NO158079B - Synkronmaskin med spolehalvdeler. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en synkronmaskin beregnet for en driftsspenning på minst 1000 V og som inneholder en rotor samt en ringformet statorkjerne som omslut-

ter denne og har et antall aksialt forløpende, radialt innover vendende viklingsspor, hvori en vikling sammensatt av spolehalvdeler med rektangulært tverrsnitt og et antall fra hverandre isolerte, langs hele spolehalvdelen forløpende delledere, er anordnet, idet hver spole inneholder en bunnspolehalvdel med en i bunnen av et viklingsspor liggende rett bunndel samt en toppspolehalvdel med en i toppen av et annet viklingsspor liggende rett toppdel, og nevnte rette deler ved en statorende er forbundet med hverandre ved. hjelp av en spoleende som inneholder en bunnspoleendehalvdel og en med denne ved hjelp av en spesiell koblingsanordning seriekoblet toppspoleendehalvdel.

På side 123, fig. 60, i boken "Hérstellung der Wicklungen elektrischer Machinen" av H. Sequenz, 19 73, er

vist en ikke delt statorspole som er anordnet i to radialt innover vendende spor utformet i en ringformet statorkjerne beregnet på en roterende vekselstrømmaskin, som skiller seg fra den til å begynne med nevnte spoletype ved at de to spolehalvdeler utgjør integrerte deler av en enhetlig fremstilt spole og altså ikke er sammenkoblet ved hjelp av et spesielt koblingsstykke. Den i boken beskrevne spole er tegnet inn med. brutte linjer på fig. 1 i vedlagte tegninger.

I konvensjonelle spoler dannet av to sammenkoblede spolehalvdeler, f.eks. av den type som er vist i US-PS

3 344 297, er de to spolehalvdeler utformet med i det vesent-lige samme form som spolehalvdelene i ovennevnte, i boken viste spole, idet spoleryggen er erstattet med ovennevnte spesielle koblingsstykke. På lignende måte som for den i boken viste spole er hver enkelt av de to seriekoblede spoleendehalvdeler utformet på en slik måte at den radiale avstand til luftspalten er minst ved tilsvarende viklingsspor og deretter øker med tiltagende aksial avstand fra den ring-formede statorkjernes endeflate, idet den maksimale avstands-økning er større for bunnspoleendehalvdelen enn for toppspoleendehalvdelen. De radialt utover vendende flater på samtlige toppspoleendehalvdeler og de radialt innover vendende flater på bunnspolehalvdelene ligger da i en radialt indre resp. radialt ytre konisk flate, og spolene er alltid utformet på en slik måte at disse flater divergerer i forhold til hverandre i retning aksialt utover, hvilket er nødvendig hvis det skal kunne oppnås tilstrekkelig ventilasjon og tilstrekkelig sikkerhet mot overslag.

Med konvensjonelt utformede.og anordnede spolehalvdeler er det ikke mulig å frembringe en statorspole ved å forbinde to helt like spolehalvdeler med hverandre. Årsaken til dette ligger dels i det faktum at spolehalvdelene vanligvis er bøyd på en slik måte at de følger statorkjernens bøy-ning. Men også hvis spoleendehalvdelenes bøyning kunne ses bort fra, ville man behøve to med hensyn til form innbyrdes for-skjellige spolehalvdeler, fordi ovennevnte koniske flater divergerer i forhold til hverandre.

I en synkronmaskin ifølge oppfinnelsen er spolehalvdelene slik utformet at hver spole dannes av to innbyrdes like spolehalvdeler. Den oppgave som er løst ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, er å forsyne en for en driftsspenning på minst 1000 V utført synkronmaskin, med en stator-vikling hvor hver enkelt av et antall spoler er sammensatt av to innbyrdes like spolehalvdeler, og derved oppnå tilstrekkelig radial avstand mellom spoleendesk.iktene.

Det som karakteriserer oppfinnelsen, vil fremgå

av de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 viser i delvis aksialriss en synkronmaskinstator hvor to spolehalvdeler av den type som anvendes i en synkronmaskin ifølge oppfinnelsen er anordnet for å erstatte den spole som er beskrevet i den ovennevnte bok av H.Sequenz og som på fig. 1 er tegnet inn med brutte linjer, fig. 2 viser i delvis aksialsnitt en synkronmaskin ifølge oppfinnelsen, mens fig. 3 viser en detalj av statoren i samme synkronmaskin i aksialriss ovenfra, fig. 4 viser en spolehalvdel tilhørende samme maskin betraktet fra statorens senterlinje og vist i radialriss mot spolehalvdelens rette, i et viklingsspor anordnede del, fig. 5 og 6 viser samme spolehalvdel i snitt og riss langs linjen V-V

hhv. VI-VI på fig. 4, mens fig. 7. viser et snitt langs linjen

VII-VII på fig. 4,og fig. 8 viser en. alternativ måte for ut-formning av en spolehalvdel. ifølge oppfinnelsen i et vertikal-snitt etter linjen VIII-VIII på fig. 4.

På fig. 1 betegner 1 en statorkjerne i en synkronmaskin. Statorkjernen 1 har en radialt innover vendende luft-r spalteflate 10 og er forsynt med et antall aksiale, jevnt for-delte og radialt innover rettede viklingsspor 2, hvorav bare to er vist på tegningen. De to spor 2 opptar tilsammen en viklingsspole som inneholder en ved bunnen av det ene viklingsspor liggende rett bunndel 3 samt en nær det annet spors åpning liggende rett toppdel 4. Utenfor statorkjernens 1 ene endeflate er den rette bunndel 3 elektrisk forbundet med den rette toppdel 4 ved hjelp av en spoleende som inneholder en fra den rette bunndel 3 utgående bunnspoleendehalvdel 5 samt en fra den rette toppdel utgående toppspoleendehalvdel 7. De to spoleendehalvdeler 5 og 7 er elektrisk forbundet med hverandre ved hjelp av en koblingsanordning 6. Hver spolehalvdel er sammensatt av et antall delledere som er lagt på hverandre, er elektrisk isolert fra hverandre med separat isolasjon, og strekker seg over hele spolehalvdelen som foruten den viste spoleendehalvdel også har en lignende spoleende som ligger aksialt utenfor den ikke viste ende av statorkjernen og som strekker seg periferisk i den ene eller annen retning, avhengig av om viklingen er utført som en bølgevik-ling eller som en sløyfevikling.

Toppspoleendehalvdelen 7 ligger i sin helhet radialt innenfor et tenkt plan 8 og med en overveiende del av sin radialt utovervendende flate i et tenkt plan 9. Planet 8 står vinkelrett på et aksialplan som går midt gjennom det viklingsspor hvori den rette toppdelen 4 er anordnet. De to plan 8

og 9 skjærer hverandre langs en aksialt rettet skjæringslinje og med en skjæringsvinkel <*1 på omkring 7°. Den radiale avstand mellom luftspalteflaten 10 og toppspoleendehalvdelens 7 radialt innovervendende flate er langs en mindre del av sistnevnte mindre enn den minste radiale avstand mellom den rette toppdel 4 og luftspalteflaten 10. De rette deler 3 og 4 som i likhet med de øvrige deler av spolehalvdelen er utformet med rektangulært tverrsnitt, ligger med sine side-flater parallelt med sporveggene. Den spolehalvdel hvori delene 3 og 5 inngår, er - når man ser bort fra formforskjei- ;ler som ligger innenfor vanlige fremstillingstoleranser - kongruent med den spolehalvdel hvori delene 4 og 7 inngår. Hvis 9' betegner et plan som faller sammen med praktisk talt hele den radialt innovervendende flate av spoleendehalvdelen 5, innebærer dette at vinkelen a2 mellom planene 8' og 91 er lik eller praktisk talt lik vinkelen mellom planene 8 og 9 når planet 8<1> står vinkelrett på et aksialplan gjennom den rette bunndelens 3 midtpunkt, og planene 9' og 8<1> skjærer hverandre langs en aksialt rettet skjæringslinje. ;I den på fig. 1 viste stator er den. av spolen om-fattende bue relativt stor (ca. 65°). En viklingsspole ifølge oppfinnelsen er mer fordelaktig når denne bue er. vesentlig mindre, hvorfor en synkronmaskin ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis utføres med minst 10 poler. Den på fig. 2-8 viste maskin har en rotor 120 som er utført med.40 separate poler. ;På fig. 2 - 8 er henvisningstallene 101, 102, 103 osv. av samme betydning som henvisningstallene 1, 2, 3 osv. på fig. 1. ;I den viste maskin utgjøres hver toppspolehalvdel av en bunt overliggende, men innbyrdes isolerte delledere 116. Bunten er omgitt av spoleisolasjon 118. Dellederbunten danner en rett toppdel 104 samt to ved hver sin ende av statoren anordnede toppspoleendehalvdeler 107 hhv. 114. Hver enkelt av disse ligger med en overveiende del av sin radialt utovervendende flate i et plan 109 som danner en vinkel med et plan 108 som står vinkelrett på aksialplanet .112 og skjærer dette langs en aksialt rettet skjæringslinje. Alternativt kan spolehalvdelen utføres på en slik måte at hver toppspoleendehalvdel ligger med en overveiende del av sin radialt utovervendende flate i et plan, hvis skjæringslinje med planet 108 ikke er rent aksialt rettet, men allikevel i det vesent-lige forløper i aksial retning, f.eks. som vist på fig. 8, hvor den angjeldende skjæringslinje løper, vinkelrett i forhold til den skråttstilte del av snittet VIII-VIII. ;Hver enkelt av de på fig. 3 viste spolehalvdeler ;er utført tilsvarende fig. 4, hvilket innebærer at bunn-spolehalvdelen i hver spole er kongruent eller praktisk talt kongruent med spolens toppspolehalvdel. Dé to halvdeler er i hver spole, forbundet med hverandre ved hjelp, av en koblings- ;anordning 106 som inneholder to forbindelsesskinner 117, hvilke er slagloddet mellom spoleendehalvdelenes endepunkter, idet de tilsvarende partier av spoleisolasjonen 118 og den separate isolasjon er fjernet. Ved endeflatene av hver spolehalvdel er dellederne 116 forbundet med hverandre ved hjelp av slaglodding. Koblingsanordningen 106 er omgitt av en på fig. 3 med strekpunkterte linjer antydet isolasjonskappe 115. ;Hver enkelt av de to f<p>rbindelsesskinner 117 er bøyd på midten. Som et alternativ kan man anvende rette skin-ner, idet man utfører vridning, av endepartiene på de to spoleendehalvdeler som inngår i en og samme spole, på en slik måte at tilpasning oppnås til et rett forbindelsesorgan. Vridningen kan medføre at de to med hverandre forbundne spolehalvdeler ikke lenger kan sies å være innbyrdes kongruente. Hvis man for hver halvdel betrakter en senterlinje som går gjennom midtpunktet i samtlige tverrsnitt, vil fortsatt en slik senterlinje for den ene spolehalvdel være kongruent med en tilsvarende senterlinje for deri annen spolehalvdel. ;På fig. 3 er to slike innbyrdes kongruente senterlinjer betegnet med hhv. 105' og 107'. I stedet for den på fig. 3 viste koblingsanordning kan man anvende en tredelt for-bindelsesanordning som inneholder to endedeler og en mellom-del, hvorved de to endedeler først forbindes med hver sin spoleendehalvdel og mellomdelen til slutt anordnes for å forbinde de to endedeler med hverandre. ;Ved de på fig. 3 viste spoler er den maksimale radiale dimensjon litt større for de rette deler 103 og 104 enn for de øvrige spolepartier, hvilket har sin årsak i at de rette deler er utført som "roebelstaver". Det fremgår av fig. 4 at spolehalvdelens rette parti strekker seg litt utenfor viklingssporet 102 i aksial retning. Uttrykket "spoleendehalvdel" defineres i foreliggende tekst som hele det av delledere sammensatte spoleparti som er indikert med et rett spoleparti og som ligger aksialt utenfor dette. For hver enkelt spoleendehalvdel 107 og 114 ligger hensiktsmessig en overveiende del, fortrinnsvis minst 60% av den radialt utovervendende flate i planet 109, og hver spoleendehalvdel tangerer planet 109 langs en overveiende del av sin lengde. ;Toppspoleendehalvdelen 107 har en radialt innover vendende flate 111. På fig. 3 er den radiale avstand mellom statorens luftspalteflate 110 og et punkt på flaten 111 gene-relt betegnet med R, mens den maksimale radiale avstand mellom luftspalteflaten 110 og den rette dels 104 radialt innover vendende flate betegnet med . Avstanden R er mindre enn R.j langs en overveiende del av spoleendéhalvdelen 107, fortrinnsvis langs minst 70% av denne. ;Også på fig. 3 er a 2 = a-\- Vanligvis er vinklene a2 °9 <*i større enn 1,5°, fortrinnsvis større enn 2°,men mindre enn 7°.

På fig. 5 og 6 betegner 110' en tenkt aksial for-lengelse av luftspalteflaten 110.

Claims (4)

1. Synkronmaskin beregnet på en driftsspenning på minst 1000 V og som inneholder en rotor (120) samt en ringformet statorkjerne (1, 101) som omslutter rotoren og har et antall aksialt forløpende, radialt innover vendende viklingsspor (2, 102) hvori en vikling som er sammensatt av spolehalvdeler med rektangulært tverrsnitt og et antall fra hverandre isolerte, over hele spolehalvdelen forløpende delledere (116), er anordnet, idet hver spole inneholder en bunnspolehalvdel med en i bunnen av et viklingsspor liggende rett bunndel (3, 103) samt en toppspolehalvdel med en i toppen av et annet viklingsspor liggende rett toppdel (4, 104), idet nevnte rette deler ved en statorende er forbundet med hverandre ved hjelp av en spoleende som inneholder en bunnspoleendehalvdel (5, 105) og en med denne ved hjelp av en spesiell koblingsanordning (6, 106) seriekoblet toppspoleendehalvdel (7, 107), karakterisert ved at en senterlinje (105') midt gjennom samtlige tverrsnitt av nevnte bunnspolehalvdel er kongruent med en senterlinje (107') midt gjennom samtlige tverrsnitt av nevnte toppspolehalvdel, idet den radiale avstand (R) mellom statorens luftspalteflate (10, 110) og nevnte toppspoleendehalvdels (7, 107) radialt innover vendende flate (11, 111) i det minste for en del av nevnte toppspoleendehalvdel (7,, 107) er mindre enn den gjennomsnitt-lige radiale avstand mellom luftspalteflaten og nevnte rette toppdels(4, 104) innover vendende flate.

2. Synkronmaskin ifølge krav 1, karakterisert ved at den radiale avstand (R) mellom statorens luftspalteflate (110) og nevnte toppspoleendehalvdels (107) radialt innover vendende flate (111) for en overveiende del av nevnte toppspoleendehalvdel (107) er mindre enn den gjen-nomsnittlige radiale avstand mellom luftspalteflaten og nevnte rette toppdels radialt innover vendende flate (111).

3. Synkronmaskin ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte toppspoleendehalvdel (7,, 107) med en overveiende del av sin radialt utover vendende flate ligger radialt innenfor et første tenkt plan (8, 108), som tangerer nevnte rette toppdels (4, 104) radialt utover vendende flate og står vinkelrett på et aksialt plan (12, 112) gjennom nevnte rette toppdels midtpunkt, mens nevnte toppspoleendehalvdel (7, 107) med en overveiende del av sin radialt utover vendende flate ligger i et annet tenkt plan (9, 109) som skjærer det nevnte første plan (8, 108) langs en skjærings-lin je som strekker seg i aksial retning.

4. Synkronmaskin ifølge krav 1, karakterisert ved at synkronmaskinen er utført med minst ti poler.