DE10306112A1

DE10306112A1 - Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung bei Bauteilen von Elektroantrieben, vorzugsweise bei elektronisch kommutierten Synchronmotoren mit Stator und Außenläuferrotor

Info

Publication number: DE10306112A1
Application number: DE10306112A
Authority: DE
Inventors: Lothar Sachse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung bei Bauteilen von Elektroantrieben, vorzugsweise bei elektronisch kommutierten Synchronmotoren mit Stator und Außenläuferrotor. Bei Bauteilen von EC-Motoren wird öfter Metallgussteil-Material durch Bauteile aus Kunststoff ersetzt. Kosten und Wirbelstromverluste werden so eingespart. Die Wärmeabfuhr wird aber dadurch unterbrochen. DOLLAR A Mit dieser Erfindung wird dieser Nachteil des Wärmestaus ausgeglichen durch eingelassene Metallschienen. Die leiten die Wärme heraus und strahlen diese über Kühlflächen ab. Zusätzlich wird das den Rotor umgebende flüssige oder gasförmige Medium durch Schlitze im Rotor zur Kühlung über die Statorwicklung geleitet und wieder ausgestoßen.

Description

Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung bei Bauteilen von Elektroantrieben, vorzugsweise bei elektronisch kommutierten Synchronmotoren mit Stator und Außenläuferrotor.
Es ist bekannt aus Kostengründen Metallgussteil-Material bei Bauteilen von EC-Motoren durch Bauteile aus Kunststoff zu ersetzen. Dabei wird neben der Kosteneinsparung auch der Verlust durch Wirbelstromerwärmung eingespart. Die Wärmeleitfähigkeit der Metalle hat jedoch gleichzeitig der Wärmeabfuhr aus dem Statorinneren gedient. Dieser Kühleffekt ist bei der Verwendung von Kunststoffgehäusen unterbrochen.
Bei dem im Patentanspruch 1 formulierten Erfindung wird ein Vorschlag aufgeführt, der diesen Nachteil des Wärmestaus ausgleicht. In axialer Richtung eingelassene Metallschienen (12) am Umfang der Kunststoffbuchse bieten großflächig einen Wärmekontakt (13) zur zylindrischen Aussparung des Statorblechpaketes und leiten die Wärme ab.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass in der Kunststoff- Buchse und im Kunststoff-Flansch keine Wirbelstromverluste mit Wärmeentwicklung entstehen und trotzdem die Wärme aus dem Inneren des Stators nach außen über die Metallschienen (12) abgeführt und die über daran angebrachten Kühlflächen (11) abgestrahlt wird. Das ist besonders wichtig bei leistungsstarken Motoren.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Im Kunststoff- Rotortopfboden, der preisgünstig das zylindrische Weicheisen-Magnetjoch (4) mit der Welle (1) des Rotors im Zentrum verbindet, sind zwei, eventuell durch Flügelansatz in der Wirkung verstärkte, Schrägschlitze (7) angeordnet, die, ganz gleich in welcher Drehrichtung der Rotor dreht, das den Rotor umgebende flüssige oder gasförmige Medium ansaugen und ausstoßen. Dabei wird das Statorpaket mit seiner Stromwicklung zwangsgekühlt. Eine aus wärmeleitendem Kunststoff gebildete Ummantelung des Statorpaketes schützt dieses dabei vor Angriffen durch das Medium.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 Rotor im Schnitt,
Fig. 2 Rotor in Draufsicht,
Fig. 3 Flansch in Draufsicht,
Fig. 4 Flansch mit Buchse aus Kunststoff im Schnitt.
Fig. 1 zeigt einen Rotor im Schnitt mit der Welle 1 aus Stahl oder aus Kohlefaser im Zentrum. Der Magnet 2 ist im Weicheisen-Magnet-Joch 4 eingeklebt und das wird durch den Kunststoff-Rotorboden 5 mit der Welle 1 zusammengehalten. Der Flügel 6 ragt über den Rotorboden hinaus und bringt so Kühlmedium zum Statorpaket.
Fig. 2 zeigt den Rotor in Draufsicht mit der Welle 1, den zwei Lüftungsflügeln 6 und die beiden Schlitze 10 von oben. Der Schnitt durch den Kunststoff-Rotortopfboden 8 ist daneben sichtbar mit dem Schlitz 7 und dem geschnittenen Flügel 9.
Fig. 3 zeigt den Flansch aus Kunststoff in Draufsicht mit den Metallstreifen 11, die als Kühlflächen wärmeleitend an den in der Buchse eingelassenen Metallschienen 12 befestigt, schwingungsfrei die Wärme vom Statorpaket abstrahlend, fest am Flansch verankert sind. Der Sitz des Lagers ist bei 14 zu sehen.
Fig. 4 zeigt den Flansch im Schnitt mit den als Kühlflächen dienenden Metallstreifen 11, die an den Metallschienen 12 wärmeleitend befestigt sind. Die Oberfläche 13 dieser Metallschienen ist zylindrisch ausgebildet, dadurch ergibt diese einen gut wärmeleitenden Kontakt zum aufzuschiebenden Statorblechpaket. Die Fläche für den Sitz der beiden Lager für die Welle ist bei 14 gezeigt. Bezugszeichenliste 1 Welle aus Stahl oder Kohlefaser
2 Magnet
3 Dichtlippe zum Flansch
4 Weicheisenjoch für Magnet
5 Kunststoff-Rotorboden
6 Flügel am Schlitz
7 Schlitz im Kunststoff-Rotorboden im Schnitt
8 Teil des Rotorbodens im Schnitt
9 Flügel am Schlitz im Schnitt
10 Schlitz in Draufsicht
11 Metallstreifen als Kühlflügel
12 Metallschienen eingelassen in Buchse
13 Zylindrische Fläche der Metallschienen für den aufsteckbaren Stator
14 Sitzfläche für die Lager der Welle

Claims

1. Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung bei Bauteilen von Elektroantrieben, vorzugsweise bei elektronisch kommutierten Synchronmotoren mit Stator und Außenläuferrotor, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kunststoff gefertigte, das Statorpaket und die Lager tragende, rohrförmige Buchse mit angeformtem Flansch so gestaltet sind, daß auf dem Umfang der Buchse, in axialer Richtung eingelassene Metallschienen (12) am kreisrunden Umfang der Buchse angepasst, großflächig einen guten Wärmekontakt zur zylindrischen Aussparung des aufgeschobenen Statorblechpaketes bilden.

2. Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Dauermagnete (2) des Rotors tragende, zylindrische Weicheisen-Magnetjoch (4) durch einen Kunststoff-Rotortopfboden (5) mit der im Zentrum angeordneten Rotorwelle (1) verbunden ist, in dem mindestens zwei gleich schräg, radial verlaufenden Schlitzöffnungen (7) angeordnet sind, welche in jeder Drehrichtung die Kühlung der Statorwicklung durch das Ansaugen und Ausblasen des den Rotor umgebenden flüssigen oder gasförmigen Mediums bewirken.

3. Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Metallstreifen (11) an den Enden der eingelassenen Metallschienen (12) angebracht sind, die als Kühlflächen fest verankert am Flansch schwingungsfrei die Wärme vom Statorpaket abstrahlen.

4. Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle (1) aus Kohlefaser im Zentrum des Rotors als Rotorwelle eingesetzt ist.

5. Energie und Kosten sparende Anpassung der Werkstoffanwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeleitfähiger Kunststoff den eine Wicklung tragenden Teil des Stators umschließt und diesen vor Einflüssen des gasförmigen oder flüssigen Kühlmediums schützt.