DE69004935T2

DE69004935T2 - Rotor für einen getakteten Reluktanzmotor.

Info

Publication number: DE69004935T2
Application number: DE90311716T
Authority: DE
Inventors: Herbert J Johnson
Original assignee: AO Smith Corp
Current assignee: AO Smith Corp
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2010-10-26
Also published as: DE69004935D1; EP0426376A3; IE903814A1; IE63957B1; US5023502A; CA2027393A1; EP0426376A2; CA2027393C; EP0426376B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Rotoren von getakteten Reluktanzmotoren, genauer gesagt Halteeinheiten, die die Zusammenhaltefestigkeit der Rotorlagen verbessern.
Bei einem getakteten Reluktanzmotor umfaßt der Rotor eine Vielzahl von Rotorlagen bzw. Rotorschichten, die axial aneinander gestapelt sind, so daß ein schichtweise aufgebauter Stapel mit axialen Enden gebildet wird. Der Rotor besitzt eine mittlere ringförmige Nabe, die eine Vielzahl von Rotorpolen aufweist, die sich von der Nabe radial nach außen erstrecken. Die Rotorpole sind im Umfangsabstand voneinander angeordnet und besitzen dazwischen Spalte. Die Lagen sind gegeneinander elektrisch isoliert, um Interlaminarströme zu minimieren. Typischerweise sind die Lagen mit Epoxidharz oder einem entsprechenden Kleber aneinandergeklebt, wobei der Kleber aushärtet, wenn die Lagen unter Druck zusammengehalten werden.
Figur 1 zeigt einen getakteten Reluktanzmotor 10 mit einem Stator 12 und einem Rotor 14. Der Stator und der Rotor umfassen jeweils eine Vielzahl von Lagen, wobei Figur 1 jeweils eine einzige Lage zeigt. Der Stator besitzt eine Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Statorpolen, wie bei 16 gezeigt, mit dazwischen angeordneten Schlitzen 18.
Die Schlitze nehmen Wicklungen 20 um die Statorpole herum auf. Die Wicklungen werden in den Schlitzen durch Keile, wie bei 22 gezeigt, gehalten. Der Rotor umfaßt eine mittlere ringförmige Nabe 24, wobei sich eine Vielzahl von Rotorpolen 25, 26, 27, 28 von der Nabe radial nach außen erstrecken. Die Rotorpole sind mit Umfangsabstand angeordnet und besitzen dazwischen Spalte 29, 30, 31, 32. Die Seiten der Rotorpole sind mit Fingern 34 und 36 versehen, die sich in den entsprechenden Spalt erstrecken. Die Spalte sind mit elektrisch isolierendem Material 37, 38, 39, 40 ausgefüllt. Die Finger 34 und 36 tragen dazu bei, das Isolationsmaterial im entsprechenden Spalt zu halten. Figur 2 zeigt eine Vielzahl von Rotorlagen 42, 43 etc., die axial aneinandergestapelt sind, um den lagenweise aufgebauten Stapel mit axialen Enden 44 und 46 zu bilden. Isolationsmaterial 37-40 vergrößert die Zusammenhaltefestigkeit des Stapels.
Die vorliegende Erfindung stellt eine einfache und wirksame Konstruktion zur Vergrößerung der Zusammenhaltefestigkeit des lagenweise aufgebauten Rotorstapels zur Verfügung.
Erfindungsgemäß wird ein Rotor eines getakteten Reluktanzmotors zur Verfügung gestellt, der eine Vielzahl von Rotorlagen aufweist, die in Axialrichtung zur Ausbildung eines lagenweise aufgebauten Stapels mit axialen Enden gestapelt sind, wobei die Lagen eine mittlere ringförmige Nabe bilden, eine Vielzahl von Rotorpolen, die sich von der Nabe radial nach außen erstrecken und mit Umfangsabstand voneinander angeordnet sind sowie dazwischen Spalte aufweisen, eine Haltekonstruktion an der Nabe in den Spalten und elektrisch isolierendes Material in den Spalten, das darin von der Haltekonstruktion gehalten wird, wobei die Verbesserung darin besteht, daß die Haltekonstruktion einen einstückig mit jeder der Rotorlagen ausgebildeten Zapfen aufweist, der sich von der Nabe in einen entsprechenden Spalt nach außen erstreckt und distal gegenüberliegende Seiten mit inneren Fußenden an der Nabe und äußeren, radial nach außen von der Nabe beabstandeten Enden besitzt, wobei der Umfangsabstand zwischen den inneren Fußenden geringer ist als der Umfangsabstand zwischen den äußeren Enden.
Vorzugsweise besitzt der Zapfen eine äußere Spitze, erstreckt sich von der Nabe radial nach außen und weist eine radiale Länge auf, die wesentlich geringer ist als die radiale Länge eines entsprechenden Rotorpoles, so daß die äußere Spitze des Zapfens vom Bewegungsbogen der äußeren Spitze des Rotorpoles wesentlich radial nach innen beabstandet ist, um die durch den Zapfen verlaufenden Flußlinien zu minimieren.
Vorzugsweise divergieren die distal gegenüberliegenden Seiten des Zapfens voneinander, wenn sie sich von der Nabe weg erstrecken.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht eines bekannten getakteten Reluktanzmotors;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Motorrotors der Figur 1;
Figur 3 eine Schnittansicht eines Rotors für einen getakteten Reluktanzmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht des Rotors der Figur 3; und
Figur 5 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, entlang Linie 5-5 in Figur 3.
Figur 3 zeigt einen Rotor 50 für einen getakteten Reluktanzmotor gemäß der Erfindung. Der Rotor umfaßt eine mittlere ringförmige Nabe 52 mit einer Vielzahl von Rotorpolen 53, 54, 55, 56, die sich hiervon radial nach außen erstrecken. Die Rotorpole sind im Umfangsabstand voneinander angeordnet und besitzen dazwischen Spalte 57, 58, 59, 60. Eine Haltekonstruktion ist an der Nabe 52 in den Spalten in der Form von Zapfen 61, 62, 63, 64 vorgesehen, die sich von der Nabe 52 radial nach außen in entsprechende Spalte 57, 58, 59, 60 erstrecken. Elektrisch isolierendes Material 65, 66, 67, 68, wie beispielsweise Bakelit, Nylon oder Valox, ist in den Spalten 57, 58, 59, 60 vorgesehen und wird in diesen durch die Zapfen 61, 62, 63, 64 gehalten.
Jeder Zapfen 61-64 besitzt eine radiale Länge, die wesentlich geringer ist als die radiale Länge der Rotorpole 53-56, so daß die äußere Spitze 70 des Zapfens von der Bewegungsbahn der äußeren Spitze 72 des Rotorpoles einen beträchtlichen radialen Abstand nach innen aufweist. Dies ist wünschenswert, da hierdurch im Vergleich zu den Fingern 34 und 36 der Figuren 1 und 2 die durch den Zapfen verlaufenden Magnetflußlinien minimiert werden.
Der Zapfen 61 weist distal gegenüberliegende Seiten 74 und 76 mit inneren Fußenden 78 und 80 an der Nabe 52 und äußeren Enden 82 und 84 auf, die radial nach außen von der Nabe 52 beabstandet sind. Der Umfangsabstand zwischen den inneren Fußenden 78 und 80 ist geringer als der Umfangsabstand zwischen den äußeren Enden 82 und 84. Distal gegenüberliegende Seiten 74 und 76 divergieren voneinander, wenn sie sich von der Nabe 52 aus erstrecken. Die übrigen Zapfen sind in entsprechender Weise ausgebildet.
Figur 4 zeigt eine Vielzahl von Rotorlagen 86, 87 etc., die in Axialrichtung gestapelt sind, so daß ein lageweise aufgebauter Stapel mit axialen Enden 88 und 90 gebildet wird. Elektrisch isolierendes Material 65-68 ist Teil eines einstückigen Harnisches 92, der in situ axial um den lageweise aufgebauten Stapel herum geformt ist, um die Zusammenhaltefestigkeit des Stapels zu verbessern. Der Harnisch 92 besitzt eine Vielzahl von axialen Läufern, die durch das erwähnte Isolationsmaterial 65, 66, 67, 68 gebildet werden, das sich axial entlang den Spalten 57, 58, 59, 60 erstreckt, und ist einstückig mit einem Paar von Endringen 94 und 96 an den axialen Enden 88 und 90 ausgebildet. Die axialen Läufer 65-68 erstrecken sich axial über die Endlagen 86 und 98 des lageweise ausgebildeten Stapels hinaus und gehen in die Endringe 94 und 96 über. Die axialen Läufer 65-68 besitzen eine vorgegebene radiale Ausdehnung in den entsprechenden Spalten 57-60, und die Endringe 94 und 96 besitzen eine vorgegebene radiale Ausdehnung, die die radiale Ausdehnung der axialen Läufer 65-68 zumindest teilweise überlappt. Der Außenradius 100 der axialen Läufer 65-68 entspricht dem Außenradius 102 der Endringe 94 und 96. Der Innenradius 104 der axialen Läufer 65-68 ist größer als der Innenradius 106 der Endringe 94 und 96. Der Innenradius 106 der Endringe 94 und 96 ist größer als der Innenradius 108 des Rotors 50.
Das elektrisch isolierende Formmaterial 65-68, ist sowohl in den Spalten 57-60 als auch auf den axialen Enden 88 und 90 einstückig ausgebildet und sieht in Kombination die axialen Läufer 65-68 aus Formmaterial, die sich axial entlang den Spalten 57-60 erstrecken und einstückig mit den Endringen 94 und 96 aus Formmaterial an den axialen Enden 88 und 90 ausgebildet sind, vor, wobei durch diese Kombination die Zusammenhaltefestigkeit des lagenweise aufgebauten Stapels weiter verbessert wird.
Es versteht sich, daß im Rahmen der beigefügten Patentansprüche diverse äquivalente Lösungen, Alternativen und Modifikationen möglich sind. Obwohl die Zeichnungen vier Pole zeigen, ist die Erfindung beispielsweise nicht auf diese Anzahl beschränkt, sondern kann auch bei zwei, vier, sechs oder acht oder jeder beliebigen Zahl von Rotorpolen Anwendung finden. Obwohl die Figuren 3 und 4 nur einen Zapfen zwischen Polen zeigen, ist die Erfindung hierauf ebenfalls nicht beschränkt, sondern kann einen oder mehrere Zapfen verwenden.

Claims

1. Rotor für einen getakteten Reluktanzmotor mit einer Vielzahl von Rotorlagen (86, 87), die in Axialrichtung gestapelt sind und einen lagenweise aufgebauten Stapel mit axialen Enden (88, 90) sowie eine mittlere ringförmige Nabe (52) bilden, einer Vielzahl von Rotorpolen (53, 54, 55, 56), die sich von der Nabe (52) radial nach außen erstrecken, mit Umfangsabstand voneinander angeordnet sind und dazwischen Spalte (57, 58, 59, 60) aufweisen, einer Haltekonstruktion an der Nabe in den Spalten (57, 58, 59, 60) und elektrisch isolierendem Material (65, 66, 67, 68) in den Spalten (57, 58, 59, 60), das darin durch die Haltekonstruktion gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekonstruktion einen Zapfen (61, 62, 63, 64) aufweist, der einstückig mit jeder Rotorlage (86, 87) ausgebildet ist und sich von der Nabe (52) in einen entsprechenden Spalt (57, 58, 59, 60) nach außen erstreckt, wobei der Zapfen (61, 62, 63, 64) distal gegenüberliegende Seiten (74, 76) mit inneren Fußenden (78, 80) an der Nabe (52) und äußeren Enden (82, 84), die radial von der Nabe (52) nach außen beabstandet sind, aufweist und wobei der Umfangsabstand zwischen den inneren Fußenden (78, 80) geringer ist als der Umfangsabstand zwischen den äußeren Enden (82, 84).

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (61, 63, 63, 64) eine äußere Spitze (70) besitzt, sich von der Nabe (52) radial nach außen erstreckt und eine radiale Länge aufweist, die wesentlich geringer ist als die radiale Länge eines entsprechenden Rotorpoles (53, 54, 55, 56), so daß die äußere Spitze (70) des Zapfens (61, 62, 63, 64) von der Bewegungsbahn der äußeren Spitze des Rotorpoles (53, 54, 55, 56) wesentlich nach innen beabstandet ist, um die durch den Zapfen (61, 62, 63, 64) verlaufenden Flußlinien zu minimieren.

3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die distal gegenüberliegenden Seiten (74, 76) des Zapfens (61, 62, 63, 64) voneinander weg divergieren, wenn sie sich von der Nabe (52) nach außen erstrecken.

4. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material (65, 66, 67, 68) Endringe (94, 96) an den axialen Nabenenden (88, 90) bildet und sowohl in den Spalten (57, 58, 59, 60) als auch an den axialen Enden (88, 90) einstückig ausgeformt ist, um in Kombination axiale Läufer (65, 66, 67, 68) aus dem Formmaterial, die sich axial entlang den Spalten (57, 58, 59, 60) erstrecken und einstückig mit den Endringen (94, 96) ausgebildet sind, vorzusehen.

5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endringe (94, 96) eine vorgegebene radiale Ausdehnung besitzen, die eine radiale Ausdehnung der axialen Läufer (65, 66, 67, 68) zumindest teilweise überlappt, daß die axialen Läufer (65, 66, 67, 68) einen äußeren Krümmungsradius besitzen, daß die Endringe (94, 96) einen äußeren Krümmungsradius aufweisen und daß der äußere Krümmungsradius der axialen Läufer (65, 66, 67, 68) dem äußeren Krümmungsradius der Endringe (94, 96) entspricht.