DE202008002092U1

DE202008002092U1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE202008002092U1
Application number: DE202008002092U
Authority: DE
Original assignee: Hanning Elektro Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Hanning Elektro Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2018-02-15

Abstract

Elektrische Maschine, insbesondere Synchronmotor, mit einem Stator und mit einem Rotor, der mit einer Antriebswelle drehfest verbunden ist, und mit einer Mehrzahl von Kühlelementen, die an einer Stirnseite des Rotors fest mit demselben verbunden sind zur Erzeugung eines Kühlluftstroms, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) zumindest teilweise von einem thermoplastischen Spritzgießteil (4) umgeben ist und dass die Kühlelemente (9) jeweils durch von einem Grundkörper (5) des thermoplastischen Spritzgießteils (4) abragende Axialstege (9) desselben gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Synchronmotor, mit einem Stator und mit einem Rotor, der mit einer Antriebswelle drehfest verbunden ist, und mit einer Mehrzahl von Kühlelementen, die an einer Stirnseite des Rotors fest mit demselben verbunden sind zur Erzeugung eines Kühlluftstroms.
Aus der DE 10 2005 058 219 A1 sind elektrische Maschinen mit einem Stator und einem Rotor bekannt, die an einer Stirnseite des Rotors eine Mehrzahl von Kühlelementen zur Erzeugung eines Kühlluftstromes aufweisen. Nachteilig an der bekannten Maschine ist jedoch, dass mittels der Kühlelemente nur eine undefinierte Verwirbelung des Luftstromes im Gehäuseinneren bewirkt wird.
Aus der DE 10 2004 047 605 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Stator und mit einem Rotor bekannt, wobei an einer Stirnseite des Rotors eine Mehrzahl von Kühlelementen vorgesehen sind zur Erzeugung eines Kühlluftstromes.
Die schaufelartigen Kühlelemente sind in einem zu einer Antriebswelle der Maschine nahen Bereich und in Umfangsrichtung des Rotors verteilt angeordnet. Sie ermöglichen eine Umlenkung eines durch axiale Lüftungsbohrungen des Rotors strömenden Luftstroms in radialer Richtung nach außen. Hierdurch kann ein Kühlluftstrom zum Kühlen von Bürsten bzw. Lager der Welle erzeugt werden. Eine Kühlung von Statorwicklungen bzw. insbesondere von Wickelköpfen des Stators, ist nicht vorgesehen.
Es ist ferner bekannt, dass bei Herstellung eines Rotor-Käfigs für eine Asynchronmaschine durch Gießen eines Aluminiummaterials gleichzeitig Kühlelemente angeformt werden. Alternativ können diese Kühlelemente an den Rotor angeschraubt oder angeschweißt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine derart weiterzubilden, dass die thermische Robustheit der Maschine verbessert wird, wobei insbesondere eine Verlustwärmeabfuhr von Wicklungen des Stators gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor zumindest teilweise von einem thermoplastischen Spritzgießteil umgeben ist und dass die Kühlelemente jeweils durch von einem Grundkörper des thermoplastischen Spritzgießteils abragende Axialstege desselben gebildet sind.
Nach der Erfindung sind an einer Stirnseite eines Rotors angeordnete Kühlelemente an einem Grundkörper eines thermoplastischen Spritzgießteils angeformt, das den Rotor vorzugsweise vollständig umgibt. Vorteilhaft ermöglicht das thermoplastische Spritzgießteil zum einen einen Korrosionsschutz für den Rotor und zum anderen einen gezielten Austrag von Verlustwärme. Hierbei wird insbesondere ein radial nach außen hin gerichteter Kühlluftstrom erzeugt, der die im Bereich der Statorwicklung bzw. insbesondere im Bereich der Wickelköpfe des Stators erzeugter Wärme nach außen hin abführt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlelemente jeweils als Kühlfahnen ausgebildet, die in axialer Richtung von dem Rotor abragen und sich vorzugsweise in einem in radialer Richtung äußeren Umfangsbereich der Stirnseite des Rotors erstrecken. Vorteilhaft kann hier eine effektive Kühlwirkung erzeugt werden, wobei sich ein radialer gerichteter Kühlluftstrom ausbildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Rotor eine Anzahl von Permanentmagneten auf, deren Mantelfläche vollständig von dem thermoplastischen Spritzgießteil umgeben ist. Vorteilhaft ermöglicht ein die Permanentmagneten umgebender Grundkörper des thermoplastischen Spritzgießteils einen Schutz der Permanentmagneten vor Korrosion sowie vor Beschädigung durch innere Fliehkräfte und äußere Krafteinwirkung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Rotors der elektrischen Maschine, wobei der Rotor von einem thermoplastischen Spritzgießteil umgeben ist,
2 eine perspektivische Darstellung des Rotors gemäß 1 mit einem teilweisen Ausschnitt desselben,
3 eine Seitenansicht des Rotors gemäß 2 und
4 einen teilweisen Längsschnitt durch den Rotor gemäß der Schnittlinie IV-IV in 3.
Eine elektrische Maschine ist als ein Synchronmotor ausgebildet, der über einen Stator und einen erfindungsgemäßen Rotor 1 verfügt. Der Rotor 1 ist im zentralen Bereich mit einer nicht dargestellten Antriebswelle drehfest verbunden. Der Rotor 1 weist Rotorpakete 2 mit Permanentmagneten 14 auf, die sich in axialer Richtung 3 des Synchronmotors erstrecken.
Der Rotor 1 bzw. die Rotorpakete 2 sind teilweise von einem thermoplastischen Spritzgießteil 4 umgeben. Das Spritzgießteil 4 weist zum einen einen Grundkörper 5 einer vorgegebenen Dicke d auf.
Der Grundkörper 5 weist einen Mantelabschnitt 6 auf, der hülsenförmig ausgebildet ist und eine Mantelfläche des Rotors 1 vollständig umgibt.
Zum anderen weist der Grundkörper 5 senkrecht zum Mantelabschnitt 6 verlaufende und an gegenüberliegenden Stirnseiten desselben unmittelbar anschließende Randstege 7 auf, die einen äußeren Kreisringbereich von Stirnseiten 8 des Rotors 1 abdecken.
An den Randstegen 7 sind als Kühlelemente eine Mehrzahl von in radialer Richtung abragenden Axialstege 9 angeformt, die sich in Umfangsrichtung gleich verteilt erstrecken. Die Axialstege 9 sind als plattenförmige Kühlfahnen ausgebildet, die sich jeweils plattenförmig und konzentrisch um eine Achse 10 des Rotors 1 erstrecken. Vorzugsweise sind die Axialstege 9 zu einem freien Ende derselben hin verjüngend ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind benachbarte Axialstege 9 um einen Winkel von ca. α = 36° versetzt zueinander angeordnet. Die axiale Erstreckung bzw. Länge l der Axialstege 9 kann ca. 10 mm betragen.
Die Axialstege 9 können beispielsweise eine Plattendicke von 3 mm aufweisen. Die Kreisringbreite der Randstege 7 bzw. die radiale Erstreckung der Randstege 7 bzw. der Axialstege 9 kann ca. 10 mm betragen.
Die Axialstege 9 ermöglichen, dass bei Betrieb des Synchronmotors sich ein Kühlluftstrom ausbildet, so dass Luft in radialer Richtung nach außen strömt. Durch diesen radialen Luftstrom wird eine Kühlung der Statorwicklung, insbesondere der Wickelköpfe des Stators bewirkt. Die Wickelköpfe des Stators sind in radialer Richtung nach außen hin anschließend zu der Stirnseite 8 des Rotors 1 angeordnet.
Zur Herstellung des Rotors 1 wird eine Anzahl von Blechen zu Rotorpaketen 2 zusammengefügt. Im Anschluss daran werden die Magnete 14 auf die äußere Mantelfläche des Rotor- Paketes 2 aufgebracht (z.B. durch Kleben). Nachfolgend wird durch Spritzgießen das Rotorpaket 2 umspritzt, wobei sich das Spritzgießteil 4 vorgegebener Dicke d unter Abdeckung der Mantelfläche sowie eines äußeren Bereiches der Stirnseite 8 des Rotorpaketes 2 umgibt. Nachfolgend kann mit Hilfe der Positionierbohrungen 11 eine Magnetisierung des Rotors 1 erfolgen.
Wie aus 4 ersichtlich ist, fließt die Kunststoffmasse während des Spritzgießvorganges in in Umfangsrichtung gleich verteilt angeordnete Schlitze 12 von Blechen 13 des Rotorpaketes 2 und härtet dort aus, so dass eine vollständige Umhüllung der Magnete 14 gewährleistet ist.

Claims

Elektrische Maschine, insbesondere Synchronmotor, mit einem Stator und mit einem Rotor, der mit einer Antriebswelle drehfest verbunden ist, und mit einer Mehrzahl von Kühlelementen, die an einer Stirnseite des Rotors fest mit demselben verbunden sind zur Erzeugung eines Kühlluftstroms, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) zumindest teilweise von einem thermoplastischen Spritzgießteil (4) umgeben ist und dass die Kühlelemente (9) jeweils durch von einem Grundkörper (5) des thermoplastischen Spritzgießteils (4) abragende Axialstege (9) desselben gebildet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (9) jeweils als Kühlfahnen ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung verteilt und in einem in radialer Richtung äußeren Bereich (7) der Stirnseite (8) des Rotors (1) abragen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Spritzgießteil (4) einen Mantelabschnitt (6) aufweist, der eine Mantelfläche des Rotors (1) vollständig umgibt, und mindestens einen sich unmittelbar an den Mantelabschnitt (6) anschließenden Randsteg (7) aufweist, der den äußeren Bereich der Stirnseite (8) des Rotors (1) kreisringförmig umgibt.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) mindestens ein mit Permanentmagneten (14) versehenes Rotorpaket (2) aufweist, das in Umfangsrichtung verteilt angeord nete Schlitze (12) aufweist zur stoffschlüssigen Verbindung mit dem thermoplastischen Spritzgießteil (4).