Статор для электрической машины

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – повышение технологичности изготовления статора для машин большой мощности. Статор имеет ярмо статора в виде полого цилиндра и по меньшей мере один открытый паз, расположенный на радиальной внутренней стороне ярма и проходящий в осевом направлении. Предусмотрена по меньшей мере одна тороидальная катушка, окружающая ярмо. Тороидальная катушка имеет пазовый участок, задний участок и радиальный участок. Ярмо статора составлено из кольцевых сегментов полого цилиндра. Статор имеет внутренний диаметр по меньшей мере 500 мм и может эксплуатироваться с электрической мощностью по меньшей мере в 1 МВт. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к статору для электрической машины, причем статор может эксплуатироваться с электрической мощностью, по меньшей мере, в 1 МВт, причем статор имеет ярмо статора в виде полого цилиндра и, по меньшей мере, один открытый паз, который в каждом случае расположен на радиальной внутренней стороне ярма статора, и который в каждом случае проходит в осевом направлении. Кроме того, изобретение относится к электрической машине, имеющей подобный статор. Наконец, изобретение относится к рудоразмольной мельнице или компрессору с подобной электрической машиной.

У быстро вращающихся электрических машин, в частности у двухполюсных машин, лобовые части обмотки имеют большое осевое распространение. Обычно общая длина обеих лобовых частей обмотки имеет такую же величину, как активная длина, так что лишь примерно половина теоретически полезной длины между опорами подшипников магнитно активна.

Попытки ввести подшипники в область лобовой части обмотки были до сих пор мало успешны. В частности диаметр активных магнитных подшипников для электрических машин большой мощности слишком велик, для того чтобы подшипники могли бы размещаться внутри лобовых частей обмотки. И хотя лобовые части обмотки можно было бы теоретически сильнее выгибать в радиальном направлении наружу, так что диаметр головной части обмотки увеличивается в области подшипников, тем не менее габаритные условия по электрическим и геометрическим причинам и без того критичны. В случае обмотки из шаблонных катушек катушку с выгнутой сильнее областью лобовой части обмотки можно было бы вдевать через отверстие статора с еще большим трудом или и вовсе нельзя было бы вдевать.

Посредством разделения пакета активной стали статора можно было бы теоретически легче вкладывать выгнутые сильнее катушки, так как вдевание больше не требовалось бы, однако ввиду обычного и необходимого по геометрически причинам укорочения шага обмотки не возможно изготовлять замкнутую на себя половину статора.

При стержневой обмотке также выгнутые сильнее стержни могут вдеваться через отверстие статора. Несмотря на это, требования относительно минимальных расстояний в лобовой части обмотки не допускают значительно более сильных выгибов. Кроме того, осуществимость статора со стержневой обмоткой зависит от магнитного потока, то есть размера машины, и напряжения на зажимах. Сверх этого, в некоторых случаях должны были бы использоваться особые исполнения стержневых обмоток, которые в этом случае являются, однако, более дорогими и имеют значительно больше мест соединения.

Если бы удалось располагать подшипники дальше под лобовыми частями обмотки, то этот резерв либо мог бы привести к уменьшению расстояния между подшипниками и, следовательно, к улучшенным в отношении динамики ротора расчетам параметров, либо расчетная мощность могла бы повышаться при остающимся неизменным расстоянии между подшипниками. Можно было бы достигать еще лучших результатов, если можно было бы существенно укорачивать лобовые части обмотки в осевом направлении. В то время как у неявнополюсных синхронных машин, как например, у роторов турбогенератора, ограничивающим элементом становится в этом случае осевая длина бандажного кольца ротора, у асинхронных машин из-за сравнительно тонких короткозамыкающих колец можно увидеть значительно больший потенциал для лучшего использования общей длины между опорами подшипников.

У машин с высокой частотой вращения зачастую мирятся с тем, что частота вращения ротора находится выше первой критичной при изгибных колебаниях частоты вращения. Это приводит к ограничениям в диапазоне частоты вращения. Кроме того, достигаемый крутящий момент зафиксирован при заданном расстоянии между подшипниками. Имеет место тенденция к более высоким мощностям при высоких частотах вращения, так что альтернативные решения необходимы.

У больших машин с большим числом полюсов, которые используются, например, в качестве приводов в рудоразмольных мельницах, статоры не покидают завод в полностью собранном виде, а поставляются в сегментах с поперечным сечением кольцевого сегмента и уже на месте использования укомплектовываются до статора. При двухслойной обмотке с укороченным шагом некоторые катушки должны в природных условиях вкладываться на месте использования двигателя в пакет активной стали статора, так как прямые и обратные проводники не расположены в одном сегменте. Комплектование обмотки статора на месте использования двигателя сопряжено с большой трудоемкостью.

Кольцевой двигатель, который может использоваться для привода рудоразмольной мельницы, известен например из DE 10 2007 005 131 B3.

Если бы проблему удалось решить, то могли бы поставляться полные сегменты, которые на месте использования привода должны были бы лишь механически собираться и электрически соединяться.

У машин с большим числом полюсов с сегментной конструкцией существуют исполнения с однослойной обмоткой с принудительно неукороченным шагом, причем области лобовой части обмотки отдельных катушек отличаются друг от друга. Так создаются условия для скрещивания двух, при случае даже, по меньшей мере, трех, катушек внутри лобовой части обмотки. Трудоемкость изготовления ввиду различных форм катушек тем больше, чем больше количество пазов на один полюс и одну фазу обмотки. Разумеется, общее количество катушек составляет лишь половину количества катушек при двухслойной обмотке.

Исходя из разъясненных выше статоров и электрических машин, задача изобретения усовершенствовать статор или электрическую машину указанного вначале типа таким образом, что преодолеваются описанные выше недостатки уровня техники.

Эта задача решается для статора указанного вначале типа вследствие того, что предусмотрена, по меньшей мере, одна тороидальная катушка, которая в каждом случае окружает ярмо статора, причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка в каждом случае имеет пазовый участок, который расположен в соответствующем пазе, причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка в каждом случае имеет задний участок, который расположен на радиальной внешней стороне ярма статора, и причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка имеет с каждой осевой торцевой стороны радиальный участок, который соединяет соответствующий пазовый участок с соответствующим задним участком.

Далее задача решается посредством электрической машины, имеющей подобный статор. Наконец, задача решается посредством рудоразмольной мельницы или компрессора с подобной электрической машиной.

Предложенный статор подходит в частности для больших электрических машин, так как он может эксплуатироваться с электрической мощностью, по меньшей мере, в 1 МВт. Например, статор может иметь внутренний диаметр, по меньшей мере, в 500 мм или, по меньшей мере, в 1000 мм. Предложенная электрическая машина имеет, например расположенный в статоре с возможностью вращения ротор, предпочтительно является роторной машиной и может быть выполнена, например, в виде ветроэлектрического генератора или приводного двигателя, в частности кольцевого двигателя. Однако в частности при использовании статора в рудоразмольной мельнице или компрессоре внутренний диаметр статора может также превышать 3 м или 5 м, причем в этом случае статор может эксплуатироваться с электрической мощностью, например, по меньшей мере, в 10 МВт, частично, по меньшей мере, в 25 МВт. Предложенный компрессор может быть выполнен, например, в виде поршневого компрессора или турбокомпрессора. Например, соответствующий кольцевой двигатель может иметь внутренний диаметр статора около 15 м.

Ярмо статора может собираться, например, из кольцевых сегментов полого цилиндра, причем также возможно то, что ярмо статора выполнено за одно целое. В ярме статора предусмотрен, по меньшей мере, один открытый в радиальном направлении вовнутрь паз, который проходит по существу в осевом направлении.

Предложенный статор имеет, по меньшей мере, одну тороидальную катушку, которая в каждом случае имеет один пазовый участок, один задний участок и два радиальных участка, причем радиальный участок предусмотрен с каждой осевой торцевой стороны. При этом соответствующая, выполненная подобным образом тороидальная катушка окружает ярмо статора. Например, это можно представить себе в виде двух скрещенных или переплетенных друг с другом колец, причем одним из колец является ярмо статора, а другим из колец, по меньшей мере, одна тороидальная катушка. Таким образом, соответствующая тороидальная катушка окружает имеющее форму полого цилиндра ярмо статора в плоскости, которая задается осевым направлением и радиальным направлением.

При этом в основе предложенного статора лежат в частности следующие соображения.

Лобовая часть обмотки не способствует образованию крутящего момента. Однако она необходима, для того чтобы электрически соединять прямые проводники с обратными проводниками. Если прямой проводник находится под северным магнитным полюсом, то обратный проводник при общепринятой обмотке должен находиться примерно под южным магнитным полюсом. В противном случае токи взаимно уничтожились бы, и суммарный крутящий момент был бы равен - по меньшей мере, теоретически - нулю.

Является возможным полностью отказаться от образующего крутящий момент действия обратного проводника. В этом случае неактивный обратный проводник должен в области поперечного сечения машины проводиться обратно на другую сторону машины, где он не может повлечь за собой образование крутящего момента. Это требование выполнено за пределами ярма статора, если статор расположен снаружи и окружает ротор.

Это достигается в частности посредством расположения катушки или нескольких катушек, которая или которые расположена или расположены в виде тороида вокруг ярма статора. Это принципиальное расположение обмотки известно под обозначением тороидальная обмотка (на английском языке: "toroidal windings") или тороидальная катушка. Оно было исследовано у малых машин, которые выполнены либо в виде машин радиального потока, либо в виде машин осевого потока и могут производить электрические мощности, которые на порядки меньше чем у предложенного статора или предложенной электрической машины. Обычно ярмо статора у указанных малых машин обматывается напрямую, как это также принято у трансформаторов с кольцевым сердечником.

Подобные малые машины известны, например, из следующих публикаций: WO 99/019962 A1, US 4 563 606 A, EP 2 017 945 A1, US 4 103 197 A, EP 1 324 472 A2, WO 02/089291 A2, причем там частично предусмотрена также заливка статора например эпоксидной смолой.

Из документов предшествующего уровня техники не известно изготовление и применение тороидальных катушек для больших машин, то есть в частности для статоров или электрических машин с электрической мощностью, по меньшей мере, в 1 МВт.

По сравнению с классическими, используемыми до сих пор в больших машинах катушками предпочтительным является простое исполнение тороидальных катушек. Они наматываются, например, вокруг четырех расположенных прямоугольником стержней.

В частности, если ротор не должен или не может вводиться через отверстие статора, использование тороидальных катушек предпочтительно, так как это, как правило, требует разделения ярма, по меньшей мере, на два сегмента. Это происходит потому, что тороидальные катушки нельзя, как правило, вкладывать в замкнутое ярмо статора. У описанных статоров с большим числом полюсов это и так уже имеет место быть. У быстро вращающихся машин две половины статора должны изготовляться и затем соединяться. В частности у вышеупомянутых турбокомпрессоров это может быть преимуществом, если корпус компрессора имеет горизонтальный стык. Так как вследствие этого фактический блок компрессора и приводной двигатель могут собираться по одинаковой технологии. В частности статор можно было бы разделять также на верхнюю и нижнюю половину.

Дальнейшая возможность заключается в том, чтобы в каждом случае две изолированные по большей части независимо друг от друга тороидальные катушки вкладывать друг около друга в один паз и затем эти обе тороидальные катушки отдельно друг от друга накладывать на ярмо статора.

Несмотря на то, что предложенная тороидальная катушка вызывает некоторые преимущества, также обнаруживаются некоторые недостатки. Например, хотя у обычных двухполюсных машин неактивная длина проводника в лобовой части обмотки уже больше чем активная длина проводника, так что соотношение активной длины проводника к общей длине проводника составляет примерно 1,0:2,2. Тем не менее, магнитно неактивная часть проводника дополнительно увеличивается у тороидальных катушек. Соотношение активной длины проводника к общей длине проводника составляет теперь примерно от 1,0:2,5 до 1,0:3,0. Из этого проистекает повышение тепловых потерь тока на обмотке. Таким образом, реализация при конкретном проекте в значительной степени зависит от взвешивания требований и фактической доли тепловых потерь тока на обмотке в общих потерях.

Дальнейшим недостатком является увеличение внешнего диаметра статора, которое обусловлено тем, что обратный проводник проводится вдоль радиальной внешней стороны ярма статора. Предпочтительно в конструкции области вокруг статора учитывается, что по возможности не создаются высокопроницаемые замкнутые пути. Вследствие этого образовался бы магнитный поток рассеяния, который в свою очередь привел бы к нагреву конструктивных элементов и повышению зависящих от нагрузки дополнительных потерь. Дальнейшие потери могут возникать при однослойных обмотках из-за большей составляющей гармоники магнитного поля.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна тороидальная катушка в каждом случае выполнена в виде шаблонной катушки.

Шаблонные катушки часто используются в статорных обмотках электрических машин, которые эксплуатируются с высоким напряжением, как например 6 кВ или 8 кВ, или с наиболее высокими электрическими мощностями, как например 10 МВт и более. Это обусловлено среди прочего также тем, что шаблонные катушки имеют очень хорошую механическую устойчивость и наиболее хорошо подходят для того, чтобы таким образом электрически изолироваться друг от друга или от ярма статора. Для этого могут использоваться, например внешние ленты защиты против тлеющего разряда и тому подобное.

Предпочтительно соответствующая тороидальная катушка, выполненная в виде шаблонной катушки, обладает достаточной шириной, для того чтобы на первом шаге была возможность надеваться на сегмент ярма статора. На втором шаге соответствующая тороидальная катушка смещается в радиальном направлении наружу, причем прямой проводник или соответствующий пазовый участок вводится в паз, и расстояние между обратным проводником или задним участком и ярмом статора увеличивается.

В альтернативном предпочтительном варианте осуществления изобретения соответствующий пазовый участок и/или соответствующий задний участок выполнен и/или выполнены в виде стержневой обмотки.

Благодаря исполнению соответствующего пазового участка и/или соответствующего заднего участка в виде стержневой обмотки создаются условия для того, чтобы прямой и обратный проводник или прямые или обратные проводники вводить в частности в несегментированное ярмо статора и после этого электрически и механически соединять друг с другом.

При этом в дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения соответствующий пазовый участок или соответствующий задний участок выполнен вместе с обоими соответствующими радиальными участками в виде стержневой обмотки, причем соответствующая стержневая обмотка выполнена в области соответствующего радиального участка S-образной.

Например, соответствующая тороидальная катушка может тем самым получаться таким образом, что соответствующий пазовый участок выполнен в виде по существу прямой стержневой обмотки, причем соответствующий задний участок вместе с обоими соответствующими радиальными участками выполнен в виде двойной S-образной стержневой обмотки. Соответствующие стержневые обмотки могут легко заранее изготовляться и располагаться или монтироваться на ярме статора. В завершение расположенные или смонтированные на ярме статора стержневые обмотки электрически соединяются друг с другом подходящим образом, в частности при помощи соответствующего соединительного элемента.

Подобное исполнение соответствующей тороидальной катушки предпочтительно при стесненных габаритных условиях. Это обусловлено тем, что соответствующие стержневые обмотки могут выполняться таким образом, что они прилегают по существу напрямую к ярму статора и таким образом требуют меньше монтажного пространства. Одновременно подобные стержневые обмотки являются сравнительно ресурсосберегающими и имеющими малые потери, так как могут исключаться зачастую необходимые в противном случае выгибы лобовой части обмотки.

При этом в дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения соответствующая стержневая обмотка выполнена в виде стержня Ребеля (со скруткой проводников).

Исполнение соответствующей стержневой обмотки в виде стержня Ребеля создает условия для того, чтобы во время эксплуатации соответствующей электрической машины сокращать возникающие потери. Если и пазовый участок, и задний участок соответствующей тороидальной катушки выполнены в виде стержневой обмотки, то может быть предусмотрено лишь одну из обеих стержневых обмоток выполнять в виде стержня Ребеля, для того чтобы экономить издержки. Другая из обеих стержневых обмоток может быть выполнена без скрутки частичных проводников.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна тороидальная катушка в каждом случае имеет расположенное снаружи начало обмотки и расположенный внутри конец обмотки, причем соответствующее начало обмотки расположено на соответствующем пазовом участке, на соответствующем заднем участке или на одном из соответствующих радиальных участков, и причем соответствующий конец обмотки расположен на соответствующем пазовом участке, на соответствующем заднем участке или на одном из соответствующих радиальных участков.

При этом начало обмотки или конец обмотки должен быть тем концом обмотки соответствующей тороидальной катушки, который относительно соответствующей катушки расположен далее снаружи или далее внутри чем противоположный конец.

По сравнению с классическими катушками предпочтительным является сравнительно простое исполнение тороидальной обмотки. Например, она наматывается вокруг расположенных прямоугольником стержней, как например у разъясненных выше шаблонных катушек. Это делает возможным чрезвычайно гибкое исполнение подвода или отвода электрического тока к соответствующей тороидальной катушке при помощи соответствующего начала обмотки или конца обмотки. Эта гибкость придана, даже если соответствующая тороидальная катушка выполнена в виде стержневой обмотки.

Например, соответствующее начало обмотки может быть расположено на одном из соответствующих радиальных участков, а соответствующий конец обмотки на соответствующем заднем участке. Также возможно, что соответствующее начало обмотки расположено на соответствующем пазовом участке, а соответствующий конец обмотки на соответствующем заднем участке. Альтернативно и соответствующее начало обмотки, и соответствующий конец обмотки могут быть также расположены на соответствующем заднем участке, причем соответствующее начало обмотки и соответствующий конец обмотки расположены в каждом случае, например, около осевой середины или на соответствующем осевом конце. Дальнейшие комбинации расположения соответствующего начала обмотки и соответствующего конца обмотки возможны и могут выбираться в соответствии с соответствующими потребностями.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения соответствующий радиальный участок имеет такое V-образное исполнение в осевом направлении, что соответствующий пазовый участок в радиальном направлении расположен полностью в соответствующем пазе, и соответствующий задний участок прилегает к радиальной внешней стороне ярма статора.

Например, V-образное исполнение соответствующего радиального участка может достигаться вследствие того, что соответствующая тороидальная катушка в области осевой середины соответствующего радиального участка вытягивается в осевом направлении. При этом приложенное для деформации или вытягивания усилие указывает в осевом направлении и от ярма статора. В частности соответствующая тороидальная катушка с прямоугольным поперечным сечением деформируется тем самым таким образом, что она после вытягивания имеет поперечное сечение вытянутого в длину шестиугольника. Также возможно, что возникающая V-образная форма соответствующего радиального участка выполнена скорее U-образной и таким образом имеет своего рода дно между обеими перемычками, так что соответствующая тороидальная катушка деформируется таким образом, что она после вытягивания имеет поперечное сечение вытянутого в длину восьмиугольника.

Благодаря подобному исполнению соответствующей тороидальной катушки в частности соответствующий обратный проводник притягивается как можно ближе к ярму статора, причем одновременно соответствующий прямой проводник оптимально расположен в пазе. Таким образом, соответствующий пазовый участок полностью расположен в соответствующем пазе, причем одновременно соответствующий задний участок прилегает к радиальной внешней стороне ярма статора. В итоге тем самым достигается компактное и требующее мало места исполнение электрической обмотки ярма статора.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения соответствующий радиальный участок имеет такое V-образное или Z-образное исполнение в окружном направлении, что соответствующий пазовый участок в радиальном направлении расположен полностью в соответствующем пазе, и соответствующий задний участок прилегает к радиальной внешней стороне ярма статора.

В частности V-образное исполнение соответствующего радиального участка достигается вследствие того, что соответствующая тороидальная катушка в области осевой середины соответствующего радиального участка вытягивается в окружном направлении. В частности соответствующая тороидальная катушка с прямоугольным поперечным сечением деформируется тем самым таким образом, что она после вытягивания имеет на виде сверху поперечное сечение прямоугольника, причем прямоугольник вдоль своей длинной стороны выполнен с изгибом посередине. Также возможно, что возникающая V-образная форма соответствующего радиального участка выполнена скорее U-образной и таким образом имеет своего рода дно между обеими перемычками.

Альтернативно может быть также предусмотрено Z-образное исполнение соответствующего радиального участка. Это исполнение может достигаться в частности вследствие того, что соответствующий радиальный участок делится на три части, и первая и последняя трети в каждом случае фиксируются и затем скручиваются друг относительно друга в окружном направлении, и соответствующий радиальный участок тем самым деформируется. Таким образом, получается соответствующий радиальный участок, первая и последняя трети которого указывают в радиальном направлении, а вторая треть которого соединяет две другие, скрученные друг относительно друга в окружном направлении трети.

Благодаря подобному исполнению соответствующей тороидальной катушки в частности соответствующий обратный проводник притягивается как можно ближе к ярму статора, причем одновременно соответствующий прямой проводник оптимально расположен в пазе. Таким образом, соответствующий пазовый участок полностью расположен в соответствующем пазе, причем одновременно соответствующий задний участок прилегает к радиальной внешней стороне ярма статора. В итоге тем самым достигается компактное, если смотреть в осевом направлении, и требующее мало места исполнение электрической обмотки ярма статора.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения в соответствующем пазе расположены, по меньшей мере, две тороидальные катушки.

При этом, по меньшей мере, две тороидальные катушки могут быть расположены друг около друга в окружном направлении или друг на друге в радиальном направлении. Благодаря предложенным тороидальным катушкам может реализовываться занимающая сравнительно мало места, если смотреть в частности в осевом направлении, область лобовой части обмотки, так что для выполнения электрической обмотки ярма статора требуется сравнительно мало монтажного пространства.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения статор выполнен двухполюсным.

По сравнению с обычными обмотками ярма статора благодаря предложенным тороидальным катушкам может у двухполюсного статора достигаться наибольшая экономия пространства, если смотреть в осевом направлении.

Далее изобретение описывается и разъясняется более подробно при помощи изображенных на чертеже примеров осуществления. На чертеже показаны:

фиг. 1 - первый пример осуществления предложенного статора;

фиг. 2 - фрагмент второго примера осуществления предложенного статора;

фиг. с 3 по 6 - группа третьих примеров осуществления предложенного статора;

фиг. 7 и 8 - группа четвертых примеров осуществления предложенного статора; и

фиг. 9 и 10 - группа пятых примеров осуществления предложенного статора.

Фиг. 1 показывает первый пример осуществления предложенного статора. Статор имеет ярмо 1 статора в виде полого цилиндра с осью 12 статора и несколько открытых пазов 2, которые в каждом случае расположены на радиальной внутренней стороне 3 ярма 1 статора, и которые в каждом случае проходят в осевом направлении. Таким образом, между двумя соседними пазами 2 в каждом случае остается зубец 13 статора. При этом статор рассчитан для эксплуатации с электрической мощностью, по меньшей мере, в 1 МВт.

Далее статор имеет несколько тороидальных катушек 4, которые в каждом случае окружают ярмо 1 статора. При этом некоторые из тороидальных катушек 4 лишь обозначаются на фиг. 1. Соответствующая тороидальная катушка 4 в каждом случае имеет пазовый участок 5, который расположен в соответствующем пазе 2. Далее соответствующая тороидальная катушка 4 в каждом случае имеет задний участок 6, который расположен на радиальной внешней стороне 7 ярма 1 статора. Кроме того, соответствующая тороидальная катушка 4 имеет на каждой из обеих осевых торцевых сторон 8 радиальный участок 9, который соединяет соответствующий пазовый участок 5 с соответствующим задним участком 6.

Соответствующая тороидальная катушка 4 может быть выполнена, например, в виде шаблонной катушки. Альтернативно соответствующий пазовый участок 5 и/или соответствующий задний участок 6 может быть выполнен в виде стержневой обмотки, которая в свою очередь может быть в каждом случае выполнена в виде стержня Ребеля.

Фиг. 2 показывает фрагмент второго примера осуществления предложенного статора, причем изображен разрез вдоль оси 12 статора. При этом те же ссылочные позиции, что и на фиг. 1, обозначают те же элементы.

Пазовый участок 5 тороидальной катушки 4 выполнен в виде стержневой обмотки. Кроме того, задний участок 6, а также оба радиальных участка 9 выполнены вместе в виде стержневой обмотки, для чего стержневая обмотка в области соответствующего радиального участка 9 выполнена S-образной. Оба стержня тороидальной катушки 4 на обеих осевых торцевых сторонах 8 электрически соединены друг с другом подходящим образом при помощи соответствующего соединительного элемента 14.

Предпочтительно соответствующая стержневая обмотка выполнена в виде стержня Ребеля. Однако для того чтобы экономить издержки, может быть также лишь одна из соответствующих стержневых обмоток выполнена в виде стержня Ребеля, в то время как в каждом случае другая из соответствующих стержневых обмоток может быть выполнена без скрутки частичных проводников.

Фиг. с 3 по 6 показывают группу третьих примеров осуществления предложенного статора, причем аналогично как и на фиг. 2 изображен продольный разрез 12. Тороидальная катушка 4 в каждом случае имеет расположенное снаружи начало 10 обмотки и расположенный внутри конец 11 обмотки.

В примере осуществления согласно фиг. 3 начало 10 обмотки расположено на одном из радиальных участков 9, а конец 11 обмотки на заднем участке 6. В примере же осуществления согласно фиг. 4 начало 10 обмотки расположено на пазовом участке 5, а конец 11 обмотки на заднем участке 6. Примеры осуществления согласно фиг. 5 и 6 предусматривают то, что и начало 10 обмотки, и конец 11 обмотки расположены на заднем участке 6. При этом в примере осуществления согласно фиг. 5 начало 10 обмотки и конец 11 обмотки расположены на соответствующем осевом конце, в то время как в примере осуществления согласно фиг. 6 начало 10 обмотки и конец 11 обмотки расположены в каждом случае около осевой середины.

Фиг. 7 и 8 показывают группу четвертых примеров осуществления предложенного статора, причем аналогично как и на фиг. 2 изображен продольный разрез 12.

При этом пунктирной линией обозначено исполнение тороидальной катушки 4, прежде чем ее оба радиальных участка 9 стали V-образными и соответственно U-образными. Перед деформацией или вытягиванием тороидальная катушка 4 имеет по существу прямоугольное поперечное сечение. При этом посредством деформации или вытягивания соответствующий радиальный участок 9 приобретает, как изображено на фиг. 7 и соответственно фиг. 8, такое V-образное и соответственно U-образное исполнение в осевом направлении, что пазовый участок 5 в радиальном направлении расположен полностью в пазе 2, и задний участок 6 прилегает к радиальной внешней стороне 7 ярма 1 статора.

Фиг. 9 и 10 показывают группу пятых примеров осуществления предложенного статора.

При этом пунктирной линией обозначено исполнение тороидальной катушки 4, прежде чем ее оба радиальных участка 9 стали V-образными и соответственно Z-образными. Перед деформацией или вытягиванием тороидальная катушка 4 имеет по существу прямоугольное поперечное сечение. При этом посредством деформации или вытягивания соответствующий радиальный участок 9 приобретает, как изображено на фиг. 9 и соответственно фиг. 10, такое V-образное и соответственно Z-образное исполнение в окружном направлении, что пазовый участок 5 в радиальном направлении расположен полностью в пазе 2, и задний участок 6 прилегает к радиальной внешней стороне 7 ярма 1 статора.

Подводя итог, изобретение относится к статору для электрической машины, причем статор может эксплуатироваться с электрической мощностью, по меньшей мере, в 1 МВт, причем статор имеет ярмо статора в виде полого цилиндра и, по меньшей мере, один открытый паз, который в каждом случае расположен на радиальной внутренней стороне ярма статора, и который в каждом случае проходит в осевом направлении. Кроме того, изобретение относится к электрической машине, имеющей подобный статор. Наконец, изобретение относится к рудоразмольной мельнице или компрессору с подобной электрической машиной. Для того чтобы подобный статор или подобную электрическую машину усовершенствовать таким образом, что преодолеваются описанные ранее недостатки уровня техники, предлагается, по меньшей мере, одна тороидальная катушка, которая в каждом случае окружает ярмо статора, причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка в каждом случае имеет пазовый участок, который расположен в соответствующем пазе, причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка в каждом случае имеет задний участок, который расположен на радиальной внешней стороне ярма статора, и причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка имеет с каждой осевой торцевой стороны радиальный участок, который соединяет соответствующий пазовый участок с соответствующим задним участком. Кроме того, предлагается электрическая машина, имеющая подобный статор, а также рудоразмольная мельница или компрессор с подобной электрической машиной.

1. Статор для электрической машины, причем статор имеет

- ярмо (1) статора в виде полого цилиндра и,

- по меньшей мере, один открытый паз (2), который в каждом случае расположен на радиальной внутренней стороне (3) ярма (1) статора, и который в каждом случае проходит в осевом направлении,

причем предусмотрена, по меньшей мере, одна тороидальная катушка (4), которая в каждом случае окружает ярмо (1) статора,

причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка (4) в каждом случае имеет пазовый участок (5), который расположен в соответствующем пазе (2),

причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка (4) в каждом случае имеет задний участок (6), который расположен на радиальной внешней стороне (7) ярма (1) статора, и

причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка (4) имеет с каждой осевой торцевой стороны (8) радиальный участок (9), который соединяет соответствующий пазовый участок (5) с соответствующим задним участком (6),

отличающийся тем, что статор может эксплуатироваться с электрической мощностью, по меньшей мере, в 1 МВт,

причем ярмо статора составлено из кольцевых сегментов полого цилиндра, и причем статор имеет внутренний диаметр по меньшей мере 500 мм.

2. Статор по п.1, причем по меньшей мере одна тороидальная катушка (4) в каждом случае выполнена в виде шаблонной катушки.

3. Статор по п.1, причем соответствующий пазовый участок (5) и/или соответствующий задний участок (6) выполнен и/или выполнены в виде стержневой обмотки.

4. Статор по п.3, причем соответствующий пазовый участок (5) или соответствующий задний участок (6) выполнен вместе с обоими соответствующими радиальными участками (9) в виде стержневой обмотки, и причем соответствующая стержневая обмотка выполнена в области соответствующего радиального участка (9) S-образной.

5. Статор по п.3 или 4, причем соответствующая стержневая обмотка выполнена в виде стержня Ребеля (со скруткой проводников).

6. Статор по любому из пп.1-5, причем, по меньшей мере, одна тороидальная катушка (4) в каждом случае имеет расположенное снаружи начало (10) обмотки и расположенный внутри конец (11) обмотки, и причем соответствующее начало (10) обмотки расположено на соответствующем пазовом участке (5), на соответствующем заднем участке (6) или на одном из соответствующих радиальных участков (9), и причем соответствующий конец (11) обмотки расположен на соответствующем пазовом участке (5), на соответствующем заднем участке (6) или на одном из соответствующих радиальных участков (9).

7. Статор по п.1 или 2, причем соответствующий радиальный участок (9) имеет такое V-образное исполнение в осевом направлении, что соответствующий пазовый участок (5) в радиальном направлении расположен полностью в соответствующем пазе (2), и соответствующий задний участок (6) прилегает к радиальной внешней стороне (7) ярма (1) статора.

8. Статор по п.1 или 2, причем соответствующий радиальный участок (9) имеет такое V-образное или Z-образное исполнение в окружном направлении, что соответствующий пазовый участок (5) в радиальном направлении расположен полностью в соответствующем пазе (2), и соответствующий задний участок (6) прилегает к радиальной внешней стороне (7) ярма (1) статора.

9. Статор по любому из пп.1-8, причем в соответствующем пазе (2) расположены, по меньшей мере, две тороидальные катушки (4).

10. Статор по любому из пп.1-9, причем статор выполнен двухполюсным.

11. Электрическая машина, имеющая статор по любому из пп.1-10.

12. Мельница с электрической машиной по п.11.

13. Компрессор с электрической машиной по п.11.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, в частности электрогенераторам постоянного тока, и может быть использовано в любой области науки и техники, где требуются автономные источники питания.

Изобретение касается электрической машины. Обмотки машины разделены на ветви, и по меньшей мере одна ветвь имеет некоторое количество s последовательно включенных катушек.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к бесконтактным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в качестве погружного электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться как асинхронный электродвигатель и генератор электрической энергии одновременно. Технический результат заключается в повышении эффективности машины.

Изобретение относится к области специальных электрических машин, а именно к конструкции электрических асинхронных герметизированных двигателей, используемых в промышленных установках для работы в химически агрессивных, радиационных и взрывоопасных газообразных и жидких средах, при высоких давлениях и температуре.

Изобретение относится к области электротехники и касается выполнения электрических машин, в частности трехфазного асинхронного гидрогенератора, с ротором и статором, а также с обмоткой, включающей множество проходящих в осевом направлении, лежащих друг над другом в соответствующих пазах обмотки ярма стержней (17, 18) обмотки, причем стержни (17, 18) обмотки выступают из пазов обмотки на торцах машины и в лобовой части (13а, b) обмотки по заданной схеме многократно попарно электрически связаны друг с другом, причем верхний стержень (18) обмотки первого паза обмотки и соответственно второй стержень (17) второго паза обмотки таким образом согнуты друг на друга, что их концы (21, 22) в осевом направлении пересекаются друг над другом, а соединение (16) стержней (17, 18) обмотки электрически связанной пары стержней обмотки осуществляется с помощью цельного соединительного элемента (27).

Изобретение относится к области электротехники, в частности к обмоткам статора электрических машин, расположенным вокруг зубцов, и может быть использовано в электрических двигателях и генераторах.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к электрическим машинам, и может быть использовано в качестве низкооборотных высокомоментных двигателей и низкооборотных генераторов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при конструировании асинхронных электрических двигателей, питаемых от преобразователей частоты.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – повышение технологичности изготовления статора для машин большой мощности. Статор имеет ярмо статора в виде полого цилиндра и по меньшей мере один открытый паз, расположенный на радиальной внутренней стороне ярма и проходящий в осевом направлении. Предусмотрена по меньшей мере одна тороидальная катушка, окружающая ярмо. Тороидальная катушка имеет пазовый участок, задний участок и радиальный участок. Ярмо статора составлено из кольцевых сегментов полого цилиндра. Статор имеет внутренний диаметр по меньшей мере 500 мм и может эксплуатироваться с электрической мощностью по меньшей мере в 1 МВт. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх