DE102013200436A1 - Coil carrier for an exciter coil, exciter coil assembly and stator assembly for a homopolar machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Spulenträger (13) für eine Erregerspulenanordnung (11) zum Einsatz in einer Statoranordnung (9) einer Homopolarmaschine (1), umfassend: – ein oder mehrere Spulenträgerteile (16) zur Aufnahme einer ringförmigen Erregerspule (12); und – ein oder mehrere an dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen (16) vorgesehene Halteelemente, die so an den Spulenträgerteilen (16) angeordnet sind, dass sie bei Aufsetzen der Spulenträgerteile (16) auf die Erregerspule (12) radial nach außen weisen.The invention relates to a coil support (13) for an excitation coil arrangement (11) for use in a stator arrangement (9) of a homopolar machine (1), comprising: - one or more coil support parts (16) for receiving an annular excitation coil (12); and one or more holding elements provided on the one or more coil support parts (16), which are arranged on the coil support parts (16) such that they point radially outward when the coil support parts (16) are placed on the excitation coil (12).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Homopolarmaschinen mit einer statorfesten Erregerspulenanordnung.The present invention relates to the field of homopolar machines having a stator-fixed exciting coil arrangement.
Stand der TechnikState of the art
Elektrische Maschinen in Form von Homopolarmaschinen eignen sich für bestimmte Einsatzbereiche, in denen eine geringe Drehmomentwelligkeit und geringe Rastmomente erforderlich sind, vor allem bei Auftreten von elektrischen Fehlern wie Kurzschlüssen und dergleichen. Insbesondere für den Einsatz in Lenksystemen für Kraftfahrzeuge können Homopolarmaschinen als Lenkunterstützungsantrieb verwendet werden.Electric machines in the form of homopolar machines are suitable for certain applications in which a low torque ripple and low cogging torques are required, especially in the presence of electrical faults such as short circuits and the like. In particular, for use in steering systems for motor vehicles Homopolarmaschinen can be used as steering assistance drive.
Aus der deutschen Patentanmeldung
Zur Anordnung der Erregerspulenanordnung im Inneren der Statoranordnung muss diese in der Regel zwei- oder mehrteilig vorgesehen werden, da ansonsten ein Einbringen der Erregerspule in die Statoranordnung, eine Befestigung der Erregerspule und die Führung der Anschlussdrähte für die Erregerspule in der Statoranordnung technisch sehr aufwändig sind. For the arrangement of the excitation coil arrangement in the interior of the stator arrangement, these generally have to be provided in two or more parts, since otherwise an introduction of the excitation coil into the stator arrangement, an attachment of the exciter coil and the guidance of the connection wires for the exciter coil in the stator arrangement are technically very complicated.
Da es im Hinblick auf Konstruktion und Motorauslegung wünschenswert ist, die Statoranordnung vorzumontieren, sind die Freiheitsgrade zum Anbringen der Erregerspule innerhalb des Stators und zum Führen der entsprechenden Anschlussdrähte sehr begrenzt. Bisherige Verfahren gewährleisten des Weiteren keine ausreichende Dauerhaftigkeit bei der Festlegung der Erregerspulenanordnung. Insbesondere besteht eine Schwierigkeit darin, die Anschlussdrähte für die Erregerspulenanordnung nach außen zu führen, da diese bei einer Vormontage der Statoranordnung im Bereich des Luftspalts zwischen Statorzähnen und Rotorpolen angeordnet sein müsste. Dies ist jedoch aufgrund der zu verwendenden Drahtstärke der Anschlussdrähte schwierig, da diese dicker sind als der dazwischen liegende Luftspalt.Since it is desirable in design and motor design to pre-assemble the stator assembly, the degrees of freedom for mounting the exciter coil within the stator and for guiding the respective leads are very limited. Previous methods furthermore do not ensure sufficient durability in the definition of the exciter coil arrangement. In particular, there is a difficulty in routing the leads for the field coil assembly outward, as these would have to be located between stator teeth and rotor poles in the region of the air gap during pre-assembly of the stator assembly. However, this is difficult because of the wire thickness of the leads to be used because they are thicker than the air gap therebetween.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erregerspulenanordnung zum Aufbau einer Homopolarmaschine in einfacher Weise so in einer Statoranordnung zu fixieren, dass eine hohe Zuverlässigkeit der so aufgebauten elektrischen Maschine erreicht werden kann.It is an object of the present invention to fix an exciting coil assembly for constructing a homopolar machine in a simple manner in a stator so that a high reliability of the thus constructed electric machine can be achieved.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch den Spulenträger für eine Erregerspule einer Homopolarmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch die Erregerspulenanordnung, den Stator und das Verfahren zur Montage einer Erregerspulenanordnung in einer Statoranordnung einer Homopolarmaschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the coil carrier for an exciter coil of a homopolar machine according to claim 1 and by the exciter coil assembly, the stator and the method for mounting an excitation coil assembly in a stator assembly of a homopolar machine according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Spulenträger für eine Erregerspulenanordnung zum Einsatz in einer Statoranordnung einer Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend:
- – ein oder mehrere Spulenträgerteile zur Aufnahme einer ringförmigen Erregerspule; und
- – ein oder mehrere an dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen vorgesehene Halteelemente, die so an den Spulenträgerteilen angeordnet sind,
- - One or more coil carrier parts for receiving an annular excitation coil; and
- One or more holding elements provided on the one or more coil carrier parts and thus arranged on the coil carrier parts,
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Erregerspulenanordnung zum Einsatz in einer Statoranordnung einer Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend den obigen Spulenträger und eine ringförmige Erregerspule, die in dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen aufgenommen ist. According to another aspect, there is provided an exciting coil assembly for use in a stator assembly of a homopolar machine, comprising the above coil carrier and an annular excitation coil received in the one or more coil support members.
Eine Idee des obigen Spulenträgers besteht darin, eine Erregerspulenanordnung aufzubauen, die ins Innere einer Statoranordnung eingeschoben und dort fixiert werden kann. Dazu weist der Spulenträger eine geeignete Halteeinrichtung mit einem oder mehreren Halteelementen auf, die es ermöglicht, die Erregerspulenanordnung an der gewünschten Position im Inneren der Statoranordnung zu fixieren. Dazu ist der Spulenträger so ausgebildet, dass eine Befestigung im Inneren einer zylinderförmigen Statoranordnung eines Außenstators an einer vorgegebenen Position möglich ist. Dazu kann eine Befestigungseinrichtung mit einem oder mehreren Befestigungselementen vorgesehen sein, die beispielsweise mithilfe einer Schraub-, Bolzen-, Rast- oder sonstigen Form- oder Kraftschlussverbindung vorgesehen wird. Insgesamt ist die Halteeinrichtung des Spulenträgers, mit dem die Erregerspulenanordnung gebildet wird, so ausgebildet, dass nach dem Einschieben der Erregerspulenanordnung ins Innere der zylinderförmigen Statoranordnung eine feste Montage an einem vordefinierten Ort innerhalb der Statoranordnung möglich ist,.One idea of the above coil carrier is to construct an excitation coil assembly which can be inserted inside a stator assembly and fixed there. For this purpose, the bobbin on a suitable holding device with one or more holding elements, which makes it possible to fix the field coil assembly at the desired position in the interior of the stator assembly. For this purpose, the coil support is designed such that an attachment in the interior of a cylindrical stator arrangement of an external stator at a predetermined position is possible. For this purpose, a fastening device may be provided with one or more fastening elements, which is provided for example by means of a screw, bolt, latching or other form or frictional connection. Overall, the holding device of the bobbin, with which the field coil assembly is formed, is formed so that after inserting the field coil assembly into the interior of the cylindrical stator assembly, a fixed mounting at a predefined location within the stator assembly is possible.
Weiterhin können der eine oder die mehreren Spulenträgerteile einen, insbesondere nach außen geöffneten, U-förmigen Querschnitt aufweisen, um die Erregerspule aufzunehmen. Furthermore, the one or more coil carrier parts may have a U-shaped cross section, which is open in particular to the outside, in order to receive the exciter coil.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Halteelement einem Nutenstein entsprechen, der insbesondere eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Schraube aufweist. According to one embodiment, the holding element may correspond to a sliding block, which in particular has a threaded bore for receiving a screw.
Es kann vorgesehen sein, dass das Halteelement einem Rastelement entspricht, um in einer Nut in einer Innenausnehmung der Statoranordnung oder einem radial nach innen vorstehenden Befestigungselement in der Innenausnehmung der Statoranordnung zu verrasten. It can be provided that the retaining element corresponds to a latching element in order to lock in a groove in an inner recess of the stator assembly or a radially inwardly projecting fastener in the inner recess of the stator assembly.
Es können mehrere Spulenträgerteile tangential aneinandergesetzt oder in axialer Richtung aneinander gesetzt sein.It can be set tangentially tangent or set in the axial direction together several coil carrier parts.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Stator für eine Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend:
- – eine Statoranordnung mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung zur Aufnahme eines Rotors;
- – ein oder mehrere in der Innenausnehmung vorgesehene Befestigungselemente; und
- – die obige Erregerspulenanordnung;
- - A stator assembly having a cylindrical inner recess for receiving a rotor;
- - One or more provided in the inner recess fastening elements; and
- The above exciting coil arrangement;
Weiterhin kann die Erregerspulenanordnung einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der Innenausnehmung der Statoranordnung.Furthermore, the exciter coil arrangement can have an outer diameter which is smaller than an inner diameter of the inner recess of the stator arrangement.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eines der Halteelemente einen Nutenstein aufweist, der durch eine Schraube in der Statoranordnung gehalten ist.It can be provided that at least one of the holding elements has a sliding block, which is held by a screw in the stator assembly.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Erregerspule durch die Schraube elektrisch kontaktiert sein.According to one embodiment, the excitation coil may be electrically contacted by the screw.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Erregerspulenanordnung einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein Innendurchmesser der Innenausnehmung der Statoranordnung, wobei das eine oder die mehreren Halteelemente elastisch ausgebildet sind, so dass die Erregerspulenanordnung in axialer Richtung in die Innenausnehmung eingeschoben und dort mit dem einen oder den mehreren Befestigungselementen verrastet werden kann.According to one embodiment, the excitation coil arrangement may have an outer diameter which is greater than an inner diameter of the inner recess of the stator arrangement, wherein the one or more holding elements are elastic, so that the exciting coil arrangement is inserted in the axial direction into the inner recess and there with the one or the can be locked several fasteners.
Insbesondere kann das Befestigungselement eine umlaufende Statornut in der Innenausnehmung oder einen umlaufenden Vorsprung umfassen. In particular, the fastening element may comprise a circumferential stator groove in the inner recess or a circumferential projection.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Aufbau eines Stators für eine Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend:
- – Einschieben der obigen Erregerspulenanordnung in eine Statoranordnung mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung; und
- – Koppeln des einen oder der mehreren Halteelemente mit dem einen oder den mehreren Befestigungselementen der Statoranordnung, um die Erregerspulenanordnung in der Innenausnehmung der Statoranordnung zu befestigen.
- - Inserting the above exciting coil assembly in a stator assembly having a cylindrical inner recess; and
- - Coupling of the one or more holding elements with the one or more fastening elements of the stator assembly to secure the excitation coil assembly in the inner recess of the stator assembly.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Bodenseitig des topfförmigen Gehäuseteils
An der Welle
Der Rotor
Die Statoranordnung
Es ist eine im Wesentlichen ringförmige Erregerspulenanordnung
Die Erregerspule
Auf der Spulenaußenseite der Erregerspule
Beim Aufbau der Homopolarmaschine
Beispielsweise mithilfe einer Montagehilfsanordnung wird die Erregerspulenanordnung
Die Anschlussdrähte der Erregerspule
Nach Anziehen der Schrauben
Das Vorsehen der Erregerspulenanordnung
In einer alternativen Ausführungsform kann die elektrische Kontaktierung der Erregerspule
- A) Im Motorgehäuse sind längs zur Motorachse innerhalb des Gehäuses
2 Auswölbungen, wie beispielsweise Sicken, Kanäle und dergleichen, vorgesehen, in denen jeweils getrennt voneinander die Verbindungen von einem externen Anschluss zu zwei derSchrauben 14 liegen. Die elektrische Kontaktierung erfolgt mittels derSchrauben 14 über das Gewinde indem Nutenstein 17 , der elektrisch leitend ausgebildet ist,zur Erregerspule 12 . Dazu ist dieErregerspule 12 mit den beiden Enden an zwei der Nutensteine17 angeschlossen. - B) Alternativ kann die elektrische Kontaktierung direkt von außen auf die
Schraube 14 erfolgen.
- A) In the motor housing are longitudinal to the motor axis within the
housing 2 Arches, such as beads, channels and the like, provided, in which each separate from each other, the connections from an external terminal to two of thescrews 14 lie. The electrical contact is made by means ofscrews 14 over the thread in thenut 17 , which is electrically conductive, to theexciter coil 12 , This is theexciter coil 12 with the two ends on two of the slidingblocks 17 connected. - B) Alternatively, the electrical contact directly from the outside on the
screw 14 respectively.
Anstelle der Schrauben
Die Erregerspulenanordnung
Anstatt durch Schrauben
Die Befestigungselemente können auch mit einer Presspassung in die in der Statoranordnung
Anstelle der vor dem Einsetzen der Erregerspulenanordnung
Die Erregerspulenanordnung
In einer weiteren Ausführungsform können die Befestigungselemente durch einen fest montierten Vorsprung im Inneren der Statoranordnung
Wie in
Die Erregerspulenanordnung
In einer Ausführungsform können die Ränder des Spulenträgers
Wie in
Wird die Erregerspulenanordnung
Selbstverständlich können die zuvor beschriebenen, vor dem Einsetzen der Erregerspulenanordnung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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