy3 und Yz3 getrennt in die Nuten einge bracht, so daß der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares von Wicklungsteilen in der Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist.

Die ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 werden nacheinander in 36 in dem Statorkern 11 vorgesehenen Nuten eingebracht, so daß eine Phasendifferenz zwischen zwei entsprechenden Wick lungen Yx3, Yy3 und Yz3 zu 120 Grad wird.

Da in diesem zweiten Ausführungsbeispiel sämtliche der 9 Wicklungen der Statorspule 12 dieselbe Anzahl von Windungen haben, kann jede der 9 Wicklungseinheiten mit derselben Wick lungsmaschine hergestellt werden. Auf diese Weise wird die Herstellung der Wicklungen und das Einbringen der Wicklungen erheblich vereinfacht.

Beschreibung des dritten Ausführungsbeispieles

Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Gesichtspunkt in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben.

Im vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist jede der zweiten Wicklungen Δ1, Δ2 und Δ3 in zwei Wicklungen aufgeteilt, die miteinander in Form eines hexagonalen Musters geschaltet sind, so daß der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares von Wicklungsteilen um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor einer der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist. Im vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel ist jede der zweiten Wicklungen Δ1, Δ2 und Δ3 in zwei Wicklungs teile aufgeteilt. Die Wicklungsteile sind dabei miteinander in Form eines Sternmusters gemäß Fig. 10 geschaltet, so daß der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares von Wick lungsteilen in der Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungs vektor einer der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist.

Da sämtliche neun Wicklungseinheiten der Statorspule 12 in diesem dritten Ausführungsbeispiel auch dieselbe Anzahl von Wicklungen wie im zweiten Ausführungsbeispiel aufweisen, kön nen sämtlich neun Wicklungseinheiten auf derselben Maschine hergestellt werden. Damit wird sowohl die Herstellung der Wicklungen als auch das Einbringen der Wicklungen erheblich vereinfacht.

Weitere Modifikationen

Im vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Windungen jedes Wicklungsteils zu 3 gewählt und die Anzahl der Windungen jeder zweiten Wicklung zu 10 ge wählt. Wird jedoch das Verhältnis der Windungsanzahl zu etwa 1 : 3 gewählt, ist es möglich, magnetische Störungen oder ein magnetisches Rauschen zu unterdrücken.

Dabei kann die Anzahl der Windungen der Wicklungsteile und der der zweiten Wicklungen jeweils zu 2 und 6 oder 3 und 9 gewählt werden.

Das Aufteilungsverhältnis der Wicklungsteile kann geringfügig ungleichmäßig sein, so daß es von dem Verhältnis 1 : 1 zur Er zielung gewünschter elektrischer Eigenschaften oder einer ge wünschten elektrischen Ausgangsleistung abweichen kann. Dabei kann beispielsweise die erste Wicklung in zwei Wicklungsteile mit drei und vier Windungen aufgeteilt werden.

Ungeachtet dessen, daß ein Beispiel der Form des Polkerns bzw. der Polklaue 6 gemäß Fig. 6 angegeben ist, die in Dreh richtung geneigt ist, können die Polklauen auch in symmetri sche Form ausgeführt werden, falls keine große Wärmeentwick lung infolge des umlaufenden Stroms der dritten höheren Har monischen durch die Dreieckschaltung toleriert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Dreiphasen-Dreieckschaltung an der inneren Seite der Dreipha sen-Sternschaltung angebracht, jedoch kann die Dreiphasen- Dreieckschaltung auch auf der Außenseite der Dreiphasen- Sternschaltung vorgesehen werden, wenn die Wärmebeständigkeit der Dreiphasen-Dreieckschaltung vergrößert wird. Die Auswir kung der Unterdrückung der elektromagnetischen Störung bzw. des elektromagnetischen Rauschens bleiben auch in diesem Falle erhalten.

Die in die Nuten des Statorkerns eingebrachten Windungen wur den vorstehend als Wellenwicklung ausgeführt, jedoch ist auch eine Ausführung als Schleifenwicklung möglich.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde jedes Paar von Wicklungsteilen derselben Phase (Yx1 und Yx2, Yy1 und Yy2, Yz1 und Yz2) in die Nuten in Form einer inver tierten Wellenwicklung eingebracht, wobei auch zwei gleichar tig geformte Spuleneinheiten hergestellt und gleichzeitig und parallel zueinander in die Nuten eingebracht werden können, und wobei die Verbindungen untereinander umgekehrt werden, so daß damit eine Vereinfachung des Einbringens der Wicklungen möglich ist.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden an hand eines Dreiphasen-Wechselstromgenerators beschrieben, jedoch ist auch die Anwendung der beschriebenen Ausgestaltun gen bei einer anderen rotierenden elektrischen Maschine, wie beispielsweise einem Dreiphasen-Induktionsmotor möglich.

Eine Statorspule einer rotierenden elektrischen Maschine weist somit eine Dreiphasen-Sternschaltung mit ersten, in Sternschaltung geschalteten Wicklungen Y1, Y2 und Y3, und ei ne Dreiphasen-Dreieckschaltung auf, mit zweiten, in Dreieck schaltung geschalteten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3, wobei die zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 nacheinander in Nu ten des Statorkerns zur Erzielung einer Phasendifferenz zwi schen den Wicklungen von 120 Grad eingebracht werden und jede der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 in 2 Wicklungsteile auf geteilt ist, die getrennt in die Nuten eingebracht werden, in denen die zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 bereits einge bracht wurden, so daß der resultierende zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares der aufgeteilten ersten Wicklun gen in der Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor ei ner der zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 versetzt ist. Infolge der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der rotie renden elektrischen Maschine kann die Anzahl der Nuten klein gehalten und die elektromagnetischen Störungen bzw. das elek tromagnetische Rauschen vermindert werden, da die magnetische Kraft entsprechend der Verteilung der Luftspalt-Magnetkraft im wesentlichen konstant und unabhängig von der Drehposition des Rotors ist.

Claims

1. Rotierende elektrische Maschine mit einem Nuten aufweisen den Statorkern (11) und einer in die Nuten eingebrachten Sta torspule (12),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Statorspule (12) eine Dreiphasen-Sternschaltung (13) mit drei ersten, in Sternschaltung geschalteten Wicklungen (Y1, Y2, Y3), und
eine Dreiphasen-Dreieckschaltung (14) aufweist, mit drei zweiten, in Dreieckschaltung geschalteten und parallel zur Dreiphasen-Sternschaltung (13) angeordneten Wicklungen (Δx3, Δy3, Δz3),
jede der drei zweiten Wicklungen (Δx3, Δy3, Δz3) in die Nuten des Statorkerns (11) derart eingebracht sind, daß je weils eine Phasendifferenz zwischen den drei zweiten Wicklun gen (Δx3, Δy3, Δz3) von etwa 120 Grad erzielt wird, und
jede der drei ersten Wicklungen (Y1, Y2, Y3) in zwei Wicklungsteile (Yx1 und Yz2, Yy1 und Yx2, Yz1 und Yy2) aufge teilt ist, und jede der Wicklungsteile der ersten Wicklung (Y1, Y2, Y3) getrennt in die Nuten eingebracht werden, in de nen jede der ersten Wicklungen (Y1, Y2, Y3) bereits einge bracht wurden, so daß ein resultierender zusammengesetzter Spannungsvektor jedes Paares von Wicklungsteilen in seiner Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor einer der zweiten Wicklungen (Δx3, Δy3, Δz3) versetzt ist.

2. Rotierende elektrische Maschine mit einem Nuten aufweisen den Statorkern (11) und einer in die Nuten eingebrachten Sta torspule (12),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Statorspule (12) eine Dreiphasen-Sternschaltung (13) mit drei in Sternschaltung geschalteten ersten Wicklungen (Yx3, Yy3, Yz3), und
eine Dreiphasen-Dreieckschaltung (14) aufweist mit drei zweiten, in Dreieckschaltung geschalteten und parallel zur Dreiphasen-Sternschaltung (13) angeordneten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3),
jede der drei ersten Wicklungen (Yx3, Yy3, Yz3) in die Nuten des Statorkerns (11) derart eingebracht sind, daß je weils entsprechende Phasendifferenzen zwischen den drei er sten Wicklungen (Yx3, Yy3, Yz3) von etwa 120 Grad erzielt werden, und
jede der drei zweiten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) in zwei Wicklungsteile (Δx1 und Δy2, Δy1 und Δz2, Δz1 und Δx2) auf geteilt sind und jeder der Wicklungsteile der zweiten Wick lungen (Δ1, Δ2, Δ3) getrennt in die Nuten eingebracht wer den, in denen jede der ersten Wicklungen (Yx3, Yy3, Yz3) be reits eingebracht wurden, so daß ein resultierender zusammen gesetzter Spannungsvektor jedes Paares der Wicklungsteile in seiner Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor jeder der ersten Wicklungen (Yx3, Yy3, Yz3) versetzt ist.

3. Rotierende elektrische Maschine mit einem Nuten aufweisen den Statorkern (11) und einer in die Nuten eingebrachten Sta torspule (12),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Statorspule (12) eine Dreiphasen-Sternschaltung (13) und eine Dreiphasen-Dreieckschaltung (14) aufweist, von denen jede drei Ausgangs- oder Eingangsanschlüsse umfaßt, die mit einander parallel geschaltet sind,
jede von ersten, die Dreiphasen-Sternschaltung (13) bil denden Wicklungen (Yx3, Yy3, Yz3) oder von zweiten, die Drei phasen-Dreieckschaltung (14) bildenden Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) in zwei Wicklungsteile aufgeteilt ist, und
jede der ersten und zweiten Wicklungen gemeinsam in die Nuten des Statorkerns (11) eingebracht werden, so daß ein re sultierender zusammengesetzter Phasenspannungsvektor der er sten Wicklungen in der Phase jeweils um 30 Grad gegenüber demjenigen der zweiten Wicklungen versetzt ist.

4. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten Wicklungen in zwei Wicklungsteile aufgeteilt ist.

5. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten zweiten Wicklungsteile in der Form eines hexagonalen Musters geschaltet sind.

6. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Wicklungen in zwei Wick lungsteile aufgeteilt ist, wobei die aufgeteilten zweiten Wicklungen in der Form eines hexagonalen Musters geschaltet sind.

7. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten zweiten Wicklungen in einem sternförmigen Muster geschaltet sind.

8. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Wicklungen in zwei Wick lungsteile aufgeteilt ist, wobei die aufgeteilten zweiten Wicklungen in einem sternförmigen Muster geschaltet sind.

9. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl der Windungen jeder der aufgeteilten ersten Wicklungsteile zu dem der zwei ten Wicklungen etwa 1 : 3 ist.

10. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl der Windungen jeder der aufgeteilten Wicklungsteile zu derjenigen der zwei ten Wicklungen etwa 1 : 3 ist.