DE2644279C3

DE2644279C3 - Ständer für einen Mehrphasen-Elektromotor

Info

Publication number: DE2644279C3
Application number: DE2644279A
Authority: DE
Inventors: Peter 8706 Hoechberg Adam; Ottomar 8702 Rottendorf Dlouhy; Helmut Gold; Hans Dipl.-Phys. Dr.-Phys. Lamatsch; Helmut 8701 Reichenberg Schmidt; Kurt 8500 Nuernberg Trautner; Bodo Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8702 Lengfeld Ulrich; Dieter 8500 Nuernberg Vanek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1980-11-06
Also published as: US4602423A; DE2644279B2; FR2366729A1; DE2644279A1; FR2366729B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stander für einen Mehrphasenelektromotor der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art; ein derartiger Ständer ist aus der DE-OS 18 14 977 bekannt

Bei dem bekannten Ständer stecken die Stege mit ihrem einen Ende in einem Hohlzylinder aus Kunststoff; sie reichen dazu bis zu einer bestimmten radialen Tiefe in den Hohlzylinder hinein, derart, daß entweder eine kreisringförmige Kunststoffzwischenschicht zwischen radial innerer Begrenzung der Stege und dem eigentlichen Luftspalt verbleibt oder zur Erzielung eines besonders geringen Luftspaltes zwischen den Stegen und dem Läufer der Hohlzylinder in einem weiteren Arbeitsgang von innen her abgedreht werden muß. Die Herstellung und Verbindung des Hohlzylinders mit den Stegen erfolgt nach dem Verbundspritzverfahren in einem einzigen Arbeitsgang. Die Stege des Stegsterns bestehen aus massivem Material und weisen schräg verlaufende Stirnseiten auf, so daß jeder Steg trapezförmig ausgebildet ist. Die Stirnflächen der Stege können geradlinig oder auch gewölbt schräg verlaufen. Auf die Stirnseiten der Stege kann zusätzlich ein Kunststoffbelag aufgebracht sein. Der derart gefertigte Stegstern wird in ein Ringgehäuse eingeschoben und durch Ausgießen mit Gießharz mit diesem und in sich selbst be- bzw. verfestigt.

Bei einem weiterhin durch die US-PS 26 07 816 bekannten Ständer ist der Stegstern lamelliert, derart, daß eine Vielzahl von Stegblechen axial deckungsgleich aufeinandergeschichtet und miteinander beispielsweise durch Schrauben gesichert sind. Jedes einzelne Stegsternblech ist einteilig aus einem Blech gestanzt, derart, daß an einen inneren Blechhohlzylinder die in radialer Richtung verlaufenden Stegzähne angeformt sind; der Blechhohlzylinder verbindet dabei am radial inneren Ende die Stegzähne und bildet dabei magnetische Brücken zwischen diesen. Der aus den einzelnen Stegsternblechen paketierte und durch axial verlaufende Schrauben gefestigte Stegstern wird in ein geschlossenes Ringgehäuse eingesetzt oder es werden zwischen den radial äußeren Enden Ringgehäuseteilsegmente eingesetzt und zur Verfestigung mit den radial äußeren Enden der Stegzähne verschweißt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung es ist, auf einfache Weise für einen Ständer der eingangs genannten Art bei geringer elektrischer Streuung und geringem magnetischen Widerstand eine größere Gewährleistung für die Festigkeit des Stegsterns in sich und im umgebenden Ringgehäuse zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Ständer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs mög-Hch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die Gegenstände der Unteransprüche gekennzeichnet.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung eines

Schrittmotors wird erreicht, daß trotz der bis zum Luftspalt in den Hohlzylinder eintauchenden und somit keine; Nachbearbeitung des Bohrungsraumes erfordernden Stege auf einfache Weise eine gute Festigkeit des gesamten Ständers bei einfacher Fertigung und Montage erzielt und auch bei harter Beanspruchung oder gegebenenfalls einer Schrumpfung des Kunststoffhohlzylinders ein mechanisch fester sowie elektrisch bzw. magnetisch wenig widerstandsbehafteter Obergang zwischen den flußführenden Teilen des Stegsterns und dem umgebenden, in sich geschlossenen Rückschlußringgehäuse gewährleistet ist

Vorteilhafterweise besteht der Hohlzylinder aus einem Spritzgußteil, bei dessen Herstellung die Stege des Stegsterns gleichzeitig mit eingespritzt sind. Will man auf eine besondere Vorrichtung bzw. Form für einen derartigen Spritzvorgang verzichten, so wird der Hohlzylinder als vorgefertigtes Teil vorgesehen, das mit Axialschlitzen versehen ist, in die die Stege uachträglich eingesetzt sind. Sowohl bei gleichzeitiger Miteingießung der Stege als auch bei nachträglicher Einsetzung der Stege wird der Hohlzylinder zweckmäßigerweise aus nichtferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Aluminium oder Kunststoff gefertigt, derart, daß keine magnetischen Brücken zwischen den radial inneren Enden der einzelnen Stege eines Stegsterns gebildet sind.

Die Festigkeit kann noch dadurch vorteilhaft erhöht werden, daß die Stege an der Stirnseite an ihrem radial inneren Ende mit axialen Nasen versehen sind, die im Sinne einer zusätzlichen Verankerung in den axial entsprechend verlängerten Hohlzylinder miteingespritzt sind. Zur weiteren verstärkten Verankerung zwischen dem Hohlzylinder und den miteingespritzten Stegen ist es vorteilhaft, daß die Stege mit Durchbrüchen und/oder Profilierungen im Bereich des Hohlzylinders versehen sind, die im Sinne einer zusätzlichen Verankerung mit der Spritzmasse des Hohlzylinders ausgefüllt sind.

In an sich bekannter Weise kann eine Isolierung der Stirnflächen der Stege durch einen Kunststoffbelag vorgesehen sein, der gegebenenfalls auch die Ränder der Stirnseiten übergreift und der gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Hohlzylinder als einstückiges Teil gespritzt wird. Wird eine besondere Isolierung zwischen den Stegen und der einzubringenden Wicklung gewünscht, so wird zweckmäßigerweise auch ein Kunststoffbelag auf den gesamten der Wicklung zugewandten Stegflächen vorgesehen, die ebenfalls gleichzeitig mit dem Einspritzen der Stege in den Hohlzylinder erfolgen .kann. Um eine zusätzliche Isolierung zwischen bewikkeltem Stegstern und umgebendem Ringgehäuse bzw. um eine Beschädigung der eingebrachten Ständerwicklung beim Einsetzen des bewickelten Stegsterns in das umgebende Ringgehäuse zu vermeiden, ist nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß stirnseitig auf die Wickelköpfe der in den Stegstern eingebrachten Wicklung topfartige Kunststoffkappen mit axialen kammartigen Verlängerungen aufgesetzt sind, die in den Nutraum der Wv-V'ung hineinragen, und die Wicklung zum Ringgelmuse mn abdecken (Deckschieber). Einer besonderen Isolierung der Stegsterne gegenüber der Ständerwicklung kommt dann Bedeutung zu, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Ständerwicklung nach dem Prinzip der Nadelwickeltechnik aus einer in den Stegstern eingebrachten Wicklung besteht Dh gesonderte Isolation des Nutraumes bzw. der Stirnseiten des Stegsternes ist dagegen nicht zusätzlich notwendig, wenn nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Ständerwicklung nach dem Prinzip der Einlegewickeltechnik aus vorgefertigten isolierten und in den Stegstern eingelegten Spulen besteht

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den erfmdungsgemäßen Ständer in einem axialen Schnittbild,

Fig.2 den erfindungsgemäßen Ständer in einem radialen Teilschnittbild im Bereich der Schweißung,

F i g. 3, 4, 5 verschiedene Stegblechkonturen,

F i g. 6 eine Wickelkopfisolierkappe in einem axialen Schnittbild,

F i g. 7 eine Wickelkopfisolierkappe in einem radialen Schnittbild. Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Ständer für einen Schrittmotor besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem in ein Ringgehäuse 2 eingesetzten, aus den einzelnen Stegen 3 und dem Hohlzylinder 1 gebildeten Stegstern 1, 3. Die in die durch die Seitenwandungen der Stege 3 sowie das Ringgehäuse 2 und den Hohlzylinder 1 gebildeten Nuträume ist die Wicklung 4 als vorgefertigte Wicklung nach dem Prinzip der Einlegewickeltechnik in Form von vorgefertigten Spulen in den Stegstern eingelegt oder nach dem Prinzip der Nadelwickeltechnik maschinell in den Stegstern eingewickelt (F i g. 1).

Die eingebrachte Wicklung 4 ist der Deutlichkeit halber nur in Fi g. 1 dargestellt; aus gleichem Grund ist auch in F i g. 1 nicht näher auf die Anbringung, Halterung und Zentrierung der Lagerschilde eingegangen.

Die in den Hohlzylinder 1 miteingespritzten Stege 3 weisen stirnseitig an ihren radial inneren Enden axiale Nasen 31, 32 auf, die im Sinne einer zusätzlichen radialen Sicherung in dem axial bis über den Wickelkopf hinaus verlängerten Hohlzylinder 1 verankert sind. In vorteilhafter Weise können auch Durchbrüche 36 der zusätzlichen mechanischen Sicherung beim Einspritzen dienen.

Etwa in seiner axialen Mitte ist das Ringgehäuse 2 mittels einer an seinem äußeren Umfang angesetzten Elektronenschweißung mit den Stegen 3 auf einem kurzer axialen Abschnitt (Bereich S) verschweißt. Die »Schweißnähte« sind in F i g. 2 durch die Bezugszeichen Sl, S 2, S3 angedeutet. Auf diese Weise ergibt sich auch bei eventueller Schrumpfung des Kunststoffhohlzylinders 1 weiterhin eine mechanisch feste Halterung und ein widerstandsarmer magnetischer Flußübergang zwischen den Stegen 3 und dem als Rückschluß dienenden Ringgehäuse 2.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind die der Wicklung zugewandten Seitenflächen der Stege 3 mit Isolierwandteilen 33 versehen, die ebenso wie die an sich bekannten stirnseitigen Isolierbeschichtungen gegebenenfalls gleichzeitig mit der Herstellung des Hohlzylinders 1 aufgespritzt oder ebenso wie gesonderte Isolierendscheiben als Isoliereinzelteile eingebracht sein können. Zusätzlich können Deckschieber 34 vorgesehen sein.

F i g. 3 zeigt eine Stegblechkontur mit im freiliegenden Bereich (Wickelraum) rechteckiger Kontur, wie sie insbesondere bei Herstellung der Ständerwicklung nach dem Prinzip der Einlegewickeltechnik zweckmäßig ist, bei der vorgefertigte Spulen in dem Stegstern von

..is

außen eingelegt werden. Fig.4 zeigt eine Stegblechkontur, bei der zusätzlich am radial äußeren Ende die Stege mit in axialer Richtung verlaufenden, abstehenden Zapfen 35 versehen sind, wodurch sich bei einer nach dem Prinzip der Nadelwickeltechnik eingebrachten Ständerwicklung eine besonders gute Nutfüllung erreichen läßt. Eine besondere Ausgestaltung der Stegblechkontur nach F i g. 4 ist in F i g. 5 dargestellt, bei der die Stirnflächen der Stege mit sich zum Ringgehäuse vergrößerndem Querschnitt gestuft ausgebildet sind. Die F i g. 6 und 7 zeigen in verschiedenen Ansichten topfartige Kunststoffkappen 5, die stirnseitig über die Wicklungsköpfe der in den Stegstern 2,3 eingebrachten

Wicklung 4 geschoben werden, sich dabei an dem zylindrischen Teil des Stegsterns 2,3 zentrieren können und mit axialen kammartigen Verlängerungen 51 in den Nutraum der Wicklung hineinragen und dabei zumindest den Nutraum zum Ringgehäuse hin abdecken. Durch derartige Isolierkappen 5 wird die Wicklung bei dem Eindrücken des bewickelten Stegsterns in das umgebende Ringgehäuse mechanisch vor Beschädigung geschützt, da einerseits der im topfförmigen Raum 52 angeordnete Wickelkopf allseitig abgedeckt und die in den Nuten liegenden Wicklungsteile zur Nutöffnung hin geschützt und gesichert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ständer für einen Mehrphasenelektromotor, insbesondere einen Schrittmotor, mit einem radial äußeren, in sich geschlossenen Ringgehäuse und einem innen in das Ringgehäuse einsetzbaren, von außen bewickelbaren Stegstern mit um einen Hohlzylinder sternförmig angeordneten und mit ihren radial inneren Enden in diesen eingelassenen, axial einteiligen Stegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) als Einzelbauteile mit ihrem radial inneren Ende bis zum Bohrungsdurchmesser in den nach dem Motorzusammenbau keiner weiteren Nachbearbeitung unterworfenen, radial inneren Hohlzylinder (1) eingefügt und mit ihrem radial äußeren Ende an der Innenfläche des umgebenden, in sich geschlossen2n Ringgehäuses (2) mittels einer an der Außenfläche des Ringgehäuses (2) angesetzten Elektronenstrahlschweißung (Bereich S) angeschweißt sind.

2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) aus einem Spritzgußteil besteht, bei dessen Herstellung die Stege (3) des Stegsterns gleichzeitig miteingespritzt sind.

3. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) aus einem vorgefertigten Bauteil besteht, das mit Axialschlitzen versehen ist, in die die Stege (3) eingesetzt sind.

4. Ständer nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) aus Aluminium besteht.

5. Ständer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) aus Kunststoff besteht.

6. Ständer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) an der Stirnseite an ihrem radial inneren Ende mit axialen Nasen (31, 32) versehen sind, die im Sinne einer zusätzlichen Verankerung in den axial entsprechend verlängerten Hohlzylinder (1) miteingespritzt sind.

7. Ständer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) mit Durchbrüchen (36) und/oder Profilierungen versehen sind, die im Sinne einer zusätzlichen Verankerung mit der Spritzmasse des Hohlzylinders (1) ausgefüllt sind.

8. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen der Wicklung (4) des in das Ringgehäuse (2) eingesetzten Stegsterns (1,3) und der Innenfläche des Ringgehäuses (2) mit einer Gießharzmasse ausgefüllt ist.

9. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig auf die Wickelköpfe der in den Stegstern eingebrachten Wicklung topfartige Kunststoffkappen (5) mit axialen kammartigen Verlängerungen (51) aufgesetzt sind, die in den Nutraum der Wicklung (4) hineinragen, und die Wicklung zum Ringgehäuse (2) hin abdecken (Deckschieber).

10. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung nach dem Prinzip der Einlegewickeltechnik aus vorgefertigten und in den Stegstern (1,3) eingelegten Spulen besteht.

11. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung nach dem Prinzip der Nadelwickeltechnik aus einer in den Stegstern (1, 3) eingebrachten Wicklung besteht.

12. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) an ihrem radial äußeren Ende mit in axialer Richtung verlaufenden Zapfen (35) versehen sind.

13. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Stege mit sich zum Ringgehäuse hin vergrößerndem Querschnitt gestuft ausgebildet sind.