RU2728542C1 - Статор для электрической вращающейся машины - Google Patents

Статор для электрической вращающейся машины Download PDF

Info

Publication number
RU2728542C1
RU2728542C1 RU2020108435A RU2020108435A RU2728542C1 RU 2728542 C1 RU2728542 C1 RU 2728542C1 RU 2020108435 A RU2020108435 A RU 2020108435A RU 2020108435 A RU2020108435 A RU 2020108435A RU 2728542 C1 RU2728542 C1 RU 2728542C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
section
winding
conductive strips
conductors
Prior art date
Application number
RU2020108435A
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 RU2728542C1 publication Critical patent/RU2728542C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • 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
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings
    • 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
    • H02K3/14—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots with transposed conductors, e.g. twisted conductors
    • 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
    • H02K3/26—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of printed conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
    • 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
    • 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

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)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - улучшение электрических и механических характеристик статора. Катушки (22) статора имеют по меньшей мере один шлицевый участок (26), по меньшей мере один участок (28) лобовой части обмотки и по меньшей мере один соединительный участок (30). Участок (28) лобовой части обмотки выполнен как пластина (32), которая размещается на торцевой стороне листового пакета (20) статора и имеет встроенные в изолирующий основной корпус (38) токопроводящие полосы (36). Проводник (34) шлицевого участка (26) и токопроводящая полоса (36) участка (28) лобовой части обмотки соединены в соединительном участке (30). Проводники (34) шлицевого участка (26) имеют первое число (n1) электрически изолированных друг от друга отдельных проводников (40) и/или токопроводящие полосы (36) участка (28) лобовой части обмотки в каждом случае имеют второе число (n2) электрически изолированных друг от друга отдельных токопроводящих полос (50). Электрически изолированные друг от друга отдельные проводники (40) шлицевого участка (26) и/или электрически изолированные друг от друга отдельные токопроводящие полосы (50) участка (28) лобовой части обмотки электропроводно соединены в соединительном участке (30). 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к статору для электрической вращающейся машины, в частности, для применения в гондольном приводе, который имеет статорный листовой пакет с катушками.
Кроме того, изобретение относится к электрической вращающейся машине по меньшей мере с одним подобным статором.
К тому же, изобретение относится к гондольному приводу по меньшей мере с одной подобной электрической вращающейся машиной.
Более того, изобретение относится к плавучему средству, в частности, к судну, по меньшей мере с одним подобным гондольным приводом.
А также изобретение относится к способу изготовления подобного статора.
Статор такого рода предпочтительно применяется в электрической вращающейся машине, в частности, в двигателе или генераторе, который используется в судостроении, и имеет потребляемую мощность по меньшей мере один мегаватт.
Обычно статорные обмотки подобной электрической вращающейся машины выполнены как шаблонные катушки. Например, шаблонные катушки изготавливаются из волоченых заготовок, в частности, из прямоугольных полос, которые затем свертываются с образованием овального витка, и потом тангенциально формуются с приданием окончательной формы. На концах шаблонных катушек находится лобовая часть обмотки, которая образуется изгибанием и отгибом проводников шаблонных 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 и соблюдения необходимых изоляционных зазоров между находящимися под напряжением катушками 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 и при неисправностях, например, коротких замыканиях. 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 10 2009 032 882 В3 описывает способ получения шаблонной катушки для ярусной обмотки динамоэлектрических машин, а также изготовленную указанным способом шаблонную катушку. Для упрощения изготовления шаблонной катушки она формируется из исходных катушек, причем исходная катушка имеет две продольных стороны, которые предусмотрены для укладки в пазы статора или ротора динамоэлектрической машины. Исходная катушка имеет две стороны лобовых частей обмотки, которые предназначены для того, чтобы в каждом случае образовывать лобовую часть обмотки шаблонной 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 199 14 942 А1 описывает способ получения статорной обмотки для электрической машины, и такую статорную обмотку. Машина имеет ясновыраженные полюса. Проводники катушки выступают своими концами в осевом направлении за активный листовой пакет и закреплены в зажимах конструктивных узлов. На конструктивных узлах находятся токопроводящие полосы, которые образуют витки с проводниками и, соответственно, пролегают от зажимов к внешним соединительным разъемам.
Патентный документ ЕР 1 742 330 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 10 2014 207 621 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 обмотки 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.
Выложенное описание к изобретению DE 10 2015 221 923 А1 описывает электрическую машину, имеющую статор с электрической обмоткой, которая имеет электропроводные стержни, которые размещены в пазах статора, и каждый из них в области пазов имеет первую площадь поперечного сечения, и электрическую схему инвертора для регулируемой подачи тока в обмотку, причем схема инвертора электрически соединена с обмоткой и/или стержнями между собой посредством по меньшей мере одного сборного узла печатной платы.
Описание изобретения к патенту US 1,653,784 А описывает электрическую машину с ротором, который снабжен многочисленными размещенными в осевом направлении пазами, причем обмотки имеют размещенные в пазах стержни. Соединители соединяют стержни на концах пазов, причем соединители включают по существу прямоугольные полосы, которые в поперечном сечении размещены по всей длине по существу равномерно. Соединенные стержни состоят из многочисленных жгутов, которые разделяют стержни по направлению их ширины в плоскости перпендикулярно осям пазов, причем жгуты относительно друг друга переплетаются, чтобы занимать различные положения по ширине соединительной тяги, которую они включают, в то же время обеспечивая однородную площадь поперечного сечения последних.
Выложенное описание к патенту US 2009/096313 А1 описывает статор с сердечником статора, который имеет многочисленные пазы по направлению параллельно вращающемуся валу вращающейся электрической машины; и пластинчатый элемент катушки, который сформирован наслоением многочисленных I-образных пластин катушки, каждая из которых имеет изолирующую пленку, которая наклеена по меньшей мере на одной стороне в направлении диаметра. В пластинчатом элементе катушки многочисленные пластины катушки вставлены в размещенный в пазу изолятор на основе смолы так, что между пластинами катушки размещается изоляционная пленка, и пластины катушки удерживаются вместе изолятором на основе смолы.
Выложенное описание к патенту WO 2015/130331 А1 описывает устройство, такое как катушка, в которой каждый материал электрического проводника окружен магнитным металлом/материалом, чтобы усиливать общее магнитное поле, которое в виде замкнутой петли проводится через сердечник, и ориентировать его в желательном направлении.
Выложенное описание к патенту WO 2017/050447 А1 описывает электрическую вращающуюся машину, имеющую вращающийся вокруг оси вращения ротор с трубой якоря и хвостовик вала, причем хвостовик вала размещается на неприводной стороне электрической вращающейся машины, и причем труба якоря на одном осевом конце трубы якоря механически соединена с хвостовиком вала. Чтобы сэкономить место и расходы, предлагается, что хвостовик вала имеет центральное просверленное отверстие и/или параллельные отверстия, которые предусматриваются для подведения охлаждающей среды в трубу якоря, причем труба якоря имеет по меньшей мере одно отверстие для хладагента, и причем центральное просверленное отверстие и/или параллельные отверстия находятся в сообщении по текучей среде с отверстием для хладагента.
Выложенное описание к патенту WO 2013/185839 А1 описывает способ получения оптоэлектронного полупроводникового элемента по меньшей мере с первой деталью и второй деталью, причем на первую деталь нанесен металлокерамический сплав, вторая деталь размещается на металлокерамическом сплаве, и металлокерамический сплав подвергается спеканию под действием тепла, давления и ультразвука в течение периода спекания с образованием соединительного слоя между первой и второй деталями.
В основу изобретения положена задача создания статора для электрической вращающейся машины, который при меньшей, по сравнению с прототипом, длине в осевом направлении имеет улучшенные электрические и механические характеристики.
Задача решается согласно изобретению посредством статора для электрической вращающейся машины, который имеет листовой пакет статора с катушками, причем катушки в каждом случае имеют по меньшей мере один шлицевой участок, по меньшей мере один участок лобовой части обмотки и по меньшей мере один соединительный участок, причем участок лобовой части обмотки сформирован как пластина лобовой части обмотки статора, которая размещена на торцевой стороне листового пакета пакетастатора и имеет встроенные в изолирующий основной корпус токопроводящие полосы, причем в каждом случае проводник шлицевого участка и токопроводящая полоса участка лобовой части обмотки соединены в соединительном участке, причем проводники шлицевого участка в каждом случае имеют первое число электрически изолированных друг от друга отдельных проводников, и токопроводящие полосы участка лобовой части обмотки в каждом случае имеют второе число электрически изолированных друг от друга отдельных токопроводящих полос, и причем электрически изолированные друг от друга отдельные проводники шлицевого участка и электрически изолированные друг от друга отдельные токопроводящие полосы участка лобовой части обмотки электропроводно соединены.
Кроме того, задача решается согласно изобретению посредством электрической вращающейся машины по меньшей мере с одним подобным статором.
Более того, задача решается согласно изобретению посредством гондольного привода по меньшей мере с одной подобной электрической вращающейся машиной.
Кроме того, задача решается согласно изобретению посредством плавучего средства, в частности, судна, по меньшей мере с одним подобным гондольным приводом.
А также задача решается согласно изобретению посредством способа изготовления подобного статора, причем по меньшей мере одна пластина лобовой части обмотки статора накладывается на торцевую сторону статорного листового пакета, и причем после этого проводники шлицевого участка и токопроводящие полосы участка лобовой части обмотки соединяются, в частности, неразъемно.
Приведенные далее в отношении статора преимущества и предпочтительные варианты исполнения целесообразно могут быть по смыслу отнесены на счет электрической вращающейся машины, гондольного привода, плавучего средства и способа изготовления.
Изобретение основывается на намерении сократить осевую длину электрической вращающейся машины с мощностью по меньшей мере один мегаватт путем преобразования лобовой части обмотки, для которой, как правило, требуется значительное монтажное пространство в осевом направлении. В то время как витки в шлицевом участке обычно выполняются в своей стандартной форме как стержни катушки, лобовые части обмотки сформированы в виде пластин лобовой части обмотки, которые, в частности, примыкают к торцевой стороне статорного листового пакета, в которых размещаются токопроводящие полосы, которые соединены с данными стержнями катушки. Токопроводящие полосы встроены в изолирующий основной корпус, причем изолирующий основной корпус создает теплопроводное соединение токопроводящих полос с статорным листовым пакетом. Кроме того, токопроводящие полосы герметично инкапсулированы в изолирующем основном корпусе и тем самым защищены от влияний окружающей среды, таких как влага. Изолирующий основной корпус содержит керамический материал, например, оксид алюминия или нитрид алюминия, с высокой теплопроводностью, в частности, с теплопроводностью свыше 5 Вт/мК. В альтернативном варианте, изолирующий основной корпус содержит синтетический материал, который имеет компоненты по меньшей мере одного керамического материала. В частности, при применении синтетического материала необходимо дополнительно охлаждать токопроводящие полосы, например, посредством каналов охлаждения. Чтобы оптимизировать электрические характеристики, в частности, потери, и упростить охлаждение, первое число отдельных проводников шлицевого участка электрически изолировано друг от друга. Дополнительно или альтернативно, токопроводящие полосы пластины лобовой части обмотки статора имеют второе число электрически изолированных друг от друга отдельных токопроводящих полос, которые пролегают изолированно друг от друга в пластины лобовой части обмотки. Выполненные в виде стержней катушки проводники в шлицевом участке и токопроводящие полосы в пластины лобовой части обмотки статора электропроводно соединены в соединительном участке. Чтобы минимизировать число мест соединений, электрически изолированные друг от друга отдельные проводники шлицевого участка и/или электрически изолированные друг от друга отдельные токопроводящие полосы пластины лобовой части обмотки статора электропроводно соединяются в соединительном участке. Благодаря подобному короткозамкнутому соединению отдельных проводников и/или отдельных токопроводящих полос значительно сокращается число мест соединений, и могут быть выбраны увеличенные расстояния между местами соединений, что упрощает изоляцию отдельных витков друг от друга в соединительном участке.
В одном предпочтительном варианте исполнения электрически изолированные друг от друга отдельные проводники в шлицевом участке скручены, в частности, в виде плетеного стержня Ребеля. Тем самым индивидуальные отдельные проводники в сумме по всей осевой длине статорного листового пакета оказываются в одинаковых граничных условиях электромагнитного поля так, что сводятся к минимуму электрические потери.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления проводники шлицевого участка и соответственные токопроводящие полосы участка лобовой части обмотки неразъемно соединены в соединительном участке. Неразъемное соединение создается, например, заполнением зазоров в местах соединений металлом, в частности, медью, способом холодного газодинамического напыления. В альтернативном варианте, неразъемное соединение выполняется спеканием, пайкой и/или сваркой. Подобное неразъемное соединение является долговечным, надежным, и имеет незначительное электрическое и термическое сопротивление.
В особенности предпочтительно неразъемное соединение создается с использованием наночастиц, в частности, серебряных наночастиц. Подобные наночастицы имеют на несколько сотен градусов Кельвина более низкую температуру плавления, чем соответствующий металл. Например, однородный и прочный серебряный припой из наночастиц серебра может быть получен при температуре приблизительно 230°С, причем образовавшееся после затвердевания серебро имеет температуру плавления 961°С. Подобное неразъемное соединение с использованием наночастиц является необратимым, то есть, при формировании дополнительного подобного соединения предшествующее соединение уже не расплавляется.
В дополнительном предпочтительном варианте исполнения в соединительном участке между проводниками шлицевого участка и соответственными токопроводящими полосами участка лобовой части обмотки размещаются металлические соединительные элементы. В частности, металлические соединительные элементы выполнены в виде промежуточных пластинок для перемыкания через толщину главной изоляции.
В особенности предпочтительно металлические соединительные элементы выполнены клиновидными. Клиновидная конфигурация, в особенности в виде клиновидных отдельных деталей, позволяет обеспечить приложение усилия предварительного напряжения, и пригодна для компенсации допусков.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления катушка имеет по меньшей мере два витка, причем проводники данного витка, в частности, в шлицевом участке, электрически изолированы друг от друга размещенной в форме меандра изоляцией проводников. Имеющая форму меандра изоляция проводников сформирована в виде единой цельной детали и тем самым может быть смонтирована быстро и экономично. Кроме того, обеспечивается возможность взаимного связывания токопроводящих полос, благодаря чему без дополнительных мер для изолирования достигается достаточное для электрической изоляции расстояние между местами соединений токопроводящих полос.
В особенности предпочтительно в пластины лобовой части обмотки статора размещаются каналы охлаждения. Через каналы охлаждения для охлаждения во время работы протекает охлаждающая текучая среда, которая отводит выделяющееся в токопроводящих полосах тепло. В частности, при применении изолирующего основного корпуса с низкой теплопроводностью необходимо охлаждать токопроводящие полосы в пластины лобовой части обмотки статора посредством каналов охлаждения.
S одном предпочтительном варианте исполнения отдельные токопроводящие полосы размещаются вокруг каналов охлаждения, в частности, равноудаленно. Благодаря такому размещению отдельные токопроводящие полосы охлаждаются охлаждающей средой по существу равномерно так, что сводятся к минимуму электрические потери в пластины лобовой части обмотки статора.
В дополнительном предпочтительном варианте исполнения пластина лобовой части обмотки статора, по меньшей мере частично, изготавливается аддитивным способом формования. Аддитивные способы формования представляют собой, например, 3D-печать и трафаретную печать. Например, изолирующий основной корпус формируется способом 3D-печати или способом трафаретной печати, и затем токопроводящие полосы вводятся литьем, например, способом литья под давлением. В альтернативном варианте, токопроводящие полосы формируются способом 3D-печати или способом трафаретной печати. После этого наносится изолирующий основной корпус, например, способом спекания. Аддитивный способ формования позволяет создавать более сложные и более компактные структуры, что приводит к уменьшению размера пластины лобовой части обмотки статора, в особенности по осевому направлению.
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 согласно первому варианту исполнения в области пластины лобовой части обмотки статора,
ФИГ. 3 представляет увеличенный вид в разрезе статора согласно второму варианту исполнения в области пластины лобовой части обмотки статора,
ФИГ. 4 представляет увеличенный вид в поперечном разрезе пластины лобовой части обмотки статора, и
ФИГ. 5 представляет судно с гондольным приводом.
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, который может вращаться вокруг оси 6 вращения, и окружающий ротор 4 статор 8. Между ротором 4 и статором 8 находится зазор 10, который предпочтительно предусмотрен как воздушный зазор. Ось 6 вращения определяет осевое направление, радиальное направление и окружное направление. Электрическая вращающаяся машина 2 выполнена как пример синхронной машины, и имеет постоянные магниты 12, которые, по меньшей мере частично, встроены по меньшей мере в один листовой пакет 14 ротора. По меньшей мере один листовой пакет 14 ротора соединен без возможности проворачивания с валом 16, который, например, сформирован как полый вал и опирается на размещенные с обеих сторон подшипники 18.
Статор 8 имеет листовой пакет 20 статора с катушками 22, причем катушки 22 пролегают по осевому направлению через пазы 24 листового пакета 20 статора. Подсоединения катушек 22, например, в клеммовой коробке, не показаны из соображений наглядности. Катушки 22, которые, например, выполнены из меди, имеют шлицевые участки 26 и участки 28 лобовой части обмотки, причем между данными в каждом случае шлицевым участком 26 и участком 28 лобовой части обмотки размещен соединительный участок 30. Участки 28 лобовой части обмотки катушек 22 размещаются в пластинах 32 лобовой части обмотки статора, которые примыкают к торцевым сторонам 32 листового пакета 20 статора.
ФИГ. 2 показывает увеличенный вид в продольном разрезе статора 8 согласно первому варианту исполнения в области пластины 32 лобовой части обмотки статора. Проложенная через паз 24 листового пакета 20 статора катушка 22 имеет, например, два витка с выполненным в каждом случае в виде стержня обмотки проводником 34. Проводники 34 в шлицевом участке 26 в каждом случае имеют первое число n1 электрически изолированных друг от друга отдельных проводников 40, которые скручены, в частности, в виде плетеного стержня Ребеля. Первое число n1 отдельных проводников 40 на каждый проводник 34 составляет по меньшей мере 2. В соединительном участке электрически изолированные друг от друга отдельные проводники 40 замкнуты накоротко посредством электропроводного соединения 42. В частности, электропроводное соединение 42 выполнено как неразъемное соединение. Неразъемное соединение создано, например, заполнением зазоров в местах соединений металлом, в частности, медью, способом холодного газодинамического напыления. В альтернативном варианте, неразъемное соединение выполняется способом спекания без приложения давления, в частности, при температуре в диапазоне от 200°С до 300°С.
При подобном способе спеканием без приложения давления отдельные проводники 40 соединяются с помощью соединительного материала, который образуется при нагревании наночастиц, в частности, серебряных наночастиц, причем при последующем подведении энергии образуется жидкая расплавленная фаза, которая при последующем затвердевании формирует необратимое стыковое соединение между отдельными проводниками 40. Стыковое соединение называется необратимым, так как температура его плавления является значительно более высокой, чем температура плавления жидкой расплавленной фазы. В частности, температура плавления затвердевшего соединительного материала составляет величину в диапазоне температуры плавления использованного в наночастицах металла, например, в случае серебра в диапазоне от 900°С до 1000°С. Тем самым при формировании следующего подобного стыкового соединения предшествующее стыковое соединение уже не расплавляется.
В альтернативном варианте, неразъемное соединение создается пайкой или сваркой. Здесь также посредством неразъемного соединения токопроводящие полосы 36 пластины 32 лобовой части обмотки статора соединяются с проводниками 34 шлицевого участка 26 в соединительном участке 30. Токопроводящие полосы 36 встроены в изолирующий основной корпус 38, причем изолирующий основной корпус 38 создает теплопроводное соединение токопроводящих полос 36 с листовым пакетом 20 статора. Кроме того, токопроводящие полосы 36 герметично инкапсулированы в изолирующем основном корпусе 38. Изолирующий основной корпус 38 содержит керамический материал, например, оксид алюминия или нитрид алюминия, с высокой теплопроводностью, в частности, с теплопроводностью свыше 5 Вт/мК. В альтернативном варианте, изолирующий основной корпус 38 содержит синтетический материал, который имеет компоненты по меньшей мере одного керамического материала. В частности, при применении синтетического материала необходимо дополнительно охлаждать токопроводящие полосы 36, например, посредством каналов охлаждения.
Пластина 32 лобовой части обмотки статора, которая имеет толщину d в сантиметровом диапазоне, в частности, в диапазоне между 3 сантиметрами и 10 сантиметрами, полностью или по меньшей мере частично изготовлена аддитивным способом формования. Например, изолирующий основной корпус 38 формируется способом 3D-печати или способом трафаретной печати, и затем токопроводящие полосы 36 вводятся литьем, например, способом литья под давлением. В альтернативном варианте, токопроводящие полосы 36 формируются способом 3D-печати или способом трафаретной печати. После этого наносится изолирующий основной корпус 38, например, способом спекания. Дополнительная возможность изготовления пластины 32 лобовой части обмотки статора состоит в том, что как токопроводящие полосы 36, так и изолирующий основной корпус 38, предпочтительно одновременно, получаются способом 3D-печати или способом трафаретной печати. В остальном вариант исполнения статора 8 в ФИГ. 2 соответствует варианту исполнения в ФИГ. 1.
ФИГ. 3 показывает увеличенный вид в разрезе статора 8 согласно второму варианту исполнения в области пластины 32 лобовой части обмотки статора. Пролегающая через паз 24 катушка 22 имеет, например, пять витков в каждом случае с проводником 34, причем витки электрически изолированы друг от друга размещенной в форме меандра изоляцией 44 проводников. Между проводниками 34 и соответственными токопроводящими полосами 36 пластины 32 лобовой части обмотки статора размещаются металлические соединительные элементы 46, которые создают электропроводное соединение между проводниками 34 и соответственными токопроводящими полосами 36 в соединительном участке 30. Кроме того, посредством металлических соединительных элементов 46 перекрывается толщина d главной изоляции 48. Металлические соединительные элементы 46 выполнены как отдельные детали. Для приложения усилия предварительного напряжения и/или для компенсации допусков металлические соединительные элементы 46 сформированы в виде отдельных, в частности, клиновидных, деталей. В результате взаимного связывания токопроводящих полос 36 обеспечивается, в частности, в плане электрической изоляции, достаточное расстояние а между местами соединений токопроводящих полос 36. В участке 28 лобовой части обмотки внутри пластины 32 лобовой части обмотки статора токопроводящие полосы 36 одного витка в каждом случае подразделяются на второе число n2 отдельных токопроводящих полос 50, чтобы достигать лучших механических характеристик и лучшего охлаждения отдельных токопроводящих полос 50 путем увеличения площади контакта с изолирующим основным корпусом 38. Второе число n2 отдельных токопроводящих полос 50 на каждую токопроводящую полосу 36 составляет по меньшей мере 2. В остальном вариант исполнения статора 8 в ФИГ. 3 соответствует варианту исполнения в ФИГ. 2.
ФИГ. 4 показывает увеличенный вид в поперечном разрезе пластины 32 лобовой части обмотки статора, в которой размещается канал 52 охлаждения. Через о канал 52 охлаждения протекает охлаждающая среда. Отдельные токопроводящие полосы 50, которые, например, имеют поперечное сечение в форме кольцевого сегмента, размещаются равноудаленно вокруг канала 52 охлаждения так, что отдельные токопроводящие полосы 50 охлаждаются охлаждающей средой по существу равномерно. В остальном вариант исполнения пластины 32 лобовой части обмотки статора в ФИГ. 4 соответствует варианту исполнения в ФИГ. 3.
ФИГ. 5 показывает плавучее средство 54 с гондольным приводом 56. Гондольный привод 56 находится под поверхностью 58 воды и имеет электрическую вращающуюся машину 2 и гребной винт 60, причем гребной винт 60 посредством вала 16 соединен с электрической вращающейся машиной 2. Благодаря применению не представленной в ФИГ. 5 по соображениям наглядности пластины 32 лобовой части обмотки статора гондольный привод 56 имеет небольшую осевую длину.
В порядке обобщения, изобретение относится к статору 8 для электрической вращающейся машины 2, в частности, для применения в гондольном приводе 56, который имеет статорный листовой пакет 20 с катушками 22. Чтобы при малой осевой длине, по сравнению с прототипом, достигать улучшенных электрических и механических характеристик, предлагается, что катушки 22 в каждом случае имеют по меньшей мере один шлицевой участок 26, по меньшей мере один участок 28 лобовой части обмотки и по меньшей мере один соединительный участок 30, причем участок 28 лобовой части обмотки выполнен как пластина 32 лобовой части обмотки статора, которая размещается на торцевой стороне листового пакета 20 статора и имеет встроенные в изолирующий основной корпус 38 токопроводящие полосы 36, причем в каждом случае проводник 34 шлицевого участка 26 и токопроводящая полоса 36 участка 28 лобовой части обмотки соединены в соединительном участке 30, причем проводники 34 шлицевого участка 26 в каждом случае имеют первое число n1 электрически изолированных друг от друга отдельных проводников 40, и/или токопроводящие полосы 36 участка 28 лобовой части обмотки в каждом случае имеют второе число n2 электрически изолированных друг от друга отдельных токопроводящих полос 50, и причем электрически изолированные друг от друга отдельные проводники 40 шлицевого участка 26 и/или электрически изолированные друг от друга отдельные токопроводящие полосы 50 участка 28 лобовой части обмотки электропроводно соединены в соединительном участке 30.

Claims (21)

1. Статор (8) для электрической вращающейся машины (2), в частности для применения в гондольном приводе (56), который имеет листовой пакет (20) статора с катушками (22), причем катушки (22) в каждом случае имеют по меньшей мере один шлицевой участок (26), по меньшей мере один участок (28) лобовой части обмотки и по меньшей мере один соединительный участок (30), причем участок (28) лобовой части обмотки выполнен как пластина (32) лобовой части обмотки статора, которая размещается на торцевой стороне листового пакета (20) статора и имеет встроенные в изолирующий основной корпус (38) токопроводящие полосы (36),
причем в каждом случае проводник (34) шлицевого участка (26) и токопроводящая полоса (36) участка (28) лобовой части обмотки соединены в соединительном участке (30), причем
- проводники (34) шлицевого участка (26) в каждом случае имеют первое число (n1) электрически изолированных друг от друга отдельных проводников (40) и
- токопроводящие полосы (36) участка (28) лобовой части обмотки в каждом случае имеют второе число (n2) электрически изолированных друг от друга отдельных токопроводящих полос (50), и
причем электрически изолированные друг от друга отдельные проводники (40) шлицевого участка (26) и электрически изолированные друг от друга отдельные токопроводящие полосы (50) участка (28) лобовой части обмотки электропроводно соединены в соединительном участке (30).
2. Статор (8) по п. 1, причем первое число (n1) отдельных проводников (40) отличается от второго числа (n2) отдельных токопроводящих полос (50).
3. Статор (8) по любому из предшествующих пунктов, причем электрически изолированные друг от друга отдельные проводники (40) в шлицевом участке (26) скручены, в частности, в виде стержня Ребеля.
4. Статор (8) по любому из предшествующих пунктов, причем проводники (34) шлицевого участка (26) и соответственные токопроводящие полосы (36) участка (28) лобовой части обмотки неразъемно соединены в соединительном участке (30).
5. Статор (8) по п. 4, причем неразъемное соединение создается с использованием наночастиц, в частности серебряных наночастиц.
6. Статор (8) по любому из предшествующих пунктов, причем в соединительном участке (30) между проводниками (34) шлицевого участка (26) и соответствующими токопроводящими полосами (36) участка (28) лобовой части обмотки размещены металлические соединительные элементы (46).
7. Статор (8) по п. 6, причем металлические соединительные элементы (46) выполнены клиновидными.
8. Статор (8) по любому из предшествующих пунктов, причем катушка (22) имеет по меньшей мере два витка, причем проводники (34) соответствующего витка, в частности в шлицевом участке (26), электрически изолированы друг от друга посредством размещенной в форме меандра изоляции (44) проводников.
9. Статор (8) по любому из предшествующих пунктов, причем в пластине (32) лобовой части обмотки статора размещены каналы (52) охлаждения.
10. Статор (8) по п. 9, причем отдельные токопроводящие полосы (50) размещены вокруг каналов (52) охлаждения, частности, равноудаленно.
11. Статор (8) по любому из предшествующих пунктов, причем пластина (32) лобовой части обмотки статора, по меньшей мере частично, выполнена аддитивным способом формования.
12. Электрическая вращающаяся машина (2) по меньшей мере с одним статором (8) по любому из пп. 1-11.
13. Гондольный привод (56) по меньшей мере с одной электрической вращающейся машиной (2) по п. 12.
14. Плавучее средство (54), в частности судно, по меньшей мере с одним гондольным приводом (56) по п. 13.
15. Способ изготовления статора (8) для электрической вращающейся машины (2) по любому из пп. 1-11,
причем по меньшей мере одна пластина (32) лобовой части обмотки статора примыкает к торцевой стороне листового пакета (20) статора и
причем после этого проводники (34) шлицевого участка (26) и токопроводящие полосы (36) участка (28) лобовой части обмотки соединяются, в частности, неразъемно.
RU2020108435A 2017-08-29 2018-08-01 Статор для электрической вращающейся машины RU2728542C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17188366.3 2017-08-29
EP17188366.3A EP3451503A1 (de) 2017-08-29 2017-08-29 Stator für eine elektrische rotierende maschine
PCT/EP2018/070838 WO2019042690A1 (de) 2017-08-29 2018-08-01 Stator für eine elektrische rotierende maschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728542C1 true RU2728542C1 (ru) 2020-07-30

Family

ID=59811072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020108435A RU2728542C1 (ru) 2017-08-29 2018-08-01 Статор для электрической вращающейся машины

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11031836B2 (ru)
EP (2) EP3451503A1 (ru)
CN (1) CN111066223B (ru)
RU (1) RU2728542C1 (ru)
WO (1) WO2019042690A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* 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
KR20230083833A (ko) * 2021-12-03 2023-06-12 현대자동차주식회사 고점적률 복열 전기자 권선을 포함하는 고정자

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1653784A (en) * 1922-12-22 1927-12-27 Roebel Ludwig Winding for electrical machines
SU1690088A1 (ru) * 1989-06-14 1991-11-07 Ленинградское Производственное Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова Статор электрической машины переменного тока
US20090096313A1 (en) * 2006-03-22 2009-04-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Stator for rotating electrical machine, part to be used for stator and method for manufacturing stator for rotating electrical machine
WO2015130331A1 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 C&C Technologies Llc Electro-mechanical device and manufacturing methods for various applications
WO2017050447A1 (de) * 2015-09-22 2017-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Kühlung einer elektrischen rotierenden maschine
DE102015221923A1 (de) * 2015-11-09 2017-05-11 Continental Automotive Gmbh Elektrische Maschine mit Leiterplattenanordnung für die Wicklungsverschaltung und zugehöriges Herstellungsverfahren

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2896102A (en) * 1957-03-04 1959-07-21 Mc Graw Edison Co Electrical conductor and process for making same
JPS547321B2 (ru) * 1973-11-21 1979-04-05
JPH0739097A (ja) * 1993-07-19 1995-02-07 Toyota Motor Corp 電動機
US6485339B1 (en) * 1997-07-21 2002-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Electric motor pod drive system for a vessel with a cooling device
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
US7018249B2 (en) * 2001-11-29 2006-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Boat propulsion system
JP3971692B2 (ja) * 2002-11-13 2007-09-05 本田技研工業株式会社 スロットレス永久磁石式回転電機及びその巻線製造方法
US7582999B2 (en) * 2003-11-20 2009-09-01 Intelligent Electric Motor Solutions Pty Ltd Electric machine having a magnetically inducible core
EP1742330B1 (de) 2005-07-08 2009-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Ständerwickelkopf, Ständerteil und Turbogenerator
US8083557B2 (en) * 2008-01-18 2011-12-27 Steven Sullivan Method and apparatus for powering of amphibious craft
DE102009032882B3 (de) 2009-07-13 2010-11-04 Siemens Aktiengesellschaft Herstellungsverfahren für Formspulen
ITMI20112127A1 (it) 2011-11-23 2013-05-24 Goppion Spa Vetrina per esposizione di oggetti
WO2013185839A1 (de) * 2012-06-15 2013-12-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements mit einer unter einwirkung von wärme, druck und ultraschall versinterten verbindungsschicht
JP6126897B2 (ja) * 2013-04-24 2017-05-10 本田技研工業株式会社 回転電機のステータ及びその製造方法
EP3007328A1 (de) 2014-10-08 2016-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Aktivteil einer elektrischen Maschine
EP3297131A1 (de) * 2016-09-19 2018-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische rotierende maschine
DE102017214776A1 (de) * 2017-08-23 2018-04-26 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Fertigen eines Rotors für eine elektrische Maschine mit berührungslosem Leistungsübertragungssystem sowie Rotor, elektrische Maschine und Kraftfahrzeug
EP3451503A1 (de) * 2017-08-29 2019-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische rotierende maschine
DE102018204989B4 (de) * 2018-04-04 2020-04-09 Audi Ag Verfahren zur Herstellung einer Wicklungsverschaltung eines Wicklungsträgers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1653784A (en) * 1922-12-22 1927-12-27 Roebel Ludwig Winding for electrical machines
SU1690088A1 (ru) * 1989-06-14 1991-11-07 Ленинградское Производственное Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова Статор электрической машины переменного тока
US20090096313A1 (en) * 2006-03-22 2009-04-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Stator for rotating electrical machine, part to be used for stator and method for manufacturing stator for rotating electrical machine
WO2015130331A1 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 C&C Technologies Llc Electro-mechanical device and manufacturing methods for various applications
WO2017050447A1 (de) * 2015-09-22 2017-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Kühlung einer elektrischen rotierenden maschine
DE102015221923A1 (de) * 2015-11-09 2017-05-11 Continental Automotive Gmbh Elektrische Maschine mit Leiterplattenanordnung für die Wicklungsverschaltung und zugehöriges Herstellungsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
EP3652839B1 (de) 2023-03-08
CN111066223A (zh) 2020-04-24
EP3451503A1 (de) 2019-03-06
EP3652839A1 (de) 2020-05-20
CN111066223B (zh) 2022-05-27
WO2019042690A1 (de) 2019-03-07
US11031836B2 (en) 2021-06-08
US20200235626A1 (en) 2020-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2707883C1 (ru) Статор для электрической вращающейся машины
US9559569B2 (en) Arrangement for cooling an electric machine with a layer of thermally conducting and electrically insulating material
JP5038596B2 (ja) 一体化冷却系を有するａｃ巻線及びそれを製造する方法
RU2725183C1 (ru) Статор для электрической вращающейся машины
JP5292973B2 (ja) 回転電機の固定子及び回転電機
KR20130079174A (ko) 캡슐화 처리된 단부 턴을 구비한 전기 기계
US20140091650A1 (en) Pole shoe
RU2728542C1 (ru) Статор для электрической вращающейся машины
US20180342919A1 (en) Conductor and method of forming thereof
GB2539169A (en) Windings for electrical machines
JP2007524340A (ja) 単一コイル及び整流子を備える電機子
EP2621062A1 (en) Connecting device
Balachandran et al. Assembly and qualification of a slotless stator assembly for a MW-class permanent magnet synchronous machine
JPH05111205A (ja) 高周波発電機用の一体の水冷回路リング−母線アセンブリ
US9356495B2 (en) Method for soldering a stator to a cooler, and stator comprising a solder connection to the stator support
CN105281504B (zh) 用于电机的导体的腔室
US20140183986A1 (en) Assemblies and Methods for Cooling Electric Machines
US20110198944A1 (en) Conductor arrangement, method for the production thereof, and use of a conductor arrangement
US11901783B2 (en) Method for producing a winding overhang assembly for an electrical rotating machine
RU2778350C1 (ru) Статор машины переменного тока с компактной обмоткой и способ его изготовления
US20210384788A1 (en) I-pin stator with planar winding connection