SE512783C2 - Statoraggregat för en elektrisk maskin - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 512783 2 Föreliggande uppfinning avser således ett statotag- gregat för en elektrisk maskin, vilket aggregat innefat- tar en kärna av ett magnetpulvermaterial, som har ett ringformigt ok samt ett flertal på det ringformiga oket i omkretsled åtskilda tänder, Utrymmena mellan tänderna definierar i omkretsled åt- som sträcker sig radiellt. skilda lindningsspår. En av statorkärnan uppburen stator- lindning har vidare spolvarv, som är belägna runt tän- derna och i lindningsspåren.

Enligt uppfinningens kännetecknas statoraggregatet av att varje tands axiella dimensioner liksom den radi- ellt angränsande delen av oket varierar för anpassning av det magnetiska flödet till en optimal flödestäthet i varje del av statorns magnetflödesbana.

I en föredragen utföringsform sträcker sig det ring- formiga oket axiellt förbi tänderna åtminstone pä en axi- ell sida om dessa.

Kärnans tänder kan ha en avrundad profil, så att en skarp böjning av spolvarven är eliminerad och risken för genomträngning av isoleringen vid hörnen är reducerad.

Detta medger användning av en tunnare isolering, vilket resulterar i en väsentlig termisk fördel.

I en föredragen utföringsform av ovanstående stator- aggregat bildar varje tand en separat enhet eller ett se- parat segment tillsammans med en angränsande del av oket.

Som en följd av den uppfinningsenliga utformningen användes magnetfältet från spolvarvsdelarna aktivt. Där- med reduceras läckförluster och en effektivare maskin àstadkommes. En bättre värmeöverföring uppnås också me- delst de axiella förlängningarna av oket invid spolvarvs- delarna utanför lindningsspåren.

Den förbättrade verkningsgraden kan användas för ök- ning av spärarean och/eller minskning av okets radiella vidd. Detta innebär en möjlighet till att antingen minska den elektriska maskinens dimensioner med bibehällna pre- standa eller en förbättring av prestanda med bibehällna dimensioner. 10 15 20 25 30 35 512783 3 Kgrt beskrivning av ritningarna Fig 1 är en axiell vy av en stator till en servomo- tor enligt en första utföringsform av uppfinningen.

Fig 2 är en axiell tvärsnittsvy längs linjerna II-II i fig 1 och visar den axiella profilen för oket och en tand hos kärnan i statorn enligt den första utföringsfor- men av uppfinningen.

Fig 3 är en axiell vy av en stator till en univer- salmotor enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Fig 4 är en axiell tvärsnittsvy längs linjerna IV-IV i fig 2 och visar den axiella profilen för en pol i sta- torn enligt den andra utföringsformen av uppfinningen.

Beskrivning av de föredragna utföringsformerna I fig 1 och 2, till vilka hänvisas, är en stator i en servomotor visad med en kärna, som bestàr av ett ok 2 och nio poler eller tänder 3. Varje tand 3 och en angrän- sande del 4 av oket 2 bildar en separat enhet eller ett separat segment 5. Varje angränsande del 4 skjuter i om- kretsriktningen ut från båda sidor av dess tand 3, så att ett spår 6 bildas på vardera sidan om varje tand 3. Den inre spetsen 7 hos varje tand 3 är vidare vidgad i om- kretsriktningarna, medan återstoden av varje tand 3 har en i huvudsak konstant vidd.

Genom att sätta samman statorn 1 av de separata en- heterna 5 möjliggöres en enkel lindning av varje enhet 5 hos statorn. _ De nio separata enheterna 5 består av ett komposit- material av mjukmagnetpulver, som har fyllts i en form, pressats till en önskad form och sedan värmebehandlats vid en relativt låg temperatur för att det nödvändiga isoleringsskiktet mellan pulverpartiklarna ej skall för- störas. Detta innebär att en massproduktion av de sepa- rata enheterna 5 är möjlig och ej resulterar i något ma- terialspill, och vidare erhålles en färdigpressad enhet med höga toleranser, vilken ej kräver någon eller endast ringa bearbetning. 10 l5 20 25 30 35 512783 4 Såsom visats för en enhet 5 i fig 2 är varje tands 3 axiella längd mindre än den axiella längden hos den an- gränsande delen 4. Denna förlängning av oket 2 axiellt förbi tänderna 3 pà dessas båda axiella sidor ökar den aktiva längden hos lindningarna och minskar läckförlus- terna, så att en mer effektiv maskin àstadkommes. Vidare förbättras värmeöverföringen från lindningarna till sta- torn genom de axiella förlängningarna av oket invid spol- varvsdelarna utanför lindningsspàren.

Ovan beskrivna utformning kan användas för minskning av den totala lindningslängden och därmed minskning av den elektriska maskinens dimensioner med bibehàllna pre- standa.

En ytterligare fördel med användning av pulvermate- rial är att tandens tvärsnittsprofil kan avrundas eller göras oval, så att en skarp böjning av spolvarven elimi- neras och risken minskas för genomträngning av isole- ringen vid hörnen. Detta tillåter användning av en tun- nare isolering, vilket resulterar i en väsentlig fördel termiskt. Lindningsarrangemanget kan innefatta en icke- överlappande lindning pà varje tand, vilket förenklar lindningsoperationen och medger att mycket höga pack- ningsfaktorer kan uppnås.

Det skall påpekas att servomotorns rotor (ej visad i fig 1 och 2) företrädesvis är av konventionell laminerad utformning med magneter på ytan företrädesvis med magne- tisk snedställning för reducering av kuggningseffekter.

I fig 3 och 4, till vilka nu hänvisas, visas en sta- tor ll hos en universalmotor enligt en andra utförings- form av uppfinningen. Statorn ll har en kärna, som bestàr av ett ok 12 och tvä poler eller tänder 13. Rotorn är konventionell och ej visad. Kärnan är bildad av järnpulver och är formad i ett stycke. är konventionell, Kärnans form, såsom visad i fig 3, medan den axiella tvärsnittsformen (visad i fig 4) för var och en av dess poler 13 liknar den axiella tvär- snittsformen för tänderna 3 hos den i fig 2 exemplifie- 10 15 20 25 30 35 512783 5 rade servomotorstatorn genom att okets 12 axiella längd är större än den axiella längden hos den angränsande de- len av polerna 13. De inre spetsarna 14 av polerna 13 i universalmotorstatorn ll är emellertid utsträckta axiellt och har väsentligen samma längd som oket 12. Därmed kon- centreras en làg luftgapsflödestäthet i en kortare ankar- lindning och statorns járnvolym minskas.

Fastän endast tvà utföringsformer av föreliggande uppfinningar är beskrivna i det ovanstående, är det up- penbart för de pà området erfarna att ett flertal modifi- eringar är möjliga utan att man gär utanför uppfinningens ram.

Uppfinningen kan således tillämpas pà andra typer av motorer, t ex induktionsmotorer, reluktansmotorer, steg- motorer och hybridstegmotorer samt pà motsvarande typer av generatorer, dvs allmänt pà roterande elektriska ma- skiner. Uppfinningen kan också användas i maskiner med en yttre rotor istället för den exemplifierade inre rotorn.

Statorns material kan vidare innefatta ett pulverma- terial i kombination med andra material, t ex lameller, eller kan statorn tillverkas genom gjutning.

Det skall påpekas att tänderna till och med kan vara längre axiellt än tandspetsarna (och/eller oket), exem- pelvis för sänkning av flödestätheten i tänderna och där- med minskning av risken för magnetisk mättning i dessa.

Allmänt syftar uppfinningen till användning av ett material eller en kombination av material som gör det möjligt att variera de axiella dimensionerna hos varje tand och den radiellt angränsande delen av oket hos en stator för anpassning av det magnetiska flödet till en optimal flödestäthet i varje del av statorns magnetflö- desbana. Varje tand och den radiellt angränsande delen av oket har med andra ord varierande dimensioner axiellt, d v s dimensioner som skiljer sig fràn en konstant axiell längd, som funktion av det radiella avståndet till sta- torns centrum.

Claims (5)

lO 15 20 25 30 512783 6 PATENTKRAV

1. Statoraggregat för en elektrisk maskin, vilket innefattar en av magnetiskt material framställd kärna med ett ringformigt ok (2;12) och ett flertal tänder (3;l3), som är àtskilda i omkretsled pà det ringformiga oket och sträcker sig radiellt frän detta, varvid utrymmena mellan tänderna definierar i omkretsled åtskilda lindningsspàr (6): kärnan och har spolvarv anordnade kring tänderna och i samt en statorlindning, som är uppburen av stator- lindningsspàren, k ä n n e t e c k n a t av att de axi- ella dimensionerna för varje tand (3;l3) och en radiellt angränsande del (4) av oket (2;12) är varierad för ju- stering av det magnetiska flödet till en optimal flödes- täthet i varje del av magnetflödesbanan i statorn.

2. Statoraggregat för en elektrisk maskin enligt (2;l2) àtminstone pà en av dessas varvid det ringformiga oket sträcker sig förbi tänderna (3;13) krav 1, axiellt axiella sidor.

3. Statoraggregat för en elektrisk maskin enligt krav 1 eller 2, varvid tändernas (13) spetsar (14) också sträcker sig axiellt förbi huvuddelen av tänderna.

4. Statoraggregat för en elektrisk maskin enligt nå- got av kraven 1-3, varvid kärnans tänder (3;l3) har en avrundad profil, som eliminerar skarp böjning av spolvar- ven och minskar risken för genomträngning av isoleringen vid hörnen.

5. Statoraggregat för en elektrisk maskin enligt nà- got av kraven 1-4, varvid varje tand (3) bildar ett sepa- rat segment (5) tillsammans med den angränsande delen (4) (2). av oket