RU2725183C1

RU2725183C1 - Статор для электрической вращающейся машины

Info

Publication number: RU2725183C1
Application number: RU2019126185A
Authority: RU
Inventors: Бенджамин СЕВИОЛО
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2020-06-30
Also published as: US20190372433A1; EP3568900B1; CN110326192B; EP3364524A1; WO2018153745A1; EP3568900A1; CN110326192A; US11165310B2

Abstract

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в минимизации габаритных показателей. Статор (8) для электрической вращающейся машины (2), который имеет пакет (16) пластин статора со стержнями (20) катушки и по меньшей мере одну плату (24) лобовой части обмотки. По меньшей мере одна плата (24) лобовой части обмотки опирается на торцевую сторону (23) пакета (16) пластин статора. Плата (24) лобовой части обмотки имеет основной корпус с первым диэлектрическим материалом (30), и/или со вторым диэлектрическим материалом (32), и/или с третьим диэлектрическим материалом (34). В плату (24) лобовой части обмотки встроены проводящие полосы (26, 26а, 26b), которые соединены со стержнями (20) катушки. Второй диэлектрический материал (32) имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал (30) основного корпуса. Третий диэлектрический материал (34) имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал (30). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к статору для электрической вращающейся машины.

Кроме того, изобретение относится к электрической вращающейся машине по меньшей мере с одним статором подобного типа.

Статор такого рода встречается по большей части в электрической вращающейся машине, в частности, в двигателе или генераторе, который имеет потребляемую мощность по меньшей мере один мегаватт.

Обычно обмотки статора подобной электрической вращающейся машины выполнены в виде формованных катушек, которые также называются стержневыми катушками. Формованные катушки изготавливаются, например, посредством литья или способами порошковой металлургии. На концах формованных катушек находится лобовая часть обмотки, которая образуется изгибанием и загибанием проводников формованных катушек. Для этой лобовой части обмотки требуется значительное монтажное пространство в осевом направлении. Вследствие дополнительной неактивной длины проводника в лобовой части обмотки возникают омические потери, которые снижают коэффициент полезного действия электрической вращающейся машины. Кроме того, необходимо охлаждать лобовые части обмотки. Для охлаждения требуется дополнительное монтажное пространство.

В частности, в случае быстроходных машин с малым числом полюсов вследствие увеличенного из-за лобовых частей обмотки расстояния между подшипниками проявляется негативное влияние на динамику ротора. Кроме того, требуются дополнительные дорогостоящие меры для придания жесткости вследствие больших длин проводников, чтобы предотвращать недопустимые вибрации и деформации при работе. Более того, возрастают общая длина и вес электрической вращающейся машины. В частности, при модульной конструкции крупных машин, при которой многочисленные отдельные машины в осевом направлении образуют общую машину, вследствие лобовых частей обмоток возникают значительные электрически бесполезные длины.

Патентный документ DE 102009032882 В3 описывает способ получения формованной катушки для ярусной обмотки динамоэлектрических машин, а также изготовленную указанным способом формованную катушку. Для упрощения изготовления формованной катушки она формируется из сырьевой катушки, причем сырьевая катушка имеет две продольных стороны, которые предусмотрены для укладки в пазы статора или ротора динамоэлектрической машины. Сырьевая катушка имеет две стороны лобовых частей обмотки, которые предназначены для того, чтобы в каждом случае образовывать лобовую часть обмотки формованной катушки, причем продольные стороны отогнуты на 90° таким образом, что продольные стороны вставляются в пазы, и стороны лобовых частей обмотки отгибаются от продольных сторон.

Выложенное описание к изобретению DE 19914942 А1 описывает способ получения статорной обмотки для электрической машины, и такую статорную обмотку. Машина имеет ясновыраженный полюс. Проводники обмотки выступают своими концами в осевом направлении за пакет пластин статора и закреплены в зажимах конструктивных узлов. На конструктивных узлах находятся проводящие полосы, которые образуют витки с проводниками и, соответственно, пролегают от зажимов к внешним соединительным разъемам.

Патентный документ ЕР 1742330 В1 описывает лобовую часть обмотки статора для детали статора турбогенератора. Лобовая часть обмотки статора выполнена в форме диска со срединным проемом для пропускания якоря, причем диск имеет изолирующий основной корпус, в который встроено электрическое соединение для контактов проводников статора. Контакты изготовлены в форме штекерного соединения и/или с переходными соединениями.

Выложенное описание к изобретению DE 102014207621 А1 раскрывает статор электрической вращающейся машины, который содержит сердечник статора с многочисленными пазами, сегментированную обмотку с многочисленными фазами, а также многочисленные базовые пластины, которые на каждом конце сердечника статора по осевому направлению уложены слоями. Сердечник статора и многочисленные стержни катушки сегментированной обмотки образуют сборный узел сердечника статора. Многочисленные базовые пластины и многочисленные концевые соединители обмотки сегментированной обмотки образуют многочисленные сборные узлы базовых пластин. Статор конфигурирован сборным узлом сердечника статора и многочисленными сборными узлами базовых пластин, которые на каждом конце сборного узла сердечника статора уложены слоями.

В основу изобретения положена задача создания статора для электрической вращающейся машины, который, по сравнению с прототипом, имеет улучшенные свойства.

Эта задача решается согласно изобретению посредством статора для электрической вращающейся машины, который имеет пакет пластин статора со стержнями катушки и по меньшей мере одну плату лобовой части обмотки, причем по меньшей мере одна плата лобовой части обмотки прилегает к торцевой стороне пакета пластин статора, причем плата лобовой части обмотки имеет основной корпус с первым диэлектрическим материалом, причем в плату лобовой части обмотки встроены проводящие полосы, которые соединены со стержнями катушки, причем плата лобовой части обмотки имеет область со вторым диэлектрическим материалом и/или область с третьим диэлектрическим материалом, причем второй диэлектрический материал имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал основного корпуса, причем область со вторым диэлектрическим материалом размещается между по меньшей мере одной проводящей полосой и пакетом пластин статора таким образом, что тепло может переноситься через второй диэлектрический материал между по меньшей мере одной проводящей полосой и пакетом пластин, причем третий диэлектрический материал имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал, причем область с третьим диэлектрическим материалом размещается между по меньшей мере двумя проводящими полосами, и

причем область со вторым диэлектрическим материалом (32) размещается между по меньшей мере одной проводящей полосой (26, 26a, 26b) и корпусом (15) машины электрической вращающейся машины (2), на который опирается по меньшей мере одна плата лобовой части обмотки, таким образом, что тепло может переноситься через второй диэлектрический материал (32) между по меньшей мере одной проводящей полосой (26, 26а, 26b) и корпусом (15) машины.

Кроме того, задача решается согласно изобретению посредством электрической вращающейся машины по меньшей мере с одним подобным статором.

Приведенные далее преимущества относительно статора и предпочтительные варианты исполнения могут быть по смыслу отнесены на счет электрической вращающейся машины.

Изобретение основывается на намерении сократить осевую длину электрической вращающейся машины посредством по возможности компактной платы лобовой части обмотки. Значительную часть монтажного пространства платы лобовой части обмотки занимают, например, охлаждающие каналы, которые размещаются в плате лобовой части обмотки, и через которые протекает хладагент, например, охлаждающая текучая среда, для отведения тепла от токоведущих проводящих полос платы лобовой части обмотки. В частности, подобные охлаждающие каналы необходимы тогда, когда теплопроводность первого диэлектрического материала основного корпуса оказывается недостаточной, чтобы отводить тепло от токоведущих проводящих полос. Кроме того, в частности, между проводящими полосами выдерживаются минимальные расстояния, чтобы между проводящими полосами не происходил пробой, причем минимальные расстояния зависят от свойств материалов применяемого диэлектрика. Чтобы обеспечить возможность создания компактной конструкции платы лобовой части обмотки, например, по возможности с малыми расстояниями между проводящими полосами, и по меньшей мере меньшими охлаждающими каналами, предлагается использовать различные диэлектрические материалы для платы лобовой части обмотки, которые различаются в отношении их теплопроводности и сопротивления пробою. Применением специализированных материалов и целенаправленным размещением их значительно сокращается занимаемый платой лобовой части обмотки объем.

При этом второй диэлектрический материал имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал основного корпуса, причем область со вторым диэлектрическим материалом размещается между по меньшей мере одной проводящей полосой и пакетом пластин статора таким образом, что тепло может переноситься через второй диэлектрический материал между по меньшей мере одной проводящей полосой и пакетом пластин статора. Например, второй диэлектрический материал содержит нитрид алюминия и/или оксид бериллия. Размещением области с оптимизированным по высокой теплопроводности вторым диэлектрическим материалом можно, по меньшей мере частично, отказаться от охлаждающих каналов в плате лобовой части обмотки, благодаря чему сокращается занимаемый платой лобовой части обмотки объем, в особенности по осевому направлению.

Кроме того, третий диэлектрический материал имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал, причем область с третьим диэлектрическим материалом находится между по меньшей мере двумя проводящими полосами. Благодаря повышенному сопротивлению пробою, в частности, в области между по меньшей мере двумя соседними проводящими полосами, можно уменьшить расстояние между проводящими полосами и сократить занимаемый платой лобовой части обмотки объем.

При этом по меньшей мере одна плата лобовой части обмотки прилегает к корпусу машины электрической вращающейся машины. Корпус машины выполнен, например, из металлического материала. Альтернативно или дополнительно, выделяющееся в токоведущих проводящих полосах тепло может отводиться через корпус машины, что обусловливает улучшенное отведение тепла от платы лобовой части обмотки.

При этом область со вторым диэлектрическим материалом размещается между по меньшей мере одной проводящей полосой и корпусом машины таким образом, что тепло может переноситься через второй диэлектрический материал между по меньшей мере одной проводящей полосой и корпусом машины. В результате такой конфигурации выделяющееся в токоведущих проводящих полосах тепло может эффективно отводиться по направлению к корпусу машины и/или к пакету пластин статора. Поэтому можно по меньшей мере сэкономить на охлаждающих каналах в плате лобовой части обмотки, сообразно чему сокращается занимаемый платой лобовой части обмотки объем, в особенности по осевому направлению.

В предпочтительном варианте исполнения по меньшей мере одна плата лобовой части обмотки, по меньшей мере частично, выполнена аддитивным способом формования. Аддитивные способы формования представляют собой, например, 3D-печать и трафаретную печать. Например, по меньшей мере один из диэлектрических материалов размещается посредством способа 3D-печати или способом трафаретной печати, тогда как проводящие полосы в последующей технологической стадии вводятся литьем, например, способом литья под давлением. Аддитивный способ формования позволяет создавать более сложные и более компактные структуры, что приводит к уменьшению размера платы лобовой части обмотки.

По меньшей мере один из диэлектрических материалов предпочтительно сформирован как керамический материал. Керамический материал включает керамические и композитные материалы, которые имеют по меньшей мере один керамический компонент, например, керамический порошок. Подобные керамические материалы имеют, например, хорошие изоляционные свойства, высокую механическую прочность и/или хорошую теплопроводность. Применение по меньшей мере одного керамического материала позволяет сформировать компактную плату лобовой части обмотки.

В дополнительном предпочтительном варианте исполнения второй диэлектрический материал и/или третий диэлектрический материал содержат нитрид алюминия и/или оксид бериллия. Теплопроводность нитрида алюминия составляет величину в диапазоне от 180 до 220 Вт/м⋅К, теплопроводность оксида бериллия составляет от 200 до 250 Вт/м⋅К. Поэтому нитрид алюминия и оксид бериллия благодаря их высокой теплопроводности весьма пригодны для отведения выделяемого токоведущими проводящими полосами тепла.

Первый диэлектрический материал предпочтительно имеет более высокую механическую прочность, чем второй диэлектрический материал и третий диэлектрический материал. В частности, первый диэлектрический материал, по меньшей мере частично, охватывает первый диэлектрический материал основного корпуса из второго и третьего диэлектрического материала. Благодаря более высокой механической прочности плата лобовой части обмотки не повреждается даже при больших механических нагрузках, например, при вибрациях, высоких числах оборотов или больших изменениях крутящего момента.

В предпочтительном варианте исполнения по меньшей мере один диэлектрический материал содержит синтетический материал с керамическим порошком. Подобный композитный материал имеет электрические и/или термические характеристики керамики, и, в частности, в случае аддитивного способа формования, может быть обработан простым и экономичным путем. В частности, могут быть простым и экономичным путем изготовлены платы лобовой части обмотки с областями из различных синтетических материалов и/или различных керамических порошков.

В дополнительном предпочтительном варианте исполнения плата лобовой части обмотки имеет по меньшей мере два слоя. Подобное слоистое строение облегчает проектирование, в особенности моделирование, платы лобовой части обмотки.

По меньшей мере в одном слое платы лобовой части обмотки предпочтительно размещаются по меньшей мере два различных диэлектрических материала. В частности, применением специализированных материалов и их целенаправленным размещением, например, внутри одного слоя, значительно сокращается занимаемый платой лобовой части обмотки объем.

Далее изобретение подробнее описывается и разъясняется посредством приведенных в Фигурах примеров осуществления.

Как показано:

ФИГ. 1 представляет вид электрической вращающейся машины в продольном разрезе,

ФИГ. 2 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно первому варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 3 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно второму-варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 4 представляет увеличенный вид в поперечном разрезе статора согласно второму варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 5 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно третьему варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 6 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно четвертому варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 7 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно пятому варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 8 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно шестому варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 9 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно седьмому варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки,

ФИГ. 10 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно восьмому варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки, и

ФИГ. 11 представляет увеличенный вид в продольном разрезе статора электрической вращающейся машины согласно девятому варианту исполнения в области платы лобовой части обмотки.

Одинаковые кодовые номера позиций в различных Фигурах имеют одинаковое значение.

ФИГ. 1 показывает вид электрической вращающейся машины 2 в продольном разрезе, которая имеет ротор 4 с валом 5. Ротор 4 может вращаться вокруг оси 6 вращения. Вал 5 опирается на подшипники 7. Кроме того, электрическая вращающаяся машина 2 имеет окружающий ротор 4 статор 8. Между ротором 4 и статором 8 находится зазор 10, который, в частности, выполнен как воздушный зазор. Ось 6 вращения определяет осевое направление и радиальное направление.

Электрическая вращающаяся машина 2 представлена в качестве примера выполненной как синхронная машина 12, и имеет на роторе 4 постоянные магниты 14. Статор 8 включает пакет 16 пластин статора с обмотками 18, причем пакет 16 пластин статора набран из многочисленных составленных слоями листов электротехнической стали. Обмотки 18 имеют стержни 20 катушки, которые пролегают в осевом направлении в каждом случае через паз 22 в пакете 16 пластин статора.

К обеим торцевым сторонам 23 пакета 16 пластин статора в каждом случае прилегает по меньшей мере одна плата 24 лобовой части обмотки платы. Плата 24 лобовой части обмотки платы дополнительно опирается на стенку корпуса 15 электрической вращающейся машины 2 и включает проводящие полосы 26, которые соединяют друг с другом проложенные в пазах 22 стержни 20 катушки. Проводящие полосы 26, а также стержни 20 катушки выполнены из металла с высокой теплопроводностью и высокой электрической проводимостью, например, из меди. Соединительные элементы обмоток 18 на клеммных выводах не представлены из соображений наглядности.

ФИГ. 2 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно первому варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки, которая в качестве примера сформирована из пяти слоев L1, L2, L3, L4, L5. Толщина D всей платы 24 лобовой части обмотки составляет величину в сантиметровом диапазоне, в частности, в диапазоне от 3 до 10 см. Первый слой L1 платы 24 лобовой части обмотки примыкает к пакету 16 пластин статора так, что возникает термический контакт платы 24 лобовой части обмотки с пакетом 16 пластин статора. Необязательно самый верхний, в данном примере пятый, слой L5 термически связан с дополнительной металлической поверхностью, например, с корпусом 15 машины, которая представлена в ФИГ. 1, так, что плата 24 лобовой части обмотки дополнительно термически соединена с корпусом 15 машины.

Во втором слое L2 пролегает проводящая полоса 26. Слои L1, L2, L3, L4, L5 платы 24 лобовой части обмотки по большей части выполнены из первого диэлектрического материала 30. В частности, диэлектрический материал 30 сформирован в виде керамического материала, например, оксида алюминия. Оксид алюминия обеспечивает компромисс между прочностью (прочность на изгиб между 480 и 520 МПа), теплопроводностью (между 19 и 30 Вт/м⋅К) и стоимостью. Для улучшения термического контакта проводящей полосы 26 с пакетом 16 пластин статора проводящая полоса 26 во втором слое L2 термически соединяется с пакетом 16 пластин статора через второй диэлектрический материал 32 в первом слое L1. Второй диэлектрический материал 32 имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал 30. В частности, второй диэлектрический материал 32 выполнен в виде керамического материала. Например, второй диэлектрический материал 32 содержит нитрид алюминия (теплопроводность между 180 и 220 Вт/м⋅К) или оксид бериллия (теплопроводность между 200 и 250 Вт/м⋅К). Второй диэлектрический материал 32 сформирован, в частности, как сплошная область между проводящей полосой 26 и пакетом 16 пластин статора. Благодаря улучшению термического контакта проводящей полосы 26 и обусловленному этим улучшенному отведению тепла можно, по меньшей мере частично, отказаться от охлаждающих каналов в плате 24 лобовой части обмотки, что приводит к более компактной плате 24 лобовой части обмотки.

Плата 24 лобовой части обмотки, по меньшей мере частично, сформирована аддитивным способом формования. Например, по меньшей мере один из диэлектрических материалов 30, 32, 34 размещается способом 3D-печати или способом трафаретной печати, тогда как проводящие полосы 26 формируются литьем в следующей за этим стадии, например, способом литья под давлением.

В альтернативном варианте, проводящие полосы 26 изготавливаются способом 3D-печати или способом трафаретной печати. Затем вокруг проводящих полос 26 размещаются диэлектрические материалы 30, 32, 34.

Дополнительная возможность получения платы 24 лобовой части обмотки состоит в том, что как проводящие полосы 26, так и диэлектрические материалы 30, 32, 34, предпочтительно одновременно, формируются способом 3D-печати или способом трафаретной печати.

ФИГ. 3 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно второму варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки. В качестве примера, проводящая полоса 26 размещена в четвертом слое L4 платы 24 лобовой части обмотки. Область со вторым диэлектрическим материалом 32 структурирована, в частности, в форме многочисленных, например, идентичных, стоек, размещенных между проводящей полосой 26 и пакетом 16 пластин статора, и благодаря более высокой теплопроводности и ввиду меньшей прочности второго диэлектрического материала 32, сравнительно с первым диэлектрическим материалом 30, представляет оптимальный вариант термического контакта проводящей полосы 26 с пакетом 16 пластин статора и прочности платы 24 лобовой части обмотки. В остальном вариант исполнения статора 8 соответствует варианту исполнения в ФИГ. 2.

ФИГ. 4 показывает увеличенный вид в поперечном разрезе статора 8 согласно второму варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки. Структурированная конфигурация области со вторым диэлектрическим материалом 32 в плате 24 лобовой части обмотки выполнена в форме многочисленных, в частности, идентичных, стоек, которые равномерно распределены в области проводящей полосы 26. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 3.

ФИГ. 5 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно третьему варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки, которая имеет три слоя L1, L2, L3. В порядке примера, в среднем втором слое L2 пролегают две проводящих полосы 26а, 26b. Равным образом, во втором слое между обеими проводящими полосами 26а, 26b находится область с третьим диэлектрическим материалом 34, который имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал 30. В частности, третий диэлектрический материал 34 выполнен как керамический материал. В альтернативном варианте, третий диэлектрический материал 34 выполнен как синтетический материал с высоким сопротивлением пробою. Благодаря высокому сопротивлению пробою в области между обеими проводящими полосами 26а, 26b можно сократить расстояние между проводящими полосами. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 2.

ФИГ. 6 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно четвертому варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки, которая, как в ФИГ. 2, имеет пять слоев L1, L2, L3, L4, L5. Во втором слое L2 и в четвертом слое L4 в каждом случае размещается проводящая полоса 26а, 26b. В частности, первая проводящая полоса 26а находится непосредственно над второй проводящей полосы 26b. Как в ФИГ. 2, в первом слое L1 размещена сплошная область со вторым диэлектрическим материалом 32, причем второй диэлектрический материал 32, который имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал 30, создает термическое соединение между второй проводящей полосой 26b и пакетом 16 пластин статора.

Кроме того, в третьем слое L3 между первой проводящей полосой 26а и второй проводящей полосой 26b размещается дополнительная сплошная область с третьим диэлектрическим материалом 34. Третий диэлектрический материал 34 имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал 30. В частности, третий диэлектрический материал 34 выполнен как керамический материал. В альтернативном варианте, третий диэлектрический материал 34 выполнен как синтетический материал с высоким сопротивлением пробою. Благодаря высокому сопротивлению пробою в области между обеими проводящими полосами 26а, 26b можно уменьшить толщину третьего слоя L3. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 2.

ФИГ. 7 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно пятому варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки, которая, в качестве примера, имеет три слоя L1, L2, L3. Слои L1, L2, L3 платы 24 лобовой части обмотки по большей части сформированы из первого диэлектрического материала 30, который выполнен как керамический материал и содержит первый синтетический материал 36, который снабжен первым керамическим порошком 38, например, оксидом алюминия. В частности, первый диэлектрический материал 30 изоляционного основного корпуса простым и экономичным путем формируется аддитивным способом формования из снабженного первым керамическим порошком 38 первого синтетического материала 36.

Чтобы улучшить термический контакт проводящей полосы 26 с пакетом 16 пластин статора и тем самым отведение тепла, проводящая полоса 26 в первом слое L1 термически соединяется с пакетом 16 пластин статора через сплошную область со вторым диэлектрическим материалом 32. Второй диэлектрический материал 32 также выполнен в виде керамического материала и содержит, например, нитрид алюминия. Кроме того, второй диэлектрический материал 32 имеет более высокую теплопроводность, чем первый керамический порошок 38 первого диэлектрического материала 32. По меньшей мере один из диэлектрических материалов статора 8 в ФИГ. 7 наносится аддитивным способом формования. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 2.

ФИГ. 8 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно шестому варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки. Область со вторым диэлектрическим материалом 32 термически соединяет проводящую полосу 26 в первом слое L1 с пакетом 16 пластин статора. Второй диэлектрический материал 32 выполнен как второй синтетический материал 40 со вторым керамическим порошком 42. В альтернативном варианте, первый синтетический материал 36 идентичен второму синтетическому материалу 40, и первый керамический материал 30 и второй керамический материал 32 различаются только примешанным к синтетическому материалу 36, 40 керамическим порошком 38, 42. Поскольку второй диэлектрический материал 32 имеет более высокую теплопроводность по меньшей мере благодаря второму керамическому порошку 42, чем первый керамический материал 30 с первым керамическим порошком 40, отведение тепла от токоведущей проводящей полосы 26 улучшается. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 7.

ФИГ. 9 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно седьмому варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки. Корпус 15 машины прилегает к плате 24 лобовой части обмотки, причем в третьем слое L3 размещается дополнительная область со вторым диэлектрическим материалом 32 так, что тепло дополнительно отводится от проводящей полосы 26 через корпус 15 машины. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 7.

ФИГ. 10 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно восьмому варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки. Плата 24 лобовой части обмотки, которая опирается на пакет 16 пластин статора, выполнена без слоистой конфигурации из двух диэлектрических материалов 30, 32 аддитивным способом формования.

Первый диэлектрический материал 30 выполнен как керамический материал, и содержит первый синтетический материал 36, который снабжен первым керамическим порошком 38. Машинный корпус 15 электрической вращающейся машины 2 примыкает к плате 24 лобовой части обмотки. Проводящая полоса 26 размещена в плате 24 лобовой части обмотки. Область со вторым диэлектрическим материалом 32, который выполнен как керамический материал, например, нитрид алюминия, и имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал 30, размещается между пакетом 16 пластин статора и корпусом 15 машины, окружая проводящую полосу 26 так, что тепло от проводящей полосы 26 переносится через область со вторым диэлектрическим материалом 32 на пакет 16 пластин статора и на корпус 15 машины. Форма и размещение области со вторым диэлектрическим материалом 32 оптимизируется в отношении эффективности теплопередачи и высокой механической стабильности. В частности, чтобы обеспечивать высокую механическую стабильность, область со вторым диэлектрическим материалом 32 полностью окружена первым диэлектрическим материалом 30, и тем самым встроена в изолирующий основной корпус. Изолирующий основной корпус без шва выводится наружу. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 7.

ФИГ. 11 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 электрической вращающейся машины 2 согласно девятому варианту исполнения в области платы 24 лобовой части обмотки. Как в ФИГ. 10, плата 24 лобовой части обмотки изготовлена без слоистой конфигурации аддитивным способом формования и имеет три различных диэлектрических материала 30, 32, 34. В порядке примера, в плате 24 лобовой части обмотки проложены две проводящих полосы 26а, 26b. На каждой из обеих проводящих полос 26а, 26b область со вторым диэлектрическим материалом 32, который выполнен как керамический материал, например, нитрид алюминия, и имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал 30, сформирована между пакетом 16 пластин статора и корпусом 15 машины так, что тепло от данной проводящей полосы 26а, 26b переносится через второй диэлектрический материал 32 на пакет 16 пластин статора и на корпус 15 машины. При этом область со вторым диэлектрическим материалом 32 полностью окружена областью с первым диэлектрическим материалом 30 и тем самым встроена в изолирующий основной корпус, чтобы обеспечивать высокую механическую прочность. В альтернативном варианте, второй диэлектрический материал 32 выполнен как синтетический материал 40 с керамическим порошком 42.

В дополнение, между проводящими полосами 26а, 26b находится область с третьим диэлектрическим материалом 34, который имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал 30 и второй диэлектрический материал 32. Третий диэлектрический материал 34 выполнен как керамический материал или как синтетический материал с высоким сопротивлением пробою. Размещение области с третьим диэлектрическим материалом 34 оптимизировано относительно распределения поля между проводящими полосами 26а, 26b. В остальном конструкция статора 8 соответствует конструкции в ФИГ. 10.

В порядке обобщения, изобретение относится к статору 8 для электрической вращающейся машины 1. Чтобы, по сравнению с прототипом, достигнуть уменьшенной осевой длины, предлагается, что пакет 16 пластин статора со стержнями 20 катушки имеет по меньшей мере одну плату 24 лобовой части обмотки, причем по меньшей мере одна плата 24 лобовой части обмотки опирается на торцевую сторону 23 пакета 16 пластин статора, причем плата 24 лобовой части обмотки имеет основной корпус с первым диэлектрическим материалом 30, причем в плату 24 лобовой части обмотки встроены проводящие полосы 26, 26а, 26b, которые соединены со стержнями 20 катушки, причем плата 24 лобовой части обмотки имеет область со вторым диэлектрическим материалом 32 и/или область с третьим диэлектрическим материалом 34, причем второй диэлектрический материал 32 имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал 30 основного корпуса, причем область со вторым диэлектрическим материалом 32 размещается между по меньшей мере одной проводящей полосой 26, 26а, 26b и пакетом 16 пластин статора таким образом, что тепло может переноситься через второй диэлектрический материал 32 между по меньшей мере одной проводящей полосой 26, 26а, 26b и пакетом 16 пластин статора, причем третий диэлектрический материал 34 имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал 30, причем область с третьим диэлектрическим материалом 34 размещается между по меньшей мере двумя проводящими полосами 26, 26а, 26b.

Claims

1. Статор (8) для электрической вращающейся машины (2), который имеет пакет (16) пластин статора со стержнями (20) катушки и по меньшей мере одну плату (24) лобовой части обмотки, причем упомянутая по меньшей мере одна плата (24) лобовой части обмотки прилегает к торцевой стороне (23) пакета (16) пластин статора, причем плата (24) лобовой части обмотки имеет основной корпус с первым диэлектрическим материалом (30), причем в плату (24) лобовой части обмотки встроены проводящие полосы (26, 26а, 26b), которые соединены со стержнями (20) катушки,

причем плата (24) лобовой части обмотки имеет область со вторым диэлектрическим материалом (32) и/или область с третьим диэлектрическим материалом (34), причем второй диэлектрический материал (32) имеет более высокую теплопроводность, чем первый диэлектрический материал (30) основного корпуса,

причем область со вторым диэлектрическим материалом (32) размещается между по меньшей мере одной проводящей полосой (26, 26а, 26b) и пакетом (16) пластин статора таким образом, что тепло может переноситься через второй диэлектрический материал (32) между по меньшей мере одной проводящей полосой (26, 26а, 26b) и пакетом (16) пластин,

причем третий диэлектрический материал (34) имеет более высокое сопротивление пробою, чем первый диэлектрический материал (30),

причем область с третьим диэлектрическим материалом (34) размещается между по меньшей мере двумя проводящими полосами (26, 26а, 26b), и

причем область со вторым диэлектрическим материалом (32) размещается между по меньшей мере одной проводящей полосой (26, 26а, 26b) и корпусом (15) машины электрической вращающейся машины (2), на который опирается по меньшей мере одна плата лобовой части обмотки, таким образом, что тепло может переноситься через второй диэлектрический материал (32) между упомянутой по меньшей мере одной проводящей полосой (26, 26а, 26b) и корпусом (15) машины.

2. Статор (8) по п. 1,

причем по меньшей мере одна плата (24) лобовой части обмотки, по меньшей мере частично, выполнена аддитивным способом формования.

3. Статор (8) по одному из пп. 1 или 2,

причем по меньшей мере один из диэлектрических материалов (30, 32, 34) выполнен как керамический материал.

4. Статор (8) по одному из предшествующих пунктов,

причем второй диэлектрический материал (32) и/или третий диэлектрический материал (34) содержат нитрид алюминия и/или оксид бериллия.

5. Статор (8) по одному из предшествующих пунктов,

причем первый диэлектрический материал (30) содержит оксид алюминия.

6. Статор (8) по одному из предшествующих пунктов,

причем первый диэлектрический материал (30) имеет более высокую механическую прочность, чем второй диэлектрический материал (32) и третий диэлектрический материал (34).

7. Статор (8) по одному из предшествующих пунктов,

причем по меньшей мере один из диэлектрических материалов (30, 32, 34) содержит синтетический материал (36, 40, 44) с керамическим порошком (38, 42, 46).

8. Статор (8) по одному из предшествующих пунктов,

причем плата (24) лобовой части обмотки имеет по меньшей мере два слоя (L1, L2, L3, L4, L5).

9. Статор (8) по п. 8,

причем по меньшей мере в одном слое (L1, L2, L3, L4, L5) платы (24) лобовой части обмотки размещаются по меньшей мере два различных диэлектрических материала (30, 32, 34).

10. Электрическая вращающаяся машина (2) по меньшей мере с одним статором (8) по одному из пп. 1-9.