DE10260283A1

DE10260283A1 - Electrical machine

Info

Publication number: DE10260283A1
Application number: DE2002160283
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dressel; Rudolf Senger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15
Also published as: WO2004059818A1; AU2003293811A1

Abstract

Elektrische Maschine mit einem Ständer (1) und einem Läufer und einem zumindest auf dem Ständer (1) befindlichen Wicklungssystem aus Polspulen (5), wobei die Polspulen (5) aus Litzenleiter aufgebaut sind.Electrical machine with a stator (1) and a rotor and a winding system consisting of pole coils (5) at least on the stator (1), the pole coils (5) being constructed from stranded conductors.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Ständer und einem Läufer und einem zumindest auf dem Ständer befindlichen Wicklungssystem, das zumindest teilweise Polspulen aufweist und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elektrischen Maschine.The invention relates to an electrical Machine with a stand and a runner and at least on the stand located winding system, the at least partially pole coils has and a method for producing such an electrical Machine.

Polspulen als Alternative zu gesehnten Spulen umfassen die mechanischen Pole des Ständers. Diese sogenannten Polspulen sind entweder direkt auf die mechanische Pole gewickelt, oder werden auf Schablonen gewickelt, die wiederum an den Polen positioniert werden.Pole coils as an alternative to longed Coils enclose the mechanical poles of the stator. These so-called pole coils are either wound directly onto the mechanical poles, or are wrapped on templates, which in turn are positioned at the poles become.

So ist unter anderem aus US 3 339 097 eine elektrische Maschine bekannt, deren Pole mit Schablonen bestückt sind, die aus Runddraht aufgebaute Polspulen aufweisen. Nachteilig dabei ist, dass diese Polspulen aus Runddraht aufgebaut sind, so dass ein schlechter Füllfaktor vorhanden ist.So is among other things US 3,339,097 an electrical machine is known, the poles are equipped with templates that have pole coils constructed from round wire. The disadvantage here is that these pole coils are constructed from round wire, so that there is a poor fill factor.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine mit Polspulwicklungen zu schaffen, die gegenüber herkömmlichen Polspulen erhöhte Füllfaktoren aufweist und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Maschine anzugeben.The invention is therefore the object to create an electrical machine with pole coil windings, the opposite conventional pole coils increased Fillfactors has and a method for producing such a machine specify.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, dass die Polspulen des Ständers aus Litzenleitern gewickelt sind.The solution to the task succeeds in that the pole coils of the stator are wound from stranded conductors are.

Litzenleiter besteht aus jeweils einzelnen Filamenten, die unterschiedliche Durchmesser und/oder geometrische Querschnittsformen aufweisen können. Durch die Wahl der Querschnitte der einzelnen Filamente des Litzenleiters lässt sich die Steifigkeit bzw. die Flexibilität in vorbestimmbarer Weise beeinflussen.Stranded wire consists of each individual filaments that have different diameters and / or can have geometric cross-sectional shapes. By choosing the cross sections of the individual filaments of the stranded conductor, the stiffness or the flexibility influence in a predeterminable manner.

Ebenso können die einzelnen Filamente künstlich aufgebrachte Isolationsschichten aufweisen. Die Filamente sind aber auch blank innerhalb eines Litzenleiter einsetzbar, wobei durch Oxidation sich auch auf blanken Filamenten dünne Isolationsschichten ausbilden.The individual filaments can also be artificial have applied insulation layers. The filaments are however can also be used bare within a stranded wire, whereby through Oxidation also form thin insulation layers on bare filaments.

Durch Verwendung von Litzenleitern kann der Wickelraum axial und tangential gegenüber herkömmlichen Wicklungsverfahren besser genutzt werden. Der Litzenleiter mit seinen Filamenten, die miteinander verseilt, verwürgt und gegebenenfalls verpresst sind, ist nahezu beliebig verformbar. Der Litzenleiter, weist damit einen rundlichen, viereckigen oder allgemein polygonalen Querschnitt auf, und ist vorteilhafterweise mit einer Außenisolierung versehen. Die Außenisolierung besteht vorzugsweise aus elastischem Material.By using stranded conductors the winding space can be axially and tangentially compared to conventional winding processes be better used. The stranded wire with its filaments stranded together, gagged and if necessary are pressed, can be deformed in almost any way. The stranded wire, thus has a rounded, square or generally polygonal cross-section, and is advantageous with external insulation Mistake. The external insulation is preferably made of elastic material.

Eine Polspule ist gegebenenfalls auch aus mehreren gleichen oder unterschiedlichen Litzenleitern aufbaubar, die verdrillt oder parallel verlegt sind.A pole coil is possibly also from several identical or different stranded conductors buildable, which are twisted or laid in parallel.

Um eine Isolation insbesondere der nicht isolierten Litzenleiter gegenüber dem Blechkörper des Ständers zu erhalten, sind die Polspulen vorzugsweise auf elektrisch nicht leitende Spulenkörper aufzubringen, die auf die mechanischen Pole aufsetzbar sind.To isolate in particular the not insulated stranded wire to the sheet metal body of the stator received, the pole coils are preferably on electrically non-conductive bobbins to apply, which can be placed on the mechanical poles.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einzelne Pole vor Montage der elektrischen Maschine separat zu bewickeln und anschließend die mechanischen Pole zusammenzufügen um so den Ständer einer elektrischen Maschine zu erhalten.Another option is individual Wind the poles separately before installing the electrical machine and subsequently assemble the mechanical poles to make the stand one electrical machine.

Eine weitere Möglichkeit eine elektrische Maschine herzustellen besteht darin, das stanzpaketierte Blechpaket des Ständers mit einzelnen umwickelten Polen zu versehen wird, wobei als elektrische Leiter insbesondere Litzenleiter verwendet werden. Durch die manuelle oder maschinelle Verformbarkeit der Litzenleiter ergibt sich ein vergleichsweise guter Füll grad. Innerhalb einer Phase sind die einzelnen Polspulen zusammenhängend hintereinander auf mehrere mechanische Polen aus einem Litzenleiter wickelbar. Insbesondere ist es vorteilhaft, Spulenanfang und -ende jeder Polspule räumlich voneinander zu trennen, so dass ihre jeweilige Lage unterschiedliche Erdkapazitäten aufweisen und die Lage mit der jeweils geringsten Erdkapazität einer Polspule an der jeweiligen Eingangsspannung liegt.Another possibility is an electrical machine To produce is to include the die-packed sheet metal package of the stand individual wrapped poles to be provided, being an electrical conductor especially stranded wires can be used. By manual or The mechanical deformability of the stranded conductors is comparatively high good filling degree The individual pole coils are connected in succession within a phase Can be wound on several mechanical poles from a stranded wire. In particular, it is advantageous to have the coil start and end of each pole coil spatial separate from each other so that their respective location is different earth capacitances and the location with the lowest earth capacity in each case Pole coil is at the respective input voltage.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention and other advantageous Embodiments of the invention according to the features of the subclaims in the following with the aid of schematically represented exemplary embodiments closer in the drawing explained. In it show:

1 prinzipielle Darstellung einer elektrischen Maschine, 1 basic representation of an electrical machine,

2 einen Querschnitt eines Ständers mit seinen Spulen und den einzelnen Windungen, 2 a cross section of a stator with its coils and the individual turns,

3 einen Ausschnitt eines derartigen Ständers mit einem Zahn und der dazugehörigen Spule. 3 a section of such a stand with a tooth and the associated coil.

1 zeigt eine elektrische Maschine mit einem Ständer 1 und einem nicht näher dargestellten Rotor in einem Gehäuse 9. Der Ständer 1 ist wie prinzipiell dargestellt in Umfangsrichtung in Segmente 2, 2' unterteilbar. Eine nicht näher dargestellte axiale Unterteilung des Ständers 1 ist ebenfalls möglich. Die einzelnen Segmente 2, 2' sind Stoff-, form- oder reibschlüssig miteinander verbindbar. Jedes Segment 2, 2' weist bereits vorab eine Polspule auf, insbesondere einen Litzenleiter. Beim Zusammenbau der elektrischen Maschine sind lediglich die Segmente 2, 2' mechanisch und gegebenenfalls elektrisch zu verbinden. 1 shows an electrical machine with a stand 1 and a rotor, not shown, in a housing 9 , The stand 1 is as shown in principle in the circumferential direction in segments 2 . 2 ' divisible. An axial subdivision of the stand, not shown 1 is also possible. The individual segments 2 . 2 ' can be connected to one another in a material, form or frictional manner. Every segment 2 . 2 ' already has a pole coil in advance, in particular a stranded wire. When assembling the electrical machine are only the segments 2 . 2 ' to connect mechanically and, if necessary, electrically.

Der erfindungsgemäße Aufbau einer elektrischen Maschine mit Polspulen aus Litzenleitern ist selbstverständlich auch bei einer nicht näher dargestellten gehäuselosen elektrischen Maschine anwendbar.The construction according to the invention of an electrical machine with pole coils made of stranded conductors is of course not shown in detail either made homeless electrical machine applicable.

2 zeigt ein Segment 2', das mit weiteren Segmenten 2' zusammengesetzt den gesamten Ständer 1 ergibt. Der Ständer 1 weist in radialer Richtung Zähne 4 auf, die vorzugsweise von Spulenkörpern 3 umfasst sind und die jeweils Polspulen 5 aus Litzenleitern aufweisen. Dabei sind die Polspulen 5 aus runden Litzenleitern gebildet, die aus darstellerischen Gründen ohne die sie bildenden Filamenten dargestellt sind. Einen vergleichsweise besseren Füllgrad erhält man aus rechteckförmigen Litzenleiter wie in 3 dargestellt, die von Hause aus rechteckförmig sind, oder die durch einen Pressvorgang auf dem Spulenkörper 3 oder in der Nut gebildet werden. 2 shows a segment 2 ' that with other segments 2 ' assembled the entire stand 1 results. The stand 1 has teeth in the radial direction 4 on, preferably of bobbins 3 are included and the respective pole coils 5 from stranded conductors. Here are the pole coils 5 formed from round stranded conductors, which are shown without the filaments forming them for illustrative reasons. A comparatively better degree of filling is obtained from rectangular stranded conductors as in 3 shown, which are rectangular in shape, or by pressing on the bobbin 3 or be formed in the groove.

Die Litzenleiter selbst besteht aus einzelnen Filamenten, die vorteilhafterweise verwürgt oder verseift sind. Die Spulenanfänge 6 und die Spulenenden 7 sind räumlich voneinander getrennt. Die äußere Lage am Spulenanfang 6 hat die geringste Erdkapazität, die innere Lage am Spulenende hat die größte Erdkapazität. Der Spulenanfang 6 an der Lage mit geringerer Erdkapazität wird mit. einer Klemme der elektrische Maschine, also mit einem Umrichter oder einem elektrischen Versorgungsnetz elektrisch verbunden und das Spulenende 7 an der Lage mit hoher Erdkapazität wird mit der nächsten Polspule 5 dieser Phase elektrisch leitend verbunden. Dadurch ergibt sich eine äußerst günstige Spannungsverteilung bei Vorgängen im Bereich bis zu einigen MHz.The stranded wire itself consists of individual filaments, which are advantageously choked or saponified. The coil starts 6 and the coil ends 7 are spatially separated from each other. The outer layer at the beginning of the coil 6 has the lowest earth capacity, the inner layer at the end of the coil has the largest earth capacity. The coil start 6 at the location with lower earth capacity. a terminal of the electrical machine, i.e. electrically connected to a converter or an electrical supply network, and the coil end 7 with the next pole coil 5 this phase electrically connected. This results in an extremely favorable voltage distribution for processes in the range up to a few MHz.

Die Litzenleiter können selbst isoliert oder blank ausgeführt sein. Falls die isolierten Litzenleiter für die Polspulen verwendet werden ist keine zusätzliche Isolation zwischen Blechkörper des Ständers 1 und den Litzenleitern notwendig. Falls blanke Litzenleiter verwendet werden oder nur eine geringe Isolationsschicht über die Litzen bzw. die einzelnen Filamente aufgebracht ist, sind Isolierungen zwischen Blechkörper und Litze notwendig.The stranded conductors can themselves be insulated or bare. If the insulated stranded wires are used for the pole coils, there is no additional insulation between the sheet metal body of the stator 1 and the stranded conductors are necessary. If bare stranded conductors are used or only a small layer of insulation is applied over the strands or the individual filaments, insulation between the sheet metal body and the strand is necessary.

Eine Steigerung der Flexibilität der Litzenleiter lässt sich durch Verwendung von Filamenten unterschiedlichen Durchmessers und/oder Querschnitts erreichen.An increase in the flexibility of the stranded wire let yourself by using filaments of different diameters and / or Reach cross-section.

Die Filamente sind gegebenenfalls innerhalb ihres Litzenleiters von einer elastischen Füllmasse umgeben, die vorzugsweise leitfähig ausgebildet ist.The filaments are optional surrounded by an elastic filling compound within its stranded conductor, which is preferably conductive is trained.

Claims

Electrical machine with a stand ( 1 ) and a runner and at least on the stand ( 1 ) located winding system, the at least partially pole coils ( 5 ), characterized in that the pole coils ( 5 ) are made up of stranded wire.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that the pole coils on the coil former ( 3 ) are wrapped.

Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the pole coils ( 5 ) a phase can be wound together from a stranded conductor or several parallel stranded conductors.

Method for producing an electrical machine according to claim 1 by the following steps: - punching package at least the stand ( 1 ), - wrapping around the individual mechanical poles of the stand ( 1 ) with stranded conductors, such that a continuous winding of the pole coils ( 5 ) is possible.

A method according to claim 4, characterized in that before the winding, the coil former ( 3 ) are plugged onto the mechanical poles.