Статор для электрической машины, электрическая машина и способ изготовления

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – повышение надежности. Статор содержит множество пазов с соответствующим дном паза и обмоткой, имеющей по меньшей мере один первый жгут. С первым жгутом соотнесено предопределенное количество первых пазов из множества пазов статора. По меньшей мере одна секция обмотки первого жгута введена в каждый из первых пазов. Первый жгут имеет множество электрически параллельно соединенных отдельных проводов, которые выполнены как круглый провод, и по меньшей мере некоторые из отдельных проводов в каждой из секций обмотки расположены один над другим в радиальном направлении статора. При этом секции обмотки расположены в первых пазах таким образом, что среднее радиальное расстояние (m) отдельных проводов до дна паза для всех отдельных проводов является одинаковым. Первый жгут имеет по меньшей мере две электрически параллельные ветви, в каждой из которых имеется область скрутки, в которой после намотки первой катушки при переходе к следующей за ней сцепленной катушке параллельные отдельные провода внутри обмотки поворачиваются на 180°. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к статору для электрической машины с держателем (несущим элементом) статора, который имеет множество пазов с соответствующим дном паза, и с обмоткой двигателя, которая имеет по меньшей мере один первый жгут, причем с первым жгутом соотнесено предопределенное количество первых пазов из множества пазов, соответственно, по меньшей мере одна секция обмотки первого жгута введена в каждый из первых пазов, первый жгут содержит множество электрически параллельно соединенных отдельных проводов, которые выполнены, соответственно, как круглый провод, и по меньшей мере некоторые из отдельных проводов в каждой из секций обмотки расположены в радиальном направлении статора друг над другом. Кроме того, настоящее изобретение относится к электрической машине с таким статором и ротором. Наконец, настоящее изобретение относится к способу изготовления статора для электрической машины.

Интерес в данном случае представляют статоры для электрических машин, в частности, двигателей переменного и трехфазного тока. Такие статоры имеют держатель статора или листовой пакет (сердечника), в котором выполнено множество пазов. Кроме того, статор содержит обмотку двигателя, которая может иметь, например, несколько жгутов. При этом каждый жгут может быть соотнесен с одной фазой. В соответствующие пазы введены части жгутов или обмотки двигателя. Жгуты могут, в частности, содержать множество отдельных проводов, которые электрически соединены параллельно.

Часть жгута петлевой или волновой обмотки, которая не вводится в пазы, называется лобовой частью обмотки. При этом еще проводится различие между лобовой частью обмотки соединительной стороны и лобовой частью обмотки не-соединительной стороны. Лобовая часть обмотки на соединительной стороне описывает часть лобовой части обмотки, на которой расположены коммутационные соединения и концы обмотки.

В частности, в области электромобилей, требуется, чтобы электродвигатели обеспечивали высокую эффективность (кпд). Если во время работы электрической машины ротор перемещается относительно статора, может произойти то, что при увеличении частоты питания и/или увеличении тока питания в отдельных проводах, которые расположены в пазах, индуцируются разные напряжения. Причина этого состоит в том, что отдельные провода обычно расположены один над другим в радиальном направлении статора. Таким образом, отдельные провода имеют разное расстояние до ротора или воздушного зазора. Кроме того, поперечное поле паза не является постоянным в радиальном направлении паза. Различные электрические напряжения, которые индуцируются в отдельных проводах вследствие компоновки отдельных проводов и неравномерных плотностей потока, приводят к возникновению выравнивающих токов в обмотке двигателя. Эта ситуация также известна под термином ʺконтурный токʺ.

Чтобы избежать этих выравнивающих токов, известно, в частности, для крупных турбогенераторов использовать так называемые стержни Ребеля (Roebel). Такой стержень Ребеля представляет собой электрический проводник в виде стержня, который включает в себя несколько параллельных частичных проводников. Эти частичные проводники являются электрически изолированными друг от друга и особым образом шихтованными (разделенными на слои). Подводники скручены таким образом, что каждый частичный проводник занимает любое положение в пределах стержня внутри паза. При этом частичные проводники выполнены как провода с прямоугольным поперечным сечением.

В этом отношении в US 2012/0181886 A1 описывается вращающаяся электрическая машина с фазными обмотками. Каждая из фазных обмоток включает в себя пучки проводов, имеющие секции, расположенные в пазах статора, и вращающиеся секции, расположенные вне пазов. Во вращающихся секциях, пучки проводов скручены. Таким образом, может быть достигнуто равномерное распределение импеданса и, следовательно, равномерный электрический ток в обмотке.

Кроме того, в US 2002/0096959 A1 описывается случайным образом намотанная обмотка для электрической машины. В этом случае обмотка может содержать взаимосвязанные слои проводов со случайно намотанными проводами, которые имеют по существу одинаковый импеданс при расположении в электрической машине. Обмотка может иметь первую катушку, в которой слои проводов расположены вдоль первой последовательности слоев, и вторую катушку, в которой слои проводов расположены вдоль второй последовательности слоев, ориентированной в противоположном направлении к первой последовательности слоев.

Задачей настоящего изобретения является обеспечить решение, относящееся к электрической машине, в котором отдельные провода расположенные один над другим в пазах статора, могут работать более надежно.

В соответствии с изобретением эта задача решается посредством статора, электрической машины и способа с признаками согласно соответствующим независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Соответствующий изобретению статор для электрической машины содержит держатель статора, который имеет множество пазов с соответствующим дном паза. Кроме того, статор содержит обмотку двигателя, которая имеет по меньшей мере один первый жгут. При этом с первым жгутом соотнесено предопределенное количество первых пазов из множества пазов. Кроме того, соответственно, по меньшей мере одна секция обмотки первого жгута введена в каждый из первых пазов. Первый жгут также имеет множество электрических параллельно соединенных отдельных проводов, каждый из которых выполнен в виде круглого провода. Кроме того по меньшей мере некоторые из отдельных проводов в каждой из секций обмотки расположены в радиальном направлении статора друг над другом. Кроме того, секции обмотки расположены в первых пазах таким образом, что среднее радиальное расстояние отдельных проводов до дна паза одинаково для всех отдельных проводов.

В держателе статора имеется множество пазов, которые могут быть расположены, например, равномерно распределенным образом вдоль окружного направления статора. Соответствующие пазы могут проходить, по существу, вдоль радиального направления статора или электрической машины. Соответствующие пазы могут иметь отверстие паза и дно паза, расположенное напротив отверстия паза. В этом случае дно паза, в частности, соответствует области паза, которая противоположна ротору или воздушному зазору электрической машины. Держатель статора может быть сформирован, например, из соответствующего листового пакета. Обмотка двигателя статора имеет по меньшей мере один жгут. В принципе, может быть предусмотрено, что обмотка двигателя имеет множество жгутов, причем с каждым жгутом соотнесена одна фаза. Кроме того, с первым жгутом соотнесено предопределенное количество первых пазов. Соотнесение первых пазов вытекает из конструкции электрической машины, например, из числа пар полюсов электрической машины.

Первый жгут теперь может быть сформирован таким образом, что он образует соответствующие обмотки, которые частично расположены в двух первых пазах. Несколько электрически соединенных обмоток, которые расположены одна над другой в радиальном направлении в пазу, образуют катушку. Соединенные катушки, в свою очередь, образуют группу катушек. Соответствующие секции обмоток, которые расположены в первых пазах, обозначаются как секции обмотки. Таким образом, каждая обмотка имеет две секции обмотки, а именно, соответственно по одной в соотнесенных с ней первых пазах. Первый жгут образован из множества отдельных проводов, которые соединены электрически параллельно. Отдельные провода выполнены как круглые провода. Это означает, что отдельные провода имеют круговую площадь поперечного сечения. Отдельные провода могут быть расположены, например, параллельно друг другу. Таким образом, секции обмотки, которые размещены в первых пазах, имеют параллельные отдельные провода. Кроме того, отдельные провода расположены в первых пазах таким образом, что по меньшей мере некоторые из отдельных проводов расположены один над другим или один за другим в радиальном направлении. Другими словами, некоторые из отдельных проводов расположены в радиальном направлении, начиная от дна паза, один за другим. Эта компоновка обуславливает то, что различные электрические напряжения индуцируются в соответствующих отдельных проводах во время работы электрической машины. Эти индуцированные напряжения вызываются электромагнитными полями с частотой больше нуля при работе электрической машины. Поскольку соответствующие отдельные провода в первом пазу имеют различное радиальное расстояние до воздушного зазора, и поперечное поле паза изменяется от воздушного зазора до дна паза, то получаются также различные индуцированные напряжения в соответствующих отдельных проводах.

В соответствии с изобретением теперь предусмотрено, что секции обмотки размещены, соответственно, в первых пазах таким образом, что среднее радиальное расстояние до дна паза для всех отдельных проводов одинаково. Другими словами, это означает, в частности, что соответствующие секции обмотки в первых пазах не всегда имеют одинаковую компоновку относительно друг друга. В принципе, отдельные провода могут быть расположены по-разному в соответствующих секциях обмотки. При этом отдельные провода расположены в первых пазах так, что среднее радиальное расстояние соответствующих отдельных проводов до дна паза для всех отдельных проводов по существу одинаково. Например, один отдельный провод может быть размещен в одном из первых пазов так, что он имеет малое расстояние от дна паза. В другом из первых пазов этот отдельный провод может иметь относительно большое расстояние от дна паза. В целом, расположение отдельных проводов выбирается таким образом, что соответствующие расстояния проводов до дна паза для всех отдельных проводов в среднем одинаковы. Таким образом, можно добиться того, что одинаковое напряжение индуцируется в среднем в отдельных проводах первого жгута, соединенных электрически параллельно. Таким образом, можно предотвратить формирование в отдельных проводах соответствующих выравнивающих токов или контурных токов. В результате потери от выравнивающих токов могут быть уменьшены. Кроме того, можно избежать того, что отдельные провода нагреваются в результате выравнивающих токов и, таким образом, были бы повреждены в худшем случае. Таким образом, может быть гарантирована надежная работа электрической машины.

Кроме того, первый жгут имеет по меньшей мере две параллельные ветви, и первый жгут имеет область скрутки в каждой из ветвей. В области скрутки после намотки первой катушки при переходе к следующей за ней сцепленной катушке параллельные отдельные провода внутри одной обмотки поворачиваются на 180°. Другими словами, количество областей скрутки на жгут или на фазу соответствует количеству параллельных ветвей жгута или фазы. Первый жгут имеет несколько параллельных ветвей, причем по меньшей мере для каждой из параллельных ветвей предусмотрена область скрутки. Таким образом, для каждой из параллельных ветвей может быть обеспечено то, что в ней не возникают выравнивающие токи, приводящие к повреждению обмотки двигателя.

Предпочтительным образом, соответствующие секции обмотки в первых пазах разделены на первую группу и вторую группу, отдельные провода секций обмотки первой группы размещены в первой последовательности в радиальном направлении, и отдельные провода секций обмотки второй группы размещены во второй последовательности, обратной к первой последовательности. Предпочтительным образом, одинаковое количество секций обмотки содержится в первой группе и второй группе. Другими словами, в первой половине первых пазов отдельные провода могут быть расположены в первой последовательности, а во второй половине первых пазов отдельные провода расположены во второй последовательности. Если, например, секция обмотки имеет три отдельных провода, которые расположены один над другим в радиальном направлении, то первый отдельный провод сначала может быть расположен в первой группе в радиальном направлении, начиная со дна паза. Второй отдельный провод может быть расположен на первом отдельном проводе, а затем третий отдельный провод может быть расположен на втором отдельном проводе. Во второй группе, начиная со дна паза, сначала расположен третий отдельный провод. На третьем отдельном проводе расположен второй отдельный провод, и на втором отдельном проводе расположен первый отдельный провод. Второй отдельный провод, который расположен, соответственно, посередине в первой и второй группах, всегда имеет одно и то же расстояние от дна паза. В первой группе первый отдельный провод расположен непосредственно на дне паза. Во второй группе первый отдельный провод расположен дальше всего от дна паза. Таким образом, для первого провода в качестве среднего расстояния получается также положение среднего, второго отдельного провода. Это в равной степени относится к третьему отдельному проводу. В принципе, каждая секция обмотки может также содержать множество отдельных проводов, которые расположены рядом друг с другом в окружном направлении статора. Благодаря такому разделению секций обмотки на две группы, простым способом можно предотвратить возникновение выравнивающего тока.

В другой форме выполнения, первый жгут образует обмотку с лобовой частью обмотки, а область скрутки расположена внутри лобовой части обмотки. Если первый жгут имеет несколько областей скрутки, то они могут быть расположены в разных положениях в лобовой части обмотки. В области лобовой части обмотки можно легко ввести скрутку первого жгута. Таким образом, обмотка двигателя или первый жгут могут легко изготавливаться.

В одном варианте осуществления, первый жгут содержит множество катушек, причем каждая из катушек имеет по меньшей мере одну обмотку, которая образована между двумя из первых пазов, а область скрутки расположена внутри по меньшей мере одной из катушек множества катушек. Первый жгут может быть выполнен таким образом, что он охватывает несколько катушек. При этом катушки могут иметь одинаковую ширину катушки. Также может быть предусмотрено, что катушки имеют неравную ширину. При этом в одной форме выполнения, скрутка может располагаться внутри катушки. При этом соответствующие секции обмотки могут сначала вводиться в паз. Затем может выполняться скрутка жгута, и затем соответствующие секции обмотки первого жгута вводятся в последующий паз. Это особенно полезно, если обмотка двигателя выполняется путем намотки вручную.

В другой форме выполнения, первый жгут имеет множество катушек, причем каждая из катушек имеет по меньшей мере одну обмотку, которая выполнена между двумя из первых пазов, и область скрутки расположена по меньшей мере между двумя соседними катушками из множества катушек. В этом случае скрутка может вводиться между двумя сцепленными катушками. При этом сначала может быть намотана первая катушка. В переходе к соседней сцепленной катушке затем положение параллельных отдельных проводов в пределах первого жгута поворачивается на 180°. При этом также может быть предусмотрено, что перед переходом к следующей катушке еще раз осуществляется поворот на 180°. При этом область скрутки может располагаться, в частности, в соединителе катушек между двумя катушками. Такой способ особенно подходит, когда обмотка двигателя выполнена как обмотка машины.

Параллельные отдельные провода также могут быть объединены в несколько групп, и эти группы затем могут поворачиваться, например, на 180°. Область скрутки может тогда располагаться в области лобовой части обмотки.

Кроме того, предпочтительно, если каждая из катушек имеет множество обмоток, которые расположены одна над другой в радиальном направлении. Таким образом, в каждом из первых пазов образуется несколько секций обмотки, которые расположены друг за другом в радиальном направлении. В частности, расположение отдельных проводов в каждой из секций обмотки одинаково. Таким образом, даже в случае обмотки двигателя, катушки которой имеют несколько обмоток, механизмы потерь могут быть эффективно ограничены.

Предпочтительным образом предусмотрено, что обмотка двигателя имеет второй жгут, с которым соотнесено предопределенное количество вторых пазов из множества пазов, и третий жгут, с которым соотнесено предопределенное количество третьих пазов из множества пазов. Другими словами, обмотка двигателя может иметь три жгута, причем с каждым из жгутов соотнесена одна фаза. При этом с каждым жгутом соотнесены соответствующие пазы из множества пазов.

Соответствующая изобретению электрическая машина включает в себя соответствующий изобретению статор. Кроме того, электрическая машина включает в себя ротор. Ротор расположен, в частности, внутри статора и может вращаться относительно статора. Электрическая машина может представлять собой, например, асинхронную машину, синхронную машину, синхронную машину с постоянными магнитами, реактивную синхронную машину или тому подобное.

Соответствующий изобретению способ служит для изготовления статора электрической машины. Способ включает в себя обеспечение держателя статора, который имеет множество пазов с соответствующим дном паза. Кроме того, обеспечивается обмотка двигателя, содержащая по меньшей мере один первый жгут. При этом с первым жгутом соотносится предопределенное количество первых пазов из множества пазов. Кроме того, соответственно, по меньшей мере одна секция обмотки первого жгута вводится в каждый из первых пазов, причем первый жгут имеет множество электрически параллельно соединенных отдельных проводов, каждый из которых выполнен как круглый провод, и по меньшей мере некоторые из отдельных проводов в каждой из секций обмотки расположены один над другим в радиальном направлении статора. При этом секции обмотки расположены в первых пазах таким образом, что среднее радиальное расстояние отдельных проводов до дна паза для всех отдельных проводов одинаково. Кроме того, первый жгут имеет по меньшей мере две электрически параллельных ветви, причем первый жгут в каждой из ветвей имеет область скрутки, в которой после намотки первой катушки при переходе к следующей за ней сцепленной катушке параллельные отдельные провода внутри одной обмотки поворачиваются на 180°.

Как упоминалось ранее, обмотка двигателя может быть выполнена с помощью намотки вручную. При этом может быть предусмотрено, например, что сначала первая часть катушки, которая может, например, иметь несколько обмоток (витков), вставляется в один из первых пазов. После этого все витки из не вложенных витков могут поворачиваться на 180° в области скрутки. Затем эти витки могут быть вставлены в следующий первый паз. При этом отдельные витки могут вставляться шаг за шагом в следующий первый паз. Эти этапы могут повторяться для всех катушек на каждый жгут и полюс.

В качестве альтернативы, обмотка машины может изготавливаться с помощью намоточной машины или последовательной намоточной машины. Эта намоточная машина может, например, иметь устройство протягивания. Кроме того, намоточная машина может иметь намоточный механизм и форму катушки, которая отражает фактическую форму катушки. Кроме того, намоточная машина может иметь соответствующие стержни затягивания, на которых соответствующие катушки хранятся после намотки. В частности, может быть предусмотрено, что отдельные провода подаются на намоточный механизм через соответствующую проволочную проводку. Эта проволочная проводка может иметь соответствующие проходные отверстия, через которые направляются отдельные провода. Кроме того, проволочная проводка может быть выполнена, в частности, таким образом, что она может поворачиваться на 180°. Таким образом, возможно, например, что сначала наматывается первая катушка и при переходе к следующей сцепленной катушке положение параллельных отдельных проводов внутри обмотки изменяется на 180°. Таким образом, обмотка машины может быть изготовлена простым и экономичным способом.

Предпочтительные формы выполнения, представленные со ссылкой на соответствующий изобретению статор, и их преимущества также справедливы для соответствующей изобретению электрической машины и соответствующего изобретению способа.

Дополнительные признаки изобретения станут очевидными из формулы изобретения, чертежей и описания чертежей. Признаки и комбинации признаков, упомянутые выше в описании, а также признаки и комбинации признаков, упомянутые ниже в описании чертежей и/или показанные только на чертежах, могут использоваться не только в соответствующей указанной комбинации, но также в других комбинациях или отдельно, без отклонения от объема изобретения.

Далее изобретение будет описано со ссылкой на предпочтительные примеры выполнения и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее:

Фиг. 1 - фрагментарное представление электрической машины в соответствии с уровнем техники, причем электрическая машина имеет статор с множеством пазов, в каждый из которых соответственно введены отдельные провода;

Фиг. 2 - диаграмма, описывающая характеристику плотности магнитного потока в пазу;

Фиг. 3 - фрагментарное представление электрической машины;

Фиг. 4 - фрагментарное представление электрической машины согласно форме выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 5 - увеличенный вид фиг. 4;

Фиг. 6 - схема электрических соединений намотки электрической машины в соответствии с фиг. 4;

Фиг. 7 - схема электрических соединений намотки другой электрической машины; и

Фиг. 8 - схема электрических соединений намотки другой электрической машины.

На чертежах одинаковые и функционально идентичные элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг. 1 показано фрагментарное представление электрической машины 1 в соответствии с предшествующим уровнем техники на виде сбоку в разрезе. Электрическая машина 1 содержит статор 2. Кроме того, электрическая машина содержит ротор 3, который расположен внутри статора 2. Между статором 2 и ротором 3 образуется воздушный зазор 4.

Статор 2 содержит держатель 5 статора или листовой пакет, в который введено множество пазов N1-N48. В настоящем примере выполнения статор 2 содержит 48 пазов от N1 до N48, причем в данном случае показаны только пазы N1, N2, N11, N12, N13, N14, N23 и N24. Каждый из пазов от N1 до N48 включает в себя дно 6 паза, которое соответствует области соответствующих пазов от N1 до N48, которая обращена к ротору 3 или воздушному зазору 4. Кроме того, каждый из пазов от N1 до N48 включает в себя отверстие 7 паза, которое противоположно дну 6 паза. Соответствующие пазы от N1 до N48 проходят вдоль радиального направления r электрической машины 1 и статора 2 соответственно. Кроме того, пазы от N1 до N48 расположены рядом друг с другом с равномерным распределением вдоль окружного направления U статора 2.

Кроме того, статор 2 содержит обмотку 8 двигателя, которая может иметь множество жгутов 9, 10, 11. В данном случае показан первый жгут 9 обмотки 8 двигателя. Как объяснено более подробно ниже, с первым жгутом соотнесены первые пазы из множества пазов от N1 до N48. Первый жгут 9 намотан таким образом, что он имеет несколько катушек 12. В данном случае катушка 12 выполнена в пазах N2 и N11. Катушка 12 содержит множество обмоток 18, которые расположены одна за другой или одна над другой в радиальном направлении r. В настоящем примере выполнения катушка 12 содержит обмоток 18. В пазах от N1 до N48 расположена соответствующая секция 13 обмотки из обмоток. В данном случае обозначены некоторые секции 13 обмотки. Например, самая нижняя секция 13 обмотки в пазу N11 обозначена как ʺU11f+ʺ. Здесь ʺUʺ обозначает фазу или жгут 9, 10, 11. Число ʺ11ʺ описывает паз N11, в котором расположена секция 13 обмотки. Буква ʺfʺ описывает положение секции 13 обмотки внутри катушки 12. Наконец, ʺ+ʺ обозначает полярность секции 13 обмотки.

Первый жгут 8 содержит множество отдельных проводов 14, которые выполнены в виде круглых проводов. Таким образом, также каждая из секций 13 обмотки содержит множество отдельных проводов 14. В данном случае каждая секция 3 обмотки включает в себя двенадцать отдельных проводов 14. При этом, соответственно, четыре отдельных провода 14 расположены рядом друг с другом в окружном направлении U и, соответственно, три отдельных провода 14 расположены один над другим в радиальном направлении r. Кроме того, расположение соответствующих отдельных проводов в секциях 13 обмотки одинаково. Во время работы электрической машины 1 электрические напряжения могут индуцироваться в отдельных проводах 14 в результате электрических полей с частотой больше нуля. За счет того, что соответствующие отдельные провода 14 в пазу от N1 до N48 имеют различное расстояние в радиальном направлении r до статора 3, и электромагнитные поля различаются локально в соответствующем пазу от N1 до N48, соответствующее индуцированное напряжение различается. Это различие приводит к выравнивающим токам, которые могут привести к потерям и в худшем случае к повреждению отдельных проводов 14.

Фиг. 2 показывает диаграмму, описывающую характеристику плотности магнитного потока В в одном из пазов от N1 до N48. По оси абсцисс нанесено расстояние d в мм вдоль радиального направления r. По оси ординат нанесена плотность магнитного потока B в единицах T. Кривая 19 описывает нормальную составляющую плотности магнитного потока B вдоль виртуальной линии, лежащей радиально в пазу от N1 до N48. Две точки P1 и P2 или маркеры описывают положения средних точек двух отдельных проводов 14. Плотность магнитного потока B имеет нелинейную характеристику внутри пазов от N1 до N48. Таким образом, поперечное поле в пазу в радиальном направлении r паза от N1 до N48 не является постоянным. Различные плотности магнитного потока B приводят к различным электрическим напряжениям, которые индуцируются в отдельных проводах. Результатом являются выравнивающие токи в обмотке 8 двигателя.

На фиг. 3 показано фрагментарное представление электрической машины 1. Форма выполнения электрической машины 1 согласно фиг. 3 не является частью настоящего изобретения. Однако она полезна для понимания изобретения. Здесь первый жгут 9 или обмотка имеет по меньшей мере одну область 15 скрутки, в которой первый жгут 9 поворачивается на 180°. В настоящем примере выполнения первый жгут 9 имеет четыре представленные области 15 скрутки. При этом области 15 скрутки расположены внутри катушки 12. В катушке 12, в которой обмотки 18 введены в пазы N2 и N11, в данном случае предусмотрена скрутка. При этом отдельные секции 13 обмотки в катушке 12 соответствуют таковым согласно фиг. 1. При переходе от паза N11 к пазу N2 все обмотки 18 поворачиваются на 180°. Это приводит к тому, что в пазу N2 секции 13 обмотки и, следовательно, отдельные провода 14 расположены в противоположном направлении по сравнению с пазом N11. При изготовлении, которое может осуществляться, например, путем намотки вручную, сначала первая часть катушки 12, которая содержит шесть секций 13 обмотки, может вставляться в паз N11. После этого все еще не вставленные обмотки 18 могут поворачиваться на 180°, а затем вставляться в паз N2. Та же процедура была выполнена для катушки 12, которая соотнесена с пазами N1 и N12. Кроме того, такая же компоновка возникает для катушки 12, которая соотнесена с пазами N13 и N24, и для катушки 12, которая соотнесена с пазами N14 и N23.

На фиг. 4 показано фрагментарное представление электрической машины 1 в соответствии с формой выполнения настоящего изобретения. Здесь катушка 12, содержащая пазы N2 и N11, соответствует катушке 12, показанной на фиг. 1. Сцепленная с этой катушкой 12 катушка 12, которая включает в себя пазы N1 и N12, выполнена таким образом, что секции 13 обмотки расположены в соответствующих пазах N1, N12 в противоположном направлении. При этом при изготовлении обмотки 8 двигателя сначала может быть намотана катушка, которая включает в себя пазы N2 и N11. При переходе к следующей сцепленной катушке 12, которая включает в себя пазы N1 и N12, параллельные отдельные провода 14 могут поворачиваться внутри обмотки на 180°. Это особенно подходит, когда обмотка 8 машины наматывается с помощью соответствующей намоточной машины. Такая же компоновка получается для катушки 12, которая включает в себя пазы N14 и N23, и катушки 12, которая включает в себя пазы N13 и N24.

В принципе, секции 13 обмотки, которые соотнесены с первыми пазами для первого жгута 9, могут быть разделены на две группы. При этом отдельные провода 14 могут быть расположены в секциях 13 обмотки в первой группе в радиальном направлении r в соответствии с первой последовательностью 16. В секциях 13 обмотки, которые соотнесены с второй группой, отдельные провода 14 могут быть расположены в радиальном направлении во второй последовательности 17, обратной к первой последовательности 16. Это проиллюстрировано в настоящем случае со ссылкой на фиг. 5, где показано увеличенное представление фиг. 4. При этом секции 13 обмотки в пазу N14 соотнесены с первой группой. Секции 13 обмотки паза N13 соотнесены с второй группой. В пазу N14 отдельные провода 14, которые в данном случае обозначены буквами a-l, расположены в первой последовательности 16 в радиальном направлении r. При этом случае предпочтительно одинаковое количество секций 13 обмотки соотнесено с первой и второй группой.

В данном случае отдельные провода 14, которые обозначены как a, e и i, рассматриваются в качестве примера. В пазу N14 они расположены в радиальном направлении r вдоль первого направления 16. При этом отдельный провод 14, обозначенный как e, расположен посередине. Отдельный провод 14, обозначенный как i, расположен ближе всего к дну 6 паза и, таким образом, к ротору 3. Отдельный провод 14, обозначенный как a, является самым удаленным от дна 6 паза из этих отдельных проводов 14. В пазу N13 эти отдельные провода, обозначенные как a, e и i, расположены во втором, противоположном направлении 17. Здесь отдельный провод 14, обозначенный как а, расположен ближе всего к дну 6 паза. Отдельный провод 14, обозначенный как e, снова расположен посередине. Отдельный провод 14, обозначенный как i, имеет наибольшее расстояние до дна 6 паза из этих отдельных проводов 14. В результате этих двух различных компоновок или расположения в первой последовательности 16 и второй последовательности 17, среднее расстояние для всех отдельных проводов 14 в секции 13 обмотки является одним и тем же средним расстоянием m в радиальном направлении до дна 6 паза. Таким образом, может быть обеспечено, что в сумме одинаковое напряжение индуцируется в отдельных проводах 14. Таким образом, можно предотвращать формирование выравнивающих токов внутри отдельных проводов 14.

На фиг. 6 показана схема соединений намотки электрической машины 1 согласно фиг. 4. При этом сплошные линии описывают первый жгут 9, пунктирные линии описывают второй жгут 10, а штрих-пунктирные линии описывают третий жгут 11. При этом в качестве первого паза с первым жгутом 9 соотнесены пазы N1, N2, N11, N12, N13, N14, N23, N24, N25, N26, N35, N36, N37, N38, N47 и N48. Дальнейшее соотнесение пазов от N1 до N48 со жгутами 10 и 11 можно видеть на схеме соединений намотки. В данном случае каждый жгут 9, 10, 11 имеет четыре параллельные ветви. В принципе, предусмотрено, что каждый из жгутов 9, 10, 11 на каждую параллельную ветвь имеет область 15 скрутки, в которой первый жгут поворачивается на 180°. При этом с каждым из жгутов 9, 10, 11 соотнесена одна фаза.

По сравнению с этим, фиг. 7 показывает схему соединений намотки электрической машины 1. По сравнению с фиг. 6, каждый из жгутов 9, 10, 11 имеет только одну параллельную ветвь. При этом в каждом из жгутов 9, 10, 11 предусмотрена область 15 скрутки.

На фиг. 8 показана схема соединений намотки электрической машины 1. Здесь электрическая машина 1 выполнена с 36 пазами от N1 до N36. И здесь, каждый из жгутов 9, 10, 11 имеет ветвь. В каждом из жгутов 9, 10, 11 предусмотрена область 15 скрутки. В примере на фиг. 7 электрическая машина 1 имеет четное число отверстий, равное 4. Число отверстий соответствует количеству пазов от N1 до N48 на жгут и число пар полюсов. В форме выполнения согласно фиг. 8 число отверстий равно 3 и, следовательно, нечетное. Формы выполнения, показанные на фиг. 7 и фиг. 8, не являются частью настоящего изобретения, но способствуют пониманию настоящего изобретения.

1. Статор (2) для электрической машины (1) с

- держателем (5) статора, имеющим множество пазов (от N1 до N48) с соответствующим дном (6) паза и

- обмоткой (8) двигателя, имеющей по меньшей мере один первый жгут (9), причем

- с первым жгутом (9) соотнесено предопределенное количество первых пазов из множества пазов (от N1 до N48),

- соответственно, по меньшей мере одна секция (13) обмотки первого жгута (9) введена в каждый из первых пазов,

- первый жгут (9) имеет множество электрически параллельно соединенных отдельных проводов (14), которые выполнены, соответственно, как круглый провод, и

- по меньшей мере некоторые из отдельных проводов (14) в каждой из секций (13) обмотки расположены один над другим в радиальном направлении (r) статора (2), и

- секции (13) обмотки расположены, соответственно, в первых пазах таким образом, что среднее радиальное расстояние (m) отдельных проводов (14) до дна паза (6) для всех отдельных проводов (14) является одинаковым,

отличающийся тем, что

- первый жгут (9) имеет по меньшей мере две электрически параллельные ветви, и первый жгут (9) в каждой из ветвей имеет область (15) скрутки, в которой после намотки первой катушки (12) при переходе к следующей за ней сцепленной катушке (12), параллельные отдельные провода (14) внутри обмотки поворачиваются на 180°.

2. Статор (2) по п. 1, отличающийся тем, что соответствующие секции (13) обмотки в первых пазах разделены на первую группу и вторую группу, отдельные провода (14) секций (13) обмотки первой группы расположены в первой последовательности (16) в радиальном направлении (r), и отдельные провода (14) секций (13) обмотки второй группы расположены во второй последовательности (17), обратной к первой последовательности (16).

3. Статор (2) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первый жгут (8) образует обмотку с лобовой частью обмотки, и область (15) скрутки расположена внутри лобовой части обмотки.

4. Статор (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый жгут (9) имеет множество катушек (12), причем каждая из катушек (12) имеет по меньшей мере одну обмотку (18), которая образована между двумя из первых пазов, и область (15) скрутки расположена внутри по меньшей мере одной катушки (12) из множества катушек (12).

5. Статор (2) по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что первый жгут (9) содержит множество катушек (12), причем каждая из катушек (12) имеет по меньшей мере одну обмотку (18), которая образована между двумя из первых пазов, и область (15) скрутки расположена по меньшей мере между двумя соседними катушками (12) из множества катушек (12).

6. Статор (2) по п. 4 или 5, отличающийся тем, что каждая из катушек (12) имеет множество обмоток (18), которые расположены друг над другом в радиальном направлении (r).

7. Статор (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что обмотка (8) двигателя имеет второй жгут (10), с которым соотнесено предопределенное количество вторых пазов из множества пазов (от N1 до N48), и третий жгут (11), с которым соотнесено предопределенное количество третьих пазов из множества пазов (от N1 до N48).

8. Электрическая машина (1) со статором (2) по одному из предыдущих пунктов и с ротором (3).

9. Способ изготовления статора (2) электрической машины посредством:

- обеспечения держателя (5) статора, имеющего множество пазов (от N1 до N48) с соответствующим дном (6) паза,

- обеспечения обмотки (8) двигателя, имеющей по меньшей мере один первый жгут (9), причем

- с первым жгутом (9) соотнесено предопределенное количество первых пазов из множества пазов (от N1 до N48),

- соответственно, по меньшей мере одна секция (13) обмотки первого жгута (9) введена в каждый из первых пазов, причем первый жгут (9) имеет множество электрически параллельно соединенных отдельных проводов (14), которые выполнены, соответственно, как круглый провод, и по меньшей мере некоторые из отдельных проводов (14) в каждой из секций (13) обмотки расположены друг над другом в радиальном направлении (r) статора (2), и

- секции (13) обмотки располагаются, соответственно, в первых пазах таким образом, что среднее радиальное расстояние (m) отдельных проводов (14) до дна паза (6) одинаково для всех отдельных проводов (14),

отличающийся тем, что

- первый жгут (9) имеет по меньшей мере две электрически параллельные ветви, и первый жгут (9) в каждой из ветвей имеет область (15) скрутки, в которой после намотки первой катушки (12) при переходе к следующей за ней сцепленной катушке (12), параллельные отдельные провода (14) внутри обмотки поворачиваются на 180°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к расположению электрических силовых установок и трансмиссий транспортных средств. Асинхронный электропривод с интеграцией на редуктор и дифференциал содержит малошумные асинхронные двигатели, запитанные от источников питания, и системы управления этими электродвигателями, дифференциал и редуктор моста.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу изготовления обмотки электрической машины. Технический результат – повышение выходного напряжения генератора.

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к изготовлению электрических машин. Технический результат – повышение эксплуатационных характеристик машины.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электродвигателях переменного тока, в составе тягового электропривода и исполнительных механизмах.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным реактивным электрическим генераторам с радиальным возбуждением. Изобретение позволяет повысить надежность и КПД индукторного генератора, а также уменьшить его габаритные размеры и массу.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - компенсация намагничивающих токов.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, и может найти применение при создании вентильных электродвигателей для регулируемых электроприводов.

Предложен многофазный электрический двигатель, который содержит ротор и статор. Ротор содержит ряд магнитов, ориентированных в направлении статора, содержащего, в свою очередь, множество фазных обмоток, ориентированных в направлении магнитов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, для генерации электрической энергии. Технический результат - увеличение КПД электрического генератора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к дисковым электрогенераторам. Технический результат – повышение стабильности вращения якоря.

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин, в частности особенностей конструктивного выполнения статоров электрических машин и их сборки.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения стержней обмоток машин переменного тока с расширенным уравниванием полей и может быть использовано в машинах средней и большой мощности, например турбо- и гидрогенераторах.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в производстве стержней статорных обмоток электрических машин, в частности турбо- и гидрогенераторов.

Изобретение относится к области машиностроения , в частности к турбои гидрогенераторам . .

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в мощных турбогенераторах. .

Изобретение относится к области электромашиностроения. .

Изобретение относится к облас ти электромашиностроения. .

Изобретение относится к конструкции статоров крупных электрических машин переменного тока, например , Турбои гидрогенераторов. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статору электрической машины. Технический результат – повышение надежности. Статор содержит множество пазов с соответствующим дном паза и обмоткой, имеющей по меньшей мере один первый жгут. С первым жгутом соотнесено предопределенное количество первых пазов из множества пазов статора. По меньшей мере одна секция обмотки первого жгута введена в каждый из первых пазов. Первый жгут имеет множество электрически параллельно соединенных отдельных проводов, которые выполнены как круглый провод, и по меньшей мере некоторые из отдельных проводов в каждой из секций обмотки расположены один над другим в радиальном направлении статора. При этом секции обмотки расположены в первых пазах таким образом, что среднее радиальное расстояние отдельных проводов до дна паза для всех отдельных проводов является одинаковым. Первый жгут имеет по меньшей мере две электрически параллельные ветви, в каждой из которых имеется область скрутки, в которой после намотки первой катушки при переходе к следующей за ней сцепленной катушке параллельные отдельные провода внутри обмотки поворачиваются на 180°. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх