DE7306596U - Electric machine with pronounced poles, especially DC machine - Google Patents
Electric machine with pronounced poles, especially DC machineInfo
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Description
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VPA 73/3707 GMVPA 73/3707 GM
Elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere Gleichstrommaschine Electric machine with pronounced poles, especially DC machines
Neuerung
.Die vorliegende Ss&k&dagng= betrifft eine elektrische Maschine
mit ausgeprägten Polen, insbesondere eine Gleichstrommaschine, deren Erregerwicklung aus einzelnen windungsisolierten, schei-•
benförmigen Spulen besteht, deren Flachleiter flachkant gewickelt sind, und die, untereinander durch unmittelbar n>
"ben dem Polkern liegende Abstandshalter getrennt, so über den isolierten Polkern geschoben sind, daß sie im wesentlichen
in einer sich senkrecht zu den Seitenwänden des Polkerns erstreckenden Ebene liegen.innovation
The present Ss & k & dagng = relates to an electrical machine with pronounced poles, in particular a direct current machine, the excitation winding of which consists of individual winding-insulated, disc-shaped coils, the flat conductors of which are wound flat-edged, and the spacers located directly beneath the pole core separated, are pushed over the insulated pole core that they lie essentially in a plane extending perpendicular to the side walls of the pole core.
■ Eine derartige elektrische Maschine mit ausgeprägten Polen und einer Erregerwicklung aus scheibenförmigen Spulen ist in der DL-PS 13 081 beschrieben. Bei dieser bekannten Maschine bestehen die scheibenförmigen Spulen der Erregerwicklung jeweils aus mehreren übereinanderliegenden Lagen von flachkant ;. ( gewickelten, gegeneinander windungsisolierten Flachleitern. Außerdem ist jede Spule insgesamt von einer Außenisolierung umgeben, welche die einzelnen Leiter zusammenhalt und somit der Spule eine gewisse mechanische Festigkeit verleiht. Die scheibenförmigen Spulen sind bei ihrer Anordnung auf dem Pclkern der ausgeprägten Pole jeweils untereinander durch Ab-, standshalter getrennt, die unmittelbar neben dem Polkern lie-' gen und sich v/eit über die Spulenoberfläche erstrecken. Außerdem sind in der Mitte des Polkerns, der teilbar ausgebildet ist, als Halteelemente Stahlplatten vorgesehen.■ Such an electrical machine with pronounced poles and an excitation winding made of disc-shaped coils is described in DL-PS 13 081. In this known machine the disc-shaped coils of the excitation winding consist of several flat-edged layers one on top of the other ;. (Coiled flat conductors that are twist-insulated against one another. In addition, each coil has overall external insulation surround, which hold the individual conductors together and thus gives the coil a certain mechanical strength. the disk-shaped coils are arranged on the Pclkern of the salient poles in each case one below the other by spacers separated, which lay directly next to the pole core gen and extend v / eit over the coil surface. In addition, in the middle of the pole core, which are divisible is provided as holding elements steel plates.
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Da die Höhe der Abstandshalter und der scheibenförmigen Haltevorrichtungen klein gegenüber der Höhe der scheibenförmigen Spulen der Erregerwicklung sind, liegen diese in dem Raum, der durch die Höhe des Polkerns gegeben ist, verhältnismäßig eng aneinander. Dies ergibt aber schlechte Bedingungen für den Wärmeübergang von dem Flachleiter zur umgebenden Luft, da die freiliegenden Teile der scheibenförmigen Spulen, die nicht von den Abstandshaltern überdeckt sind, nur einen geringen Teil der Gesamtoberfläche bilden. Außerdem muß die Wärme auch noch die verhältnismäßig starke Außenisolierung der Spulen durchdringen. Dies bedeutet, daß die Querschnitte der Flachleiter so groß gewählt werden müssen, daß eine verhältnismäßig geringe Übertemperatur beim Betrieb der Maschine auftritt.As the height of the spacers and the disc-shaped holding devices are small compared to the height of the disc-shaped coils of the excitation winding, they are located in the space which is given by the height of the pole core, relatively close to each other. But this gives bad conditions for the heat transfer from the flat conductor to the surrounding air, since the exposed parts of the disc-shaped coils, the are not covered by the spacers, only form a small part of the total surface. In addition, the Heat also penetrate the relatively strong outer insulation of the coils. This means that the cross sections the flat conductors must be chosen so large that a relatively low excess temperature when operating the machine occurs.
Um die in der Erregerwicklung entstehende Wärme möglichst gut abzuführen, damit auf kleinem Raum viel Leistung untergebracht v/erden kann, ist aus dem DT-Gbm 1 817 5^7 bereits bekannt, die Spulen der Erregerwicklung mit einer aushärtbaren Masse zu tränken und dann auszuhärten. Dadurch wird jede den Wärmeübergang hindernde Hohlraumbildung vermieden und außerdem sind zwischen den flachkant in mehreren Lagen übereinanderliegend gewickelten Flachleitern noch Kühlbleche angeordnet, die aus der Spulenisolierung herausragen und vom Kühlluft strom in der Pollücke umspült v/erden.In order to dissipate the heat generated in the excitation winding as well as possible, so that a lot of power can be accommodated in a small space v / ground is already known from DT-Gbm 1 817 5 ^ 7, to impregnate the coils of the excitation winding with a hardenable compound and then to harden it. This will make everyone the Avoid the formation of cavities that prevent heat transfer and also lie on top of one another in several layers between the flat edges wound flat conductors still arranged cooling plates that protrude from the coil insulation and from Flow of cooling air in the pole gap washes around v / ground.
Neuerunginnovation
Der vorliegenden Ep€=i=¥id«sg= liegt die Aufgabe zugrunde, durch einen anderen Aufbau der Spulen der Erregerwicklung mit einfachen Mitteln einen guten Wärmeübergang bei kleinerem Platzbedarf zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung jede scheibenförmige Spule nur einlagig ge~. wickelt und mit einer aushärtbaren Masse getränkt und ausgehärtet, und ohne zusätzliche Haltevorrichtungen sind zwischen den Spulen nur einen geringen Bruchteil der Spulenoberfläche überdeckende isolierende Abstandshalter angeordnet.The present Ep € = i = ¥ id «sg = is based on the task through a different construction of the coils of the excitation winding with simple means a good heat transfer with less space requirement to achieve. To solve this problem, in an electrical machine of the type described in the introduction According to the invention, each disc-shaped coil has only one layer. wraps and soaked and hardened with a hardenable compound, and without additional holding devices there is only a small fraction of the coil surface area between the coils overlapping insulating spacers arranged.
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Durch die einlagige Ausbildung jeder scheibenförmigen Spule der Erregerwicklung sind diese sehr flach und ihre größte Ausladung liegt jeweils in einer sich senkrecht zu den Wänden des Polkerns erstreckenden Ebene. Weiterhin erhalten die flachen Scheiben durch das Tränken mit einer aushärtbaren Masse und das nachträgliche Aushärten der Windungsisolierung eine so große innere Festigkeit, daß sie als selbsttragendes Bauelement einsetzbar sind. Dadurch kann auf besondere Haltevorrichtungen verzichtet werden. Deshalb haben auch die unmittelbar neben d<äm Polkern angeordneten, nur einen geringen Bruchteil der Spulenoberfläche überdeckenden Abstandshalter im wesentlichen nur die Aufgabe, die Spulen untereinander und zum Joch und Polschuh zwecks Isolierung auf Abstand zu halten, da die scheibenförmigen Spulen nur windungsisoliert sind. Eine Außenisolierung der Spulen ist entfallen und somit auch ein zusätzlicher Wärmewiderstand, denn die Windungsisolierung ist wesentlich dünner als eine Außenisolierung. Somit kann die Wärme ungehindert, auch nicht durch Haltevorrichtungen, über die große, freiliegende, wärmeabgebende Oberfläche der flachen Scheiben an die Außenluft bzw. an den Kühlluftstrom, der durch die Pollücken strömt, abgegeben werden. Diese gute Kühlung der Spulen ermöglicht es, die Flachleiter thermisch hoch zu belasten, und läßt hohe Kupferv/ärmeverluste in der Spule zu, ohne daß die Spule zulässige Grenzerwärmungen überschreitet. Der Kupferbedarf und somit der Platzbedarf für eine bestimmte Leistung ist dadurch kleiner als bei einer Erregerspule der bekannten Art. Man braucht somit nur eine geringe Polhöhe, wodurch der Maschinenaußendurchmesser gegenüber Maschinen mit Erregerpolen der bekannten Art verringert wird. Dies bedeutet weiterhin eine wesentliche Kostenersparnis.Due to the single-layer design of each disc-shaped coil of the excitation winding, these are very flat and their largest Projection is in each case in a plane extending perpendicular to the walls of the pole core. Furthermore, the flat discs by impregnating them with a hardenable compound and subsequently hardening the winding insulation so great internal strength that they can be used as a self-supporting component. This means that special holding devices can be used be waived. Therefore, the ones arranged directly next to the pole core have only a small one A fraction of the coil surface covering spacers essentially only have the task of connecting the coils to one another and to keep a distance from the yoke and pole piece for the purpose of insulation, since the disc-shaped coils are only winding-insulated are. An external insulation of the coils is omitted and thus also an additional thermal resistance, because the winding insulation is much thinner than an outer insulation. Thus, the heat can unhindered, not even by holding devices, over the large, exposed, heat-emitting surface of the flat panes to the outside air or to the cooling air flow that flows through the pole gaps. This good cooling of the coils enables the flat conductors to be subjected to high thermal loads and allows high copper losses in the coil without the coil exceeding the permissible limit heating. The copper requirement and thus the space requirement for a certain power is therefore smaller than with an excitation coil of the known type only a small pole height, which reduces the machine outer diameter compared to machines with exciter poles of the known type is reduced. This still means an essential one Cost savings.
Ein v/eiterer Vorteil ist es, daß sich die Erregerwicklung jeweils aus mehreren einzelnen Spulen zusammensetzt, die beli3-big in Reihe oder parallel geschaltet werden, was eine guteAnother advantage is that the excitation winding is in each case composed of several individual coils, which can be connected in series or in parallel, which is a good one
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Anpassung an geforderte Erregerdaten ermöglicht. Man kann somit verschiedene Erregerleistungen aus gleich aufgebauten, aber anders geschalteten Spulen erhalten. Mithin verringert sich die Zahl der unterschiedlich zu bemessenden Erregerspulen für verschiedene Maschinenausführungen.Allows adaptation to required pathogen data. You can therefore use different excitation powers from identically structured, but received differently switched coils. As a result, the number of excitation coils to be dimensioned differently is reduced for different machine designs.
Da die Abstandshalter keine tragende Funktion für die Erregerspulen ausüben, empfiehlt es sich, sie bei rechteckigen Spulen nur in den besser belüfteten Pollücken vorzusehen und nicht an den Stirnseiten der Pole.Since the spacers have no supporting function for the excitation coils exercise, it is advisable to only provide them in the better-ventilated pole gaps in the case of rectangular coils and not on the ends of the poles.
Eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs kann auch dadurch erreicht werden, daß die Windungsisolierung nur zwischen den einzelnen Flachleitern angeordnet ist, so daß die Stirnflächen der scheibenförmigen Spulen f:tei bleiben, also metallisch blank oder nur von einer dünnen Schicht des ausgehärteten Tränkmittels überzogen sind.This can also improve the heat transfer further be achieved that the winding insulation is arranged only between the individual flat conductors, so that the The end faces of the disc-shaped coils remain f: tei, that is to say bare metal or only a thin layer of the hardened one Impregnating agent are coated.
Neuerunginnovation
Im folgenden sei die sag noch anhand der in den FigurenIn the following, the statement is based on the figures in the figures
1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils im Schema einen Radialschnitt durch den Pol einer elektrischen Gleichstrommaschine mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Erregerspulen.1 and 2 illustrated embodiments explained in more detail. The figures each show a radial section in the scheme through the pole of an electrical DC machine with excitation coils designed according to the invention.
Bei einer elektrischen Gleichstrommaschine besteht die auf jedem Hauptpol 1 angeordnete Erregerwicklung 2 jeweils aus zwei flachen scheibenförmigen Spulen 3, die elektrisch miteinander verbunden sind. Jede flache, scheibenförmige Spule ist einlagig aus flachkant gewickelten, zur 'Windungsisolierung mit einem geeigneten, durchtränkbaren Isolierstoff umsponnenen Flachleitern 4 aufgebaut. Jede Spule 3 ist mit einem aushärtbaren Tränkharz wie z. B. einer Epoxidharz-Säureanhydrid-Härtermischung getränkt und dann ausgehärtet. Dadurch entsteht eine feste Verklebung der aufgewickelten Flachleiter 4 untereinandern, so daß jede Spule 3 ein selbsttragendes Bai5element bildet.In an electrical direct current machine, the excitation winding 2 arranged on each main pole 1 consists of each two flat disc-shaped coils 3 which are electrically connected to each other. Any flat, disc-shaped coil is a single layer of flat-edged wound, wound with a suitable, impregnable insulating material for winding insulation Flat conductors 4 constructed. Each coil 3 is coated with a curable impregnating resin such as. B. an epoxy resin-acid anhydride hardener mixture soaked and then cured. This creates a firm bond between the coiled Flat conductors 4 one below the other, so that each coil 3 is a self-supporting Bai5element forms.
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Die flachen scheibenförmigen Spulen 3 sind ohne jede Haltevorrichtung über den mit einer Isolierung 5 umgebenen Polkern 6 der Hauptpole 1 aufgeschoben und sind untereinander »sowie zum Polschuh 7 und zum Joch 8 auf Abstand gehalten. Dazu dienen jeweils Abstandshalter 9, die in unmittelbarer Nähe des Polkerns 6 liegen. Diese Abstandshalter 9 sind im übrigen nur in der Pollücke 10 angeordnet und nicht an den Stirnseiten der Hauptrole 1. Die Spulen 3 haben ebenso wie die Hauptpole 1 und ihr Polkern 6 einen rechteckförmigen Querschnitt.The flat disc-shaped coils 3 are devoid of any holding device are pushed over the pole core 6 of the main poles 1, which is surrounded by an insulation 5, and are interconnected »As well as to the pole piece 7 and the yoke 8 kept at a distance. Spacers 9, which are in the immediate vicinity of the pole core 6, are used for this purpose. These spacers 9 are in the rest only arranged in the pole gap 10 and not on the end faces of the main roll 1. The coils 3 have the same as the main poles 1 and their pole core 6 have a rectangular cross-section.
Da die Erregerspulen 3 im wesentlichen in einer sich senkrecht zu den Seitenwänden 11 des Polkerns 6 erstreckenden Ebene liegen, kann die Höhe der Hauptpole 1 jeweils sehr klein gehalten werden. Dies ergibt eine Verringerung des Maschinenaußendurchmessers und somit eine wesentliche Kostenersparnis. Außerdem ist der Platzbedarf der gemäß der Erfindung ausgebildeten Spulen 3 der Erregerwicklung 2 geringer als der für Spulen bekannter Art, v/eil die flachen scheibenförmigen Erregerspulen 3 eine große wärmeabgebende Oberfläche auf v/eisen, die allseitig vom Kühlluftstrom in den Pollücken umströmt wird. Dadurch kann die thermische Belastung der Flachleiter 4 der Spulen 3 sehr groß gewählt werden, so daß für eine bestimmte Erregerleistung der Kupferbedarf und somit wiederum der Platzbedarf für die Spulen 3 der Erregerwicklung 2 geringer ist als bei Erregerspulen der herkömmlichen Art.Since the excitation coils 3 lie essentially in a plane extending perpendicular to the side walls 11 of the pole core 6, the height of the main poles 1 can be kept very small in each case. This results in a reduction in the outside diameter of the machine and thus a substantial saving in costs. In addition, the space requirement of the coils 3 of the excitation winding 2 designed according to the invention is less than that for coils of the known type, v / eil the flat disc-shaped excitation coils 3 have a large heat-emitting surface on v / iron, around which the cooling air flow in the pole gaps flows on all sides. As a result, the thermal load on the flat conductors 4 of the coils 3 can be selected to be very high, so that the copper requirement for a certain excitation power and thus in turn the space requirement for the coils 3 of the excitation winding 2 is less than with excitation coils of the conventional type.
Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung der Spulen 3 der Erregerwicklung 2. Diese empfiehlt sich für den FaIl1, daß die Erregerwicklung 2 eine große Windungszahl haben muß. In diesem Fall sind die Spulen 3 jeweils paarweise angeordnet und untereinander und zum Polschuh 7 und Joch 8 durch Abstandshalter 9 auf Abstand gehalten. Trotz dieser paarweisen Anordnung der Erregerspulen 3 steht dennoch eine genügendFig. 2 shows a different arrangement of the coils 3 of the field winding 2. This is recommended for the case 1 that the field winding 2 must have a large number of turns. In this case, the coils 3 are arranged in pairs and are kept at a distance from one another and from the pole piece 7 and yoke 8 by spacers 9. Despite this arrangement of the excitation coils 3 in pairs, one is still sufficient
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r;roßo würmenbgebcndo Oberflache der Spulen 3 zur Verfugung, die unmittelbar von dem in der Pollückc 10 fließenden Kühlluftctrom umspült wird.r; roßo würmenbgebcndo surface of the coils 3 available, the direct from the cooling air flowing in the Pollückc 10 is washed around.
Sind die Spulen 3 zur weiteren Verbesserung des 'Wärmeübergangs mit einer Windungsisolierung versehen, die nur zwischen den einzelnen Windungen der Flachleiter 4 angeordnet ist und die Stirnflächen der Spulen 3 freiläßt, so muß bei den paarweise angeordneten Spulen 3 zv/ischen den aneinanderstoßenden Stirnflächen jeweils eine Isolierung vorgesehen sein, die jedoch verhältnismäßig dünn sein kann, v/eil sie nur einer Windungsisolierung entspricht.Are the coils 3 to further improve the 'heat transfer provided with a turn insulation, which is only between the individual turns of the flat conductor 4 is arranged and leaves the end faces of the coils 3 free, so must be in pairs arranged coils 3 zv / ischen the abutting end faces in each case an insulation can be provided which however, it can be relatively thin, v / eil it corresponds to only one turn insulation.
Auch bei dieser Ausführungsform der Erregerwicklung 2 aus paarv/eise angeordneten einlagig gewickelten Spulen 3 aus Flachleitern 4 ist der Platzbedarf in radialer Richtung verhältnismäßig gering, so daß die Höhe der Hauptpole 1 klein gehalten werden kann.In this embodiment too, the field winding 2 is off Single-layer wound coils 3 of flat conductors 4 arranged in pairs / in pairs, the space requirement in the radial direction is relative low, so that the height of the main poles 1 can be kept small.
2 Figuren
4 Ansprüche2 figures
4 claims
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Claims (4)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102017207663A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-08 | Audi Ag | Method for producing a coil arrangement |
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- DE DE7306596U patent/DE7306596U/en not_active Expired
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DE102017207663A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-08 | Audi Ag | Method for producing a coil arrangement |
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