SE520850C2

SE520850C2 - Stator for an electric alternator

Info

Publication number: SE520850C2
Application number: SE9800019A
Authority: SE
Inventors: Per-Olof Berg; Maija Parviainen; Peter Stering; Anders Wallenaas; Henry Siberg; Torbjoern Wass; Anders Bjoerklund
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2003-09-02
Also published as: AU2195199A; SE9800019L; WO1999035728A1; SE9800019D0

Abstract

A stator for an electric alternating current machine comprises a stator body (1) adapted to receive a rotor and at least two windings (6, 8, 10) of coils of wires with conductors each surrounded by an insulating sheath running to and fro substantially in the axial direction of the stator body and returning through loops (3) axially outside the stator body. The insulating sheath of the wires comprises an inner layer electrically insulating and surrounding the conductor and an outer protective layer of a material with a high resistance to mechanical influence and quick temperature changes, and loops belonging to different windings bear against each other or are mutually separated by only air and are allowed to come to bear against each other at at least one location.

Description

20 25 30 35 520 850 ställe utan för att överhuvudtaget fysiskt separera sådana slingor från varandra så kallade mellanlägg, varvid dessa i fallet av flera faser och då slingorna således tillhör olika faslindningar dessa kallas fasmellanlägg, av ett isolerande material, vanligtvis ark. av' polyesterfibrer eller aramid- fibrer, polyesterfiln1 eller laminatkombinationer av' dessa material. Dessa mellanlägg anordnas för att förhindra överslag mellan ledarna hos slingorna tillhörande olika lindningar på grund av de potentialskillnader som föreligger mellan dessa. Sådana mellanlägg har ansetts vara nödvändiga även om den respektive ledare omgivande isoleringsmanteln i sig är dimensionerad för att tåla de uppträdande potential- skillnaderna utan någon risk för överslag eller lokala partiella urladdningar, så kallade glimurladdningar, vilka skulle kunna förstöra isoleringen och leda till fallerande av motorn. Det är nämligen sä att vid hanterandet av tràd- _härvorna för att applicera dem pà plats i statorn, vanligt- vis genom så kallad plocklindning, utsätts dessa, inte minst på grund av kravet pà så stor fyllnadsgrad och korta härv- ändor som tillsammans ger så tät packning som nbjligt, för mekaniska pàkänningar som kan ge sprickbildningar och skrapskador som försämrar isoleringsmantelns spänningstàlig- het pà vissa ställen. Vidare utsätts lindningarna speciellt i frekvensomriktardrift stundom för relativt snabba tempe- raturväxlingar, vilka har en tendens att genom kontraktioner och expansioner av isoleringsmanteln genom sprickbildning lokalt sänka respektive tràds genomslagsfältstyrka markant. 5 25 820 place but in order to physically separate such loops from each other so-called spacers, these in the case of several phases and when the loops thus belong to different phase windings these are called phase spacers, of an insulating material, usually sheets. of 'polyester fibers or aramid fibers, polyester fil11 or laminate combinations of' these materials. These spacers are arranged to prevent overlap between the conductors of the loops belonging to different windings due to the potential differences that exist between them. Such spacers have been considered necessary even if the insulation conductor surrounding the respective conductor itself is dimensioned to withstand the potential differences occurring without any risk of flashover or local partial discharges, so-called glow discharges, which could damage the insulation and lead to motor failure. . This is because when handling the wire skeins to apply them in place in the stator, usually by so-called pick winding, they are exposed, not least due to the requirement for such a large degree of filling and short twist ends which together give so tight sealing as appropriate, for mechanical stresses that can cause cracks and scratches that impair the tensile strength of the insulation jacket in some places. Furthermore, especially in frequency converter operation, the windings are sometimes exposed to relatively rapid temperature changes, which have a tendency to significantly lower the breakdown field strength of the respective wire through contractions and expansions of the insulation sheath through crack formation.

Nämnda mellanlägg har hittills applicerats för hand, vilket har' krävt betydande tid. och resurser. Dessutonl har denna applicering för hand normalt pàtvingat ett applicerande av en lindning ät gängen hos växelströmsmaskinen i fràga och därefter applicerande av ett lager mellanlägg på denna för hand innan statorkroppen kan àterföras till en automatiserad process för att applicera nästa lindning. Detta betyder att avsevärda störningar i den automatiserade processen och 10 15 20 25 30 35 520 850 tillkommande tidsåtgång uppstår vid applicerandet av nämnda mellanlägg. Det har försökts att mildra denna olägenhet ge- nom att applicera samtliga lindningar pà statorkroppen i ett svep och därefter söka pressa ned nämnda nællanlägg mellan de olika härvslingorna som skall separeras från varandra, men detta är krångligt och för vissa typer av maskiner inte alls görligt.The said inserts have hitherto been applied by hand, which has' required considerable time. and resources. In addition, this application by hand has normally forced an application of a winding to the threads of the AC machine in question and then application of a layer of spacers thereon by hand before the stator body can be returned to an automated process for applying the next winding. This means that considerable disturbances in the automated process and additional time required occur during the application of said spacer. Attempts have been made to alleviate this inconvenience by applying all the windings to the stator body in one sweep and then seeking to press down said needle abutment between the various winding loops to be separated from each other, but this is cumbersome and for some types of machines not feasible at all.

Genom US 4 227 106 är en stator till en elektrisk växel- strömsmaskin tidigare känd, hos vilken fasmellanläggen har utelämnats, och det anges att detta har kunnat göras genom att huvud- och hjälplindningarna har placerats på ett spe- ciellt sätt, så att spänningarna mellan de delar som ligger intill varandra blir tillräckligt låga för att ” insulation ladders” skall kunna undvikas. Det framgår" emellertid att packningen av lindningarna ej är speciellt tät, och någon _tanke ägnas inte åt att de mekaniska påkänningar som lind- skulle tràdhärvorna skulle kunna nödvändiggöra ett placerande av ningarna kunna utsättas för vid hanterandet av mellanlägg mellan dessa. Det problem som föreliggande upp- finning söker lösa har överhuvudtaget inte beaktats hos sta- torn enligt mothållningen.From U.S. Pat. the adjacent parts are low enough to avoid insulation ladders. It appears, however, that the packing of the windings is not particularly tight, and no thought is given to the fact that the mechanical stresses which the winding twists could necessitate a placement of the windings could be subjected to when handling spacers between them. finning seeks redemption has not been taken into account at all with the state according to the opposition.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en stator av det slag som anges i ingressen hos föreliggande ansökans patentkrav 1, vilken har en stor fyllnadsgrad och tät packning av härvslingorna och ändock en hög spännings- tålighet i kombination med en möjlighet till effektiv till- verkning därav.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a stator of the type stated in the preamble of claim 1 of the present application, which has a high degree of filling and tight packing of the coil loops and yet a high voltage resistance in combination with an option to effect thereof.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att en sådan stator är kännetecknad av kombinationen av à ena sidan att tràdarnas isoleringsmantel innefattar ett ledaren omgivande elektriskt isolerande inre skikt och ett yttre skyddsskikt 10 15 20 25 30 35 520 850 av ett material med hög resistens mot mekanisk påverkan och snabba temperaturförändringar och å andra sidan att slingor- na tillhörande olika lindningar på nämnda ena ställe är i anliggning mot varandra eller inbördes separerade av endast luft och tillåts komma till anliggning mot varandra, och av att det yttre skiktet är bildat av en organisk polymer för- sedd med ett fyllmedel i pulverform, och att fyllmedlet ut- gör åtminstone 10 volym-% av det yttre skiktet och är bildat av Crgg, Fegg eller en blandning av Crgk och Fegg.This object is achieved according to the invention in that such a stator is characterized by the combination of on the one hand that the insulating sheath of the wires comprises an electrically insulating inner layer of the conductor and an outer protective layer of a material with high resistance to mechanical impact. and rapid temperature changes and on the other hand that the loops belonging to different windings at said one place are in contact with each other or mutually separated by air only and are allowed to come into contact with each other, and that the outer layer is formed of an organic polymer for seen with a filler in powder form, and that the filler constitutes at least 10% by volume of the outer layer and is formed by Crgg, Fegg or a mixture of Crgk and Fegg.

Härigenom blir det möjligt att på nämnda ställe klara sig utan nämnda mellanlägg mellan slingor tillhörande olika lindningar trots tät packning och relativt hàrdhänt hante- rande av slingorna vid applicerande av lindningshärvorna i statorkroppen.This makes it possible to manage in the said place without the said spacing between loops belonging to different windings despite tight packing and relatively hard handling of the loops when applying the winding twists in the stator body.

*Det medges att en tråd av det slag som här använts för att undvika behovet av nämnda mellanlägg i och för sig är tidi- gare känd genom sökandens eget svenska patent 457 031, men där används denna tråd endast för att den har förmåga att klara höga spänningar' utan. glimning, och någon. tanke har inte ägnats på problem med mekaniska pàkänningar.* It is admitted that a thread of the kind used here to avoid the need for the said spacer per se is previously known by the applicant's own Swedish patent 457 031, but there this thread is used only because it has the ability to withstand high tensions' without. glimpse, and someone. thought has not been given to problems with mechanical stresses.

Föreliggande uppfinning grundar sig således på den. över- raskande upptäckten och insikten att en tråd av det slag som finns beskriven i svenska patentet 457 031 kan användas i statorer hos elektriska växelströmsmaskiner hos vilka önske- mål finns om en tät packning av härvslingorna under samtidig förhållandevis hårdhänt behandling därav för att till en låg produktionskostnad. erhålla en. hög fyllnadsgrad. utan. något avkall på trådarnas spänningstàlighet. Det är således något helt nytt att utnyttja den mekaniska tuffhet som en tråd av detta slag har visat sig ha för att lösa det problem som ligger till grund för föreliggande uppfinning. Ingenting hos den tidigare kända tekniken antyder att det skulle vara möj- ligt eller ens önskvärt att klara sig utan nämnda mellanlägg 10 15 20 25 30 35 520 850 vid tät packning och hårdhänt hantering av lindningarna ge- nom användande av någon typ av ledare med tillräckligt hög beständighet mot mekanisk åverkan. US 4 227 106 visar endast att det går att klara sig utan xnellanlägg onl huvud- och hjälplindningarna anordnas på ett visst inbördes sätt, men det sägs ingenting om att det skulle vara själva materialet på trådarna som gör detta möjligt och att någon hàrdhänt hantering därav skulle kunna accepteras.The present invention is thus based on it. surprising discovery and the realization that a wire of the type described in Swedish patent 457 031 can be used in stators of electric AC machines in which there is a desire for a tight packing of the coil loops during simultaneous relatively harsh treatment thereof in order to a low production cost. obtain one. high degree of filling. without. some renunciation of the tensile strength of the threads. Thus, it is something completely new to use the mechanical toughness that a wire of this kind has been shown to have to solve the problem underlying the present invention. Nothing in the prior art suggests that it would be possible or even desirable to do without the said spacer with tight packing and heavy handling of the windings by using any type of conductor with sufficient high resistance to mechanical damage. U.S. Pat. be acceptable.

Genom uppfinningen kan således arbetsmomentet att applicera ett mellanlägg mellan nämnda lindningar på åtminstone nämnda ena ställe undvikas och därigenonx manuell arbetstid och resurser sparas. Därvid blir inbesparingen som störst, då, såsom är fallet hos en föredragen utföringsform av uppfin- ningen, slingor tillhörande olika lindningar ligger tätt ihop på flera ställen och är på samtliga dessa ställen i an- liggning mot varandra eller inbördes separerade av endast luft, då i nämnda mellanlägg kan helt bortfalla och det blir möjligt ett sådant fall arbetsmomentet att applicera att applicera samtliga lindningar i ett enda arbetssteg eller omedelbart efter varandra i en automatiserad process utan mellanliggande avlägsnande av statorkroppen från denna process.Thus, by the invention, the work step of applying a spacer between said windings at at least one said place can be avoided and thereby manual working time and resources are saved. The saving is greatest when, as is the case with a preferred embodiment of the invention, loops belonging to different windings lie close together in several places and are in all these places in contact with each other or mutually separated by only air, when in said spacer can be completely omitted and it becomes possible in such a case the work step to apply to apply all the windings in a single working step or immediately after each other in an automated process without intermediate removal of the stator body from this process.

Det påpekas att det med definitionen "eller inbördes sepa- rerande av endast luft" avses bringas till uttryck att det inte finns något extra isoleringselement mellan slingor tillhörande olika lindningar på ifrågavarande ställen, men det är naturligtvis fullt möjligt att de är separerade av stelnat impregneringsmedel, såsom impregneringsharts, med vilket hela lindningshärvorna dränkts in för stabilisering därav.It is pointed out that the definition "or mutual separation of air only" is intended to express that there is no additional insulating element between loops belonging to different windings at the places in question, but it is of course quite possible that they are separated by solidified impregnating agent, such as impregnation resin, with which the entire winding coils are soaked for stabilization thereof.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är det yttre skyddsskiktet av det inre isoleringsskiktet nbt glimning skyddande material. Genom att förläna det yttre 10 15 20 25 30 35 520 850 skyddsskiktet leringsmantel även denna egenskap kommer tràdarnas iso- att tàla. högre spänningar, så att det även under extrema förhàllanden ej är av någon nackdel att nägra mellanlägg ej finnes mellan de olika lindningarna där dessa ligger tätt intill varandra.According to another preferred embodiment of the invention, the outer protective layer of the inner insulating layer is a non-glare protective material. By imparting this protective property to the outer layer of the clay layer also this property, the threads of the threads will withstand. higher voltages, so that even in extreme conditions it is of no disadvantage that there are no gaps between the different windings where these are close together.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den organiska polymeren en konventionell tràdisoleringslack.According to another preferred embodiment of the invention, the organic polymer is a conventional wire insulation lacquer.

Exempel pà sàdana lacker anges i ovan nämnda svenska patent, _fördelaktigt för de egenskaperna hos tràdisoleringen samt appliceringen av denna och det har befunnits efterfrågade att den organiska polymeren föreligger i denna form.Examples of such lacquers are given in the above-mentioned Swedish patents, advantageous for the properties of the wire insulation and its application, and it has been found that the organic polymer is present in this form.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är det yttre skiktet tunnare än det inre skiktet, vilket är fördelaktigt för att bibehålla de dielektriska förlusterna i _ isoleringen pà en läg nivà.According to another preferred embodiment of the invention, the outer layer is thinner than the inner layer, which is advantageous for maintaining the dielectric losses in the insulation at a low level.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är lindningarna. bildade av' sä kallad. PREST-träd. vilken. är framtagen av sökanden ocht är föremål för ovan Denna träd, nämnda svenska patent, har visat sig giva lindningar, vars trådar motstâr mekaniska pàkänningar, snabba temperatur- förändringar samt höga spänningar utan anordnande av nämnda mellanlägg pà ett bättre sätt än tidigare kända statorer med lindningarna uppbyggda av traditionell träd och med nämnda mellanlägg.According to another preferred embodiment of the invention are the windings. formed by 'so-called. PREST tree. which. This tree, the Swedish patent, has been shown to give windings, the wires of which resist mechanical stresses, rapid temperature changes and high voltages without arranging said spacers in a better way than previously known stators with the windings. built of traditional trees and with the said inserts.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är statorn utformad för en trefasmaskin och uppvisar en lind- ning för varje fas, och de olika lindningarna ligger genom slingor axiellt utanför statorkroppen pà skilda ställen tätt ihop i anliggning mot varandra eller inbördes separerade av endast luft. arbetsmoment in, dä hos en tidigare känd stator hos en sàdan I fallet av en sàdan trefasmaskin sparas två maskin mellanlägg mäste appliceras först efter anbringande 10 15 20 25 30 520 850 av en första faslindning i statorkroppen och sedan efter ett därpå följande anbringande av en andra faslindning i stator- kroppen, vilket innebär en betydande nærtid i. förhållande till uppfinningen, då statorkroppen mäste två gånger avlägs- robot eller dylikt, cerandet av lindningshärvorna i statorkroppen. nas fràn den naskin, som utför appli- Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är statorns lindningar utformade att anslutas till en anordning för frekvensomriktardrift av en växelströmsmotor av vilken statorn bildar del. Det är just vid sådan frekvensomriktar- drift av växelströmsmotorer som det hittills varit viktigt att ha nämnda mellanlägg pà grund av de termiska variationer bland annat pà grund av de övertonsströmmar som alstras och ger som lindningshärvorna utsätts för ivid sådan drift, upphov till extra strömvärmeförluster jämfört med om motorn _skulle ha körts direkt pá nätspänning.According to another preferred embodiment of the invention, the stator is designed for a three-phase machine and has a winding for each phase, and the different windings lie through loops axially outside the stator body in different places close together in contact with each other or mutually separated by air only. In the case of such a three-phase machine, two machine spacers are saved and must be applied only after application of a first phase winding in the stator body and then after a subsequent application of a second phase winding in the stator body, which means a significant short time in relation to the invention, when the stator body has to be twice removed by a robot or the like, the winding of the winding twists in the stator body. According to another preferred embodiment of the invention, the windings of the stator are designed to be connected to a device for frequency drive operation of an alternating current motor of which the stator forms part. It is precisely in such frequency drive operation of AC motors that it has hitherto been important to have the said spacers due to the thermal variations, among other things due to the harmonic currents that are generated and which the winding coils are exposed to during such operation, giving rise to extra current heat losses compared to if the motor _would have run directly on mains voltage.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen samt övriga osjälvständiga patentkrav.Additional advantages and advantageous features of the invention appear from the following description and other dependent claims.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Hår nedan beskrivs först i korthet en stator enligt tidigare känd teknik och sedan en stator enligt en föredragen ut- föringsform av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka: Fig 1 och 2 i förenklad perspektivvy framställer en tidigare känd stator under olika stadier av dess framställ- ning, lO 15 20 25 30 35 520 850 fig 3 är en fig 2 motsvarande vy av en stator enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, men med samtliga lindningar applicerade i statorkroppen, fig 4 är en mycket förenklad, delvis skuren vy av statorn i fig 3 betraktad i radiell riktning, fig 5 är en i likhet med fig 4 förenklad vy av statorn enligt fig 3 i axiell riktning, fig 6 är en förenklad snittvy genom en del av en träd använd för lindningarna hos statorn enligt fig 3, och fig 7 är ett diagram illustrerande temperaturvariationer hos lindningarna i statorer under en procedur av jämförande tester av statorer enligt känd teknik och enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following is a brief description of a stator according to the prior art and then a stator according to a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings, in which: Figures 1 and 2 in a simplified perspective view show a prior art stator under Fig. 3 is a Fig. 2 corresponding view of a stator according to a preferred embodiment of the invention, but with all the windings applied in the stator body, Fig. 4 is a very simplified, partly Fig. 5 is a simplified sectional view through the stator of Fig. 3 viewed in the radial direction, Fig. 5 is a simplified view of the stator according to Fig. 3 in the axial direction, Fig. 6 is a simplified sectional view through a part of a tree used for the windings of the stator according to Fig. 3, and Fig. 7 is a diagram illustrating temperature variations of the windings in stators during a procedure of comparative tests of stators according to the prior art and according to the invention.

KORT BESKRIVNING AV EN STATOR ENLIGT TIDIGARE KÄND TEKNIK I fig 1 och 2 illustreras schematiskt hur en stator till en elektrisk trefas växelströmsmotor för sinusmatning eller med frekvensomriktarmatning framställes. Statorn uppvisar en statorkropp 1 av järn anordnad att i sitt inre 2 mottaga en icke visad rotor. Motorn är fyrpolig, och det illustreras i fig l hur en första faslindning 6 av härvor av trådar med av en. egen isoleringsmantel omgivna ledare 4 löper* franl och äter väsentligen i statorkroppens axiella riktning genom att vara mottagna i. axiella spàr 55 hos statorkroppen. Därvid vänder härvorna genom slingor 3 anordnade axiellt utanför statorkroppen JH Härvorna dras iJ1 i nämnda spår för hand eller genom en maskin, varvid trådarna utsätts för mekanisk påverkan och vid konventionellt utformade trådar kan de skadas, exempelvis genom lokala sprickbildningar och bort- skrapning av isolation. Det är nämligen viktigt att fä in sä 10 15 20 25 30 35 520 850 många trådar som möjligt per spår 5, vilket medför betydande påkänningar på dessa när de förs genom spåren. När en faslindning bringas på plats limmas på insidan av denna runtom så kallade fasmellanlägg 7 av isoleringsmaterial, exempelvis ark av polyesterfibrer, såsom illustreras i fig 1. Detta görs för' hand, och tar en icke oansenlig tid i anspråk. Dessutom näste statorkroppen vanligtvis avlägsnas från arbetsstationen, hos vilken statorlindningarna appli- ceras. När' sedan. dylika fasmellanlägg applicerats runtom- gående förs härvorna tillhörande en andra faslindning 8 in i därför avsedda spår 5, på liknande sätt som den första faslindningen 6. Därvid kommer slingor tillhörande olika lindningar att ha ett fasmellanlägg nællan sig, vilket är speciellt viktigt där de löper tätt förbi varandra, såsom i dessas korsningspunkter i den region 9 där härvslingorna 3 föds ur en axiellt löpande del av respektive härva respek- _tive övergår i en sådan. När detta gjorts anbringas sedan på ovan beskrivet sätt fasmellanlägg på insidan av slingorna tillhörande den andra faslindningen 8 innan den tredje faslindningen appliceras på samma sätt.BRIEF DESCRIPTION OF A STATOR ACCORDING TO PRIOR ART In Figs. The stator has a stator body 1 of iron arranged to receive in its interior 2 a rotor (not shown). The motor is four-pole, and it is illustrated in Fig. 1 how a first phase winding 6 of strands of wires with of one. conductor 4 surrounded by its own insulating sheath 4 runs * from and eats substantially in the axial direction of the stator body by being received in axial grooves 55 of the stator body. The coils are thereby turned through loops 3 arranged axially outside the stator body JH. Namely, it is important to get in as many wires as possible per groove 5, which causes significant stresses on these when they are passed through the grooves. When a phase winding is brought into place, glued on the inside of it around so-called phase spacers 7 of insulating material, for example sheets of polyester fibers, as illustrated in Fig. 1. This is done by hand, and takes a not insignificant amount of time. In addition, the next stator body is usually removed from the workstation to which the stator windings are applied. When 'then. such phase spacers have been applied circumferentially, the coils belonging to a second phase winding 8 are inserted into the intended grooves 5, in a similar manner as the first phase winding 6. In this case, loops belonging to different windings will have a phase spacer near them, which is especially important past each other, as in their intersection points in the region 9 where the coil loops 3 are born from an axially extending part of the respective coil or merge into one. When this has been done, in the manner described above, phase spacers are then applied to the inside of the loops belonging to the second phase winding 8 before the third phase winding is applied in the same way.

Det illustreras i fig 4 hur härvorna tillhörande de olika faslindningarna löper i statorkroppens axiella riktning på väsentligen samma avstånd från statorns axel, så att de läm- nar statorkroppen vid punkter liggande väsentligen utmed en gemensam omkrets kring statorns axel. Därvid överlappar slingor tillhörande olika lindningar varandra vad gäller ut- sträckningen i statorns omkretsriktning, så att härvslingor tillhörande olika lindningar har att sträcka sig på olika avstånd från statorns axel, såsom illustreras i fig 2, där den första faslindningens slingor 6 är böjda radiellt utåt med. avseende på slingorna tillhörande den andra faslind- ningen 8. Såsom framgår av fig 1 och 2 kommer därvid tre i omkretsriktningen på varandra följande spår att vara Vigda för den första faslindningen, de tre därpå följande för den 10 15 20 25 30 35 520 850 lO andra faslindningen, och slutligen de tre nästkommande för den tredje faslindningen, varpå detta upprepas fyra gånger. Även av fig 5 framgår denna anordning av faslindningarna, vilken i sig är konventionell, och dessa faslindningar app- liceras genom så kallad plocklindning. Därvid är den tredje faslindningen försedd med hänvisningsbeteckningen 10.It is illustrated in Fig. 4 how the coils belonging to the different phase windings run in the axial direction of the stator body at substantially the same distance from the stator axis, so that they leave the stator body at points lying substantially along a common circumference about the stator axis. In this case, loops belonging to different windings overlap in the circumferential direction of the stator, so that winding loops belonging to different windings have to extend at different distances from the axis of the stator, as illustrated in Fig. 2, where the first phase winding loops 6 are bent radially outwards with . with respect to the loops belonging to the second phase winding 8. As can be seen from Figs. the second phase winding, and finally the next three for the third phase winding, whereupon this is repeated four times. Fig. 5 also shows this device of the phase windings, which in itself is conventional, and these phase windings are applied by so-called pick winding. In this case, the third phase winding is provided with the reference numeral 10.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I fig 3 illustreras en stator enligt en föredragen ut- föringsfornx av' uppfinningen, och i. denna figur' har samma hänvisningsbeteckningar använts för element som har sin mot- svarighet hos statorn illustrerad i fig 1 och 2. Den uppfin- ningsenliga statorn. skiljer sig från den enligt tidigare _känd teknik genom att inte några fasmellanlägg är anordnade mellan de olika faslindningarna, utan dessa tillåts komma i anliggning mot varandra, där detta är nödvändigt. Härigenom blir av förklarliga orsaker processen för applicerande av statorlindningarna betydligt förenklad. i förhållande till den tidigare kända tekniken.DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION Fig. 3 illustrates a stator according to a preferred embodiment of the invention, and in this figure the same reference numerals have been used for elements having their equivalent in the stator 1 and illustrated The stator according to the invention. differs from that according to the prior art in that no phase spacers are arranged between the different phase windings, but these are allowed to come into contact with each other, where this is necessary. As a result, for obvious reasons, the process for applying the stator windings is considerably simplified. in relation to the prior art.

Detta möjliggörs genom uppbyggnaden av den isoleringsmantel som omger ledaren hos de trådar som används i lindningarna hos den uppfinningsenliga statorn, och hur denna isolerings- mantel är uppbyggd framställs schematiskt i fig 6, som är ett längssnitt genom en del av en sådan tråd. Tråden i fråga är en så kallad PREST-tråd, såsom denna finns beskriven i sökandens egna svenska patent 8701214-2, vilket innebär att tràdens elektriska ledare ll är omgiven av en isolerings- mantel 12, vilken är bildad av ett inre skikt 13 av isole- ringsmaterial, film, polyimid, såson1 exempelvis en prefabricerad polymer- exempelvis av polyester, polyesterimid, polyamidimid, polypropylen dylikt. Utanför det skiktet 13 är ett yttre skyddsskikt 14 av ett material med eller inre 10 15 20 25 30 520 850 ll hög resistens mot mekanisk påverkan och snabba temperatur- förändringar och även med en hög glimningsresistens anord- nat. Därvid är det yttre skiktet bildat av en organisk polymer, såsom en konventionell trådisoleringslack, såsom av polyesterimid, eller dylikt, till åtminstone 10 volym-%, lämpligen mellan 10 och 40 av det yttre skiktet, varvid fyllmedlet är bildat av Crgg, Fegg eller en blandning av Cr¿% och Fefg. polyamidimid, polyuretan, epoxiharts vilken är försedd. med. ett fyllmedel i pulverform volym-%, Därvid är det yttre skiktet företrädesvis tunnare än det inre skiktet, så att dielektriska förlusterna i isoleringen hålls på en låg nivå. Förekomsten av det yttre skiktet 14 gör att trådarnas isolering blir mycket tålig för den mekaniska behandling' de utsätts för' vid. applicerande av' härvorna i statorkroppen och senare temperaturförändringar vid drift av motorn, så att trådarnas isoleringsmantel väl klarar av att _ stå emot de potentialskillnader som kan uppträda mellan slingor' hos intilliggande faslindningar, tätt ihop, där dessa ligger utan någon risk för elektriska genombrott, som skulle förstöra isoleringsmanteln.This is made possible by the construction of the insulating sheath surrounding the conductor of the wires used in the windings of the stator according to the invention, and how this insulating sheath is constructed is shown schematically in Fig. 6, which is a longitudinal section through a part of such a wire. The wire in question is a so-called PREST wire, as described in the applicant's own Swedish patent 8701214-2, which means that the electrical conductor 11 of the wire is surrounded by an insulating sheath 12, which is formed by an inner layer 13 of insole. ring material, film, polyimide, such as, for example, a prefabricated polymer - for example of polyester, polyesterimide, polyamidimide, polypropylene and the like. Outside that layer 13, an outer protective layer 14 of a material with or inner 10 15 20 25 30 520 850 ll high resistance to mechanical action and rapid temperature changes and also with a high glare resistance is provided. In this case, the outer layer is formed of an organic polymer, such as a conventional wire insulation lacquer, such as of polyesterimide, or the like, to at least 10% by volume, preferably between 10 and 40 of the outer layer, the filler being formed of Crgg, Fegg or a mixture of Cr¿% and Fefg. polyamidimide, polyurethane, epoxy resin which is provided. with. a filler in powder form volume%. In this case, the outer layer is preferably thinner than the inner layer, so that the dielectric losses in the insulation are kept at a low level. The presence of the outer layer 14 makes the insulation of the wires very resistant to the mechanical treatment 'to which they are subjected'. application of the 'coils in the stator body and subsequent temperature changes during operation of the motor, so that the insulating sheath of the wires is well able to withstand the potential differences which may occur between loops' of adjacent phase windings, close together, where these lie without any risk of electrical breakthrough; which would destroy the insulating jacket.

Jämförande försök har genomförts för att kontrollera tålig- heten hos lindningarna hos en enligt fig 3 utformad uppfin- ningsenlig stator relativt en stator utformad såsom indi- keras i fig 2 för extrema förhållanden. Därvid cyklades fem olika motorer, tillverkade i en automatiserad produktions- verkstad, mellan 60°C och 180°C på tre minuter med en maximal temperaturderivata av 60°C/min, såsom illustreras i fig 7. Resultaten framgår av nedanstående tabell.Comparative experiments have been carried out to check the durability of the windings of a stator according to the invention designed according to Fig. 3 relative to a stator designed as indicated in Fig. 2 for extreme conditions. Five different motors, manufactured in an automated production workshop, were cycled between 60 ° C and 180 ° C in three minutes with a maximum temperature derivative of 60 ° C / min, as illustrated in Fig. 7. The results are shown in the table below.

Motor Trådlack Fasmellanlägg Antal cykler till genomslag l Standard utan 10 2 Standard med 120 3 Standard med 290 4 PREST utan 684 5 PREST utan 552 10 15 20 25 520 850 12 Av dessa försök framgàr att helt överraskande motorerna ut- förda, med PREST-tråd och utan fasmellanlägg klarade fler cykler än standardmotorerna med fasmellanlägg.Engine Wire lacquer Phase intermediate system Number of cycles for breakthrough l Standard without 10 2 Standard with 120 3 Standard with 290 4 PREST without 684 5 PREST without 552 10 15 20 25 520 850 12 From these experiments it appears that quite surprisingly the motors performed, with PREST wire and without phase spacers managed more cycles than the standard motors with phase spacers.

En motor av det uppfinningsenliga slaget körs i frekvens- omriktardrift (PWM) varvid denna frekvens typiskt sett kan ligga mellan 50 och 200 Hz, ligger i regionen 1-3 kHz, genom utnyttjande av pulsbreddsmodulering för alstrande av växelströmmar med önskad frekvens, medan pulsbreddsmoduleringsfrekvensen typiskt sett Uppfinningen är givetvis inte pà något sätt begränsad till den ovan beskrivna föredragna utföringsformen, utan en mängd möjligheter till nwdifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman pà området, utan att denne för den skull av- viker fràn uppfinningens grundtanke.A motor of the type according to the invention is run in frequency converter operation (PWM), this frequency typically being between 50 and 200 Hz, is in the region 1-3 kHz, by using pulse width modulation to generate alternating currents with the desired frequency, while the pulse width modulation frequency is typically The invention is of course not in any way limited to the preferred embodiment described above, but a number of possibilities for modifications thereof will be obvious to a person skilled in the art, without the latter deviating from the basic idea of the invention.

Exempelvis skulle sàson1 ovan nämnts antalet faser liksom poler' hos 'växelströmsmaskinerx kunna. vara. ett annat. Lind- ningarna skulle även kunna vara anordnade pá annat sätt relativt statorkroppen. 10 eller Dessutonl kan lindningarna till Exempelvis skulle poltalet kunna vara 2, 4, 6, 8, maskinen kunna vara màngpolig. kombineras med olika poltal för tvàhastighetsmotorer, exempel 2/4-, 2/8-, 4/6-, 4/8- och 6/8-poliga.For example, season 1 above mentioned the number of phases as well as poles 'of' AC machinesx could. be. another. The windings could also be arranged in another way relative to the stator body. 10 or In addition, the windings to For example, the pole number could be 2, 4, 6, 8, the machine could be multipole. combined with different pole numbers for two-speed motors, examples 2 / 4-, 2 / 8-, 4 / 6-, 4 / 8- and 6/8-pole.

Claims

10 15 20 25 30 35 520 850 Pategtkrav

Stator for an electric alternating current machine, which comprises a stator body (1) arranged to receive a rotor and at least two windings (6, 8, 10) of tufts of wires with conductors (11) surrounded by a separate insulating jacket (12). ) running back and forth substantially in the axial direction of the stator body and turning through loops (3) axially outside the stator body, loops belonging to different windings in at least one place lying close together, characterized by the combination of on the one hand that the insulating sheath of the wires comprises a conductor surrounding electrically insulating inner layer (13) and an outer protective layer (14) of a material with high resistance to mechanical action and rapid temperature changes and on the other hand that the loops belonging to different windings at said one place are in contact with each other or mutually separated by only air and allowed to abut against each other, and by the fact that the outer layer (14) is formed of an organic polymer provided with a filler in powder form, and that the filler constitutes at least 10% by volume of the outer layer and is formed of C503, Fe2, O3 or a mixture of Cr2O3 and Fe2O3.

Stator according to Claim 1, characterized in that the outer protective layer (14) is made of a material which protects the inner insulating layer (13) against glare.

Stator according to Claim 1 or 2, characterized in that the organic polymer is a conventional wire insulation lacquer.

Stator according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the outer layer (14) is thinner than the inner layer (13).

Stator according to Claim 3 or 4, in that the windings (6, 8, 10) are formed by so-called PREST wire.

Stator according to one of Claims 1 to 5, in that loops (3) belonging to different windings (6, 8, 10) lie close together at several places and are in all of these places. places adjacent to each other or mutually separated by air only.

Stator according to one of Claims 1 to 6, characterized in that it is designed for a three-phase machine and has a winding (6, 8, 10) for each phase, and that the various windings through loops (3) axially outside the stator body on separate places are close together in abutment with each other or mutually separated by air only.

Stator according to claim 7, in that the coils belonging to the different phase windings (6, 8, 10) run in the axial direction of the stator body at substantially the same distance from the axis of the stator, so that they leave the stator body (1) at points lying substantially along a common circumference about the axis of the stator, that loops belonging to different windings overlap each other in the extent in the circumferential direction of the stator, so that coil loops belonging to different windings have to extend at different distances from the axis of the stator, and that said places comprise in radial direction seen points of intersection between loops (3) belonging to different phase windings (6, 8, 10) in the region (9) where the coil loops are born from an axially running part of each coil and merge into one.

Stator according to claim 8, characterized in that said places, on which the loops belonging to different phase windings are abutting each other or mutually separated by air only, also occur along a central part of the respective loop running substantially in the circumferential direction of the stator ( 3).

Stator according to one of Claims 1 to 9, characterized in that it is designed as part of an electric motor.

Stator according to Claim 10, characterized in that its windings are designed to be connected to a device for frequency-driven operation of the motor. 520 85Ûffwfe: 1; * 15

Stator according to claim 10 or 11, in that it is designed for a four-pole motor.

13. A stator according to claim 10, characterized in that it is designed for a single-phase motor and has two different windings, namely a starting winding and a working winding.