DE2358025A1

DE2358025A1 - ELECTRIC REVOLUTION MACHINE

Info

Publication number: DE2358025A1
Application number: DE19732358025
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing; Ludwig Ludin
Original assignee: VORTEX PUMPEN AG
Current assignee: VORTEX PUMPEN AG
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1973-11-21
Publication date: 1974-06-06
Also published as: AT320793B; FR2208225A1; IT999488B; GB1446745A

Description

DK 2355/4aDK 2355 / 4a

Dr. W.Dr. W.

ΡΑΤΈΝΤΑΗ\7Α!.ΤΡΑΤΈΝΤΑΗ \ 7Α! .Τ

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TELEFON 333626TELEPHONE 333626

Vortex-^Pumpen AGVortex- ^ Pumps AG

Woh leii, S c hwe i ζWoh leii, S c hwe i ζ

Elektrische Umlau'fmaschine-Electric rotary machine

• Zusammenfassung "• Summary "

Der Stator einer elektrischen Umlaufmaschine besteht aus radial gestellten Polzähnen, einem zu diesen Polzähnen umgebenen Rückschlußkern und einer Bewicklung, deren Spulen zwischen den Polzähnen eingelegt sind und den Rückschlußkern umgeben.The stator of an electric rotating machine consists of radially placed pole teeth, one of these pole teeth surrounded return path core and a winding, the coils of which are inserted between the pole teeth and the return path core surround.

Es sind Elektromotoren mit Statoren bekannt, bei denen die Zähne aus im wesentlichen radialgestellten)-parallel zur Rotationsachse verlaufenden Bleekstreifea gebildet werden« Diese Motoren weisen gegenüber konventionellen Äxialspalt-There are known electric motors with stators in which the teeth from substantially radially positioned) -parallel bleek stripes running to the axis of rotation are formed « Compared to conventional axial gap

- . .. " . 409823/0803 ' ■ - ^' , -. .. ". 409823/0803 '■ - ^',

motoren große Vorteile auf, da bei gegebener magnetischer Sättigung im Luftspalt die magnetische Ausnutzung des Eisens wesentlich höher sein kann als die der sogenannten Axialspaltmotoren, bei denen die Polfläche am Luftspalt mit dem Querschnitt des Eisens zusammenfällt.motors have great advantages, since with a given magnetic saturation in the air gap the magnetic utilization of the iron can be significantly higher than that of the so-called axial gap motors, where the pole face at the air gap coincides with the cross section of the iron.

Mit Axialspaltmotoren haben diese bekannten Motoren jedoch den gemeinsamen Nachteil, daß die Spulen im Verhältnis zum Querschnitt .des von ihnen umschlungenen Eisens relativ groß sind, dies führt zu nachteiligen Widerstandsverlusten in der Kupferwicklung. With axial gap motors, however, these known motors have the common disadvantage that the coils are relatively large in relation to the cross-section of the iron around which they are wrapped, this leads to disadvantageous resistance losses in the copper winding.

Zweck der Erfindung ist es diese Widerstandsverluste zu verringern. The purpose of the invention is to reduce this resistance loss.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß sie die Spulen nicht mehr in der Rotationsebene, sondern in parallel zur Achse liegenden Ebenen anordnet. Bei zweiphasigem Betrieo liegen die Spulen senkrecht zueinander, bei dreiphasigem Betrieb sind sie um 120 wihkelversetzt. Auf diese Art ergeben sich ausserordentlich kompakte Motorkonstruktionen, bei denen die insgesamt eingesetzte Drahtlänge wesentlich kürzer ist als bei vergleichbaren bekannten Motoren.The invention avoids this disadvantage in that the coils are no longer in the plane of rotation, but in parallel arranges planes lying to the axis. In two-phase operation the coils are perpendicular to one another, in three-phase operation are they offset by 120 turns. In this way arise exceptionally compact motor constructions, in which the total wire length used is significantly shorter than in comparable known engines.

Besonders vorteilhaft ist.die erfindungsgemäße Lösung in Verbindung mit Motoren, die einen kegelförmigen oder sphärischen Luftspalt haben und bei denen die vom Stator begrenzten Luftspaltflächen konvex oder sphärisch ausgebildet sind. Solche Motoren können auch erfindungsgemäß mit zwei Läufern ausgebildet werden, was insbesondere zur Verwendung in zweistufigen Gebläsen von großer Bedeutung ist.The solution according to the invention in combination is particularly advantageous with motors that have a conical or spherical air gap and where the air gap surfaces are limited by the stator are convex or spherical. According to the invention, such motors can also be designed with two rotors which is particularly important for use in two-stage fans.

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Zur besseren Ausnutzung der zwischen den Zähnen verbleibenden Wickelräume sieht die Erfindung vorteilhaft auch über den Umfang ungleichmäßig verteilte Zähne vor. Der breitere Abstand zwischen zwei Zähnen wird dann von Hauptspulen durchsetzt, während der schmälere Abstand von Nebenspulen durchsetzt wird.For better utilization of the winding spaces remaining between the teeth, the invention advantageously also provides over the circumference unevenly distributed teeth. The wider distance between two teeth is then penetrated by main coils, while the narrower distance is penetrated by secondary coils.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der Rückschlußkörper nicht als Zylinder mit planen Endscheiben ausgebildet wird,, sondern in der in der Achse liegenden Ebene Hantelform hat, d.h. am Rande einen größeren Querschnitt aufweist als in der Mitte. Hierdurch ist es möglich, die Spulen nach dem Aufsetzen hanteiförmig zu verformen. Die ersten Spulen werden nach dem Aufsetzen im Achsbereich;eingezogen, so daß der zweite Spulensatz in dem eingezogenen Bereich Platz findet.Another embodiment of the invention provides that the yoke body is not designed as a cylinder with flat end plates, but in the plane lying in the axis dumbbell shape has, i.e. has a larger cross-section at the edge than in the middle. This makes it possible to deform the coils in the shape of a dumbbell after they have been put on. The first coils are drawn in in the axle area; after touching down, so that the second set of coils can be accommodated in the drawn-in area.

Eine Ausfuhrüngsform der Erfindung besteht darin, daß an Stelle^ planer Bleche oder Ringe konische Rückschlußelemente Verwendung finden. Diese lassen eine einseitige unsymmetrische Verformung zu, bei welcher die Spulen so verformt werden, daß sie je einen konkaven und einen konvexen Bereich bilden. In den konkaven Bereich hinein kann vorzugsweise die Trennkalotte von Pumpenmotoren eingesetzt werden. Hierdurch werden die Zähne besonders kurz und dementsprechend streuarm. One embodiment of the invention is that instead of ^ Find flat sheets or rings conical return path elements use. These leave a one-sided asymmetrical deformation to, in which the coils are deformed so that they each have one form a concave and a convex area. The separating dome of pump motors can preferably enter the concave area can be used. As a result, the teeth are particularly short and accordingly less scattered.

Es hat sich erwiesen, daß die Geräuschbildung extrem von der Nutenzahl des Läufers beeinflußt wird. Als optimale Lösung hat sich ein Läufer erwiesen, der aus einem weicheisernen Ring besteht, der an beiden axialen Enden mit einem gut leitenden Werkstoff, z.B. mit Elektrölyt-Kupfer-Ringen, eine elektrisch gut leitende Einheit bildet.It has been found that the noise generation is extremely different from the Number of slots of the traveler is influenced. Has as an optimal solution A runner has been found that consists of a soft iron ring with a well-conductive ring at both axial ends Material, e.g. with electrölyt copper rings, forms an electrically conductive unit.

Weiterhin hat sich erwiesen, daß genutete Anker in ihrem Geräuschverhalten günstiger werden, wenn sie von einer Kappe aus Weicheisen überzogen sind. - .Furthermore, it has been shown that grooved anchors in their noise behavior be cheaper if they are covered by a cap made of soft iron. -.

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Die Erfindung soll anhand der Figuren beschrieben werden»"The invention is to be described with reference to the figures »"

Figur la zeigt eine Draufsicht auf. den Stator einer umlauf maschine nach der Erfindung.Figure la shows a plan view. the stator one revolution machine according to the invention.

Figur Ib zeigt einen Axialschnitt der ganzen Umlaufmaschine längs der in Figur la eingezeichneten Schnittlinie 1.-1.Figure Ib shows an axial section of the entire rotary machine along the section line 1.-1 shown in FIG.

Figur 2 zeigt einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Stators eines erfindungsgemäßen Motors.Figure 2 shows an axial section through a further embodiment of the stator of a motor according to the invention.

Figur 3 zeigt in Axialschnitt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors, undFIG. 3 shows a third embodiment in axial section a motor according to the invention, and

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stators in Draufsicht..FIG. 4 shows a further embodiment of a stator in FIG Top view..

Fig. la und IJi zeigen eine Draufsicht auf den Stator und einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Motors. Die Zähne 1, I¹, 1" bestehen aus gleichartigen Blechstreifen, diese Zähne werden durch von der Wicklung umschlossene Blechscheiben 2 auf der vom Läufer abgewandten Seite miteinander magnetisch leitend verounden. Die Verbindung der Zähne mit den Blechscheiben kann durch verkleben, löten und dergleichen oder auch durch Formscnluß gewirkt .werden, im letzteren Fall werden Zähne und Rückschlußkern z.B. mit einem den Stator umgebenden, nicht dargestellten Ringband zusammen gehalten. Zwischen den Zähnen sind Spulen eingewickelt. Die Spulen 3 und 3' berühren auf ihrem gesamten Umfang das aus den Blechen 2, 2¹ und 2" gebildete Eisenpaket, während die Spulen 4 und 4¹ über die Spulen 3 und 3¹ gewickelt sind. Die Zahl der Spulen richtet sich nach der Zahl der Zähne und nach der gewünschten Abstufung des Magnetflusses über den Umfang. Die Zähne sind an einem axialen Ende oder aueh an beidenLa and IJi show a plan view of the stator and a cross section of a motor according to the invention. The teeth 1, I ¹ , 1 ″ consist of similar sheet metal strips, these teeth are magnetically conductively connected to one another by sheet metal disks 2 enclosed by the winding on the side facing away from the rotor are also worked by form closure, in the latter case the teeth and yoke core are held together, for example, with a ring band (not shown) surrounding the stator. Coils are wrapped between the teeth. The coils 3 and 3 'touch the sheet metal 2 over their entire circumference , 2 ¹ and 2 "formed iron package while the coils 4 and 4 ¹ are wound over the coils 3 and 3 ^1. The number of coils depends on the number of teeth and the desired gradation of the magnetic flux over the circumference. The teeth are at one or both axial ends

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axialen Enden so ausgeführt, daß sie auf einem sphärischen Luftspalt 5 bzw. 5.' enden. Die Anker 6 bzw. 6' bestehen aus einem konisch gewickelten Eisenring, durch, welchen Durchbrüciis angeordnet sind, in die Leiterstäbe 7 eingelegt sind, die durch Kurzschlußringe 8 und 8' miteinander verbunden sind. Leiterstäbe und Kurzschlußringe können auch einteilig aus Aluminium oder Elektrolytkupfer im Druckgußverfahren auf den gewickelten Eisenring aufgebracht werden. ■axial ends designed so that they are on a spherical air gap 5 or 5. ' end up. The anchor 6 and 6 'consist of a conically wound iron ring, through which breakthrough are arranged, are inserted into the conductor bars 7, which are connected to one another by short-circuit rings 8 and 8 '. Conductor bars and short-circuit rings can also be made in one piece Aluminum or electrolytic copper can be applied to the wound iron ring in a die-casting process. ■

Figur 2 zeigt eine Ausbildung eines -erfindungsgemäßen Motors, bei welchem die Zähne 20 um einen aus Scheiben 22 und Ringen 23 „und 23' unterschiedlicher radialer Erstreckung aufgebauten Rückschlußkörper angeordnet sind. Der innere Spulensatz 24 wird hanteiförmig verformt, nachdem er über den Kern 22/23 gelegt■ ist, danach wird der Spulensatz 25/25' über die Spulen 24 geschoben. Auf diese Art wird die Höhe des Spulenpaketes geringer als bei der unter Figur 1 gezeigten Ausfuhrungsform.FIG. 2 shows an embodiment of a motor according to the invention, in which the teeth 20 are formed around one of disks 22 and rings 23 “And 23 'of different radial extent built up Back yoke body are arranged. The inner coil set 24 is deformed in the shape of a dumbbell after it has been placed over the core 22/23 is, then the coil set 25/25 'is pushed over the coils 24. In this way, the height of the coil pack is less than in the embodiment shown in FIG.

Figur 3 zeigt einen sogenannten Kugelmotor, bei dem die Erfingung verwirklicht ist,,.im Querschnitt. Die Zähne 30 sind zum Anker 31 hin so „ausgebildet, daß der Luftspalt auf einer Kugeloberflache verläuft. Der Rückschlußkörper 32 besteht jedoch nicht wie. b.ei den vorher gezeigten Aus f ührüngs formen aus Scheiben oder/Ringen, sondern aus Kegelstumpfelementen. Die Spule 34 wird.-auf der dem Anker 31 zugewandten Seite so verformt, daß sie in den Hohlraum der kegelförmigen Elemente 32 hineingedrückt wird. Die Spule 35 wird alsdann über die Spule 34 gelegt. Hierdurch wird eine extrem' platzsparende Ausführungsform gewonnen, bei der die Zähne 30 besonders kurz sind. Dies hat nicht nur materielle Ersparnis, sondern auch -geringere Streuverluste zur Folge-. , ·FIG. 3 shows a so-called spherical motor, in which the invention is realized ,,. in cross-section. The teeth 30 are for Armature 31 out so "designed that the air gap on a Sphere surface runs. The return path body 32 exists, however not how. b. in the versions shown above Discs or / rings, but made of truncated cone elements. the Coil 34 is on the side facing the armature 31 as follows deformed that they are in the cavity of the conical elements 32 is pushed in. The coil 35 is then placed over the coil 34. This is an extremely 'space-saving embodiment won, in which the teeth 30 are particularly short. This has not only material savings, but also less Scatter losses result in. , ·

0 3 8 2 3 / 0 a O" 30 3 8 2 3/0 a O "3

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Figur 4 zeigt eine Ausbildung eines erfindungsgemäßen Motors, bei welchem die Zähne (40) aus radial gestellten Blechstreifen gebildet werden, von denen die aussenliegenden (40') eine geringere radiale Erstreckung aufweisen als die zwischen diesen eingeschlossenen (40"). Auf diese Weise gewinnt man zwischen den Zähnen mehr Wickelbreite für die Spulen und eine weniger enge Einschnürung der Wicklung innerhalb der Zahnbleche. Die nach außen weisenden Kanten der Blechstreifen liegen auf einem gedachten Zylinder.FIG. 4 shows an embodiment of a motor according to the invention in which the teeth (40) are formed from radially positioned sheet-metal strips, of which the outer ones (40 ') have a smaller radial extent than those enclosed between them (40 "). In this way, wins there is more winding width between the teeth for the coils and a less narrow constriction of the winding within the toothed sheets.

409823/080 3409823/080 3

Claims

-τ- 23-58Q25

a t β: η; It a η & ρ r ϋ e h e

. (LJ: El.ektrisehe tMlaafmasehine; with:.! Eineia; ,, the stator tooth ,. z parallel wesantlichen; ur rotation axis verla Ufen '■', and eiiiem MicrkserliXuaJtarpeai has _/; the MA with the ZiRumn (jiiGtiseii . leiiieaad; vieEEmiadan; is: ,, dadiüEell · gie & eiiixz: eiqJM * et. _/: that the z.wis.cli.exL den: Ziahneii'angHocdniiejtert;Spaieii; dsn RÜGfeseliluB— body whole, bana dereiibarte and bases ζ ah Γ of the excitatory.

2. Elektriscke Umiaufmasehine naeil · Änspxueh 1, thereby: -gekenn zeicrhnet ,. because; 3 "the coils (3; ,, 3;" ^ 4, 4 ');so; vex forms: are ,, that they completely fill the space remaining between the cells (X,. 1'). , -

3. Electrical; Rotary machine according to An-sprvcGh: 1 ,, dadkarxsh: marked that the coils in the ^ 'aicihsaahen, area (4 "): wider than: between adjacent teeth (1, -1 ^|; ); are.,

4 »Electrical circulating machine according to claim: I * is characterized in that the length of the sheets (2 ¹ , 2") at the axial ends of the yoke body is smaller than the diameter of the other sheets (2).,

5. Slectrische rotary machine according to claim 1, marked diadurch; that the front surfaces of the teeth pointing towards the air gap fit the air gap in a conical - the adjacent area.

-8- 2353025

6. Electrical rotating machine according to claim 1, characterized in that the pointing towards the air gap The end faces of the teeth lie in a spherical surface that delimits the air gap.

7. Electrical circulating machine according to claim 1, characterized in that the teeth (1) form air gaps (5 and 5 ') at both axial ends and that the electrical circulating machine has two armatures (6 and 6 ¹ ).

8. Electrical rotary machine according to claim 1, characterized in that that the back yoke body is made of flat sheet metal

(22) and has rings (23,23 ') at the axial ends.

9 * Electric rotary machine according to claim 8, characterized in that that several rings with different radial extensions (23, 23 ') are provided.

10. Electrical rotary machine according to claim 8, characterized in that that the first coil (24) wound onto the stator is deformed in the shape of a dumbbell before the next Cap (25) is placed.

11. Electrical rotary machine according to claim 1, characterized in that that the yoke body (32) from frustoconical Sheet metal parts.

12. Electric rotary machine according to claim 11, characterized in that that the sheet metal parts (3 2) are trimmed axially parallel on the circumference.

Λ09 € 23 / ί) 803

13. Electric rotating machine according to claim 12, characterized in that the coil (34) is deformed in such a way that they the contour of the cross section of the truncated cone elements (32) follows.

14. Armature for electric Umlaufmasehinen according to claim 1, characterized characterized in that the armature consists of two rings (36) or plates made of a highly conductive material, e.g. copper consists, which include an iron ring (37) between them,

15. Electric rotating machine according to claim 1, characterized in that the teeth (40) formed from radially positioned metal sheets are constructed from sheet metal strips, of which the outer (40 ¹ ) lines have a smaller radial extent than those enclosed between them (40 ").

16. Electrical rotary machine according to claim 15, characterized in that that the outwardly pointing edges of the sheet metal strips lie in a cylindrical surface.

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JOJO

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