DE3044537A1

DE3044537A1 - Laeufer fuer eine elektrische maschine

Info

Publication number: DE3044537A1
Application number: DE19803044537
Authority: DE
Inventors: Junichi Funabashi Kobayashi; Takao Ichikawa Mifune; Shoji Sakura Tanabe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1981-09-03
Also published as: JPS5678359A; US4400639A; JPS5850092B2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Läufer für eine elektrische Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Läufer für eine elektrische Maschine, bei dem eine Läuferwicklung tief in Nuten eingesetzt ist, die sich zur Außenumfangsflache des Läuferpakets öffnen, wobei insbesondere die Läuferwicklung in einfacher Weise mit einer Wickelmaschine direkt gewickelt werden kann.

Eine Induktionsmaschine ist zum Treiben einer eine Geschwindigkeitsänderung erfordernden Last nicht ausreichend Trotzdem wird eine Induktionsmaschine in Verbindung mit einem elektrischen oder mechanischen Drehzahlwechselgetriebe häufig zum Treiben einer Last eingesetzt, deren Geschwindigkeit änderbar sein soll. Eine Induktionsmaschine, die in Verbindung mit einem elektrischen oder mechanischem Drehzahlwechselgetriebe verwendet wird, hat aber einen sehr geringen Wirkungsgrad. Vom Gesichtspunkt der Einsparung elektrischer Energie ist es erwünscht, zum Treiben einer solchen Last, deren Geschwin-

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digkeit verstellbar sein soll, einen Gleichstrommotor einzusetzen, dessen Drehzahl leicht regelbar ist. Allerdings ist die Anwendung eines Gleichstrommotors für eine solche Last nicht sehr weit verbreitet, weil dieser Motor teuer ist. Normalerweise ist eine elektrische Maschine mit einem Läufer, dessen Wicklung tief in Nuten eingesetzt ist, die sich zur Außenumfangsflache des Läuferpakets öffnen, wie das nicht nur bei einem Gleichstrommotor, sondern auch bei einem Repulsionsmotor mit Nebenschlußverhalten der Fall ist, sehr teuer, und zwar deshalb, weil der Wickelvorgang eine Anzahl Fertigungsschritte umfaßt und weil ferner, da der Läufer im Gegensatz zum Ständer durch die Fliehkraft beeinflußbar ist, der Wickelvorgang ein hohes Maß an Fertigkeit verlangt.

Es wurden verschiedene Möglichkeiten untersucht, das Einsetzen der Wicklungsdrähte tief in die Nuten des Läuferpakets zu mechanisieren, in der Praxis wird dies jedoch nur bei Kleinmotoren mit 1 kW oder weniger angewandt. Die Schwierigkeit bei der Mechanisierung des Wickelvorgangs besteht darin, das Wicklungsende sehr dicht oder kompakt auszubilden. Wenn das Wicklungsende nicht dicht ist, vergrößert sich die Gesamtlänge des Motors in Axialrichtung, was eine Kostenerhöhung mit sich bringt. Ferner wird die Läuferwicklung durch die Fliehkraft beeinflußt, so daß sich die Wicklungsdrähte bewegen können, was wiederum mit der Gefahr eines dielektrischen Durchschlags verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Läufers für eine elektrische Maschine, der ein dichtes oder kompaktes Wicklungsende hat, der eine hohe Festigkeit gegen den Einfluß der Fliehkraft aufweist, und bei dem der Wickelvorgang in einfacher Weise durchführbar ist.

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Das Läuferpaket nach der Erfindung umfaßt eine Mehrzahl Nuten, die sich zur Außenumfangsflache des Läuferpakets öffnen, und zwischen den Nuten gebildete Zähne. An der Seite des Läuferpakets ist eine sternförmige Endplatte angeordnet, die den Nuten gegenüberliegende Nuten und den Zähnen gegenüberliegende Vorsprünge aufweist. Bevorzugt ist auf jeder Seite des Läuferpakets eine solche Endplatte angeordnet, und der die Läuferwicklung berührende viereckige Teil der sternförmigen Endplatte ist bevorzugt rund. Zweckmäßigerweise besteht die sternförmige Endplatte aus einem Isolierstoff wie Kunstharz. Ferner ist es zweckmäßig, die Oberfläche der sternförmigen Endplatte glatt auszubilden, so daß die Läuferwicklung ohne Schwierigkeiten auf dieser Oberfläche gleiten kann.

Diejenige Endfläche des Vorsprungs, die - in Axialrichtung des Läuferpakets betrachtet - vom Läuferpaket entfernt ist, ist z. B. mit zunehmender Entfernung von der Achse des Läuferpakets schräg von der Endfläche des Läuferpakets wegverlaufend ausgebildet.

Die Läuferwicklung ist tief in die Nuten des Läuferpakets und der Endplatte eingesetzt und eng um das Läuferpaket und die sternförmigen Endplatten gewickelt. Wenn die Läuferwicklung mit einer Maschine in der oben erläuterten Weise gewickelt wird, wird der Wicklungsdraht zuerst in die Gründe der Nuten eingesetzt und dann fortlaufend darauf in Richtung zur Öffnung der Nut gewickelt, da die Endfläche des Vorsprungs so geneigt ist, daß sie mit zunehmendem Abstand von der Achse des Läuferpakets von der Endfläche des Läuferpakets wegverläuft. Daher wird das Wicklungsende ebenfalls regelmäßig und dicht gewickelt. Da das Wicklungsende dicht oder kompakt ge-

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wickelt ist und der Vorsprung oder schräge Abschnitt mit zunehmender Entfernung von der Achse des Läuferpakets die Länge in Axialrichtung vergrößert, erhöht die Läuferwicklung den Widerstand gegen Fliehkräfte. Erforderlichenfalls ist zwischen der Läuferwicklung und dem Läuferpaket eine Isolierung vorgesehen, die als Nutenelementisolator bezeichnet werden kann. Dieser Nutenelementisolator kann eine Isolierfolie oder eine Beschichtung aus einem Isolieranstrich auf der Innenumfangsflache der Nuten sein. Wenn als Nutenelementisolator eine Isolierfolie verwendet wird, wird deren Ende bevorzugt in die Nut der Endplatte eingesetzt, weil dadurch die Gefahr vermindert wird, daß der Wicklungsdraht das Läuferpaket oder das Ende der sternförmigen Endplatte berührt, wodurch ein dielektrischer Durchschlag auftreten würde.

Wenn das Ende der Isolierfolie in die Endplatten-Nut eingesetzt ist und der Grund dieser Nut tiefer liegt als der Grund der Nut des Läuferpakets, wird während des Wickelvorgangs die Öffnung des Nutelementisolators, der in beide Nuten eingesetzt ist, wobei beide Seiten der Folie ungefähr U-förmig abgebogen sind, halb geschlossen, was ein Hindernis beim Wickeln des Wicklungsdrahts durch die Nuten darstellt. Dieses halbe Schließen der Öffnung ergibt sich dadurch, daß die beiden Enden der den Nutelementisolator bildenden Folie, die etwa U-förmig ist, gegen den Grund der Nut gedrückt werden, d. h. beide Enden werden entgegengesetzt zur Öffnung des U beaufschlagt.

Wenn der Grund der Nut des Läuferpakets mit demjenigen der Nut der Endplatte vollständig bündig ist, besteht

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zwar die Gefahr des Schließens nicht, es ist aber aufwendig, die Größe der zu verwendenden Teile mit so hoher Genauigkeit zu dimensionieren. Wenn also der Grund der Nut des Läuferpakets tiefer liegt als derjenige der Endpplatten-Nut, oder wenn die Entfernung von der Mitte des Läuferpakets zum Grund der Nut des Läuferpakets kleiner als diejenige zum Grund der Endplatten-Nut gemacht wird, tritt dieses Problem nicht auf. In diesem Fall wird auch vermieden, daß der Nutelementisolator direkt gegen das abgewinkelte Ende des Grunds der Nut des Läuferpakets gedruckt wird, wodurch wiederum die Gefahr eines dielektrischen Durchschlags weiter vermindert wird.

Durch die Erfindung wird also ein Läuferpaket für eine elektrische Maschine angegeben, das eine Anzahl Nuten aufweist, die sich zur Außenumfangsflache des Läuferpakets öffnen, und ferner zwischen den Nuten gebildete Zähne aufweist. An den Seiten des Läuferpakets sind sternförmige Endplatten befestigt, die den Nuten des Läuferpakets gegenüberliegende Nuten und den Zähnen gegenüberliegende Vorsprünge aufweisen. Diejenige Endfläche des Vorsprungs, die von dem Läufer paket entfernt liegt, ist so ausgebildet, daß sie mit zunehmender Entfernung von der Achse des'Läuferpakets von der Endfläche des Läuferpakets wegverläuft. Die Läuferwicklung ist so um das Läuferpaket und die sternförmigen Endplatten gewickelt, daß sie tief in den Nuten von Läuferpaket und Endplatten liegt, so daß sie dadurch dicht gewickelt ist.

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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt in Längsrichtung durch ein Ausführungsbeispiel des Läufers nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Hauptteil

des Läufers nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt und einen Längsschnitt und 4 durch den Hauptteil des LÄufers zur Erläuterung einer Phase während des Herstellungsverfahrens des Läufers; und Fig. 5 den Fig. 3 und 4· ähnliche Schnittan- und 6 sichten, die die Vorteile des Aufbaus nach den Fig. 3 und 4· verdeutlichen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird zunächst ein Ausführungsbeispiel des Läufers erläutert.

Ein Läufer 1 umfaßt eine Welle 2, ein Läuferpaket 3, sternförmige Endplatten 4- und 5, einen Nutelementisolator 6 und eine Läuferwicklung 7.

Das Läuferpaket 3 besteht aus einer Anzahl geblätterter gestanzter Eisenplatten 8 und weist eine Mehrzahl Nuten auf, die sich zur Außenumfangsflache des Läuferpakets öffnen, sowie Zähne 10, die jeweils zwischen benachbarten Nuten 9 gebildet sind. Ferner weist das Läuferpaket 3 eine Durchgangsöffnung 11 auf, in der die Welle 2 fest montiert ist.

Die sternförmigen Endplatten 4- und 5 sind an den Seiten des Läuferpakets 3 positioniert und weisen jeweils Nuten 12, die den Nuten 9 gegenüberliegen, und Vorsprünge 13,

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die den Zähnen 10 gegenüberliegen, auf. Die Endfläche 14-des Vorsprungs 13, die bei Betrachtung in Achsrichtung des Läuferpakets 3 von diesem entfernt liegt, verläuft mit zunehmender Entfernung von der Mitte des Läuferpakets 3 schräg von dessen Endfläche 15 weg. Die Entfernung £, von der Achse des Läuferpakets 3 zum Grund 16 der Nut 12 ist gering größer als die Entfernung -£, zum Grund 17 der Nut 9.

Der Nutelementisolator 6 ist zwischen Leitern der Läuferwicklung 7 und dem Läuferpaket 3 angeordnet, und sein Ende 18 ist in die Nut 12 eingesetzt.

Die Läuferwicklung 7 ist eng um das Läuferpaket 3 und die sternförmigen Endplatten 4- und 5 so gewickelt, daß sie tief in den Nuten 9 und den Nuten 12 sitzt. Die Anordnung der Läuferwicklung 7 in den Nuten 9 kann in gleicher Weise wie bei einer üblichen Läuferwicklung für einen Gleichstrommotor erfolgen und wird daher nicht erläutert. 3ede Klemme 19 der Läuferwicklung 7 ist an einen Stromwender 20 angeschlossen.

Bünde 21 und 22 dienen zum Festlegen des Läuferpakets 3 gegen ein Verschieben in Richtung der Lamellierung; ferner sind Keile 23 vorgesehen.

Die Fig. 3-6 zeigen die Zustände eines Isolierblechs, das ungefähr U-förmig gebogen ist und als Nutelementisolator 6 verwendet wird; dieser ist in die Nut 9 eingefügt, wobei sein Ende 18 in die Nut 12 eingesetzt ist. Die Figuren zeigen das Herstellungsstadium, in dem der Wickelvorgang gerade begonnen wurde, wobei die Wicklungsleiter weggelassen sind.

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In den Fig. 3 und A- ist der Fall -6,>-c_? und in den Fig, 5 und 6 der Fall ■€, <■ ■£, dargestellt.

Nach den Fig. 3 und k ist das Ende 18 des Nutelementisolators 6 auf den Grund 16 der Nut 12 aufgesetzt und wird von den nacheinander in die Nut 9 eingeführten Leitern eingedrückt; dabei bleibt die Öffnung 24- des Nutelementisolators 6 geöffnet, wogegen sie nach den Fig. 5 und 6 halb geschlossen ist. Da unter dieser Bedingung der Wickelvorgang schwieriger ist, muß die Dimensionierung mit -c, > -c~ gewählt werden.

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Leerserte

Claims

Ansprüche

1. !Läufer für eine elektrische Maschine, mit

nem Läuferpaket mit einer Mehrzahl Nuten, die sich zur Außenumfangsflache des Läuferpakets öffnen, und mit zwischen den Nuten gebildeten Zähnen,

gekennzeichnet durch

- eine auf einer Seite des Läuferpakets (3) festgelegte sternförmige Endplatte (4·; 5) mit den Nuten (9) gegenüberliegenden Nuten (12) und den Zähnen (10) gegenüberliegenden Vorsprüngen (13); und

- eine tief in die Nuten (9 und 12) eingesetzte und

um das Läuferpaket (3) und die sternförmige Endplatte (4; 5) gewickelte Läuferwicklung (7),

- wobei eine vom Läuferpaket (3) - in Axialrichtung desselben gesehen - entfernte Endfläche (IA-) der Vorsprünge (13) mit zunehmender Entfernung von der Achse des Läuferpakets (3) von der Endfläche (15) des Läuferpakets (3) weg verläuft.

2. Läufer für eine elektrische Maschine, mit - einem Läuferpaket mit einer Mehrzahl Nuten, die sich zur Außenumfangsflache des Läuferpakets öffnen, und mit zwischen den Nuten gebildeten Zähnen, gekennzeichnet durch

81-(A 5159-02)-Schö

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ORIGINAL INSPECTED

- eine auf einer Seite des Läuferpakets (3) festgelegte sternförmige Endplatte (4·; 5) mit den Nuten (9) gegenüberliegenden Nuten (12) und den Zähnen (10) gegenüberliegenden Vorsprüngen (13);

- eine tief in die Nuten (9 und 12) eingesetzte und eng um das Läuferpaket (3) und die sternförmige Endplatte (4; 5) gewickelte Läuferwicklung (7); und

- einen zwischen der Läuferwicklung (7) und dem Läuferpaket (3) vorgesehenen Nutelementisolator (6),

- wobei eine vom Läuferpaket (3) - gesehen in dessen Axialrichtung - entfernte Endfläche (14) der Vorsprünge (13) mit zunehmender Entfernung von der Läuferpaketachse von der Endfläche (15) des Läuferpakets (3) weg verläuft.

3. Läufer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Entfernung (X-, ) von der Achse des Läuferpakets (3) zum Grund (16) der Nut (12) gering größer als die Entfernung (Ji₂) zum Grund (17) der Nut (9) gemacht ist, und

- daß der Nutelementisolator (6) aus einer Isolierfolie geformt ist, deren Ende (18) in die Nut (12) eingesetzt ist.

4·. Läufer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Nutelementisolator eine auf die Innenumfangsfläche der Nut (9) aufgebrachte Beschichtung aus Isolierstoff ist.

5. Läufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß auf beiden Seiten des Läuferpakets (3) eine sternförmige Endplatte (4-, 5) angeordnet ist.

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6. Läufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die sternförmige Endplatte (ή·; 5) aus einem Isolierstoff besteht.

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