RU2707883C1 - Статор для электрической вращающейся машины - Google Patents

Статор для электрической вращающейся машины Download PDF

Info

Publication number
RU2707883C1
RU2707883C1 RU2019107571A RU2019107571A RU2707883C1 RU 2707883 C1 RU2707883 C1 RU 2707883C1 RU 2019107571 A RU2019107571 A RU 2019107571A RU 2019107571 A RU2019107571 A RU 2019107571A RU 2707883 C1 RU2707883 C1 RU 2707883C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
winding
moreover
frontal part
plate
Prior art date
Application number
RU2019107571A
Other languages
English (en)
Inventor
Хорст КЮММЛЕ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Application granted granted Critical
Publication of RU2707883C1 publication Critical patent/RU2707883C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0025—Shaping or compacting conductors or winding heads after the installation of the winding in the core or machine ; Applying fastening means on winding heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0435—Wound windings
    • H02K15/0442—Loop windings
    • H02K15/045—Form wound coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H02K3/505—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto for large machine windings, e.g. bar windings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/12—Laminated parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1258—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with electric power transmission to propellers, i.e. with integrated electric propeller motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – улучшение электрических и термических свойств статора. Статор содержит статорный листовой пакет со стержнями катушки и по меньшей мере одну статорную пластину лобовой части обмотки с изолирующим основным корпусом. Для того чтобы уменьшить осевую длину статора, предложено, что в изолирующий основной корпус встроены проводящие дорожки, причем по меньшей мере одна статорная пластина лобовой части обмотки на торцевой стороне лежит на статорном листовом пакете. При этом проводящие дорожки наглухо соединены со стержнями катушки. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к статору для электрической вращающейся машины.
Кроме того, изобретение относится к электрической вращающейся машине по меньшей мере c одним таким статором.
Кроме того, изобретение относится к приводу гондолы по меньшей мере с одной такой электрической вращающейся машиной.
Кроме того, изобретение относится к судну с по меньшей мере одним таким приводом гондолы.
Кроме того, изобретение относится к способу изготовления такого статора.
Такой статор предпочтительно используется в электрической вращающейся машине, особенно в двигателе или генераторе, которая используется в судостроении и имеет потребление мощности по меньшей мере один мегаватт.
Обычно статорные обмотки такой электрической вращающейся машины выполнены как формованные катушки, которые также называют стержневыми катушками. Формованные катушки изготавливают, например, посредством литья или порошковой металлургии. На концах формованных катушек находится лобовая часть обмотки, которая образуется посредством изгиба и выгиба проводников формованных катушек. Эта лобовая часть обмотки требует значительного осевого конструктивного пространства. Из-за дополнительной неактивной длины лобовой части обмотки возникают омические потери, которые снижают кпд электрической вращающейся машины. Кроме того, требуется охлаждать лобовые части обмотки. Для охлаждения требуется дополнительное конструктивное пространство.
Особенно в высокоскоростных машинах с малым количеством полюсов, увеличенное за счет лобовых частей обмотки расстояние между подшипниками негативно влияет на динамику ротора. Кроме того, дополнительные затратные мероприятия по приданию жесткости требуются ввиду больших длин проводников, чтобы предотвратить недопустимые вибрации и деформации во время работы. Кроме того, общая длина и вес электрической вращающейся машины увеличиваются. В частности, при модульной конструкции больших машин, при которой несколько частичных машин образуют общую машину в осевом направлении, из-за лобовых частей обмотки образуются значительные, электрически не используемые длины.
Патент DE 10 2009 032 882 B3 описывает способ изготовления формованной катушки для многосекционной обмотки динамоэлектрической машины, а также формованную катушку, изготовленную посредством упомянутого способа. Для того чтобы упростить изготовление формованной катушки, она изготавливается из исходной катушки, причем исходная катушка имеет две продольные стороны, которые предусмотрены для того, чтобы вкладываться в пазы статора или ротора динамоэлектрической машины. Исходная катушка имеет две стороны лобовой части обмотки, которые предусмотрены для того, чтобы образовывать, соответственно, лобовую часть обмотки формованной катушки, причем продольные стороны изогнуты под углом 90° таким образом, чтобы вкладывать продольные стороны в пазы, и стороны лобовых частей обмотки отгибать от продольных сторон.
Выложенная заявка DE 199 14 942 А1 описывает способ изготовления статорной обмотки для электрической машины и такую статорную обмотку. Машина имеет явно выраженные полюса. Проводники катушки выступают своими концами в осевом направлении за листовой пакет статора и закреплены в клеммах узлов. На узлах находятся проводящие дорожки, которые образуют витки с проводниками или проходят от клемм к внешним местам подключения.
Патент ЕР 1 742 330 B1 описывает лобовую часть обмотки статора для статорной части турбогенератора. Лобовая часть обмотки статора выполнена в форме диска с центральным выпуском для проведения ротора, причем диск имеет изолирующее основное тело, в которое встроено электрическое соединение для контакта с проводником статора. Контакт выполнен в виде штекерного соединения и/или сквозного соединения.
Выложенная заявка DE 10 2014 207 621 A1 раскрывает статор электрической вращающейся машины, который содержит сердечник статора с несколькими пазами, сегментированную обмотку с несколькими фазами, а также несколько базовых пластин, которые ламинированы на каждом конце сердечника статора в осевом направлении. Сердечник статора и несколько обмоточных стержней сегментированной обмотки образуют узел статорного сердечника. Несколько базовых пластин и несколько обмоточных торцевых соединителей сегментированной обмотки образуют несколько узлов базовой пластины. Статор сконфигурирован посредством узла статорного сердечника и нескольких узлов базовых пластин, которые ламинированы на каждом конце узла статорного сердечника.
Патент US 5 623 178 А описывает многофазный двигатель, который содержит прессованные части катушки, которые введены отдельно в паз. Прессованные части катушки соединены посредством соединительного элемента с прессованными частями катушки другого паза той же фазы. Соединительный элемент содержит проводящие элементы, которые ламинированы в направлении, перпендикулярном к вращающемуся валу ротора в двигателе, через изолирующие слои. Прессованные части катушки через эти проводящие элементы по отдельности соединены друг с другом, в результате чего выступ конца катушки от каждого паза уменьшается, что обеспечивает возможность миниатюризации и снижения веса двигателя. Кроме того, точность размеров соединительных элементов может быть улучшена за счет простого способа конструирования и изготовления, в результате чего характеристики электродвигателя могут быть значительно улучшены.
Опубликованная заявка US 2004/0100157 A1 описывает электрический двигатель с ротором и статором, причем статор содержит множество статорных пазов, которые обращены к ротору. Во множестве статорных пазов удерживаются статорные катушки. Статорные катушки включают в себя множество стержней, которые расположены внутри статорных пазов, причем каждый из стержней имеет по меньшей мере один конец, который выступает из одного из нескольких статорных пазов. По меньшей мере один торцевой колпачок расположен на статоре, причем по меньшей мере один торцевой колпачок имеет множество штекерных перемычек. Каждая штекерная перемычка имеет два соединительных канала, причем каждый соединительный канал оканчивается в отверстии. Торцевой колпачок расположен на статоре так, что концы множества стержней, которые выступают из статорных пазов, позиционируются соединительными каналами множества штекерных перемычек.
В основе изобретения лежит задача обеспечить статор для электрической вращающейся машины, который при небольшой осевой длине, по сравнению с предшествующим уровнем техники, имеет улучшенные электрические и термические свойства.
Задача согласно изобретению решается с помощью статора для электрической вращающейся машины, который содержит статорный листовой пакет со стержнями катушки и по меньшей мере одну статорную пластину лобовой части обмотки с изолирующим основным корпусом, причем стержни катушки имеют, соответственно, несколько частичных проводников, причем в изолирующий основной корпус интегрированы проводящие дорожки, причем по меньшей мере одна статорная платина лобовой части обмотки лежит на торцевой стороне статорного листового пакета, причем проводящие дорожки наглухо соединены с частичными проводниками стержней катушки, и причем каждый частичный проводник соединен по меньшей мере с одной отдельной проводящей дорожкой.
Кроме того, задача в соответствии с изобретением решается с помощью электрической вращающейся машины, которая содержит по меньшей мере такой статор.
Кроме того, задача в соответствии с изобретением решается с помощью привода гондолы с по меньшей мере одной такой электрической вращающейся машиной.
Кроме того, задача в соответствии с изобретением решается с помощью судна с по меньшей мере одним таким приводом гондолы.
Кроме того, задача в соответствии с изобретением решается с помощью способа изготовления статора для электрической вращающейся машины, причем статор содержит статорный листовой пакет со стержнями катушки и статорную пластину лобовой части обмотки с изолирующим основным корпусом, причем стержни катушки имеют множество частичных проводников, причем в изолирующий основной корпус интегрируют проводящие дорожки, причем по меньшей мере одну статорную пластину лобовой части обмотки размещают на торцевой стороне статорного листового пакета, причем проводящие дорожки наглухо соединяют с частичными проводниками стержней катушки, и причем каждый частичный проводник соединяют с соответствующей по меньшей мере одной отдельной проводящей дорожкой.
Преимущества и предпочтительные варианты осуществления, приведены ниже по отношению к статору, могут быть перенесены по аналогии на электрическую вращающуюся машину, привод гондолы, судно и способ изготовления.
Изобретение основано на идее сокращения осевой длины статора электрической вращающейся машины с мощностью по меньшей мере один мегаватт за счет переоборудования лобовых частей обмотки, которые обычно требуют значительного осевого конструктивного пространства. В то время как витки в области статорного листового пакета, которые расположены, в частности, в пазах, по-прежнему выполнены в их обычной форме как стержни катушки, лобовые части обмотки выполнены как статорная пластина лобовой части обмотки, в которой проходят проводящие дорожки, которые соединяют соответствующие стержни катушки вместе. Проводящие дорожки статорной пластины лобовой части обмотки окружены изолирующим основным корпусом, который заменяет изоляцию проводников в области лобовых частей обмотки. Пластина лобовой части обмотки лежит, в частности, непосредственно и всей поверхностью, на статорном листовом пакете, так что по меньшей мере часть теплоотвода проводящих дорожек происходит через статорный листовой пакет, особенно когда изолирующий основной корпус имеет высокую теплопроводность. За счет применения подобной статорной пластины лобовой части обмотки осевая длина статора значительно уменьшается, и возникают меньшие омические потери в лобовых частях обмотки. Стержни катушки при этом наглухо соединены с проводящими дорожками. Например, проводящие дорожки приварены или припаяны к стержням катушки. Такое соединение наглухо (сплошное, неразъемное) является очень компактным и не требует дополнительных соединительных элементов. Поэтому статор в целом имеет очень малую осевую длину.
Стержни катушки имеют, соответственно, множество частичных проводников, причем каждый из частичных проводников соединен, соответственно, с по меньшей мере одной отдельной проводящей дорожкой. Таким образом, каждый частичный проводник соотнесен с по меньшей мере одной собственной проводящей дорожкой, так что частичные проводники проводятся по отдельности через изолирующий основной корпус пластины лобовой части обмотки. На основе возникающего поверхностного (скин-) эффекта, электрическое сопротивление уменьшается, и должно отводиться меньше тепловых потерь. Кроме того, поверхность отдельных частичных проводников, которая непосредственно контактирует с изолирующим основным корпусом, по сравнению с целым проводником, больше, так что теплоотвод в области пластины лобовой части обмотки дополнительно оптимизируется. Из-за меньшего диаметра проводящей дорожки отдельных частичных проводников обеспечивается более высокая гибкость при проведении проводящих дорожек в пластине лобовой части обмотки.
Предпочтительным образом, соединение наглухо выполняется как сварное соединение. Стержни катушки с проводящими дорожками свариваются по плоскости, в частности, путем лазерной сварки. Сварное соединение экономит пространство, и могут передаваться большие силы и моменты.
В предпочтительной форме выполнения статорная пластина лобовой части обмотки выполнена многослойной. Многослойная статорная пластина лобовой части обмотки имеет множество слоев по меньшей мере одного изолирующего материала, причем проводящие дорожки проходят по меньшей мере в одном слое. За счет многослойной статорной пластины лобовой части обмотки можно оптимизировать электрические, механические и тепловые свойства статорной пластины лобовой части обмотки, учитывая короткую осевую длину и эффективный теплоотвод.
Особенно предпочтительным образом, многослойная статорная пластина лобовой части обмотки включает в себя по меньшей мере два расположенных друг над другом слоя, которые содержат, соответственно, по меньшей мере одну проводящую дорожку. Профиль расположенных друг над другом слоев проводящих дорожек может быть реализован гибко и компактно.
В другой предпочтительной форме выполнения, толщина проводящих дорожек составляет по меньшей мере несколько миллиметров, в частности, по меньшей мере 3 миллиметра и максимально несколько сантиметров, в частности, максимально 3 сантиметра. При такой толщине проводящих дорожек достигается высокая нагрузочная способность по току, и омические потери очень малы.
В другом предпочтительном варианте осуществления статорная пластина лобовой части обмотки с помощью соединительных элементов, в частности болтов, соединена со статорным листовым пакетом. Такое соединение является испытанным и надежным.
Предпочтительным образом, соединительные элементы проходят в осевом направлении через статорный листовой пакет. Дополнительно, соединительные элементы удерживают, например, статорный листовой пакет вместе, так что никакие дополнительные болты не требуются, за счет чего обеспечивается экономия конструктивного пространства и затрат на дополнительные соединительные элементы.
В предпочтительной форме выполнения, статорная пластина лобовой части обмотки выполнена как прижимная пластина. Листовые пакеты статорного листового пакета удерживаются вместе посредством прижимной пластины, расположенной на обоих осевых концах статорного листового пакета. В частности, по меньшей мере одна прижимная пластина статорного листового пакета заменяется статорной пластиной лобовой части обмотки, так что экономится общее осевое конструктивное пространство.
Предпочтительным образом, проводящие дорожки соединены со статорным листовым пакетом посредством теплопроводного соединения. В частности, теплопроводное соединение выполняется плоскостным над изолирующими основным корпусом. По меньшей мере часть теплоотвода от проводящих дорожек, таким образом, осуществляется через статорный листовой пакет.
Предпочтительным образом, изолирующий основной корпус содержит керамический материал. В частности, изолирующий основной корпус состоит, по меньшей мере частично, по меньшей мере из одного керамического материала или пластикового материала, который содержит компоненты по меньшей мере одного керамического материала. Керамические материалы, такие как оксид алюминия, оксид бериллия или карбид кремния, имеют очень хорошие изоляционные свойства, высокую прочность и хорошую теплопроводность, например, по меньшей мере 5 Втм-1К-1. В частности, высокая теплопроводность керамического материала позволяет осуществлять по меньшей мере частично теплоотвод от проводящих дорожек через статорный листовой пакет, в результате чего требуется, в частности, меньше средств для охлаждения в статорной пластине лобовой части обмотки, и уменьшается требуемое конструктивное пространство статорной пластины лобовой части обмотки, в частности, в осевом направлении. Кроме того, очень хорошие изолирующие свойства керамического материала позволяют осуществить более компактную компоновку проводящих дорожек, что приводит к дополнительному уменьшению требуемого конструктивного пространства статорной пластины лобовой части обмотки.
Целесообразно, изолирующий основной корпус содержит оксид алюминия. В частности, изолирующий основной корпус содержит по меньшей мере 96%-ый оксид алюминия или пластиковый материал, который содержит доли оксида алюминия. Оксид алюминия, в дополнение к своей высокой теплопроводности и очень хорошим изолирующим свойствам, является сравнительно недорогостоящим.
В другом предпочтительном варианте осуществления, статорная пластина лобовой части обмотки по меньшей мере частично изготавливается аддитивным способом изготовления. Аддитивные способы изготовления представляют собой, например, 3D-печать и трафаретную печать. Например, изолирующий основной корпус изготавливается способом SD-печати или способом трафаретной печати, а затем проводящие дорожки отливаются, например, способом литья под давлением. Альтернативно, токопроводящие дорожки изготавливаются способом 3D-печати или способом трафаретной печати. Затем прикрепляется изолирующий основной корпус, например, способом спекания. Аддитивный способ изготовления обеспечивает реализацию сложных и компактных структур, что приводит к уменьшению статорной пластины лобовой части обмотки.
В предпочтительной форме выполнения, электрическая вращающаяся машина содержит по меньшей мере подобный статор. В частности, при применении двух или более статоров на валу электрической вращающейся машины, осевая длина электрической вращающейся машины укорачивается за счет применения статорных пластин лобовых частей обмотки.
В другом предпочтительном варианте осуществления статорная пластина лобовой части обмотки имеет по меньшей мере один вкладыш, через который статорная пластина лобовой части обмотки прилегает к статорному листовому пакету. Например, по меньшей мере один вкладыш выполнен из пластика или металла и согласован по своей форме с формой торцевых сторон статорного листового пакета. В качестве альтернативы, применяется несколько вкладышей, в частности, одинаковой высоты, которые расположены, например, в окружном направлении на торцевых сторонах статорного листового пакета. За счет вкладышей улучшается контакт между статорной пластиной лобовой части обмотки и статорным листовым пакетом.
Далее изобретение будет подробно описано и пояснено со ссылкой на примеры выполнения, показанные на чертежах, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - продольное сечение электрической вращающейся машины,
Фиг. 2 - трехмерный фрагмент первой формы выполнения статора в области пластины лобовой части обмотки,
Фиг. 3 - продольное сечение второй формы выполнения статора в области статорной пластины лобовой части обмотки,
Фиг. 4 - поперечное сечение второй формы выполнения статора в области статорной пластины лобовой части обмотки,
Фиг. 5 - поперечное сечение третьей формы выполнения статора в области статорной пластины лобовой части обмотки,
Фиг. 6 - трехмерный фрагмент статорной пластины лобовой части обмотки и
Фиг. 7 - судно с приводом гондолы.
Одинаковые ссылочные позиции на различных чертежах имеют одинаковое значение.
Фиг. 1 показывает продольное сечение электрической вращающейся машины 2, которая содержит ротор 4, который выполнен с возможностью вращения вокруг оси 6 вращения, и статор 8, окружающий ротор 4. Между ротором 4 и статором 8 имеется зазор 10, который предпочтительно выполнен в виде воздушного зазора. Ось 6 вращения определяет осевое направление А, радиальное направление R и окружное направление U. Электрическая вращающаяся машина 2 в качестве примера выполнена как синхронная машина 12 и имеет на роторе 4 постоянные магниты 14. Статор 8 содержит статорный листовой пакет 16 с обмотками 18. Обмотки 18 содержат стержни 20 катушки, которые проходят в осевом направлении А через соответствующий паз 22 статорного листового пакета 16. На обеих торцевых сторонах 23 статорного листового пакета 16 лежит, соответственно, по меньшей мере одна статорная пластина 24 лобовой части обмотки. Подключения обмоток 18 к клеммной коробке не показаны для наглядности чертежа.
Статорные пластины 24 лобовых частей обмотки имеют проводящие дорожки 26, которые соединяют друг с другом стержни 20 катушки, проходящие в соответствующих пазах 22. Проводящие дорожки 26 статорных пластин 24 лобовых частей обмотки окружает изолирующий основной корпус 28, который устанавливает теплопроводное соединение проводящих дорожек 26 со статорным листовым пакетом 16. Кроме того, токопроводящие дорожки 26 герметизированы посредством изолирующего основного корпуса 28. Изолирующий основной корпус 28 содержит керамический материал, такой как оксид алюминия или нитрид алюминия, с высокой теплопроводностью, в частности, с теплопроводностью выше, чем 5 Вт/мК. В качестве альтернативы, изолирующий основной корпус 28 содержит пластиковый материал, имеющий компоненты по меньшей мере одного керамического материала. В частности, при использовании пластикового материала, дополнительно требуется обеспечивать теплоотвод от проводящих дорожек 26, например, через охлаждающие каналы.
Статорная пластина лобовой части обмотки, которая имеет толщину в диапазоне сантиметров, в частности, в диапазоне от 3 сантиметров до 10 сантиметров, полностью или по меньшей мере частично изготавливается аддитивным способом изготовления. Например, изолирующий основной корпус 28 изготавливается способом 3D-печати или способом трафаретной печати, и затем проводящие дорожки 26 формируются, например, способом литья под давлением. В качестве альтернативы, проводящие дорожки 26 изготавливаются способом 3D-печати или способом трафаретной печати. Затем прикрепляется изолирующий основной корпус 28, например, способом спекания. Другая возможность для изготовления статорной пластины 24 лобовой части обмотки состоит в том, что как проводящие дорожки 26, так и изолирующий основной корпус 28, предпочтительно изготавливаются одновременно способом 3D-печати или способом трафаретной печати.
Фиг. 2 показывает трехмерный фрагмент первой формы выполнения статора 8 в области статорной пластины 24 лобовой части обмотки. Статорная пластина 24 лобовой части обмотки, как показано на фиг. 1, лежит на статорном листовом пакете 16, причем статорный листовой пакет 16 имеет пазы 22, и форма статорной пластины 24 лобовой части обмотки в области пазов 22, по существу, приспособлена к форме статорного листового пакета 16. Статорная пластина 24 лобовой части обмотки с помощью соединительных элементов 30, которые выполнены как стяжные болты 32, соединена со статорным листовым пакетом 16. Статорная пластина 24 лобовой части обмотки дополнительно берет на себя функцию прижимной пластины 34, так что для удерживания вместе статорного листового пакета 16 не требуется никакая дополнительная прижимная пластина 34.
Через паз 22 проходит стержень 20 катушки с основной изоляцией 38, причем паз 22 закрыт пазовым клином 39. Стержень 20 катушки содержит множество частичных проводников 40, каждый из которых обернут изоляцией 42 частичного проводника. Длина стороны поперечного сечения частичного проводника 40 находится в диапазоне по меньшей мере нескольких миллиметров, в частности, по меньшей мере 3 мм и максимально несколько сантиметров, в частности, максимально 3 сантиметра. Частичные проводники 40, соответственно, соединены с проводящей дорожкой 26, которая проходит через изолирующий основной корпус 28, посредством соединения 44 наглухо. В частности, соединение 44 наглухо выполнено как сварное соединение 46. Для наглядности изображено только одно соединение между частичным проводником 40 и проводящей дорожкой 26. Толщина D проводящей дорожки 26 составляет по меньшей мере несколько миллиметров, в частности, по меньшей мере 3 миллиметра, и максимально несколько сантиметров, в частности, максимально 3 сантиметра. В остальном выполнение статора 8 соответствует показанному на фиг. 1.
Фиг. 3 изображает продольное сечение второго варианта выполнения статора 8 в области статорной пластины 24 лобовой части обмотки, причем статорная пластина 24 лобовой части обмотки имеет пять слоев 48, 50, 52, 54, 56. Проводящие дорожки 26 проходят во втором слое 50 и в четвертом слое 54. Третий слой 52 изолирует проводящие дорожки 26 друг от друга. Проходящие в стержне 20 катушки частичные проводники 40 соединяются в различных слоях 48, 50, 52, 54, 56 с соответствующей проводящей дорожкой 26. Только в области соединения 44 наглухо изоляция 42 частичного проводника вырезается, чтобы продлить путь утечки между открытым концом частичного проводника 40 и статорным листовым пакетом 16. Дополнительно полость в пазу 22 заполнена изолирующим материалом, чтобы предотвратить пробой. В остальном выполнение статора 8 соответствует показанному на фиг. 2.
Так как проводящие дорожки 26 статорной пластины 24 лобовой части обмотки проходят очень близко к статорному листовому пакету 16, магнитные поля рассеяния могут приводить к вихревым токам и связанному с ними нагреву в аксиально внешних листах статорного листового пакета 16. Для того чтобы предотвратить распространение вихревых токов в статорном листовом пакете 16, предпочтительным образом между статорной пластиной 24 лобовой части обмотки и статорным листовым пакетом 16 вводится не показанный на фиг. 3 лист, который предпочтительно выполнен как медный лист. В качестве альтернативы, медный лист выполнен как дополнительный слой статорной пластины 24 лобовой части обмотки.
Фиг. 4 показывает поперечное сечение второй формы выполнения статора 8 в области статорной пластины 24 лобовой части обмотки. Как показано на фиг. 3, проводящие дорожки 26 проходят во втором слое 50 и в четвертом слое 54. Изолирующий третий слой 52 обеспечивает возможность того, что проводящие дорожки 26 полностью или частично проходят друг над другом, чтобы, особенно при сложных компоновках, экономить конструктивное пространство. В остальном выполнение статора 8 соответствует показанному на фиг. 3.
Фиг. 5 показывает поперечное сечение третьей формы выполнения статора 8 в области статорной пластины 24 лобовой части обмотки. Статорная пластина 24 лобовой части обмотки содержит четыре слоя 48, 50, 52, 54, причем проводящие дорожки 26 проходят во втором слое 50 и в третьем слое 52. В частности, при более простых компоновках, экономится осевое конструктивное пространство. Охлаждающие каналы 58 проходят через статорную пластину 24 лобовой части обмотки, чтобы проводящие дорожки 26 охлаждать дополнительно к теплоотводу через статорный листовой пакет 16. В остальном выполнение статора 8 соответствует показанному на фиг. 3.
Фиг. 6 показывает трехмерный фрагмент статорной пластины 24 лобовой части обмотки, которая выполнена пятислойной, как показано на фиг. 3 и 4. Во внутренних слоях 50, 52, 54 проходят проводящие дорожки 26, которые соединяют стержни 20 катушки соответствующих пазов 22 друг с другом. Ради наглядности, опущено представление стержней катушки, и только в качестве примера представлены четыре проводника 26. Для того чтобы свести к минимуму омические потери, вызванные длиной проводящих дорожек 26, и, таким образом, повысить кпд, для соединения 22 соответствующих пазов выбраны минимально требуемые соединительные участки. В частности, проводящие дорожки 26 проходят, соответственно, в слое 50, 52, 54. Проводящие дорожки 26 также могут проходить в нескольких слоях 50, 52, 54.
Так как электрическая вращающаяся машина 2 имеет большой диаметр, например, по меньшей мере равный одному метру, то при определенных обстоятельствах необходимо разделить статорную пластину 24 лобовой части обмотки, в целом имеющую поперечное сечение кольцевой формы, по меньшей мере на две под-пластины в форме кольцевого сектора, которые затем состыковываются вместе. В остальном выполнение статорной пластины 24 лобовой части обмотки соответствует показанному на фиг. 3.
Фиг. 7 показывает судно 60 с приводом 62 гондолы. Привод 62 гондолы находится под поверхностью 64 воды и имеет электрическую вращающуюся машину 2 и винт 66, причем винт 66 соединен через вал 68 с электрической вращающейся машиной 2. Вал 68 имеет на приводной стороне AS и на неприводной стороне BS соответствующий подшипник 70. За счет применения не показанной ради наглядности на фиг. 7 статорной пластины 24 лобовой части обмотки и связанной с этим оптимальной осевой длины статора 8 электрической вращающейся машины 2, обеспечивается возможность реализации короткого расстояния между двумя подшипниками 70. Более близкое расстояние оказывает положительное влияние на динамику ротора.

Claims (52)

1. Статор (8) для вращающейся электрической машины (2), который содержит статорный листовой пакет (16) со стержнями (20) катушки и по меньшей мере одну статорную пластину (24) лобовой части обмотки с изолирующим основным корпусом (28),
причем стержни (20) катушки имеют, соответственно, множество частичных проводников (40),
причем в изолирующий основной корпус (28) интегрированы проводящие дорожки (26),
причем по меньшей мере одна статорная пластина (24) лобовой части обмотки лежит на торцевой стороне (23) статорного листового пакета (16),
причем проводящие дорожки (26) наглухо соединены с частичными проводниками (40) стержней (20) катушки, и
причем каждый частичный проводник (40) соединен, соответственно, по меньшей мере с одной проводящей дорожкой (26).
2. Статор (8) по п.1,
причем соединение (44) наглухо выполнено как сварное соединение.
3. Статор (8) по одному из пп. 1 или 2,
причем статорная пластина (24) лобовой части обмотки выполнена многослойной.
4. Статор (8) по п. 3,
причем многослойная статорная пластина (24) лобовой части обмотки включает в себя по меньшей мере два расположенных друг над другим слоя (48, 50, 52, 54, 56), которые содержат, соответственно, по меньшей мере одну проводящую дорожку (26).
5. Статор (8) по одному из предыдущих пунктов,
причем толщина (D) проводящих дорожек (26) составляет по меньшей мере несколько миллиметров, в частности, по меньшей мере 3 миллиметра и максимально несколько сантиметров, в частности, максимально 3 сантиметра.
6. Статор (8) по одному из предыдущих пунктов,
причем статорная пластина (24) лобовой части обмотки с помощью соединительных элементов (30), в частности стяжных болтов (32), соединена со статорным листовым пакетом (16).
7. Статор (8) по п. 6,
причем соединительные элементы (30) проходят в осевом направлении (А) через статорный листовой пакет (16).
8. Статор (8) по одному из предыдущих пунктов,
причем статорная пластина (24) лобовой части обмотки выполнена как прижимная пластина (34).
9. Статор (8) по одному из предыдущих пунктов,
причем проводящие дорожки (26) соединены со статорным листовым пакетом (16) посредством теплопроводного соединения.
10. Статор (8) по одному из предыдущих пунктов,
причем изолирующий основной корпус (28) содержит керамический материал.
11. Статор (8) по п. 10,
причем изолирующий основной корпус (28) содержит оксид алюминия.
12. Статор (8) по одному из предыдущих пунктов,
причем статорная пластина (24) лобовой части обмотки по меньшей мере частично изготовлена аддитивным способом изготовления.
13. Статор (8) по одному из предыдущих пунктов,
причем статорная пластина (24) лобовой части обмотки имеет по меньшей мере один вкладыш, через который статорная пластина (24) лобовой части обмотки прилегает к статорному листовому пакету (16).
14. Электрическая вращающаяся машина (2) с по меньшей мере одним статором (8) по одному из пп. 1-13.
15. Привод (62) гондолы с по меньшей мере одной электрической вращающейся машиной (2) по п 14.
16. Судно (60) с по меньшей мере одним приводом (62) гондолы по п. 15.
17. Способ изготовления статора (8) для вращающейся электрической машины (2),
который содержит статорный листовой пакет (16) со стержнями (20) катушки и статорной пластиной (24) лобовой части обмотки с изолирующим основным корпусом (28),
причем стержни (20) пластины имеют множество частичных проводников (40),
причем в изолирующий основной корпус (28) встраивают проводящие дорожки (26),
причем по меньшей мере одну статорную пластину (24) лобовой части обмотки размещают на одной торцевой стороне (23) статорного листового пакета (16),
причем проводящие дорожки (26) наглухо соединяют с частичными проводниками (40) стержней (20) катушки и
причем каждый частичный проводник (40) соединяют с соответствующей по меньшей мере одной отдельной проводящей дорожкой (26).
18. Способ по п. 17,
причем статорную пластину (24) лобовой части обмотки с помощью соединительных элементов (30), в частности стяжных болтов (32), соединяют со статорным листовым пакетом (16).
19. Способ по любому из пп. 17 или 18,
причем соединительные элементы (30) монтируют проходящими в осевом направлении (А) через статор (8).
20. Способ по любому из пп. 17-19,
причем статорную пластину (24) лобовой части обмотки используют в качестве прижимной пластины (34).
21. Способ по любому из пп. 17-20,
причем статорную пластину (24) лобовой части обмотки монтируют таким образом, что проводящие дорожки (26) находятся в теплопроводном соединении со статорным листовым пакетом (16).
22. Способ по любому из пп. 17-21,
причем статорную пластину (24) лобовой части обмотки по меньшей мере частично изготавливают аддитивным способом изготовления.
23. Способ по любому из пп. 17-22,
причем статорная пластина (24) лобовой части обмотки имеет по меньшей мере один вкладыш, через который статорную пластину (24) лобовой части обмотки размещают на статорном листовом пакете (16).
RU2019107571A 2016-09-19 2017-07-20 Статор для электрической вращающейся машины RU2707883C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16189489.4A EP3297131A1 (de) 2016-09-19 2016-09-19 Stator für eine elektrische rotierende maschine
EP16189489.4 2016-09-19
PCT/EP2017/068365 WO2018050331A1 (de) 2016-09-19 2017-07-20 Stator für eine elektrische rotierende maschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707883C1 true RU2707883C1 (ru) 2019-12-02

Family

ID=56943432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107571A RU2707883C1 (ru) 2016-09-19 2017-07-20 Статор для электрической вращающейся машины

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11496025B2 (ru)
EP (2) EP3297131A1 (ru)
CN (1) CN109716624B (ru)
ES (1) ES2820530T3 (ru)
RU (1) RU2707883C1 (ru)
WO (1) WO2018050331A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778350C1 (ru) * 2021-10-14 2022-08-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Статор машины переменного тока с компактной обмоткой и способ его изготовления
US11804756B2 (en) 2020-08-31 2023-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Active part of an electric machine, having a printed conductor

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3451503A1 (de) * 2017-08-29 2019-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische rotierende maschine
DE102018109380A1 (de) * 2018-04-19 2019-10-24 Breuckmann GmbH & Co. KG Spulenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung
JP6860526B2 (ja) * 2018-05-21 2021-04-14 東芝三菱電機産業システム株式会社 回転電機および固定子
GB2574409B (en) * 2018-06-04 2023-02-08 Safran Electrical & Power Stator for a multi-phase electrical machine
EP3605797A1 (de) 2018-08-01 2020-02-05 Siemens Aktiengesellschaft Zahnspule für einen stator einer elektrischen rotierenden maschine
EP3627671A1 (de) 2018-09-21 2020-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer wickelkopfanordnung für eine elektrische rotierende maschine
WO2020082174A1 (en) * 2018-10-22 2020-04-30 Magna International Inc. I-pin stator with planar winding connection
EP3723244A1 (de) 2019-04-08 2020-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Wickelkopfanordnung für eine elektrische rotierende maschine
CN112217308A (zh) * 2019-07-11 2021-01-12 通用电气公司 用于高超音速运行的电力系统
US11677289B2 (en) * 2019-07-11 2023-06-13 General Electric Company Electric power system for hypersonic speed operation
CN112520000A (zh) * 2019-09-17 2021-03-19 西门子（中国）有限公司 吊舱式推进器及船舶
DE102019215714A1 (de) * 2019-10-14 2021-04-15 Vitesco Technologies Germany Gmbh Leitersegment einer Spulenanordnung einer rotierenden elektrischen Maschine
US11799342B2 (en) 2020-02-20 2023-10-24 Kohler Co. Printed circuit board electrical machine
CN111875927A (zh) * 2020-08-04 2020-11-03 杭州运控科技有限公司 一种基于3d打印导电材料的电机线圈制备方法
DE102020211257A1 (de) 2020-09-08 2022-03-10 Magna Pt B.V. & Co. Kg Herstellverfahren für eine Statoranordnung einer elektrischen Maschine, sowie Statoranordnung
DE102021103062A1 (de) * 2021-02-10 2022-08-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Stator
DE102021119414A1 (de) * 2021-07-27 2023-02-02 Additive | Drives GmbH Verfahren zur Herstellung eines Stators

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU132307A1 (ru) * 1960-02-24 1960-11-30 Б.Л. Айзенберг Статор асинхронного электродвигател дл виброударных машин
US4115915A (en) * 1975-07-31 1978-09-26 General Electric Company Process for manufacturing motor having windings constructed for automated assembly
SU1390711A1 (ru) * 1986-05-13 1988-04-23 Ленинградское Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова Статор электрической машины
US5623178A (en) * 1993-07-19 1997-04-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Coil structure for electric motor
US20040100157A1 (en) * 2001-02-22 2004-05-27 Delco Remy America Electric machine end turn connectors
DE102014207621A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Honda Motor Co., Ltd. Stator einer elektrischen Umlaufmaschine und Herstellungsverfahren dafür
JP2015195685A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 本田技研工業株式会社 回転電機のステータ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5497763A (en) 1993-05-21 1996-03-12 Aradigm Corporation Disposable package for intrapulmonary delivery of aerosolized formulations
DE19914942A1 (de) 1999-04-01 2000-10-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung der Statorwicklung von elektrischen Maschinen mit ausgeprägten Statorpolen und Statorwicklung einer elektrischen Maschine, die ausgeprägte Statorpole hat
WO2005050818A1 (en) * 2003-11-20 2005-06-02 Intelligent Electric Motor Solutions Pty Ltd Electric machine improvement
DE502005008241D1 (de) 2005-07-08 2009-11-12 Siemens Ag Ständerwickelkopf, Ständerteil und Turbogenerator
DE102009032882B3 (de) 2009-07-13 2010-11-04 Siemens Aktiengesellschaft Herstellungsverfahren für Formspulen
EP2621062A1 (en) * 2012-01-26 2013-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Connecting device
CN104852498A (zh) * 2015-04-21 2015-08-19 李龙 集中绕组电机的绕组端接线盘
EP3364524A1 (de) * 2017-02-21 2018-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische rotierende maschine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU132307A1 (ru) * 1960-02-24 1960-11-30 Б.Л. Айзенберг Статор асинхронного электродвигател дл виброударных машин
US4115915A (en) * 1975-07-31 1978-09-26 General Electric Company Process for manufacturing motor having windings constructed for automated assembly
SU1390711A1 (ru) * 1986-05-13 1988-04-23 Ленинградское Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова Статор электрической машины
US5623178A (en) * 1993-07-19 1997-04-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Coil structure for electric motor
US20040100157A1 (en) * 2001-02-22 2004-05-27 Delco Remy America Electric machine end turn connectors
DE102014207621A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Honda Motor Co., Ltd. Stator einer elektrischen Umlaufmaschine und Herstellungsverfahren dafür
JP2015195685A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 本田技研工業株式会社 回転電機のステータ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801142C1 (ru) * 2020-08-31 2023-08-02 Сименс Акциенгезелльшафт Активная часть электрической машины, имеющая печатный провод
US11804756B2 (en) 2020-08-31 2023-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Active part of an electric machine, having a printed conductor
RU2778350C1 (ru) * 2021-10-14 2022-08-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Статор машины переменного тока с компактной обмоткой и способ его изготовления

Also Published As

Publication number Publication date
CN109716624A (zh) 2019-05-03
EP3297131A1 (de) 2018-03-21
EP3476024B1 (de) 2020-06-24
WO2018050331A1 (de) 2018-03-22
EP3476024A1 (de) 2019-05-01
US11496025B2 (en) 2022-11-08
CN109716624B (zh) 2021-09-03
ES2820530T3 (es) 2021-04-21
US20190229594A1 (en) 2019-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2707883C1 (ru) Статор для электрической вращающейся машины
US11245309B2 (en) Liquid cooled stator for high efficiency machine
RU2725183C1 (ru) Статор для электрической вращающейся машины
US11228215B2 (en) System of a conductor disposed within an insulator
CN108352751B (zh) 电机
US10910897B2 (en) Water-cooled generator strip having a cooling channel gap space
US7812498B2 (en) Stator of electric rotating machine and electric rotating machine
JP5292973B2 (ja) 回転電機の固定子及び回転電機
US10826345B2 (en) Conductor and method of forming thereof
US10756583B2 (en) Wound strip machine
US9018818B2 (en) Insulating cap for an end winding of an electrical machine working at high voltage and machine having such an insulating cap
CN105281504B (zh) 用于电机的导体的腔室
US20220200367A1 (en) Stator for electrical machines
RU2728542C1 (ru) Статор для электрической вращающейся машины
JP2004312877A (ja) キャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータ
US20240146134A1 (en) Stator of an electric flux machine, and axial flux machine
US20240162786A1 (en) Internal cooling systems for e-machines
RU2772303C1 (ru) Способ изготовления системы лобовой части обмотки для электрической вращающейся машины
CN117121340A (zh) 电动轴向通量型机器的定子及轴向通量型机器
JP2023085032A (ja) モータ
CN116707198A (zh) 旋转电机的定子
JP2003061289A (ja) 回転電機