DE3905997A1 - Von einem elektronischen leistungswandler gespeister reluktanzmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reluktanzmotor nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Derartige Reluktanzmotoren weisen insoweit gewisse Unzulänglich­ keiten auf, als hierbei erhebliche Luftgeräusche auftreten, bedingt durch die konstruktive Gestaltung des Rotors und des Stators und deren Zusammenwirken. Außerdem lassen die Kühlungsverhält­ nisse zu wünschen übrig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Luftgeräusche bei Reluktanzmotoren der gattungsgemäßen Art zu reduzieren und zu­ gleich die Kühlung der Motoren zu verbessern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Maßnahmen im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele veranschaulicht, erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht des Stators eines Reluk­ tanzmotors mit sechs ausgeprägten Polen und rings­ um mit Hilfe von Abdeckelementen glatt geschlossener Innenbohrung, die in Feder-Nutverbindung stehen,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Schnittes A-A durch Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht des Stators eines Reluktanzmotors entsprechend Fig. 1, jedoch mit Abdeckelementen in Überlappungsverbindung,

Fig. 4 eine Ansicht des Stators eines Reluktanzmotors gemäß Fig. 1, jedoch mit zu zwei Gruppen zusammenge­ faßten Spulenkörpern, deren Ansätze gelenkig mit­ einander verbunden sind und wobei die Fixierung der freien Enden der Ansätze durch zwei Abdeckelemente in Nut-Federverbindung vorgenommen ist,

Fig. 5a-5c einen Spulenkörper mit an den Enden seines gekrümmten Ansatzes vorgesehenen Federn bzw. Wangen,

Fig. 6 eine Frontansicht des Rotors mit abgedeckten Einzel­ polen,

Fig. 7 eine Ansicht entlang des Schnittes B-B durch Fig. 6,

Fig. 8 einen Rotor in Seitenansicht, teilweise geschnitten,

Fig. 9a-9d eine Rotorabdeckung mit Lüfterrad, zweigeteilt,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen vollständigen Reluktanz­ motor mit geschlossener und glatter Statorbohrungs­ fläche mit Rotormantelfläche.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 der Mantel des Stators eines Reluktanzmotors bezeichnet, der an seinem Innenumfang sechs räumlich gleichmäßig verteilt angeordnete ausgeprägte Pole 11 aufweist, über die mit Spulen 12 versehene Spulenkörper 13 aufgeschoben und gehalten sind. Jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Pole 11 bilden im Erregungsfall einen Nord- und einen Südpol und eine Phase. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich also um einen dreiphasigen Reluktanzmotor.

Die einzelnen Spulenkörper 13 weisen einen sich in Umfangsrichtung nach beiden Seiten erstreckenden Ansatz 13′ auf. Die zwischen den Enden der Ansätze 13′ jeweils noch verbleibenden Zwischenräume 14 sind durch Abdeckelemente 15 verschlossen, die mit den Enden der Ansätze 13′ der Spulenkörper 13 in Feder- und Nutverbindung stehen. Beim Ausführungsbeispiel sind sechs solcher Abdeck­ elemente vorhanden. Damit ist auf einfache Weise eine vollständig geschlossene, glatte Innenmantelfläche 9 der Statorbohrung 16 er­ zielt. Die axiale Erstreckung der aus einem geeigneten, tempe­ raturbeständigen elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff, bestehenden Abdeckelemente 15 ist aus Fig. 2 ersichtlich.

Anstelle der als Haltemittel für die Abdeckelemente 15 dienenden Ansätze 13′ der Spulenkörper 13 können im Bedarfsfall auch die Statorpole 11 selbst für diesen Zweck benutzt werden.

Zwischen den einzelnen Polen 11 verbleiben Luftleitkanäle 17, die durch definierte Strömungsverhältnisse eine intensive Kühlung der Statorspulen bzw. des Stators gewährleisten.

Im Falle der Fig. 3 ist ein geschlossener und glatter Zylinder­ mantel 9 der Statorbohrung 16 dadurch erreicht, daß die sich in Um­ fangsrichtung nach beiden Seiten erstreckenden Ansätze 13′ der Spulenkörper 13 so weit ausgedehnt und derart ausgebildet sind, daß sie in überlappende Verbindung bringbar sind. Die Überlappungs­ stellen sind dabei mit Hilfe von Schrauben, Rastelementen oder dergleichen Mittel 18 fixiert.

Beim ersten Montageschritt werden drei um 120° räumlich zueinander versetzte Spulenkörper 13 mit den verlängerten Ansätzen 13′, die eine Überlappungsausnehmung 13′′ besitzen, in den Stator ein- und in Position gebracht. Beim zweiten Schritt folgen die drei ande­ ren Spulenkörper 13, die eine umgekehrte Überlappungsausnehmung 13′′′ aufweisen. Die Überlappungen kommen in Eingriff und werden fixiert. Dadurch ist wieder eine glatte Innenmantelfläche der Statorbohrung erzielt, desgleichen sind definierte Luftströmungskanäle 17 abgegrenzt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsvarianten ist je­ weils eine aus drei Spulenkörpern 13 bestehende Gruppe, wobei die drei Spulenkörper 13 in einem Arbeitsgang bewickelt werden, durch an den beiden Enden der Ansätze 13′ des mittleren Spulen­ körpers 13 vorgesehene Gelenkstellen 19 miteinander verbunden. Die freien Enden der Ansätze 13′ der beiden äußeren Spulenkörper 13 jeder Gruppe sind hierbei wieder durch Abdeckelemente 15 überbrückt, die mit den Enden der Ansätze 13′ der Spulenkörper 13 in Nut- und Federverbindung stehen und von denen hier zwei erforderlich sind. Anstelle einer Nut- und Federverbindung kann ohne weiteres auch eine Vereinigung der besagten Enden der An­ sätze 13′ durch Überlappung der entsprechend weit in Umfangsrichtung verlängerten Ansätze 13′ der Spulenkörper verwirklicht werden, wie es grundsätzlich aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Die Fig. 5a bis 5c veranschaulichen einen Spulenkörper 13, der an seinen beiden sich in Umfangsrichtung der Statorbohrung 16 erstreckenden Ansätzen 13 jeweils eine Wange bzw. eine Feder 20 aufweist, die in Eingriff mit den Nuten 15′ in den Abdeckele­ menten 15 gebracht sind, welche die Zwischenräume im Stator innen überbrücken.

Der in den Fig. 6 und 7 dargestellte Rotor 21 weist vier räumlich jeweils um 90° gegeneinander versetzte, ausgeprägte Pole 22 auf, die unbewickelt sind. Jeder dieser Pole ist mit einer Einzelabdeckung 23 mit sich beidseitig in Umfangsrichtung er­ streckenden Ansätzen 24 versehen. Die Zwischenräume zwischen den einander jeweils benachbarten Enden der Ansätze 24 der Einzelabdeckungen 23 sind durch Abdeckelemente 15 überbrückt, von denen beim Ausführungsbeispiel vier vorgesehen sind. Die Verbindung der Abdeckelemente 15 mit den Enden der Ansätze 24 der Einzelabdeckungen 23 ist hier wieder durch Nut- und Federver­ ankerung verwirklicht. Es ist indessen auch möglich, eine Über­ lappungsverbindung vorzunehmen. Durch die ringsum geschlossene, glatte Mantel- bzw. Oberfläche des Rotors ergeben sich auch geschlossene Luftströmungskanäle 25. Somit wird einerseits eine Geräuschmin­ derung durch Verringerung bzw. Vermeidung von Luftwirbelungen etc. erzielt und zugleich eine intensive Kühlung des Rotors er­ reicht.

Die geschlossene Rotoroberfläche in Kombination mit der ge­ schlossenen Oberfläche der Statorinnenbohrung ermöglicht neben den besagten Vorteilen auch eine Wirkungsgradverbesserung des Motors infolge geringer Verluste. Die Rotorwelle ist mit 26 be­ zeichnet.

Fig. 8 zeigt einen mit Polabdeckungen 23 versehenen Rotor, bei dem das Lüfterrad 27 mit der Rotorabdeckung mechanisch verbunden ist.

Hinsichtlich der Pol- bzw. Rotorabdeckungen sind ebenfalls die verschiedensten Ausführungsformen und Kombinationen möglich. So können bei einer zweigeteilt ausgeführten Rotorabdeckung zwei Polabdeckungen auf der Lüfterseite und zwei auf der Gegenlüfter­ seite gegen Fliehkraft gesichert werden, ferner kann eine Sicherung der Polabdeckungen in der Rotormitte vorgenommen werden etc.

Die Fig. 9a bis 9d veranschaulichen ebenfalls eine Rotorab­ deckung 23, mit der das Lüfterrad 27 baulich vereinigt ist. Rotorabdeckung und Lüfterrad sind hier einstückig, und die Sicherung der Rotorabdeckung erfolgt mit Hilfe einer Gegen­ scheibe 28.

Beim Reluktanzmotor gemäß Fig. 10, der mit einem Rotor gemäß Fig. 7 ausgerüstet ist, ist das Lüfterrad 27 auch mit der Neben­ buchse 29 einstückig ausgebildet und wird separat zur Rotorab­ deckung 23 montiert.

In den beiden Lagerschilden 30, 31 sind hier nicht dargestellte Öffnungen angebracht. Das Lüfterrad 27 wirkt dabei für die Küh­ lung der einzelnen Statorspulen drückend, und dies in beiden Drehrichtungen. Nach dem Verlassen des Lüfterrades wird die vom Lüfter 27 angesaugte Luft durch die Kanäle 17 zwischen den Statorspulen gedrückt.

Claims (12)

1. Von einem elektronischen Leistungswandler gespeister Reluktanz­ motor mit einem eine Anzahl ausgeprägte, bewickelte Pole auf­ weisenden Stator, die einander paarweise gegenüberliegen und bei Erregung jeweils einen Nord- und einen Südpol bilden, sowie mit einem ausgeprägte unbewickelte Pole enthaltenden Rotor und mit einer Anordnung zur Steuerung des Leistungs­ wandlers, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenkörper (13) mit sich in Umfangsrichtung der Statorbohrung (16) er­ streckenden Ansätzen (13′) versehen sind, die Teile eines geschlossenen und glatten Zylindermantels (9) bilden.

2. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (9) ausschließlich durch die Ansätze (13′) der Spulenkörper (13) gebildet ist.

3. Reluktanzmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die in Umfangsrichtung der Statorbohrung erstreckenden Ansätze (13′) der Spulenkörper (13) zur Bildung der Zylinder­ mantelfläche bündig überlappen und die Überlappungsstellen fixiert sind.

4. Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er mit sechs Statorpolen versehen ist und der Rotor aus einem Eisenkreuz mit vier Einzelpolen besteht.

5. Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Enden der sich in Umfangsrichtung der Statorbohrung erstreckenden Ansätze (13′) der Spulenkörper (13) jeweils einen Abstand voneinander aufweisen, der durch Abdeckelemente (15) zum geschlossenen Zylindermantel über­ brückt wird, wobei die mechanische Verbindung jeweils durch eine Feder- Nutvereinigung verwirklicht ist.

6. Reluktanzmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst drei Spulenkörper (13) um 120° zueinander versetzt in den Stator eingesetzt werden, deren Ansätze (13′) mit einer Überlappungsausnehmung (13′′) versehen sind, und danach die anderen drei Spulenkörper (13) mit umgekehrter Über­ lappungsausnehmung (13′′′) eingefügt werden.

7. Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Enden des Ansatzes (13′) des mittleren Spulenkörpers (13) jeweils einer Spulenkörper- Dreiergruppe mit den Ansätzen (13′) der beiden äußeren Spulenkörper gelenkig verbunden sind und der Zylinder­ mantel jeweils durch Überbrückung der freien Enden zweier gegenüberliegender Ansätze (13′) mittels eines Abdeckelements (15) geschlossen wird, wobei die Abdeckelemente (15) mit den Enden der freien Ansätze (13′) der Spulenkörper (13) durch Nut- Federverbindungen vereinigt sind.

8. Reluktanzmotor nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Enden des Ansatzes (13′) des mitt­ leren Spulenkörpers (13) jeweils einer Spulenkörper-Dreier­ gruppe mit den Ansätzen (13′) der äußeren Spulenkörper ge­ lenkig verbunden sind und der Zylindermantel jeweils durch Überlappung der mit Überlappungsausnehmungen (13′′, 13′′′) versehenen Enden zweier gegenüberliegender Ansätze (13′) der Spulenkörper und die Überlappungsstellen fixierende Mittel (18) geschlossen ist.

9. Reluktanzmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeprägten Pole (22) des Rotors (21) mit Einzelabdeckungen (23) versehen sind, die durch die Zwischenräume in Umfangsrichtung überbrückende Abdeckelemente (15) in Nut- Federverbindung zu einer ge­ schlossenen und glatten Rotoraußenfläche vervollständigt sind.

10. Reluktanzmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (26) des Rotors mit der Rotorabdeckung (23) verbunden ist.

11. Reluktanzmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (26) des Motors von der Rotorabdeckung ge­ trennt ist.

12. Reluktanzmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (27) mit der Nabenbuchse (29) einstückig ist und separat zur Rotorabdeckung montiert wird.