EP1305868A1 - Rotierende elektrische maschine und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Rotierende elektrische maschine und verfahren zu deren herstellung

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Publication number
EP1305868A1
EP1305868A1 EP01955332A EP01955332A EP1305868A1 EP 1305868 A1 EP1305868 A1 EP 1305868A1 EP 01955332 A EP01955332 A EP 01955332A EP 01955332 A EP01955332 A EP 01955332A EP 1305868 A1 EP1305868 A1 EP 1305868A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slots
rotor
stator
segments
wound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01955332A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jinxing Shen
Tom Porteous
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of EP1305868A1 publication Critical patent/EP1305868A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/021—Magnetic cores
    • H02K15/026—Wound cores

Definitions

  • the invention relates to a rotating electrical machine and a method for its production in accordance with the preamble of claims 1 and 6.
  • the invention has for its object to provide a rotating electrical machine with a compact structure, and a method are shown with which such a rotating electrical machine can be manufactured.
  • both the rotor and the stator are each wound from a band which is divided into segments which are provided with specially designed slots.
  • the connection points of the segments are minimized so that the band cannot be interrupted during the further manufacturing process.
  • the inner and outer radius of curvature of each segment is matched to the inner and outer radius of curvature of the stator or rotor.
  • Fig. 12 shows the rotation of the rotor core for aligning the webs between the slots.
  • two adjacent slots 52 are partially closed to the outside by the cross piece of a web 53 which is oriented perpendicular to the longitudinal axes of the slots 52.
  • the dimensions and arrangements of the slots 52 and the dimensions of the segments 51 are selected such that the dividing line 54 between two segments 51 is either centered through a slot 52 as shown in FIG. 3 or as in the variant of a band 5 shown in FIG. 2 is guided by a web 53.
  • the end of a dividing line 54 lying within the band 5 opens into a round recess 55 which serves to concentrate and reduce the mechanical deformation when the stator 3 is wound.
  • Fig. 4 shows a flat band-shaped component 10 made of a thin metallic material which is designed as an electrical sheet.
  • the component 10 is as wide as two strips 5 placed against one another according to FIG. 3. Two such strips 5 are cut out of this component 10 for winding the stator 3 in accordance with the pattern shown here.
  • the component 10 can also be somewhat narrower than the pattern, such that, for example, the outward curves 51 R of the segments 51 are omitted.
  • the wound stator 3 then has partially flattened areas on the outer surface (not shown here) on, but this has no major disadvantages. The reason for choosing this pattern is to minimize the material.
  • the band 5 shows the winding of the stator 3.
  • the band 5 is wound on a mandrel 16 in such a way that its segments 51 with their smaller radius of curvature are positioned perpendicular to the longitudinal axis of the dome 16.
  • the outer diameter of the dome 16 is matched to the desired inner diameter of the stator 3.
  • the tape 5 is wound up until the stator 3 has the desired dimensions. Then the tape 5 is cut. In order to prevent the tape 5 from unwinding independently of the mandrel 16, it is permanently attached. The wound layers of the tape 5 are then pressed. The stator 3 is thus completed.
  • FIGS. 7 and 8 each show the partial area of a band 6 which is used for winding the rotor 2.
  • the band 6 is divided into segments 61.
  • Each segment 61 is adapted to the inner and outer radius of curvature of the rotor 2.
  • the segments 61 are all the same size.
  • each segment 61 is provided with two or three slots 62, depending on whether the dividing line is guided centrally between two slots 62 or through a slot 62.
  • the slots 62 are oval, all the same size, closed to the outside and separated from one another by webs 63. If the segments 61 are designed in such a way that the dividing line between two segments 61 is guided through the middle, then, as shown in FIG. 8, the inner end of the dividing lines 64 opens into a circular recess 66, which reduces the mechanical deformation during winding of the rotor 2 is used.
  • FIG. 9 shows a flat component 12 made of a thin metallic material which is designed as an electrical sheet.
  • the component 12 in the exemplary embodiment shown here is approximately narrower than two bands 6 according to FIG. 7, which are set against one another here. According to the pattern shown here, two tapes 6 for winding the rotor 2 can be simultaneously pulled out of the component 12. be cut. The reason for choosing this pattern, like the pattern shown in Figure 4, is to minimize the material.
  • the band 6 is wound on a mandrel 17 in such a way that its segments 61 with their smaller radius of curvature are positioned perpendicular to the longitudinal axis of the dome 17.
  • the outside diameter of the mandrel 17 is matched to the desired inside diameter of the rotor 2.
  • the tape 6 is wound up until the rotor 2 has the desired dimensions. Then the tape 6 is cut. In order to prevent the tape 6 from unwinding independently of the mandrel 17, it is permanently attached. The wound layers of the tape 6 are then pressed.
  • a slot 62 of the previous layer and also a slot 62 of the subsequent layer of the tape 6 are positioned congruently when winding the tape 6 in front of and behind each slot 62 of a layer.
  • Continuous cavities 2H are thus formed in the rotor 2, as shown in FIG. 1, whose longitudinal axes run parallel to the longitudinal axis of the rotor 2 and whose cross sections correspond to the cross sections of the slots 62.
  • the band 6 is also designed such that when winding up before and after each dividing line 64 between two segments 51, no dividing line 64 is arranged.
  • 10 shows the dividing line 64 of a first wound layer, which is shown interrupted, and a first dividing line 64 of a second wound layer. The dividing line 64 of the second layer is shifted so far from the dividing line 64 of the first layer that the distance between the two corresponds to the distance between the centers of two slots 62.
  • FIG. 11 shows a partial area from the outer surface of the rotor 2.
  • the positions of the dividing lines 64 in four layers 6A, 6B, 6C, 6D of the band 6 are marked with X. It can also be seen here that no dividing line (not shown here) is positioned immediately in front of or behind another dividing line. In order to achieve this, here too
  • nseg which relate to the number of slots 62 and the number of segments 61 are the same here as explained in the description of FIG. 5.
  • the desired inclination of the longitudinal axes of the webs 63 can also be achieved by slightly increasing each web 63, namely by ⁇ r.
  • ⁇ r 360 ° / Nr and Nr is the number of slots 62 of the rotor 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine (1) mit einem innen liegenden Rotor (2) und einem aussen liegenden Stator (3). Beide werden aus jeweils einem Band (5, 6) gewickelt. Jedes Band (5, 6) ist in Segmente (51, 61) unterteilt, die an dem inneren und äusseren Krümmungsradius des Rotors (2) bzw. des Stators (3) angepasst sind. Jedes Segment (51, 61) ist mit einer definierten Anzahl von Schlitzen (52, 62) versehen, die beim Wickeln des Rotors (2) bzw. des Stators (3) exakt hintereinander angeordnet werden, so dass hierdurch Hohlräume (2H, 3H) für die Aufnahme von elektrischen Wicklungen geschaffen werden.

Description

Rotierende elektrische Maschine und Verfahren zu deren Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine sowie ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentansprüche 1 und 6.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rotierende elektrisch Maschine mit einem kompakten Aufbau zu schaffen, sowie ein Verfahren aufgezeigt werden, mit dem eine solche rotierende elektische Machine hergestellt werden kann.
Die Aufgabe, die Maschine betreffend, wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe, das Verfahren betreffend, wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine rotierende elektrische Maschine unter Verwendung von weniger elektrischem Stahl hergestellt werden als das bis her der Fall ist. Bei der erfindungsgemäßen Maschine wird sowohl der Rotor als auch der Stator aus jeweils einem Band gewickelt, das in Segmente unterteilt ist, die mit speziell ausgebildeten Schlitzen versehen ist. Die Verbindungsstellen der Segmente sind so minimiert, daß das Band während dem weiteren Herstellungsprozeß nicht unterbrochen werden kann. Der innere und äußere Krümmungsradius eines jeden Segments ist an den inneren und äußeren Krümmungsradius von Stator oder Rotor angepasst.
Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße rotierende elektrische Maschine im Vertikalschnitt,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Band, mit dem der Stator gewickelt wird,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem weiteren Band zum Wickeln des Stators,
Fig. 4 die Herstellung von Bändern gemäß Fig. 2 aus einem bandförmigen Bauelement,
Fig. 5 das Wickeln des Stators ,
Fig. 6 eine Ansicht von der äußeren Begrenzungsfläche des Stators,
Fig. 7 einen Ausschnitt aus einem Band zum Wickeln des Rotors,
Fig. 8 einen Ausschnitt aus einem weiteren Band zum Wickeln des Rotors,
Fig. 9 die Herstellung von Bändern gemäß Fig. 7 aus einem bandförmigen Werkstoff,
Fig. 10 das Wickels des Rotors,
Fig. 11 eine Ansicht von der äußeren Begrenzungsfläche des Rotors,
Fig. 12 die Verdrehung des Rotorkerns zum Ausrichten der Stege zwischen den Schlitzen.
Die in Fig. 1 gezeigte rotierende elektrisch Maschine 1 ist mit einem Rotor 2 und einem Stator 3 ausgerüstet. Der Rotor 2 ist, wie der Vertikalschnitt zeigt, innerhalb des Stators 3 angeordnet. Seine Abmessungen sind so gewählt, dass zwischen ihm und dem Stator 3 ein kleiner Luftspalt 4 verbleibt. Durch die Längsachse des Rotors 2 wird die Achse (hier nicht dargestellt) der rotierenden elektrischen Maschine geführt. Der Rotor 2 und der Stator 3 sind aus speziell geformten Bändern 5 und 6 gewickelt, wie in den Figuren 2; 3, 6 und 7 dargestellt und jn den zugehörigen Beschreibungen erläu- tert. Der Kern 3K und das Joch 3J des Stators 3 bilden eine Einheit. Zum Wickeln des Stators 3 wird beispielsweise ein Band 5 verwendet, das in Fig. 2 im Ausschnitt dargestellt ist. Das Band 5 ist in Segmente 51 unterteilt, deren innerer und äußerer Krümmungsradius an den inneren und äußeren Krümmungsradius des Stators 3 an- gepasst ist. Die Segmente 51 sind alle gleich groß. Jeweils zwei benachbarte Segmente 51 sind an ihren seitlichen Begrenzungsflächen ganz außen annähernd punkt- förmig miteinander verbunden. Jedes Segment 51 ist mit Schlitzen 52 versehen, die bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel alle einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisen und gleich groß sind. Die Querschnitte können auch anders gestaltetet sein. Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die hier dargestellte Ausführungsform. Vielmehr schließt sie alle funktionsfähigen Formen ein. Die Schlitze 52 sind zum kleineren Krümmungsradius der Segmente 51 hin offen. Jeweils zwei benachbarte Schlitze 52 sind durch einen wie beispielsweise in den Figuren 1 bis 5 dargestellten T-förmigen Steg 53 voneinander getrennten. Dessen Fuß ist mit dem geschlossenen Bereich des Bandes 5 verbunden, der das Joch 3J des Stators 3 bildet, Jeweils zwei benachbarte Schlitze 52 werden durch das Querstück eines Stegs 53 teilweise nach außen verschlossen, das zu den Längsachsen der Schlitze 52 senkrecht ausgerichtet ist. Die Abmessungen und Anordnungen der Schlitze 52 sowie die Abmessungen der Segmente 51 werden so gewählt, dass die Trennlinie 54 zwischen zwei Segmenten 51 entweder mittig durch einen Schlitz 52 wie in Fig. 3 dargestellt oder wie bei der in Fig. 2 dargestellten Variante eines Bandes 5 durch einen Steg 53 geführt ist. Das innerhalb des Bandes 5 liegende Ende einer Trennlinie 54 mündet in eine runde Ausnehmung 55, die beim Wickeln des Stators 3 zur Konzentration und Reduzierung der mechanischen Verformung dient.
Fig. 4 zeigt ein flächiges bandförmiges Bauelement 10 aus einem dünnen metallischen Material, das als Elektroblech ausgebildet ist. Das Bauelement 10 ist so breit wie zwei gegeneinander gelegte Bänder 5 gemäß Fig. 3. Aus diesem Bauelement 10 werden zwei solche Bänder 5 zum Wickeln des Stators 3 gemäß diesem hier dargestellten Muster ausgeschnitten. Um Material zu sparen, kann das Bauelement 10 auch etwa schmaler als das Muster sein, derart, dass beispielsweise die nach außen gerichteten Rundungen 51 R der Segmente 51 entfallen. Der gewickelte Stator 3 weist dann auf der Außenfläche teilweise abgeflachte Bereiche auf (hier nicht dargestellt) auf, was jedoch keine wesentlichen Nachteile mit sich bringt. Der Grund für die Auswahl dieses Musters ist die Minimierung des Materials.
Fig. 5 zeigt das Wickeln des Stators 3. Hierfür wird das Band 5 auf einen Dorn 16 gewickelt, derart, dass seine Segmente 51 mit ihrem kleineren Krümmungsradius senkrecht zur Längsachse des Doms 16 positioniert werden. Der Außendurchmesser des Doms 16 ist auf den gewünschten Innendurchmesser des Stators 3 abgestimmt. Das Band 5 wird so weit aufgewickelt, bis der Stator 3 die gewünschten Abmessungen aufweist. Dann wird das Band 5 durchtrennt. Um ein selbständiges Abwickeln des Bands 5 vom Dorn 16 zu verhindern, wird dieses dauerhaft befestigt. Anschließend werden die aufgewickelten Lagen des Bandes 5 verpreßt. Damit ist der Stator 3 fertiggestellt. Wegen der gleichmäßig ausgebildeten Schlitze 52 und Stege 53 ist nach dem Aufwickeln des Bandes 5 vor und hinter einem jedem Schlitz 52 einer jeden Lage jeweils ein Schlitz 52 der vorangegangen Lage und auch jeweils ein Schlitz 52 der nachfolgenden Lage des Bandes 5 deckungsgleich positioniert. Damit werden in dem Stator 3 durchgehende Hohlräume 3H gemäß Fig. 1 ausgebildet, deren Längsachsen zu der Längsachse des Stators 3 parallel verlaufen, und deren Querschnitte den Querschnitten der Schlitze 52 entsprechen. Die Segmente 51 sind so ausgebildet, dass die Zwischenräume 57, welche die Form von Dreiecken aufweisen, und wie Fig. 2 zeigt, zwischen jeweils zwei Segmenten 51 ausgebildet sind, sind nach dem Aufwik- keln des Bandes 5 so weit geschlossen, dass nur noch eine Trennlinie 54 verbleibt, wie in Fig 5 dargestellt. Fig. 5 zeigt die Trennlinie 54 einer ersten aufgewickelten Lage, die unterbrochen dargestellt ist, und eine erste Trennlinie 54 einer zweiten aufgewik- kelten Lage. Diese ist so weit von der Trennlinie 54 der ersten Lage verschoben, dass der Abstand zwischen beiden dem Abstand zwischen den Mitten zweier Schlitze 52 entspricht. Fig. 6 zeigt einen Teilbereich von der Außenfläche des Stators 3. Die Positionen der Trennlinien 54 von sechs Lagen 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F des Bandes 5 sind mit X markiert. Hier ist deutlich zu sehen, dass keine Trennlinie (hier nicht dargestellt) unmittelbar vor oder hinter einer anderen Trennlinie positioniert ist. Um dieses zu erreichen, muß folgende Beziehung erfüllt sein:
N + N „ , = Zseg und
Nseg Zseg = integer l ≤ Na < Zseg
Nseg - C < l.
Zseg ist die Anzahl der Schlitze 52 je Segment, N die Anzahl aller Schlitze 52 einer Lage des aufgewickelten Bandes 5, Na die Anzahl von Schlitzen 52 zwischen der ersten Trennlinie 54 einer aufgewickelten Lage und der Trennlinie 54 einer nachfolgenden Lage, bedingt durch die Verschiebung, Nseg die ganzzahlige Anzahl der Segmente, die zum Aufwickeln einer Lage erforderlich ist, und C die genaue Anzahl der Segmente einer Lage. Soll beispielsweise ein Stator 3 gewickelt werden, der 24 Schlitze und 5 Segmente je Lage aufweist, so ist N =24, Nseg = 5 und Na = 1. Es ergibt sich Zseg = 5 und C = 4,8.
Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils den Teilbereich eines Bandes 6, das zum Wickeln des Rotors 2 verwendet wird. Das Band 6 ist in Segmente 61 unterteilt. Jedes Segment 61 ist an den inneren und der äußeren Krümmungsradius des Rotors 2 ange- passt. Die Segmente 61 sind alle gleich groß. Wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt, ist jedes Segment 61 mit zwei bzw. drei Schlitzen 62 versehen, je nach dem, ob die Trennlinie mittig zwischen zwef Schlitzen 62 oder durch einen Schlitz 62 hindurch geführt ist. Die Schlitze 62 sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel oval ausgebildet, alle gleich groß, nach außen verschlossen und durch Stege 63 voneinander getrennt. Sind die Segmente 61 so ausgebildet, dass die Trennlinie zwischen zwei Segmenten 61 mittig hindurch geführt ist, so mündet, wie in Fig. 8 dargestellt, das innen liegende Ende der Trennlinien 64 in eine kreisförmigen Ausnehmung 66, die zur Reduzierung der mechanischen Verformung beim Wickeln des Rotors 2 genutzt wird.
Fig. 9 zeigt ein flächiges Bauelement 12 aus einem dünnen metallischen Material, das als Elektroblech ausgebildet ist. Das Bauelement 12 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist etwa schmaler als zwei Bänder 6 gemäß Fig. 7, die hier gegeneinander gesetzt sind. Entsprechend dem hier dargestellten Muster können aus dem Bauelement 12 zwei Bänder 6 zum Wickeln des Rotors 2 gleichzeitig ausge- schnitten werden. Der Grund für die Auswahl dieses Musters ist ebenso wie bei dem irt Fig. 4 dargestellten Muster ist die Minimierung des Materials.
Fig. 10 zeigt das Wickeln des Rotors 2. Hierfür wird das Band 6 auf einen Dorn 17 gewickelt, derart, dass seine Segmente 61 mit ihrem kleineren Krümmungsradius senkrecht zur Längsachse des Doms 17 positioniert werden. Der Außendurchmesser des Dorns 17 ist auf den gewünschten Innendurchmesser des Rotors 2 abgestimmt. Das Band 6 wird so weit aufgewickelt, bis der Rotor 2 die gewünschten Abmessungen aufweist. Dann wird das Band 6 durchtrennt. Um ein selbständiges Abwickeln des Bands 6 vom Dorn 17 zu verhindern, wird dieses dauerhaft befestigt. Anschließend werden die aufgewickelten Lagen des Bandes 6 verpreßt.
Wegen der gleichmäßig ausgebildeten Schlitze 62 und Stege 63 wird beim Aufwickeln des Bandes 6 vor und hinter einem jedem Schlitz 62 einer Lage ein Schlitz 62 der vorangegangen Lage und auch ein Schlitz 62 der nachfolgenden Lage des Bandes 6 deckungsgleich positioniert. Damit werden in dem Rotor 2 durchgehende Hohlräume 2H, wie in Fig. 1 dargestellt, ausgebildet, deren Längsachsen zu der Längsachse des Rotors 2 parallel verlaufen, und deren Querschnitte den Querschnitten der Schlitze 62 entsprechen. Das Band 6 ist zudem so ausgebildet, dass beim Aufwickeln vor und nach einer jeden Trennlinie 64 zwischen zwei Segmenten 51 keine Trennlinie 64 angeordnet ist. Fig. 10 zeigt die Trennlinie 64 einer ersten aufgewickelten Lage, die unterbrochen dargestellt ist, und eine erste Trennlinie 64 einer zweiten aufgewickelten Lage. Die Trennlinie 64 der zweiten Lage ist so weit von der Trennlinie 64 der ersten Lage verschoben, dass der Abstand zwischen beiden dem Abstand zwischen den Mitten zweier Schlitze 62 entspricht.
Fig. 11 zeigt einen Teilbereich von der Außenfläche des Rotors 2. Die Positionen der Trennlinien 64 in vier Lagen 6A, 6B, 6C, 6D des Bandes 6 sind mit X markiert. Auch hier ist zu sehen, dass keine Trennlinie (hier nicht dargestellt) unmittelbar vor oder hinter einer anderen Trennlinie positioniert ist. Um dieses zu erreichen, muß auch hier
die bereits oben erläuterte Gleichung — i-_-l = Seg erfüllt sein. Die Bedingungen,
Nseg welche die Anzahl der Schlitze 62 und die Anzahl der Segmente 61 betreffen, sind hier die gleichen wie in der Beschreibung zu Fig. 5 erläutert.
Bei der Fertigung des Rotors 2 muß ferner sichergestellt werden, dass die Längsachsen der Stege 63, durch welche die Schlitze 62 von einander getrennt sind, gegenüber den Längsachsen der Stege 53, durch welche die Schlitze 52 des Stators 3 von einander getrennt sind, um einen Winkel θs geneigt sind. Deshalb wird der Kern des Rotors 2, wie in Fig. 1 dargestellt, im Anschluß an das vollständige Aufwickeln des Bandes 6 um diesen Winkel θs gegenüber der Längsachse des Rotors 2 verdreht, und zwar in die gleiche Richtung, in die auch das Band 6 beim Wickeln gedreht wird. Um diese Neigung zu erreichen, müssen die inneren und äußeren Krümmungen der Segmente 61 geringfügig modifiziert werden. Das genaue zylinderförmige Außenprofil des Rotors 2 wird erst durch ein angepasstes Nachbearbeiten der äußeren Oberfläche des Rotors 2 erreicht.
N
Die gewünschte Neigung der Längsachsen der Stege 63 lässt sich auch dadurch erreichen, dass jeder Steg 63 geringfügig vergrößert wird, und zwar um θr . θr = 360° /Nr und Nr ist die Anzahl der Schlitze 62 des Rotors 2. Der Neigungswinkel eines jeden Schlitzes 62 und eines jeden Stegs 63 ist um Aθ zu vergrößern, wobei θr'= Θr + Δθ und Aθ = ß/M/Nist. M ist die Anzahl der Lagen des aufgewickelten Bandes 6 eines Rotors 2 und θs der Winkel, um den der Rotor 2 über seine gesamte Länge zu verdrehen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Rotierende elektrische Maschine mit einem Rotor (2) und einem Stator (3), dadurch gekennzeichnet, dass das der Rotor (2) und der Stator (3) beide jeweils einteilig ausgebildet und aus jeweils einem Band (5, 6) gewickelt sind.
2. Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) aus einem Band (5) gewickelt ist und das Joch (3J) und der Kern (3K) des Stators (3) als Einheit ausgebildet sind, dass der Stator (3) auf der nach innen weisenden Seite mit Schlitzen (52) zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen versehen ist, und jeweils zwei aufeinander folgende Schlitze (52) den gleichen Abstand von einander aufweisen und durch einen Steg (5) von einander getrennt sind, dessen Fuß mit dem ringförmigen Joch (3J) verbunden ist, und die Schlitze (52) nach außen zu teilweise begrenzt.
3. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (5) in eine definierte Zahl von Segmenten (51) unterteilt ist, deren innerer und äußerer Krümmungsradius an den inneren und äußeren Krümmungsradius des Stators (3) angepasst ist, dass jedes Segment (51) eine definierte Zahl von Schlitzen (52) aufweist und jeweils zwei unmittelbar aneinander grenzende Segmente (51) nur am äußersten Rand der seitlichen Begrenzungsflächen miteinander verbunden sind, dass die Trennlinie (54) zwischen zwei Segmenten (51) mittig durch einen Steg (53) oder einen Schlitz (52) geführt und am innen liegenden Ende einer jeden Trennlinie (54) eine Ausnehmung (55) vorgesehen ist, und dass zwei benachbarte Schlitze (52) den gleichen Abstand voneinander aufweisen.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (6) zum Wickeln des Rotors (2) in eine definierte Zahl von Segmente (61) unterteilt ist, deren innerer und äußerer Krümmungsradius an den inneren und äußeren Krümmungsradius des Rotors (2) angepasst ist, dass in jedem Segment (61) eine definierte Zahl von Schlitzen (62) ausgebildet ist, dass jeweils zwei unmittelbar aneinander grenzende Segmente (61) nur am äußersten Rand der seitlichen Begrenzungsflächen miteinander verbunden sind, und dass die Trennlinie (64) zwischen zwei benachbarten Segmenten (61) mittig durch einen Schlitz (62) oder mittig zwischen zwei benachbarten Schlitzen (62) geführt ist.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (62) allseitig verschlossen oder nach außen mit nur einer kleinen Öffnung versehen und durch Stege (63) voneinander getrennt sind, dass jeweils zwei aufeinander folgende Schlitze (62) den gleichen Abstand voneinander aufweisen und die Längsachsen der Schlitze (62) gegenüber den Längsachsen der Schlitze (52) des Stator (3) um einen Winkel θs bezogen auf die gesamte Länge des Stators (3) geneigt sind.
6 . Verfahren zum Herstellen einer rotierenden elektrischen Maschine mit einem einem Rotor (2) und einem Stator (3), insbesondere zur Herstellung der Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) und der Rotor (2) jeweils einteilig ausgebildet und aus jeweils einem in Segmente (51 , 61) unterteilten Band (5, 6) gewickelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (3J) und der Kern (3K) des Stators (3) eine Einheit bilden, die aus einem Band (5) gewickelt wird, dass das Band (5) in eine definierte Anzahl von Segmente (51) unterteilt wird, deren innerer und äußerer Krümmungsradius an den inneren und äußeren Krümmungsradius des Stators (3) angepasst wird, dass die Segmente (51) mit einer definierten Anzahl von nach innen offenen Schlitzen (52) versehen und jeweils zwei Schlitze (52) durch einen Steg (53) von einander getrennt werden, und dass beim Wickeln des Stators (3) zur Ausbildung von Hohlräumen (3H) in jeder Lage ein Schlitz (52) deckungsgleich vor einem Schlitz (52) der vorangehenden Lage angeordnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) aus einem Band (6) gewickelt wird, das in eine definierte Anzahl von Segmente (61) unterteilt wird, deren innerer und äußerer Krümmungsradius an den inneren und äußeren Krümmungsradius des Rotors (2) angepasst und jedes Segment (61) mit einer definierten Anzahl von geschlossenen Schlitzen (62) versehen wird, dass jeweils zwei unmittelbar aneinander grenzende Segmente (61) nur am äußersten Rand der seitlichen Begrenzungsflächen miteinander verbunden sind, und dass die Trennlinie (64) zwischen zwei benachbarten Segmenten (61) mittig durch einen Schlitz (62) oder mittig zwischen zwei benachbarten Schlitzen (62) geführt wird.
9 Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennlinien (54, 64) zwischen den Segmenten (51 , 61) beim Wickeln von Rotor (2) und Stator (3) von einer gewickelten Lage des Bandes (5, 6) zur nächsten gegenein-
N + Nα ander versetzt werden, wenn folgende Gleichung = Zseg erfüllt wird, wobei Zseg
Nseg die Anzahl der Schlitze (52, 62) je Segment (51 , 61), Ν die Anzahl aller Schlitze (52, 62) einer aufgewickelten Lage, Νseg die Anzahl der Segmente (51 , 61) einer aufgewik- kelten Lage, Na die Anzahl der Schlitze (52, 62) in der Verschiebung zwischen der ersten Trennlinie (54, 64) einer ersten aufgewickelten Lage und der ersten Trennlinie (54, 64) einer nachfolgenden Lage ist, und zudem die Bedingungen Zseg = integer ,
N x Nseg
1 < N„ < Zseg , C = ≠ int eger und Nseg - C < 1 erfüllt werden .
N + Na
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des fertig gewickelten Rotors (2) zum Ausrichten der Stege (63), welche die Schlitze (62) des Rotors (2) voneinander trennen, gegenüber den Stegen (53), welche die Schlitze (52) des Stators (3) voneinander trennen, um einen Winkel θs bezogen auf die gesamte Länge des Rotors (2) verdreht wird.
• 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des fertig gewickelten Rotors (2) zum Ausrichten der Stege (63), welche die Schlitze (62) des Rotors (2) voneinander trennen, gegenüber den Stegen (53), welche die Schlitze (52) des Stators (3) voneinander trennen, um einen Winkel in der Richtung der Längsachse so geneigt wird, dass dabei jeder Steg (63) um einen geringen Abstand θr vergrößert wird, dass der Neigungswinkel eines jeden Schlitzes (62) und eines jeden Stegs (63) um Aθ vergrößert wird, wobei Θr = θr +Aθ und Aθ = Θs/M/Nr , M die Anzahl der Lagen des Bandes (6) des aufgewickelten Rotors (2) und Nr die Anzahl der Schlitze (62) des Rotors (2) ist.
12. Verfahren nach einem der nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Bänder (5) zum Wickeln des Stators (3) nach einem vorgegebenen Muster aus einem schmaleren oder doppelt so breiten Band (10) ausgeschnitten werden.
13. Verfahren nach einem der nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Bänder (6) zum Wickeln des Rotors (2) nach einem vorgegebenen Muster aus einem doppelt so breiten Band (12) ausgeschnitten werden.
EP01955332A 2000-08-01 2001-07-05 Rotierende elektrische maschine und verfahren zu deren herstellung Withdrawn EP1305868A1 (de)

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