SE512784C2 - Induktionsmaskinstator - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 512784 2 övertonerna, kommer att inducera virvelströmmar i statorn och rotorn.

I en synkronmaskin har dessa fält av högre ordning väsentligen ingen inverkan på vridmomentet, medan de i en induktionsmaskin kommer att åstadkomma ytterligare vrid- moment vid andra synkrona hastigheter än huvudhastigheten och därmed resultera i sänkor i vridmoment-hastighets- karaktäristiken samt extra rotorförluster.

I en traditionell induktionsmaskin undvikes detta genom fördelning av lindningarna i spåren, men detta är ej möjligt om man önskar få en flerfaslindning framställd av enkeltandsektioner.

Sammanfattning Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en stator för en elektrisk induktionsmaskin, vilken drar fördel av användningen av enkeltandsgeometrin och samtidigt reducerar sänkor i vridmoment-hastighets- karaktäristiken liksom vad gäller extra rotorförluster.

Detta ändamål uppnås medelst en stator enligt efter- följande patentkrav 1. Genom uppdelning av statorn i åtminstone två statorsektioner i två olika axiella lägen, där varje sektion har ett flertal i omkretsled åtskilda, radiellt orienterade tänder och varje tand har en enkel- lindning, kan verkan av andra övertoner än de arbetande övertonerna reduceras medelst en inbördes fasförskjutning av sektionerna.

Den verkan som åstadkommes av flera statorsektioner pà en enda rotor är i huvudsak densamma som en fördelad lindning. Detta leder till upphävandet av en stor andel av de högre övertonerna samtidigt som fördelarna med enkeltandslindningar, dvs högre spàrfyllfaktor, och enkel tillverkning och sammansättning bibehàlles.

Statorn innefattar företrädesvis åtminstone tvà statorsektioner, vilka är fysiskt fasskiftade med en elektrisk vinkel, varvid de elektriska matningarna av statorsektionerna också är förskjutna med en elektrisk vinkel. I en utföringsform av stator med två åtskilda 10 15 20 25 30 35 512784 3 statorsektioner är dessa fysiskt fasförskjutna med l80° + en vinkel, som är relaterad till sned- elektriskt _ ställningen, och de elektriska matningarna är fasför- skjutna med 180° elektriskt. De tvà statorsektionerna kommer endast att vara åtskilda av ett litet luftgap av tandöppningens storlek. De ska åtminstone ha olika axiella positioner, dvs de skulle till och med kunna vara belägna omedelbart intill varandra. Varje statorsektion kommer att innehålla samma övertoner, men fasförskjut- ningen av dem kommer att sett fràn rotorns ledarstavar att upphäva en stor andel av oönskade övertoner av högre ordning.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 är en ändvy av en stator för en 4-polig 3- fasinduktionsmotor enligt en utföringsform av före- liggande uppfinning.

Fig 2 är en axiell tvärsnittsvy längs linjen II-II i fig 1.

Beskrivning av den föredragna utföringsformen I fig 1 och 2, till vilka hänvisas, är en stator 1 i en induktionsmotor àskádliggjord med tvà axiellt åtskilda statorsektioner 2 och 3. Var och en av statorsektionerna har en oksektion 4 respektive 5, som gränsar till sex i omkretsled åtskilda, radiellt sig sträckande tänder 6 respektive 7.

Närmare bestämt bildar varje tand 6 och en an- gränsande del av den tillhörande oksektionen 4 en separat enhet eller ett segment 8. Pâ likartat sätt bildar varje tand 7 och en angränsande del av den tillhörande oksek- tionen 5 en separat enhet eller ett segment 9.

Oksektionerna 4 och 5 är fysiskt fasförskjutna med l80° elektriskt i en till snedställningen (ej visad) relaterad vinkel. De elektriska matningarna är också fasförskjutna med l80° elektriskt. Vidare är statorsek- tionerna 2 och 3 åtskilda av ett litet luftgap 10 för att minska den inbördes inverkan av magnetfälten i de tvà statorsektionerna 2 och 3. 10 15 20 25 30 35 512784 4 Som en följd kommer vardera statorsektionen att innehålla samma övertoner, men fasförskjutningen av dem kommer att, såsom sedda från den enda (ej visade) rotorn, att upphäva en stor andel av de oönskade övertonerna av högre ordning.

Att sätta samman var och en av statorsektionerna 2 och 3 av de separata enheterna 8 respektive 9 medger en enkel lindning av varje enhet av statorn 1.

De många separata enheterna 8 och 9 (tolv i den aktuella utföringsformen) består av ett kompositmaterial 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 isole- ringsskiktet mellan pulverpartiklarna ej skall förstöras.

Detta innebär att en massproduktion av de separata enheterna 8 och 9 är möjlig och ej resulterar i något materialspill, och vidare erhålles en färdigpressad enhet med höga toleranser, vilken ej kräver någon eller endast ringa bearbetning.

Såsom visat för en enhet 8 och en enhet 9 i fig 2 är varje tands 6, 7 axiella längd mindre än den axiella längden hos den angränsande delen av oksektionen 4, 5.

Förlängningen av oksektionerna 4, 5 axiellt förbi tänderna 6, 7 är asymmetrisk på de två axiella sidorna om dem och ökar kärnans aktiva längd samt minskar järnför- lusterna och magnetiseringsströmmen, så att en mer effek- tiv maskin åstadkommes. Vidare förbättras värmeöver- föringen från lindningarna till statorn genom de axiella förlängningarna av oket invid spolvarvsdelarna utanför lindningsspåren.

Ovan beskrivna utformning kan användas för minskning av den totala lindningslängden och därmed minskning av den elektriska maskinens dimensioner med bibehållna prestanda.

Såsom visat på ritningarna sträcker sig tändernas 6 och 7 spetsar ll sig också axiellt förbi huvuddelen av tänderna på dessas båda axiella sidor. Förlängningen av 10 15 20 25 512784 5 tändernas spetsar medger en minskning i luftgapsreluk- tansen, vilket ger en motsvarande reducering i magneti- seringsströmmen. Detta kompenserar de skadliga effekterna av den relativt låga permeabiliteten hos pulverjärn.

En ytterligare fördel med användning av pulver- material är att tandens tvärsnittsprofil kan avrundas eller göras oval, så att en skarp böjning av spolvarven elimineras och risken minskas för genomträngning av isoleringen vid hörnen. Detta tillåter användning av en tunnare isolering, vilket resulterar i en väsentlig fördel termiskt. Lindningsarrangemanget kan innefatta en icke-överlappande lindning pà varje tand, vilket för- enklar lindningsoperationen och medger att mycket höga packningsfaktorer kan uppnås.

Det skall pàpekas att induktionsmotorns rotor (ej visad i fig l och 2) företrädesvis är av konventionell utformning.

Fastän endast en utföringsform av föreliggande upp- finning har beskrivits ovan är det uppenbart för de pà området erfarna att ett flertal modifieringar är möjliga utan att man gàr utanför uppfinningens ram. Uppfinningen kan således användas i maskiner med en yttre rotor i stället för den exemplifierade inre rotorn.

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

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 512784 6 PATENTKRAV

1. Stator för en elektrisk induktionsmaskin, inne- fattande åtminstone två statorsektioner (2, 3) i två olika axiella lägen, varvid varje sektion har ett flertal i omkretsled åtskilda, 7) och varje tand har en enkel lindning, varjämte stator- radiellt sig sträckande tänder (6, sektionerna är inbördes fasförskjutna för att minska verkan av andra övertoner än de arbetande övertonerna.

2. Stator enligt krav 1, innefattande åtminstone två statorsektioner (2, 3), som är fysiskt fasförskjutna med en elektrisk vinkel, varvid de elektriska matningarna av statorsektionerna också är förskjutna med en elektrisk vinkel.

3. Stator enligt krav 2, innefattande två stator- sektioner (2, 3), som är fysiskt fasförskjutna med l80° elektriskt i en till snedställningen relaterad vinkel, varvid deras elektriska matningar är förskjutna med l80° elektriskt.

4. Stator enligt krav 1, varvid statorn (1) har ett jämnt antal n statorsektioner (2, 3), vilka är fysiskt en till fasförskjutna med i huvudsak 360°/n elektriskt + snedställningen relaterad vinkel, varjämte en n/2 av statorsektionerna har sina elektriska matningar fasför- skjutna med l80° elektriskt.

5. Stator enligt något av kraven 1-4, varvid varje statorsektion (2, 3) har samma antal tänder (6, 7).

6. Stator enligt något av kraven 1-4, varvid varje statorsektion (2, 3) består av ett magnetiskt pulver.

7. Stator enligt krav 6, varvid varje statorsektion (2, 3) består av ett flertal separata enheter (8, 9), varvid varje enhet innefattar en tand (6, 7) och en angränsande del av ett ok (4, 5) hos statorn (1).

8. Stator enligt krav 7, varvid varje enhet (8, 9) också innefattar en av de enkla lindningarna. 10 512784 7

9. Stator enligt krav 7 eller 8, varvid angränsande delar av oket (4, 5) sträcker sig axiellt förbi tänderna (6, 7) åtminstone pà en av dessas axiella sidor.

10. Stator enligt nàgot av kraven 1-9, varvid tändernas (6, 7) spetsar (ll) sträcker sig axiellt förbi huvuddelen hos tänderna pà åtminstone en av dessas axiella sidor.

ll. Stator enligt nàgot av kraven 1-10, varvid varje tand (6, 7)

12. Stator enligt nàgot av kraven 1-ll, varvid har en avrundad profil. statorsektionerna (2, 3) är åtskilda axiellt.