DE19756575B4

DE19756575B4 - Elektromotor

Info

Publication number: DE19756575B4
Application number: DE1997156575
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Greubel; Axel Dipl.-Ing. Knauff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: DE19756575A1

Abstract

Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, deren Wicklung magnetfeldführende Teile des Stators und Rotors umgeben, wobei die Wicklungen in einem Tragkörper (2), der aus dicht verschließbarem elektrisch isolierenden Modulen besteht, untergebracht sind, der die Wicklungen fixiert und die Wicklungen gegen die magnetfeldführenden Teile (1) und gegeneinander elektrisch isoliert und das Eindringen von Flüssigkeiten und/oder Stäuben in die Wicklungen verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungen der Wicklungen direkt zwischen den Modulen (5) und in den jeweiligen Modulen (5) durch in die Module (5) eingegossene Stecker (3) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, deren Wicklungen magnetfeldführende Teile des Stators und Rotors umgeben.
Bei Elektromotoren hoher Schutzart ist ein Schutz gegen Eindringen von Festkörpern und Flüssigkeit ins Innere des Motors vorhanden. Dabei stellt die unter Betriebsspannung stehende in Nuten eingelegte Wicklung aufgrund ihrer Bedeutung für den Motorbetrieb einen besonderen Schwachpunkt dar, wenn sie mit Schmutz und/oder Flüssigkeiten in Berührung kommt. Vor allem bei Elektromotoren ohne vollständig gekapseltes Gehäuse, wie z. B. Einbaumotoren oder durchzugsbelüfteten Motoren, sind besondere Maßnahmen gegen Eindringen von Schmutz oder Flüssigkeiten in Wicklungsbereiche zu treffen.
Die EN 60 034-5 beschreibt die Kapselung von Motoren mittels Gehäuse und entsprechenden Dichtungen an diversen Schnittstellen, wie z. B. Leitungsabgänge, Wellenabgang, Lager usw. Einbaumotoren hingegen zeichnen sich dadurch aus, dass die Hauptkomponenten dieses Motors, Stator und Rotor, nicht mit einer derartigen Kapselung umgeben sind.
Bei durchzugsbelüfteten Motoren gelangen mit dem Kühlmedium Schmutzpartikel oder Feuchtigkeit ins Innere des Motors, so dass ein Schutz der Wicklung durch ein derartiges Gehäuse auch hier nicht gewährleistet werden kann.
Bei Wicklungen, die durch ein gekapseltes Gehäuse nicht geschützt sind, findet auch das Vergießen der im Blechpaket eingelegten Wicklung Anwendung. Nachteilig dabei ist, dass an den Berührungsstellen der Vergussmasse zum Blechpaket oder anderen Materialien aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung und mangelnder Haftung Risse auftreten, durch die z. B. Feuchtigkeit bis zur Wicklung vordringen kann.
Aus der DE 620 084 A ist ein Motor bekannt, bei dem ein Tragkörper zumindest auf einem Blechpaket platziert wird und daran anschließend die Wicklungen eingezogen werden. Anschließend wird der Tragkörper dicht verschlossen, so dass ein Eindringen von Flüssigkeiten und Stäuben verhindert wird.
Aus der DE 23 37 930 A ist ein Ankerspulengebilde bekannt, das in einem durch ein Gießverfahren hergestellten Tragkörper aus elektrisch isolierendem Material gelegt wird, der anschließend durch einen Deckel verschließbar ist.
Aus der DE 29 20 477 C2 sind zusammenhängende Wicklungsstränge eines Linearmotors bekannt, deren Mantel entsprechend der Form der jeweiligen Nuten des jeweiligen Linearmotors profiliert ist.
Aus der DE 71 18 519 U ist ein Spulenkasten für mit Anschlusslaschen versehene eingegossene Spulen bekannt, die insbesondere für Erregerspulen, für Laugenpumpenmotoren geeignet sind, wobei die Taschen zum Einschieben der Anschlusslaschen vorgesehen sind.
Aus der DE 20 24 433 A ist ein Gehäuse zum Schutz einer Spule aus feinem elektrischem Draht gegen Stöße und Einwirkungen von außen bekannt, wobei zwei ineinander greifende Halbschalen aus thermoplastischen oder hitzehärtbarem Material vorgesehen sind.
Die DD 1 02 527 A beschreibt eine Plastikummantelung als Isolation für Feldspulen in elektrischen Maschinen, wobei diese Ummantelung aus einer Schale und einem Deckel besteht und bei eingelegter Spulen über zwei oder mehrer Verriegelungsnasen und den dazugehörigen Verriegelungselementen zusammengedrückt in sich gehalten wird.
Die DE 37 37 613 A1 beschreibt eine nicht-kommutierten Linearmotor, der eine Reihe von becherförmigen Teilen aufweist, die jeweils eine Wicklung enthalten, welche miteinander ver bunden sind, um den gewünschten Hub- und die gewünschte Kraft des Linearmotors zu erzeugen, oder aber einen in Abschnitte unterteilten Anker, der so ausgelegt ist, dass dieselbe Vielseitigkeit bei Motorenentwurf und Montage erzielt wird.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Motor zu schaffen, der die Wicklung vor Schmutz und Flüssigkeit effektiv schützt, ohne ein vollständig gekapseltes Gehäuse dafür zu verwenden.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Elektromotor nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 5.
Die offene Seite des Tragkörpers wird durch einen Deckel verschlossen. Der mit dem Deckel verschlossene Tragkörper wird auf das Blechpaket geschoben.
Vorteilhaft dabei ist, dass um einen effektiven Schutz gegen Schmutz, Staub und Flüssigkeit zu erhalten, nicht mehr das gesamte Gehäuse gekapselt werden muss und somit die Zugänglichkeit bei z. B. Wartungsarbeiten verbessert wird.
Durch den Schutz der Wicklungen durch den Tragkörper führt auch das Eindringen von z. B. Flüssigkeit, über das Blechpaket durch Kapillarvorgänge keine Betriebsbeeinträchtigung des Elektromotors durch dabei ausgelöste Wicklungsschäden herbei. Durch Einsetzen von Wänden in den Tragkörpern können z. B. als zu Zahnspulen entartete Bruchlochwicklungen, speziell auf die Durchstecköffnungen gesetzt werden, ohne dass sich die einzelnen Zahnspulen elektrisch kontaktieren, und damit zu Betriebsbeeinträchtigungen führen. Die Durchstecköffnungen vermeiden hauptsächlich einen Kontakt der Wicklungen zu magnetfeldführenden Teilen, wie z. B. Pole oder dergleichen. In den Tragkörper einlegbar sind dabei jegliche Arten von Wicklungen, z. B. Träufelwicklungen oder Formspulen. Für jegliche Art von Motoren, ob rotatorisch oder Linearmotor, sind derartige Tragkörper ausbildbar. Der Tragkörper kann durch die allge mein bekannten Gießverfahren hergestellt werden; z. B. Druckguss, Spritzguss etc.
Die Tragkörper können in vorteilhafter Weise für Linearmotoren in Quaderform und für Ringmotoren in Ringform ausgeführt werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird der Tragkörper in mehrere Module unterteilt, so dass z. B. bei einem Linearmotor mehrere Module des Tragkörpers neben und/oder hintereinander angeordnet sind und so einen Stator und/oder Rotor bilden.
Bei rotatorischen Motoren sind die Module in Umfangsrichtung und/oder axialer Richtung anordenbar. Die modulare Ausführung des Trägerkörpers ermöglicht eine einfache Austauschbarkeit der Module im Fehlerfall und reduziert die Lagerhaltung.
Ein weiterer Vorteil der Trägerkörper besteht darin, dass durch Kontaktierung der Wicklungen der Trägerkörper über in die Tragkörper eingegossene Stecker der Kontakt über Verbindungsleitungen zwischen den Tragkörpern entfällt. Damit wird der Montage- und Wartungsaufwand als auch die Betriebsstillstandszeiten im Fehlerfall gegenüber herkömmlichen Motoren reduziert. Durch den kompakteren Aufbau des Motors ist gegenüber herkömmlichen Motoren eine verbesserte EMV Störsicherheit festzustellen. Die Abdichtung der Stecker erfolgt durch Standarddichtsysteme, wie z. B. Lippendichtungen.
Der Deckel des Tragkörpers wird nach Einlegen der Wicklung wasserdicht verschlossen, so dass keinerlei Schmutz, Staub oder Feuchtigkeit an die Wicklungen gelangt. Vorteilhafterweise wird der Deckel dabei verklebt oder ultraschallverschweißt.
Die Erfindung wird anhand eines prinzipiell dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Tragkörper eines Linearmotors,
2 eine modulare Zusammenstellung der Tragkörper eines Linearmotors,
3 eine modulare Zusammenstellung der Tragkörper eines rotatorischen Motors.
1 zeigt in einer Explosionsdarstellung einen Abschnitt eines Blechpaketes 1, eines nicht näher dargestellten Linearmotors mit Kurzstator. In einem Tragkörper 2 aus Kunststoff sind Stecker 3 mit ihren Steckkontakten 4 eingegossen. Die Anzahl der in den Tragkörper 2 eingegossenen Stecker und deren Steckkontakten 4 richtet sich nach der Anzahl der nicht dargestellten Wicklungssysteme und der Anzahl der zu verschaltetenden, weiteren Tragkörpermodule 5 (gemäß 2, 3). Die Wahl des in den Tragkörper 2 eingelegten Wicklungssystems ist dabei völlig frei. Es können als zu Zahnspulen entartete Bruchlochwicklungen als auch gesehnte Wicklung etc. eingesetzt werden. Die Höhe 6 des Tragkörpers 2 wird dabei bereits vorab dem Wicklungssystem angepasst. Durchstecköffnungen 7 des Tragkörpers 2 sind an den Stirnseiten 8 konkav ausgebildet, um somit auch Wärmedehnungen und Toleranzen des Blechpakets 1 auszugleichen. Die konkave Ausbuchtung der Stirnseiten findet sich im Deckel 9 des Tragkörpers 2 wieder, dessen Anzahl der Öffnungen 10 der Anzahl der Durchstecköffnungen 7 des Tragkörpers 2 entspricht.
Nach Aufsetzen des Deckels 9 wird dieser an den Stoßstellen 11 mit dem Tragkörper 2 verklebt, ultraschallverschweißt oder auf andere Art und Weise dicht verschlossen. Durch die nahezu komplette Verdrahtung und Verschaltung der Wicklungen im Tragkörper 2 können im Fehlerfall die Austauschaktionen ohne allzulange Betriebsstillstandszeiten stattfinden.
2 zeigt eine mögliche Anordnung von Tragkörpermodulen 5 bei Linearmotoren. Dabei kann durch die Steckkontaktverbindung der Tragkörpermodule 5 ein lückenloser und EMV-sicherer Aufbau eines Stators oder Rotors erreicht werden.
3 zeigt eine mögliche Anordnung von Tragkörpermodulen 5 bei rotatorischen Elektromotoren, dabei kann ebenfalls durch die Steckerkontaktierung der Tragkörpermodule 5 einen lückenlosen und EMV-sicherer Aufbau des Stators oder des Rotors erreicht werden.

Claims

Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, deren Wicklung magnetfeldführende Teile des Stators und Rotors umgeben, wobei die Wicklungen in einem Tragkörper (2), der aus dicht verschließbarem elektrisch isolierenden Modulen besteht, untergebracht sind, der die Wicklungen fixiert und die Wicklungen gegen die magnetfeldführenden Teile (1) und gegeneinander elektrisch isoliert und das Eindringen von Flüssigkeiten und/oder Stäuben in die Wicklungen verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungen der Wicklungen direkt zwischen den Modulen (5) und in den jeweiligen Modulen (5) durch in die Module (5) eingegossene Stecker (3) erfolgt.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurchh gekennzeichnet, dass Durchstecköffnungen des Tragkörpers (2) konkav ausgeführt sind.
Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (2) für Linearmotoren in Quaderform und für Ringmotoren in Ringform geführt ist.
Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (5) des Tragkörpers (2) für Linearmotoren neben und/oder hintereinander angeordnet sind und die Module der Ringmotoren in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – die Wicklungen werden in einem offen durch ein Gießverfahren hergestellten Tragkörper (2), der aus Modulen (5), aus elektrisch isolierendem Material mit eingegossenem Stecker (3) besteht, gelegt, – der Tragkörper (2) wird durch einen Deckel (9) verschlossen, – der mit dem Deckel (9) verschlossene Tragkörper (2) wird auf das Blechpaket (1) geschoben, – die Wicklungen in den jeweiligen Modulen (5) als auch zwischen den Modulen (5) werden durch die eingegossenen Stecker (3) miteinander elektrisch verbunden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (9) des Tragkörpers (2) wasserdicht verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (9) des Tragkörpers (2) verklebt oder ultraverschweißt wird.