Exploration of Braiding Technology for Slotless Stator Mat Production

Abstract

En stator er en essensiell del av en elektrisk motor hvor produksjons muligheter er utallige. Med det er utforsking av nye produksjonsmetoder for å oppnå statorer med de ønskede egenskapene et felt med høy interesse.

Denne oppgaven tar for seg utforskning i bruken av fletting i produksjon av jernløse statormatter laget med kobber ledninger. Statormatten er hoveddelen i den endelige statoren. Dette ledet til byggingen av en flette og formings-maskin som lager de nevnte mattene som kunne evalueres.

Som vist i oppgaven er utviklingsprosessen av maskinen som senere ble kalt Fiber Fletteren. En strategi av å kategorisere maskinens behov i moduler og submoduler ble tatt. Utviklingen til hver enkelt modul ble tilpasset dens utviklings behov. Den ferdige maskinen har tre manuelle mekaniske system, og et varme applikasjons område, som til sammen lager de ønskete mattene. Hoved sekvensen av produksjonsprosessen til matten inneholder leggingen av en ny ledning som blir formet mellom to plater.

Mange matter har blitt lagd for analysering med den ferdigstilte Fiber Fletteren. Metoder for å analysere matten innebærer visuell, tverrsnitt, og magnetfelt analyser. Visuell evaluering av matten er gjort på hele matten og mindre deler. Vurdering av tverrsnittet viser de interne egenskapene av matten. Til slutt er en magnetfelt test blitt utført på forskjellige områder av den flettede matten.

Testene avdekker kunnskap i diverse egenskaper i matten som fører til en bedre forståelse av produksjonsmetoden. Evaluering av resultatene for både maskinen og testmattene konkluderes i diskusjon rundt styrker og svakheter for den nylig definerte produksjons prosessen. De funnene som ble oppdaget viser potensiale i mange forskjellige typer jernløse motorer som oppfordrer til videre forskning.

The stator is an essential part of an electrical motor, where the creation possibilities in production are vast. The exploration of new innovative ways to produce the stator with optimal attributes is therefore of interest.

This thesis encompasses the exploration of the braiding process to be used in the creation of slotless stator copper winding mats, the main component in a slotless stator. This practically manifested in the prototyping of a braiding and forming machine creating mats that were able to be analysed.

Documented in the thesis is the development process of the machine coined the Fiber Braider. An approach of categorizing the machines needs into modules and submodules was taken, adapting the development process for the different modules to fit the specific prototyping needs. The finalized machine has three manually driven mechanical systems, and a heat application stage, creating test pieces of the desired mats. The main sequences of the mat creation process consists of placing an incoming wire with a braiding process, followed by forming the wire between two plates.

Multiple mats were created for analysis with the finalized Fiber Braider. Methods of reviewing the mats created consisted of visual, cross-section and magnetic field analysis. Visual examination was done viewing the mat and mat section. A cross-section inspection was conducted reveling the internal attributes of the mat. Lastly, a magnetic field test revealed the magnetic field over different areas of the braided mat.

The tests uncovered insight in the mat attributes leading to better understanding of the creation method. An evaluation of performance for both the machine and the test mats concludes in discussions around initial advantages and limitations for the newly defined production process. These findings show promising signs in multiple types of slotless stator variations encouraging further research.