DE102011121793B4 - electric motor - Google Patents
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Abstract
Fremderregter Synchronmotor mit einem Rotor, wobei der Rotor ein Rotorblechpaket aufweist, wobei das Rotorblechpaket derart sternförmig ausgeführt ist, dass das Rotorblechpaket aus einem ringförmigen Grundkörper und daran einstückig verbundenen, nach radial außen erstreckenden Strahlenbereichen zusammengesetzt ist, wobei auf mindestens einen Strahlenbereich eine Einzelwicklung aufgeschoben ist, insbesondere wobei die Strahlenbereiche in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind, wobei auf jeden Strahlenbereich jeweils ein Polkopf formschlüssig verbunden ist, wobei in Umfangsrichtung zwischen den Polköpfen und zwischen den Strahlenbereichen Jeweils ein Deckschieber oder zumindest ein Teilbereich eines Deckschiebers angeordnet ist, wobei der Deckschieber jeweils ein nach radial innen sich erstreckenden Schwertabschnitt aufweist, der jeweils zwei in Umfangsrichtung nächstbenachbarte Einzelwicklungen voneinander beabstandet und somit auch zur elektrischen Isolation beiträgt, wobei der Deckschieber einen Hockerabschnitt aufweist, der in Umfangsrichtung zwischen zwei in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Polköpfen angeordnet ist, wobei der Deckschieber zwei Deckflügelabschnitte aufweist, deren erster sich in Umfangsrichtung und deren zweiter sich entgegen der Umfangsrichtung erstreckt, so dass jeder Deckflügelabschnitt eine jeweilige Einzelwicklung nach radial außen begrenzt, wobei die Begrenzung der Einzelwicklung durch zwei Deckflügelabschnitte und einen Polkopf ausgeführt wird.Externally excited synchronous motor having a rotor, wherein the rotor has a rotor laminated core, wherein the rotor laminated core is made in such a star shape that the rotor laminated core is composed of an annular base body and integrally connected radially outwardly extending beam regions, wherein a single winding is pushed onto at least one beam region , In particular wherein the beam areas are circumferentially spaced from one another regularly, wherein each pole region is positively connected to each beam area, wherein in the circumferential direction between the pole heads and between the beam areas each a cover slide or at least a portion of a cover slide is arranged, wherein the cover slide one having radially inwardly extending sword section, the two adjacent circumferentially adjacent individual windings from each other and thus also for electrical insulation wherein the cover slide has a stool section which is arranged in the circumferential direction between two circumferentially adjacent pole heads, wherein the cover slide has two cover wing sections, the first extending in the circumferential direction and the second extending counter to the circumferential direction, so that each cover wing section a respective single winding after bounded radially outward, wherein the limitation of the single winding is performed by two deck wing sections and a pole head.
Description
Die Erfindung betrifft einen fremderregten Synchronmotor.The invention relates to a separately excited synchronous motor.
Es ist bekannt, bei fremderregten Synchronmotoren auf dem Rotor eine Erregerwicklung anzuordnen.It is known to arrange a field winding in externally excited synchronous motors on the rotor.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen fremderregten Synchronmotor weiterzubilden, wobei eine Fertigung einfach ausführbar sein und mit hoher Genauigkeit ausführbar sein soll, wobei eine sichere Platzierung der Bauteile erreichbar ist.The invention is therefore the object of developing a third-excited synchronous motor, with a production should be easy to carry out and be executed with high accuracy, with a secure placement of the components can be achieved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the electric motor according to the features indicated in
Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung sehr einfach ist, da die Einzelwicklungen nur mit ihren Wicklungsträgern zusammen auf einen jeweiligen Strahlenbereich aufgeschoben werden müssen und danach die Polköpfe und/oder Deckschieber einschiebbar sind zur radialen Begrenzung und Sicherung der Einzelwicklungen.The advantage here is that the production is very simple, since the individual windings must be postponed together with their winding carriers together on a respective beam area and then the pole heads and / or cover slide are inserted to the radial boundary and securing the individual windings.
Erfindungsgemäß ist auf jeden, Strahlenbereich jeweils ein Polkopf formschlüssig verbunden, insbesondere aus radialer Richtung her kommend aufgeklipst ist oder aus axialer Richtung aufgeschoben ist und/oder thermisch aufgeschrumpft ist,
insbesondere wobei der Polkopf mittels eines Feder-Nut-Verbindung mit dem jeweiligen Strahlenbereich formschlüssig verbunden ist,
insbesondere wobei der Polkopf als Blechpaket oder aus Kunststoff ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Polkopf aufschiebbar ist, der die Einzelwicklung radial sichert und begrenzt. Hierzu ist der Polkopf in Umfangsrichtung breiter ausgeführt als der Strahlenbereich.According to the invention, a pole head is in each case connected in a form-fitting manner to each beam region, in particular coming clipped from the radial direction or pushed out of the axial direction and / or thermally shrunk,
in particular, wherein the pole head is positively connected by means of a spring-groove connection with the respective beam region,
in particular, wherein the pole head is designed as a laminated core or made of plastic. The advantage here is that a pole head can be pushed, which secures the single winding radially and limits. For this purpose, the pole head is made wider in the circumferential direction than the beam area.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die in zur radialen Richtung, insbesondere welche durch den Schwerpunkt des Strahlenbereichs führt, senkrechten, also tangentialen Richtung bestimmte Breite jedes Strahlenbereichs in einem ersten Radialabstandsbereich konstant und nimmt in einem sich an diesen Bereich anschließenden radial äußeren Endbereich die Breite in einem Teilbereich dieses Endbereichs nach radial außen zu,
und/oder es ist ein radial äußerer Endbereich schwalbenschwanzartig ausgeformt. Von Vorteil ist dabei, dass eine in radialer Richtung formschlüssige spielfreie Verbindung des Polkopfes mit dem Strahlbereich erreichbar ist.In an advantageous refinement, the width of each beam region determined in the radial direction, in particular which leads through the center of gravity of the beam region, is constant in a first radial clearance region and, in a radially outer end region adjoining this region, assumes the width in one Part of this end region radially outward,
and / or a radially outer end region is dovetail-shaped. The advantage here is that a form-locking in the radial direction backlash-free connection of the pole head with the beam area is reached.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jede Einzelwicklung um einen Wicklungsträger aufgewickelt vorgesehen, welcher auf den jeweiligen Strahlenbereich aufgeschoben ist,
insbesondere wobei der Wicklungsträger an seinem radial äußeren Ende eine ebene Fläche aufweist, insbesondere deren in tangentialer Richtung bestimmte Breite größer ist als die größte Breite der Wicklung. Von Vorteil ist dabei, dass der Wicklungsträger die Einzelwicklung aufnimmt und mit seiner Verbreiterung an seinem radial außen liegenden Ende eine axiale Sicherung und Begrenzung darstellt.In an advantageous embodiment, each individual winding is provided wound around a winding support, which is pushed onto the respective beam area,
in particular wherein the winding support has a flat surface at its radially outer end, in particular whose width determined in the tangential direction is greater than the greatest width of the winding. The advantage here is that the winding support receives the single winding and represents with its broadening at its radially outer end an axial securing and limiting.
Erfindungsgemäß ist in Umfangsrichtung zwischen den Polköpfen und zwischen den Strahlenbereichen jeweils ein Deckschieber oder zumindest ein Teilbereich eines Deckschiebers angeordnet,
insbesondere wobei der Deckschieber in axialer Richtung eingeschoben ist, insbesondere in einen von zwei in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Polköpfen, Wicklungsträgern und Einzelwicklungen begrenzten Raumbereich,
insbesondere wobei der Deckschieber aus Kunststoff ist, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch mit dem Deckschieber ein radiales Herauswandern der Einzelwicklungen verhinderbar ist. Außerdem bildet der Deckschieber zusammen mit den Polköpfen ein Gefäß zur Aufnahme von Vergussmasse. Hierzu ist bei Andrücken der Deckschieber an die Polköpfe eine genügend dichte Verbindung erreichbar, insbesondere bei Ausführen der Deckschieber aus einem Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, und bei Ausführen der Polköpfe aus Stahl.According to the invention, a cover slide or at least a partial region of a cover slide is arranged in the circumferential direction between the pole heads and between the beam regions.
in particular wherein the cover slide is inserted in the axial direction, in particular into a space area bounded by two circumferentially adjacent pole heads, winding carriers and individual windings,
in particular wherein the cover slide is made of plastic, in particular is produced as a plastic injection molded part. The advantage here is that with the cover slide radial wandering of the individual windings can be prevented. In addition, the cover slide forms together with the pole heads a vessel for receiving potting compound. For this purpose, when pressing the cover slide on the pole heads a sufficiently tight connection can be achieved, in particular when executing the cover slide made of a plastic, in particular thermoplastic material, and when executing the pole heads made of steel.
Erfindungsgemäß weist der Deckschieber jeweils ein nach radial innen sich erstreckenden Schwertabschnitt auf, der jeweils zwei in Umfangsrichtung nächstbenachbarte Einzelwicklungen voneinander beabstandet und somit auch zur elektrischen Isolation beiträgt. Von Vorteil ist dabei, dass die elektrische Isolation zwischen den Einzelwicklung verbessert ist und somit die Potentiale der Einzelwicklungen sich erheblich voneinander unterscheiden dürfen. Somit sind entsprechende Betriebsweisen des Stators ermöglicht.According to the invention, the cover slide each has a radially inwardly extending sword section, each two in Circumference next adjacent individual windings spaced from each other and thus also contributes to the electrical insulation. The advantage here is that the electrical insulation between the single winding is improved and thus the potentials of the individual windings may differ significantly from each other. Thus, corresponding operations of the stator are possible.
Erfindungsgemäß weist der Deckschieber einen Höckerabschnitt auf, der in Umfangsrichtung zwischen zwei in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Polköpfen angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Polköpfe voneinander beabstandet werden.According to the invention, the cover slide on a bump portion, which is arranged in the circumferential direction between two adjacent in the circumferential direction of the pole heads. The advantage here is that the pole heads are spaced from each other.
Erfindungsgemäß weist der Deckschieber zwei Deckflügelabschnitte auf, deren erster sich in Umfangsrichtung und deren zweiter sich entgegen der Umfangsrichtung erstreckt,
so dass jeder Deckflügelabschnitt eine jeweilige Einzelwicklung nach radial außen begrenzt, wobei die Begrenzung der Einzelwicklung durch zwei Deckflügelabschnitte und einen Polkopf ausgeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei hoher Drehzahl ein radiales Herauswandern von Wicklungsdrähten beziehungsweise der Einzelwicklung verhindert ist.According to the invention, the cover slide has two cover wing sections, the first of which extends in the circumferential direction and the second extends counter to the circumferential direction,
so that each cover wing section defines a respective single winding radially outward, wherein the limitation of the single winding is performed by two deck wing sections and a pole head. The advantage here is that even at high speed, a radial outward migration of winding wires or the single winding is prevented.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an zumindest einem axialen Endbereich des Rotors eine Endkappe angeordnet, welche mit der Rotorwelle verbunden ist, insbesondere kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig,
wobei die Endkappe am Rotorblechpaket und/oder an den Polköpfen anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Endkappe ebenfalls ein radiales Herauswandern der Wickelköpfe unterbunden ist. Insbesondere zusammen mit der Vergussmasse ist eine besonders gutes Halten der Wickelköpfe erreichbar.In an advantageous embodiment, an end cap is arranged on at least one axial end region of the rotor, which is connected to the rotor shaft, in particular non-positively, materially and / or positively,
wherein the end cap rests on the rotor core and / or on the pole heads. The advantage here is that by means of the end cap also a radial wandering of the winding heads is prevented. In particular, together with the potting compound a particularly good holding the winding heads can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Endkappe aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, oder einem Stahl, insbesondere Edelstahl, gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass wegen der Verwendung des somit unmagnetischen Werkstoffes keine Beeinflussung der Drehmomenterzeugung bewirkt ist.In an advantageous embodiment, the end cap is made of plastic, in particular as a plastic injection molded part, or a steel, in particular stainless steel. The advantage here is that due to the use of the thus non-magnetic material no effect on the torque generation is effected.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der dem Rotorblechpaket zugewandten Seite der Endkappe eine Erste Ausnehmung angeordnet,
insbesondere wobei die Erste Ausnehmung eine polygonale Innenkontur aufweist,
insbesondere wobei eine ebene Seitenfläche des Polygons an einer jeweiligen ebenen Außenfläche eines Wicklungsträgers anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass die Wicklungsträger mit ihrer flachen Außenseite anliegen dürfen und somit ein guter Halt durch die Endscheibe bewirkt ist.In an advantageous embodiment, a first recess is arranged on the side facing the rotor laminated core side of the end cap,
in particular wherein the first recess has a polygonal inner contour,
in particular, wherein a planar side surface of the polygon bears against a respective flat outer surface of a winding carrier. The advantage here is that the winding support may rest with its flat outside and thus a good hold is effected by the end plate.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Erste Ausnehmung eine diskrete Drehsymmetrie auf, deren Drehachse parallel zur Rotorwellenachse ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Fertigung der polygonalen Kontur der Ausnehmung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the first recess has a discrete rotational symmetry whose axis of rotation is parallel to the rotor shaft axis. The advantage here is that a simple production of the polygonal contour of the recess is made possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der von den beiden Endkappen und dem Rotorblechpaket überdeckte axiale Bereich den von dem Wicklungsträger überdeckten axialen Bereich, insbesondere der erstgenannte Bereich größer ist als der letztgenannte Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass der Bereich der Wickelköpfe abgedeckt ist von den Endkappen. Somit sind diese geschützt und gegen radiales oder axiales Herauswandern begrenzt. Verstärkt wird die Begrenzungsfunktion mit der eingesetzten Vergussmasse.In an advantageous embodiment, the axial region covered by the two end caps and the rotor laminated core comprises the axial region covered by the winding carrier, in particular the first region being larger than the last-mentioned region. The advantage here is that the area of the winding heads is covered by the end caps. Thus, these are protected and limited against radial or axial outward migration. The limiting function is reinforced with the potting compound used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der von den Polköpfen zusammen mit den Deckschiebern und den Endkappen umgebene Innenraum des Rotors mit Vergussmasse aufgefüllt, welche die Einzelwicklungen und die Wicklungsträger umgibt. Von Vorteil ist dabei, dass die mechanische Stabilität verbessert ist, insbesondere die Schwingfähigkeit unterdruckbar ist. Außerdem ist die Wärmeableitung verbessert, insbesondere nach radial außen und auch ein wenig zur Rotorwelle hin.In an advantageous embodiment of the surrounded by the pole heads together with the cover slides and the end caps interior of the rotor is filled with sealing compound surrounding the individual windings and the winding support. The advantage here is that the mechanical stability is improved, in particular the ability to vibrate is under pressure. In addition, the heat dissipation is improved, in particular radially outward and also slightly towards the rotor shaft.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist mindestens eine der Endkappen an ihrer axialen Stirnseite mindestens eine weitere Ausnehmung auf, welche in die Erste Ausnehmung mündet,
insbesondere wobei die weitere Ausnehmung durchgehend durch die Wandung der Stirnseite ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Eingießen der Vergussmasse in einfacher Weise ausführbar ist. Dabei ist die Rotorwellenachse vorzugsweise parallel zur Gravitationsrichtung ausgerichtet.In an advantageous embodiment, at least one of the end caps has on its axial end side at least one further recess, which opens into the first recess,
in particular wherein the further recess is continuous through the wall of the end face. The advantage here is that pouring the potting compound is carried out in a simple manner. In this case, the rotor shaft axis is preferably aligned parallel to the direction of gravity.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
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Wie in den Figuren gezeigt, weist der Rotor des erfindungsgemäßen Elektromotors, insbesondere fremderregten Synchronmotors, eine Rotorwelle
Das Rotorblechpaket
Jeder Strahlenbereich ist gleichartig ausgeformt und weist in radialer Richtung eine tangential gemessen konstante Wandstärke auf. Nur am radialen Endbereich ist ein Schwalbenschwanzartiger Verlauf ausgeführt. Hierzu sind in dem in Umfangsrichtung und entgegen der Umfangsrichtung liegenden jeweiligen Endbereich, also an den beiden äußeren Kantenbereichen, zwei in axialer Richtung sich gleichförmig erstreckende Hinterschnitte vorgesehen, die einer V-förmigen Nut ähneln. Dabei verläuft eine Nutwand tangential, also mit 90° zur radialen Richtung, oder zumindest ungefähr senkrecht oder mit einem Winkel zwischen 50° und 130° zur radialen Richtung. Die andere Nutwand verläuft mit einem Winkel zwischen 10° und 45° zur radialen Richtung. Somit ist jeder Strahlenbereich an seinem äußeren Bereich schwalbenschwanzartig ausgeführt, also mit einer in tangentialer Richtung nach radial außen zunehmenden Wandstärke.Each beam area is similarly shaped and has a tangentially measured constant wall thickness in the radial direction. Only at the radial end region a dovetail-like course is executed. For this purpose, in the circumferential direction and opposite to the circumferential direction lying respective end region, ie at the two outer edge regions, two in the axial direction uniformly extending undercuts are provided, which are similar to a V-shaped groove. In this case, a groove wall extends tangentially, ie at 90 ° to the radial direction, or at least approximately perpendicular or at an angle between 50 ° and 130 ° to the radial direction. The other groove wall extends at an angle between 10 ° and 45 ° to the radial direction. Thus, each beam area is designed dovetailed at its outer region, ie with a radially increasing in the tangential direction radially outward wall thickness.
In den so gebildeten Hinterschnitt greift eine entsprechende Ausnehmung des Polkopfes ein, wobei der Polkopf
Der Polkopf
Die Einzelbleche sind als Stanzteile aus Blech gefertigt. Das Blechpaket ist hierbei stanzpaketiert, klebeverbunden, insbesondere mit Backlack klebeverbunden, und/oder schweißverbunden. Dabei wird diese Verbindung beim Polkopf
In Umfangsrichtung sind die nächstbenachbarten Polköpfe
Dabei reicht ein am jeweiligen Deckschieber
Nach radial außen weist der Deckschieber
Der Deckschieber
Die Deckschieber
Die Einzelwicklungen
Der Wicklungsträger
Mit seinem Hohlraum wird der Wicklungsträger
Außerdem ist der Wicklungsbereich mit Vergussmasse
Die axial über das Rotorblechpaket
Die Endkappen
Auf diese Weise ist ein möglichst gutes Begrenzen der bei Drehbewegung durch Zentripetalkraft nach außen gedrückten Wickelköpfe erreichbar. Außerdem liegen die flachen Seiten der Wicklungsträger
Die Endkappen schließen also den Rotor beidseitig ab und weisen zwei Ausnehmungen
Die Ausnehmungen
Die Endkappen
Der Verguss
Der in den Figuren nicht gezeigte Stator ist beispielhaft als Stator eines Drehstrommotors ausführbar. Somit erzeugen die Statorwicklungen ein Drehfeld. Der Rotor ist mittels Lager am Stator gelagert.The stator, not shown in the figures is exemplary executable as a stator of a three-phase motor. Thus, the stator windings generate a rotating field. The rotor is mounted on the stator by means of bearings.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rotorwellerotor shaft
- 22
- RotorblechpaketLaminated core
- 33
- Hinterschnitt, insbesondere NutUndercut, in particular groove
- 3030
- Wicklungsträgerwinding support
- 3131
- EinzelwicklungSingle winding
- 6060
- Polkopfpole head
- 6161
- Rundungcurve
- 7070
- DeckschieberSliding cover
- 7171
- Schwertsword
- 7272
- Höcker, insbesondere ErhebungHump, in particular elevation
- 7373
- Deckflügelelytra
- 110110
- Endkappeendcap
- 111111
- Ausnehmungrecess
- 120120
- Vergussmassepotting compound
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