DE4436898A1

DE4436898A1 - Dynamoelektrische Maschine und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4436898A1
Application number: DE4436898A
Authority: DE
Inventors: John Henry Jun Boyd; Daniel Michael Saban; Allen Willard Scott; Merle Lynn Kemp
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-15
Publication date: 1995-04-27
Also published as: GB9710024D0; GB9710022D0; US5640064A; GB9710026D0; US6088905A; GB9420099D0; US5636432A; US5915750A; IT1274580B; ITMI942135A1; CA2118067C; US5668429A; GB2283133B; CA2118067A1; GB2283133A; ITMI942135A0

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Ein richtungen und insbesondere auf eine dynamoelektrische Ma schine und ein Verfahren zur Herstellung der dynamoelektri schen Maschine.

Die konkurrenzfähige Massenproduktion von dynamoelektri schen Maschinen in der Form von elektrischen Motoren, wie sie in Haushaltsgeräten verwendet werden, und anderen Ma schinen erfordert bei der Entwicklung und Fertigung des Mo tors eine gleichzeitige Betonung der Geschwindigkeit und Einfachheit der Fertigung und der Präzision der fertigen Motorkonstruktion. Darüber hinaus darf jeder Entwicklungs- oder Fertigungsprozeß keine Kosten hinzufügen außerhalb der Proportion zu den Einsparungen, die durch die größere Pro duktion erzielt werden. Somit bezieht sich die Erfindung auf einen Motor, der Gestaltungs- bzw. Entwicklungsmerkmale enthält, die für die Geschwindigkeit der Fertigung und die Präzision des fertigen Produktes optimiert sind.

Es ist allgemein anerkannt, daß die Herstellung des Sta torkerns bzw. Blechpaketes eines elektrischen Motors auf wirksamste Weise dadurch ausgeführt werden kann, daß der Kern aus einem Stapel von Blechen gebildet wird, die aus einem Blech aus stark magnetisch permeablen Material ausge stanzt werden. Die Bleche sind häufig quadratisch, weil bei dieser Form weniger von dem Blechmaterial, aus dem die Ble che ausgestanzt werden, als Verlust verloren geht. Jedes Blech wird mit einer mittleren Öffnung und radial verlau fenden Nuten ausgestanzt, die üblicherweise zur mittleren Öffnung offen sind. Die mittleren Öffnungen der Statorble che in dem Stapel bilden die Bohrung des Blechpaketes und die Nuten bilden die Zähne, die entlang der Länge der Sta torbohrung verlaufen und die Drahtwicklungen des Motors aufnehmen. Die Nuten werden symmetrisch um die Mitte der Mittelöffnung gestanzt, wobei im wesentlichen gleiche Mate rialmengen entlang jeder der vier Kanten des Bleches ver bleiben. Somit ist die Größe des Magnetflusses, der von dem Blechpaket geführt werden kann, im wesentlichen gleich ent lang allen seinen vier Seiten.

Es ist wichtig, daß die Statorbohrung rund und gerade ist, so daß der Rotor frei in der Statorkernbohrung umlaufen kann, während nur ein minimaler Abstand zwischen dem Rotor und dem Blechpaket verbleibt. Die Geradlinigkeit der Boh rung wird durch das natürliche Vorhandensein von Abweichun gen in der Dicke (genannt "Gamma"-Abweichung) des gewalzten Blechmaterials nachteilig beeinflußt, aus dem die Bleche gestanzt werden, so daß jedes Blech nicht genau eben ist. Wenn die Bleche in der gleichen Orientierung übereinander aufgestapelt werden, wie jedes Blech aus dem Blechmaterial ausgestanzt wurde, haben die Gamma-Abweichungen die Ten denz, sich zu addieren anstatt sich aufzuheben. Somit kann die gebildete Statorbohrung wesentlich gekrümmt und unge eignet sein, mit dem Rotor in der Weise zusammenzupassen, daß der Rotor frei in der Statorbohrung umlaufen kann. Das Stanzen der Mittelöffnungen der Bleche aus dem Blechmate rial entspannt gewisse Spannungen in dem Material, was zu der Tendenz führt, daß das Material sich elastisch verformt aus der runden Form, die durch die Stanzung hervorgerufen ist, zu einer elliptischen Form. Weitere Abweichungen von der Rundheit können durch thermische Beanspruchung hervor gerufen werden, wenn der Statorkern vergütet wird. Wenn wiederum die Bleche in der Weise aufgestapelt werden, daß sich die Abweichungen von der Rundheit addieren, kann eine Bohrung erzeugt werden, die zu elliptisch ist, um den Rotor aufzunehmen. Bei einem quadratischen Blech mit im wesentli chen gleichen Materialmengen, die nach dem Stanzen auf al len vier Seiten verbleiben, kann erwartet werden, daß De formationen, die eine Abweichung von der Rundheit bewirken, daß sie im wesentlichen in gleicher Weise entlang zwei senkrechten Achsen auftreten, die in der Ebene des Bleches liegen. Demzufolge ist es vorteilhaft, jedes Blech 90° re lativ zu dem benachbarten Blech in dem Stapel zu drehen, so daß Gamma-Änderungen und Abweichungen von der Rundheit der Bleche die Tendenz haben, sich gegenseitig aufzuheben.

In der Vergangenheit war jedoch die 90°-Drehung von jedem Blech relativ zu dem benachbarten Blech in dem Stapel nicht praktikabel, wenn Statorkerne für gewisse zwei Drehzahlen aufweisende Elektromotoren mit zwei Wicklungen gebaut wur den, die unterschiedliche Polzahlen haben. In einem Motor mit zwei Drehzahlen, der eine vierpolige Wicklung und eine sechspolige Wicklung hat, müssen einige der Drahtwindungen, die die Pole bilden, in den gleichen Statornuten angeordnet werden. Um für genügend Baum zu sorgen, mußten die Nuten, wo sich die Wicklungen überlappen, tiefer sein. Dieses Er fordernis führt eine Asymmetrie in der Anordnung von Nuten um die Mitte der Mittelöffnung von jedem Blech herum ein und verkleinert die Materialmenge auf zwei der Blechseiten relativ zu den anderen Seiten. Ein Ausgleich der Material menge auf allen vier Seiten kann herbeigeführt werden, in dem die zwei Seiten mit den tiefsten Nuten verlängert wer den. Jedoch macht es die Kombination der Asymmetrie der Nutanordnung und der rechteckigen Form des Bleches unmög lich, die Bleche 90° relativ zu dem benachbarten Blech beim Stapeln zu drehen. Das Beste, was derzeit getan werden kann, besteht darin, die Bleche 180° zu drehen, was keine Aufhebung von Fertigungstoleranzen gestattet, die so ef fektiv ist, wie eine 90°-Drehung, und somit wird die Rundheit und Geradheit der Bohrung in nachteiliger Weise beeinflußt.

Es ist bekannt, daß zur Entkopplung von Statornut-Harmoni schen die Rotorstäbe in einem Käfigrotor von einem Induk tionsmotor schräg angeordnet sein sollten. Typisch wird die Schrägstellung dadurch herbeigeführt, daß die Rotorbleche, die den Rotor bilden, leicht in Bezug zueinander gedreht werden, so daß die Durchlässe, die durch überlappende Nuten der Rotorbleche gebildet werden, eine im wesentlichen wen delförmige Bahn haben. Die wendelförmige Schrägstellung kann unter Verwendung einer Spannvorrichtung von Hand oder autoinatisch durch eine Maschine ausgeführt werden. In dem ersten Fall werden wesentliche Arbeitskosten zu der Produk tion des Rotors hinzuaddiert, und in dem letzten Fall ist s schwierig, den empfindlichen Vorgang des leichten Dre hens der Rotorbleche relativ zueinander betriebssicher zu automatisieren. Weiterhin haben die wendelförmigen Durch lässe eine treppenstufenförmige Konfiguration, die eine unerwünschte Turbulenz in dem geschmolzenen Material er zeugen können, das in die Durchlässe gegossen wird, um die Rotorstäbe zu bilden. Signifikante Einsparungen können durch die Implementation einer "geraden" Schrägstellung re alisiert werden, bei der der Rotorstabdurchlaß aus zwei glatten, geraden Durchlässen besteht, die sich überlappen, aber schräggestellt sind. Der schräge Durchlaß wird übli cherweise dadurch gebildet, daß die Rotornuten asymmetrisch um eine radiale Linie der Rotorbleche gemacht werden, wobei die Nuten in der einen Hälfte des den Rotor bildenden Blechpaketes das Spiegelbild der Nuten in der anderen Hälf te ist. Zwar ist eine Entkopplung von Nut-Harmonischen be kannt, indem zwei gerade Durchlässe verwendet werden, die relativ zueinander schräg verlaufen, aber es besteht gegen wärtig ein Bedarf für eine derartige gerade Schrägstellung, die eine bessere Motorleistung für einphasige Motoren lie fert.

Sobald der Rotor und der Stator gebaut worden sind, muß si chergestellt sein, daß der Rotor mit der Statorkernbohrung ausgerichtet ist, wenn der Rotor in die Bohrung eingesetzt wird. Die Rotorwelle ist üblicherweise für eine freie Rota tion an ihren Enden in Mittelöffnungen in metallischen End rahmen oder Lagerschildern gehaltert, die mit dem Stator kern bzw. Blechpaket verbunden sind. Von Natur aus auftre tende Toleranzen bei der Herstellung der Mittelöffnungen in den Endrahmen und der Statorkernbohrung und das Fehlen ei nes genauen Lokalisierungsmechanismus für die Endrahmen auf dem Statorkern haben zur Folge, daß viele Rotor/Statorkern anordnungen nicht fluchtend ausgerichtet sind. Die gegen wärtige Praxis erfordert die Einführung von Lehren in den Mittelöffnungen, wo die Rotorwelle aufgenommen wird, um den Rotor und den Statorkern in eine fluchtende Ausrichtung zu bringen. Dieses Verfahren gestattet nur eine relativ grobe Einstellung und erfordert Zeit und Extraarbeit zur Durch führung.

Der Fertigungsschritt der Befestigung der Rotorwelle auf den Endrahmen erfordert gegenwärtig ebenfalls viel Arbeit und Zeit zur Durchführung. Die Enden der Rotorwelle sind durch Lager in den Mittelöffnungen der Endrahmen ange bracht, die eine freie Rotation der Rotorwelle um ihre Längsachse gestatten. Gegenwärtig enthalten die Lager viele Teile und erfordern eine wesentliche Zeit zum Zusammenbauen und Installieren in den Endrahmen.

Die inneren Laufringe der Lager, die in den Mittelöffnungen der Endrahmen gehalten sind, sind üblicherweise an vorbe stimmten Stellen an der Rotorwelle befestigt. Somit wird die relative Lage der Endrahmen durch die vorbestimmten Stellen auf der Rotorwelle bestimmt. Das Vorhandensein von Toleranzen in den Abmessungen der Rotorwelle, der Endrahmen und des Statorkerns hat gelegentlich zur Folge, daß der Statorkern und die Endrahmen nicht so zusammenpassen, wie sie es bei der Montage der Maschine tun sollten. Eine klei nere Fehlausrichtung oder strukturelle Unregelmäßigkeit der Rotorwelle kann dazu führen, daß die Welle beim Drehen flattert. Das Flattern bewirkt Änderungen in dem Luftspalt (d. h. der Abstand, der den Rotor und das Blechpaket trennt), was unerwünschte Geräusche und Schwingungen zur Folge hat.

Ein weiterer Aspekt der Montage des elektrischen Motors, der arbeitsintensiv ist, ist die elektrische Verbindung der Wicklungen mit einer Stecker- und Anschlußanordnung, die dazu verwendet wird, die Wicklungen mit einer Spannungs quelle zu verbinden und die Funktion der Wicklungen zum Starten der Maschine zu steuern. Gegenwärtig werden wenig stens vier Verbindungen verwendet, um das Anschlußende von jedem Magnetdraht mit der Stecker- und Anschlußanordnung elektrisch zu verbinden. Der Magnetdraht wird zunächst mit einem Anschluß verbunden, der scharfe Kanten hat, die die Isolation auf den Drähten durchdringen, um elektrischen Kontakt zu machen, wenn die Anschlüsse gegen den Magnet draht gekröpft werden. Der scharfkantige Anschluß wird mit Draht, der eine Kunststoffisolierung hat, verbunden, der seinerseits mit einem Anschluß auf der Stecker- und An schlußanordnung verbunden ist. Der Anschluß auf der Stecker- und Anschlußanordnung wird mit der Schaltungs anordnung in der Stecker- und Anschlußanordnung verbunden. Üblicherweise werden nur zwei dieser Verbindungen während der Montage des Motors hergestellt. Jede Anschlußverbindung ist aber eine mögliche Stelle für einen Fehler. Weiterhin erfordert die Verbindung der Stecker- und Anschlußanordnung mit dem Endrahmen des Motors gegenwärtig getrennte Befesti gungsglieder. Die Verwendung derartiger Befestigungsglieder oder alternative Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Schweißen oder Löten, erhöhen die Kosten der Befestigungs glieder oder des Verbindungsmaterials und die Arbeits kosten, um die Stecker- und Anschlußanordnung durch das Anwenden der Befestigungsglieder oder des Verbindungsma terials zu verbinden.

Um die Motorendrahmen zu erden, ist ein getrennter Montage schritt für die Erdverbindung erforderlich. Beispielsweise kann eine Schraube durch einen Endrahmen und in der Stecker- und Anschlußanordnung aufgenommen sein oder die Verbindung kann durch isolierten Draht erfolgen. Der iso lierte Draht wird mit dem Endrahmen durch eine Schraube oder Klemme verbunden, die zusätzliche Materialien sind, die zusätzliche Zeit zur Handhabung während der Montage des Motors erfordern.

Zu den Aufgaben der Erfindung gehört die Schaffung einer dynamoelektrischen Maschine, die eine schnelle Produktion gestattet, während die Qualität gleich oder besser sein soll als die von bestehenden Maschinen des gleichen Typs; die Schaffung einer derartigen Maschine, die weniger Teile hat, die Schaffung einer derartigen Maschine, die mit weni ger Befestigungsgliedern zusammengebaut ist, die Schaffung einer derartigen Maschine, die eine ökonomische Ausnutzung von Materialien in ihrer Konstruktion gestattet, die Schaf fung einer derartigen Maschine, die weniger interne elek trische Verbindungen aufweist; die Schaffung einer derarti gen Maschine, die geerdet ist, ohne daß eine zusätzliche Verdrahtung oder spezielle Erdverbindungen erforderlich sind; die Schaffung einer derartigen Maschine, die automa tisch mit Erde verbunden wird entfernt von der Maschine, wenn sie mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden wird; die Schaffung einer derartigen Maschine, in der der Rotor und der Stator genau ausgerichtet sind; die Schaffung einer derartigen Maschine, die eine Fehlausrichtung oder strukturelle Unregelmäßigkeit des Rotors aufnimmt, ohne daß wesentliche Beanspruchungen in der Maschine während des Be triebs hervorgerufen werden; und die Schaffung einer derar tigen Maschine, bei der Statornut-Harmonische optimal ent koppelt werden.

Ferner gehört zu den Aufgaben der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Fertigung einer dynamoelektrischen Ma schine, die weniger Schritte erforderlich macht, um Kompo nententeile aneinander zu befestigen; die Schaffung eines derartigen Verfahrens, bei dem kritische Abmessungen inner halb engerer Toleranzen gehalten werden, um eine genauere Ausrichtung des Stators und des Rotors zu erzeugen; die Schaffung eines derartigen Verfahrens, das weniger einzelne Befestigungsglieder verwendet; und die Schaffung eines der artigen Verfahrens, das schnell und mit angemessenen Kosten ausgeführt werden kann.

Allgemein enthält eine mit zwei Geschwindigkeiten arbei tende dynamoelektrische Maschine, die nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, einen Stator, we nigstens zwei Wicklungen auf dem Stator, einen Rotor, der auf dem Stator aufgenommen ist, und Mittel zur Halterung des Rotors für eine Rotation relativ zu dem Stator. Eine erste von den zwei Wicklungen hat eine erste Polzahl und eine zweite der zwei Wicklungen hat eine zweite Polzahl, die sich von der ersten Polzahl unterscheidet. Eine Anzahl von Statorblechen, die übereinander aufgestapelt sind, bil den den Statorkern bzw. das Blechpaket. Jedes Statorblech weist ein Blech aus einem magnetisch stark permeablen Mate rial auf, das eine im allgemeinen mittig angeordnete Öff nung darin und Nuten aufweist, die sich zu der mittleren Öffnung öffnen und im wesentlichen radial nach außen ver laufen. Die Nuten sind in einer Anordnung um den Umfang der Mittelöffnung herum angeordnet und nehmen Drahtwindungen von den zwei Wicklungen der dynamoelektrischen Maschine auf, wobei wenigstens einige Nuten Drahtwindungen von bei den Wicklungen aufnehmen. Die Anordnung von Nuten auf jedem Statorblechpaket ist symmetrisch zu zwei senkrechten Lini en, die im allgemeinen in der Ebene des Statorbleches lie gen und sich im wesentlichen an der Mitte der Mittelöffnung schneiden, und zu einer diagonalen Linie, die in der Ebene des Statorbleches liegt, durch die Mitte der Mittelöffnung verläuft und einen Winkel von 45° mit den senkrechten Lini en herstellt. Jedes Statorblech in dem Stapel wird 90° re lativ zu anderen Statorblechen um eine Längsachse von einer mittleren, einen Rotor aufnehmenden Bohrung des Statorkerns gedreht, die durch die Mittelöffnungen der Statorbleche in dem Stapel gebildet ist, wodurch eine Mittelbohrung gebil det wird, die in einem stärkeren Maße gerade und nahezu zy lindrisch ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ent hält eine dynamoelektrische Maschine einen Stator mit einem Statorkern, der zwei gegenüberliegende Endflächen aufweist, eine Bohrung durch den Statorkern, die sich von der einen Endfläche zu der anderen Endfläche erstreckt, und Wicklun gen mit einer Startwicklung und wenigstens einer Betriebs wicklung auf dem Stator, wobei jede Wicklung Wicklungslei ter aufweist, die sich von dem Stator nach außen er strecken. Erste und zweite gegenüberliegende Endrahmen, die auf entsprechenden Endflächen des Statorkerns angebracht sind, haben jeweils eine im allgemeinen mittlere Öffnung. Eine Rotoranordnung weist eine Welle, die in einer Lager einrichtung aufgenommen ist, die den zentralen Öffnungen in den Endrahmen zugeordnet ist, und einen Rotor auf, der für eine gemeinsame Rotation auf der Welle fest angebracht ist. Der Rotor ist wenigstens teilweise in der Statorkernbohrung angeordnet, und der Rotor und der Stator sind für eine mag netische Kopplung angepaßt bei einer Aktivierung der Wick lungen für ein Drehen der Welle und des Rotors relativ zu dem Stator und den Endrahmen. Eine Stecker- und Anschluß anordnung weist ein Gehäuse, das aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, mehrere Leiteranschlüsse, die elektrisch mit den Wicklungsleitern verbunden sind, und mehrere elek trische Verbindungsglieder auf, die von dem Gehäuse vor stehen und elektrisch mit den Leiteranschlüssen verbunden sind. Die elektrischen Verbindungsglieder sind dafür auf gebaut, die Wicklungsleiter mit einer Spannungsquelle zu verbinden. Ein Erdungsansatz, der auf und in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Endrahmen angebracht ist, wird in einer Öffnung in dem Gehäuse aufgenommen, wobei der Erdungsansatz für eine elektrische Verbindung mit Erde angeordnet ist bei einer Verbindung der elektrischen Ver bindungsglieder mit Erde.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat eine dynamo elektrische Maschine einen Stator, Wicklungen, Endrahmen, Lagermittel und eine Rotoranordnung, wie es in dem vorste henden Absatz beschrieben ist. Die dynamoelektrische Ma schine enthält ferner eine Stecker- und Anschlußanordnung, die ein Gehäuse aus Isoliermaterial aufweist. Ein Schalter, der in dem Gehäuse untergebracht ist, ist zwischen einem ersten Schaltmodus, in dem die Start- bzw. Anlaufwicklung aktiviert wird, und einem zweiten Schaltmodus betreibbar, in dem die Start- bzw. Anlaufwicklung deaktiviert ist. Meh rere elektrische Verbindungsstücke sind mit dem Schalter verbunden und für eine Verbindung mit einer Spannungsver sorgung vorgesehen, und mehrere Magnetdrahtanschlüsse sind integral mit dem Schalter verbunden und nehmen die An schlußenden der Wicklungen auf, um auf diese Weise für eine direkte Verbindung der Wicklungen mit dem Schalter zu sor gen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält eine dy namoelektrische Maschine einen Stator, eine Rotoranordnung, erste und zweite Endrahmen und erste und zweite Lager. Das erste Lager ist in einer Mittelbohrung des ersten Endrah mens angeordnet und auf einer Rotorwelle der Rotoranordnung fest angebracht, um dadurch eine axiale Bewegung der Rotor welle relativ zu dem ersten Lager zu verhindern. Das zweite Lager, das in einer Mittelöffnung des zweiten Endrahmens angeordnet ist, weist ein Gehäuse und eine Wellenlagerein richtung auf, die durch das Gehäuse in einem die Welle auf nehmenden Durchlaß gehaltert ist. Die die Welle lagernde Einrichtung ist für einen rollenden Eingriff mit der Rotor welle in dem die Welle aufnehmenden Durchlaß konstruiert und angeordnet, um die Rotorwelle zu haltern und eine Rota tion der Rotorwelle um ihre Längsachse zu gestatten. Die Wellenlagereinrichtung ist frei für eine Verbindung mit der Rotorwelle.

Es werden auch Verfahren zur Fertigung einer dynamoelektri schen Maschine angegeben. Gemäß einem Merkmal des Verfah rens werden Endrahmen jeweils dadurch gebildet, daß aus ei nem Metallblechrohling gleichzeitig eine im wesentlichen mittige, die Rotorwelle aufnehmende Öffnung und Lokalisier mittel ausgestanzt werden, die im Abstand von der Mitte der Mittelöffnung angeordnet sind, um so die Mitte der Mittel öffnung relativ zu den Lokalisiermitteln präzise zu loka lisieren.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbei spielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung der Vorder seite von einem elektrischen Motor,

Fig. 2 ist ein Längsschnitt von dem Motor,

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von dem auseinan dergezogenen Motor,

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung von dem hinte ren Endrahmen des Motors, wobei eine Stecker- und Anschluß anordnung entfernt von dem Endrahmen dargestellt ist,

Fig. 5 ist eine vergrößerte, perspektivische Teildarstel lung des hinteren Endrahmens und zeigt die Stecker- und An schlußanordnung, wie sie auf dem Endrahmen angebracht ist,

Fig. 6 ist ein vergrößerter Teilschnitt in der Ebene der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 ist eine Vorderansicht der Stecker- und Anschlußan ordnung und zeigt Lokalisierungsstifte auf der Anordnung, wie sie in einer Statornut (gestrichelt gezeigt) aufgenom men ist,

Fig. 8 ist eine Endansicht von der Stecker- und Anschlußa nordnung und einem Teil des Statorkerns und zeigt den Ein griff der Lokalisierungsstifte mit diesem,

Fig. 9 ist ein elektrisches Schaltbild von der Stecker- und Anschlußanordnung, die als in eine Spannungsquelle ein gesteckt gezeigt ist,

Fig. 10 ist ein vergrößerter Teilquerschnitt von dem Motor und stellt die Lokalisierknoten der Endrahmen und die Loka lisieröffnungen des Statorkerns dar,

Fig. 11 ist ein Schnittbild von dem hinteren Endrahmen in der Ebene der Linie 11-11 in Fig. 4 und zeigt ein Rotor wellenlager, das in der Mittelöffnung des hinteren Endrah mens angebracht ist,

Fig. 12 ist ein Längsschnitt des Rotorwellenlagers gemäß Fig. 11,

Fig. 13 ist eine Endansicht von einem Gehäusestück des Ge häuses des Rotorwellenlagers,

Fig. 14 ist eine Teilansicht von dem gegenüberliegenden Ende des Gehäusestückes gemäß Fig. 13,

Fig. 15 ist eine Draufsicht auf ein Statorblech, das den Statorkern bildet,

Fig. 16 ist eine schematische Darstellung der Herstellung von Statorblechen und des Statorkerns,

Fig. 17 ist eine perspektivische Darstellung von einer Ro toranordnung des Motors mit einer Rotorwelle und einem Ro torkern, wobei Teile des Rotorkerns aufgebrochen gezeigt sind, um Konstruktionsdetails zu zeigen,

Fig. 18 ist eine Draufsicht auf den Rotorkern, wobei Ab schnitte bis zu zwei Ebenen aufgebrochen gezeigt sind, um die drei verschiedenen Rotornutorientierungen innerhalb des Rotorkerns zu zeigen,

Fig. 19 ist eine vergrößerte Teilansicht von dem Rotorkern und zeigt eine einzelne Rotornut und stellt in verdeckten Linien die Orientierung von einer darunterliegenden Nut dar,

Fig. 20 ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Ro torkern mit Nuten, die gemäß einer üblichen mathematischen Vorschrift schräggestellt sind,

Fig. 21 ist ein Diagramm, das zwei bevorzugte Wicklungen des Motors und zwei andere Wicklungen darstellt.

In den Fig. 1, 3 und 15 ist eine dynamoelektrische Ma schine in der Form von einem einphasigen zwei Drehzahlen aufweisenden Induktionsmotor 20 gezeigt, der einen Stator 22 mit einem Kern bzw. Blechpaket 24, das aus einem Stapel dünner Statorbleche 26 aufgebaut ist, und mit Wicklungen 27 auf dem Statorkern aufweist, die eine vierpolige Start- bzw. Anlaufwicklung 28, eine vierpolige Betriebswicklung 30 und eine sechspolige Betriebswicklung 32 aufweist. Der Sta tor 20, der Statorkern 24, die Statorbleche 26 und die Wicklungen 27 sind allgemein durch ihre entsprechenden Be zugszahlen angegeben. Die dargestellten Wicklungen sollen nur als Beispiel dienen, da die Erfindung auch auf andere dynamoelektrische Maschinen mit anderen Wicklungskonfigura tionen anwendbar ist. Eine Rotoranordnung, die allgemein mit 36 bezeichnet ist, enthält einen Rotor 38, der in einer Bohrung 40 des Statorkerns 24 aufgenommen ist, und eine Ro torwelle 42, die fest mit dem Rotor verbunden ist. Gegen überliegende Endabschnitte der Rotorwelle 42 sind in einem ersten Lager 44 bzw. einem zweiten Lager (allgemein bei 46 angegeben) aufgenommen für eine freie Rotation der Rotoran ordnung 36 um die Längsachse der Rotorwelle. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die ersten und zweiten Lager 44, 46 in Mittelöffnungen 48 der ersten und zweiten Endrahmen (die allgemein mit den Bezugszahlen 50 bzw. 52 versehen sind) gehalten, die die Rotoranordnung 36 tragen. Eine Stecker- und Anschlußanordnung, die allgemein mit 56 bezeichnet ist, ist auf dem zweiten Endrahmen 52 angeordnet, und ein Zen trifugalmechanismus 58 der bekannten Art ist auf der Rotor welle 42 neben dem zweiten Endrahmen angebracht. Die End rahmen 50, 52 sind mit gegenüberliegenden Endflächen des Statorkerns 24 in Eingriff, wo sie durch Lokalisierknoten 60 sicher lokalisiert sind, die jedem Endrahmen zugeordnet sind und die in entsprechenden Lokalisierlöchern 62 in den Endflächen aufgenommen sind. Der Motor 20 ist durch Keile 64 zusammengehalten, die in vorgeformten Kanälen 66 in dem Statorkern 24 aufgenommen und an ihren Enden 68 (in Fig. 3 gestrichelt gezeigt) umgebogen sind, um die Motorkomponen ten zusammenzuhalten, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Eines der Statorbleche 26, das mit mehreren anderen Sta torblechen gleicher Konstruktion aufgestapelt ist, um den Statorkern bzw. das Blechpaket 24 zu bilden, ist in Fig. 15 gezeigt. Das Blech 26 hat eine im wesentlichen mittige Öffnung 72 und mehrere Statorzähne 74, die dazwischen Nuten 76 bilden, die sich zu der Mittelöffnung öffnen und sich von der Mittelöffnung radial nach außen erstrecken. Ein schnitte 78 an den vier Ecken des Bleches 26 bilden den Ka nal 66 des Statorkerns 24 (Fig. 3). Wie in Fig. 16 ge zeigt ist, sind die Bleche 26 aus einem Streifen W (von ei ner Rolle R) aus einem magnetisch stark permeablen Material in einer Form D gestanzt. Alle Statorbleche 26 haben vor zugsweise eine quadratische Form, um eine maximale Ausnut zung (und entsprechend wenig Abfall) des Materials in dem Streifen W zu gestatten. Die Nuten 26 sind um den Umfang der Mittelöffnung 72 herum so geformt und angeordnet, daß die Anordnung der Nuten symmetrisch zu zwei senkrechten Li nien L1 und L2 ist, die im allgemeinen in der Ebene des Statorbleches 26 liegen und die sich im allgemeinen an der Mitte C der Mittelöffnung schneiden. Die Anordnung der Nu ten 26 ist auch symmetrisch zu einer diagonalen Linie L3, die in der Ebene des Statorbleches 26 liegt, durch die Mitte C der Mittelöffnung 72 verläuft und einen Winkel von 45° mit den senkrechten Linien L1, L2 einschließt.

Anders ausgedrückt, die Größe und Anordnung der Nuten 76 der Statorbleche 26 sind "90° symmetrisch", d. h. jedes Statorblech, überlagert mit einem anderen Statorblech, kann relativ zu dem anderen Statorblech um 90° oder jedes Viel faches davon um eine Achse gedreht werden, die zu der Ebene der Bleche senkrecht ist und durch die Mitte C der Bleche verläuft, und die Nuten 76 können im wesentlichen überein anderliegen und die gleiche Ausdehnung haben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Rotationssymmetrie der Nuten 76 auch anders als 90° sein könnte. Allgemein gesagt, die Ro tationssymmetrie der Nuten 76 von N°, wobei N kleiner als 180° ist, gestattet wenigstens eine inkrementale Verbes serung in der Rundheit und Geradlinigkeit der Statorbohrung 40.

Bekanntlich gestattet die 90°-Symmetrie der Statorbleche 26 den Aufbau eines Statorkerns 24 mit einer geraderen und mehr zylindrischen Bohrung 40. In dem fertigen Aufbau des Motors 20 sollten der Rotor 38 und der Umfang der Stator kernbohrung 40 vorzugsweise den minimalen möglichen Abstand haben, während eine freie Rotation des Stators in der Boh rung gestattet wird. Abweichungen der Statorkernbohrung 40 von einem geraden und zylindrischen Aufbau treten übli cherweise aufgrund einer nicht-gleichförmigen Dicke der einzelnen Statorbleche 26 ("Gamma-Änderungen") und einer elliptischen Deformation der Mittelöffnungen 72 auf, die durch Beanspruchungsentspannungen in dem Material nach dem Stanzen der Mittelöffnung auftritt. Es wurde gefunden, daß diese Fehler die Tendenz haben, in gleicher Weise entlang den Linien L1, L2 aufzutreten, die in Fig. 15 gezeigt sind. Alle Statorbleche 26 haben die gleiche ursprüngliche Orientierung, wenn sie aus dem magnetisch hoch-permeablen Material ausgestanzt und eines nach dem anderen in einer Vorwärtsrichtung zu einer Stapelstation geführt werden. Die Drehung von jedem Statorblech 26 aus seiner ursprünglichen Orientierung 90° relativ zu dem benachbarten Statorblech in dem Stapel, der den Statorkern 24 bildet, hat zur Folge, daß die vorgenannten Fehler die Tendenz haben, sich gegen seitig aufzuheben. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, wird die Drehung der Statorbleche 26 in einer umlaufenden Trommel B (die "Stapelstation") ausgeführt werden, in der die Sta torbleche aufgenommen werden, nachdem sie gestanzt worden sind. Bevor jedes Statorblech in die Trommel B gedrückt wird, wird es 90° gedreht, so daß die benachbarten Sta torbleche 26 in dem Stapel, der das Blechpaket 24 bildet, relativ zu jeder anderen um 90° aus ihren ursprünglichen Orientierungen gedreht sind. Das Stapeln und Drehen der Statorbleche 26 setzt sich fort, bis der Stapel eine vorbe stimmte Höhe erreicht hat, die der Größe bzw. Länge des Blechpaketes 24 entspricht.

Die vierpolige Startwicklung 28, die vierpolige Betriebs wicklung 30 und die sechspolige Betriebswicklung 32 sind schematisch auf dem Statorblech 26 gezeigt, das in Fig. 15 gezeigt ist. Jede Wicklung 27 hat zwei Magnetdrahtleiter an gegenüberliegenden Enden der Wicklung, die mit einer Span nungsquelle verbunden sind, wie es nachfolgend im Detail beschrieben wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die genaue Anordnung der Wicklungen 27 anders als die in Fig. 15 ge zeigte sein kann. Aus dem Wicklungsdiagramm ist ersicht lich, daß Windungen aus Magnetdraht von verschiedenen Wick lungen in den gleichen Nuten 76 liegen.

Eine Schwierigkeit in der Ausnutzung des Vorteils, der aus der 90°-Drehung von jedem Statorblech 27 resultiert, ent steht, wenn der Statorkern 24 für einen zwei Drehzahlen aufweisenden Motor der hier beschriebenen Art gewickelt ist, der zwei Wicklungen aufweist, die jeweils eine unter schiedliche Polzahl haben (z. B. eine vierpolige Wicklung 30 und eine sechspolige Wicklung 32). Genauer gesagt, die Schwierigkeit tritt auf, wenn eine der Wicklungen eine Ro tationssymmetrie hat, die sich unterscheidet von und kein ganzzahliger Faktor der Rotationssymmetrie der Statorbleche 26 ist. Die Rotationssymmetrie von einer Wicklung ist gleich dem Winkelabstand der Pole der Wicklung um den Um fang der Statorkernbohrung 40 herum. In der sechspoligen Wicklung 32 sind die Pole in Intervallen von 60° um die Statorkernbohrung 40 herum angeordnet, und keine zwei Pole der sechs Pole sind im Abstand von 90° zueinander. Wenn die sechspolige Wicklung 32 um 90° aus einer Anfangsposition gedreht wird, ist ihr Erscheinungsbild nicht das gleiche wie es in der Anfangsposition war. Eine Schwierigkeit beim Wickeln eines Stators mit 90°-Symmetrie tritt allgemein auf, wenn zwei der Wicklungen eine unterschiedliche Polzahl haben und die Zahl von einem der Pole eine gerade Zahl ist, die größer als zwei und nicht ein Vielfaches von vier ist.

Wenn also die sechspolige Wicklung 32 und die vierpolige Wicklung 30 (oder die vierpolige Startwicklung 28) auf dem Stator 22 gewickelt werden, müssen einige der Nuten 76 ne ben zwei Seiten des Bleches wesentlich mehr Windungen aus Magnetdraht aufnehmen als andere. In der Vergangenheit wurde eine Anpassung dadurch herbeigeführt, daß die Blech nuten, die Extrawindungen aus Draht aufnehmen, tiefer ge macht wurden. Dies führt jedoch eine Asymmetrie in die Nu tanordnung ein, indem sie nicht mehr 90°-symmetrisch ge macht sind. Darüber hinaus ist die Materialmenge, um den durch die Wicklungen erzeugten Magnetfluß zu führen, ent lang zwei der Kanten des Bleches verkleinert ist. Die Ma terialmenge entlang jeder Seite des Bleches 26 wird als das "Joch" des Bleches bezeichnet. Vorzugsweise sollte das Joch entlang allen vier Rändern des Bleches 26 nahezu gleich sein. Die Verkleinerung an Material, die durch die Tiefe der Nuten verursacht ist, kann dadurch ausgeglichen werden, daß das Blech mit einer langgestreckten rechteckigen Form versehen wird. Diese rechteckigen Bleche (nicht gezeigt) sind jedoch nur symmetrisch, wenn sie 180° relativ zueinan der gedreht werden. Eine kleinere effektive Aufhebung von Gamma-Abweichungen und elliptischen Deformationen der Mit telöffnungen 72 tritt bei einer 180°-Drehung der Statorble che 26 auf, wenn der Statorkern 24 gebildet wird.

Das Statorblech 26 gemäß der Erfindung ist so aufgebaut, daß es Magnetdraht von den 4- und 6poligen Wicklungen 28, 30, 32 von einem zwei Drehzahlen aufweisenden Motor in ei ner 90°-symmetrischen Anordnung der Nuten 76 aufnimmt. Das Joch entlang den vier Umfangsrändern des Bleches 26 ist im wesentlichen das gleiche, wobei der minimale Abstand y, der die unterste von allen Nuten 76 und den nächstgelegenen Rand des Statorbleches 26 trennt, entlang allen vier Rän dern des Bleches im wesentlichen gleich ist. Jedoch würde eine sinusförmige Verteilung der Magnetdrahtwindungen an jedem Pol von jeder Wicklung 27 zur Folge haben, daß ge wisse Nuten 76 überfüllt und andere Nuten unterfüllt sein würden. Das Ausmaß, zu dem eine Nut 76 mit Draht gefüllt ist, wird im allgemeinen als "Nutfüllgrad bzw. Nutfüll prozentsatz" bezeichnet, wobei dieser Begriff einem Ver hältnis der Querschnittsfläche des Magnetdrahtes multipli ziert mit der Windungszahl in der Nut, dividiert durch die Fläche der Nut, entspricht. Der Nutfüllprozentsatz von je der Nut 76 sollte größer als etwa 30% und kleiner als etwa 70% sein und sollte vorzugsweise größer als etwa 40% und kleiner als etwa 60% sein. Um Nutfüllprozentsätze in diesem Bereich in einem Stator 22 zu erzielen, der aus 90°-symme trischen Statorblechen 26 aufgebaut ist, ist die räumliche Verteilung von Magnetdrahtwindungen unter den Nuten 76 an wenigstens einigen der Pole von einigen der Wicklungen von einer idealen sinusförmigen Verteilung der Windungen für die bestimmte Nutzahl des Stators verzerrt. In einigen Nu ten 76 sind mehr Drahtwindungen angeordnet und in anderen sind weniger angeordnet als es für eine ideale sinusförmige Verteilung der Windungen erforderlich wäre. Weiterhin ist die Verzerrung der Windungen von der sinusförmigen Vertei lung unähnlich an wenigstens zwei der Pole von einer der Wicklungen 27, was die Einführung eines kontrollierten Be trages von geraden Harmonischen beim Erregen der Wicklung zur Folge hat. Vorzugsweise sollte die Verzerrung in der Betriebswicklung (d. h. der vierpoligen Wicklung 30 oder der sechspoligen Wicklung 32) auftreten, die im üblichen Betrieb des Motors 20 am wenigstens verwendet wird. Eine Verzerrung wird ausgeführt, um so die Nutfüllprozentsätze in die bevorzugten Bereiche zu bringen. Ein anderer, weni ger bevorzugte Weg, Nutfüllprozentsätze in einen akzeptab len Bereich zu bringen, besteht darin, von einem oder meh reren der Pole von einer der Wicklungen 27 Windungen zu entfernen. Die präzise Anordnung der Windungen hängt von der Größe des Stators 22, der Anzahl der Wicklungen 27 und der Pole in jeder Wicklung und auch von den gewünschten Be triebscharakteristiken des Motors 20 ab.

Zwei bevorzugte Wicklungskonfigurationen für den Motor 20 gemäß der Erfindung mit einem 36 Nuten aufweisenden Stator 22, der mit einer vierpoligen Startwicklung (bezeichnet mit "4P START"), einer vierpoligen Hauptwicklung (bezeichnet mit "4P HAUPT") und einer sechspoligen Wicklung (bezeichnet mit "6P") gewickelt ist, sind in Fig. 21 dargestellt und mit einer sinusförmigen Wicklung und einer anderen Wicklung verglichen. Die mit Buchstaben versehenen Spalten stellen Nuten in dem Stator 22 dar, wie es auf dem in Fig. 15 ge zeigten Statorblech 26 angegeben ist, und die Linien zwi schen den Spalten stellen die Zähne 74 des Stator dar. Die Zahlen in den Spalten sind die Windungszahlen, die in der Nut für eine bestimmte Wicklung aufgenommen ist, und jede Reihe der Zahlen stellt die Verteilung von Windungen für die Wicklung dar, die an der rechten Seite der Reihe ge zeichnet ist. Die vier Reihen sind in vier vertikal beab standeten Gruppen von drei Reihen angeordnet, wobei jede Gruppe alle Wicklungen auf einem gegebenen Stator dar stellt. An der Unterseite von Fig. 21 sind die Lage und die Spulenweite der Spulen von jedem Pol für jede der Wick lungen durch geschachtelte Klammern schematisch angegeben. Die Klammern stellen allgemein die möglichen Weiten der Spulen dar, aber tatsächlich kann der Entwickler wählen, eine der in Klammern gezeigten Weiten nicht vorzusehen. In Wicklungsgruppen, wo es gewählt worden ist, bestimmte Spannweiten nicht vorzusehen, ist die Zahl "0" in den Nuten angeordnet worden, wo Drahtwindungen, die diese Spulenweite aufweisen, normalerweise aufgenommen werden würden. Der Fall, wo eine bestimmte Nut oder Nuten 26 an dem Innenteil des Poles liegen und kein Draht in ihnen angeordnet ist, ist das Fehlen von Draht durch gestrichelte Linien "---" bezeichnet.

Die oberste Gruppe von Wicklungen ist eine sinusförmige Verteilung von Windungen für den hier dargestellten, 36 Nu ten aufweisenden Stator 22. Eine sinusförmige Wicklungskon figuration wird üblicherweise für eine beste Motor-Perfor mance bevorzugt. In diesem Fall sind jedoch einige der Nu ten zu voll und andere relativ leer, was sie für eine Fer tigung vollständig inpraktikabel macht. Die zweite Wick lungsgruppe von oben in dem Diagramm gemäß Fig. 21 ist ein erster Versuch, die Ungleichheit in der Zahl von Windungen, die in entsprechenden Nuten 76 aufgenommen sind, zu ver kleinern. Diese zweite Wicklungskonfiguration nutzt zwar die Nuten besser aus, indem die Windungen von der sinusför migen Konfiguration verzerrt wird, sie ist aber unpraktisch für eine Fertigung. Die dritten und vierten Gruppen von oben sind für eine Fertigung geeignete Wicklungskonfigura tionen und von ihnen wird angenommen, daß sie innerhalb ak zeptabler Parameter arbeiten.

Der vollständige Stator 22 wird zusammen mit der Rotoran ordnung 36 in der fertigen Anordnung des Motors 20 durch die ersten und zweiten Endrahmen 50, 52 gehaltert. Der Ro tor 38 ist innerhalb der Statorbohrung 40 aufgenommen und befindet sich in einem kleinen Abstand zu dem Statorkern 24 in der Statorkernbohrung. Die Endrahmen 50, 52 sind jeweils aus Metallblech gebildet, das zu einer becherförmigen Kon figuration mit im wesentlichen quadratischen, ebenen inne ren und äußeren Flächen (die mit 90 bzw. 92 bezeichnet sind) und einem Kragen 94 geformt ist, der von der Innen fläche 90 des Endrahmens nach außen vorsteht. Vier Füße 96 verlaufen von den Außenrändern des Kragens 94 an den Ecken der Endrahmen 50, 52 seitlich nach außen. Die Mittelöffnung 48 von jedem Endrahmen ist im wesentlichen rohrförmig, und eine nach innen vorstehende Halterungslippe 98, die die Mittelöffnung an ihrem axial äußeren Ende schmaler macht, ist für einen Eingriff mit dem Lager (44 oder 46) angeord net, das in der Öffnung aufgenommen ist. Gemäß den Fig. 4 und 5 wird Material von den Endrahmen 50, 52 an auf dem Umfang im Abstand angeordneten Stellen um ihre entsprechen den Mittelöffnungen 48 entfernt, wobei Entlüftungen 100 üb rigbleiben, die eine Zirkulation von Kühlluft durch den Mo tor gestatten. Es wird jedoch nicht das gesamte Material an der Stelle der Entlüftungen 100 von den Endrahmen 50, 52 entfernt. An jeder Entlüftung 100 bleibt Material übrig, das einen Halterungsansatz 102 bildet, der sich von dem in neren Ende der Mittelöffnung 48 an dem Umfang der Öffnung axial nach innen erstreckt.

Das erste Lager 44 weist einen inneren Laufring 106, einen äußeren Laufring 108 und Kugellager 109 auf, die in den Laufringen (Fig. 1 und 3) aufgenommen sind. Der innere Laufring 106 ist mit der Rotorwelle 42 der Rotoranordnung 36 neben dem einen Ende fest verbunden, und die Welle und das erste Lager 44 sind in der Mittelöffnung 48 in dem er sten Endrahmen 50 angeordnet, wobei der äußere Laufring des ersten Lagers mit der Halterungslippe 98 in Eingriff ist. Die Halterungsansätze 102 werden nach innen deformiert ge gen den äußeren Ring 108 des ersten Lagers 44, so daß das erste Lager in der Mittelöffnung 48 zwischen der Halte rungslippe 98 und Halterungsansätzen (Fig. 2) eingeschlos sen ist. Somit ist der erste Endrahmen 50 relativ zu dem ersten Lager 44 und dem Rotor 38 sicher angeordnet. Das zweite Lager 46, das nachfolgend näher beschrieben wird, und das gegenüberliegende Ende der Rotorwelle 20 sind in der Mittelöffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 angeordnet. Das zweite Lager 46 ist in der Mittelöffnung 48 zwischen den Halterungsansätzen 102 und der Halterungslippe 98 des zweiten Endrahmens 52 in der gleichen Weise eingeschlossen wie das erste Lager 44 (Fig. 5).

Die relative radiale Position des Stators 22 und der Roto ranordnung 36 wird durch die Lokalisierknoten 60 und Loka lisierlöcher 62 gesteuert, die den ersten und zweiten End rahmen 50, 52 und dem Statorkern 24 zugeordnet sind. Die Endrahmen 50, 52 enthalten jeweils vier Lokalisierknoten 60, einen auf jedem der vier Füße 96 des Endrahmens. Wie am besten in Fig. 10 zu sehen ist, wird jeder Lokalisierkno ten 60 in einem entsprechenden Lokalisierloch 62 aufgenom men, der in der Endfläche des Statorkerns 24 gebildet ist, wodurch der Statorkern und die Endrahmen 50, 52 sicher in radialer Richtung lokalisiert beziehungsweise positioniert werden. Die Knoten 60 werden vorzugsweise dadurch gebildet, daß die Endrahmen 50, 52 an den Füßen 96 so gestanzt wer den, daß die Knoten beim Zusammenbau der Endrahmen mit dem Stator 22 von den Füßen eine wesentliche Strecke nach außen ragen in die Löcher hinein. Eine sichere Positionierung der Endrahmen 50, 52 und des Statorkerns 24 erzeugt auch eine sichere Positionierung der Rotoranordnung 36 und des Sta torkerns 24 aufgrund der ersten und zweiten Lager 44, 46, die in den Mittelöffnungen 48 der entsprechenden Endrahmen eingeschlossen werden. In dem bevorzugten Ausführungsbei spiel werden die Lokalisierknoten 60 und die Mittelöff nungen 48 der Endrahmen 50, 52 während des gleichen Hubes der Stanzform aus dem Metallblech-Rohling gestanzt, wodurch eine enge Toleranz für den Abstand von der Mitte der Mit telöffnungen 48 und der Mitte der Lokalisierknoten 60 bei behalten wird. In ähnlicher Weise werden die Lokalisier löcher 62 in jedem Statorblech 26 während des gleichen Hu bes der Presse gebildet, die die Mittelöffnung 72 des Ble ches bildet, so daß der Abstand zwischen der Mitte der Sta torbohrung 40, die durch die gestapelten Statorbleche 26 gebildet wird, und der Mitte der Lokalisierlöcher 62 inner halb einer engen Toleranz gehalten wird. Die Einhaltung dieser engen Toleranzen gestattet wiederum, daß die rela tive radiale Position der Rotoranordnung 36 und des Stator kerns 24 innerhalb eines engen Bereiches für jeden gefer tigten Motor 20 gehalten wird.

Die Lokalisierknoten 60 der Endrahmen 50, 52 sind auf einer Erhebung 112 angeordnet, die auf jedem Fuß 96 der Endrahmen ausgebildet ist und von einer nach innen gerichteten Ober fläche 114 des Fußes nach innen vorsteht (Fig. 4). Wie in Fig. 10 gezeigt ist, sind die Erhebungen 112 diejenigen Abschnitte des Fußes 96 von jedem Endrahmen 50, 52, die mit einer entsprechenden Endfläche des Statorkerns 24 in Ein griff sind. Alle Erhebungen 12 auf jedem Endrahmen 50, 52 werden zur gleichen Zeit in der Stanzform ausgebildet, so daß ihre relative Lage sehr präzise ist, insbesondere mehr als die relative Lage der nach innen gerichteten Oberflä chen 114 der Füße 96. Die Erhebungen 112 auf jedem Endrah men 50, 52 sind im allgemeinen in einer Ebene angeordnet, so daß, wenn sie mit dem Statorkern 24 in Eingriff sind, der Endrahmen nicht in unerwünschter Weise schräg oder ge spannt ist in bezug auf den Statorkern. Als eine direkte Konsequenz ist die Längsachse der Rotorwelle 42 besser mit der Mittellinie der Statorkernbohrung 40 ausgerichtet.

Gemäß den Fig. 3 und 11-14 enthält das zweite Lager 46 ein aus Kunststoff bestehendes, rohrförmiges Gehäuse, das aus ersten und zweiten Stücken (allgemein bei 116 bzw. 118 angegeben) gebildet ist und einen eine Welle aufnehmenden Durchlaß 120 aufweist. Ein einen ringförmigen Laufring bil dendes Teil 122 ist in dem eine Welle aufnehmenden Durchlaß 120 angeordnet und erstreckt sich um den die Welle aufneh menden Durchlaß herum. Mehrere lange, dünne Nadellager 124 (breit "Wellenlagermittel" genannt) sind in dem Laufring des den Laufring bildenden Teils 120 angeordnet und sind mit der Rotorwelle 42 in dem Wellenaufnahmedurchlaß 120 in Eingriff. Die Rotorwelle 42 ist durch den Wellenaufnahme durchlaß 120 des zweiten Lagers aufgenommen und gehaltert für eine Rotation durch Eingriff mit den Nadellagern 124, aber sie ist frei von jeder festen Verbindung mit dem zwei ten Lager. Somit sind die Welle 42 und das zweite Lager 46 frei, um in Längsrichtung zueinander zu gleiten, so daß die Lage des zweiten Lagers auf der Rotorwelle durch den Ein griff des zweiten Endrahmens 52 mit dem Statorkern 24 be stimmt ist.

Die ersten und zweiten Stücke 116, 118 des zweiten Lagerge häuses sind im wesentlichen gleich, wobei jedes eine zylin drische Außenwand 126, die für eine Aufnahme mit enger Pas sung in der Mittelöffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 be messen ist, und eine im wesentlichen zylindrische Innenwand 128 aufweist, die konzentrisch mit und im Abstand radial innen von der Außenwand ist. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, sind die Außen- und Innenwände 126, 128 durch drei im all gemeinen dünne, bogenförmige Wandabschnitte 130 verbunden, die sich zwischen den Innen- und Außenwänden erstrecken. Die bogenförmigen Wandabschnitte 130 sind mit Winkelabstand zueinander um den Wellenaufnahmedurchlaß 120 herum durch bogenförmige Freistellen 132 angeordnet. Die Anordnung von bogenförmigen Wandabschnitten 130 und Freistellen 132 ist so, daß die relative Lage der Wandabschnitte und Freistel len um eine Querlinie L4 exakt umgekehrt ist. Wenn also das zweite Stück 118 um die Linie L4 gedreht und mit dem ersten Stück 116 in Eingriff gebracht wird, sind die Wandabschnit te 130 des ersten Stückes in den Freistellen 132 des zwei ten Stückes aufgenommen und umgekehrt. Die Wandabschnitte 130 des ersten und zweiten Stückes 116, 118 bilden eine durchgehende Ringwand 134, wenn die ersten und zweiten Stücke zusammengepaßt sind.

Eine Vormontage des zweiten Lagers 46 wird ausgeführt, in dem das den Laufring bildende Teil 122 in das erste Stück 116 des Gehäuses eingebaut wird. Das den Laufring bildende Teil 122 greift in eine positionierende Schulter 136 ein, die in dem ersten Stück 116 ausgebildet ist und von dem er sten Stück nach außen vorsteht. Das zweite Stück 118 glei tet über den freiliegenden Abschnitt des den Laufring bil denden Teils 122 und in einen Eingriff mit dem ersten Stück 116. Das den Laufring bildende Teil greift in eine andere lokalisierende Schulter 138 in dem zweiten Stück 118 ein, und die Wandabschnitte 130 der ersten und zweiten Stücke fassen in der vorstehend beschriebenen Weise zusammen, um die durchgehende Wand 134 zu bilden. Die ersten und zweiten Stücke 116, 18 werden zeitweise durch Reibungspassungen auf dem den Laufring bildenden Teil 122 gehalten, und es gibt vorzugsweise keine getrennte Verbindung der Stücke an einander. Beim Einbau des zweiten Lagers 46 in die Mittel öffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 und beim Biegen der Halterungsansätze 102 gegen das zweite Stück 118 werden die ersten und zweiten Stücke zusammengehalten durch Eingriff mit den Halterungseinsätzen und der Halterungslippe 98 der Mittelöffnung 48. Es sei darauf hingewiesen, daß das zweite Lager als ein Stück oder auf andere Weise ausgebildet wer den kann, als es hier präzise beschrieben worden ist.

Die Rotorwelle 42 kann sich durch den Wellenaufnahmedurch laß 120 des zweiten Lagers 46 in einem Winkel zur Längsach se L5 des Wellenaufnahmedurchlasses in der undeformierten Konfiguration des zweiten Gehäuselagers erstrecken. In diesem Fall verformt sich die Wand 134, indem sie sich aus ihrer Ebene auslenkt, damit der Wellenaufnahmedurchlaß 120 geschwenkt werden kann, um sich selbst mit der Längsachse LA der Rotorwelle 42 im wesentlichen auszurichten. Jedoch hat die Wand 134 eine ausreichende Festigkeit, um einer Längsbewegung der Rotorwelle 42 in Richtungen senkrecht zu ihrer Längsachse LA zu widerstehen, so daß die Welle nicht flattert, wenn sie im Betrieb umläuft. Das Kunststoffmate rial der Gehäusestücke 116, 118 des zweiten Lagers hat ei nen bevorzugten Elastizitätsmodul in dem Bereich von 28 000 bis 56 000 kg/cm² (400 000 bis 800 000 psi). Es wird ange nommen, daß ein Elastizitätsmodul des Kunststoffes von so gar 170 000 kg/cm² (2 500 000 psi) noch gestatten würde, daß das zweite Lager 46 richtig arbeitet. Stahl und andere Materialien mit weit größeren Elastizitätsmodulen könnten verwendet werden, wenn sie genügend dünn gemacht werden.

Um das Geräusch im Betrieb zu vermindern, wird der Spalt zwischen den Nadellagern 124 und der Rotorwelle 42 dadurch aufgenommen, daß das zweite Lager 46 absichtlich schräg ge stellt wird relativ zur Längsachse LA der Rotorwelle 42. Die Schrägstellung wird durch eine asymmetrische Ausbildung (allgemein "Schrägstelleinrichtung") auf dem Gehäuse her beigeführt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei longitudinal und radial gegenüberliegende Vorsprünge 140 auf den Außenwänden 126 der ersten und zweiten Gehäuse stücke 116, 118 aufweist (siehe Fig. 12 und 14). Der dem ersten Gehäusestück 116 zugeordnete Vorsprung 140 kommt mit der Halterungslippe 98 in der Mittelöffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 in Eingriff, wodurch das zweite Lager 46 re lativ zu dem zweiten Endrahmen in der Mittelöffnung gekippt wird. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Vorsprung 140 so bemessen, daß die Längsachse L5 des Wellenaufnahmedurch lasses 120 einen Winkel von etwa 1° mit der Längsachse LA der Rotorwelle 42 ausbildet. Der in Fig. 2 gezeigte Winkel ist zu Darstellungszwecken stark vergrößert worden. Die ab sichtliche Fehlausrichtung der Achsen der Wellenaufnahme öffnung 120 und der Rotorwelle 42 bewirkt, daß die Welle gegen die Nadellager 124 anliegt und die Wand 134 elastisch verformt. Die Elastizität des Wandmaterials sorgt für eine Reaktionskraft gegen die Rotorwelle 42, so daß die Nadella ger 124 gegen die Welle gehalten werden. Dieser konstante, erzwungene Eingriff der Rotorwelle 42 und der Nadellager 124 verkleinert in signifikanter Weise das Geräusch während des Betriebs.

Der Vorsprung 140 auf dem zweiten Gehäusestück 118 ist nicht notwendig, um die gewünschte Schrägstellung des zwei ten Lagers 46 relativ zur Längsachse der Rotorwelle 42 zu erzeugen. Selbstverständlich ist der Vorsprung 140 auf dem zweiten Stück 118 vorhanden, da es einen gleichen Aufbau besitzt wie das erste Stück 116. Ein Weglassen des Vor sprunges 140 auf einem der Gehäusestücke würde vollständig getrennte Formen für die zwei Stücke 116, 118 erfordern, was vom Standpunkt der Kosten und der Einfachheit der Fer tigung unerwünscht ist. Jedoch erleichtert der Vorsprung 140 auf dem zweiten Stück 118 auch die Installation des zweiten Lagers 46 in der Mittelöffnung 48 des zweiten End rahmens 52 mit der gewünschten Schrägstellung. Dabei ist auch der Vorsprung auf dem zweiten Stück für einen Eingriff mit einem Einbauwerkzeug (nicht gezeigt) aufgebaut, das eine ebene Fläche besitzt, die mit dem radial inneren Ende des zweiten Stückes 118 in Eingriff kommt, um das zweite Lager 46 in die Mittelöffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 zu schieben. Der Vorsprung 140 auf dem zweiten Stück 118 bewirkt, daß das zweite Stück und somit das gesamte zweite Lager 46 in der gleichen Richtung schräggestellt wird wie der Eingriff des Vorsprungs 140 auf dem ersten Stück 116 mit der Halterungslippe 98. Somit wird die gewünschte Feh lausrichtung erzielt, selbst wenn, wie es von Zeit zu Zeit vorkommen kann, der Vorsprung 140 auf dem ersten Stück 116 nicht vollständig auf der Halterungslippe 98 in der Mittel öffnung 48 sitzt.

Die Wicklungen 27 können mit einer elektrischen Spannungs quelle über die Stecker- und Anschlußanordnung 26 verbunden werden, die auf dem zweiten Endrahmen 52 des Motors 20 an gebracht ist. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, weist die Stecker- und Anschlußanordnung 56 ein zweistückiges Ge häuse, das allgemein bei 150 gezeigt ist und aus Isolier material hergestellt ist, und mehrere Leiteranschlüsse 152 auf, die die Magnetdrahtleiter 80 aufnehmen, die von den Wicklungen 27 ausgehen. Die Leiteranschlüsse 152 haben je weils eine geriffelte Formation 154, die mehrere scharfe Kanten aufweist, so daß, wenn die Leiteranschlüsse 152 auf die Magnetdrahtleiter gekröpft werden (wie es für den obe ren Anschluß in Fig. 7 gezeigt ist), die Isolierung des Magnetdrahtes von den scharfen Kanten durchdrungen wird, um eine elektrische Verbindung herzustellen. In dem bevorzug ten Ausführungsbeispiel sind die Leiteranschlüsse 152 unter dem Handelsnamen AMPLIVAR erhältliche Anschlüsse, die von der Firma AMP, Inc. von Harrisburg, Pennsylvania, gefertigt werden. Gemäß Fig. 9 ist ein Schalter 157, der Teil einer Schalteranordnung (allgemein mit 155 bezeichnet) bildet, die in dem Gehäuse 150 untergebracht ist, zwischen einem ersten Schaltmodus (in ausgezogenen Linien) gezeigt, in der die Startwicklung 28 aktiviert ist, und einem zweiten Schaltmodus (gestrichelt gezeigt) betätigbar, in dem die Startwicklung nicht aktiviert ist. Der Schalter 154 wird durch den Zentrifugalmechanismus 58 in bekannter Weise be tätigt. Im allgemeinen rotiert der Zentrifugalmechanismus 58 um die Rotorwelle 42 und betätigt, wenn die Umdrehungen der Welle einen vorbestimmten Wert erreichen, einen Hebel arm 159, der den Schalter 157 öffnet. Wie in Fig. 5 ge zeigt ist, sind mehrere elektrische Verbindungsstücke (die der Reihe nach mit den Bezugszahlen 156a-156f bezeichnet sind), die von dem Gehäuse 150 vorstehen, elektrisch mit den Leiteranschlüssen 152 durch die Schalteranordnung ver bunden. Die elektrischen Verbindungsstücke 156a-156f sind als Stecker ausgebildet für eine Steckverbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle.

Die Schalteranordnung 155 hat einen üblichen Aufbau und ist in Fig. 9 schematisch als Teil der elektrischen Schal tungsanordnung gezeigt, die die Wicklungen 27, einen Stec ker 160 von der Spannungsquelle und Steuerschalter auf weist, die der Spannungsquelle zugeordnet sind. Zwei Leiter 162, 164 sind auf entsprechende Weise zwischen elektrischen Verbindungsstücken 156b und 156c und zwei Anschlußstiften 166, 168 von einem zweipoligen Drehzahlwähl-Umschalter 170 angeordnet. Der Drehzahlwählschalter 170 hat einen bewegba ren Arm 172 für eine selektive Stromkreisschließung mit seinen kooperierenden Stiften 166, 168 und der Schalterarm 172 ist elektrisch mit einem Leitungsanschluß LT1 verbun den. Ein Schalter 173, der in der Schaltungsanordnung zwi schen dem elektrischen Verbindungsstück 156a und der sechs poligen (Niederdrehzahl-)Wicklung 32 angeordnet ist, ist in seiner Motorstartstellung gezeigt, in der die vierpolige (Hochdrehzahl-)Wicklung 30 aktiviert wird, selbst wenn der Arm 172 des Wählschalters 170 zu dem Stift 168 für den Nie derdrehzahlbetrieb des Motors 20 bewegt worden ist. Der Schalter 173 wird als eine Folge der Betätigung des Hebel arms 159 durch den Zentrifugalmechanismus 58 bewegt, um die vierpolige Wicklung 30 auszuschalten und die sechspolige Wicklung 32 einzuschalten, wenn der Motor die vorbestimmte Drehzahl erreicht. Wenn eine hohe Drehzahl (d. h. die vier polige Wicklung 30) gewählt ist, indem der Arm 172 in einen Eingriff mit dem Stift 166 bewegt wird, hat die Bewegung des Schalters 173 aus dem elektrischen Kontakt mit der vierpoligen Wicklung selbstverständlich nicht die Folge, daß die sechspolige Wicklung 32 eingeschaltet oder die vierpolige Wicklung 30 ausgeschaltet wird.

Ein weiterer Leitungsanschluß LT2 ist durch einen Leiter 174 mit dem elektrischen Verbindungsstück 156f verbunden, wobei die Leitungsanschlüsse LT1, LT2 die Spannungsquelle bilden. Ein zweipoliger, reversierender Umschalter 176 mit einem bekannten Aufbau wird verwendet, um die Richtung des Stroms durch die Startwicklung 28 und infolgedessen die Drehrichtung des Motors 20 zu steuern. Ein Leiter 178 ver bindet den reversierenden Schalter 176 mit einem Anschluß stift 166 des Drehzahlwählschalters 170. Andere Leiter, die mit 180a-180c bezeichnet sind, verbinden den reversieren den Schalter 176 mit elektrischen Verbindungsstücken 156d, 156e bzw. 156a. Ein Erdleiter 182 verbindet den zweiten Endrahmen 52 mit Erde, wie es nachfolgend näher beschrieben wird.

Das Gehäuse 150 der Stecker- und Anschlußanordnung 56 ist mit einem integralen Gehäuseteil 186 zur Aufnahme einer Thermosicherung versehen, die allgemein bei 188 gezeigt ist (sie ist in Fig. 3 als aus dem Gehäuseteil herausgezogen gezeigt) und die den Motor 20 vor Überlasten schützt. Die Thermosicherung 188 hat ein Gehäuse 189 und zwei Kontakt stücke 190, die für eine Verbindung mit der Schalteranord nung 155 vorstehen. Die Thermosicherung 188 kann in das Ge häuseteil 186 eingesetzt werden, wobei die Kontaktstücke 190 in das Gehäuse 150 im wesentlichen in Übereinstimmung mit den Kontaktstücken 192 der Schalteranordnung 155 (Fig. 9) hineinragen. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, sind zwei Öff nungen 194 auf jeder Seite des Gehäuses 150 an der Verbin dungsstelle des Kontaktstückes 190 der Thermosicherung und den Kontaktstücken 192 (in Fig. 7 nicht zu sehen) der Schalteranordnung angeordnet. Ein Verbindungswerkzeug (nicht gezeigt) wird durch die Öffnungen 194 eingeführt, um die Kontaktstücke 190 der Thermosicherung mit den Kontakt stücken 192 der Schalteranordnung zu verbinden (beispiels weise durch Löten).

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist die Stecker- und Anschlußanordnung 56 in einem Ausschnitt 200 gehaltert, der in dem Kragen 94 des zweiten Endrahmens 52 ausgebildet ist, ohne daß eine feste Verbindung mit dem Endrahmen oder einem anderen Teil des Motors 20 vorgesehen ist. Nutbil dende Formationen, die allgemein bei 202 angegeben sind, auf jeder Seite des Stecker- und Anschlußgehäuses 150 bil den Nuten 204, die entsprechende Randkanten 206 von dem zweiten Endrahmen 52 aufnehmen, die den Ausschnitt 200 be grenzen. Die Nuten 204 sind so bemessen, daß die Nutbil dungsformationen 202 die Randkanten 206 des zweiten Endrah mens in den Nuten ergreifen, um eine Halterung der Stecker- und Anschlußanordnung 56 in ihrer Lage zu erleichtern. Die nutbildenden Formationen 202 ergreifen jedoch die Randkan ten 206 des zweiten Endrahmens 52 nicht so fest, daß die Stecker- und Anschlußanordnung 56 nicht manuell in den Ausschnitt 200 hineingeschoben und aus diesem herausgezogen werden könnte. Die Stecker- und Anschlußanordnung 56 ist weiterhin in ihrer Lage in dem Ausschnitt 200 durch lokali sierende Stiftmittel befestigt, die in diesem Ausführungs beispiel einen einzelnen, im wesentlichen dreieckigen Loka lisierungsstift 208 im wesentlichen neben dem einen Ende der Stecker- und Anschlußanordnung, und zwei ebene Endflä chen 210 der Nutbildungsformationen 202 aufweisen, die ne ben dem gegenüberliegenden Ende der Stecker- und Anschlußa nordnung angeordnet sind. Der Lokalisierungsstift 208 und die ebenen Endflächen 210 sind mit dem Gehäuse 150 als ein Stück ausgebildet. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, greifen der Lokalisierungsstift 208 und die ebenen Endflächen 210 an der einen Endfläche des Blechpaketes 24 an und drücken die Stecker- und Anschlußanordnung 56 gegen den zweiten Endrah men 52 an dem geschlossenen Ende des Ausschnittes 200. Ein zylindrischer Vorsprung 212 an dem axial inneren Ende des Lokalisierungsstiftes 208 wird in einer der Nuten 76 des Stators aufgenommen. Somit ist ersichtlich, daß die Stecker- und Anschlußanordnung 56 an dem Motor 20 ohne Schweißen und ohne irgendwelche Muttern, Schrauben oder andere Befestigungsvorrichtungen angebracht ist.

Die ersten und zweiten Endrahmen 50, 52 des Motors sind durch Verbindung mit der Erde, die der Spannungsquelle zugeordnet ist, (z. B. dem Rahmen einer Waschmaschine), durch ein Erdansatzstück geerdet, das allgemein mit der Bezugszahl 218 versehen ist und als ein Stück mit dem zweiten Endrahmen ausgebildet ist. Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist das Erdansatzstück 218 an der Unterseite des Ausschnittes 200 in dem zweiten Endrahmen 52 angeord net. Der Ausschnitt 200 wird in dem Metallblechrohling an einer Stelle ausgebildet, die der einen Seite des Kragens 94 des zweiten Endrahmens 52 entspricht. Das Metall wird jedoch nicht vollständig entfernt und ein Teil bleibt als eine Klappe 220, die an der Unterseite des Ausschnittes 200 von dem zweiten Endrahmen 52 seitlich nach außen verläuft. Das Erdansatzstück 218 wird aus dem Material in der Klappe 220 ausgestanzt und gebogen, um von der Klappe axial nach innen vorzustehen. Ein elektrischer Verbinderabschnitt 222 des Erdansatzstückes 218 ragt von dem Rest des Ansatz stückes radial nach außen, und ein stabilisierender Finger 224 erstreckt sich axial innen von dem elektrischen Ver binderabschnitt.

Das Gehäuse 150 der Stecker- und Anschlußanordnung ist mit einer Öffnung 228 versehen, die beim Einsetzen der Stecker- und Anschlußanordnung 56 in den Ausschnitt 200 das Erdan satzstück 218 aufnimmt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist der elektrische Verbinderabschnitt 222 des Erdansatzstückes 218, wenn es in dem Gehäuse 150 aufgenommen wird, mit den anderen elektrischen Verbindungsstücken 156a-156f ausge richtet, die dafür angepaßt sind, mit dem Stecker 160, der der Spannungsquelle (Fig. 9) zugeordnet ist, verbunden zu werden. Der Stabilisierungsfinger 224 wird in einer Vertie fung 230 am Ende der Öffnung 228 aufgenommen, die zum Teil durch einen Überhangabschnitt 232 des Gehäuses 150 gebildet ist (Fig. 6). In der Vertiefung 230 ist der Stabilisie rungsfinger 224 durch Eingriff mit dem Überhangabschnitt 232 und dem Abschnitt des Gehäuses 150 gegenüber dem Über hangabschnitt gegen eine wesentliche Bewegung quer zur Längsausdehnung des Fingers gehalten, wie es in Fig. 6 ge zeigt ist. Somit unterstützt der Stabilisierungsfinger 224 die Halterung der Stecker- und Anschlußanordnung 56 in ih rer Lage in dem Ausschnitt 200 in dem zweiten Endrahmen 52, indem er einer Kippbewegung des Gehäuses 150 der Stecker- und Anschlußanordnung entgegenwirkt.

Gemäß den Fig. 17-19 ist die Rotoranordnung 36 gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung aus einem Stapel von im allgemeinen dünnen, kreisförmigen Rotorble chen 240 aufgebaut, die aus einem magnetisch stark permeab len Material hergestellt sind. Nuten 242 in den Rotorble chen 240 sind um den Umfang der Rotorbleche herum im Ab stand angeordnet. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, weist jede Nut 242 einen radial inneren Abschnitt 244 und einen radial äußeren Schrägabschnitt 246 auf, der von dem radial inneren Abschnitt nach außen und seitlich (z. B. in Umfangsrich tung) in Richtung auf den Umfang des Rotorbleches 240 ver läuft. Der radial innere Abschnitt 244 von jeder Nut 242 liegt wenigstens teilweise über radial inneren Abschnitten von Nuten auf den anderen Blechen in dem Stapel, der den Rotor 38 bildet. Die übereinanderliegenden Nuten 242 bilden axial verlaufende Durchlässe, in denen Rotorstäbe 248 ange ordnet sind. Die Rotorstäbe 248 werden dadurch gebildet, daß geschmolzenes Aluminium oder ein anderer geeigneter Leiter in die Durchlässe gegossen wird, die durch die über einanderliegenden Nuten gebildet sind (Fig. 17). Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß Rotorstäbe auch durch andere Verfahren in dem Rotor 38 angeordnet werden können, bei spielsweise durch Preßpassung. Die Rotorstäbe 248 sind in den Fig. 18 und 19 der Klarhei 21002 00070 552 001000280000000200012000285912089100040 0002004436898 00004 20883t halber nicht gezeigt, aber sie sind an ihren Enden durch Endringe (nicht gezeigt) gebildet, um eine Käfigrotorleiteranordnung zu bilden, wie sie dem Fachmann bekannt ist.

Die Rotorbleche 240 in dem den Rotor 28 bildenden Stapel sind in drei benachbarten Sätzen angeordnet, die mit 250, 252 bzw. 254 bezeichnet sind. Von den Nuten 242 in dem er sten Satz 250 der Bleche verlaufen deren Schrägabschnitte 246 seitlich in einer ersten Richtung, von den Nuten in dem zweiten Blechsatz 252 verlaufen deren Schrägabschnitte seitlich in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur er sten und von den Nuten in dem dritten Blechsatz 254 verlau fen deren Schrägabschnitte seitlich in der ersten Richtung. Alle Rotorbleche 240 sind praktisch identisch. Somit haben die Nuten 242 im wesentlichen die gleiche Größe und Form, und somit erscheinen die Nuten in dem zweiten Satz 252 der Bleche (wenn sie in dem Stapel angeordnet sind) als Spie gelbilder der Nuten in dem ersten Satz 250 und dem dritten Satz 254 der Bleche. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, liegen die radial inneren Abschnitte 244 der teilweise übereinan derliegenden Nuten des ersten Satzes 250 und des zweiten Satzes 252 der Bleche im wesentlichen übereinander. Jedoch die Schrägabschnitte 246 des ersten Satzes 250 und des zweiten Satzes 252 der Bleche haben keine Abschnitte, die übereinanderliegen. Der abgeschrägte Zustand der Schrägab schnitte 246 der Nuten 242 des zweiten Satzes 252 von Ble chen relativ zu den Schrägabschnitten des ersten Satzes 250 und des dritten Satzes 254 der Bleche erleichtert eine Ent kopplung der Wicklungsharmonischen der Statornuten und der Permeanzharmonischen der Statornutöffnungen von den Rotor stäben 248. Der erste Satz 250 und der dritte Satz 254 der Rotorbleche haben Nuten 242, die in der gleichen Weise ori entiert sind, und der zweite Satz 252 der Bleche ist zwi schen den ersten und dritten Sätzen angeordnet. Die Abmes sung von dem ersten Satz 250 und dem dritten Satz 252 der Rotorbleche parallel zu der Längsachse LA der Rotorwelle 42 ist vorzugsweise etwa gleich 1/4 der gesamten axialen Roto rabmessung, und die Abmessung des zweiten Satzes 252 der Bleche ist vorzugsweise etwa gleich 1/2 der gesamten axia len Rotorabmessung. Die Anordnung der Sätze 250, 252, 254 der Rotorbleche erzeugt einen symmetrischeren Rotor, der die mechanischen Geräusche im Betrieb des Motors 20 ver kleinert. Weiterhin verkleinert die Anordnung der Bleche 240 in den drei Sätzen 250, 252 und 254 den Stromverlust durch Leckage bzw. Streuung aus den Rotorstäben in die Ble che 240. Es sei darauf hingewiesen, daß der Rotor 38 aus zwei Sätzen von Rotorblechen 240 mit Nuten 242 gebildet werden kann, die schräg gestellt sind, oder auch mehr als drei Sätzen von Rotorblechen. Die Schrägstellung gemäß der vorliegenden Auslegung kann auf einfache Weise gefertigt werden und sorgt für eine besonders gute Leistungsfähigkeit bzw. Performance für Einphasenmotoren.

In den Fig. 17 und 19 liegen die seitlich äußersten Punkte L der Schrägabschnitte 246 der übereinanderliegenden Nuten 242 in dem ersten Satz 250 von Rotorblechen im we sentlichen entlang einer ersten axial verlaufenden Linie A1 und die seitlich äußersten Punkte der Schrägabschnitte der entsprechenden Nuten in dem zweiten Satz 252 von Rotorble chen liegen im wesentlichen entlang einer zweiten axial verlaufenden Linie A2. Die Schrägstellung der Nuten 242 in den ersten und zweiten Sätzen kann durch den Abstand d zwi schen der ersten Linie A1 und der zweiten Linie A2 darge stellt werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel fällt der Abstand d in einen Bereich, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist:

(2πr) / (2S - P) < d (2πr) / (2S - P) + ∂ + ρ (1)

Die Variable r ist der radiale Abstand zwischen der Mitte des Rotorbleches 240 und einer der Linien A1 oder A2 (Fig. 18). S ist die Anzahl von Nuten in dem Statorkern und P ist die Anzahl von Polen von einer gewählten Wicklung (deren Harmonische von dem Rotor entkoppelt werden sollen). Wie nachfolgend näher erläutert wird, entspricht ρ/2 dem Ab stand zwischen dem seitlich äußersten Punkt L der Nut 242 und ihrem radial äußersten Punkt R (Fig. 19), und δ/2 entspricht im wesentlichen dem Abstand δ/2 zwischen einem ersten magnetischen Sättigungsbereich M1 und einem zweiten magnetischen Sättigungsbereich M2 (Fig. 20). Genauer ge sagt, ρ/2 ist der Abstand zwischen ersten und zweiten pa rallelen Ebenen (die auf dem Rand in Fig. 19 zu sehen sind und als Linien A3 bzw. A4 erscheinen) in einer dritten Ebe ne (die ebenfalls auf dem Rand in Fig. 19 zu sehen ist und als Linie A5 erscheint) die die Linien A1 und A2 enthält. Die erste Ebene A3 enthält den radial äußersten Punkt R des Schrägabschnittes 242 der Nut und die zweite Ebene A4 enthält die Linie A1 oder A2. Die erste Ebene A3 und die zweite Ebene A4 schneiden die dritte Ebene A5 unter rechten Winkeln und alle drei Ebenen (A3, A4, A5) sind senkrecht zu der Ebene, die in Fig. 19 liegt.

Der Abstand δ/2 wird anhand von Fig. 20 erläutert, die zwei Sätze von Rotorblechen 258 zeigt, die Nuten 260 mit Schrägabschnitten 246 aufweisen, die seitlich in entgegen gesetzten Richtungen verlaufen. Die dargestellten abge schrägten Nuten 260 haben nicht die gleiche Form wie die Nuten 242, die in Fig. 19 gezeigt sind. Im allgemeinen ha ben die Rotorbleche 240 mit Nuten 242 mehr Material zwi schen der Nut und dem Umfang des Rotorbleches 240 als die Rotorbleche 248 mit Nuten 260. Die Konfiguration der Nuten 260 ist eine Anfangskonfiguration, die unter der Annahme gewählt ist, daß für jede Nut 260 der einzige Bereich ma gnetischer Sättigung der Bereich M1 neben dem radial äußer sten Punkt R von jeder Nut ist, die der Nutbrücke (d. h. der schmalste Streifen des die Nut umgebenden Materials) ent spricht. Es wurde jedoch, wie nachfolgend erläutert wird, unerwarteterweise gefunden, daß ein zweiter Sättigungs bereich M2 an einer Stelle auftritt, der von dem ersten Sättigungsbereich M1 im Abstand angeordnet ist. Der Abstand δ/2 entspricht dem Abstand zwischen parallelen Linien, die mit A6 bzw. A7 bezeichnet sind. Die Linie A6 ist senkrecht zu der Ebene A5 und schneidet den ersten Sättigungsbereich M1 (und den radial äußersten Punkt R). Die Linie A7 ist ebenfalls senkrecht zur Ebene A5 und schneidet den zweiten Sättigungsbereich M2.

Die Statornutharmonischen, die durch die Schrägstellung der Rotorstäbe 248 entkoppelt werden, sind dargestellt durch:

n = 2mS/P ± 1 (2)

wobei n die Ordnungszahl der Harmonischen ist, m ist die Modenzahl (typischerweise m=1), S ist die Anzahl der Nuten in dem Blechpaket 24 und P ist die Grundzahl der Magnetpole des Motors 20. Um eine bestimmte Statornutharmonische zu entkoppeln, sollte die Gegenreaktanz x der Nut gegen Null gehen. Die Gegenreaktanz x kann durch die folgende Glei chung für die Schräggeometrie der Rotorstäbe 248 von Roto ren gemäß der Erfindung ausgedrückt werden:

X = X_m, X_α, wobei X_α _′ = cos (nα/4) (3)

X_α ist die Komponente der Gegenreaktanz, die dem Winkel c der Schrägstellung des Rotorstabes in "elektrischen" Graden zuzuordnen ist. Um eine bestimmte Harmonische X_α _n zu ent koppeln

αn/4 = π/2 (4)

Durch Einsetzen für n in Gleichung (2) kann der Schrägwin kel α, der zum Entkoppeln der Statornutharmonischen erfor derlich ist, ausgedrückt werden durch:

α/2 = π (2S/P ± 1) (5)

Die Umwandlung in mechanische Grade der Schrägstellung er folgt durch Ersetzen

α = α_mech P/2 oder
α_mech/2 = 2π/ (2S ± P) (6)

Somit kann der vorhergesagte Abstand d′ in Ebene A5 zwi schen den oben definierten Linien A1 und A2 durch Ersetzen für α_mech in Gleichung (6) gefunden werden:

α_mech = 2πd′ / (2πr) (7)
oder, nach Vereinfachung:

d′ = (2πr) / 2S ± P) (8)

Aus Gleichung (7) wird deutlich, daß der Abstand d′ die Länge eines Bogensegmentes von einem Kreis mit einem Radius r ist. Das Bogensegment entsprechend d′ würde durch den Schnitt von radialen Linien (nicht gezeigt) definiert, die durch die radial äußersten Punkte L der Schrägabschnitte 246 mit dem Kreis des Radius r verlaufen. Jedoch ist der Unterschied zwischen dem geradlinigen Abstand zwischen den Endpunkten des Bogensegmentes der Länge d′ und der Länge d′ so klein, daß sie als eine gerade Strecke in den Zeichnun gen dargestellt ist. In ähnlicher Weise sind die Abstände δ und ρ, die tatsächlich Längen von Bogensegmenten von einem Kreis mit einem Radius r sind, der Einfachheit halber als gerade Strecken in einer Ebene A5 gezeigt. Die Abstände δ/2 und ρ/2 sind groß relativ zu dem Unterschied zwischen dem bogenförmigen Abstand und dem linearen Abstand zwischen Endpunkten der entsprechenden Bogensegmente. Das Bogenseg ment der Länge δ/2 würde durch den Schnitt von radialen Linien (nicht gezeigt) definiert, die durch die ersten und zweiten Sättigungsbereiche M1 bzw. M2 mit dem Kreis des Radius r verlaufen. Das Bogensegment der Länge Ψ/2 würde durch den Schnitt von radialen Linien (nicht gezeigt) definiert, die durch den radial äußersten Punkt R und den seitlich äußersten Punkt L von einer Nut 242 mit dem Kreis des Radius verlaufen.

Der vorhergesagte Abstand d′ (der tatsächlich ein Bereich aufgrund des Vorhandensein von ± P ist) ist nicht tatsäch lich gleich dem Abstand d zwischen seitlich äußersten Punkten der Schrägabschnitte 246 der Nuten 242 in den Ro torblechen des ersten Satzes 250 und des zweiten Satzes 252. Der vorhergesagte Abstand d′ muß zunächst korrigiert werden, indem Ψ/2 für sowohl die Nuten des ersten Satzes 250 der Rotorbleche als auch die Nuten des zweiten Satzes 252 der Rotorbleche hinzuaddiert wird, um dem Abstand (Ψ/2) in der ebenen Linie A5 zwischen dem radial äußersten Punkt R und dem seitlich äußersten Punkt L, die die Linie A1 der Nut des ersten Satzes schneidet, und dem Abstand (Ψ/2) in der Ebene A5 zwischen dem radial äußersten Punkt R und dem seitlich äußersten Punkt L Rechnung zu tragen, die die Linie A2 der Nut des zweiten Satzes schneidet. Idealerweise würde ρ Null sein und der radial äußerste Punkt R würde mit dem seitlich äußersten Punkt L Zusammenfallen. Jedoch soll te die Nut 242 vorzugsweise einen endlichen Krümmungsradius an dem radial äußersten Punkt R haben, um für die Fertigung geeignet zu sein, und so fallen die zwei Punkte L und R nicht tatsächlich zusammen.

Selbst wenn jedoch der Abstand d′ modifiziert worden ist, um dem Nichtzusammenfallen des radial äußersten Punktes R und des seitlich äußersten Punktes L Rechnung zu tragen, ist die optimale Schrägstellung für Einphasenmotoren nicht erreicht worden. Die Gleichungen (3)-(8), die zur Vorher sage des erforderlichen Schrägabstandes d′ verwendet sind, nehmen an, daß der Bereich der Magnetflußsättigung (M1) in dem engsten Streifen des Rotorblechmaterials zwischen der Nut 260 und dem äußeren Umfang des Bleches 258 liegt (d. h. im allgemeinen an dem radial äußersten Punkt R der Nut). Gemäß Fig. 20 ist der vorhergesagte Abstand zwischen seit lich äußersten Punkten L der Nuten 260 mit entgegengesetzt verlaufenden Schrägabschnitten d′ + ρ. In Fig. 20 ist Ψ/2 der Abstand zwischen einer ersten Ebene (auf dem Rand in Fig. 20 zu sehen und durch die Linie A6 dargestellt) und einer zweiten Ebene (die ebenfalls auf dem Rand in Fig. 20 zu sehen ist und durch die Linie A8 dargestellt ist). Die erste Ebene A6 schneidet den radial äußersten Punkt R und ist senkrecht zu einer dritten Ebene, die auf dem Rand in Fig. 20 zu sehen und durch die Linie A5 dargestellt ist. Die zweite Ebene A9 ist parallel zu der ersten Ebene A6 und schneidet eine Linie, die die seitlich äußersten Punkte L der axial ausgerichteten Nuten von einem entsprechenden Satz von Rotorblechen 258 enthält.

Es wurde jedoch überraschenderweise gefunden, daß es für Einphasenmotoren einen zweiten Sättigungsbereich M2 gibt, der im Abstand von dem ersten Bereich M1 angeordnet ist, wie es vorstehend erläutert wurde (Fig. 20). Um diese un erwartete Anomalie zu kompensieren, wird der Schrägabstand d von dem vorhergesagten Abstand d′ + ρ um δ vergrößert, wobei δ/2 dem Abstand zwischen dem schmalen Streifen (d. h. dem ersten magnetischen Sättigungsbereich M1) und dem zweiten Sättigungsbereich M2 entspricht, wie es vorstehend beschrieben wurde. Der Schrägabstand d ist immer größer als der vorhergesagte Abstand d′. Dementsprechend wird die un tere Grenze für den Schrägabstand d größer sein als der obere vorhergesagte Abstand d′ (d. h. d < πD/ (2S-P) + ∎). Der Betrag δ variiert von Nut zu Nut und mit der Drehstel lung des Rotors 38 relativ zu dem Stator 22. Deshalb ist δ tatsächlich ein gemittelter Wert für das tatsächliche δ, das jeder Nut 242 zugeordnet ist. Gegenwärtig wurde δ sowohl experimentell als auch durch Verwendung einer Ana lyse endlicher Elemente für den Rotor 38 ermittelt. In An betracht der vorstehenden Beschreibung würde d vorzugsweise wie folgt gewählt:

d = πD/ 2S + Ψ + δ (9)

wobei die Größe ρ + δ genügend groß ist, so daß der Abstand d noch den vorhergesagten Abstand d′ überschreitet oder:
ρ + δ < πD/ (2S-P) - πD/ (2S) (10)
Die dynamoelektrische Maschine (Induktionsmotor 20) gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist für eine ein fache, schnelle und genaue Montage aufgebaut. Die Kompo nententeile des in Fig. 3 gezeigten Motors können zusam mengebaut werden, ohne daß andere Befestigungsglieder als die Keile 64 verwendet werden. Befestigungsteile mit Mut tern und Schrauben sind vollständig eliminiert. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind viele der Komponen tenteile, insbesondere der Stator 22 und die Endrahmen 50, 52, so aufgebaut, daß eine größere Präzision erreicht wird und die Endmontage des Motors 20 erleichtert wird. Nachfol gend wird ein Beispiel angegeben, wie die in Fig. 3 ge zeigten Motorkomponenten zusammengebaut werden könnten. Dieses Beispiel schließt jedoch nicht andere mögliche Montageverfahren aus, insbesondere bezüglich der Reihen folge der Montage. Das erste Lager 44 wird durch eine Preßpassung an einer vorbestimmten Stelle auf die Rotor welle 42 der Rotoranordnung 36 aufgebracht. Der Zentri fugalmechanismus 58 wird auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors 38 von dem ersten Lager 44 an der Rotorwelle 42 befestigt. Das das erste Lager 44 befestigende Ende der Rotorwelle 42 wird in die Mittelöffnung 48 des ersten Endrahmens 50 eingesetzt, wobei das erste Lager mit der Halterungslippe 98 der Mittelöffnung in Eingriff kommt, um eine weitere Bewegung der Rotorwelle und des ersten Lagers durch die Öffnung zu beenden. Die Halterungsansätze 102 werden gegen das erste Lager 44 umgebogen, um das erste Lager in der Mittelöffnung 48 des ersten Endrahmens 50 einzuschließen.

Der Stator wird über der Rotoranordnung 36 angeordnet, wobei der Rotor 38 in der Bohrung 40 des Statorkerns bzw. Blechpaketes aufgenommen wird. Die eine Endfläche des Blechpaketes 24 kommt mit den Erhebungen 112 auf den Füßen 96 des ersten Endrahmens 50 in Eingriff, und die Lokali sierknoten 60 werden in entsprechenden Lokalisierlöchern 62 des Blechpaketes 24 aufgenommen. Die Statorwicklungen 27 werden mit der Stecker- und Anschlußanordnung 56 verbunden, indem die Magnetdrahtleiter 80 in entsprechenden Leiteran schlüssen 152 angeordnet und die Anschlüsse gegen den Mag netdraht gekröpft werden (Fig. 7). Die scharfen Kanten der geriffelten Formation 154 der Leiteranschlüsse 152 durch dringen die Magnetdrahtisolierung und bringen die Leiteran schlüsse in eine elektrische Verbindung mit den Magnet drähten.

Das zweite Lager 46, das wie zuvor beschrieben zusammenge baut ist, wird in der Mittelöffnung 48 des zweiten Endrah mens 52 befestigt, indem die Halterungsansätze 102 gegen das Lager umgebogen werden. Der zweite Endrahmen 52 wird über demjenigen Ende der Rotorwelle 42 angeordnet, das dem ersten Endrahmen 50 gegenüberliegt, und die Rotorwelle wird in dem Wellenaufnahmedurchlaß 120 des zweiten Lagers 46 aufgenommen. Die Stecker- und Anschlußanordnung 56 wird auf dem zweiten Endrahmen 52 angebracht, indem sie in den Aus schnitt 200 geschoben wird. Die Nuten 204 der nutbildenden Formationen 202 haben erweiterte Münder 234 an dem einen Ende, um den Eintritt der Randkanten 206, die den Aus schnitt 200 begrenzen, in die Nuten zu erleichtern (Fig. 4 und 5). Das Erdansatzstück 218 wird in der Öffnung 228 in dem Gehäuse 150 aufgenommen, wenn die Stecker- und An schlußanordnung 56 in den Ausschnitt 200 geschoben wird, und der Stabilisierungsfinger 224 tritt in die Vertiefung 230 ein. Der elektrische verbinderabschnitt 222 des Erdan satzstückes 218 ist mit den elektrischen Verbindungsstücken 156a-156f der Stecker- und Anschlußanordnung 56 ausge richtet, so daß er vorbereitet ist, in den Erdleiter 182 eingesteckt zu werden, wenn der Motor 20 mit einer Span nungsquelle verbunden wird.

Der zweite Endrahmen 52 wird in Richtung auf die Endfläche des Statorkerns bzw. Blechpaketes 24 geschoben, wobei die Rotorwelle 42 durch den Wellenaufnahmedurchlaß 120 gleitet, bis die Erhebungen 112 auf den Füßen 96 des zweiten Endrah mens 52 mit der Endfläche des Statorkerns in Eingriff kom men, wobei die Lokalisierknoten 60 in den Lokalisierlöchern 62 in dem Blechpaket aufgenommen werden. Die Motorkomponen ten werden aneinander befestigt, indem die Keile 64 in die Kanäle 66 in dem Blechpaket 24 eingebracht werden und die Enden 68 der Keile auf den Füßen 96 von entsprechenden End rahmen 50, 52 verformt werden. Die absichtliche Fehlaus richtung der Achse L5 des Wellenaufnahmedurchlasses 120 des zweiten Lagers 46 mit der Längsachse LA der Rotorwelle 42 bewirkt, daß die Wand 134 des zweiten Lagers elastisch de formiert wird und die Nadellager 124 gegen die Rotorwelle hält.

Claims

1. Zwei Drehzahlen aufweisende dynamoelektrische Maschine (20) mit einem Stator (22), wenigstens zwei Wicklungen (27) auf dem Stator, einem Rotor (36), der in dem Stator aufgenommen ist, und einer Einrichtung zur Halterung des Rotors für eine Rotation relativ zum Stator, wobei eine erste der zwei Wicklungen (30) eine erste Anzahl von Polen und eine zweite der zwei Wicklungen (32) eine zweite Anzahl von Polen hat, die sich von der ersten Polzahl unterscheidet, die zweite Anzahl eine gerade Zahl ist, die größer als zwei und nicht auch ein Vielfaches von vier ist, der Stator (22) eine Anzahl von Statorblechen (26) aufweist, die übereinander gestapelt sind und die jeweils ein Blech aus einem magnetisch stark permeablen Material mit einer im wesentlichen mittig darin angeordneten Öffnung (72) aufweisen und die jeweils um 90° relativ zu den benachbarten Statorblechen in dem Stapel um eine Längsachse von einer mittigen Rotoraufnahmebohrung (40) des Stators gedreht sind, die durch die Mittelöffnungen der Statorbleche in dem Stapel gebildet ist, und mit Nuten (76), die in der Mittelöffnung münden und von dort im wesentlichen radial nach außen verlaufen, wobei die Nuten in einer Anordnung um den Umfang der Mittelöffnung herum angeordnet sind und Windungen aus Draht von den zwei Wicklungen (30, 32) der dynamoelektrischen Maschine aufnehmen, wobei wenigstens einige der Nuten Drahtwindungen von den beiden Wicklungen aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Nuten (76) auf jedem Statorblech (26) symmetrisch zu zwei senkrechten Linien (L1, L2), die im wesentlichen in der Ebene des Statorbleches liegen und sich im wesentlichen an der Mitte (Z) der Mittelöffnung (72) schneiden, und zu einer diagonalen Linie (L3) ist, die in der Ebene des Statorbleches liegt, durch die Mitte der Mittelöffnung hindurchführt und einen Winkel von 45° mit den senkrechten Linien einschließt.

2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Statorblech (26) ein im wesentlichen quadratisches Blech aus magnetisch stark permeablem Material mit vier Umfangskanten ist.

3. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Abstand, der die Unterseite von jeder Nut (76) und den nächstgelegenen Rand des Statorbleches (26) trennt, für alle vier Kanten des Bleches etwa gleich ist.

4. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei jeder Pol durch eine Anzahl im wesentlichen konzentrischer Spulen gebildet ist, die durch die Drahtwindungen der Wicklung gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Verteilung der Drahtwindungen unter den Spulen von wenigstens einem der Pole unähnlich ist gegenüber der räumlichen Verteilung der Windungen und den Spulen von wenigstens einem der übrigen Pole der Wicklung.

5. Dynamoelektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1- 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Statorblech (26) in dem Stapel N° relativ zu den zwei unmittelbar benachbarten Statorblechen auf seinen gegenüberliegenden Seiten um eine Achse gedreht ist, die senkrecht zu dem Statorblech ist und durch die Mitte (Z) seiner Mittelöffnung (72) hindurchführt, wobei die Nuten (76) so bemessen und angeordnet sind, daß die Nuten von jedem Statorblech die Nuten von unmittelbar benachbarten Statorblechen überlagern und im wesentlichen die gleiche Ausdehnung mit diesen besitzen, und mit wenigstens zwei Wicklungen (27) auf dem Stator (22), wobei die die zwei Wicklungen bildenden Drahtwindungen in den Nuten aufgenommen sind, wobei wenigstens einige der Nuten Drahtwindungen von beiden Wicklungen aufnehmen, wobei die zwei Wicklungen Magnetpole haben, die im wesentlichen um die Mittelöffnung des Blechpaketes herum angeordnet sind, wobei keiner der Pole von wenigstens einer der Wicklungen um die Mittelöffnung herum um N° oder jeden ganzzahligen Faktor davon getrennt sind.

6. Dynamoelektrische Maschine (20) enthaltend:
einen Stator (22) mit einem Statorkern bzw. Blechpaket (24), das zwei gegenüberliegende Endflächen und Drahtaufnahmenuten (26), eine Bohrung (40) durch das Blechpaket, die sich von der einen Endfläche zur anderen Endfläche erstreckt, und wenigstens eine Wicklung (27) auf dem Blechpaket aufweist, die durch Magnetdraht gebildet ist, der in den Nuten auf dem Blechpaket aufgenommen ist,
erste und zweite gegenüberliegende Endrahmen (50, 52), die auf entsprechenden Endflächen des Blechpaketes (24) angebracht sind, wobei jeder Endrahmen eine im wesentlichen becherförmige Konfiguration mit inneren und äußeren Flächen (90, 92) hat, einen Kragen (94), der von der Innenfläche (90) nach außen vorsteht, und eine im wesentlichen mittige Öffnung (48) durch die inneren und äußeren Flächen,
eine Lagereinrichtung (44, 46), die den Mittel öffnungen der ersten und zweiten Endrahmen zugeordnet ist, eine Rotoranordnung (36), die eine Welle (42), die in u-er Lagereinrichtung (44, 46) aufgenommen ist, und einen Rotor (38) aufweist, der auf der Welle für eine gemeinsame Rotation mit dieser fest angebracht ist, wobei der Rotor wenigstens teilweise in der Bohrung (40) des Blechpaketes angeordnet ist und der Rotör und der Stator für eine magnetische Kopplung eingerichtet sind für eine Speisung der Wicklungen für eine Rotation der Welle und des Rotor relativ zu dem Stator und den Endrahmen,
dadurch gekennzeichnet, daß:
der Kragen (94) des zweiten Endrahmens (52) einen Ausschnitt (200) aufweist, der durch Randkanten (206) begrenzt ist,
eine Stecker- und Anschlußanordnung (56) ein Gehäuse (150), das aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, Leiteranschlüsse (152), die elektrisch mit der Wicklung verbunden sind, und Verbindungsstücke (156a-156f) aufweist, die von dem Gehäuse vorstehen und elektrisch mit den Leiteranschlüssen verbunden sind, wobei die elektrischen Verbindungsstücke zum verbinden der Wicklungsleiter mit einer elektrischen Spannungsquelle aufgebaut sind, wobei das Gehäuse der Stecker- und Anschlußanordnung Nutmittel aufweist, die wenigstens eine der Randkanten (206) des zweiten Endrahmens (52) aufnehmen, die den Ausschnitt (200) darin begrenzen, wodurch die Stecker- und Anschlußanordnung frei von jeder festen Verbindung mit dem Endrahmen oder Stator (22) auf der dynamoelektrischen Maschine (20) gehaltert ist.

7. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutmittel zwei Nut-bildende Formationen (202) aufweisen, die als ein Stück mit dem Gehäuse (150) ausgebildet sind, wobei jede Nut-bildende Formation eine Nut (204) darin aufweist, die eine entsprechende Randkante (206) des zweiten Endrahmens (52) aufnimmt.

8. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut-bildenden Formationen einen sich erweiternden Mundabschnitt (234) der Nuten (204) bilden und ein Einsetzen der Stecker- und Anschlußanordnung (56) in den Ausschnitt (200) erleichtern.

9. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker- und Anschlußanordnung (56) einen Lokalisierungsstift (208) aufweist, der von dem Gehäuse (150) vorsteht und mit dem Blechpaket (24) in Eingriff kommt für eine Halterung der Stecker- und Anschlußanordnung in einer sicheren Lage auf dem zweiten Endrahmen (52).

10. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das entfernte Ende des Lokalisierungsstiftes (208) in einer der Nuten (76) des Blechpaketes (24) aufgenommen ist.

11. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lokalisierungsstift (208) einen zylindrischen Vorsprung (212) an seinem entfernten Ende aufweist, der zur Aufnahme in einer Nut (76) des Blechpaketes bemessen ist.

12. Dynamoelektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erdansatzstück (218) auf und in elektrischer Verbindung mit dem zweiten Endrahmen (52) angebracht ist und daß das Gehäuse (150) der Stecker- und Anschlußanordnung (56) eine Öffnung (228) aufweist, in der das Erdansatzstück (218) aufnehmbar ist, wobei das Erdansatzstück (218) für eine elektrische Verbindung mit Erde angeordnet ist, wenn eine Verbindung der elektrischen Verbindungsstücke (156a-156f) der Stecker- und Anschlußanordnung (56) mit Erde hergestellt ist.

13. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdansatzstück (218) als ein Stück mit dem zweiten Endrahmen (52) ausgebildet ist.

14. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdansatzstück (218) einen elektrischen Verbinderabschnitt (222) aufweist, der im wesentlichen neben den elektrischen Verbindungsstücken (156a-156f) der Anschlüsse (152) angeordnet ist und für eine Steckverbindung mit Erde entfernt von der dynamoelektrischen Maschine (20) aufgebaut ist.

15. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdansatzstück (218) einen Finger (224) aufweist, der von dem Erdansatzstück nach außen ragt, und daß das Gehäuse (150) der Stecker- und Anschlußanordnung (56) eine Vertiefung (230) aufweist, in der der Finger aufnehmbar ist, wobei der Finger mit dem Gehäuse in der Vertiefung in Eingriff bringbar ist und eine Stabilisierung der Stecker- und Anschlußanordnung (56) auf dem zweiten Endrahmen (52) erleichtert.

16. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Endrahmen (52) aus einem Metallblechrohling ausgestanzt ist, wobei das Erdansatzstück (218) aus verbleibendem Metallblechmaterial gebildet ist, nachdem der Ausschnitt (200) in den Metallblechrohling geschnitten ist.

17. Verfahren zur Fertigung einer dynamoelektrischen Maschine, enthaltend die Schritte:
Bereitstellen eines Stators mit einem Blechpaket, das erste und zweite Endflächen, eine Bohrung durch das Blechpaket, das sich von der einen Endfläche zur anderen erstreckt, und Wicklungen aufweist, die eine Startwicklung (28) und wenigstens eine Betriebswicklung (30, 32) auf dem Blechpaket aufweist, wobei jede Wicklung aus Magnetdraht hergestellt ist und Anschlußenden aufweist,
Bereitstellen erster und zweiter gegenüberliegender Endrahmen (50, 2), die mit dem Blechpaket (24) verbunden werden, wobei jeder Endrahmen mit einer im wesentlichen mittigen Öffnung (48) versehen ist,
Bereitstellen einer Rotoranordnung (36) mit einer Welle (42), die in den Mittelöffnungen (48) der ersten und zweiten Endrahmen aufgenommen wird, und einem Rotor (38), der auf der Welle fest angebracht wird für eine gemeinsame Rotation mit der Welle,
Bereitstellen einer Stecker- und Anschlußanordnung (56), die ein Gehäuse (150) aus Isoliermaterial, einen Schalter (155), der in dem Gehäuse untergebracht wird und zwischen einem ersten Schaltmodus, in dem die Startwicklung aktiviert ist, und einem zweiten Schaltmodus betätigt wird, in der die Startwicklung nicht aktiviert ist, mehrere elektrische Verbindungsstücke (156a-156f), die mit dem Schalter verbunden und mit einer Spannungsversorgung verbindbar sind, und mehrere Magnetdrahtanschlüsse (152) aufweist, die integral mit dem Schalter verbunden sind,
gekennzeichnet durch:
Anordnen der Anschlußenden der Wicklungen (27) in entsprechenden Magnetdrahtanschlüssen (152) an der Stecker- und Anschlußanordnung und,
Befestigen der Anschlußenden der Magnetdrahtenden (152) und Herstellen einer elektrischen Verbindung der Wicklungen (27) mit dem Schalter (155).

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Befestigen der Magnetdrähte in den Magnetdrahtanschlüssen (152) gleichzeitig die Maagnetdrahtanschlüsse gegen die Anschlußenden der Wicklungen (27) verformt werden und die Isolierung des Magnetdrahtes an den Anschlußenden durchdrungen wird zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Magnetdrahtanschlüssen und dem Anschlußende der darin angeordneten Wicklung.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei dem Blechpaket eine erste Lokalisiereinrichtung (62) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
erste und zweite Endrahmen gebildet werden, wobei gleichzeitig aus dem Metallblechrohling die Mittelöffnung (48) und eine zweite Lokalisiereinrichtung (60) ausgestanzt werden, die im Abstand von der Mitte der Mittelöffnung angeordnet ist, wobei die Mitte der Mittelöffnung relativ zu der zweiten Lokalisiereinrichtung präzise angeordnet wird, und
die dynamoelektrische Maschine dadurch zusammengebaut wird, daß der Stator (22) auf dem Rotor (38) angebracht wird, wobei der Rotor in der Bohrung (40) des Blechpaketes (24) aufgenommen wird, gegenüberliegende Endabschnitte der Welle (42) in den Mittelöffnungen (48) der ersten bzw. zweiten Endrahmen (50, 52) eingesetzt werden, wodurch die Welle positioniert wird, und die erste Lokalisiereinrichtung (62) des Blechpaketes mit der zweiten Lokalisiereinrichtung (60) der ersten und zweiten Endrahmen in Eingriff gebracht werden, wodurch die Mitte der Mittelöffnungen der Endrahmen und die Welle relativ zur Bohrung des Blechpaketes präzise positioniert werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Statorbleche (26) aus einem Blech aus einem magnetisch stark permeablen Material ausgestanzt werden, die Bleche übereinander gestapelt werden zur Bildung des Blechpaketes (24), wobei die mittigen Bohrungsöffnungen (72) wesentlichen ausgerichtet sind und die Bohrung (40) des Blechpaketes bilden, und
die Statorbleche (26) in der Weise ausgestanzt werden, daß bei wenigstens einigen der Statorbleche gleichzeitig eine mittlere Bohrungsöffnung (72) und die erste Lokalisiereinrichtung (62) ausgestanzt werden, wodurch die Mitte der mittigen Bohrungsöffnung relativ zu der ersten Lokalisiereinrichtung präzise positioniert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lokalisiereinrichtung mit mehreren Lokalisierknoten (60) versehen wird, die von den Endrahmen (50, 52) nach außen vorstehen, und daß die erste Lokalisiereinrichtung ein Loch (62) in dem Blechpaket (24) für jeden Lokalisierknoten aufweist, wobei beim Zusammenbauen von jedem Endrahmen mit dem Blechpaket jeder Knoten in einem entsprechenden Loch aufgenommen wird, wobei jeder Lokalisierknoten durch Ausstanzen aus dem Metallblechrohling gebildet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fertigen der ersten und zweiten Endrahmen (50, 52) der Metallblechrohling zu einer im wesentlichen becherförmigen Konfiguration geformt wird, die im wesentlichen ebene innere und äußere Flächen (90, 92), einen Kragen (94), der von der Innenfläche (90) nach außen vorsteht, und einen Fuß (96) für jeden Lokalisierknoten (60) aufweist, der von einem Rand des Kragens gegenüber der Innenfläche seitlich nach außen vorsteht und im wesentlichen in einer Ebene parallel zu der Ebene der inneren Fläche liegt, wobei die Lokalisierknoten jeweils auf einem entsprechenden Fuß angeordnet werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß beim Stanzen der Lokalisierknoten (60) eine erhöhte, ebene Erhebung (112) auf jedem Fuß (96) ausgebildet wird, wobei die Erhebung den Lokalisierknoten umgibt und von dem Fuß nach innen vorsteht, wobei die Erhebungen gleichzeitig so ausgebildet werden, daß sie im wesentlichen in der gleichen Ebene parallel zu der Innenfläche (90) von jedem Endrahmen (50, 52) liegen, so daß die Füße flach gegen die Stirnfläche des Blechpaketes liegen, wobei beim Zusammenbau des Endrahmens mit dem Blechpaket (24) die Lokalisierknoten mit den Lokalisierlöchern (62) in Eingriff kommen.

24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß:
Material von dem Metallblechrohling an auf den Umfang im Abstand angeordneten Stellen um die Mittelöffnung von jedem Endrahmen herum Material beseitigt wird und
Halterungsansätze (102) mit Material gebildet werden, die an jeder Stelle, wo Material beseitigt wird, übrigbleiben, wobei jeder Halterungsansatz von dem Endrahmen nach außen vorsteht, und
bei der Montage der dynamoelektrischen Maschine Lagereinrichtungen (44, 46) für jeden der ersten und zweiten Endrahmen (50, 52) bereitgestellt werden, jede Lagereinrichtung in die Mittelöffnung (48) von einem entsprechenden Endrahmen eingesetzt wird und die Halterungsansätze (102) über die Lagereinrichtung nach innen verformt werden und die Lagereinrichtung in der Mittelöffnung befestigt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Statorblech (26) mit einer Anzahl von Ausschnitten (78) an im Abstand angeordneten Stellen um den Umfang des Bleches herum gestanzt wird und bei der Montage der dynamoelektrischen Maschine ein langgestreckter Keil (64) in jeden Kanal (66) eingesetzt wird, der durch ausgerichtete Ausschnitte der in dem Blechpaket (24) gestapelten Statorbleche gebildet ist, und die Enden des Keils an entsprechenden Endrahmen (50, 52) befestigt und die Endrahmen und das Blechpaket zusammengehalten werden.

26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
ein erstes Ende der Rotorwelle (42) in eine erste Lagereinrichtung (44) eingesetzt wird,
die Lagereinrichtung (44) fest mit der Rotorwelle (42) verbunden wird,
die erste Lagereinrichtung (44) mit dem ersten Endrahmen (50) in seiner Mittelöffnung (48) verbunden und eine sichere axiale Lage der Rotoranordnung (36) und des ersten Endrahmens ausgebildet wird,
der Stator (22) auf der Rotoranordnung (36) angeordnet wird, wobei der Rotor (38) in der Bohrung (40) des Blechpaketes aufgenommen wird,
ein zweiter Endrahmen (52) über ein zweites Ende der Rotorwelle (42) gegenüber dem ersten Ende geschoben wird,
wobei das zweite Ende gleitend in der zweiten Lagereinrichtung (46) aufgenommen wird, die in dem zweiten Endrahmen angeordnet ist, bis der zweite Endrahmen mit der zweiten Stirnfläche des Blechpaketes (24) in Eingriff kommt, wobei die axiale Lage der zweiten Lagereinrichtung relativ zu der Rotorwelle durch den Eingriff des zweiten Endrahmens mit der zweiten Stirnfläche des Blechpaketes bestimmt wird, und
der Stator (22), der erste Endrahmen (50) und der zweite Endrahmen (52) aneinander befestigt werden.

27. Dynamoelektrische Maschine enthaltend:
eine Statoranordnung (22), die ein Blechpaket (24) mit einer Bohrung (40) darin, erregbare Wicklungen (27), die auf dem Blechpaket angeordnet sind, und wenigstens ein Lager aufweist,
eine Rotoranordnung (36) eine Welle (42), die durch das wenigstens eine Lager gehaltert ist, und einen Käfigrotor (38) aufweist, der auf der Welle für eine gemeinsame Rotation mit dieser fest angebracht ist, wobei der Rotor wenigstens teilweise in der Bohrung (40) des Blechpaketes (24) angeordnet ist und der Rotor und die Statoranordnung (22) bei einer Erregung der Wicklungen (27) magnetisch koppelbar sind,
wobei der Rotor (38) einen Stapel von im wesentlichen dünnen, kreisförmigen Rotorblechen (240) aufweist, die aus einem magnetisch hochpermeablen Material hergestellt sind und die jeweils Nuten (242) aufweisen, die auf dem Umfang des Rotorbleches im Abstand angeordnet sind und die jeweils einen radial inneren Abschnitt (244) und einen radial äußeren Schrägabschnitt (246) aufweisen, der von dem radial inneren Abschnitt in Richtung auf den Umfang des Rotorbleches nach außen und seitlich verläuft, wobei jede Nut wenigstens teilweise über entsprechenden Nuten auf den anderen Rotorblechen des Stapels liegt und die wenigstens teilweise übereinanderliegenden Nuten der Rotorbleche Durchlässe bilden, die sich in axialer Richtung durch den Rotor erstrecken und in denen jeweils elektrisch leitfähiges Material (248) angeordnet ist,
wobei die Rotorbleche (240) in dem Stapel in wenigstens zwei Sätzen (250, 252) angeordnet sind, wobei von den Nuten (242) des ersten Satzes von Rotorblechen deren Schrägabschnitte (246) seitlich in einer ersten Richtung verlaufen und die Nuten von einem zweiten Satz von Rotorblechen mit ihren Schrägabschnitten seitlich in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verlaufen, wobei die radial inneren Abschnitte (244) von entsprechenden Nuten in den ersten und zweiten Sätzen der Rotorbleche sich einander überlappen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlich äußersten Punkte (L) der Schrägabschnitte (246) der entsprechenden Nuten (240) in dem ersten Satz (250) der Rotorbleche im wesentlichen entlang einer ersten axial verlaufenden Linie (A1) liegen und die seitliche äußersten Punkte der Schrägabschnitte der entsprechenden Nuten in dem zweiten Satz (252) der Rotorbleche im wesentlichen entlang einer zweiten axial verlaufenden Linie (A2) liegen, wobei der Abstand d zwischen der ersten und zweiten Linie in einen Bereich fällt, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist (2πr)/(2S - P) < d (2πr)/(2S - P) + δ + ρwobei r der Abstand zwischen der Mitte von einem Rotorblech und dem seitlich äußersten Punkt von den Schrägabschnitten von einer der Nuten auf dem Rotorblech ist, S die Anzahl der Nuten in dem Blechpaket ist, P die Anzahl der Pole von einer gewählten Wicklung ist, δ/2 eine so gewählte Größe ist, daß das Auftreten von mehr als einem Sättigungsbereich, der jeder Rotornut zugeordnet ist, verhindert ist, und Ψ/2 etwa der Abstand zwischen ersten und zweiten parallelen Ebenen (A3, A4) ist, wobei die erste Ebene (A3) den radial äußersten Punkt (R) der Nut enthält und die zweite Ebene (A4) die erste oder zweite axial verlaufende Linie (A1, A2) enthält, die dem radial äußersten Punkt am nächsten gelegen ist, wobei die ersten und zweiten Ebenen senkrecht zu einer dritten Ebene A5 sind, die die ersten und zweiten Linien enthält und diese schneidet.

28. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß δ/2 dem Abstand zwischen einem ersten magnetischen Sättigungsbereich (M1) und einem zweiten magnetischen Sättigungsbereich (M2) entspricht, der im Abstand von dem ersten Bereich von einem Rotor (38) angeordnet ist, der aus einem Stapel von Rotorblechen (240) hergestellt ist die schräge Nuten (242) aufweisen, in denen der Abstand d durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist: 2πr/ (2S+P) + ρ d 2πr/ (2S-P) + ρ

29. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand d zwischen den ersten und zweiten axial verlaufenden Linien (A1, A2) etwa gleich πD/2S + δ + ρ ist.

30. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die radial inneren Abschnitte der Nuten (240) jeweils im wesentlichen symmetrisch zu einer radialen Linie ist, die durch die Mitte des Rotorbleches verläuft, und die Schrägabschnitte (246) asymmetrisch zu jeder radialen Linie ist, die durch die Mitte des Rotorbleches verläuft.

31. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (242) des ersten Satzes (250) von Rotorblechen Spiegelbilder der Nuten des zweiten Satzes (252) von Rotorblechen sind.

32. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (138) einen dritten Satz (254) von Rotorblechen aufweist, wobei die Nuten (242) in den Rotorblechen (240) des dritten Satzes jeweils einen radial inneren Abschnitt (244) und einen radial äußeren Schrägabschnitt (246) aufweisen, die von dem radial inneren Abschnitt seitlich in der ersten Richtung verlaufen, wobei die ersten (250) und dritten (254) Sätze in dem Rotor auf axial gegenüberliegenden Seiten des zweiten Satzes (252) angeordnet sind.

33. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein einphasiger Elektromotor ist.