DE1788132A1 - Spulenkoerper fuer die Erregerwicklung eines Synchronmotors - Google Patents

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Ί788132

H.SEILER, J. PFENNING

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1. September 1971

Mallory !Timers Continental S.p.A. Frosinone (Italien), Ho. 151, Via A. J?abi

Spulenkörper für die Erregerwicklung eines Synchronmotors

Für diese Anmeldung werden die Prioritäten der entsprechenden US-Anmeldungen Serial ijo. 664 535 vom 30. August 1967 und Serial .Uo. 664 967 vom 1. September 1967 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronmotor, dessen Spulenkörper als Träger der Seitenwandungen des Gehäuses und der Statorpole dient.

Es ist bereits ein derartiger Synchronmotor bekannt geworden, der einen vorgeformten Spulenkörper als Träger der Seitenbleche des Gehäuses und der Statorpole aufweist (französische.-Patentschrift 1 452 023).

Ein Problem, welches sich im Zusammenhang mit der Verwendung von Synchronmotoren ergibt, liegt in der Anwendung des Zahhraduntersetzungsgetriebes für den Motor. Wenn es beispielsweise erforderlich wird, daß eines der Zahnräder des

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Zahnradgetriebes infolge Beschädigung ausgewechselt werden muß, so kann dieses nur dadurch erreicht werden, daß man den gesamten Motor bzw. die gesamte aus dem Synchronmotor und dem Getriebe bestehende Anordnung auseinanderbaut oder durch eine neue ersetzt. Oft ist es auch wünschenswert, das Untersetzungsverhältnis des Getriebes zu ändern, so daß man z.B. exne höhere Ausgangsgeschwindigkeit erhält, jkuch hierfür ist es bei den bekannten Anordnungen erforderlich, den gesamten Motor auszubauen» um ihn mit einejr Zahnradfolge zu versehen, welcne den J)ixf erenzbetrag der Ausgangsgeschwindigkeit ergänzt.

Obwohl bekannte Synchronmotore für bestimmte begrenzte Anwendungszwecke durchaus befriedigend arbeiten, weisen verschiedene Spulenkörper bzw» Wicklungen dann Nachteile auf, wenn ihr Anwendungsbereich erweitert werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders einfach aufgebauten und störungsunempfxndlichen Synchronmotor zu schaffen, wobei besonderer !ufert auf die Ausbildung des Spulenkörpers gelegt wird und wobei an diesem Mittel vorzusehen sind, die das Auswechseln und Befestigen des Getriebes für den Synchronmotor erleichtern.

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Erfindungsgemäß kann z.B. der Spulenkörper in geeigneter Weise so modifiziert werden, daß dieser als Kupplungselement eines herausnehmbaren Getriebes verwendet wird, so daß ein genauer Eingriff des Getriebezahnrades mit dem Kitzel des Motors ermöglicht wird» Darüber hinaus ist es möglich, den Spulenkörper in einer Weise abzuändern, welche eine genaue Anordnung der Statorpole des Motors sieherstellt. Des weiteren ist es auch vorteilhaft, den Spulenkörper mit knop artigen Ansätzen zu versehen, welche die auf den Spulenkörper einwirkenden Druek- und Zugkräfte auf ein kleinstes Maß herabsetzen. Der Spulenkörper ist in den Zwischenraum zwischen den Gehäusehälften bzw. deren Endplatten und dem scheibenförmigen Permanentmagneten, welche die Foldpole des Motors einschließt, eingebracht.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Synchronmotors und es bedeutet«

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des erfin-

dungsgemäöen Spulenkörpers für einen Synchronmotor!

lig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Synchronmotors gemäß Pig. 1}

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Pig. 3 eine perspektivische Draufsicht auf

den Motor im zusammengehauten Zustand;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 11-11 von I¹Ig. 3 und

Tig. 5 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines fluchtend zum Spulenkörper befestigbaren Getriebegehäuses.

Me erfindungsgemäße Ausbildungsform eines Synchronmotors mit eindeutig vorgebbarer Drehrichtung bezieht sich auf einen automatisch ausrichtbaren Spulenkörper für die Erreger wicklung. Der im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildete Spulenkörper setzt sich aus einem rohrförmigen Abschnitt mit einheitlich aus denselben geformten, radial nach außen gerichteten Planschteilen zusammen.

In Pig. 1 der beiliegenden Zeichnungen ist der muldenartige Spulenkörper dargestellt und allgemein mit der Kummer bezeichnet. Der Spulenkörper 141 kann aus einem geeigneten thermoplastischen Material etwa einem Polykarbonat oder ähnlichen Stoffen hergestellt werden* Des weiteren kann der Spulenkörper auch aus einem geeigneten Kunstharz und aus Plasten, wie etwa Phenolen, gefertigt sein. Der Spulenkörper

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besteht aus dem rohrartigen Abschnitt 147» welcher durch die Ringflansche 139 und 139' oben und unten begrenzt wird. Pie zusammen mit den Flanschen aus einem Stück bestehenden oder in einem Stück montierten Zapfen 140 sind untereinander in gleichen Abständen auf der oberen Fläche des Flansches 139 angebracht und erstrecken sich rechtwinklig von diesem weg«, Bezüglich des Bohrt eil es 147 sind an deren inneren Oberfläche sich radial nach innen erstreckende Hippen 135 vorgesehen. Die Hippen 135 verlaufen in ihrer Längsrichtung parallel zu der Achse der Bohrung 148 über deren gesamte Höhe.

Die Montagezapfen 140 besitzen eine Achse, die im wesentlichen parallel zur Hauptsache des Spulenkörpers liegt. Es soll Erwähnung finden, daß die Montagezapfen aus dem gleichen Material, etwa aus Plastikstoffen o. dgl., hergestellt sind, wie der Spulenkörper selbst. Die Form der Montagezapfen 140 ist so gewählt, daß em reibungsfreies Einführen derselben in die schlüssellochartig ausgebildeten Öffnungen 113 in die Abdeckung 152, die einen Seil des G-etriebegehäuses 180 (s* Fig. 5) darstellt, sichergestellt wird. Jeder Zapfen besteht aus einem Kopfteil und einem darunterliegenden im Querschnitt verkleinerten Abschnitt, wobei nach Einführen desselben in die Schlussellochförmige Öffnung durch mäßigen Druck bzw. eine kurze Drehbewegung die

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Befestigung des Zahnradgetriebes auf dem Motorteil bzw. umgekehrt die Lösung beider voneinander leicht möglich ist. Die Leitflächen jedes Zapfens bestehen aus einem Flansch oder einem schulterartigen Ansatz 149» welcher durch die entsprechende zugeordnete Öffnung 145 der unteren Endplatte ; 144 hindurchragt und mit der Unterseite des Gehäuseteils 152 des Untersetzungsgetriebes in Eingriff bringbar ist. Die Zapfenglieder 140 sind, wie in Fig. 1 dargestellt, in ihrem Querschnitt in Form eines doppelten D ausgebildet, wodurch die Verschlußfähigkeit mit der Unterseite des Gliedes 152 des Zahnradgetriebes erleichtert wird. Die Mut 1^70 trennt die D-förmigen Abschnitte des Zapfens voneinander.

Obgleich die Zapfenglieder, wie in Fig. 1 dargestellü, vorzugsweise flach ausgebildete schulterartige Ansätze besitzen, muß andererseits auch betont werden, daß deren Führungskanten innen hohl, abgerundet oder eckig bzw. winklig ausgeführt sein können, wobei sie für die entsprechende Öffnung innerhalb des Montagechassis die Einführung erleichternd zusammendrückbar sind, so daß schließlich eine feste Verbindung zwischen Zapfen und entsprechender Öffnung im Gehäuse des Getriebes herstellbar ist. Während des Einführens der Zapfen in die Öffnungen des Gehäuses werden diese zusammengedrückt und nach dem Austritt der Führungs-

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kante des Zapfens durch, die entsprechende zugehörige Öffnung in dem Untersetzungsgehäuse schnappen diese wieder zurück auf ihre normale Spreizstellung, wobei die flanschartige Kante an der Unterseite des Gehäuses eingreift, so daß eine wirksame Befestigung des Motors mit dem Gehäuse des Zahnradgetriebes erreicht wird.

Die vorerwähnten als integrierte Bestandteile zu dem Gehäuse gehörenden Montagezapfen machen die Verwendung ' zusätzlicher Härtungsmittel oder Spezialwerkzeuge nicht erforderlich, jus ist selbstverständlich möglich, die Montage-^·

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zapfen je nach den verschiednen Verwendungszwecken in unter- '

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schiedlicher Weise abzuändern, insbesondere können mehr als nur drei derartige Zapfen z.B. bei der Anbringung von größeren Motoren an ein Zahnradgetriebe vorgesehen werden.

Die rippenartigen Vorsprünge 135, die sich radial in die ι Bohrung 148 erstrecken, sind ebenfalls integraler Bestandteil des bpulenkörpers. Diese .Rippen werden als lokalisieren-! de -feHihrungsglieder für die Lagebsstimmung der Statorpole innerhalb der Bohrung 148 verwendet. Die Statorpole sind in Fig. 2 mit den Bezugszeichen 111 und 112 bezeichnet und verlaufen senkrecht von der oberen Fläche des Gehäuseteils 110 und von der unteren Stirnfläche des Gehäuseteils 144» wobei sie sich jeweils bei zusammengebautem Motorgehäuse

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aneinander- bzw. ineinanderfügen.

Die Ansätze 134 sind in gleichen Abständen auf dem ringartigen Plansch 139' des Spulenkörpers befestigt und sichern die vorbestimmte lage des Spulenkörpers bezüglich des oberen tassenförmigen Gehäuseteils 110. Die Zapfen 134 nehmen darüberhinaus einen großen Prozentsatz der Druckfestigkeit und der Zugkraft auf, die auf den Spulenkörper ausgeübt werden.

In I¹Ig. 2 ist der Synchronmotor in perspektivischer auseinandergezogener Darstellung allggmein mit dem Bezugszeichen 1?1 versehen. Der selbststartende Synchronmotor weist an seinem oberen Ende die Deckplatte 110 und an seinem unteren Ende die Gehäusehälfte 144 auf und sehließt in seiner Mitte die ringförmige Scheibe 130 ein, welche aus einem geeigneten magnetischen Material hergestellt ist, etwa aus kaltgewalztem Stahl oder ähnlichem. Jede der Gehäusehälften 110 und 144 besitzt einen äußeren zylindrischen Rand 172 und 173. Wie weiter aus Pig. 4 zu ersehen ist, können die beiden äußeren Randteile jeder der Gehäusehälften oder Endplatten so ineinandergepaßt werden, daß sie ein geschlossenes Gehäusej

für den Synchronmotor bilden. Eine Vielzahl von Statorpolen ' 111 und 112 sind aus den Endplatten 110 und 144 derart ausgestanzt, daß radiale Ausnehmungen entstehen, wobei die Stator-:

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pole vorzugsweise rechtwinklig von den Endplatten abstehen. Wenn die beiden Gehäuseteilen zusammengebracht sind, greifen die Statorpole der oberen und der unteren Endplatte gegenseitig ineinander* so daß sie auf einem Kreis liegend durch die Rippen innerhalb der Bohrung 148 in dem Spulenkörper geführt eine vorbestimmte Lage einnehmen können.

Die Feldspule 137 liegt innerhalb des Spulenkörpers 141 und ist auf diesen aufgewickelt. Die Zuleitungen 133 der Spule 137 werden durch eine Öffnung 116· innerhalb des I¹I anseht eil es 139' des Spulenkörpers und durch eine Öffnung 160 der oberen Endplatte 110 nach außen geführt. Die Leitungen 133 sind an eine nicht dargestellte geeignete Wechselstromquelle angeschlossen. Wie in !"ig. 11 dargestellt, greifen die Zapfenglieder 134 durch eine der vorbestimmten Öffnungen, welche durch das Ausstanzen der Statorpole aus der oberen Endplatte 110 gebildet sind, hindurch, so daß eine vorbestimmte Lokalisierung des Spulenkörpers und somit der Feldspule bezüglich der Endplatte 110 ermöglicht wird.

Innerhalb der Endplatten 110 und 144 gelagert, und zwischen den jeweils entgegengesetzten Statorplatten 111 und 112, ist der Rotor 174 des Synchronmotors 171 eingebracht. Der Rotor besitzt eine geriffelte Ausgangswelle oder ein Ritzel 125, welches mit der Scheibe bzw. der Mabe 121 fest verbunden

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ist. Darüber hinaus weist der Rotor eine Welle 132, eine mit einer zentralen Öffnung versehene zylindrische Permanentmagnetscheibe 130, deren beide Oberflächen jeweils entgegengesetzte Polarität besitzen, und Rotorpole bzw. Laufkörper 128 und 128' auf» Die Läuferkörper stehen jeweils im direkten Eingriff mit dem Permanentmagneten, so daß diese entsprechend der Polarisation des Permanentmagneten magnetisiert sind. Da die. Arme bzw. Pole 29 und 29' deU Läuferkörper 128 und 128' alternierend ineinandergreifen, besitzt die Umfangsfläche des Läuferkörpers abwechselnd in Übereinstimmung mit den Polen 129 und 129' jeweils entgegengesetzte Polarität.

Die Habe 121 ist ein intregaler Bestandteil der gezahnten Welle und ist entlang ihrer Umfangsfläche mit Ausnehmungen 181 versehen, in welche die Pole 129' einpaßbar sind, wobei die Pole 129 gleichzeitig in die C-förmigem Basen 182 eingeführt werden. Somit sichern die Ausnehmungen 181 bzw. die .Nasen 182 der Scheibe die entsprechenden Abstände zwischen den angrenzenden Polen und bestimmen somit jeweils die Breite der zwischen den Rotorpolen vorhandenen Luftspalte. Die gezahnte Welle ist mit den Läuferkörpern 128 und 128' fest verbunden, wobei auch der Permanentmagnet 130 in geeigneter Weise durch Preßsitz durch Schweißen oder dergleichen fest angeschlossen ist.

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Die unterste Oberfläche des Permanentmagneten besteht aus einer Poloberfläche der einen Polarität, während die oberate Oberfläche des Permanentmagneten die entgegengesetzte Polarität aufweist. Die Polarität der Rotorpole 129, deren zugehöriger Läuferkörper 128 auf der obersten Oberfläche des Permanentmagneten aufliegt bzw* mit dieser in festem Eingriff steht, ist bestimmt durch die Polarität der obersten Oberfläche des Magneten. Die Polarität der Hotorpole 129', welche! unter der untersten Oberfläche des Permanentmagneten liegend mit dieser in Eingriff steht, wird durch die Polarität der untersten Oberfläche des Magneten bestimmt. Die Rotorpole 129 und 129' greifen alternierend ineinander, so daß die Hotorpolflachen abwechselnde Polarität aufweisen. Der Perma— < nentmagnet 1.30 ist aus einem geeigneten, gehärteten Ferritmaterial hergestellt. Die Läuferkörper bestehen aus einem geeigneten weichmagnetisierbaren Material, etwa aus kaltgewalztem Stahl oder dergleichen.

Die in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 175 zusammengefaßte JSinwegvorrichtung begrenzt die Drehbewegung des Rotors in einer Richtung und verhindert die Rotation des Motors in der falschen dichtung, sie ist nicht Gegenstand des vorliegenden Schutzbegehrens.

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Fig. 5 zeigt das mit dem Synchronmotor in vorteilhafter Weise fest verbindbare Untersetzungsgetriebe 180 in einer auseinandergezogenen perspektivischen Darstellung. Das Zahnradgetriebe 180 ist in ein tassenförmiges Gehäuse 152 eingebracht, welches entgegengesetzt zueinander ausgerichtete schlüssellochartige Schlitze 113, die in der Nähe der Peripherie vorgesehen sind, und die untereinander gleiche Abstände haben« Die schlüsseiförmigen Schlitze 113 nehmen die Zapfen 140 des in Pig* 4 dargestellten Spulenkörpers auf und ermöglichen eine feste Verbindung zwischen beiden. An der inneren Stirnseite des Gehäuseteils 152 ist eine Halterung 153 vorgesehen. Durch ein erstes Zahnrad 161 list eine erste Welle 160 im Preßsitz hindurchgebracht. j&Lne zweite Welle 162 ist in geeigneter Weise durch ein zweites Zahnrad 162 hindurchgesteckt und ebenfalls mit diesem drehsicher verbunden. Darüber hinaus befindet sich auf der zweiten Welle 165 noch ein Hitzelj 163. ifiine Basisplatte 166 des Getriebegehäuses 152, 166 j weist zwei Durchbohrungen 158 und 159, sowie eine größere ■ runde Durchbrechung 154 auf. In die .Bohrung 154 i^s"k eine j Buchse 156 einüringbar.¹ Die Welle 160 ragt frei durch die Bohrung 157 hindurch und ist durch Preßsitz unterhalb dieser j in die Bohrung 167 des .Ritzels 155 eingebracht, jfiine weitere Bohrung 168 innerhalb der Zentralachse des Gehäuseteils 152 ■

dient ala Anschlagbohrung für die Unterstützung der Herstellung einer geneuen Ausrichtung zwischen dem ititzel des Antriebs— I motors und dem Eingangszahnrad des Getriebes.

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Fig. 4- zeigt den Zapfen 144 in seinem eingebrachten Paßsitz in die s e hl iis s eiförmige Öffnung 113 innerhalb des G-ehauseteils 152 des Zahnradgetriebes. JSs ist zu sehen, daß der Motor 171 mit dem Zahnradgetriebe zusammen eine geschlossene einheit 175 bildend festverbunden ist. iis soll schließlich noch Erwähnung finden, daß eine genaue Ausrichtung des üitzels 125 gegen das Eingangszahnrad 162 des Getriebes sehr wichtig ist, damit ein Krohnenabrieb oder anderweitige schädliche Abnutzungen der Zahnräder vermieden werden.

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Claims (8)

Ansprüche

1. Synchronmotor mit einem die Erregerwicklung aufnehmenden vorgeformten- Spulenkörper, dadurch. g e kennzeichnet , daß der Spulenkörper vorzugsweise mit parallel zur Achse desselben verlaufenden und aus diesem hervorragen, eine Ankopplung weiterer Elemente ermöglichenden Zapfen versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet, daß die Zapfen des Spulenkörpers im Querschnitt doppel-D-förmig ausgebildet, und deren schulterförinige Teile mit den Kanten eines tietriebegehäuses in verschließbar festen Eingriff bringbar sind.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die doppel-D-förmigen Zapfen eine Schlitzung aufweisen, der dieselben in zwei Abschnitte unterteilt.

4. Vorrichtung nach Anspureh 1, dadurch gekennzeichnet;, daß die innere Peripherie des ringförmigen Teiles des üpulengehäuses die genauen Anordnungen der Statorpole des Synchronmotors ermöglichende Rippenglieder aufweist.

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fcAD ORIGINAL

5. Vorricntung nach Anspruch 4, dadurcii gekennzeichnet, daß sicii die Rippenglieder bezüglich der Drehachse des lotors in Längsrichtung auf der inneren Peripherie erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der-Spulenkörper alle Druckbelastungen und Zugkräfte,
die auf diese durch das G-ehäuse des Motors ausgeübt werden, aufnehmende Ansätze besitzt.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen des Spulenkörpers in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind, und zwar auf derjenigen Stirnseite des Spulenkörpers, die dem den jflansch tragenden
Ütützenglied entgegengesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen für die Erregerwicklung durch eine in
eine der Plansche des Spulenträgers eingebrachte Öffnung hindui'cnführbar sind.

Patentanwälte Seileru.Pfenning

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