FI113307B - Oikosulkumoottori - Google Patents

Description

, 113307

Oikosulkumoottori j Tämän keksinnön kohteena on oikosulkumoottori, joka käsittää roottorin ja sen ulkopuolelle sovitetun staattorin, johon staattoriin on asennettu 5 staattorikäämitys, jossa staattorin runkoon on tehty käämiurat, jotka ulottuvat olennaisesti lähelle staattorin rungon sisäpintaa ja joiden käämiurien pohjalle on sijoitettu staattorikäämityksen käämijohtimet.

Sähkökoneiden staattoreiden käämityksessä staattorin rungon sisäpinnalle, ns. staattorihampaiden väliin, on meistetty valmiiksi käämiurat, joihin 10 staattorikäämitys asennetaan joko suoraan uriin käämittynä käämityksenä tai muotovyyhtikäämityksenä. Suoraan uriin käämittyjen käämitysten johtimet asennetaan suoraan käämiuriin ilman, että ne esitaivutettaisiin lopulliseen muotoonsa. Muotovyyhtikäämityksessä johtimet taivutetaan oikeaan muotoonsa vyyhtimallissa, jonka jälkeen käämitys asennetaan uriinsa.

15 Staattorin rungossa käämiurien ja staattorihampaiden välinen pinta on eristetty ns. uraeristyksellä, joka yleensä koostuu ulommasta ja sisemmästä uraeristyksestä. Sisempi uraeristys muodostaa alaspäin avautuvan V-muotoi-sen uran, joka suojaa johtimia ja jonka kautta johtimet on helppo liu’uttaa uran pohjalle. Kun johtimet on asennettu käämiuraan, ura suljetaan suikuliuskalla tai 20 ohuella urakiilalla, joka asettuu suunnilleen staattorin rungon sisäpinnan tasoon. Staattorin rungon ja roottorin väliin jää kapea ilmaväli, jonka mitoitukses-·: · sa otetaan huomioon mm. syntyvä lämpölaajeneminen, jotta roottori pääsee . ·. pyörimään, sekä tarvittava jäähdytys. Ylikuumenemisen välttämiseksi mootto- : reissä on yleensä tuuletin sekä jäähdytysrivoilla varustettu vaippajäähdytys.

• * · ‘ 25 Sisäpuolinen staattorikäämitys on yleensä suoritettava käsityönä, , . jossa yhteydessä asennetaan myös uraeristykset. Sähkökoneiden kokoami- ’ sessa tämä on hidas ja aikaavievä vaihe, joka lisää kustannuksia sekä kokoon- '· ‘ panon läpimenoaikaa.

Julkaisussa JP A 05095679 ja JP A 07131945 kuvataan tunnetun • ,· 30 tekniikan mukaisia oikosulkumoottoreja, joissa käämiurat on tehty staattorin :rungon ulkopintaan ja joissa käämiurat ulottuvat olennaisesti lähelle staattorin : rungon sisäpintaa ja käämijohtimet on sijoitettu käämiurien pohjalle.

’ | Tunnetun tekniikan mukaiseen staattorikäämitykseen liittyy kuitenkin huomattavia ongelmia. Oikosulkumoottorin toiminnan kannalta olisi optimaalis-- ’ 35 ta, että staattorin ja roottorin kautta kulkeva magneettivuo olisi mahdollisimman • tasainen. Oikosulkumoottoreissa syntyy kuitenkin aina jossain määrin mag- 2 113307 neettivuon vaihtelua, jota aiheuttaa mm. staattorivirran ilmaväliin synnyttämät magneettivuon yliaallot. Nämä yliaallot aiheuttavat oikosulkumoottorille toimintahäiriöitä, sillä ne saavat aikaan tahti- ja epätahtimomentteja sekä tärinä- ja ääni-ilmiöitä.

5 Tärinä- ja ääni-ilmiöiden syntymiseen vaikuttaa myös staattorin me kaaninen rakenne. Sisäpuolisessa staattorikäämityksessä käämiurien välissä olevat staattorihampaat ovat suhteellisen lyhyitä, minkä johdosta niiden omi-naisvärähtelytaajuus on korkea. Tämä vaikuttaa osaltaan ääni-ilmiöiden syntyyn. Käämiurat suljetaan joko sulkuliuskalla tai ohuella urakiilalla, joita ei voi-10 da, johtuen niiden heikosta mekaanisesta rakenteesta, kuitenkaan tehokkaasti käyttää tukemaan staattorihampaisiin kohdistuvia jännityksiä.

Nyt esillä olevan keksinnön avulla edellä mainitut haitat vältetään. Täsmällisemmin sanottuna keksinnölle on tunnusomaista se, että jokainen käämiura on suljettu kiilamaisella urakiilalla, joka on valmistettu magneettisesta 15 materiaalista. Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että käämiurat on sijoitettu staattorin rungon ulkopintaan sisäpinnan sijaan, jolloin käämitys on sijoitettu käämiuran pohjalle, mikä helpottaa olennaisesti staattorin käämintää, minkä lisäksi käämiurat on suljettu kiilamaisilla urakiiloilla, jotka on valmistettu edullisesti magneettisesta materiaalista. Keksinnön erään edullisen sovellusmuodon 20 ajatuksena on, että urakiilan ja käämijohtimien väliin ja /tai itse urakiilaan on sijoitettu jäähdytyskanavia.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Ulkopuolinen ·. staattorikäämitys voidaan suorittaa konekäämityksenä, mikä nopeuttaa työvai- « ' * · , ; hetta olennaisesti. Käämiuran pohjan ja ilmavälin välinen ohut kannas staatto- ' ; 25 rin rungossa tasoittaa magneettivuon vaihtelua ilmavälissä parantaen mootto- rin ominaisuuksia. Käyttämällä magneettista materiaalia urakiiloissa voidaan * · staattorikäämityksen synnyttämää magneettikenttää kohdentaa edullisemmin v : roottoria kohti. Keksinnön mukainen staattorikäämitys voidaan rakentaa me kaanisesti erittäin tukevaksi. Lisäksi keksinnön mukainen ratkaisu mahdollistaa t’ 30 ylimääräisten jäähdytyskanavien sijoittamisen staattoriin.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla . . oheisiin piirustuksiin, joissa ; kuvio 1 esittää osaa tunnetun tekniikan mukaisesta oikosulkumoot- I :· I » torista pelkistettynä poikkileikkauskuvana ja : 35 kuvio 2 esittää osaa keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaises- · ta oikosulkumoottorista pelkistettynä poikkileikkauskuvana.

113307 3

Kuviot 1 ja 2 esittävät vain keksinnön ymmärtämisen ja toteutuksen kannalta olennaiset osat oikosulkumoottoreista pelkistettyinä kuvina. Näin ollen asian selkeyttämiseksi esim. moottoroiden ohjauselektroniikkaa, liitäntöjä, tuuletinta ja jäähdytysripoja ei ole esitetty kuviossa 1 ja 2.

5 Tunnetun tekniikan mukainen staattorikäämitys tehdään kuvan 1 mukaisesti staattorin 1 rungon sisäpinnalle siten, että käämijohtimet 9 sijoitetaan käämiuriin 3, jotka on meistetty staattorihampaiden 4 väliin. Staattorin 1 ja roottorin 2 väliin jää ohut ilmaväli 5. Käämiurat on eristetty staattorin rungosta uraeristeellä 6 ja suljettu johtimien sijoittamisen jälkeen joko sulkuliuskalla 7 tai 10 urakiilalla 8. Kuvassa 1 on esitetty esimerkinomaisesti molemmat tavat sulkea käämiura, mutta käytännössä staattorissa käytetään jompaa kumpaa tapaa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin kuvan 2 pohjalta, jossa kuvassa esitetään staattori 1, jonka ulkopinnalle on tehty käämiurat 3. Käämiurien väliin jäävät staattorihampaat 4. Käämijohtimet 9 sijoitetaan kää-15 miurien pohjalle ja eristetään staattorin rungosta uraeristeillä 6. Käämiurat suljetaan pitkänomaisilla, kiilamaisilla urakiiloilla 10, jolloin urakiilan ja käämijoh-timien väliin voidaan edullisesti jättää jäähdytyskanava 11. Myös urakiilaan voidaan tehdä jäähdytyskanavia 12. Staattorin ja roottorin 2 välissä on luonnollisesti ilmaväli 5.

20 Koska käämiurat sijaitsevat staattorin rungon ulkopinnalla, mahdol listaa keksinnön mukainen käämityskonstruktio koneellisen käämityksen käy- • · tön, mikä on kustannustehokasta ja nopeuttaa samalla moottorin kokoonpanon . *. läpimenoaikaa.

, : Käämiurat ovat muodoltaan kiilamaisia, staattorin sisäpintaa kohti

• < I

‘ I 25 kapenevia ja olennaisesti pidempiä kuin sisäpuolisessa käämityksessä käytetyt käämiurat. Koska käämiurat ulottuvat lähes kokonaan staattorin rungon läpi,

» I

; ;' ja koska käämijohtimet sijoitetaan käämiuran pohjalle, on käämityksen sijainti • : roottoriin nähden kuitenkin olennaisesti sama kuin sisäpuolisessa staattori- käämityksessä. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa käämijohtimien ja ilmavälin 30 väliin jää kuitenkin ohut kaistale staattorin runkoa, mikä tasoittaa magneetti-vuon vaihtelua ilmavälissä mm. pienentäen vuon vaihtelusta johtuvia häviöitä : sekä yliaaltojen aiheuttamia häiriöitä. Käämiurien suuremmasta pituudesta joh tuen myös staattorihampaat ovat pidempiä, jolloin staattorihampaiden ominais- värähtelytaajuuden muutos pienentää moottorin magneettista ääntä. i 35 Käämiurat suljetaan asentamalla uriin pitkänomaisia, kiilamaisia • urakiiloja. Urakiilat voidaan asentaa suoraan käämitykseen kiinni tai urakiilan ja I · 4 113307 käämityksen väliin voidaan tarvittaessa jättää jäähdytyskanava. Jäähdytyska-navia voidaan myös edullisesti sijoittaa urakiilojen rakenteeseen. Keksinnön mukainen konstruktio saa aikaan sen, että urakiilat aiheuttavat staattorin ulkopinnalle tangentiaalista puristusta, mikä tekee rakenteesta mekaanisesti erit-5 täin tukevan. Lisäksi kiilat voidaan valmistaa edullisesti värähtelyä vaimentavasta materiaalista, mikä myös parantaa moottorin mekaanista rakennetta.

Urakiilat voidaan valmistaa edullisesti magneettisesta materiaalista, jolloin staattorin ulkokehällä olevat magneettiset urakiilat muokkaavat staattori-käämityksen synnyttämää magneettikenttää edullisesti. Tällöin magneettinen 10 urakiila vaikuttaa osaltaan siihen, että staattorikäämityksen aiheuttama magneettikenttä suuntautuu vahvemmin kohti roottoria, mikä parantaa moottorin hyötysuhdetta. Urakiilat voidaan edullisesti valmistaa esim. sintratusta magneettisesta materiaalista, kuten erilaisista ferriittikomposiiteista.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö voidaan toteuttaa mo-15 nin eri tavoin. Täten keksintö ja sen toteutusmuodot eivät rajoitu pelkästään edellä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

• 1 I · • · • · • > · * · I » · • · » 1 « » · * · f · » 1 • · • · » » ( » i · » 1 »

Claims (5)

5 113307 !

1. Oikosulkumoottori, joka käsittää roottorin (2) ja sen ulkopuolelle sovitetun staattorin (1), johon staattoriin (1) on asennettu staattorikäämitys, 5 jossa staattorin (1) rungon ulkopintaan on tehty käämiurat (3), jotka ulottuvat olennaisesti lähelle staattorin (1) rungon sisäpintaa ja joiden käämiurien (3) pohjalle on sijoitettu staattorikäämityksen käämijohtimet (9), tunnettu siitä, että jokainen käämiura (3) on suljettu kiilamaisella urakiilalla (10), joka on valmistettu magneettisesta materiaalista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen oikosulkumoottori, tunnettu siitä, että urakiila (10) on muodoltaan pitkänomainen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen oikosulkumoottori, tunnettu siitä, että urakiilan (10) ja käämijohtimien (9) väliin on jätetty jäähdy-i tyskanava (11).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen oikosulkumootto ri, t u n n e 11 u siitä, että urakiilaan (10) on tehty ainakin yksi jäähdytyskanava (12).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen oikosulkumoottori, t u n n e 11 u siitä, että urakiila (10) on valmistettu värähtelyä vaimentavasta 20 materiaalista. • ·«· • 1 • · · >«· * · • · * · * 1 » * » 113307