DE19652796A1

DE19652796A1 - Variable speed AC motor stator design

Info

Publication number: DE19652796A1
Application number: DE1996152796
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Georg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-25

Abstract

The AC motor includes a stator (1), rotor with electrical or permanent magnet excitation. The stator and/or electrically excited rotor has a number (N or L) of slots, each determined by slot-width and slot-gap (3) pointing to the air gap. At least one slot-gap (3) is located eccentrically relative to its slot-width pointing to or facing the air gap, and more specifically, the slot-gap width is less than or equal to the slot width, with the slot-gaps (3) positioned to the left and to the right, relative to slot centre (4), uniformly distributed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselstrommotor, bestehend aus einem Stator, einem Rotor mit einer elektrischen oder per manentmagnetischen Erregung, wobei der Stator und/oder elek trisch erregte Rotor eine Anzahl N bzw. L von Nuten aufweist, jeweils bestimmt durch eine Nutenbreite und einen zum Luftspalt weisenden Nutschlitz.The invention relates to an AC motor consisting of a stator, a rotor with an electric or by magnetic excitation, the stator and / or elec trically excited rotor has a number N or L of grooves, each determined by a groove width and a to Air slot facing slot.

Eine solcher Wechselstrommotor ist durch auf dem Markt be findliche Maschinen bekannt.Such an AC motor is through on the market known machines known.

Zur Reduzierung der Reluktanzkräfte, die besonders bei klei nen Drehzahlen zu starken Drehmomentschwankungen führen kön nen und im Stillstand und Anfahrbereich als Rastmoment wirk sam werden, sind im etz Archiv, Band 10, "Maßnahmen zur Redu zierung der Rastmomente bei Radial- und Axialfeldmaschinen" beschrieben. Dort erfolgt eine Reduzierung des Rastmoments bei Radialfeldmaschinen durch Nutschrägung. Bei Axialfeldma schinen reduzieren demnach unter anderem eine größere Nuten anzahl pro Pol und ein größerer Luftspalt das Rastmoment. Ei ne Schrägung über zwei Nutteilungen zur Reduzierung der Rast momente wird in der US-Patentschrift 3,181,018 erwähnt.To reduce the reluctance forces, especially with small speeds can lead to strong torque fluctuations NEN and act as a cogging torque in standstill and approach area sam are in the netz Archiv, Volume 10, "Measures to Redu decoration of the cogging torques in radial and axial field machines " described. There the cogging torque is reduced in radial field machines due to bevel. With axial fieldma machines therefore reduce, among other things, larger grooves number per pole and a larger air gap the cogging torque. Egg ne bevel over two groove divisions to reduce the rest moments is mentioned in U.S. Patent 3,181,018.

In der Schrift DE-OS 31 20 559 werden an Synchronmotoren die Startornuten schräg ausgebildet und schräg am Ankerumfang aufgebrachte Magnete oder schräg magnetisierte Magnete ange bracht, um diese Rastmomente zu reduzieren.In DE-OS 31 20 559 the synchronous motors Starter slots are formed obliquely and obliquely on the armature circumference applied magnets or diagonally magnetized magnets brings to reduce these cogging moments.

Nachteilig bei diesen Ausführungsformen der Reduktion der Rastmomente ist, daß Schrägungen der Statornuten nur bei Blechschnitten mit kreisrunder Außenkontur möglich sind. Das schräge Aufmagnetisieren der Dauermagnete auf den Rotor er fordert für jede Blechpaketlänge ein spezielles Magnetisiers joch.A disadvantage of these embodiments is the reduction of Cogging torque is that the bevels of the stator slots only Sheet metal cuts with a circular outer contour are possible. The oblique magnetization of the permanent magnets on the rotor requires a special magnetizer for each sheet pack length yoke.

Neben diesen konstruktiven Nachteilen, führen die angegebe nen Maßnahmen zu einer erheblichen Reduzierung des Nutzmo ments.In addition to these constructive disadvantages, the specified measures to significantly reduce the usable mo mentions.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Nutrastmomente bei Wechselstrommotoren derart zu reduzieren, daß die Maschine nahezu das gesamte Nutzmoment bereitstellen kann.The object of the invention is to provide cogging moments Reduce AC motors so that the machine can provide almost the entire useful torque.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe da durch, daß sich mindestens ein Nutschlitz außermittig seiner zum Luftspalt weisenden Nutbreite befindet. Die außermittig gewählten Nutschlitze werden nach Anspruch 3 gleichmäßig ge genüber mittig angeordneten, auf links und rechts befindliche Positionen verteilt. Die Paarbildung eines links und rechts der Nutmitte mit betragsmäßig gleichem Winkelversatz und ei ner Anordnung derart, daß sich in etwa gleich große Nut schlitzabstände ergeben, führt zu einer nahezu vollständigen Eliminierung der Nutrastmomente bei Synchronmotoren. Bei Asynchronmotoren werden durch diese konstruktive Maßnahme die Drehmomentoberwellen stark reduziert und damit ein konstantes Motormoment bereitgestellt. Die beschriebene Maßnahme redu ziert außerdem die Geräuschentwicklung dieser Motoren.According to the invention the problem is solved there through that at least one slot is off-center groove width facing the air gap. The off-center selected slot slots are ge according to claim 3 evenly located in the middle opposite, on the left and right Positions distributed. The pairing of a left and right the center of the groove with the same angular misalignment and egg ner arrangement such that there is approximately the same size groove slot spacing results in an almost complete Elimination of the cogging torque in synchronous motors. At As a result of this constructive measure, asynchronous motors become the Torque harmonics greatly reduced and thus a constant one Engine torque provided. The measure described redu also graces the noise of these engines.

Anhand folgender Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert:On the basis of the following drawing, an embodiment is closer explains:

Fig. 1 zeigt einen Stator 1 einer Radialfeldmaschine mit N = 9 Nuten 2 und außermittig angeordneten Nutschlitzen 3. Die Positionen der Nutschlitze 3 sind in Vielfachen eines Winkels α ausgehend von der Nutmitte 4 einer ausgewählten Nut (N-1)/2 = 4 paarweise angeordnet. Die N = 9 vorkommenden Po sitionen sind dabei gleichmäßig verteilt. - 4α - 3α. . .0. . .+ 3α + 4α, α beträgt in diesem Fall 2°. Die Reihenfolge der Nutpositionen im Stator 1 wurde so festgelegt, daß sich in etwa gleich große Nutschlitzabstände 5 ergeben, die um maxi mal 2α von dem Nutzschlitzabstand abweichen, der bei einem konventionellen Stator entsteht (alle Positionen in der Nut mitte). Benachbarte Nutschlitze weisen also nicht -4α und +4α auf; je nachdem würde sich ein extrem großer oder kleiner Nutschlitzabstand 5 ergeben. 1 Fig. 1 shows a stator of a radial field machine with N = 9 slots 2 and eccentrically arranged slot openings. 3 The positions of the slot slots 3 are arranged in multiples of an angle α, starting from the slot center 4 of a selected slot (N-1) / 2 = 4. The N = 9 occurring positions are evenly distributed. - 4α - 3α. . .0. . . + 3α + 4α, α in this case is 2 °. The order of the slot positions in the stator 1 was determined in such a way that slot slot spacings 5 of approximately the same size result, which deviate by a maximum of 2α from the useful slot spacing which occurs in a conventional stator (all positions in the slot center). Adjacent slot slots therefore do not have -4α and + 4α; depending on this, an extremely large or small slot spacing 5 would result.

Bei extrem großen Nutschlitzabständen 5 besteht die Gefahr der vorzeitigen Sättigungserscheinungen.With extremely large slot slots 5 there is a risk of premature saturation.

Ein zusätzliches Kriterium für die Anordnung der Nutschlitze 3 kann eine Vergleichmäßigung der induzierten Spannungen in den Anschlußleitungen der Statorwicklungen sein. Weiter An ordnungskriterien der Nutschlitze, ob willkürlich oder nach vorgegebenen Verfahren können je nach Anwendungsfall der Ma schine zweckdienlich sein.An additional criterion for the arrangement of the slot slots 3 can be an equalization of the induced voltages in the connecting lines of the stator windings. Next, depending on the application of the machine, appropriate criteria for the slot slots, whether arbitrary or according to specified procedures, may be useful.

Diese Art der Reduzierung der Rastmoment bzw. der Momen tenoberwellen findet insbesondere bei einem koaxial zweige teilten Stator 1 Anwendung z. B. Synchron- oder Asynchronmo tor, bei dem die Nutschlitze 3 nur der Verminderung der ma gnetischen Streuung dienen und nicht zum Einführen der Spu lendrähte wie beim Einziehwickeln.This type of reduction of the cogging torque or the torque tenoberwellen is particularly in a coaxial split stator 1 application z. B. synchronous or asynchronous tor, in which the slot slots 3 only serve to reduce the magnetic spread and not for inserting the spu lend wires as in the winding.

Die koaxiale Teilung muß dabei nicht notwendigerweise kreis förmig sein; auch eine polygonförmige Teilung ist realisier bar.The coaxial division does not necessarily have to be circular be shaped; polygonal division is also possible bar.

Claims

1. Wechselstrommotor, bestehend aus einem Stator (1), einem Rotor mit einer elektrischen oder permanent magnetischen Erregung, wobei der Stator (1) und/oder elektrisch erreg te Rotor eine Anzahl (N bzw. L) von Nuten aufweist, je weils bestimmt durch eine Nutbreite und einen zum Luftspalt weisenden Nutschlitz (3), dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens ein Nutschlitz (3) außermittig seiner zum Luftspalt weisenden Nutbreite befindet.1. AC motor, consisting of a stator ( 1 ), a rotor with an electrical or permanent magnetic excitation, the stator ( 1 ) and / or electrically excited rotor having a number (N or L) of grooves, each determined by a slot width and a slot slot ( 3 ) facing the air gap, characterized in that at least one slot slot ( 3 ) is located off-center of its slot width facing the air gap.

2. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutschlitzbreite (3) kleiner oder gleich der Nutbreite ist.2. AC motor according to claim 1, characterized in that the slot width ( 3 ) is less than or equal to the slot width.

3. Wechselstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bezüglich der Nutenmitte (4) links und rechts befindlichen Nutschlitze (3) gleichmäßig verteilt sind.3. AC motor according to claim 1, characterized in that the slot slots ( 3 ) located on the left and right with respect to the slot center ( 4 ) are evenly distributed.

4. Wechselstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer ungerad zahligen Anzahl (N bzw. L) von Nuten (N-1) bzw. (L-1) au ßermittig angeordneten Nutschlitze (3) auftreten.4. AC motor according to claim 1 or 2, characterized in that occur with an odd number (N or L) of grooves (N-1) or (L-1) au eccentrically arranged slot slots ( 3 ).

5. Wechselstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß (N-1)/2 bzw. (L-1)/2 Nutschlitzpaare mit einem betragsmäßig gleichem Winkel versatz (α) bezogen auf die Nutenmitte (4) auftreten.5. AC motor according to claim 4, characterized in that (N-1) / 2 or (L-1) / 2 pairs of slot slots with an amount equal offset (α) occur with respect to the center of the groove ( 4 ).

6. Wechselstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelversatz (α) in Abhängigkeit von der Anzahl der Nuten und/oder der Nutenbreite einstellbar ist.6. AC motor according to one of the preceding claims che, characterized, that the angular offset (α) depending on the number the grooves and / or the groove width is adjustable.

7. Wechselstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelversatz ganzzahlige Vielfache von ca. 2 Grad beträgt.7. AC motor according to one of the preceding claims che, characterized, that the angular offset is an integral multiple of approx. 2 Degrees.

8. Wechselstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sich in etwa gleich große Nutschlitzabstände (5) er geben.8. AC motor according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that there are approximately the same slot spacing ( 5 ).

9. Wechselstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrommotor ein Synchronmotor ist.9. AC motor according to one of the preceding claims che, characterized, that the AC motor is a synchronous motor.

10. Wechselstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor ein Radialfeldmotor mit permanentmagnetisch erregtem Ro tor ist.10. AC motor according to claim 9, characterized characterized that the synchronous motor a radial field motor with permanently magnetically excited Ro goal is.

11. Wechselstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator koaxial geteilt ist.11. AC motor according to one of the preceding claims che, characterized, that the stator is coaxially divided.