WO2025180752A1 - Elektromotor mit einem zwischen zwei endscheiben angeordneten blechpaket - Google Patents

Elektromotor mit einem zwischen zwei endscheiben angeordneten blechpaket

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WO2025180752A1
WO2025180752A1 PCT/EP2025/052375 EP2025052375W WO2025180752A1 WO 2025180752 A1 WO2025180752 A1 WO 2025180752A1 EP 2025052375 W EP2025052375 W EP 2025052375W WO 2025180752 A1 WO2025180752 A1 WO 2025180752A1
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WO
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electric motor
laminated core
axially
region
motor according
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PCT/EP2025/052375
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French (fr)
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Thomas Knaus
Tobias Goldschmidt
Andre KRÄMER
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/04—Balancing means

Definitions

  • Electric motor with a laminated core arranged between two end plates
  • the invention relates to an electric motor with a laminated core arranged between two end plates.
  • the invention is therefore based on the object of developing an energy-efficient electric motor.
  • the object is achieved in the electric motor according to the features specified in claim 1.
  • the electric motor is provided with a laminated core arranged between two end plates, wherein the electric motor has a rotor which has a rotor shaft and an active part which is plugged onto the rotor shaft, in particular shrunk onto it, wherein the active part has the laminated core, wherein radially projecting vanes are formed on the respective end plate, in particular on the radially outer circumference of the respective end plate, relative to the axis of rotation of the rotor, to form an air flow within the motor.
  • the advantage here is that the electric motor has been further developed to be energy efficient, as power losses are reduced by the improved cooling, thus enabling the electric motor to generate high drive power despite its compact size.
  • the end plates compress and stabilize the laminated core of the active part of the rotor. Without additional effort, a large number of blades can be provided in the raw casting of the respective end plate, causing the end plate to additionally function as a radial fan when the rotor rotates.
  • the air flow is therefore generated axially at the end of the laminated core and is thus located in the axial area covered by the winding overhang or at least in the axial area covered by the winding wires protruding axially from the laminated core.
  • the air flow generated by the blades of the end plate therefore flows around the areas of the stator winding wires protruding from the laminated core and thus contributes to their cooling.
  • the temperature of the stator can thus be reduced and so can its power losses.
  • the heat is spread more effectively in the interior of the electric motor by means of the air flow and is dissipated into the environment through the adjacent components, such as flange parts.
  • the blades of each end plate generate and/or convey a radially outward airflow, particularly during rotation of the rotor. This is advantageous because no separate fan wheel is required; instead, the end plate, in addition to its mechanical function of holding the laminated core together, also has the additional function of generating an airflow.
  • the electric motor has a stator core, from which winding wires of a stator winding of the electric motor protrude axially and form a winding head.
  • the air flow flows around the areas of the winding wires protruding axially from the stator core, particularly between the winding head and the stator core.
  • the winding wires are made of copper, thus quickly dissipating heat.
  • the air flow particularly after flowing around the winding wires of the stator winding, flows through an air gap between the winding head and a motor housing of the electric motor that accommodates the stator lamination stack.
  • This advantageously allows the air flow to flow around the winding head, allowing the heat from the air flow to be dissipated to the motor housing.
  • the air flow flows around the winding head, particularly axially and radially, in particular in the axial and radial directions. This is advantageous because the air flow flows around the winding head and the heat from the air flow can be dissipated to the motor housing.
  • the radially outer edge of the end plate comes into contact with the laminated core before the region of the end face of the end plate lying further radially inward comes into contact with the laminated core, and the connection between the end plate and the laminated core is sealed radially outwards with a high degree of protection.
  • the resulting, particularly hollow, active part is then placed onto the rotor shaft, and the resulting rotor can then be mounted on a machining center and machined.
  • the maximum outer diameter of the rotor is achieved by a cutting tool, particularly by removing any radially projecting portion.
  • the tool is preferably a turning tool or other chip-forming turning tool.
  • the cooling lubricant used during this machining process is prevented from penetrating the active part by the aforementioned seal between the end plate and the laminated core.
  • the respective end plate has a perforated disc-shaped base body on which an axially projecting annular region is formed. It is advantageous that axial bores can be introduced into the annular region, particularly to facilitate rotor balancing.
  • the perforated disc-shaped base body projects radially beyond the ring area as a radially protruding collar area.
  • the advantage here is that the collar area is capable of compressing the largest possible sheet stack. This allows the end plate to be designed with minimal material consumption.
  • the vanes protrude radially from the annular region and are each connected to the radially protruding collar region, in particular wherein the vanes are arranged radially outside the annular region and/or axially adjacent to the radially protruding collar region.
  • the vanes have a high circumferential speed and thus generate a strong airflow.
  • the perforated disc-shaped base body has an annular thickened area radially within the annular area, which protrudes axially and/or has an axially thicker wall thickness than in the area of the perforated disc-shaped base body adjacent to the thickened area, in particular directly adjacent to it.
  • This is advantageous because high forces can be introduced via long screws.
  • at least two recesses, particularly diametrically opposed ones interrupt the thickened area in the circumferential direction and/or extend axially through the perforated disc-shaped base body.
  • the rotational position of the end disc is positively marked.
  • the recesses in the first of the two end plates are each formed as a cylindrical bore, while in the second of the two end plates, the recesses are each formed as a threaded bore.
  • the two end plates are otherwise structurally identical to one another, with the exception of the design of their recesses as cylindrical bores or threaded bores. This is advantageous because the same raw casting can be used for both end plates, thus requiring a small number of components.
  • stiffening ribs are connected to both the annular region and the perforated disk-shaped base body, in particular with the stiffening ribs arranged radially inside the vanes, particularly relative to the rotor's axis of rotation. This advantageously allows the end plate to be designed with minimal material while still being able to transmit high forces.
  • the blades are evenly spaced from each other in the circumferential direction. This is advantageous in that a uniform airflow is generated.
  • the stiffening ribs are evenly spaced from one another in the circumferential direction. This is advantageous because a uniform force distribution can be achieved in the circumferential direction.
  • the wings are spaced from each other in the circumferential direction evenly by a respective first circumferential angle
  • the stiffening ribs are evenly spaced from each other in the circumferential direction by a respective second circumferential angle
  • the first circumferential angle differs from the second circumferential angle.
  • Figure 3 shows an enlarged view of a first area of Figure 2.
  • Figure 4 shows an enlarged view of a second area of Figure 2.
  • Figure 5 shows a sectioned oblique view of the rotor of the electric motor.
  • Figure 6 shows an end plate 1 of a rotor core in an oblique view.
  • the electric motor has an active part 4 with a laminated core, which is plugged, in particular shrunk, onto a rotor shaft 2 rotatably mounted in the electric motor.
  • the active part 4 is additionally provided with a squirrel cage made of aluminum and/or copper wires; when designed as a synchronous motor, the active part 4 is additionally equipped with permanent magnets, and when designed as a synchronous reluctance motor, the active part 4 has the laminated core, in particular without permanent magnets and without a squirrel cage.
  • the electric motor has a motor housing 9, in particular with cooling fins.
  • This motor housing 9 surrounds the stator laminated core 5, in which the stator winding is inserted, wherein the winding head 8, in particular the deflection area of the stator winding wires, is deflected, protruding axially on both sides from the area covered by the stator laminated core 5 in the axial direction.
  • winding wires of the stator winding initially lead axially essentially straight out of the stator laminated core 5 and are bent around in the area of the winding head 8, before being deflected approximately 180° and leading back into the stator laminated core.
  • a narrow air space which opens into an air gap which is arranged radially between the winding head 8 and the motor housing 9.
  • the rotor core 4 is axially limited on both sides by a respective end plate 1.
  • the axial direction is parallel to the rotor shaft's rotational axis.
  • the circumferential direction is related to the rotor shaft's rotational axis, and the radial direction is also related to the rotor shaft's rotational axis.
  • This end plate 1 has on its radially outer circumference wings 7 which extend in the radial and axial direction and are in particular evenly spaced from one another in the circumferential direction.
  • the vanes 7 convey a radial air flow, which thus flows into the narrow air space and flows radially around the stator winding wires.
  • the air flow then flows further in the axial direction through the air gap between the winding head 8 and the motor housing 9 and then flows along a housing part (not shown in the figures), in particular the bearing flange or bearing plate, of the electric motor, until it is again drawn in radially within the winding head by the vanes 7.
  • a bearing for supporting the rotor is preferably accommodated in the housing part.
  • the stator core 5 is held together by clamps 6, which extend axially along the core 5.
  • Air channels are formed next to the clamps 6, which also extend axially. A portion of the air flow conveyed by the vanes 7 can also be conveyed through these air channels, thus achieving an improved cooling effect.
  • the end plates 1 arranged axially on both sides are made from the same blank and differ only in the concrete design of through holes 64, which are designed as threaded holes in the first of the two end plates 1 and as cylindrical holes in the second of the two end plates 1.
  • Long screws 3 extend axially through the two end plates 1 and the laminated core 4, and their threaded portions are screwed into the threaded holes of the first of the two end plates 1, while they extend through the cylindrical holes of the second of the two end plates 1. Furthermore, the screw heads of the long screws 3 rest against the second of the two end plates 1.
  • the end plates 1 press the laminated core 4 together on both sides.
  • the end plate 1 protrudes axially towards the laminated core in its radially outer region, so that when the laminated core 4 is compressed, this radially outer region presses against the laminated core first and only later the radially further inner region.
  • the advantage here is that the end plates 1 are connected as tightly as possible to the laminated core 4, particularly in the radially outer region, and thus the rotor can be over-rotated after being compressed.
  • the rotor is picked up in a machine tool and over-rotated by a tool, in particular a turning tool, in particular limited to a maximum radial distance relative to the rotational axis of the rotor. This is because deformations resulting from compression must not protrude into the annular gap between the laminated core 4 and the stator laminated core 5, because a minimum radial width of the annular gap must be maintained.
  • This turning operation uses coolant. However, since the rotor is sealed as described above, penetration of the coolant into the rotor is prevented.
  • an axially directed bore 50 in particular a blind bore, is made in each end plate 1, so that balancing is thereby made possible.
  • the end disc 1 has a perforated disc-shaped base body 66, which has an annular thickening region 62 at its radially inner end region, the axial wall thickness of which is greater than the axial wall thickness of the remaining perforated disc-shaped base body 66.
  • a ring region 61 which is radially spaced from the thickened region 62, projects axially on the perforated disc-shaped base body 66.
  • the perforated disc-shaped base body 66 protrudes radially beyond the annular region 61 as a radially protruding collar region 63.
  • the vanes 7 are connected to both the annular region 61 and the radially protruding collar region 63 and protrude radially from the annular region 61.
  • Stiffening ribs 60 are connected to both the perforated disc-shaped base body 66 and the ring area 61.
  • the radially projecting collar region 63 is arranged within the axial region which is covered by the remaining perforated disc-shaped base body in the axial direction.
  • the annular thickened area 62 is interrupted by recesses 65, which are diametrically opposed and arranged at the same axial and radial position.
  • the end plate 1 has a reduced wall thickness, i.e., a smaller wall thickness than in the area surrounding the respective recess 65.
  • One of the bores 64 is provided in each of these thinned areas.
  • the recesses 65 are useful for adjusting the angular position of the end plate 1.
  • the wings 7 do not protrude beyond the radially projecting collar region 63.
  • the bores 50 for balancing are not introduced axially, but radially, in particular in the radially projecting collar region 63.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Elektromotor mit einem zwischen zwei Endscheiben angeordneten Blechpaket, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, welcher eine Rotorwelle aufweist und ein auf die Rotorwelle aufgestecktes, insbesondere aufgeschrumpftes, Aktivteil, wobei das Aktivteil das Blechpaket aufweist, wobei an der jeweiligen Endscheibe, insbesondere am radial äußeren Umfang der jeweiligen Endscheibe, bezogen auf die Drehachse des Rotors radial hervorstehende Flügel ausgeformt sind.

Description

Elektromotor mit einem zwischen zwei Endscheiben angeordneten Blechpaket
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem zwischen zwei Endscheiben angeordneten Blechpaket.
Es ist allgemein bekannt, dass die Verwendung eines aus Einzelblechen gebildeten Blechpakets bei einem Elektromotor fertigungstechnische Vorteile gegenüber einem anderweitig hergestellten Paket hat und/oder Verlustleistungen reduziert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor energieeffizient weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit einem zwischen zwei Endscheiben angeordneten Blechpaket vorgesehen ist, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, welcher eine Rotorwelle aufweist und ein auf die Rotorwelle aufgestecktes, insbesondere aufgeschrumpftes, Aktivteil, wobei das Aktivteil das Blechpaket aufweist, wobei an der jeweiligen Endscheibe, insbesondere am radial äußeren Umfang der jeweiligen Endscheibe, bezogen auf die Drehachse des Rotors radial hervorstehende Flügel zur Bildung eines Luftstroms innerhalb des Motors ausgeformt sind.
Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor energieeffizient weitergebildet ist, weil Verlustleistungen durch die verbesserte Kühlung reduziert und somit der Elektromotor bei kompaktem Bauvolumen trotzdem eine hohe Antriebsleistung erzeugbar macht. Denn mittels der Endscheiben wird das Blechpaket des Aktivteils des Rotors zusammengedrückt und stabilisiert. Ohne Zusatzaufwand ist aber im Rohgussteil der jeweiligen Endscheibe eine Vielzahl von Flügeln vorsehbar, welche bewirken, dass die Endscheibe bei Drehbewegung des Rotors zusätzlich als Radiallüfter fungiert. Der Luftstrom wird also axial am Ende des Blechpakets erzeugt und ist somit im vom Wickelkopf oder zumindest in dem von aus dem Blechpaket axial hervorragenden Wicklungsdrähten überdeckten axialen Bereich angeordnet. Daher umströmt der von den Flügeln der Endscheibe erzeugte Luftstrom die aus dem Blechpaket hervorragenden Bereiche der Statorwicklungsdrähte und trägt somit zu deren Kühlung bei. Die Temperatur des Stators ist somit reduzierbar und daher auch dessen Verlustleistungen. Die Wärme wird im Innenraum des Elektromotors mittels des Luftstroms verbessert aufgespreizt und durch die angrenzenden Bauteile, beispielsweise Flanschteile, an die Umgebung abgegeben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von den Flügeln einer jeweiligen Endscheibe ein nach radial außen strömender Luftstrom erzeugt und/oder gefördert, insbesondere bei Drehbewegung des Rotors. Von Vorteil ist dabei, dass kein separates Lüfterrad notwendig ist sondern die Endscheibe zur mechanischen Funktion des Zusammenhaltens des Blechpakets zusätzlich auch die Funktion der Erzeugung eines Luftstroms aufweist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Elektromotor ein Statorblechpaket auf, aus welchem Wicklungsdrähte einer Statorwicklung des Elektromotors axial hervorragen und einen Wickelkopf bilden, wobei der Luftstrom axial aus dem Statorblechpaket hervorragende Bereiche der Wicklungsdrähte umströmt, insbesondere zwischen Wickelkopf und Statorblechpaket. Von Vorteil ist dabei, dass die Wicklungsdrähte aus Kupfer ausgeführt sind und somit die Wärme schnell abführen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung strömt der Luftstrom, insbesondere nach dem Umströmen der Wicklungsdrähte der Statorwicklung, durch einen Luftspalt zwischen dem Wickelkopf und einem das Statorblechpaket aufnehmendem Motorgehäuse des Elektromotors. Von Vorteil ist dabei, dass der Wickelkopf umströmt wird und die Wärme vom Luftstrom an das Motorgehäuse abführbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umströmt der Luftstrom den Wickelkopf, insbesondere axial und radial, insbesondere in axialer und radialer Richtung. Von Vorteil ist dabei, dass der Wickelkopf umströmt wird und die Wärme vom Luftstrom an das Motorgehäuse abführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Endscheibe derart geformt, dass sie mit auf die Drehachse des Rotors bezogenem zunehmendem Radialabstand monoton zunehmend axial zum Blechpaket hervorragt, insbesondere sodass das Blechpaket auf einem ersten Radialabstand stärker und/oder dichter angepresst ist an das Blechpaket als auf einem zweiten Radialabstand, wobei der erste Radialabstand größer ist als der zweite Radialabstand. Von Vorteil ist dabei, dass die zum Blechpaket hin zugewandte Stirnseite der Endscheibe konusförmig oder gestuft konusförmig ausgeformt ist. Somit kommt der radial äußere Rand der Endscheibe beim Andrücken an das Blechpaket mit dem Blechpaket vor dem weiter radial innen liegenden Bereich der Stirnseite der Endscheibe mit dem Blechpaket in Kontakt und die Anbindung der Endscheibe an das Blechpaket ist nach radial außen hin in hoher Schutzart abgedichtet. Das so gebildete, insbesondere hohle, Aktivteil wird danach auf die Rotorwelle aufgesteckt und der dadurch gebildete Rotor kann dann auf einer Bearbeitungsmaschine aufgenommen und bearbeitet werden, wobei der maximal vorgesehene Außendurchmesser des Rotors durch ein spanendes Werkzeug erzwungen wird, insbesondere indem radial darüber hinaus hervorstehende Bereich abgetragen werde. Das Werkzeug ist vorzugsweise ein Drehmeißel oder ein anderes spanbildendes Drehwerkzeug. Das während dieser Bearbeitung eingesetzte Kühlschmiermittel ist durch die obengenannte Abdichtung zwischen endscheibe und Blechpaket am Eindringen in das Aktivteil verhindert.
Vorzugsweise ragt die Endscheibe zusätzlich auch an ihrem radial inneren Endbereich axial zum Blechpaket hervor, sodass eine zusätzliche Abdichtung radial innen erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Blechpaket von sich in axialer Richtung erstreckenden Klammern zusammenhaltbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigungshilfe im Elektromotor verbleiben darf. Außerdem ist parallel zu den Klammern ein Luftkanal verfügbar, der ebenfalls zu einem Wärmetransport verwendbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung münden sich in axialer Richtung durch das Blechpaket erstreckende Luftkanäle axial beidseitig in einen jeweiligen, zwischen Blechpaket und jeweiligem Wickelkopf angeordneten Freiraum, insbesondere welcher von dem von den Flügeln geförderten Luftstrom durchströmt wird, insbesondere bei Drehbewegung des Rotors. Von Vorteil ist dabei, dass die Entwärmung weiter verbessert ist und somit auch die Effizienz.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die jeweilige Endscheibe einen lochscheibenförmigen Grundkörper auf, an welchem ein axial hervorragender Ringbereich ausgeformt ist. Von Vorteil ist dabei, dass Axialbohrungen in den Ringbereich einbringbar sind, insbesondere um ein Auswuchten des Rotors ausführbar zu machen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überragt der lochscheiben-förmigen Grundkörper den Ringbereich in radialer Richtung als radial hervorstehender Kragenbereich. Von Vorteil ist dabei, dass der Kragenbereich ein möglichst großes Blechpaket anzudrücken in der Lage ist. Somit ist die Endscheibe materialsparend ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Flügel am Ringbereich radial hervorragen und jeweils mit dem radial hervorstehenden Kragenbereich verbunden, insbesondere wobei die Flügel radial außerhalb des Ringbereichs angeordnet sind und/oder axial neben dem radial hervorstehenden Kragenbereich angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Flügel eine hohe Umfangsgeschwindigkeit aufweisen und somit einen starken Luftstrom erzeugen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist radial innerhalb des Ringbereiches der lochscheiben-förmige Grundkörper einen ringförmigen Verdickungsbereich auf, welcher axial hervorragt und/oder eine axial dickere Wandstärke aufweist als in dem an den Verdickungsbereich, insbesondere direkt, angrenzenden Bereich des lochscheiben-förmigen Grundkörpers. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Kräfte über Langschrauben einleitbar sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zumindest zwei, insbesondere sich diametral gegenüberstehende, Ausnehmungen den Verdickungsbereich in Umfangsrichtung unterbrechen und/oder axial durchgehend durch den lochscheiben-förmigen Grundkörper ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Drehlage der Endscheibe formschlüssig gekennzeichnet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind bei der ersten der beiden Endscheiben die Ausnehmungen jeweils als zylindrische Bohrung ausgebildet, wobei bei der zweiten der beiden Endscheiben die Ausnehmungen jeweils als Gewindebohrung ausgebildet sind, insbesondere wobei die beiden Endscheiben ansonsten, also mit Ausnahme der Ausführung ihrer Ausnehmungen als zylindrische Bohrungen oder Gewindebohrungen, baugleich zueinander ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass für beide Endscheiben dasselbe Rohgussteil verwendbar ist und somit eine geringe Anzahl von Bauteilen ausreichend ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Versteifungsrippen sowohl mit dem Ringbereich als auch mit dem lochscheiben-förmigen Grundkörper verbunden, insbesondere wobei die Versteifungsrippen radial innerhalb der Flügel angeordnet sind, insbesondere bezogen auf die Drehachse des Rotors. Von Vorteil ist dabei, dass die Endscheibe materialsparend ausführbar ist und trotzdem hohe Kräfte übertragbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Flügel in Umfangsrichtung voneinander insbesondere gleichmäßig beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass ein gleichmäßiger Luftstrom erzeugt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Versteifungsrippen in Umfangsrichtung voneinander insbesondere gleichmäßig beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Kraftverteilung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Flügel voneinander in Umfangsrichtung gleichmäßig um einen jeweiligen ersten Umfangswinkelbetrag beabstandet, wobei die Versteifungsrippen voneinander in Umfangsrichtung gleichmäßig um einen jeweiligen zweiten Umfangswinkelbetrag beabstandet sind, der erste Umfangswinkelbetrag unterschiedlich ist zum zweiten Umfangswinkelbetrag. Von Vorteil ist dabei, dass die Endscheibe materialsparend, insbesondere dünnwandig, ausführbar ist und trotzdem Resonanzschwingungen verringerbar sind. Denn in Umfangsrichtung können sich keine besonderen Schwingungsmoden herausbilden, wenn die Anzahl der Versteifungsrippen und die Anzahl der Flügel zueinander teilerfremd sind. Vorzugsweise werden Primzahlen als Anzahlen verwendet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragen voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Langschrauben in axialer Richtung durch das das Blechpaket und die zylindrische Bohrung der ersten der beiden Endscheiben hindurch, wobei ein jeweiliger Gewindebereich der Langschrauben in einen jeweiligen Gewindebereich der zweiten der beiden Endscheiben eingeschraubt sind. Von Vorteil ist dabei, dass das baugleiche Rohstoffsteil zum Herstellen der Endscheiben jeweils verwendbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Elektromotor angeschnitten in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 2 ist der Rotor des Elektromotors in Schnittansicht dargestellt.
In der Figur 3 ist ein erster Bereich der Figur 2 vergrößert dargestellt.
In der Figur 4 ist ein zweiter Bereich der Figur 2 vergrößert dargestellt.
In der Figur 5 ist der Rotor des Elektromotors angeschnitten in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 6 ist eine Endscheibe 1 eines Rotorblechpakets in Schrägansicht dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, weist der Elektromotor ein Aktivteil 4 mit Blechpaket auf, das auf eine im Elektromotor drehbar gelagerte Rotorwelle 2 aufgesteckt, insbesondere aufgeschrumpft, ist.
Bei Ausführung des Elektromotors als Asynchronmotor ist das Aktivteil 4 zusätzlich mit einem Kurzschlusskäfig aus Aluminium und/oder Kupferleitungen versehen; bei Ausführung als Synchronmotor ist das Aktivteil 4 zusätzlich mit Dauermagneten bestückt und bei Ausführung als Synchronreluktanzmotor weist das Aktivteil 4 das Blechpaket auf, insbesondere also ohne Dauermagnete und ohne Kurzschlusskäfig.
Der Elektromotor weist ein Motorgehäuse 9, insbesondere mit Kühlrippen, auf. Dieses Motorgehäuse 9 umgibt das Statorblechpaket 5, in welchem die Statorwicklung eingelegt ist, wobei der Wickelkopf 8, insbesondere also der Umlenkbereich der Statorwicklungsdrähte, umgelenkt ist, axial beidseitig aus dem von dem Statorblechpaket 5 in axialer Richtung überdeckten Bereich hervorragt. Hierbei führen also Wicklungsdrähte der Statorwicklung aus dem Statorblechpaket 5 axial zunächst im Wesentlichen gerade heraus und sind im Bereich des Wickelkopfes 8 herumgebogen, um dann etwa 180° umgelenkt zu werden und zurück ins Statorblechpaket zu führen. Zwischen dem Wickelkopf 8 und dem Statorblechpaket 4 ist daher ein schmaler Luftraum, der in einen Luftspalt mündet, welcher radial zwischen dem Wickelkopf 8 und dem Motorgehäuse 9 angeordnet ist.
Das Rotorblechpaket 4 ist axial beidseitig durch eine jeweilige Endscheibe 1 begrenzt.
Die axiale Richtung ist parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet. Die Umfangsrichtung ist auf die Drehachse der Rotorwelle bezogen und acuh die radiale Richtung ist auf die Drehachse der Rotorwelle bezogen.
Diese Endscheibe 1 weist an ihrem radial äußeren Umfang Flügel 7 auf, welche sich in radialer und axialer Richtung erstrecken und voneinander in Umfangsrichtung insbesondere gleichmäßig beabstandet sind.
Bei Drehbewegung der Endscheibe 1 fördern die Flügel 7 einen Luftstrom in radialer Richtung, welcher somit in den schmalen Luftraum einströmt und die Statorwicklungsdrähte in radialer Richtung umströmt. Danach strömt der Luftstrom dann durch den Luftspalt zwischen dem Wickelkopf 8 und dem Motorgehäuse 9 in axialer Richtung weiter und strömt dann entlang einem in den Figuren nicht gezeigten Gehäuseteil, insbesondere Lagerflansch oder Lagerschild, des Elektromotors, bis er wieder radial innerhalb des Wickelkopfes angesaugt von den Flügeln 7. Vorzugsweise ist in dem Gehäuseteil ein Lager zur Lagerung des Rotors aufgenommen.
Der von den Flügeln 7 geförderte Luftstrom trägt somit zur Wärmeaufspreizung im Motorinnenraum bei, da er die Wärme von den Wicklungsdrähten abtransportiert zur Innenseite des Motorgehäuses 9 und zur Innenseite des Gehäuseteils, von wo dann die Wärme zur Umgebung hin abgeführt wird.
Das Statorblechpaket 5 ist von Klammern 6 zusammengehalten, welche sich in axialer Richtung entlang des Statorblechpakets 5 erstrecken. Neben den Klammern 6 sind jeweils Luftkanäle ausgebildet, welche sich ebenfalls in axialer Richtung erstrecken. Ein Anteil des von den Flügeln 7 geförderten Luftstroms ist auch durch diese Luftkanäle förderbar, sodass eine verbesserte Kühlwirkung erzielbar ist. Die axial beidseitig angeordneten Endscheiben 1 sind aus dem gleichen Rohteil hergestellt und unterscheiden sich nur in der konkreten Ausführung von durchgehenden Bohrungen 64, welche bei der ersten der beiden Endscheiben 1 als Gewindebohrungen ausgeführt sind und bei der zweiten der beiden Endscheiben 1 als zylindrische Bohrlöcher.
Langschrauben 3 ragen axial durch die beiden Endscheiben 1 und das Blechpaket 4 hindurch und sind mit ihrem Gewindebereich in die Gewindebohrungen der ersten der beiden Endscheiben 1 eingeschraubt, wohingegen sie durch die zylindrischen Bohrlöcher der zweiten der beiden Endscheiben 1 hindurchragen. Außerdem liegen die Schraubenköpfe der Langschrauben 3 an der zweiten der beiden Endscheiben 1 an.
Mittels Einschrauben der Langschrauben 3 drücken die Endscheiben 1 das Blechpaket 4 beidseitig zusammen.
Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, ragt die Endscheibe 1 jeweils zum Blechpaket hin in ihrem radial äußeren Bereich axial hervor, sodass beim Zusammendrücken des Blechpaketes 4 zuerst dieser radial äußere Bereich auf das Blechpaket drückt und erst später der radial weiter innen liegende Bereich. Vorteil ist hierbei, dass die Endscheiben 1 mit dem Blechpaket 4, insbesondere am radial äußeren Bereich, möglichst dicht verbunden sind und somit nach dem Zusammendrücken der Rotor überdrehbar ist. Hierzu wird der Rotor in einer Werkzeugmaschine aufgenommen und von einem Werkzeug, insbesondere Drehwerkzeug, überdreht, insbesondere also auf einen maximalen Radialabstand bezogen auf die Drehachse des Rotors begrenzt. Denn beim Zusammendrücken entstehende Verformungen dürfen nicht in den Ringspalt zwischen Blechpaket 4 und Statorblechpaket 5 hervorragen, weil eine radiale Mindestbreite des Ringspalts einzuhalten ist.
Bei dieser Drehbearbeitung wird Kühlschmiermittel verwendet. Da jedoch der Rotor in der oben beschriebenen Weise abgedichtet ist, ist ein Eindringen des Kühlschmiermittels in den Rotor verhinderbar.
In die jeweilige Endscheibe 1 ist außerdem jeweils eine axial gerichtete Bohrung 50, insbesondere Sacklochbohrung, eingebracht, sodass ein Auswuchten hierdurch ermöglicht ist. Die Endscheibe 1 weist einen lochscheibenförmigen Grundkörper 66 auf, welche an seinem radial inneren Endbereich einen ringförmigen Verdickungsbereich 62 aufweist, dessen axiale Wandstärke größer ist als die axiale Wandstärke des restlichen lochscheibenförmigen Grundkörpers 66.
Ein radial vom Verdickungsbereich 62 beabstandeter Ringbereich 61 ragt am lochscheibenförmigen Grundkörper 66 axial hervor.
Der lochscheibenförmige Grundkörper 66 ragt in radialer Richtung über den Ringbereich 61 als radial hervorstehender Kragenbereich 63 hervor. Die Flügel 7 sind sowohl mit dem Ringbereich 61 als auch mit dem radial hervorstehenden Kragenbereich 63 verbunden und ragen in radialer Richtung am Ringbereich 61 hervor.
Versteifungsrippen 60 sind sowohl mit dem lochscheibenförmigen Grundkörper 66 und dem Ringbereich 61 verbunden.
Vorzugsweise ist der radial hervorstehender Kragenbereich 63 innerhalb desjenigen axialen Bereichs angeordnet, welcher von dem restlichen lochscheiben-förmigen Grundkörper in axialer Richtung überdeckt wird.
Der ringförmige Verdickungsbereich 62 ist durch Ausnehmungen 65 unterbrochen, welche sich diametral gegenüberliegen und an derselben axialen und radialen Position angeordnet sind. Im Bereich der Ausnehmungen 65 weist die Endscheibe 1 eine verringerte Wandstärke auf, also eine kleinere Wandstärke als im die jeweilige Ausnehmung 65 umgebenden Bereich. In diesem jeweiligen verdünnten Bereich ist jeweils eine der Bohrung 64 eingebracht. Die Ausnehmungen 65 sind zum Einstellen der Winkellage der Endscheibe 1 nützlich.
Insgesamt sind in die Endscheibe 1 vorzugsweise bis zu vier in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Bohrungen 64 eingebracht.
In radialer Richtung ragen die Flügel 7 nicht über den radial hervorstehenden Kragenbereich 63 hervor. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die Bohrungen 50 zum Auswuchten nicht axial, sondern radial eingebracht, insbesondere in den radial hervorstehenden Kragenbereich 63.
Bezugszeichenliste
1 Endscheibe
2 Rotorwelle
3 Langschraube
4 Aktivteil mit Blechpaket
5 Statorblechpaket
6 Klammern und axialer Luftkanal
7 Flügel
8 Wickelkopf der Statorwicklung
9 Motorgehäuse, insbesondere mit Kühlrippen
50 Bohrung, insbesondere Sacklochbohrung
60 Versteifungsrippen
61 Ringbereich
62 ringförmiger Verdickungsbereich
63 radial hervorstehender Kragenbereich
64 Bohrung
65 Ausnehmung im ringförmigen Verdickungsbereich 62
66 lochscheibenförmiger Grundkörper

Claims

Patentansprüche:
1. Elektromotor mit einem zwischen zwei Endscheiben angeordneten Blechpaket, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, welcher eine Rotorwelle aufweist und ein auf die Rotorwelle aufgestecktes, insbesondere aufgeschrumpftes, Aktivteil, wobei das Aktivteil das Blechpaket aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweiligen Endscheibe, insbesondere am radial äußeren Umfang der jeweiligen Endscheibe, bezogen auf die Drehachse des Rotors radial hervorstehende Flügel, insbesondere zur Bildung eines Luftstroms innerhalb des Motors, ausgeformt sind insbesondere wobei das Blechpaket axial beidseitig von den beiden Endscheiben begrenzt ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den Flügeln einer jeweiligen Endscheibe ein nach radial außen strömender Luftstrom erzeugt und/oder gefördert wird, insbesondere bei Drehbewegung des Rotors.
3. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Statorblechpaket aufweist, aus welchem Wicklungsdrähte einer Statorwicklung des Elektromotors axial hervorragen und einen Wickelkopf bilden, wobei der Luftstrom axial aus dem Statorblechpaket hervorragende Bereiche der Wicklungsdrähte umströmt, insbesondere zwischen Wickelkopf und Statorblechpaket.
4. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom, insbesondere nach dem Umströmen der Wicklungsdrähte der Statorwicklung, durch einen Luftspalt zwischen dem Wickelkopf und einem das Statorblechpaket aufnehmendem Motorgehäuse des Elektromotors strömt und/oder dass der Luftstrom den Wickelkopf, insbesondere axial und radial, insbesondere in axialer und radialer Richtung, umströmt.
5. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Endscheibe derart geformt ist, dass sie mit auf die Drehachse des Rotors bezogenem zunehmendem Radialabstand monoton zunehmend axial zum Blechpaket hervorragt, insbesondere sodass das Blechpaket auf einem ersten Radialabstand stärker und/oder dichter angepresst ist an das Blechpaket als auf einem zweiten Radialabstand, wobei der erste Radialabstand größer ist als der zweite Radialabstand.
6. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket von sich in axialer Richtung erstreckenden Klammern zusammenhaltbar ist, und/oder dass sich in axialer Richtung durch das Blechpaket erstreckende Luftkanäle axial beidseitig in einen jeweiligen, zwischen Blechpaket und jeweiligem Wickelkopf angeordneten Freiraum münden, insbesondere welcher von dem von den Flügeln geförderten Luftstrom durchströmt wird, insbesondere bei Drehbewegung des Rotors.
7. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Endscheibe (1) einen lochscheiben-förmigen Grundkörper (66) aufweist, an welchem ein axial hervorragender Ringbereich (61) ausgeformt ist.
8. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochscheiben-förmigen Grundkörper (66) den Ringbereich (61) in radialer Richtung als radial hervorstehender Kragenbereich (63) überragt, und/oder dass die Flügel am Ringbereich (61) radial hervorragen und jeweils mit dem radial hervorstehenden Kragenbereich (63) verbunden sind, insbesondere wobei die Flügel (7) radial außerhalb des Ringbereichs (61) angeordnet sind und/oder axial neben dem radial hervorstehenden Kragenbereich (63) angeordnet sind.
9. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb des Ringbereiches der lochscheiben-förmige Grundkörper (66) einen ringförmigen Verdickungsbereich (62) aufweist, welcher axial hervorragt und/oder eine axial dickere Wandstärke aufweist als in dem an den Verdickungsbereich (62), insbesondere direkt, angrenzenden Bereich des lochscheiben-förmigen Grundkörpers (66).
10. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, insbesondere sich diametral gegenüberstehende, Ausnehmungen den Verdickungsbereich in Umfangsrichtung unterbrechen und/oder axial durchgehend durch den lochscheiben-förmigen Grundkörper (66) ausgebildet sind.
11. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten der beiden Endscheiben die Ausnehmungen jeweils als zylindrische Bohrung ausgebildet sind, wobei bei der zweiten der beiden Endscheiben die Ausnehmungen jeweils als Gewindebohrung ausgebildet sind, insbesondere wobei die beiden Endscheiben ansonsten, also mit Ausnahme der Ausführung ihrer Ausnehmungen als zylindrische Bohrungen oder Gewindebohrungen, baugleich zueinander ausgebildet sind.
12. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Versteifungsrippen sowohl mit dem Ringbereich (61) als auch mit dem lochscheiben-förmigen Grundkörper verbunden sind, insbesondere wobei die Versteifungsrippen radial innerhalb der Flügel angeordnet sind, insbesondere bezogen auf die Drehachse des Rotors.
13. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel in Umfangsrichtung voneinander insbesondere gleichmäßig beabstandet sind und/oder dass die Versteifungsrippen in Umfangsrichtung voneinander insbesondere gleichmäßig beabstandet sind.
14. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel voneinander in Umfangsrichtung gleichmäßig um einen jeweiligen ersten Umfangswinkelbetrag beabstandet sind, wobei die Versteifungsrippen voneinander in Umfangsrichtung gleichmäßig um einen jeweiligen zweiten Umfangswinkelbetrag beabstandet sind, der erste Umfangswinkelbetrag unterschiedlich ist zum zweiten Umfangswinkelbetrag.
15. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Langschrauben in axialer Richtung durch das das Blechpaket und die zylindrische Bohrung der ersten der beiden Endscheiben hindurch ragen, wobei ein jeweiliger Gewindebereich der Langschrauben in einen jeweiligen Gewindebereich der zweiten der beiden Endscheiben eingeschraubt sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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