DE1958501A1

DE1958501A1 - Hochleistungsmotor

Info

Publication number: DE1958501A1
Application number: DE19691958501
Authority: DE
Inventors: Guimbal Jean Marie Claude
Original assignee: GUIMBAL JEAN MARIE CLAUDE
Current assignee: GUIMBAL JEAN MARIE CLAUDE
Priority date: 1968-11-25
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1970-06-11
Also published as: GB1294106A; FR1594872A; BE741761A; CH518026A; US3599021A

Description

Erwin H. W. Kosel PATENTANWALT (958501

85OO Nürnberg vvi

Tuch»rgirt»n»ir. 14 - TiJ. (W 11) 55 A9 9t Kanzlei: Ludwigstr. 58

Jean, Marie, Claude G-UIlBAIi, 52, rue Henri-Dechaud, 42 - SAINT-ETIEOTE (Loire), Frankreich

Hochleistungsmotor

Die Erfindung betrifft einen Hochleistungsmotor, insbesondere einen bipolaren Motor mit Leitern im Eisenspalt, mit einem Stator, dessen Leiter im Eisenspalt oder in Aussparungen liegen können und mit einem Rotor mit einem Magnetkern und einer Magnetwieklung, durch die der Magnetfluß des Rotors erhöht werden kann.

Bei bekannten Motoren sind die Rotoren üblicherweise so gebaut, daß die Pole vorstehen oder daß die Rotoren glatt sind.

Bei den Motoren mit vorspringenden Bestücken sind die Pole von Spulen umgeben, die von einem erweiterten Teil gegenüber dem Anker gehalten werden. Außerdem werden die Spulen an drei ihrer Seiten gegen eine Wand gedrückt. Aus diesem Grunde haben sie nur eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber der durch die Drehbewegung des Rotors erzeugten Zentrifugalkraft und können auch nicht wirksam gekühlt werden.

Bei Schnellaufenden Motoren wird die Bauweise mit glatten Rotoren angewandt, bei denen eine bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber der Zentrifugalkraft besteht. Die Leiter sind dabei in Aussparungen angeordnet, die ihrerseits in die Magnettrommel eingefräst sind. Aber auch hier sind sie von allen Seiten umgeben und eine einwand— freie Kühlung solober Motoren läßt siob noch schwerer erreichen als bei den anderen Motoren der vorher beschriebenen Art, Zur Halterung der an den Enden befindlichen Spiralwindungsteile muß eine Hülse vorgesehen sein, deren Aufgabe es ist, die Wicklungen zu beiden Seiten eines Poles zusammenzuschließen. Diese Anordnung besitzt jedoob den Bachteil, daß mit der Hülse eine schwache Stelle gegeben ist, die siob bei schwierigen Bedingungen den Wirkungen der Zentrifugalkraft entgegensetzt.

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Mit der Erfindung sollen die vorstehend beschriebenen Mangel beseitigt und gleichzeitig ein stärkerer I¹IuB erreicht werden, wobei auch noch ausreichend Raum für eine Kühlung vorhanden sein soll. Außerdem wird mit der Erfindung ein verbessertes Verhalten unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft gewährleistet, was wMerum entweder eine Erhöhung der !laufgeschwindigkeit oder eine Konstruktion von größerem Durchmesser oder aber beides ermöglicht.

Zu diesem Zweck "bezieht sich die Erfindung auf einen Hochleistungsmotor mit einem Stator und einem mindestens zwei Pole aufweisenden Rotor, dessen Wicklung aus mindestens einer Spule für jeden Pol gebildet ist, wobei jede Spule aus einer Zusammenfassung von leitern besteht» die äur<ib eine Isolierung voneinander getrennt sind, wobei die Wicklung auf der Außenseite eines tromuelförifligen und zur RotoraGhse konzentrischen Magnetkernes angeordnet und ein Kühlkreis vorgesehen ist, der aus in den. bzw. zwischen den leitern des Rotors ausgebildeten Spalten, Wüten oder Kanälen besteht, in die ein Kühlmittel über einen SaßHselkanal eingeführt wird. Bei einem solchen Hochleistungsmotor wird die oben beschriebene Aufgabe erfindungsgemäS dadurch gelöst, daß die einzelnen leiter des Rotors jeweils als ein flaches leitendes und elektrisch zusammenhängendes Band ausgebildet sind, das um einen am Zylinder vorspringenden Pol herumgelegt ist, wobei die verschiedenen» übereinanderliegenden Leiterlagen zueinander konzentrische Zylinder bilden, deren Befestigung auf der !Drosmsel durch radial oder leicht schräg zu ihr verlaufende Bolzen erfolgt, und daß die Spalten für den Durchlauf des Kühlmittels quer zur Längsrichtung des Leiters verlaufen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Besohreibung eines den Erfindungsgedanken nicht einschränkenden Auafüorungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Hg. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung des Rotors nach der Erfindung}

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Verbindung zwischen zwei Teilen der längs und quer verlaufenden Bänder oder Streifen;

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Pig". 3 eine Abwicklung der beiden übereinander befindlichen Leiterlagen nach der Erfindung;

Pig. 4 einen Schnitt nach der Linie A-Ajäer Pig. 1;

Pig. 5 einen Schnitt nach der Linie B-B der Pig. 4 in vergrößerter Darstellung und

Pig. 6 eine perspektivische Teilansicht bei teilweise abgebrochenem Rotor.

Der dem erfindungsgemäßen und in Pigur 1 gezeigten Rotor zugeordnete, nicht gezeigte Stator kann eine Wicklung besitzen, die wie bei den herkömmlichen Motoren dieser Art in Aussparungen oder Nuten untergebracht ist, oder aber auch in dem Eisenspalt angeordnet sein kann, so wie dies bei den neueren Motoren der Pallist.

Der Rotor besitzt einen massiven Kern in Porm einer Trommel 1, der auf der Höhe der Pole einen Vorsprung 2 aufweist, so daß dadurch der Luftspalt zwischen den Eisenteilen im Bereich der Pole verringert wird u d es infolgedessen nicht mehr zu einem übermäßigen Energieverbrauch im Induktor kommt. Die Yorsprünge können dabei entweder schon unmittelbar bei der Fertigung am Trommelkörper vorgesehen sein oder aber auch nachträglich noch an diese angebracht werden.

Auf dem Trommelkörper befinden sich die Leiter 3, die ihrerseits jeweils aus einem flachen, leitenden und elektrisch zusammenhängenden Band oder Streifen bestehen, der um einen aus dem Tromme!körper bervorstelanden Pol 4 derart herumgelegt ist, daß die einzelnen übereinanderliegenden Leiterlagen 5 in bezug auf den Pol 4 zueinander konzentrische Zylinder bilden.

Die einzelnen flachen, leitenden und elektrisch verbundenen Bänder oder Streifen bestehen aus längsverlaufenden, zur Achse

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der Trommel 1 parallel angeordneten Bandabschnitten 6 und aus gekrümmten, quer verlaufenden Bandabscbnitten 7, welche die längsverlaufenden Bandabschnitte 6 paarweise derart miteinander verbinden, daß die Wicklung um jeden Pol 4 geschlossen wird (Pig. 1). Um jeweils eine, einem Pol 4 zugeordnete Spule zu erhalten, werden die flachen, leitenden Bänder oder Streifen durch Zwischenfügung einer Isolierschicht 8· (Figuren 4, 5 und 6) übereinandergelegt, mit .Ausnahme beispielsweise der Stelle 5a links in der ligur 3, wenn die Wicklung entsprechend der Darstellung mit einem Strom gespeist wird, der in der durch äen Pfeil Έ angegebenen Richtung fließt, und mit Ausnahme des feiles 5b der rechten Darstellung in Figur 3 auf deren oberster _ Ebene, wo die Wicklung derart ist, daß der Strom stets in der w gleichen Richtung fließt. Bei der Ausführung nach Wig. 3 sind die der rechten Anordnung identischen lagen 2, 4» 6 im trigonometrischen Sinne gewickelt, während bei den lagen 1, 5, 5 die Wicklung im entgegengesetzten Sinne verläuft. Damit ist sowohl an den feilen 5a als auch an den Seilen 5b ein Kontakt zwischen äen einzelnen Wicklungslagen gegeben.

Die einzelnen leitenden Band- oäer Streifenabsohnitte 6 oder sind unmittelbar an der Irommel 1 unter Zuhilfenahme von Schrauben oder Bolzen 9 befestigt (Figuren 4 bis 6). Der Schaft 10 dieser Schrauben 9 ist äurob eine Isolierung 11 von den leitenden Band- oder Streifenteilen isoliert, Br dient φ außerdem als magnetische Brücke zwischen dem Rotorkörper und

dem eigentlichen Eisenspalt im Oberfläebenbereich der leitenden Bandteile. Diese Befestigung der Eotorwicklung ermöglicht eine sehr viel robustere und gleichzeitig sehr viel wirtschaftlichere Montageanordnung des vorderen Teiles der Wicklung. Außerdem ist mit dieser Befestigung auch eine höhere Umfangsgeschwindigkeit möglich, so daß für den Rotor ein größerer Durchmesser gewählt und dadurch die leistung weiter erhöht werden kann.

Jig. 2 sind die einzelnen leitenden Band- oder Streifenteile 6 bzw, 7 vorzugsweise jeweils aus zwei flachen Bändern und 13 gebildet. Um die einzelnen Lagen In derselben Ebene

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wickeln zu können, sind die Bänder 12 und 13 etwa um den Betrag der Breite des Bandes seitlich gegeneinander verschoben. Infolgedessen befindet sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel das obere Band 12 des q.uerverlauf enden Bandabscbnittes 7 in Kontakt mit dem unteren Band 13 des längsverlaufenden Bandabschnittes 6. Andererseits ist das untere Band 13 dieses q,uerverlaufenden Bandabschnittes 7» allerdings an seinem anderen Ende, in Kontakt mit dem oberen Band 12 des längsverlaufenden Bandabschnittes 6, der sich auf der gegenüberliegenden Seite des Poles 4 befindet. Die Verbindung zwischen den einzelnen Bändern kann dabei durch Schrauben oder Bolzen 9 hergestellt werden. (Q

Um eine Ausdehnung der Bänder, 6, 7 infolge wechselnder Temperatur zu ermöglichen, sind beispielsweise im Bereich zwischen je zwei Schraubendurcbsteckbohrungen 14 sowohl in den längs als auch in den quer verlaufenden Bandabschnitten wellenartige Verformungen 15 vorgesehen (3?ig. 2), die bei sämtlichen übereinanderliegenden Bandabschnitten parallel ausgerichtet sind.

Nachdem die den einzelnen Polen 4 des Rotors zugeordneten und übereinanderliegenden leiterlagen 5 in der für sie bestimmten Stellung auf dem Trommelkörper angeordnet sind, werden sie der 3?orm des Trommelkörpers durch geeignete Auflageklötze 16 -

(Pig. 5 und 6) angepaßt. Diese als Parallelepipede ausgebildeten " und in Achsrichtung der Trommel 1 angeordneten Auflageklötze halten die übereinanderliegenden leiterlagen 5 mit der Trommel fest zusammen und dienen gleichzeitig als Gegenlager für die Schrauben 9, deren Schraubenköpfe in den Auflageklötzen 16 teil weise versenkt sind. Je nach leistung des Motors können die Auflageklotze 16 entweder voneinander getrennt sein oder sich auch gegenseitig "berühren, wobei sie zusagen mit den Zwischenräumen zwischen den durch die übereinanderliegenden ieiterlagen der den einzelnen Polen zugeordneten Spulen eine Art Kanal bilden, in den das Kühlmittel eingeleitet werden kann.

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Ea versteht sieb, daß auch nur ein einziger Auflageklotz angewendet werden kann, der dann sämtliche auf dem Trommelkörper übereinandergeschichteten ieiterlagen zusammenhält und * in dem die Sehraubenköpfe der Befestigungsschrauben 9, 10 gleichfalls versenkt sein können.

Durch die verschiedenen Ausbildungen wird eine weitaus wirtschaftlichere und robustere Montageanordnung erreicht als "bei den bisher bekannten Korsbruktionen, bei denen die Spulenkopfe stets durch Zwingen an den Rotorenden gehalten wurden. Es kommt somit auch nicht schon von vornherein 2ur Bildung von schwachen Stellen, an denen Motorschäden infolge eines Bruches oder Reißens der Motorbestanäteile auftreten können» die unter der Einwirkung der bei solchen Motoren entstehenden elektromechanischen und dynamischen Eräfte "besonders leicht verursacht werden·

Zum Yerbessera der Eüblwirkung wird das Kühlmittel von einem SantiBe!kanal aus zwischen den leitenden BamdaTosobnitten 12, 13 senkrecht zu deren Irängsricbtung und nicht mehr wie "bei den "bekannten Motoren, in längsricbinmg, hindurebgeleitet. Auf diese Weise kann der Querschnitt und damit die Wärmeaustausohflache beliebig groß gewählt «erden,

Zujäiesem Zweck (ffig, 5) wird die Isolierung 8 zwischen awei übereinander befindlichen Bandlagen derart unterbrochen» daß quer verlaufende Aussparungen 1? entstehen. Das seitlich as einen Ende 4er Irommel in Richtung des Keiles 1» (!ig, 6) anströmende Etiblsiittel dorobströmt äamn diese quer verlaufenden Aussparungen 17 and gelangt doroh ±n den Bsmetabsebnitten ausgebildete, radial verlaufende Ausnehmungen 18 naob aaßem. Zum Irböbem 4er Ktthlwirkuu^ besteht der Zuführungskanal für das Kühlmittel aus einer aus verstärktem Kunststoff bestehenden, mn sich "bekanatea UBBamtelixog 19» wolsei jeäoob zwischen dieser und den Botorepule» ein Zwieobenraae 20 vorgeaeben ist, in üen des Eühlmittel einströsit· Seoo des BarofaB-ferSsism der quex ver-Isufenden Aussparungen 1?» der radial verlaufenden Ausnehmungen and der Sjmäle 21, die in den hoblen Strefess 22 gebildet sind» "bsi denen eins Sobiotstung vorgegeben sein teram und die als iöp die -awmmnmlsxm 19 iieneia. -teitt- das Ktthleittel im den

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Eisenspalt des Motors ein.

an/ ITach einer anderen Ausführüngsform der Erfindung sind den sich gegenüber liegenden Flächen der Bänder 12 und 13» welche die Bandabschnitte 6 und 7 bilden, Hüten 24 derart eingefräst (3?ig. 2), daß in bezug auf die Längsrichtung der Bandabschnitte 6 und 7 quer verlaufende Kanäle 25 erhalten werden. Zudem besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, bei einem bestimmten Leiter Nuten 24 nur an einem der Bänder oder 13 auszubilden.

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Claims

Ansprüche;

/Hochleistungsmotor mit einem Stator und einem mindestens zwei Pole aufweisenden Rotor, dessen Wicklung aus mindestens einer Spule für jeden Pol gebildet ist, wobei jede Spule aus einer Zusammenfassung von Leitern besteht, die durch eine Isolierung voneinander getrennt sind, wobei die Wicklung auf der Außenseite eines trommeiförmigen und zur Rotoracbse konzentrischen Magnetkernes angeordnet und ein ^ Kühlkreis vorgesehen ist, der aus in den bzw. zwischen den w Leitern des Rotors ausgebildeten Spalten, Nuten oder Kanälen besteht, in die ein Kühlmittel über einen Sammelkanal eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leiter (3) des Rotors jeweils als ein flaches leitendes und elektrisch zusammenhängendes Band ausgebildet sind, das um einen am Zylinder vorspringenden Pol (4) herumgelegt ist, wobei die verschiedenen, übereinanderliegenden Leiterlagen (5) zueinander konzentrische Zylinder bilden, deren Befestigung auf der froiDoel (1) durch radial oder leicht schräg au ihr verlaufende Bolzen (9» 10) erfolgt, und daß die Spalten (17 uM/oder 23) für den Durchlauf des Kühlmittels quer zur Längsrichtung des Leiters (3) verlaufen·

2, Hochleistungsmotor nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet» daß das flache» leitende und elektrisch zusammenhängende Band aus längs verlaufenden Band- oder Streifenabsohnitten (6) bestehtj die zu beiden Seiten des Pols (4) parallel zur Irosselachse angeordnet sind» sowie aus quer verlaufenden, gekrümmten Band- oder Streifenabsobnitten (7), welche die längs verlaufenden Bandabsotraitte (6) jeweils paarweise miteinander verbinden»

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3. Hochleistungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abschnitte (6, 7) des leitenden, elektrisch zusammenhängenden Bandes jeweils aus mindestens zwei übereinanderliegenden Bändern (12, 13) bestehen und daß die Verbindung zwischen den längs- und den quer verlaufenden Bandabschnitten (6, 7) durch wechselweise versetztes Übereinanderlegen der Bänder (12, 13) hergestellt ist, die durch mindestens einen annähernd radial gerichteten Bolzen (9, 10) am Rotor befestigt sind.

4. Hochleistungsmotor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandabschnitte (6, 7) ito Bereich zwischen jeweils zwei Befestigungsbolzen (9, 10) eine wellenartige Verformung (15) aufweisen.

5. Hochleistungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterlagen (5) mit Hilfe von mindestens einem Auflageklotz (16) ortsfest gehaltert sind, auf dem sich die Köpfe (9) der Befestigungsbolzen (10) abstützen.

6. Hochleistungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder leitende Bandabschnitt (6, 7) mindestens eine radial verlaufende Ausnehmung (18) aufweist, die mit den quer verlaufenden Spalten (17 und/oder 23) in Verbindung steht.

7. Hochleistungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2) der Pole (4) aus an der Magnettrommel (1) befestigten Auflageklötzen bestehen.

8. Hochleistungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel den quer verlaufenden Spalten (17 und/oder 23) und den radial verlaufenden Ausnehmungen (18) von einem Sammelkanal aus zugeführt ist, der seinerseits aus einem

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zwischen einer isolierenden Ummantelung (19) und den Rotorleiterlagen (5) gebildeten Zwischenraum (20) besteht, wobei die Ummantelung (19) durch isolierende Streben (22) im Abstand von den Leiterlagen (5 bzw. 12, 13) gehalten und befestigt ist.

9» Hochleistungsmotor nach Anspruch '5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflageklotz (16) zusammen mit den zwischen den federn Pol (4) zugeordneten Leiterlagen (5 bzw. 12,13) befindlichen Zwischenräumen einen Einlaßkanal für das Kühlmittel bildet.

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