DE2265163C2 - Stator für elektrische Umlaufmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Stator für elektrische Umlaufmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem bekannten Stator dieser Art (US-PS 26 54 039) ist der mit den Schlitzen für die Polzähne versehene Ring aus einer Anzahl ebener Ringscheiben aus unmagnetischem Material gebildet, wobei die axial und damit senkrecht zur Ebene Ringscheiben verlaufenden Flächen der Polzähne den axialen Luftspalt begrenzen. Durch die auf diese Weise erzielte formschlüssige Abstützung der Polzähne werden diese sowohl gegen eine Bewegung radial nach außen als auch eine azimutale Bewegung gehaltert nicht aber gegen eine Bewegung aus ihrer bestimmungsgemäßen Ruhelage in radialer Richtung auf die Statorachse hin. Bei dem bekannten Stator ergeben sich hieraus keine Probleme, weil bei derartigen Axialspaltmotoren die vom Stator auf den Läufer übertragenen Magnetkräfte keine Kraftkomponenten in radialer Richtung aufweisen, durch welche die Polzähne mit der entsprechenden Netzfrequenz variierenden Verformungskräften ausgesetzt werden könnten, die zu radialen Schwingungen der Polzähne und dem dadurch zwangsläufig hervorgerufenen störenden Brummen führen könnten. Demgegenüber treten aber bei Induktionsmotoren mit parallel zur Achse verlaufcnden Polzähnen und sphärischem Luftspalt, sogenannten Kugelmotoren, bei den vom Stator auf den Läufer übertragenen Magnetkräften Kraftkomponenten in radialer Richtung auf, welche wegen der fehlenden Abstützung gegen eine radial in Richtung auf die Achse gerichtete Bewegung bei Anwendung des aus der US-PS 26 54 039 bekannten Konstruktionsprinzips zu entsprechenden Schwingungen der Polzähne und daraus resultierenden störenden Brummen führen, wodurch die Verwendungsmöglichkeiten derartiger Kugelmotoren erheblich eingeschränkt werden.

Auch bei einem aus der FR-PS 3 44 775 bekannten Elektromotor sind die Statorzähne von Ringen umschlossen, welche die Aufgabe haben, die ineinander verzahnten Blechhälften, aus denen die Statorzähne bestehen, längs der Berührungsdiagonale aufeinanderzupressen. Die dabei vorgesehenen Ringe gewährleisten keine formschlüssige Abstützung der Statorzähne in der magnetisch angeregten Schwingungsebene, so daß also auch hier ein Ausschwingen der Statorzähne zum Rotationszentrum hin infolge periodischer Anregungen nicht verhindert werden kann. Wird daher die Konstruktion des Stators nach der FR-PS 3 44 775 bei Kugelmotoren verwendet, die einen sphärischen Luftspalt mit den oben beschriebenen Resultaten hinsichtlich der entstehenden Kraftkomponenten aufweisen, so läßt sich das bei derartigen Kugelmotoren allgemein auftretende, durch Schwingungen der Polzähne, welche auf die in radialer Richtung auf die Statorzähne ausgeübten Verformungskräfte zurückzuführen sind, erzeugte Brummen nicht verhindern. Aus der DE-PS 6 80 841 ist andererseits eine Schwingungs- und Geräuschdämpfung bei elektrischen Umlaufmaschinen durch Verbindung benachbarter Zähne im Bereich d.er Zahnköpfe bekannt, jedoch handelt es sich dabei um hochpräzise Nutenblechschnitte, die mittels Füllstücken, also besonderer Einlagen, gegeneinander gesichert werden. Dies ist jedoch bei Kugelmotoren der hi^r in Rede stehenden Art nicht möglich, weil dort nämlich die Zähne aus im wesentlichen radial ausgerichteten Gruppen von Blechstreifen gebildet sind, die nicht so präzise sein können, wie dies bei gestanzten Nutenblechabschnitten der Fall ist. Außerdem führen die bei der elektrischen Umlaufmaschine nach der DE-PS 6 80 841 zwischen benachbarten Zähnen angeordneten Füllstücke nicht zu einer Festlegung der Polzähne in der Anregungsebene möglicher Schwingungen, die bei Kugelmotoren auf in der Achse liegenden Ebenen erfolgen und zu der beschriebenen schädlichen Geräuschentwicklung führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stator für elektrische Umlaufmaschinen der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem ohne Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit und der einfachen Bauweise von Kugelmotoren das auf die Schwingungen der Polzähne zurückzuführende störende Brummen nicht auftritt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der hrfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Maßnahme der formschlüssigen Verbindung der Zähne im Bereich ihrer freien Enden mittels des geschlitzten Ringes wird erreicht, daß die Polzähne in radialer Richtung formschlüssig abgestützt sind, wodurch das nachteilige Brummen der herkömmlichen elektrischen Kugelmotoren weitestgehend vermieden wird. Ist, wie die Erfindung dies gemäß einer besonderen Ausführungsform vorsieht, in Ausnehmungen der Stege des Ringes ein weiterer Ring eingelegt, so wird erreicht, daß die Polzähne in allen Richtungen, in denen sie zu Schwingungen angeregt werden können, nämlich radial nach außen, radial nach innen und auch azimutal, vollständig formschlüssig abgestützt sind, wodurch jedwedes Brummen vollständig verhindert wird.

Dadurch, daß die Oberfläche des Ringes zwischen den

Zähnen mit deren sphärisch gestalteter Innenfläche gemeinsam die den Luftspalt begrenzende Fläche bildet, wird die Homogenität des sphärischen Luftspaltes gefördert, wobei insbesondere die aus elektrisch gut leitendem, unmagnetischem Werkstoff bestehenden Stege durch Wirbelströme die sonst unvermeidlichen Streuströme des Stators dämpfen und hierdurch zu einer Erhöhung der abgegebenen Motorleistung führen. Die zwischen den Schlitzen vorhandenen Stege stützen außerdem die üblicherweise auf das offene Ende des Stators aufgelegte dünnwandige Trennkalotte ab, so daß diese nicht durch den Systemdruck von Pumpen, bei denen Kugelmotoren der erfmdungsgemäßen Art üblicherweise verwendet werden, verformt werden kann. Zum Spulenraum hin bilden die Stege eine Auflage für die Spulen, über weiche ein bedeutender Teil der Spulenwärme abgeführt wird. Außerdem verringert die Stege den Wärmewiderstand zwischen dem wärmeerzeugenden Motor und dem wärmeabgebenden Flüssigkeitsstrom im Pumpenraum.

Die Erfindung vermeidet somit ein Brummen weitgehend dadurch, daß die Polzähne in unmittelbarer Nähv; des Läufers in allen nur denkbaren Schwingungsrichtungen formschlüssig fixiert sind. Hierdurch wird jede Durchbiegung und Verformung der Zähne verhindert Es hat sich herausgestellt, daß dies auf die Geräuschbildung eitien außerordentlich günstigen Einfluß hat

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert Dabei zeigt:

F i g. 1 einen Stator für eine elektrische Umlaufmaschine nach der Erfindung in axialem Schnitt; und

F i g. 2 zwei verschiedene Arten von Polzähnen, die aus Blechen gleicher Stärke hergestellt sind, in schematischer Draufsicht

F i g. 1 zeigt einen Stator, dessen Polzähne aus radial gestellten Blechstreifen 30 bestehen, deren magnetischer Rückschluß durch eine Vielzahl kreisrunder Bleche 3t gebildet ist. Zur Verhinderung der Schwingung der Polzähne 3" an ihren freien Enden ist ein Ring 32 aus magnetisch nicht leitfähigem Material vorgesehen, der Schlitze 33 aufweist, in die die Polzähne wie in Fig. 1 gezeigt eingreifen. Stege 34 zwischen den Schlitzen 33 des Ringes begrenzen zusammen mit Innenflächen 36 der Polzähne 30 den sphärischen Luftspalt der Maschine. Die axial freien Enden der Stege 34 weisen Ausnehmungen 37 auf, in die ein Ring 38 aus magnetisch nicht leitfähigem Material eingelegt ist, so daß die freien Enden der Polzähne 30 sowohl in radialer Richtung nach außen und innen als auch in azimutaler Richtung durch den Ring 32 abgestützt sind.

In der. Fig 2a und 2b sind schematisch in Draufsichten zwei verschiedene Möglichkeiten dargestellt, bei denen unter Verwendung von Blechstreifen gleicher Dicke Polzähne aus radial gestellten Blechen herstellbar sind, die sich in radialer Richtung erweitern. Bei dem oben in F i g. 2a dargestellten Ausführungsbeispiel wechseln Blechstreifen 40 mit größerer radialer Erstreckung und Blechstreifen 41 mit kleinerer radialer Erstreckung ab, während bei der unten in F i g. 2b gezeigten Darstellung die Blechstreifen 50 in der Mitte größere radiale Ersireckung aufweisen und die Blechstreifen 51 und 52 nach der Seite hin jeweils abgestuft geringere radiale Tiefen haben.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stator für elektrische Umlaufmaschinen, dessen Polzähne aus sich parallel zur Achse des Läufers erstreckenden, radial gestellten Blechstreifen bestehen, die an ihren einen axialen Enden magnetisch leitend miteinander verbunden sind und im Bereich ihrer anderen axialen Enden den Luftspalt mit dem Läufer bilden, wobei benachbarte Zähne in dem Bereich dieser Enden durch einen Ring aus magnetisch nicht leitendem Material formschlüssig miteinander verbunden sind, in dem Schlitze vorgesehen sind, in die die den Luftspalt begrenzenden Enden der Zähne eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kugelmotor mit sphärischem Luftspalt die dem Luftspalt zugewandte Oberfläche der zwischen den Schlitzen (33) des Ringes (32) liegenden Stege (34) in der den Luftspalt begrenzenden, sphärisch getjadteten Fläche (36) der Enden der Zähne (30) liegt.

2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen freien Enden der Stege (34) Ausnehmungen (37) aufweisen, in die ein Ring (38) aus magnetisch nicht leitfähigem Material eingelegt ist

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Ausbildung von Wirbelströmen um jeden einzelnen Zahn (30) Schlitze in dem Ring (32) vorgesehen sind, von denen jeder von der Peripherie des Ringes bis zu dem entsprechenden Puizahn reicht