DE4428040C1

DE4428040C1 - Ständer einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE4428040C1
Application number: DE19944428040
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Ing Moeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2014-08-09

Description

Die Erfindung betrifft einen Ständer einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch das Buch "Die Wicklungen elektrischer Maschinen" von Sequenz, 1. Band, Springer-Verlag Wien 1950, Seiten 1, 11 und 12 ist ein solcher Ständer bekannt. Handelt es sich dabei um große Wechselstrom-Maschinen, so wird der Ständer aus Trans portgründen mehrteilig ausgebildet. Um den Zusammenbau des Ständers am Aufstellort zu erleichtern, wird die Wicklung so aufgeteilt, daß dich keine die Trennfugen der einzelnen Ständerteile überbrückende Spulen ergeben. Damit brauchen beim Zusammenbau der Ständerteile keine Spulen gewickelt oder eingelegt zu werden, sondern es müssen nur Schaltverbindungen zwischen den Spulen der Ständerteile hergestellt werden. Die Trennfugen überbrückende Spulen werden dadurch vermieden, daß auf jedes Ständerteil eine ganze Zahl von Polpaaren entfällt. Dies ist dann der Fall, wenn die Polpaarzahl durch die Anzahl der Ständerteile ganzzahlig teilbar ist.

Üblicherweise werden die zu verschiedenen Phasen gehörenden Wicklungsstränge bei elektrischen Maschinen je Pol jeweils aufeinanderfolgend angeordnet. Diese Wicklungsart führt insbesondere bei hochpoligen Maschinen zu verschiedenen Problemen. Für die Bemessung der Nutbreite stehen nur noch relativ kleine Maße zur Verfügung, so daß zur Unterbringung einer aus reichenden Windungszahl die Nuttiefe entsprechend groß gewählt werden muß. Dementsprechend müssen auch die Leiterbündel schmal und hoch ausgeführt werden. Damit weisen die Leiterbündel im Hinblick auf die im Bereich der Wickel köpfe notwendige Verformung ein ungünstiges Seitenverhältnis auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ständer einer elektrischen Maschine so auszubilden, daß insbesondere bei einer hohen Polzahl der Maschine ausreichend Raum für die Unterbringung des Ständerwicklungsspulen zur Verfügung steht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Bei einer solchen Ausbildung des Ständers ist in jedem Wicklungs abschnitt nur der Wicklungsstrang einer Phase vorgesehen, wobei dieser Wicklungsstrang mit einer Polzahl ausgeführt ist, die der Division der vorgesehenen Gesamtpolzahl der Maschine durch die Phasenzahl entspricht. Somit erfordert beispielsweise eine 12-polige Drehstrommaschine eine 4-polige Ausbildung der einzelnen Wicklungsabschnitte. Da je Wick lungsabschnitt jeweils ein Wicklungsstrang vorgesehen ist, entfallen die sonst üblichen Überkreuzungen der Spulen im Wickelkopfbereich. Die Spulen der einzelnen Wicklungsstränge sind somit leichter zu wickeln. Außerdem ist die Anzahl der Spulen insgesamt um den Faktor m (m = Phasenzahl der Maschine) kleiner. Da je Wicklungsabschnitt nur noch ein Wicklungsstrang untergebracht werden muß, können die ansonsten für die weiteren Wicklungsstränge notwendigen Nuten entfallen. Es steht somit mehr Platz für die für den einen Wicklungsstrang erforderlichen Nuten zur Verfügung. Daraus ergeben sich wiederum günstigere Spulenformen.

Vorteilhaft ist es, daß der Ständer in eine der Anzahl der Wicklungsabschnitte entsprechende Anzahl von mechanisch voneinander getrennte Segmente unterteilt ist, wobei jedes Segment mit der entsprechenden einphasigen Wicklung versehen ist und die Segmente jeweils um einen 360°/m elektrisch entsprechenden räumlichen Winkel versetzt zusammengefügt sind. Damit kann der Ständer nach dem Bausteinprinzip aus gleich ausgebildeten Elementen, nämlich den Segmenten, gefertigt werden. Da die Segmente besser zugänglich sind als eine ringsum geschlossene Ständerbohrung ergeben sich ferti gungstechnische Vorteile.

Die zur Erzielung eines ausreichenden Drehmomentes nötige höhere Ständerdurchflutung läßt sich dadurch erreichen, daß die Windungszahl der einphasigen Wicklungen gleich dem m-fachen der bei einer Verteilung der Wicklung über den vollen Ständerumfang notwendigen Windungszahl ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spieles wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Prinzipdarstellung die Anordnung von drei Wicklungssträngen im Ständer einer elektrischen Maschine,

Fig. 2 in einer Prinzipdarstellung die Unterteilung des Ständers in drei gleiche Segmente,

Fig. 3 in einem Winkelschema den räumlichen Versatz der drei Wicklungsstränge.

Mit 1 ist der Ständer einer elektrischen Maschine bezeichnet, der entsprechend der Phasenzahl m = 3 bei einer Drehstrom maschine in drei Wicklungsabschnitte 2, 3, 4 unterteilt ist. Jeder Wicklungsabschnitt 2-4 ist als einphasige Wicklung aus geführt und wird entsprechend jeweils an eine der Netzphasen R, S bzw. T angeschlossen. Die einphasigen Wicklungsstränge werden mit einer Polzahl p/m ausgeführt. Die Polzahl eines Wicklungsabschnittes entspricht somit der Gesamtpolzahl p der Maschine geteilt durch die Phasenzahl m der Maschine. Bei einer zwölfpoligen Drehstrommaschine weist somit jeder Wick lungsabschnitt 12/3 Pole, somit also vier Pole auf.

Gemäß Fig. 2 ist der Ständer 1 in einer der Phasenzahl m = 3 entsprechende Anzahl getrennte Segmente 5 unterteilt. Jedes Segment 5 ist mit einer einphasigen Wicklung, die entsprechend den vorgenannten Bedingungen ausgeführt ist, versehen. Die Segmente 5 sind somit untereinander gleich ausgebildet. Zur Bildung des vollständigen Ständers 1 werden die Segmente 5 zusammengefügt, wobei die Segmente 5 so in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt werden, daß ihre Wick lungen jeweils um einen elektrischen Winkel von 360°/m, d. h. bei einer Drehstrommaschine um 120° el verschoben sind.

In Fig. 3 ist der entsprechende Versatz der einzelnen Wick lungsstränge gegeneinander dargestellt.

Die zur Erzeugung eines ausreichenden Drehmomentes notwendige magnetische Durchflutung wird durch eine entsprechend hohe Windungszahl der einphasigen Wicklung erreicht. Da bei der beschriebenen Ausbildung des Ständers die Anzahl der Spulen um den Faktor m kleiner als bei einer herkömmlichen Ausbil dung der Maschine ist, werden die einphasigen Wicklungen mit einer Windungszahl ausgeführt, die dem m-fachen der Windungszahl bei herkömmlicher Ausbildung entspricht. Damit wird die gleiche Durchflutung und damit auch das gleiche Drehmoment wie bei herkömmlicher Bewicklung der Maschine erzielt.

Claims

1. Ständer einer elektrischen Maschine, der mit einer mehrphasigen Ständerwicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung in eine der Zahl (m) der Phasen entsprechende Anzahl oder eine einem ganzzahligen Vielfachen dieser Anzahl entsprechende Anzahl von Wicklungsabschnitten (2; 3; 4;) unterteilt ist, daß in jedem Wicklungsabschnitt (2; 3; 4;) eine einphasige Wicklung mit einer Polzahl p/m vorgesehen ist, wobei p der Gesamtpolzahl und m der Phasenzahl der Maschine entspricht und daß ferner die einphasigen Wicklungen der einzelnen Wicklungsabschnitte (2; 3; 4;) um einen Winkel von 360°/m elektrisch gegeneinander versetzt sind.

2 Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer in eine der Anzahl der Wicklungsabschnitte (2; 3; 4;) entsprechende Anzahl von mechanisch voneinander getrennte Segmente (5) unterteilt ist, wobei jedes Segment (5) mit der entsprechenden einphasigen Wicklung versehen ist und die Segmente (5) jeweils um einen 360°/m elektrisch entsprechenden räumlichen Winkel versetzt zusammengefügt sind.

3. Ständer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der einphasigen Wicklungen gleich dem m- fachen der bei einer Verteilung der Wicklung über den vollen Ständerumfang notwendigen Windungszahl ist.