DE4428040C1

DE4428040C1 - Stator for polyphase electric machine with sectorally divided winding

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

Abstract

The stator (1) is divided into a number of single-phase winding sectors (2-4) each contg. the same number of poles, and extending over the same fraction of 360 degree. The necessary magnetic flux for prodn. of sufficient torque is achieved from a correspondingly large number of turns in each single-phase winding. The same flux and torque are therefore obtd. from an arrangement of fewer windings than in the conventional construction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ständer einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a stand of an electrical Machine according to the preamble of claim 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.Through the book "The windings of electrical machines" by Sequence, 1st volume, Springer-Verlag Vienna 1950, pages 1, 11 and 12 such a stand is known. Is it about large AC machines, so the stand is made of Trans port due to multi-part design. To assemble the The winding becomes so easier at the installation site divided that none of the dividing lines of the individual Stand parts bridging coils result. With that need When assembling the stand parts, no coils are wound or to be inserted, but only switch connections be produced between the coils of the stand parts. The Coils bridging joints are avoided in that a whole number of pole pairs are assigned to each stand part. This is the case if the number of pole pairs is determined by the number the stand parts are divisible in whole numbers.

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.Usually, those belonging to different phases Winding strands in electrical machines per pole arranged sequentially. This type of winding leads especially with multi-pole machines Problems. For the dimensioning of the groove width only stand relatively small dimensions available so that to accommodate the groove depth corresponding to a sufficient number of turns must be chosen large. Accordingly, the Conductor bundles can be made narrow and high. With that point the bundle of conductors with regard to that in the winding area necessary deformation an unfavorable aspect ratio on.

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.The invention has for its object a stand electrical machine so that in particular a high number of poles the machine has enough space for the Housing the stator winding coils is available.

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.The task is solved by the in the Kenn Character of claim 1 specified features. At a such training of the stator is in each winding section provided only the winding phase of one phase, this winding phase with a number of poles is that of dividing the intended total number of poles Machine by the phase number corresponds. Thus required for example a 12-pole three-phase machine a 4-pole Formation of the individual winding sections. Because per wick each winding strand is provided, the usual crossovers of the coils in the Winding head area. The coils of the individual winding strands are therefore easier to wrap. In addition, the number of Total coils by the factor m (m = number of phases of the Machine) smaller. Since only one per winding section Winding strand must be accommodated, the otherwise necessary slots for the other winding strands omitted. There is therefore more space for one Winding strand required slots available. Out of it in turn there are more favorable coil forms.

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.It is advantageous that the stand in one of the number of Number of winding sections corresponding to mechanical separate segments is divided, each Provide the segment with the corresponding single-phase winding and the segments are each 360 ° / m electrical corresponding spatial angle merged are. This means that the stand can work according to the modular principle identically designed elements, namely the segments, are manufactured. Because the segments are more accessible than ferti has a completely closed stator bore engineering advantages.

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.The necessary to achieve sufficient torque higher stator flooding can be achieved in that the number of turns of the single-phase windings is equal to that m times that when the winding is distributed over the full number of stands is necessary.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spieles wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:Based on an exemplary embodiment shown in the drawing game, the invention is described in more detail below. It shows:

Fig. 1 in einer Prinzipdarstellung die Anordnung von drei Wicklungssträngen im Ständer einer elektrischen Maschine, Fig. 1 is a schematic diagram of the arrangement of three phase windings in the stator of an electric machine,

Fig. 2 in einer Prinzipdarstellung die Unterteilung des Ständers in drei gleiche Segmente, Fig. 2 in a basic representation of the subdivision of the stator in three equal segments,

Fig. 3 in einem Winkelschema den räumlichen Versatz der drei Wicklungsstränge. Fig. 3 in an angular scheme, the spatial offset of the three winding strands.

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. 1 with the stator of an electrical machine is designated, which is divided into three winding sections 2 , 3 , 4 in accordance with the number of phases m = 3 in a three-phase machine. Each winding section 2-4 is designed as a single-phase winding and is connected to one of the network phases R, S and T, respectively. The single-phase winding strands are designed with a number of poles p / m. The number of poles of a winding section thus corresponds to the total number of poles p of the machine divided by the number of phases m of the machine. In a twelve-pole three-phase machine, each winding section therefore has 12/3 poles, that is to say four poles.

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.According to Fig. 2 of the stand 1 is in a number of phases m = 3 corresponding number of separate segments 5 divided. Each segment 5 is provided with a single-phase winding which is designed in accordance with the aforementioned conditions. The segments 5 are thus identical to one another. To form the complete stand 1 , the segments 5 are joined, the segments 5 being offset from one another in the circumferential direction in such a way that their windings are each shifted by an electrical angle of 360 ° / m, ie in a three-phase machine by 120 ° el.

In Fig. 3 ist der entsprechende Versatz der einzelnen Wick lungsstränge gegeneinander dargestellt.In Fig. 3, the corresponding offset of the individual winding strands against each other is shown.

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.The necessary to generate sufficient torque magnetic flooding is caused by a correspondingly high Number of turns of the single-phase winding reached. Since at the described design of the stator the number of coils by the factor m smaller than with a conventional training of the machine, the single-phase windings are used a number of turns that is m times the Corresponds to the number of turns in conventional training. In order to becomes the same flow and therefore the same Torque as with conventional machine winding achieved.

Claims

1. Stator of an electrical machine which is provided with a multi-phase stator winding, characterized in that the stator winding in a number corresponding to the number (m) of phases or a number of winding sections ( 2 ; 3 ; 4 ; ) is divided that in each winding section ( 2 ; 3 ; 4 ;) there is a single-phase winding with a number of poles p / m, where p corresponds to the total number of poles and m to the number of phases of the machine and that the single-phase windings of the individual winding sections ( 2 ; 3 ; 4 ;) are electrically offset from each other by an angle of 360 ° / m.

2 stand according to claim 1, characterized in that the stand is divided into a number of mechanically separate segments ( 5 ) corresponding to the number of winding sections ( 2 ; 3 ; 4 ;), each segment ( 5 ) with the corresponding single-phase winding is provided and the segments ( 5 ) are each offset by a 360 ° / m electrically corresponding spatial angle.

3. Stand according to claim 1 or 2, characterized, that the number of turns of the single-phase windings is equal to the m times that when the winding is distributed over the full Stand circumference is necessary number of turns.