DE3326395C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine über einen Umrichter gespeiste elektrische Maschine mit einem die an den Umrichter ange­ schlossene Ständerwicklung tragenden Ständerblechpaket.

Bei den meisten Umrichtern erhält die Maschine eine Speise­ spannung, die gegenüber der Rotationsfrequenz der Maschine hochfrequente Wechselspannungen (Oberschwingungen) aufweist. Zu diesen hochfrequenten Spannungen sind keine entsprechenden Gegen-EMKe vorhanden, so daß die von diesen Spannungen hervor­ gerufenen Ströme nur durch die Streuinduktivität der Maschine begrenzt werden. Die hochfrequenten Oberschwingungen der Umrichterspannung verursachen daher entsprechend hohe Verluste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die durch die hochfrequenten Oberschwingungen verursachten Verluste durch einfache, in der Maschine selbst vorgesehene Mittel begrenzt werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß zur Erhöhung der Streufeldinduktivität außerhalb der Nuten liegende Teile der Ständerwicklung mit einer elektrisch isolierenden magnetisierbaren Masse versehen sind, die die Leiterbündel über ihren ganzen Umfang umgibt und/oder die zwischen den einzelnen Leitern und Leiterbündeln bestehenden Zwischenräume zumindest teilweise ausfüllt.

Durch die beschriebene Anordnung der magnetisierbaren Masse wird die gewünschte Erhöhung der Streuinduktivität erreicht, wodurch schließlich die vom Umrichter herrührenden hochfrequenten Ströme in ihrer Größe entsprechend vermindert werden.

Aus der DE-AS 11 31 791 ist eine elektrische Maschine bekannt, bei der die durch das Eindringen von Streufeldern in massive Konstruktionsteile der Maschine hervorgerufenen Verluste infolge von Wirbelströmen verhindert werden sollen. Daher sind bei der bekannten Maschine zur Abschirmung der Streufelder gegenüber massiven Teilen am Außenumfang der Wickelköpfe der Ständerwick­ lung auf diesen aufliegende Streufeldleiterkörper angeordnet. Diese sind aus durch ein isolierendes Bindemittel vereinigten, feinverteilten, magnetisch leitfähigen Bestandteilen aufgebaut. Aufgrund einer solchen konstruktiven Anordnung der Streufeld­ leitkörper wird zwar die gewünschte Abschirmwirkung erreicht, jedoch ist diese Maßnahme nicht zur Begrenzung der durch die in der von einem Umrichter gelieferten Speisespannung enthaltenen Oberschwingungen hervorgerufenen Verluste möglich.

Im Gegensatz hierzu wird durch die im Patentanspruch 1 be­ schriebenen Anordnung der magnetisierbaren Masse keine Abschir­ mung von Streufeldern, sondern eine Erhöhung der Streufeld­ induktivität erreicht, wodurch die hochfrequenten Ströme in ihrer Größe entsprechend vermindert werden.

Für die Fertigung bedeutet es eine wesentliche Vereinfachung, daß die magnetisierbare Masse aus einem auf die betreffenden Wicklungsteile in flüssiger oder zumindest teigiger Form aufgebrachten Gemisch aus Eisenpulver und elektrisch isolie­ rendem, aushärtbarem Kunststoff besteht. Ein weiterer Vor­ teil eines solchen Gemisches ist, daß die Trennung der Eisenteilchen durch den Kunststoff praktische Wirbelstrom­ freiheit und elektrische Isolation gegen angrenzende Wick­ lungsteile ergibt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das vorstehend genannte Eisenpulver durch pulverisierten weich­ magnetischen Ferrit ersetzt. Da Ferrit selbst einen hohen spezifischen Widerstand aufweist, ist die Isolationsfestig­ keit gegenüber dem Gemisch mit Eisenpulver erhöht.

Durch die Höhe des Anteils des Eisen- bzw. Ferritpulvers am Gesamtvolumen der magnetisierbaren Masse kann deren magnetische Leitfähigkeit in weiten Grenzen variiert werden. Dies ermöglicht unter anderem auch dann eine beträchtliche Erhöhung der Streuinduktivität, wenn einzelne Wicklungsteile zwecks besserer Wärmeabfuhr unbehandelt bleiben.

Eine Erhöhung der magnetischen Leitfähigkeit der magneti­ sierbaren Masse wird auf einfache Weise auch dadurch er­ reicht, daß die Ständerwicklung vor dem Aushärten des Kunst­ stoffes von einem Strom durchflossen ist. Das von dem durch die Ständerwicklung fließenden Strom erzeugte Magnetfeld bewirkt eine Ausrichtung bzw. Aneinanderkettung der Eisen- und Ferritteilchen in Richtung der Streuflußkraftlinien. Hierdurch wird eine starke Erhöhung der magnetischen Leit­ fähigkeit in der zugeordneten Vorzugsrichtung erzielt. Die Größe des durch die Ständerwicklung geschickten Stromes wird so gewählt, daß die Stärke des von ihm erzeugten Magnetfeldes für das Ausrichten der Eisen- oder Ferrit­ teilchen ausreicht. Auch bei einer Aneinanderkettung der Eisenteilchen in der Kunststoffmasse bleibt die Wirbel­ stromfreiheit des Gemisches gewahrt, da die wie Drähte ver­ laufenden metallischen Kraftlinienbahnen durch den isolie­ renden Kunststoff voneinander getrennt sind.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen zwischen den Stirnverbindungen der Ständer­ wicklung und der Stirnseite des Blechpaktes eines Maschinenständers gelegten Querschnitt,

Fig. 2 einen durch eine Nut und die Stirnverbindungen der Ständerwicklung des gleichen Maschinenständers ge­ legten Längsschnitt.

In Fig. 1 sind mit 1 die Leiter einer in den Nuten 2 eines Ständerblechpaktes 3 angeordneten Ständerwicklung bezeich­ net. Die Nuten 2 sind in üblicher Weise mit einer Isolation 4 ausgekleidet und durch Keile 5 verschlossen. Außerhalb der Nuten 2 befindet sich zwischen den von den Leitern 1 gebil­ deten Leiterbündeln eine magnetisierbare Masse 6. Ent­ sprechend der Darstellung in Fig. 1 bedeckt die magnetisier­ bare Masse 6 nur den radialen Teil jedes Leiterbündels, was durch passende Formen beim Einbringen der magnetisierbaren Masse 6 erreicht wird. Die magnetisierbare Masse 6 kann sich jedoch auch nach innen bis zum Luftspalt und nach außen über den Nutengrunddurchmesser hinaus erstrecken.

Die Darstellung in Fig. 2 zeigt die Verteilung einer magne­ tisierbaren Masse 8 zwischen den einzelnen Leitern 1 sowie über den ganzen Umfang des von den Leitern 1 gebildeten Stirnverbindungsbündels 7. Die Verteilung der magnetisier­ baren Masse 8 an und in dem Stirnverbindungsbündel 7 wird am einfachsten durch Aufbringen des Gemisches in flüssiger Form erreicht.

Die in Fig. 1 dargestellten Teile der magnetisierbaren Masse 6 können in axialer Richtung sowohl bis zum Ständer­ blechpaket 3 als auch bis zu den Stirnverbindungsbündeln 7 reichen und dort in die magnetisierbare Masse 8 übergehen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, zwischen den magnetisierbaren Massen 6 und 8 und/oder der magnetisier­ baren Masse 6 und dem Ständerblechpaket 3 Lüftungsöffnungen vorzusehen.

Claims (4)

1. Über einen Umrichter gespeiste elektrische Maschine mit einem die an den Umrichter angeschlossene Ständerwicklung tragenden Ständerblechpaket, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Streufeldinduktivität außerhalb der Nuten (2) liegende Teile der Ständerwicklung mit einer elektrisch isolierenden magnetisierbaren Masse (6 bzw. 8) versehen sind, die die Leiterbündel über ihren ganzen Umfang umgibt und/oder die zwischen den einzelnen Leitern (1) und Leiterbündeln bestehen­ den Zwischenräume zumindest teilweise ausfüllt.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbare Masse (6 bzw. 8) aus einem den betreffenden Wicklungsteilen in flüssiger oder zumindest teigiger Form zugeführten Gemisch aus Eisenpulver und elektrisch isolierendem aushärtbaren Kunststoff besteht.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbare Masse (6 bzw. 8) aus einem den betreffenden Wicklungsteilen in flüssiger oder zumindest teigiger Form zugeführten Gemisch aus pulverisiertem weichmagnetischem Ferrit und elektrisch isolierendem aushärtbaren Kunststoff besteht.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung vor dem Aushärten des Kunststoffes von einem Strom durchflossen ist.