СТАТОР ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2022 года по МПК H02K1/16 H02K3/12 H02K3/28 H02K15/06 

Настоящее изобретение относится к статору для вращающейся электрической машины. Далее изобретение относится к вращающейся электрической машине с таким статором, а также к способу монтажа подобного статора.

Статоры известны в качестве компонентов вращающихся электрических машин из уровня техники. Электропроводная обмотка статора вращающейся электрической машины выполняется зачастую в виде так называемой двухслойной обмотки. Под двухслойной обмоткой понимается трехфазная обмотка, которая проведена в два слоя через каждый паз так называемого пакета сердечника статора, причем через каждый паз со стороны основания паза проходит так называемый нижний слой обмотки, а со стороны отверстия паза так называемый верхний слой обмотки статора.

Трехфазная обмотка выполняется либо в виде так называемой катушечной обмотки, либо в виде так называемой стержневой обмотки. Например, двухслойная стержневая обмотка имеет так называемые стержни Ребеля, которые в каждом случае имеют лишь один проводник с несколькими скрученными, параллельно соединенными друг с другом частичными проводниками и проходят в нижнем слое обмотки или в верхнем слое обмотки через паз. Двухслойная стержневая обмотка имеет, следовательно, два проводника.

У электродвигателей с большим внешним диаметром пакета сердечника статора, например, более 5 м, может быть по различным причинам необходимо сегментирование пакета сердечника статора. Например, сегментирование необходимо, если размеры и вес электродвигателя превышают грузоподъемность имеющегося крана. Кроме того, сегментирование может быть необходимо, если необходимое пространство для неразъемного статора в пропиточной емкости так называемой установки VPI (Vacuum Pressure Impregnation - пропитки в вакууме под давлением), в которой выполняется этап процесса изготовления высоковольтной изоляции, слишком велико, или транспортировка статора возможна только в сегментированном виде. Отдельные сегменты статора могут затем собираться на месте эксплуатации вращающейся электрической машины.

Сегментирование статора вызывает неизбежно сегментирование обмотки. Однако, в случае двухслойной катушечной обмотки это является проблемой в отношении перекрывающих сегменты элементов обмотки, так как при этом торцевые стороны стержней выступают в частности тангенциально за продольную сторону сегмента статора, что предотвращает вдвигание сегментов статора друг в друга в осевом направлении, так что сборка в частности тяжеловесных сегментов статора возможна лишь с трудом.

EP 3 118 973 A1 раскрывает вращающуюся электрическую машину, которая включает в себя статор и ротор. Статор имеет катушечные прорези, которые расположены в железном сердечнике статора, и выполненную в виде двухслойной обмотки катушечную обмотку, которая расположена в катушечных прорезях. Катушечная обмотка включает в себя несколько катушек в каждом случае с расположенной на внешней окружной стороне в катушечных прорезях нижней катушкой и расположенной на внутренней окружной стороне в катушечных прорезях верхней катушкой. Нижняя и верхняя катушки при этом изогнуты на конце в радиальном направлении, причем расстояние от изогнутой концевой области верхней катушки до стороны катушечной прорези больше, чем расстояние от изогнутой концевой области нижней катушки до стороны катушечной прорези.

Из US 6969939 B1 известно механическое и электрическое соединение двух отдельных обмоток статора. Для этого предусмотрены механические и электрические соединители, которые принимают концы обмоток.

Из US 5789840 известен статор динамоэлектрической машины, который имеет специальные соединители для выступающих концов элементов обмотки. Выступающий конец имеет при этом только один изгиб.

В основе изобретения лежит задача указать улучшенный по сравнению с уровнем техники статор, вращающуюся электрическую машину, а также способ монтажа подобного статора.

В отношении статора задача решается согласно изобретению с помощью указанных в пункте 1 формулы изобретения признаков. В отношении вращающейся электрической машины задача решается согласно изобретению с помощью указанных в пункте 8 формулы изобретения признаков. В отношении способа задача решается согласно изобретению с помощью указанных в пункте 9 формулы изобретения признаков.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Соответствующий изобретению статор для вращающейся электрической машины включает в себя пакет сердечника, который имеет несколько соединенных друг с другом сегментов статора, которые в каждом случае проходят от первой торцевой стороны до противоположной первой торцевой стороне второй торцевой стороны пакета сердечника, и электропроводную обмотку, которая выполнена в виде двухслойной стержневой обмотки, и которая имеет верхний слой обмотки и нижний слой обмотки. Верхний слой обмотки включает в себя множество электропроводных верхних стержней. Нижний слой обмотки включает в себя множество электропроводных нижних стержней. При этом каждый сегмент статора имеет множество распространяющихся в осевом направлении пазов, причем в каждом пазу верхний стержень и нижний стержень расположены друг около друга в радиальном направлении, в частности расположены друг над другом с разделением прокладкой, и на каждой торцевой стороне пакета сердечника в каждом случае выступают областью торцевой стороны из паза в осевом направлении, и причем по меньшей мере один верхний стержень одного сегмента статора электропроводно соединен с нижним стержнем соседнего сегмента статора при помощи соединительного элемента. Соединительный элемент соединен в частности при помощи соединения с молекулярным и/или силовым замыканием с верхним стержнем и/или нижним стержнем соседнего сегмента статора. Это может иметь отношение к электрическому и/или механическому соединению.

Выполненный подобным образом статор делает возможным создание больших электрических вращающихся машин с большей осевой длиной по сравнению с обычными машинами. Это основано в частности на конфигурации обмотки, у которой в каждом случае верхний стержень и нижний стержень выступают в осевом направлении из паза. Таким образом, обмотка может также сегментироваться в соответствии с количеством сегментов статора, без того чтобы при этом элементы обмотки, то есть верхний стержень и/или нижний стержень, выступали за проходящие параллельно к продольной оси статора продольные стороны отдельных сегментов статора.

В результате сегменты статора могут уже перед монтажом снабжаться секцией обмотки, причем верхние и нижние стержни в перекрывающей сегменты области, то есть в области на и рядом со стыком, еще не соединены электропроводным образом при помощи соединительного элементом. Это создает условия для того, что обмотка или секции обмотки не выступают за продольную сторону соответствующего сегмента статора, так что возможна простая и надежная сборка сегментов статора.

Верхние и нижние стержни, которые не расположены в перекрывающей сегменты области, уже перед сборкой сегментов статора электропроводно соединяются друг с другом при помощи соединительного элемента, причем при этом электропроводно соединяются друг с другом верхние и нижние стержни, которые расположены в одном сегменте статора. Снабженные секциями обмотки сегменты статора могут затем замачиваться в изоляционной ванне и тем самым пропитываться. Сегментированный статор создает таким образом условия для полностью пропитанной изолированной обмотки.

В варианте осуществления статора свободный конец верхнего стержня расположен на расстоянии от свободного конца нижнего стержня, смещенного в окружном направлении относительно этого верхнего стержня.

В варианте осуществления статора соединительные элементы выполнены из того же материала, что и нижние стрежни и/или верхние стержни. Таким образом, могут уменьшаться термические напряжения. Материалом является в частности медь или медный сплав.

Вариант осуществления изобретения предусматривает, что соединительный элемент, в частности каждый соединительный элемент, электропроводно соединяет свободный конец верхнего стержня со свободным концом нижнего стержня, смещенного в окружном направлении относительно этого верхнего стержня.

В возможном варианте осуществления соединительный элемент, в частности каждый соединительный элемент, имеет наклонный участок, который соединяет по меньшей мере один, в частности два расположенных под углом относительно него конца друг с другом, причем один конец соединительного элемента, в частности каждого соединительного элемента, электропроводно соединен со свободным концом нижнего стержня, и/или другой конец каждого соединительного элемента электропроводно соединен со свободным концом верхнего стержня. Выполненный подобным образом соединительный элемент позволяет электропроводно соединять друг с другом верхний стержень и нижний стержень по максимально короткому пути. Например, соединительный элемент выполнен в виде соединительной скобы, вследствие чего он может просто и механически устойчиво соединяться с верхним и нижним стержнем. Из этого также предпочтительно следует простое электрическое соединение верхних и нижних стержней в перекрывающей сегменты области после стыковки сегментов статора.

В варианте осуществления соединительный элемент, который в частности предварительно отформован, выполнен таким образом, что он электрически и механически соединяет верхний стержень с нижним стержнем, причем конец верхнего стержня и конец нижнего стержня смещены в окружном направлении, то есть на некоторый угол, и/или конец верхнего стержня и конец нижнего стержня заканчиваются в осевом продольном направлении электрической машины (относительно ее оси вращения) на разных позициях. Эти стержни, то есть верхние стержни и нижние стержни, выполнены в частности неодинаковыми, в частности асимметричными, и в частности также предварительно заготовлены.

В варианте осуществления соединительного элемента наклонный участок по меньшей мере в два раза длиннее, чем по меньшей мере один расположенный под углом конец. Таким образом, могут компенсироваться термические напряжения.

В варианте осуществления соединительного элемента расположенные под углом концы соединительного элемента задают плоскости, причем эти плоскости проходят параллельно.

В варианте осуществления соединительного элемента расположенные под углом концы соединительного элемента задают плоскости, которые в установленном состоянии соединительного элемента в статор проходят через ось согласованного со статором ротора.

В возможном варианте осуществления обмотки по меньшей мере на одной торцевой стороне пакета сердечника область торцевой стороны каждого верхнего стержня выполнена проходящей прямолинейно в осевом направлении, и область торцевой стороны каждого нижнего стержня выполнена с двойным изгибом, причем свободный конец каждого верхнего стержня и каждого нижнего стержня выступает в осевом направлении. В частности, все верхние стержни и нижние стержни выступают по меньшей мере на одной торцевой стороне в осевом направлении на одинаковое расстояние из пазов. Вследствие этого концы верхних и нижних стержней находятся в общей плоскости, так что соединение при помощи соединительного элемента может выполняться очень просто.

В другом возможном варианте осуществления обмотки по меньшей мере на одной торцевой стороне пакета сердечника область торцевой стороны каждого верхнего стержня и область торцевой стороны каждого нижнего стержня выполнены с одинарным изгибом, причем свободный конец каждого верхнего стержня и каждого нижнего стержня выступает в радиальном направлении. В частности, по меньшей мере на одной торцевой стороне верхние стержни выступают в осевом направлении дальше из пазов, чем нижние стрежни.

Дальнейший вариант осуществления изобретения предусматривает, что в каждом случае два соседних сегмента статора соединены друг с другом при помощи соединения паз-гребень с геометрическим и силовым замыканием. В случае соединения паз-гребень на продольной стороне одного сегмента статора предусмотрен в частности желобок, с которым входит в зацепление с геометрическим замыканием гребень, который расположен на продольной стороне соседнего сегмента статора. Такое соединение обеспечивает не только простое вдвигание друг в друга сегментов статора с геометрическим замыканием, но и механически устойчивое соединение благодаря достаточно высокой прочности на срез, которую обычно имеет гребень в соединении паз-гребень.

Соответствующая изобретению вращающаяся электрическая машина имеет соответствующий изобретению статор. Преимущества подобной вращающейся электрической машины проистекают из вышеуказанных преимуществ соответствующего изобретению статора.

При соответствующем изобретению способе монтажа соответствующего изобретению статора, в каждом пазу каждого сегмента статора располагается верхний стержень и нижний стержень. Каждый верхний стержень соединяется с согласованным с ним нижним стержнем при помощи соединительного элемента, если верхний стержень и нижний стержень расположены в пазах одного и того же сегмента статора. Затем каждый сегмент статора с расположенными в его пазах верхними стержнями и нижними стержнями и с соединительными элементами, которые в каждом случае соединяют верхний стержень и нижний стержень сегмента статора, пропитывается и тем самым изолируется. Пропитанные сегменты статора соединяются затем друг с другом с геометрическим или силовым замыканием. После соединения пропитанных сегментов статора по меньшей мере один верхний стержень одного сегмента статора электропроводно соединяется с нижним стержнем соседнего сегмента статора при помощи соединительного элемента.

Способ делает возможным простой монтаж статора с различным количеством сегментов статора, в частности на месте эксплуатации вращающейся электрической машины, так как обмотка выполнена таким образом, что все пазы уже перед пропиткой заполнены элементами обмотки. Таким образом, способ может также применяться для очень больших машин с большим количеством сегментов статора.

В варианте осуществления способа каждый соединительный элемент соединяется, в частности спаивается, со свободным концом верхнего стержня и со свободным концом нижнего стержня. Это создает условия для экономичного, механически устойчивого и электропроводного соединения.

Дальнейший вариант осуществления способа предусматривает, что для каждого соединительного элемента, который соединяет верхний стержень и нижний стержень двух соседних сегментов статора, область соединения между соединительным элементом и верхним стержнем, а также область соединения между соединительным элементом и нижним стержнем электрически изолируются. Таким образом, способ делает возможной почти полную пропитку обмотки, так как только места соединения расположенных после соединения пропитанных сегментов статора соединительных элементов изолируются отдельно. Так как при этом только малая часть обмотки дополнительно изолируется, может сокращаться трудоемкость монтажа по сравнению с обычными статорами, у которых, например, каждый сегмент обмотки изолируется отдельно.

В варианте осуществления способа изготавливается статор описанного типа, или для изготовления или монтажа применяется соединительный элемент описанного типа.

Вышеописанные свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также способ их достижения становятся более ясными и понятными в связи с последующим описанием примеров осуществления, которые разъясняются более подробно в сочетании с чертежом. При этом на чертеже показаны:

фиг. 1 - схематично вид сбоку вращающейся электрической машины;

фиг. 2 - схематично два сегмента статора во время монтажа на виде сбоку;

фиг. 3 - схематично частичный вид в перспективе сегмента статора с двухслойной стержневой обмоткой в первом варианте осуществления;

фиг. 4 - схематично вид в перспективе сегмента двухслойной стержневой обмотки согласно первому варианту осуществления;

фиг. 5 - схематично частичный вид в перспективе двух соединенных друг с другом сегментов статора с двухслойной стержневой обмоткой согласно первому варианту осуществления;

фиг. 6 - схематично частичный вид в перспективе сегмента статора с двухслойной стержневой обмоткой во втором варианте осуществления;

фиг. 7 - схематично вид в перспективе сегмента двухслойной стержневой обмотки согласно второму варианту осуществления; и

фиг. 8 - схематично частичный вид в перспективе двух соединенных друг с другом сегментов статора с двухслойной стержневой обмоткой согласно второму варианту осуществления;

Соответствующие друг другу элементы снабжены на всех фигурах одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг. 1 схематично показывает вид сбоку вращающейся электрической машины EM на упрощенном изображении.

Вращающаяся электрическая машина EM является, например, синхронным двигателем и включает в себя корпус 1, в котором без возможности вращения относительно корпуса 1 расположен статор 2. Статор 2 включает в себя несколько сегментов 2.1, 2.2 статора, которые в каждом случае выполнены в виде пакета сердечника и соединены друг с другом на стыках F для образования полого цилиндрического статора 2, причем стыки F распространяются в осевом направлении a. Количество сегментов 2.1, 2.2 статора (в изображенном примере осуществления показаны два сегмента 2.1, 2.2 статора) может при этом варьироваться в зависимости от места эксплуатации вращающейся электрической машины EM.

Вращающаяся электрическая машина EM включает в себя далее не изображенный более подробно ротор с валом 3 ротора, причем ротор установлен с возможностью вращения относительно статора 2 в корпусе 1. В показанном примере осуществления ротор окружается статором 2, причем между статором 2 и ротором расположен воздушный зазор. Альтернативно вращающаяся электрическая машина EM может быть также выполнена таким образом, что ротор окружает статор 2.

Фиг. 2 схематично показывает два сегмента 2.1, 2.2 статора во время монтажа на виде сбоку.

Статор 2 выполнен в виде носителя электропроводной обмотки 4, которая в показанном примере осуществления включает в себя две выступающие с торцевых сторон из сегментов 2.1, 2.2 статора головки WK обмотки. Для приема электрической обмотки 4 сегменты 2.1, 2.2 статора включают в себя в каждом случае множество пазов 5 (см. фиг. 3), которые известны также как прорези пакета сердечника и описываются более подробно на фиг. 3.

Для соединения показанных сегментов 2.1, 2.2 статора продольная сторона 2.1.1 одного сегмента 2.1 статора имеет не изображенный более подробно желобок, который предусмотрен для установления соединения с геометрическим и силовым замыканием, в частности соединения паз-гребень, с другим сегментом 2.2. статора. Продольная сторона 2.2.1 другого сегмента 2.2 статора имеет для этого не изображенный более подробно гребень, который входит в зацепление с геометрическим замыканием с желобком.

Как показывает данный пример осуществления, сегменты 2.1, 2.2 статора соединяются друг с другом посредством вдвигания продольных сторон 2.1.1, 2.2.1 друг в друга в осевом направлении a с геометрическим и силовым замыканием. Для фиксации соединения паз-гребень могут быть предусмотрены дальнейшие не изображенные крепежные элементы.

Сегментирование статора 2 делает возможным создание больших электрических машин с большими длинами пакета сердечника. Например, отдельные сегменты 2.1, 2.2 статора перед монтажом статора 2 снабжаются обмоткой 4 и затем пропитываются, так что полости в обмотке 4 закрываются и уплотняются изоляционным материалом. Отдельные снабженные обмоткой 4 сегменты 2.1, 2.2 статора могут затем собираться, как описано выше, на месте эксплуатации вращающейся электрической машины EM. Чтобы это было простым образом возможно, предлагается обмотка 4, которая делает возможным осевое вдвигание сегментов 2.1, 2.2 статора друг в друга. Далее описываются два возможных варианта осуществления такой обмотки 4.

Фиг. 3 схематично показывает частичный вид в перспективе сегмента 2.1 статора с обмоткой 4 в первом варианте осуществления.

Обмотка 4 является двухслойной стержневой обмоткой и включает в себя верхний слой WO обмотки и нижний слой WU обмотки. Верхний слой WO обмотки включает в себя множество электропроводных верхних стержней 4.1, а нижний слой WU обмотки включает в себя множество электропроводных нижних стержней 4.2. Верхние стержни 4.1 и нижние стержни 4.2 имеют в каждом случае не изображенные более подробно расположенные параллельно друг к другу частичные проводники, которые включают в себя, например, изолированную медь и в области NB стороны паза, а также в области SB торцевой стороны (см. фиг. 4) скручены друг с другом или выполнены проходящими параллельно друг к другу и тем самым без скрутки.

Верхние и нижние стержни 4.1 и 4.2 расположены в пазах 5 сегмента 2.1 статора, причем в каждом пазу 5 расположен верхний стержень 4.1 и нижний стержень 4.2. В частности, в каждом пазу 5 верхний стержень 4.1 и нижний стержень 4.2 отделены в радиальном направлении r прокладкой и расположены друг над другом. Пазы 5 выбраны на внутренней рабочей поверхности сегментов 2.1, 2.2 статора и расположены друг около друга в окружном направлении u. При этом пазы 5 распространяются в каждом случае в осевом направлении a от одной торцевой стороны сегмента 2.1 статора до противоположной торцевой стороны сегмента 2.2 статора. В показанном примере осуществления один из пазов 5 обозначен пунктирными линиями. На торцевых сторонах верхние и нижние стержни 4.1, 4.2 выступают в каждом случае из паза 5 в осевом направлении a и образуют при этом головки WK обмотки, которые показаны на фиг. 2.

Далее верхние и нижние стержни 4.1, 4.2 в каждом случае электропроводно соединены друг с другом соединительным элементом 6. Соединительный элемент 6 соединяет при этом верхний стержень 4.1 со смещенным в окружном направлении u относительно него нижним стержнем 4.2, как это показано в настоящем примере осуществления. Соединительный элемент 6 выполнен в виде скобы и проходит ввиду смещения соединяемых друг с другом верхних и нижних стержней 4.1, 4.2 тангенциально к окружному направлению u.

Верхние стержни 4.1, которые расположены в области границы сегмента 2.1 статора, то есть в области на и рядом с продольной стороной 2.1.1, не соединены в несмонтированном состоянии статора 2 с соединительным элементом 6, так как они в каждом случае предусмотрены для электрического соединения с нижним стержнем 4.2 другого сегмента 2.2 статора. Эти верхние и нижние стержни 4.1, 4.2 электропроводно соединятся друг с другом при помощи соединительного элемента 6 только после сборки сегментов 2.1, 2.2 статора, как показывает в качестве примера фиг. 5. Это делает возможным простое соединение сегментов 2.1, 2.2 статора в осевом направлении a, так как головка WK обмотки не выступает за продольную сторону 2.1.1.

Фиг. 4 схематично показывает вид в перспективе сегмента WS обмотки согласно первому варианту осуществления.

Сегмент WS обмотки включает в себя верхний стержень 4.1, нижний стержень 4.2 и соединительный элемент 6.

В первом варианте осуществления область NB1 паза и область SB1 торцевой стороны верхнего стержня 4.1 выполнены в каждом случае прямыми. Область NB1 паза является областью верхнего стержня 4.1, которая расположена внутри паза 5. Область SB1 торцевой стороны выступает из паза 5 и является компонентом головки WK обмотки. В частности, область SB1 торцевой стороны выступает в осевом направлении a из паза 5, как это показывает фиг. 3. Таким образом, весь верхний стержень 4.1 проходит в осевом направлении a.

Область NB2 паза нижнего стержня 4.2 также является прямой. Нижний стержень 4.2 выступает в осевом направлении a из паза 5, однако имеет область SB2 торцевой стороны с двойным изгибом. Вследствие этого область SB2 торцевой стороны разделена на три участка, которые расположены под углом друг к другу.

Первый непосредственно выступающий из паза 5 участок распространяется в осевом направлении a, второй участок загнут относительно первого участка и распространяется в радиальном направлении r. Область SB2 торцевой стороны загнута таким образом здесь в радиальном направлении наружу. Третий участок загнут от второго участка и снова распространяется в осевом направлении a. Третий участок включает в себя свободный конец нижнего стержня 4.2. Свободный конец нижнего стержня 4.2 расположен при этом в осевом направлении a в той же плоскости, что и свободный конец верхнего стержня 4.1. Другими словами верхний стержень 4.1 и нижний стержень 4.2 имеют одинаковую осевую длину.

Соединительный элемент 6 включает в себя металл или металлический сплав, например, цельную медь. Как уже было упомянуто, соединительный элемент 6 выполнен в виде скобы. При этом соединительный элемент 6 включает в себя скатообразный наклонный участок 6.1, который соединяет друг с другом два расположенных под углом относительно него конца 6.2, 6.3. Соединительный элемент 6 здесь, как и в других исполнениях, в частности предварительно отформован. Соединительный элемент соединяет два стержня, верхний стержень 4.1 с нижним стержнем 4.2. Эти стержни выполнены, например, неидентичными, в частности ассиметричными, и в частности также предварительно изготовлены. Это относится к данным стержням, а также к другим стержням обмотки в дальнейших примерах.

Один конец 6.2 соединительного элемента 6 распространяется при этом в смонтированном состоянии статора 2 в радиальном направлении r наружу (см. фиг. 3). В частности, боковая поверхность конца 6.2 прилегает при этом к боковой поверхности свободного конца нижнего стержня 4.2. Другой конец 6.3 соединительного элемента 6 распространяется в смонтированном состоянии статора 2 в радиальном направлении r вовнутрь (см. фиг. 3). В частности, боковая поверхность конца 6.3 прилегает при этом к боковой поверхности свободного конца верхнего стержня 4.1.

Наклонный участок 6.1 проходит в смонтированном состоянии статора 2 от одного конца 6.2 в радиальном направлении вовнутрь, однако при этом тангенциально к окружному направлению u (см. фиг. 3). При помощи выполненного с наклонным участком 6.1 соединительного элемента 6 смещенные друг относительно друга в окружном направлении u верхние и нижние стержни 4.1, 4.2 могут в каждом случае по максимально короткому пути электропроводно соединяться друг с другом.

Концы 6.2, 6.3 соединительного элемента 6 могут быть в каждом случае спаяны или соединены при помощи другого электропроводного соединения со свободными концами верхнего стержня 4.1 и нижнего стержня 4.2.

Фиг. 5 схематично показывает частичный вид в перспективе двух соединенных друг с другом сегментов 2.1, 2.2 статора с обмоткой 4 согласно первому варианту осуществления.

Показанные сегменты 2.1, 2.2 статора соединены друг с другом по стыку F и включают в себя обмотку 4, которая включает в себя теперь дополнительно также соединительные элементы 6, которые электропроводно соединяют верхние стержни 4.1 одного сегмента 2.1 статора с нижними стержнями 4.2 другого сегмента 2.2 статора. Эти соединительные элементы 6 располагаются и соединяются с соответствующими верхними и нижними стержнями 4.1, 4.2 только после сборки сегментов 2.1, 2.2 статора, то есть, например, на месте эксплуатации вращающейся электрической машины EM. Места соединения между соединительными элементами 6 и верхними и нижними стержнями 4.1, 4.2 электрически изолируются известным образом.

Возможно также, что находящиеся не на границе сегмента верхние стержни 4.1 и согласованные с ними соединительные элементы 6 выполняются за одно целое, благодаря тому, что верхний стержень 4.1 загибается в области торцевой стороны на 90 градусов в радиальном направлении наружу, и его дальнейший ход формуется согласно соединительному элементу 6. Тем самым может уменьшаться количество мест соединения.

Фиг. 6 схематично показывает частичный вид в перспективе сегмента 2.1 статора с обмоткой 4 согласно второму варианту осуществления. Фиг. 7 схематично показывает отдельный вид в перспективе сегмента WS обмотки согласно второму варианту осуществления.

Обмотка 4 является при этом также двухслойной стержневой обмоткой и включает в себя верхний слой WO обмотки и нижний слой WU обмотки согласно описанию с фиг. 3.

Во втором варианте осуществления области NB1, NB2 паза верхних стержней 4.1 и нижних стержней 4.2 выполнены в каждом случае прямыми и проходят в осевом направлении a. Области SB1, SB2 торцевой стороны верхних стержней 4.1 и нижних стержней 4.2 выполнены в каждом случае с одинарным изгибом, в частности с изгибом в радиальном направлении наружу. Вследствие этого области SB1, SB2 торцевой стороны разделены в каждом случае на два участка, которые расположены под углом друг к другу.

Первый непосредственно выступающий из паза 5 участок распространяется в осевом направлении a. Второй участок загнут относительно первого участка и распространяется в радиальном направлении r вверх. Второй участок включает в себя свободный конец верхнего стержня 4.1 или нижнего стержня 4.2. При этом верхний стержень 4.1 и нижний стержень 4.2 имеют, однако, различные осевые длины. Осевое смещение свободных концов выбрано при этом таким образом, что сохраняется заданный воздушный зазор между соседними соединительными элементами 6.

Соединительный элемент 6 выполнен здесь также в виде скобы. При этом соединительный элемент 6 включает в себя скатообразный наклонный участок 6.1, который соединяет друг с другом два расположенных под углом конца 6.2, 6.3.

Один конец 6.2 соединительного элемента 6 распространяется при этом в смонтированном состоянии статора 2 в осевом направлении a вниз (см. фиг. 6). В частности, боковая поверхность конца 6.2 прилегает при этом к боковой поверхности свободного конца нижнего стержня 4.2. Другой конец 6.3 соединительного элемента 6 распространяется в смонтированном состоянии статора 2 в осевом направлении a вверх (см. фиг. 6). В частности, боковая поверхность конца 6.3 прилегает при этом к боковой поверхности свободного конца верхнего стержня 4.1.

Наклонный участок 6.1 проходит в смонтированном состоянии статора 2 от одного конца 6.2 в осевом направлении вверх и тангенциально к окружному направлению u (см. фиг. 6). Также здесь смещенные друг относительно друга в окружном направлении u верхние и нижние стержни 4.1, 4.2 могут при помощи выполненного с наклонным участком 6.1 соединительного элемента 6 в каждом случае по максимально короткому пути электропроводно соединяться друг с другом.

Фиг. 8 схематично показывает частичный вид в перспективе двух соединенных друг с другом сегментов 2.1, 2.2 статора с обмоткой 4 согласно второму варианту осуществления.

Показанные сегменты 2.1, 2.2 статора соединены друг с другом по стыку F и включают в себя обмотку 4, которая включает в себя теперь аналогично первому варианту осуществления дополнительно соединительные элементы 6, которые электропроводно соединяют верхние стержни 4.1 одного сегмента 2.1 статора с нижними стержнями 4.2 другого сегмента 2.2 статора. Эти соединительные элементы 6 располагаются и соединяются с соответствующими верхними и нижними стержнями 4.1, 4.2 только после сборки сегментов 2.1, 2.2 статора, то есть, например, на месте эксплуатации вращающейся электрической машины EM. Места соединения между соединительными элементами 6 и верхними и нижними стержнями 4.1, 4.2 электрически изолируются известным образом.

У соответствующего изобретению статора 2 головки WK обмотки выполнены согласно первому или второму варианту осуществления. Возможно также, что одна из головок WK обмотки выполнена согласно первому варианту осуществления, а другая головка WK обмотки согласно второму варианту осуществления. Выбор варианта осуществления может осуществляться, например, в соответствии с монтажным пространством и условиями монтажа.

В дальнейшем альтернативном примере осуществления статор 2 расположен в радиальном направлении внутри, а ротор в радиальном направлении снаружи. При этом пазы 5 выбраны не на внутренней рабочей поверхности, а на внешней рабочей поверхности. Описанные выше варианты осуществления для обмотки 4 могут аналогичным образом использоваться также для вращающейся электрической машины EM с расположенным в радиальном направлении внутри статором 2, причем области SB1, SB2 торцевой стороны загнуты в радиальном направлении вовнутрь.

В возможном альтернативном варианте осуществления соединительного элемента 6 отношение высоты к ширине площади поперечного сечения соединительного элемента 6 отличается от отношения высоты к ширине площади поперечного сечения верхнего стержня 4.1 или нижнего стержня 4.2, причем площади поперечного сечения примерно равны. Через размеры площади поперечного сечения соединительного элемента 6 может оказываться влияние на необходимое монтажное пространство для головки WK обмотки в осевом направлении a и в радиальном направлении r. Кроме того, верхние стержни 4.1 и нижние стержни 4.2 могут также электропроводно соединяться друг с другом в каждом случае при помощи двух соединительных элементов 6. Далее соединительные элементы 6 могут быть также выполнены в каждом случае в виде треугольной скобы (не показана).

Несмотря на то, что изобретение было подробно и в деталях проиллюстрировано и описано посредством предпочтительных примеров осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и другие варианты могут выводиться отсюда специалистом, не покидая объем защиты изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение технологичности сегментированного статора. Статор включает в себя пакет сердечника, который имеет несколько соединенных друг с другом сегментов, и двухслойную стержневую обмотку, которая имеет верхний и нижний слои обмотки. При этом стержни верхнего слоя одного сегмента соединены со стержнями нижнего слоя соседнего сегмента при помощи соединительного элемента. При этом соединительный элемент имеет наклонный участок, который соединяет друг с другом два расположенных под углом относительно него конца, один из которых соединен со свободным концом стержня нижнего слоя, а другой - со свободным концом стержня верхнего слоя. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Статор (2) для вращающейся электрической машины (EM), причем статор (2) включает в себя

- пакет сердечника, который имеет несколько соединенных друг с другом сегментов (2.1, 2.2) статора, которые в каждом случае проходят от первой торцевой стороны до противоположной первой торцевой стороне второй торцевой стороны пакета сердечника, и

- электропроводную обмотку (4), которая выполнена в виде двухслойной стержневой обмотки и которая имеет верхний слой (WO) обмотки и нижний слой (WU) обмотки, причем верхний слой (WO) обмотки включает в себя множество электропроводных верхних стержней (4.1), а нижний слой (WU) обмотки включает в себя множество электропроводных нижних стержней (4.2),

- причем каждый сегмент (2.1, 2.2) статора имеет множество распространяющихся в осевом направлении (a) пазов (5),

- причем в каждом пазу (5) верхний стержень (4.1) и нижний стержень (4.2) расположены друг около друга в радиальном направлении (r) и на каждой торцевой стороне пакета сердечника в каждом случае выступают областью (SB1, SB2) торцевой стороны из паза (5) в осевом направлении (a), и

- причем по меньшей мере один верхний стержень (4.1) одного сегмента (2.1) статора электропроводно соединен с нижним стержнем (4.2) соседнего сегмента (2.2) статора при помощи соединительного элемента (6), причем соединительный элемент (6) электропроводно соединяет свободный конец верхнего стержня (4.1) со свободным концом нижнего стержня (4.2), смещенного в окружном направлении (u) относительно этого верхнего стержня (4.1), отличающийся тем, что

- соединительный элемент (6) имеет наклонный участок (6.1), который соединяет друг с другом два расположенных под углом относительно него конца (6.2, 6.3), и

- один конец (6.2) соединительного элемента (6) электропроводно соединен со свободным концом нижнего стержня (4.2), а другой конец (6.3) каждого соединительного элемента (6) электропроводно соединен со свободным концом верхнего стержня (4.1), при этом

по меньшей мере на одной торцевой стороне пакета сердечника

- область (SB1) торцевой стороны каждого верхнего стержня (4.1) выполнена проходящей прямолинейно в осевом направлении (a),

- область (SB2) торцевой стороны каждого нижнего стержня (4.2) выполнена с двойным изгибом, и

- свободный конец каждого верхнего стержня (4.1) и каждого нижнего стержня (4.2) выступает в осевом направлении (a), или

по меньшей мере на одной торцевой стороне пакета сердечника

- область (SB1) торцевой стороны каждого верхнего стержня и область (SB2) торцевой стороны каждого нижнего стержня (4.2) выполнены с одинарным изгибом, и

- свободный конец каждого верхнего стержня (4.1) и каждого нижнего стержня (4.2) выступает в радиальном направлении (r).

2. Статор (2) по п.1, причем при двойном изгибе свободный конец верхнего стержня (4.1) расположен на расстоянии от свободного конца нижнего стержня (4.2), смещенного в окружном направлении (u) относительно верхнего стержня (4.1).

3. Статор (2) по п.1 или 2, причем при двойном изгибе соединительные элементы (6) выполнены из того же материала, что и нижние стержни (4.2) и/или верхние стержни (4.1).

4. Статор (2) по любому из пп.1-3, причем при двойном изгибе все верхние стержни (4.1) и нижние стержни (4.2) выступают по меньшей мере на одной торцевой стороне в осевом направлении (a) на одинаковое расстояние из пазов (5).

5. Статор (2) по п.1, причем при одинарном изгибе верхние стержни (4.1) выступают в осевом направлении (a) дальше, чем нижние стрежни (4.2) из пазов (5).

6. Вращающаяся электрическая машина (EM), которая имеет статор (2) по любому из пп.1-5.

7. Способ монтажа статора (2) по любому из пп.1-5, причем

- в каждом пазу (5) каждого сегмента (2.1, 2.2) статора располагается верхний стержень (4.1) и нижний стержень (4.2),

- каждый верхний стержень (4.1) соединяется с согласованным с ним нижним стержнем (4.2) при помощи соединительного элемента (6), если верхний стержень (4.1) и нижний стержень (4.2) расположены в пазах (5) одного и того же сегмента (2.1, 2.2) статора,

- каждый сегмент (2.1, 2.2) статора с расположенными в его пазах (5) верхними стержнями (4.1) и нижними стержнями (4.2), а также с соединительными элементами (6), которые в каждом случае соединяют верхний стержень (4.1) и нижний стержень (4.2) сегмента (2.1, 2.2) статора, пропитывается,

- пропитанные сегменты (2.1, 2.2) статора соединяются друг с другом с геометрическим или силовым замыканием, и

- после соединения пропитанных сегментов (2.1, 2.2) статора по меньшей мере один верхний стержень (4.1) одного сегмента (2.1) статора электропроводно соединяется с нижним стержнем (4.2) соседнего сегмента (2.2) статора при помощи соединительного элемента (6).

8. Способ по п.7, причем каждый соединительный элемент (6) спаивается со свободным концом верхнего стержня (4.1) и со свободным концом нижнего стержня (4.2).

9. Способ по п.7 или 8, причем для каждого соединительного элемента (6), который соединяет верхний стержень (4.1) и нижний стержень (4.2) двух соседних сегментов (2.1, 2.2) статора, область соединения между соединительным элементом (6) и верхним стержнем (4.1), а также область соединения между соединительным элементом (6) и нижним стержнем (4.2) электрически изолируются.