NO318885B1 - Anordning ved elektrisk maskin - Google Patents

Abstract

Anordning ved aksielt magnetiserte elektriske maskiner, særlig motorer, som har en rotor med permanentmagneter og en stator med ei rekke viklinger på jernkjerner. Statoren omfatter en bæretapp (17) som er integrert eller forenet med en radialt utragende flens (20) som tjener som holder for kjerner (21,22) med og uten viklinger, som danner tenner. Mellom i det minste enkelte av kjernene (20, 21) er det plassert støtteelementer (25) som er forankret til statorens nav (18).

Description

Anordning ved elektrisk maskin

Oppfinnelsen gjelder en anordning ved en stator for en elektrisk maskin, særlig motor, som angitt i innledningen til patentkrav 1. Rotoren på en slik maskin kan være et sylindrisk hus med permanentmagneter plassert i rekker rundt begge sideveggene.

Slike maskiner kjennetegnes ved at de har høyt dreiemoment sammenlignet med de fleste andre elektriske maskiner, og er således spesielt egnet i applikasjoner der man ønsker kompakte, girløse løsninger. Et eksempel på en slik applikasjon kan være en elektrisk motor integrert i et rullestolhjul.

Oppfinnelsen kan tilsvarende brukes for generatorer.

Bakgrunn

Den typen elektriske maskiner det her er tale om, sies å være aksielt magnetiserte på grunn av rotormagnetenes plassering og magnetfeltets retning. Spesielt for denne maskinen er også at den har to separate aktive luftgap, dvs luftgap mellom rotor og stator der elektromagnetiske krefter genereres. Statorpolene er tilvirket av vifteformede biter av presset jempulver. Bitene ligger vekselvis beviklet med kobbertråd mellom ubeviklede biter. På grunn av proporsjonene, med forholdsvis kort byggelengde i forhold til diameteren, samt de magnetiske kreftene som virker mellom statorpolene og de permanentmagnetiserte rotorpolene, utsettes konstruksjonen for store mekaniske påkjenninger. I praksis har det vist seg at det særlig er stator som er sårbar for disse påkjenningene.

Til tross for at de aktive statordelene er støpt inn i epoksy eller liknende plastmasse, må luftgapet mellom rotorpolene og overflatene til jernpulverbitene i stator være så smalt at det ikke er plass til å gi statoren en solid overbygning av støpemasse. Konsekvensen av dette er at slike elektriske maskiner er utsatt for at poibitene løsner og følgelig forårsaker havari.

Fra US-patentskrift 6 225 722 (Robert Bosch 2001) er det kjent en elektrisk motor hvor en stator har med et nav som bærer viklingsblikk. Her blir tåsningen av blikkene løst ved en blikkstruktur som tillater bruk av låsebolter, Ved aksiell orientering av spolene og permanentmagnetene er ikke dette mulig.

Fra EP-patentskrift 149 228 (Papst Motoren 1985) er det kjnet en lignende motorstruktur som den foranstående, hvor det på grunn av lave effekter er unødvendig med spesielle låsetiltak utover påpressing på ei navhylse.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er derfor å fjerne denne mangelen ved kjente elektriske maskiner av det aktuelle slaget ved å skape en anordning for å støtte statorpolene. Det søkes en anordning som ikke tar vesentlig mer plass enn dagens løsning. Dette oppnås ved at anordningen utgjør en del av den magnetiske kretsen og at den kan kombineres med innstøping av statoren i epoksy eller lignende.

Anordning må være av bløtt jern for å ha tilstrekkelig magnetisk ledningsevne samtidig som tiltak må tas for at det ikke oppstår uakseptable virvelstrømmer.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Denne løsningen har vist seg meget tilfredsstillende og stabil. Den har latt seg realisere med enkle midler og på en enkel måte.

I patentkrav 2-4 er det angitt fordelaktige detaljer ved oppfinnelsen. Oppfinnelsen vil bli beskrevet mer detaljert med henvisning til et utførelseseksempel.

Eksempel

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere med henvisning til tegningene, hvor

Fig. 1 viser et skjematisk aksialt fortløpende radialsnitt gjennom et utførelseseksempel av oppfinnelsen, Fig. 2 viser et perspektivriss av statornavet i Fig. 1 med støtteanordninger som er trukket litt ut fra sine innfestingsspor, slik at sporets fasong synliggjøres, Fig. 3 viser et tilsvarende perspektivriss av statornavet i Fig. 1, hvor alle jempulverbitene i stator er plassert, klar for innstøping, det ses også at annenhver jempulverbit er kledd med vikling, mens

Fig. 4 viser et enderiss, sett i aksiell retning, av et støtteelement.

Fig. 1 viser en elektrisk maskin med en stator 11 og en rotor 12. Rotoren 12 omfatter et sylindrisk hus 13 med endevegger 14,15 som bærer permanentmagneter 16 plassert i ring. Et luftgap skiller hver ring med magneter fra jernet i stator 21,22. Rotorhuset 13 kan være festet på hensiktsmessig måte til en ikke vist roterende del eller bære ei remskive eller et annet drivelement.

Statoren 11 er laget med en aksel eller bæretapp 17 og et nav 18 i ett stykke. Navet 18 har en utragende flens 20 som ligger sentralt i rotorhuset. Den utragende flensen 20 tjener som støpeflate for epoksy samtidig som den ligger an mot ei rekke kjerner 21 som er beviklet med kobbertråd og kjerner 22 uten kobbertråd, som er med på å danne tennene i statoren 11. De resterende tennene består av blikkpakker som er forankret til navet 18 i utsparinger 24 i den utragende flensen 20.

Fig. 2 og 3 viser detaljer ved statoren 11 på to ulike stadier i produksjonen, nemlig ved tilrettelegging av navet 18 for innsetting av støtteelementer 25 (Fig. 2) og etter påsetting av kjerner og viklinger, før innstøping (Fig. 3).

Den utragende flensen er utstyrt med utsparinger 23 som skal gi bedre heft mellom nav og støpemasse. Antall slike utsparinger og fasongen på disse er ikke avgjørende. I tillegg til disse utsparingene er det seks rektangulære spor 24 på den utragende flensen. Disse sporene er beregnet for innsetting av blikkpakker 25. Sporene 24 både støtter og posisjonerer blikkpakkene, derfor er fasongen og dimensjonene til disse sporene 24 av avgjørende betydning.

Blikkpakkene 25 er vist mer detaljert i Fig. 4. Blikkpakkene 25 er satt sammen av tre ytterblikk 26-28 på hver side, som har en indre tange 29 beregnet for å bli satt inn i et rektangulært spor 24, og en midtdel av tre kortere blikk 30-32. På denne måten vil blikkpakkene 25 få vifteform sett aksialt. Siden blikkpakkene 25 erstatter hver tredje ubeviklede jempulverbit 22, og dermed inngår i statorens magnetiske krets, er det viktig at blikkpakkene har denne vifteformen slik at de magnetisk sett er mest mulig like jernpulverbitene de erstatter.

Ved at blikkpakkene 25 har en tange 29 som er presset inn i de rektangulære sporene 24, oppnås en vesentlig mekanisk avstiving av statorkonstruksjonen slik at faren for havari reduseres.

Etter sammenstilling av de delene som er beskrevet ovenfor blir endene til kobbertråden i viklingspakkene 33 trukket inn i navets 18 senter 35 gjennom hull 34 hvor de senere kobles. Statoren blir så plassert i ei form og innstøpt i epoksy.

Claims (4)

1. Anordning ved aksielt magnetiserte elektriske maskiner, særlig motorer, som har en rotor med permanentmagneter og en stator med ei rekke viklinger på jernkjerner, og hvor statoren omfatter en bæretapp (17) som er integrert eller forenet med en radialt utragende flens (20) som tjener som holder for kjerner (21,22) med og uten viklinger, som danner tenner, karakterisert ved at det mellom i det minste enkelte av kjernene (21, 22) er plassert støtteelementer (25) som er forankret til statorens nav (18), idet støtteelementene har en tange (29) som er satt inn i radielle utsparinger (24) i statorens nav.

2. Anordning' i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at støtteelementene (25) er satt sammen av blikklameller.

3. Anordning i samsvar med patentkrav 2, karakterisert ved at blikklamellene er anordnet i vifteform.

4. Anordning i samsvar med patentkrav 1-3, karakterisert ved at det er anbrakt støtteelementer mellom hver tredje beviklet jernkjerne (21) rundt omkretsen.