TR201809566T4 - Bir döner alanın oluşturulması için bir sarıma sahip elektrik makinesi ve sarımın imalatı için yöntem. - Google Patents

Abstract

Buluş, faz ve kutup çifti başına en az iki bobine sahip bir döner alanın oluşturulması için bir sarıma (20) sahip bir elektrik makinesiyle ilgili olup, burada her fazın bir birinci bobini (1, 3, 5), bu fazın bir ikinci ters sarımlı bobinine (2, 4, 6) karşı elektriksel olarak 180° kadar döndürülmüştür, burada komşu fazların bobinleri üst üste binerler, ve bir fazın her birinci bobini (1, 3, 5), bir birinci tabaka (41) içerisinde bulunur, ve bir fazın her ikinci bobini (2, 4, 6), bir ikinci faz (42) içerisinde bulunur, burada ikinci tabaka (42), birinci tabakayı (41) çevreler. Ayrıca, buluş, buluşa uygun sarımın imalatı için bir yöntemle de ilgilidir.

Description

TTARIFNAME BIR DONER ALANIN OLUSTURULMASI ICIN BIR SARIMA SAHIP ELEKTRIK MAKINESI VE SARIMIN IMALATI ICIN YONTEM Bulus, faz ve kutup çifti basina en az iki bobine sahip bir döner alanin olusturulmasi için bir sarima sahip bir elektrik inakinesiyle ilgili olup, burada her fazin bir birinci bobini, bu fazin bir ikinci ters sarimli bobinine karsi elektriksel olarak l80° kadar döndürülmüstür, burada komsu fazlarin bobinleri üst üste binerler. Ayrica, bulus, elektrik makinesinin sariminin imalati için bir yöntemle de ilgilidir.

US-Patent 4,847,982”den, ayni anda bir demir çekirdek `uzerine sarilan üç faza sahip bir elektro motor için bir sarimin imalati için bir yöntem bilinmektedir. Elektro motor, motorun iki kutuplu motor olarak yapilandirilmasi ainaciyla demir gövde olarak yapilandirilmis alti kutup içeren veya motorun dört kutuplu motor olarak yapilandirilmasi amaciyla on iki kutup içeren, üç fazli motor olarak tasarlanmistir.

Açiklanan motorun statoru bir demir çekirdekten olusur, ve ya iki kutuplu ya da dört kutuplu motoru olusturmak için, birden fazla bobinden olusan üç faz sarimini kutuplar üzerinde içerir, burada ilgili kutuplar üzerine bobinler sarilirlar. Uç faz, saat yönünde bir birinci bobinin bir sarimi vasitasiyla olusturulur, burada demir gövde, bunun üzerine, ilgili ikinci bobin saat yönünün tersine sarilmadan önce, elektriksel olarak 1800 kadar döndürülür.

Birinci ve ikinci bobin, iletken malzemenin kesintisi olmaksizin, arka arkaya sarilirlar, böylece bobinlerin ayni anda imalati sayesinde sarim gövdesinin hizlandirilmis olarak sarilmasi mümkün olur. Bu sirada üç bobin ayni anda demir gövdesinin kabartilmis kutuplari üzeriiie sarilir, burada demir gövdenin 1800 kadar döndürülmesi vasitasiyla sonraki üç bobinin sarilmasi da ayni sekilde paralel olarak gerçeklestirilebilir.

Teknigin tarif edilen durumu, bir döner alanin olusturulmasi için, otomatiklestirilmis olarak hazirlanacak bir basit sarimi gösterir.

Ancak, konsantre bobinlerin kabartilmis kutuplar etrafina sarilmasi, harmonik dalgalarin yogun oldugu bir döner alana yol açar.

Makinenin döner alani içerisindeki harmonik dalgalar, akim ya da gerilim içerisinde ana frekansin harmoniklerine, yani birçok katina yol açarlar. Bu sadece makine içerisinde degil, bilakis ayrica bagli elektronik içerisinde de ilave kayiplara yol açar. Döner akiinli motorlara kumanda etmek için, örnegin gerilim ara devreli invertör kullanilir. Gerilim ara devresinin kondensatörleri, harmoniklerin sagladigi akim piklerine karsi asiri hassasiyet gösterirler. Bu pikler, kondensatörlerin kullanim ömrünün azalmasina yol açarlar. Teknigin durumundan, ayrica, elektrik makinelerini tarif eden asagidaki dokümanlar da bilinmekte olup, burada üst üste binen stator bobinleri, statorla bir araya getirilmeden önce ön hazirlik isleminden geçirilirler.

DE 25 11 567 A1 içerisinde, stator bobinleri dam kiremiti tarzinda üst üste binerler. Içi bos silindir seklindeki stator, elektrigi iletmeyen ve manyetize edilemeyen bir malzemean olusur. Statorun dis yüzeyi üzerinde, kalip bobinlerinin kolay ve düzgün sekilde üste yerlestirilmesi için, eksenel yönde uzanan yivler, çevre 'uzerinde düzenlenmistir.

DE 38 34 673 A1, üst üste binen statorlari göstermekte olup, burada bir fazin her birinci bobini, bir birinci tabaka içerisinde bulunur ve bir fazin her ikinci bobini, bir ikinci tabaka içerisinde bulunur, ve burada ikinci tabaka, birinci tabakayi çevreler. kisinina uygun bir elektrik makinesi `Önceden bilinmekte olup, burada stator bobinleri dam kiremitleri tarzinda üst üste binerler. WO 93/06649 Al içerisinde, tüm fazlarin komsu stator bobinleri ayni anda Bu yüzden, mevcut bulusun görevi, ilave kayiplarin 'Önlenebilecegi, avantajli bir sarim düzeneginin temin edilinesidir. Bu görev, istem l”e uygun, bir döner alanin olusturulmasi için bir sarima sahip bir elektrik makinesi sayesinde yerine getirilir. Ayrica, bu görev, karakterize edici özelliklerle baglantili olarak, istem 7”nin baslangiç kismina uygun, elektrik makinesinin sariminin imalati için bir yöntem sayesinde de yerine getirilir. Bulusun avantajli daha da gelistirilmis uygulama sekilleri, bagimli istemlerde verilmistir.

Faz ve kutup çifti basina en az iki sarima sahip bir döner alanin olusturulmasi için bir sariina sahip bir elektrik makinesi 'Önerilmekte olup, burada her fazin bir birinci bobini, bu fazin bir ikinci ters sarimli bobinine karsi elektriksel olarak 1800 kadar döndürülmüsti'ir, ve burada koinsu fazlarin bobinleri üst üste binerler, ve bir fazin her birinci bobini, bir birinci tabaka içerisinde bulunur ve bir fazin her ikinci bobini, bir ikinci faz içerisinde bulunur, burada ikinci tabaka, birinci tabakayi çevreler.

Ust üste binineler, özellikle de, sarim kafalari bölgesinde görülebilir ve daha büyük bir sarim adimi vasitasiyla elde edilir. Ust üste binen bobinlerin bulusa uygun dagilimi sayesinde, simetrik faz sarimlari elde edilir. Bu sekilde, simetrik olmayan faz sarimlari vasitasiyla ilave harmonikler olusmaz.

Bulusa uygun elektrik makinesinin tercih edilen bir uygulama sekline göre, bir fazin birinci ve ikinci bobini seri baglanmistir. Bu sekilde, her iki bobin içerisinde ayrica ayni akimin akmasi da saglanir. Bir paralel baglamada, bu sadece her iki kismi bobinin özdes dirençlerinde ve endüktivitelerinde söz konusudur.

Bulusa uygun elektrik makinesinin bir diger uygulama sekline göre, sarim, demirsiz bir hava boslugu sarimidir. Hava boslugu sarimi olarak yapilandirma 'Özellikle avantajlidir, çünkü bu sayede yiv vuruntu momentleri engellenebilir. Ayrica, çevrimsel manyetizasyon kayiplari ve girdapli akim kayiplari da, manyetik bir enterferansin mevcut olup olmamasina bagli olarak azaltilir veya tamamen kaybolur. Bu, 'Özellikle de, yüksek devir sayilarina sahip makine isletiminde ilgi odagidir, çünkü çevrimsel manyetizasyon kayiplari frekansla dogru orantilidir ve girdapli akim kayiplari hatta frekansin karesiyle dogru orantili olarak artarlar.

Bir hava boslugu sariminda, manyetik alanin kutup pabuçlari vasitasiyla dagilimi olanagi ortadan kalkar, böylece konsantre bobinlerle bir hava boslugu sariminda, manyetik alan, bobinin küçük alaniyla sinirlandirilacaktir. Ancak sarim adimi büyütüldügünde, hava boslugu sarimlari anlamli hale gelir.

Bulusa uygun elektrik makinesinin bir diger uygulama sekline göre, sarim için iletken malzeme, demet iletkendir ve demet iletken, birden fazla bagimsiz yalitilmis telden olusur, bu teller, demet iletken içerisinde birlikte bükülmüstür. Yüksek devir sayilarinda isletilen makineler için demet iletkenin kullaiiimi avantajlidir, çünkü bu sayede iletken malzeme içerisindeki girdapli akim kayiplari azaltilir. Ayni sekilde, akim yer degistirmesi olarak da bilinen yüzey etkisinin neden oldugu kayiplar da azaltilir. Kayiplar, bu sirada, bagimsiz telin enine kesiti ne kadar az olursa, o kadar güçlü azaltilir. Demet iletkenin toplam enine kesiti, yani paralel tellerin sayisi, bu sirada makinenin gerekli akim ihtiyaci vasitasiyla belirlenir. Makine gerilimi, buna karsin, bir faz sariminin sarim sayisini belirler.

Bunun disinda, demet iletkenin bükülmesi de avantajlidir, çünkü bu sayede her tel tarafindan bir sarimla çevrelenmis alan ortalama aynidir. Bükülmemis demet iletkende, bu alanlar farklilik gösterebilir, bu yüzden endüklenmis gerilimler arasinda bir sapma ve böylece bagimsiz paralel teller arasinda dengeleme akimlari olusabilir, bunlar da yine istenmeyen kayiplar olustururlar. Demet iletken, bu sirada, vuruntu uzunlugu bir sariinin eksenel uzunluguna karsilik gelecek sekilde bükülmüs olup, burada vuruntu uzunlugu, demet iletkenin tellerinin birbirlerine göre 3600 kadar döndürülmüs oldugu uzunluktur.

Bir diger uygulama sekline göre, elektrik makinesi, elektronik degiskenli bir dogru akim motorudur. Bu tür bir EC motor, bir döner alanin olusturulmasi için bir stator sarimindan ve sürekli uyarilan bir rotordan olusur. Stator sarimi burada blok seklinde akimlarla beslenir.

Bulusa uygun bir inakinenin sariminin, iletken malzeme olarak demet iletkene ve üç faza sahip bir hava boslugu sarinii seklinde imalati için, serbest programlanabilen, üç katli bir igne sarim kafasina ve iki katli bir is parçasi tasiyiciya sahip, 2-eksenli bir CNC sisteminden olusan bir otomatik sarim sistemi kullanilir. Demet iletkenin bir tanimli tel çekisiyle sürekli bir zorunlu geçirilme hareketi bu sirada gerçeklestirilmelidir. Bulusa uygun yönteme göre hedeflenen sarim semasinda, üç ayri demet iletkenle, üç birinci bobin ayni anda sarilir ve ardindan üç fazin üç ikinci bobini. Bulusa göre, bobinlerin bir sarim gövdesi vasitasiyla sarimi gerçeklesir, burada sariin gövdesi, etraflarindan demet iletkenlerin geçirilebildigi, uç tarafli tutma elemanlari içerir. Sarim gövdesi, zaten, döner bir elektrik makinesi içerisinde kullanim için sarimi içermesi gereken, silindir seklindeki yapiya sahiptir. Sarim gövdesi, burada, demet iletken için, bir 2 eksenli CNC makinesinin elle kullanim sistemi içerisine yerlestirilebilen kilavuz gövde olarak islev görür. Uç tarafli tutma elemanlari, sadece, sarim gövdesine takilmis veya bunda sekillendirilmis yardimci elemanlar olarak islev görûrler. Tarif edilen sarim gövdesi, her seyden önce hava boslugu sarimlarinin sarilmasi sirasinda kullanim bulur ve ayrica sentetik malzemeden veya manyetik olarak iletmeyen bir metalden olusur. Demirle yüklenmis bir makinede, zaten mevcut olan demir çekirdek, sarimin geçirilmesi için sarim gövdesi olarak islev görür.

Ayrica, bir hava boslugu sarimi için sarim gövdesi, demet iletkenlerin yönlendirilinesine ve konumlandirilmasina yarayan birden fazla çubugu da kapsar. Bu çubuklar, geleneksel demir çekirdekli statorlarin yivleri arasindaki dislere veya kutuplara analog olarak, teli ya da deinet iletkeni bunlarin etrafina sarabilinek için sarim yardimcisi olarak islev görûrler. Sarim gövdesi vasitasiyla sarim hazir hale getirildikten sonra, bu sarim gövdesi tekrar disari alinamaz, çünkü buiiu engelleyeii tutma elemanlari öngörülmüstür. Sarim gövdesi disari alinmadiginda, çubuklar, sariinla birlikte sariin gövdesini bir muhafaza içerisine geçirmek için, kilavuz olarak da islev görebilirler.

Bu sekilde, sarimin baglantilarinin, bunlar güç elektronigine sahip platinle birlestirilebilecek sekilde konumlandirilmasi saglanir. Yalitim ve daha yüksek bir mekanik stabilitenin olusturulinasi için, sarimin kaliplanmasi özellikle avantajlidir, burada kaliplama, sentetik maddeler grubundan bir sertlestirilebilir madde, özellikle de bir poliüretan vasitasiyla yapilir. Bir poli'uretan malzeine veya bir diger, tercihen iyi isi ileten malzeme, örnegin bir kaliplama reçinesi, sarimin istege bagli olarak sariin gövdesiyle birlikte kaliplanmasini mümkün kilar, bunun üzerine kaliplama malzemesi katilasir ve bir tasiyici gövdeyi olusturur. Avantaj saglayacak sekilde, sertlestirilebilen maddede bir tek koinponentli veya çok koinponentli reçine söz konusudur. Bu tür reçinelerin dayanikli olduklari ve kolay isleiiebildikleri görülmüstür. Böylece, digerlerinin arasinda, ayrica, sentetik maddeler, örnegin polyester reçine, epoksit reçine, silikon reçine veya Vinilester reçine kullanilabilir.

Avantaj saglayacak sekilde, her faz, elektriksel olarak seri baglanan iki bobini kapsamakta olup, burada bobinler, boydan boya geçen bir iletken malzemeden sürekli bir sarina islemi vasitasiyla sarilirlar. Ilk olarak, her fazin tüm birinci bobinleri ayni zamanda sarilirlar, bunun üzerine, ilgili iletken malzeme kesintiye ugratilmaksizin, tüm ikinci bobinler ayni zamanda sarilirlar.

Bulus asagida çizimlerde gösterilen bir uygulama örnegi yardimiyla Sekil 1, faz ve kutup çifti basina elektriksel olarak 1800 yer degistirmis iki bobine sahip bir döner akim sarimi için, bulusa uygun bir sarim semasini; Sekil 2, bir kutup çiftine sahip, bulusa uygun bir sarim içeren bir sarim gövdesinin alin yüzeylerinin bir görünüsünü; Sekil 3, sarim gövdesinin bir yandan görünüsünü gösterir.

Uygulama örnegi, bir açik uçlu egirme makinesinin bir egirme rotorunun tahrik edilmesi için, elektronik degiskenli bir dogru akim motoruyla ilgilidir. Bu uygulama alaninda yüksek devir sayilari gereklidir, böylece sarim, bükülmüs demet iletkene sahip hava boslugu sarimi olarak yapilandirilmistir.

Sekil 1, faz basina elektriksel olarak '1800 kadar yer degistirmis iki bobine sahip, bulusa uygun bir sarim semasini gösterir. Gösterilen sarim (20) üç fazlidir ve bir kutup çifti üzerindeki sariini gösterir. Iki kutuplu bir makinede, gösterilen sarim (20), toplam makine üzerinde, yani 360° üzerinde dagitilir. Dört kutuplu, yani iki kutup çiftli bir makinede, gösterilen sarim (20), sadece, 180°°lik bir aralik üzerinde bulunur. Ikinci kutup çifti üzerinde, sarim (20) ardindan uygun sekilde tekrarlanir. p kutup çiftinde, sarim semasi için, 360°/p mekanik olarak kullanima sunulur. Bir fazin birinci ve ikinci bobininin mekanik olarak yer degistirmesi burada 180°/p kadardir.

Bulusa uygun simetrik sariinin (20) imalati için, ilk önce her fazin birinci bobinleri, ileri iletkenlerle (la, 3a, 5a) ve geri iletkenlerle (lb, 3b, Sb) ayni anda sarilir, ve ardindan bagimsiz demet iletkenler kesintiye ugratilmaksizin her fazin ikinci bobinleri, ileri iletkenlerle (2a, 4a, 6a) ve geri iletkenlerle (2b, 4b, 6b) sarilir. Birinci bobinlerin baslangici (la, 3a, 5a) ve ikinci bobinlerin uçlari (2b, 4b, 6b), fazlarin bir güç elektronigine baglanabilmesi için, disari yönlendirilir.

Sekil 2, alti çubuga (31a ila 31f) ve uç tarafli tutma elemanlarina (32a ila 32f) sahip bir sarim gövdesi (30) üzerinde bulusa uygun sarimi (20) gösterir. Sarim gövdesinin alin yüzeylerinin yukaridan görünüsünde, bobiiilerin (1 ila 6) sarim kafalari görülebilir. Ayrica, ileri iletkenler (la ila 6a) ve geri iletkenler (lb ila 6b) da belirtilmistir.

Sarim imalati sirasinda, ilk önce, bobin (l), çubuklarin (31a ve 31) etrafina sarilir ve bobin (3), çubuklarin (3 lc ve 31d) etrafina ve ayrica bobin (5), çubuklarin (3le ve 31f) etrafina sarilir. Bu üç bobin, `uç fazin birinci bobinlerini olusturur ve bir birinci tabaka (41) içerisinde bulunur. Daha sonra, bobin (2), çubuklarin (3 1d ve 3 le) etrafina sarilir ve bobin (4), çubuklarin (31f ve 31a) etrafina ve ayrica bobin (6), çubuklarin (3 lb ve 310) etrafina sarilir. Bobinler (2, 4 ve 6), üç fazin ikinci bobinlerini olusturur ve birinci tabakayi (41) çevreleyen bir ikinci tabaka (42) içerisinde bulunur. Bobin (2), bu sirada bobine (1) 180° kadar döndürülür ve ters yönde sarilir. Aynisi bobin (4 ve 3) ve ayrica bobin (6 ve 5) için geçerlidir.

Sekil 3, sarim gövdesini (30) sarim olinadan yandan görünüste gösterir. Burada silindirik ana gövde (34) ve alti çubuktan (31a) biri görülebilir. Çubuk (31a), her iki alin tarafi üzerinde birer tutma elemani (32a ve 33a) içerir. Burada gösterilineyen diger çubuklar (3 lb ila 32f) uygun sekilde her iki alin tarafi üzerinde birer tutma eleinaniyla (32b ila 32f ve 33b ila 33f) teçhiz edilmistir.

Uygulama örneginde, üç faz için ve faz ve kutup çifti basina iki bobine sahip bir sarini gösterilmistir. Alternatif olarak ayrica baska faz sayilari da mümkündür. Ayrica, faz ve kutup çifti için ikiden fazla bobin de kullanilabilir. Ornegin, uygulama örneginin bir bobininin sarimlari, birden fazla çubuk ara alani üzerine dagitilabilir. Bu sayede bobinlerin sayisi artar. Uygun sekilde, sariin gövdesinin çubuklarinin sayisi da arttirilmalidir. Bu sekilde, harmonikleri daha da azaltan bir zon sarimi elde edilir.

TARIFNAME IÇERISINDE ATIF YAPILAN REFERANSLAR Basvuru sahibi tarafindan atif yapilan referanslara iliskin bu liste, yalnizca okuyucunun yardimi içindir ve Avrupa Patent Belgesinin bir kismini olusturmaz. Her ne kadar referanslarin derlenmesine büyük önem verilmis olsa da, hatalar veya eksiklikler engelleneinemektedir ve EPO bu baglamda hiçbir sorumluluk kabul etmemektedir.

Tarifname içerisinde atifta bulunulan patent dökümanlari:

Claims (9)

ISTEMLER

1. Faz ve kutup çifti basina en az iki bobine sahip bir döner alanin olusturulmasi için bir sanma (20) sahip elektrik makinesi olup, burada her fazin bir birinci bobini (l, 3, 5), bu fazin bir ikinci ters sariinli bobinine (2, 4, 6) karsi elektriksel olarak 180° kadar döndürülmüstür, burada komsu fazlarin bobinleri üst üste binerler, karakterize edici içerisinde bulunmasi, ve bir fazin her ikinci bobininin (2, 4, 6), bir ikinci faz (42) içerisinde bulunmasi, burada ikinci tabakanin (42), birinci tabakayi (41) çevrelemesi, sarimin, uç tarafli tutma silindirik sarim gövdesi üzerinde düzenlenmis olmasi, ve tutma elemanlarinin, sarim gövdesinin disari alinabilmesini engellemeleridir.

2. Istem 1°e uygun elektrik inakinesi olup, karakterize edici 'Özelligi, bir fazin birinci bobininin (1,3,5) ve ikinci bobininin (2, 4, 6) seri baglanmis olmasidir.

3. Onceki istemlerdeii birine uygun elektrik inakinesi olup, karakterize edici `özelligi, sarimin (20), deinirsiz bir hava boslugu sarimi olmasidir.

4. Önceki istemlerden birine uygun elektrik makinesi olup, karakterize edici özelligi, sariin için iletken malzemenin, demet iletken olmasi ve demet iletkenin, birlikte bükülmüs birden fazla bagimsiz yalitilmis telden olusmasidir.

5. Önceki isteinlerden birine uygun elektrik makinesi olup, karakterize edici 'Özelligi, elektrik makinesinin, elektronik degiskenli bir dogru akim motoru olmasidir.

6. Önceki istemlerden birine uygun elektrik makinesi olup, karakterize edici özelligi, sarimin bir sertlestirilmis madde, özellikle de bir poli'ûretan içerisinde kaliplanmasidir.

7. 1°den 5°e kadar olan isteinlerden birine uygun elektrik makinesinin sariminin (20) imalati için yöntem olup, burada ilk önce her fazm birinci bobinleri (1,3,5) ve ardindan her fazin ikinci bobinleri (2, 4, 6) ayni anda sarilirlar, karakterize edici özelligi, bobinlerin (l, 3, 5, 2, 4, 6), etraflarindan iletken malzemenin geçirildigi, uç tarafli tutma silindirik sarim gövdesi (30) üzerine sarilmalaridir.

8. Istem 7°ye uygun yöntem olup, karakterize edici `Özelligi, sarimin (20) kaliplanmis olmasi, bu sirada kaliplamanin, sertlestirilebilir bir madde, özellikle de bir poli'ûretan vasitasiyla yapilmasidir.

9. Istemler 7°den veya 8°den birine uygun yöntem olup, karakterize edici 'özelligi, en az iki bobinin elektriksel olarak seri baglanmasi, ve birinci bobinin (1, 3, 5) ve ikinci bobinin (2, 4, 6), boydan boya geçen bir iletken malzemeden sürekli bir sarma islemi vasitasiyla sarilmasidir.