DE2937351A1

DE2937351A1 - Reluktanzmotor mit geblechtem segmentlaeufer und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE2937351A1
Application number: DE19792937351
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Egon 6101 Nieder-Ramstadt Andresen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1981-04-02

Description

Reluktanzmotor mit geblechtem Segmentläufer
und Verfahren zur Herstellung Als Reluktanzmotor wird im allgemeinen ein Drehstrom- oder auch Einphasenwechselstrommotor (meist kleinerer Leistung) mit Kurzschlußläufer verstanden, der der Pol zahl der Ständerwicklung gemäß ausgefräst ist und damit ausgeprägte Pole aufweist. Pol lücken und Pole haben etwa die gleiche Weite.
Ein solcher Motor läuft nach Selbstanlauf als Synchronmotor, d.h. er ist für Aufgaben geeignet, wo lastunabhängige Umlaufgeschwindigkeit gefordert wird.
Reluktanzmotoren derartiger Bauart haben gegenüber Käfigläufermotoren bei gleicher Scheinleistung und gleicher Typengröße nicht viel mehr als nur die halbe Wellenleistung, weil Leistungsfaktor und Wirkungsgrad erheblich schlechter sind. Reluktanzmotoren haben nur dann eine etwa gleich gute Materialausnutzung (leistungsbezogenes Gewicht) wie Asynchron-Käfigläufermotoren, wenn es gelingt, den Läufer so aufzubauen, daß in einer Achse ein geschlossener Eisenpfad mit hinreichend großem Querschnitt entsteht, während in der um 900 elektrisch gedrehten Achse überhaupt kein geschlossener Eisenpfad existiert. Gleichzeitig muß der Luftspalt so klein sein wie bei einem Asynchron-Läfigläufermotor.
Es ist bekannt, Reluktanzmotoren durch Zerlegung des Läufereisens in magnetisch getrennte Segmente erheblich zu verbessern. Dabei ergänzen sich jeweils unter Abstand zusammengeführte Seitenteile benachbarter Segmente zu den Polen.
Eine weitere erhebliche Verbesserung der Maschinenleistung läßt sich mit feiner segmentierten Läufern erzielen. In einer bekannten Ausführung ist dazu jedes Läufersegment in sich in der üblichen Weise mit der Blechebene senkrecht zur Motorachse lamelliert. Die Segmente selbst sind dabei in Segmentgruppen gestaffelt übereinander und magnetisch voneinander isoliert in verschiedenem Abstand zur Läuferachse angeordnet, wobei ihr Krümmungsscheitel zur Läuferachse weist und ihre freien Enden bis zur Läuferoberfläche reichen ("Wissenschaftliche Berichte AEG-TELEFUNKEN" 41 (1968) 2, Seite 54, Bild 9).
Es bedarf erheblichen Aufwandes und konstruktiver Maßnahmen, einen solchen Läufer fliehkraftsicher herzustellen. Die magnetischen Flußsperren bedingen Unterbrechungen des Eisenkörpers in Fliehkraftrichtung. So werden zum Beispiel die Einzelteile miteinander über die Segmentzwischenräume in Gießharztechnik verklebt und ausgegossen. Bei großen Motoren und solchen hoher Drehzahl wird außerdem oft noch eine axiale Unterteilung und Trennung in einzelne Abschnitte durch metallische, durchgehende Scheiben, die mit den Segmenten verklebt sind vorgenommen (aaO, Seite 54, 4.2).
Es sind zahlreiche Blechschnitte entwickelt worden, die einen Kompromiß darstellen zwischen kostengünstiger Herstellbar- keit einerseits und tragbarem Leistungsgewicht andererseits.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel und Nachteile, insbesondere hinsichtlich kostengünstiger Herstellbarkeit, abzustellen und einen Motor zu ermöglichen, der nicht nur billig herstellbar ist, sondern auch ein gutes Leistungsgewicht aufweist. Außerdem soll der Motor eine hohe mechanische Betriebssicherheit aufweisen, die ihn auch für Antriebe größerer Leistung brauchbar macht.
Diese Aufgabe wird für einen Reluktanzmotor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Segmentgruppen Teilwikkelkörper aus axial geteilten zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Wickelkörpern Verwendung finden, die durch gemeinsames Aufwickeln zweier elektrisch leitender Lagen, von denen eine magnetisch leitend und die andere magnetisch sperrend ist, herstellbar sind.
In einem besonders zweckmäßigen Verfahren zur Herstellung der Teilwicklungskörper für einen Reluktanzmotor werden je eine Lage schmaleren Eisenbleches und eine Lage breiteren Kupfer- oder Aluminiumbleches gemeinsam zu einem zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Wickelkörper aufgewickelt und verklebt, wobei die zu beiden Seiten des Wickelkörpers überstehenden Teile des breiteren Kupfer- oder Aluminiumbleches elektrisch verbunden werden und anschließend der entstandene Wickelkörper mechanisch zu Teilwickelkörpern geteilt wird.
Der Läufer ist damit achsparallel geblecht.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen in Verbindung mit der erläuternden Beschreibung und Zeichnung entnehmbar.
Anhand von in der Zeichnung dargestellen Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im nachstehenden näher erläutert werden.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch den Läufer eines Reluktanzmotors (Halbschnitt) gemäß Schnittlinie A-A von Fig. 2, Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf den Läufer, Fig. 3 eine Teilansicht eines hohlzylindrischen Wickelkörpers, Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Ausschnittes X von Fig. 3, Fig. 5 einen hohlzylindrischen Wickelkörper nach Fig. 3 mit endseitiger elektrischer Verbindung, Fig. 6 einen zu zwei Teilwickelkörpern aufgeschnittenen Wickelkörper.
In den Figuren 1 und 2 ist der Läufer eines sechspoligen axialgeblechten Reluktanzmotors dargestellt. Mit 1 ist darin die Motorwelle bezeichnet. Sie weist sternförmige Ansätze 2 auf, zwischen denen halbzylindrische Teilwickelkörper 3 aufliegen. Diese sind über durch die Nuten 4 der Teilwickelkörper 3 führende Bohrungen und mittels radial geführter Schraubbolzen 5 mit der Motorwelle 1 verschraubt. Die stirnseitigen Enden der Teilwickelkörper 3 werden durch gemeinsame Schrumpfringe 6 zusammengehalten. Der Sitz für diese Schrumpfringe 6 wird in bekannter Weise durch Verringern des Außendurchmessers des Läufers geschaffen. Der Schrumpfring 6 kann die stirnseitige Führung der Dämpfer- bzw. Kommutierungsströme übernehmen. Diese können auch über stirnseitig anzubringende Laschen 7 geführt werden.
Die folgenden Figuren zeigen die Herstellung der Teilwickelkörper 3. Nach Fig. 3 werden dazu verschieden breite Bleche und zwar ein magnetisch leitendes Eisenblech 8 (Dynamoblech) und ein magnetisch sperrendes Kupfer- oder Aluminiumblech 9 gemeinsam spiralig zu einem hohlzylindrischen Wickelkörper aufgewickelt. Dabei erfolgt gleichzeitig eine Verklebung.
Man erhält damit einen kompakten Wickelkörper. Fig. 4 zeigt in vergrößerter Querschnittsdarstellung des Ausschnittes X von Fig. 3, daß das Kupfer- oder Aluminiumblech 9 breiter gehalten ist. Es steht gegenüber dem Eisenblech 8 auf beiden Seiten des Wickelkörpers über und wird durch geeignete Verfahren, wie Löten, Schweißen oder Gießen, elektrisch verbunden. Dabei braucht diese Verbindung gemäß Fig. 5 nur in einem Bereich von zwei gegenüberliegenden Sektoren 10 und 11 geschehen. Das ist vorteilhaft und materialsparend. Fig. 6 zeigt zwei durch mechanische Aufteilung gewonnene Teilwickelkörper 3, wobei die Axialschnitte durch die gegenüberliegenden Sektoren 10 und 11 gelegt wurden. Die Teilwickelkörper sind damit praktisch schon fertiggestellt. Nach Zusammenbau des Läufers (Fig. 1), d.h. nach Schraubmontage der Teilwikkelkörper 3 und Aufbringen der endseitigen Schrumpfringe, muß nun noch ein Überdrehen auf die maßgerechte Zylinderform erfolgen.
Durch die Erfindung kann auf einfache und billige Weise ein eluktanzmotor hoher mechanischer Betriebssicherheit hergestellt werden, der auch für Antriebe größerer Leistung geeignet ist. Das Fehlen von Läuferverlusten bei Sinusspannung und seine gute Regelbarkeit prädestinieren ihn darüber hinaus für Stellantriebe, die nur wenig Raum beanspruchen und pråktisch wartungsfrei sind.

Claims

Patentansprüche 1. Reluktanzmotor mit geblechtem Segmentläufer, bei dem jewells mehrere aus Blechstreifen gebildete Segmente benachbarter Segmentgruppen mit ihren Enden Pole bilden, wobei die Segmente der Segmentgruppen gestaffelt über einander und magnetisch voneinander isoliert in verschiedenem Abstand zur Läuferachse liegen, mit ihrem Krümmungsscheitel zur Läuferachse weisen und mit ihren freien Enden bis zur Läuferoberfläche reichen, dadurch gekennzeichnet, daß als Segmentgruppen Teilwickelkörper (3) aus axial geteilten zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Wickelkörpern Verwendung finden, die durch gemeinsames Aufwickeln zweier elektrisch leitender Lagen (8 und 9), von denen eine magnetisch leitend und die andere magnetisch sperrend ist, herstellbar sind.
2. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwickelkörper (3) kompakte Einheiten bilden, die aneinanderliegend auf einen mit sternförmigen Ansätzen (2) versehenen Läuferkörper montiert sind.
3. Reluktanzmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (1) direkt mit Ansätzen (2) versehen ist.
4. Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwickelkörper (3) zwischen den Ansätzen (2) auf dem Läuferkörper bzw. auf die Motorwelle (1) aufgesetzt und jeweils über in der äußeren Nut (4) des Teilwickelkörpers (3) liegende Bohrungen und Schraubbolzen (5) radial mit dem Läuferkörper bzw. mit der Motorwelle (1) verschraubt sind.
5. Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwickelkörper t3) an den stirnseitigen Enden des Läufers durch Schrumpfringe (6) zusammengehalten sind.
6. Reluktanzmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine stirnseitige Führung der Dämpfer- bzw. Kommutierungsströme durch die Schrumpfringe (6) vorgesehen ist.
7. Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine stirnseitige Führung der Dämpfer-bzw. Kommutierungsströme durch stirnseitig anzubringende Laschen (7) vorgesehen ist.
8. Verfahren zur Herstellung der Teilwickelkörper für einen Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß je eine Lage schmaleren Eisenbleches (8) und eine Lage breiteren Kupfer- oder Aluminiumbleches (9) gemeinsam zu einem zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Wickelkörper aufgewickelt und verklebt werden, daß die zu beiden Seiten des Wickelkörpers überstehenden Teile des breiteren Kupfer- oder Aluminiumbleches (9) elektrisch verbunden werden und daß anschließend der entstandene Wickelkörper mechanisch zu Teilwickelkörpern (3) geteilt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung der überstehenden Lagen des Kupfer- oder Aluminiumbleches (9) beidseitig nur in Form von gegenüberstehenden Sektoren (10 und 11) erfolgt, durch die dann die Teilungsebenen gelegt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung durch Löten, Schweißen oder Gießen erfolgt.
11. Verfahren zur Läuferherstellung nach den vorgenannten Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Montage der Teilwickelkörper (3) und Aufbringung der Schrumpfringe (6) ein Überdrehen des Läufers auf maßgerechte Zylinderform erfolgt.