DE10112727A1 - Rotating electrical machine, whose stand comprises an axial stratification of sheet metal plates with different magnetic permeabilities - Google Patents
Rotating electrical machine, whose stand comprises an axial stratification of sheet metal plates with different magnetic permeabilitiesInfo
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Abstract
Die Erfindung schlägt eine um eine Achse (X - X) rotierende elektrische Maschine mit einem Läufer und einem Ständer (10) vor, wobei der Ständer (10) einen in etwa zylindrischen ringförmigen Körper (12) umfaßt, der aus einer axialen Schichtung von zugeschnittenen Blechplatten (14, 16) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Schichtung wenigstens drei Pakete (20, 22, 24) aus Blechplatten (14, 16) umfaßt und daß sich die magnetische Permeabilität der Blechplatten (14, 16) jedes Pakets (20, 22, 24) von einem Paket zum anderen unterscheidet, um gleichzeitig die Stromabgabe der elektrischen Maschine und die Verringerung der Eisenverluste in der Maschine zu begünstigen.The invention proposes an electrical machine rotating about an axis (X - X) with a rotor and a stator (10), the stator (10) comprising an approximately cylindrical annular body (12) which is cut from an axial stratification Sheet metal plates (14, 16), characterized in that the axial stratification comprises at least three packages (20, 22, 24) made of sheet metal plates (14, 16) and that the magnetic permeability of the sheet metal plates (14, 16) of each package (20 , 22, 24) from one package to another, in order to simultaneously promote the power output of the electrical machine and the reduction of iron losses in the machine.
Description
Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine.The invention relates to a rotating electrical machine.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine um eine Achse rotierende elektrische Maschine mit einem Läufer und einem Ständer, wobei der Ständer einen in etwa zylindrischen ringförmigen Körper umfaßt, der aus einer Schichtung von zugeschnittenen Blechplatten besteht.The invention relates in particular to one rotating about an axis electrical machine with a rotor and a stand, the Stand comprises an approximately cylindrical annular body which consists of a layering of cut sheet metal plates.
Im allgemeinen umfaßt das Gehäuse des Ständers einer elektrischen Maschine ein einziges Paket aus Blechplatten, die alle gleichartig ausgeführt sind und daher die gleichen magnetischen Eigenschaften besitzen.Generally the housing of the stator comprises an electrical one Machine a single package of sheet metal, all the same are executed and therefore have the same magnetic properties have.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß es sich bei der mit µ bezeichneten magnetischen Permeabilität eines Körpers um das Verhältnis der mit B bezeichneten Induktion zu der mit H bezeichneten Stärke des magnetischen Felds handelt, das sie erzeugt.In this context, it should be noted that the denoted magnetic permeability of a body around the Ratio of the induction denoted by B to that denoted by H. Strength of the magnetic field it generates.
Die Blechplatten sind elektrisch gegeneinander isoliert, um der Entstehung von Foucaultschen Strömen oder Wirbelströmen entgegenzuwirken, die eine dem einwandfreien Betrieb der Maschine abträgliche Erhitzung verursachen könnten. The sheet metal plates are electrically insulated from each other in order to Formation of Foucault currents or eddy currents to counteract the proper operation of the machine could cause adverse heating.
Diese Wirbelströme führen zu als Eisenverlusten bezeichneten Verlusten in der Maschine.These eddy currents lead to what are known as iron losses Losses in the machine.
Es ist festgestellt worden, daß bei der Auswahl von Blechplatten mit einer hohen magnetischen Permeabilität µ die Eisenverluste in der elektrischen Maschine größer ausfallen als bei der Auswahl von Blechplatten mit einer weniger hohen magnetischen Permeabilität µ.It has been found that when choosing sheet metal plates with a high magnetic permeability µ the iron losses in the electrical machine are larger than when selecting Sheet metal plates with a less high magnetic permeability µ.
Je niedriger hingegen die magnetische Permeabilität µ der Blechplatten ausfällt, desto mehr verringert sich die Stromabgabe der elektrischen Maschine.In contrast, the lower the magnetic permeability µ of the sheet metal plates fails, the more the electrical power output decreases Machine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gestaltung einer elektrischen Maschine vorzuschlagen, die sich sowohl günstig auf die Stromabgabe der elektrischen Maschine als auch auf die Verringerung der Eisenverluste in der Maschine auswirkt.The invention has for its object a design of a propose electrical machine that is both convenient to the Power delivery of the electrical machine as well as the reduction which affects iron losses in the machine.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing part of claim 1 solved.
Dank der Erfindung werden die Wirbelströme minimiert, da sie sich im Mittelteil des Ständers entwickeln, der eine geringere magnetische Permeabilität und eine geringere Dicke aufweist, so daß die Stromabgabe der Maschine nicht beeinträchtigt wird.Thanks to the invention, the eddy currents are minimized because they are in the Midsection of the stand develop a lower magnetic Permeability and a smaller thickness, so that the Power output of the machine is not affected.
Gleichzeitig wird die Stromabgabe der Maschine begünstigt, während die Eisenverluste in der Maschine verringert werden.At the same time, the power output of the machine is favored while the iron losses in the machine are reduced.
Um diese Wirbelströme noch weiter einzudämmen, hat das mittlere Blechpaket mit geringerer Permeabilität einen spezifischen Widerstand, der größer als der spezifische Widerstand der beiden anderen Blechpakete ausfällt. To further contain these eddy currents, the middle one has Laminated core with lower permeability a specific resistance, which is greater than the specific resistance of the other two Sheet packs fails.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen im einzelnen:Other features and advantages of the invention result from the following detailed description, for their understanding on the attached drawings. The following show in detail:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des gemäß den Lehren der Erfindung ausgeführten Ständers einer rotierenden elektrischen Maschine; und Fig. 1 is a perspective view showing the stator constructed in accordance with the teachings of the invention a rotating electric machine; and
Fig. 2 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung der Unterschiede der axialen Dicke zwischen den Blechplattenpaketen der axialen Schichtung, die den Ständer von Fig. 1 begrenzt. Fig. 2 is a side view illustrating the differences in the axial thickness between the laminated core of the axial stratification, which limits the stand of Fig. 1.
In der nachfolgenden Beschreibung wird ohne einschränkende Wirkung eine Ausrichtung von oben nach unten zugrundegelegt, die der Ausrichtung der Fig. 1 und 2 entspricht.In the following description, an orientation from top to bottom is used, which corresponds to the orientation of FIGS. 1 and 2, without any restrictive effect.
In Fig. 1 ist schematisch ein Ständer 10 einer (nicht dargestellten) rotierenden elektrischen Maschine dargestellt worden, etwa eines Wechselstromgenerators oder eines Elektromotors eines Anlassers.In Fig. 1, the rotating electrical machine is schematically shown a stand 10 (not shown) have been shown, such as an AC generator or an electric motor of a starter.
Bekannterweise umgibt in einem Wechselstromgenerator der Ständer einen Läufer mit Vorhandensein eines Luftspalts zwischen dem Läufer und dem Ständer, wie dies beispielsweise in der Druckschrift EP-A-0 515 259 beschrieben wird, auf die zu weiteren Einzelheiten verwiesen werden kann.As is known, the stator surrounds in an alternating current generator a runner with an air gap between the runner and the stand, as described, for example, in EP-A-0 515 259 is described, to which further details are referred can be.
Herkömmlicherweise umfaßt der Ständer 10 einen in etwa zylindrischen ringförmigen Körper 12 mit der vertikalen Achse X-X, dessen Struktur geblecht ist, das heißt, daß der ringförmige Körper 12 aus einer axialen Schichtung von Blechplatten 14, 16 besteht.Conventionally, the stand 10 comprises an approximately cylindrical annular body 12 with the vertical axis XX, the structure of which is laminated, that is to say that the annular body 12 consists of an axial layering of sheet metal plates 14 , 16 .
Die Blechplatten 14, 16 sind im allgemeinen aus Weichblech durch Ausschneiden aus großformatigen Blechtafeln ausgeführt. The sheet metal plates 14 , 16 are generally made of soft sheet metal by cutting them out of large-sized sheet metal sheets.
In der Regel sind die Blechplatten 14, 16 elektrisch gegeneinander isoliert, indem beispielsweise (nicht dargestellte) Folien aus Isoliermaterial zwischen ihnen eingefügt sind.As a rule, the sheet metal plates 14 , 16 are electrically insulated from one another, for example by inserting foils of insulating material (not shown) between them.
Die Blechplatten 14, 16 enthalten in ihrem inneren Umfangsrand Ausnehmungen 18, die für die Aufnahme der (nicht dargestellten) Ständerwicklungen vorgesehen sind.The sheet metal plates 14 , 16 contain in their inner peripheral edge recesses 18 which are provided for receiving the stator windings (not shown).
Gemäß den Lehren der Erfindung besteht der ringförmige Körper 12 des Ständers 10 aus der axialen Schichtung mehrerer Pakete 20, 22, 24 aus Blechplatten 14, 16 mit unterschiedlicher magnetischer Permeabilität µ.According to the teachings of the invention, the annular body 12 of the stator 10 consists of the axial stratification of a plurality of packages 20 , 22 , 24 made of sheet metal plates 14 , 16 with different magnetic permeability μ.
In der Ausführungsart, die als Beispiel in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfaßt die axiale Schichtung des ringförmigen Körpers 12 drei Blechpakete, und zwar ein oberes 20, ein mittleres 22 und ein unteres Paket 24.In the embodiment, which is shown as an example in FIGS. 1 and 2, the axial layering of the annular body 12 comprises three laminated cores, namely an upper 20 , a central 22 and a lower stack 24 .
Das obere 20 und das untere Paket 24 umfassen gleichartige Blechplatten 14 mit hoher magnetischer Permeabilität µ1.The upper 20 and the lower package 24 comprise similar sheet metal plates 14 with high magnetic permeability μ1.
Das mittlere Paket 22 umfaßt Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2.The middle package 22 comprises sheet metal plates 16 with low magnetic permeability μ2.
Der spezifische elektrische Widerstand des mittleren Blechpakets 22 ist größer als der spezifische elektrische Widerstand der beiden anderen Blechpakete 20, 24. Die Blechplatten ein und desselben Blechpakets haben hier die gleiche magnetische Permeabilität.The specific electrical resistance of the middle laminated core 22 is greater than the specific electrical resistance of the other two laminated cores 20 , 24 . The sheet metal plates of the same sheet stack have the same magnetic permeability here.
Unter Blechplatten 14 mit hoher magnetischer Permeabilität µ1 sind Blechplatten zu verstehen, die einen möglichst niedrigen Widerstand für den Durchgang der Feldlinien eines magnetischen Felds aufweisen, um die Stromabgabe der elektrischen Maschine zu begünstigen. Sheet metal plates 14 with high magnetic permeability μ1 are to be understood as sheet metal plates which have as low a resistance as possible for the passage of the field lines of a magnetic field in order to favor the current delivery of the electrical machine.
Unter Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2 sind Blechplatten zu verstehen, die eine deutlich niedrigere magnetische Permeabilität als die Blechplatten 14 mit hoher magnetischer Permeabilität µ1 besitzen, so daß sie die Eisenverluste in der Maschine verringern.Sheet metal plates 16 with low magnetic permeability μ2 are to be understood as sheet metal plates which have a significantly lower magnetic permeability than sheet plates 14 with high magnetic permeability μ1, so that they reduce iron losses in the machine.
Die Wirbelströme, die hauptsächlich die Ursache der Eisenverluste darstellen, entstehen größtenteils im mittleren Teil des Ständers 10.The eddy currents, which are mainly the cause of the iron losses, arise largely in the central part of the stator 10 .
Infolgedessen ist vorzugsweise ein mittleres Paket 22 aus Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2 im mittleren Teil des Ständers 10 anzuordnen, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 dargestellt ist.As a result, a middle packet 22 of sheet metal plates 16 with low magnetic permeability .mu.2 should preferably be arranged in the middle part of the stator 10 , as is shown in the exemplary embodiment in FIGS . 1 and 2.
In Fig. 2 sind die axialen Dicken E1, E2 der Schichtung des oberen 20 und mittleren Blechpakets 22 dargestellt worden.The axial thicknesses E1, E2 of the stratification of the upper 20 and middle laminated core 22 have been shown in FIG. 2.
Das obere Paket und das untere Paket haben vorzugsweise die gleiche axiale Schichtungsdicke E1.The top package and the bottom package are preferably the same axial layer thickness E1.
Als Variante fallen die Dicken der Pakete 20 und 24 unterschiedlich aus, wobei sie größer als diejenigen des Blechpakets 22 sind.As a variant, the thicknesses of the packages 20 and 24 are different, being larger than those of the laminated core 22 .
Außerdem hat das mittlere Blechpaket 22 vorzugsweise eine axiale Schichtungsdicke E2, die kleiner als die axiale Schichtungsdicke E1 des oberen und unteren Blechpakets ist, so daß die Stromabgabe der Maschine nicht durch eine zu große axiale Schichtungsdicke E2 von Blechplatten 16 mit niedriger magnetischer Permeabilität µ2 beeinträchtigt wird.In addition, the middle laminated core 22 preferably has an axial layer thickness E2 which is smaller than the axial layer thickness E1 of the upper and lower laminated core, so that the power output of the machine is not impaired by an excessive axial layer thickness E2 of metal plates 16 with low magnetic permeability μ2 ,
Nach einer (nicht dargestellten) Ausführungsvariante der Erfindung können in ein und demselben Blechplattenpaket Blechplatten mit unterschiedlicher magnetischer Permeabilität verwendet werden. According to an embodiment variant (not shown) of the invention can be used in one and the same sheet metal plate package different magnetic permeability can be used.
Dabei ist es natürlich notwendig, daß die Bleche der Pakete 20 und 24 eine höhere Permeabilität als die Bleche des Pakets 22 und einen niedrigeren spezifischen Widerstand als die Bleche des Pakets 22 aufweisen.It is of course necessary that the sheets of the packages 20 and 24 have a higher permeability than the sheets of the package 22 and a lower resistivity than the sheets of the package 22 .
Bei der Maschine kann es sich natürlich um eine Umkehrmaschine handeln, das heißt um ein Maschine, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln kann und umgekehrt. Der Wechselstromgenerator kann daher auch einen Anlasser bilden, um den Motor des Fahrzeugs anzulassen.The machine can of course be a reversing machine act, that is, a machine that uses mechanical energy can convert electrical energy and vice versa. The AC generator can therefore also form a starter to start the engine of the vehicle.
Es ist zu beachten, daß die Lösung axial kompakt ist, da die Blechpakete miteinander in Kontakt stehen.It should be noted that the solution is axially compact because the Sheet packets are in contact with each other.
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