DE1924729B2 - Isolationsanordnung eines elektrokleinmotors - Google Patents

Description

gewichtes des Motors bzw. seiner Volumenleistung und auch seines Wirkungsgrades.

Bei unterschiedlichen Isolationsverhältnissen für verschiedene Ausführungsarten eines Motortyps gemäß unterschiedlichen Forderungen an die Isolation sollen alle diese Forderungen erfüllt werden, ohne daß die Abmessungen des Gerätes oder des Motors bei erhöhter Isolationsforderung vergrößert werden müssen und ohne daß die Ausführungsarten tür geringere Isolationsbedingungen unnötig groß, d. h. räumlich nicht ausgenützt sind, denn von den Einbauverhältnissen her werden oft harte Forderungen an die Motorgröße gestellt.

Dies bedeutet, daß die in der Isolation unterschiedlichen Ausführungsarten eines gleichen Motortyps etwa gleiche Nennleistung haben.

Moderne Isolierstoffe haben so hohe dielektrische Festigkeiten, daß man mit sehr dünnen Isolationswandstärkcn die bestehenden Forderungen hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit erfüllen Vann. Damit lassen sich größere Luft -und Kriechstrecken jedoch nicht realisieren.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, verschärfte Isolationsbestimmungen ohne wesentliche Vergrößerung der Motormasse, ohne erhebliche Verschlechterung des Leistungsgewichtes oder der Volumenleistung bzw. des Wirkungsgrades auch unter Vermeidung der sonstigen Mangel des vorbeschriebenen Standes der Technik zu erfüllen.

Diese Aufgabe wird bei einer Isolationsanordnung der eingangs an erster Stelle genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das eine Wicklung tragende Blechpaket und die Wickelköpfe des Stators zur elektrischen Isolation gegen benachbarte Metallteile des Motors mit einer an sich bekannten einstückig,^ Isolationsschicht versehen sind, und bei einer Isolationsanordnung der eingangs an zweiter Stelle genannten Art wird sie erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stator über eine an sich bekannte isolierende Zwischenschicht gegen die Lager der Welle elektrisch isoliert ist und daß die Wickelköpfe des Stators zur Isolation gegen benachbarte Metallteile des Motors mit einer Schicht aus elektrisch isolierendem Werkstoff überzogen sind.

Um die Wärmeabfuhr aus einem erfindungsgemäßen Kleinmotor noch zu verbessern, werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung in der die Wickelköpfe bedeckenden Isolierschicht in an sich bekannter Weise metallische Kühlelemente befestigt. Solche metallischen Kühlelemente sind z. B. Metallfahnen oder Rippen, welche in dieser Isolationsschicht (die gegebenenfalls auch zur Schutzisolierung dient) vorzugsweise an den Wickelköpfen befestigt werden, indem diese Metallfahnen {Kühiblcche) vor dem Vergießen oder Spritzen in Fugen im Werkzeug eingesteckt werden. Dies bedeutet eine Oberflächenvergrößerung und Verwirbelung der Luft.

Für eine rationelle Herstellung und zur sicheren isolierenden Halterung eines erfindungsgemäßen Außenläufermotor wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Stator über ein Lagerrohr gehalten, das Lageifohr mit Eindrehungen versehen und zwischen dem Lagerrohr und dem Stator eine durchgehende Isolierschicht vorgesehen, welche in den Eindrehungen verankert ist.

Bei Motoren, welche Formspulen auf Spulenkörpern haben, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Spulenformkörper einer Wicklung selbst als unmittelbar den elektrisch aktiven Teil vom übrigen Gehäuse trennende Isolierschicht auszubilden. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, daß der Spulenformkörper einen U-förmigen Querschnitt hat, dessen Schenkelenden an den einander zugekehrten Seiten gewellte oder (z, B. in Mäanderform) gerippte Oberflächen aufweisen, und daß der Raum über der Wicklung zwischen diesen so gestalteten Schenkeln mit Isoliermasse gefüllt ist.

ίο Damit wird nicht nur eine durch die gewellte Oberfläche erheblich vergrößerte Kriechstrecke, sondern auch ein erheblich längerer, z. B. zick-zack- oder labyrinthförmiger Kapillarspalt und damit vor allem eine auch verschärften Forderungen genügende, wesentlich größere Luftstrecke ohne zusätzliche Maßnahmen erreicht. Ohne Vergießen wäre zwar die Kriechorecke vergrößert, aber die Luftstrecke noch nicht. Diese wird durch das ',asfüllen des Raumes zwischen den Schenkeln vermieden; man hat nur

so noch den labyrinthartigen Kapillarspalt. Auf diese Weise bekommt man bei minimalen Baumassen für den Spulenkörper viel Kupfer im Querschnitt unter. Iu weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die isolierenden Schichten einstückig mit

si5 einer an sich bekannten Imprägnierung herzustellen. Eine eventuelle zusätzliche Schutzisolierung wird gleichzeitig in einem Arbeitsgang mit der Imprägnierung der Wickelköpfe aufgebracht, so daß die zusätzliche Isolationsschicht gleichzeitig Imprägnierschicht ist. Diese vorzugsweise nach dem Vakuumverfahren aufgebrachte Imprägnier- und Vergußmasse für die zusätzliche Isolation bedeutet Tropenfestigkeit und Beständigkeit in aggressiver Umgebung, wenn man die Schutzmasse entsprechend wählt. Da bei Elektromotoren außerdem häufig ein ruhiger Lauf gefordert wird, kann die die elektrisch und magnetisch aktiven Teile unmittelbar vom Gehäuse trennende elektrisch isolierende Schicht vorteilhafterweise gleichzeitig als Schicht mit Dämpfwirkung

zur Schall- und Schwingungsdämpfung ausgebildet werden.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 einen Außenläufermotor,

F i g. 2 einen Innenläufermotor,

F i g. 3 einen Teil eines Spaltmotors mit Formspulenkörper nach der Erfindung und

Fig. 3 einen Außenläufermotor spezieller Konstruktion.

F i g. 1 zeigt im einzelnen den Außenläufer 1 mit seinem elektromagnetisch aktiver. Teil 2, zwischen welchen sich erfindungsgemäß die Isolationsschicht 3 befindet, weiche zur Erfüllung der Luft- und Kriechstreckenvcrschriften die Fortsätze 4 ind 5 aufweist.

Der Außenläufer 1 kann Luftdurchtrittsöffnungen 6 aufweisen, welche zwischen Rippen 7 liegen, die im Zentrum die Welle 8 über ihre Buchse 9 tragen. Der Stator besitzt das Blechpaket Il mit den Wickelköpfen 10, 12, welche eine eine wenigstens 1mm starke SchuUJsolationskappe 15 bildende Imprägniervergußmasse aufweisen. Zwischen dem Statorblechpaket 11 und dem Lagerrohr 13 befindet sich eine weitere Isolationsschicht 14. Diese Schicht 14 kann, ebenso wie die Schichten 3 und 15, eine Verguß-, Spritz-, Klebe- oder Preßmasse sein oder auch ein vorgefertigtes Isolierrohr bzw. -teil. Diese Schicht 14 könnte beispielsweise auch mit der Schutzisolationskappe 15 in einem Arbeitsgang vorteilhafterweise ver-

gössen werden mit oder ohne eingelegtem Lagerrohr der Wicklung 12 kann auf dem Lagerohr 43 mit

13. Der elektromagnetisch aktive Teil 2 im Läufer 1 Isolationsmasse 47 (die sich aus den Teilbereichen 44

kann beispielsweise eine Käfigwalze oder ein Ring und 45 zusammensetzt.) einstückig umgössen oder

aus hysteresischem Material oder auch ein einfacher umspritzt werden, wobei die auf dem Lagerrohr 43

Wirbelstromcisenring sein. In die Imprägnier- und 5 vorgesehenen Ringnuten 48 eine Sicherung dieser

Isolierschutzmasse 15 können vorteilhafterweise Fügeverbindung bewirken. Das Wicklungspaket kann

Kühlfahnen oder -rippen 16 zur Oberflächenver- aber auch getrennt innen und außen mit einer Isola-

größerung und Wirbelbildung eingelassen sein. Das tionsmasse umspritzt oder umgössen werden. Dann

Rotorgehäuse besteht vorteilhafterweise wenigstens erfolgt die Befestigung auf dem Lagerrohr. Der

zu einem Teil aus Kunststoff. Die verschlechterte io Isolationsüberzug des Wickelkopfes auf der dem

Wärmeabfuhr durch die erfindungsgemäßen Isola- Rotorboden zugewandten Wicklungsseite ist zur Er-

tionsschichten 3, 14, 15 wird duich die erhöhte Ven- höhung der Wärmeabfuhr mit radial verlaufenden

tilation mittels der Schleuderlüfterkanäle 6 und durch Rippen 49 versehen.

die Oberflächenvergrößerung und Verwirbelung an Die Vorteile der erfindungsgemäßen Isolations-

den Rippen 16 ausgeglichen. iS anordnung sind:

F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung Realisierung strengerer Isolationsvorschriften, vor eines Innenläufermotors. Die elektromagnetisch ak- allem hinsichtlich Luft- und Kriechstrecken, wobei tiven Teile 20 und 21 des Stators werden von der die Motorabmessungen nicht größer werden müssen isolierenden Schutzschicht 23 umfaßt und gegen das und die Nennleistung für eine Grenztemperatur nicht Gehäuse 24, das wahlweise (wie die Schnittzeich- 20 wesentlich kleiner wird; Imprägnierung und Schutznung in der unteren Hälfte der Fig. 2 zeigt) auf- isolierung in einem Arbeitsgang bei gleichzeitiger gegossene Kühlrippen 25 haben kann, abgetrennt. erhöhter Korrosionsbeständigkeit, auch in aggressiver Der Rotor 26 braucht lediglich eine Isolationsschicht Umgebung. Bei Verwendung geeigneter, doppelt-27, vorzugsweise ein vorgefertigtes Isolationsrohr lackierter Lackdrähte sind die Wicklungen für viele über der Welle 28, um seine aktiven Teile gegen das 35 Anwendungsfälle ohne Phasentrenn- und Spulenübrige Gehäuse 28, 29, 29' zu schützen. Der untere trennisolation verwendbar, da die angewandte Im-Teil des Längsschnitts von F i g. 2 zeigt eine andere prägnierung verbessert ist. Die Wärmeabfuhr durch Motorausführung, welche Kühlrippen 25 aufweist in die Vergußmasse, vorzugsweise an den Wickel- und wobei die Lagerschilde 29' sich bis zum Stator- köpfen eingelassene Metallrippen ist durch die dablechpaket erstrecken und so einstückig mit dem 30 mit gegebene Oberflächenvergrößerung und erhöhte noch verbleibenden Gehäusemantelteil 24' sind. Die Verwirbelung auch wesentlich verbessert. Die Motordie aktiven Statorteile umfassende Isolationsschicht lager und die Welle werden durch die Masse zwischen entspricht derjenigen im oberen Teil der F i g. 2. dem Lagerrohr und der Wicklung gegen die Wick-

F i g. 3 zeigt den Querschnitt eines Teiles eines lung wärmeisoliert, was eine größere Wartungsfreiheit

Spaltpol-Innenläufermotors mit Formsonderspulen 35 des Motors bedeutet.

auf Spulenkörpern 31. Die Wicklung ist nahezu voll Die erfindungsgemäße Anordnung, insbesondere in den U-förmigen Querschnitt bis an die an den mit Kunststoffgehäuse nach F i g. 4, ist bei Hysterese-Innenseiten 35 gerippten oder gewellten Schenkel- Synchron-Motoren relativ einfach herstellbar. Der enden 33 des Spulenkörpers 31 hineingewickelt, so Hysterese-Außenläufermotor hat gegenüber dem daß der Querschnitt des Spulenkörpers 31 eine hohe 40 Innenläufer den Vorteil, daß die kompakte Wick-Kupferfüllung 32 aufweist (siehe rechtes Schnittbild lung sich leichter isolieren läßt,
der Formsonderspule). Die Vergußmasse 34 um- Beim Innenläufer dürften bei geeigneter Wahl der schließt mit dem Spulenkörper 31 die Wicklungs- Isolationsmassen ganz besonders starke Laufgeräuschdrähte vollständig mit Isolationsmaterial, so daß die Verminderungen erreichbar sein. Bei dem erfindungs-Trennung zwischen elektrisch aktivem Material und 45 gemäßen Labyrinthabschluß und VerguP von Spulendem Gehäuse lückenlos ist bzw. höchstens eine körpern mit Formspulen kann man ohne nennens-Kapillarfuge von größerer als der geforderten Luft- werte Vergrößerung der Profilabmessungen viel gröstrecke bzw. Kriechstrecke besteht. ßere Luft- und Kriechstrecken erzielen.

F i g. 4 zeigt einen Außenläufermotor ähnlich dem Gegenüber den Mangeln der bekannten Anordnun-

in Fig. 1, jedoch ist hier der Rotor 1 teilweise als 50 gen sei darauf hingewiesen, daß die Fertigung einer

Kunststoffseil dargestellt, in welchem der elektro- einstückigen durchgehenden Isolierschicht" nach der

magnetisch aktive Teil 2 berührungsgeschützt ein- Erfindung einwandfrei und rationell bei einfacher

gesetzt ist. Der Rotorboden 46 dagegen besteht aus Montage möglich ist. Ein erfindungsgemäßer Klein-

Stahlblech. Er ist in das Kunststoffgehäuse einge- motor ist auch ohne weiteres zerlegbar. Insbesondere

spritzt und bietet somit eine größere mechanische 55 ist ein räumlich voll ausgenützter, schutzisoliertei

Stabilität. Das Lagerrohr 43 ist als Druckgußteil Elektrokleinmotor auch unter Vermeidung von

vorgesehen, auf welchem das Blechpaket 11 mit der Kunststoffgehäuseteilen mit den erfindungsgemäßer

Wicklung 12 befestigt ist. Das Blechpaket 11 mit Maßnahmen realisierbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 ' 2 Patentansprüche· elektrisch isolierende Schicht mit dem Gehäuse bzw. ' mit der Welle verbunden sind bzw. auf die Isola-

1. Isolationsanordnung eines Elektroklein- tionsanordnung für einen Elektrokleinmotur mit motors mit Innenläufer, wobei der Stator und der einem eine Welle aufweisenden Außenläufer, welcher Rotor jeweils über eine elektrisch isolierende 5 mit dem Stator zusammenwirkende, gegen metallische Schicht mit dem Gehäuse bzw. mit der Welle ver- Tragteile des Außenläufers isolierte, magnetisch akbunden sind, dadurch gekennzeichnet, tive Teile aufweist. Solche IsolationsanorcLiungen daß das eine Wicklung tragende Blechpaket (20) werden insbesondere zur Erfüllung erhöhter Isola- und die Wickelköpfe des Stators (21) zur elektri- tionsansprüche, z. B. zur Erzielung einer Schutzisoschen Isolation gegen benachbarte Metallteile des io lation eines Kleinmotors, vorgesehen.

Motors (24, 24'; 29, 29') mit einer an sich be- Aus der deutschen Patentschrift 914 750 ist eine

kannten einstückigen Isolationsschicht (23) ver- Isolationsanordnung der eingangs an erster Stelle

sehen sind (F i g. 2). genannten Art bekannt. Dabei ist die Welle im Be-

2. Isolationsanordnung für einen Elektroklein- reich des Läufers mit einem durchgehenden, fest hafmotor mit einem eine Welle aufweisenden Außen- i₅ tenden Überzug aus einem isolierenden härtbaren Küfer, welcher mit dem Stator zusammenwirkende, Klebemittel versehen. Falls das Gehäuse des Motors gegen metallische Tragteile des Außenläufers iso- aus Metall besteht, ist das Ständerblechpaket eben-Berte, magnetisch aktive Teile aufweist, dadurch falls mittels des Klebemittels im Gehäuse befestigt, gekennzeichnet, daß der Stator über eine an sich Dabei sind das Gehäuse sowie die Lagerschilde, bekannte isolierende Zwischenschicht (14; 44) ao Befestigungsschrauben usw. mit einem Überzug aus gegen die Lager der Welle (8) elektrisch isoliert dem Klebemittel versehen. Diese isolierende durchist und daß die Wickelköpfe (12) des Stators gehende Schicht innen am Gehäuse läßt sich ferrur Isolation gegen benachbarte Metallteile des tigungstechnisch jedoch nur sehr umständlich aufMotors, z. B. (7), mit einer Schicht aus elek- bringen. Der Motor ist auch nicht zerlegbar, ohne trisch isolierendem Werkstoff (15; 45) überzogen 35 daß neue Trennfugen und damit Kriechstromwege Sind (F i g. 1; F i g. 4). entstehen. Gewisse minimale Isolationsschichtdicken

3. Isolation-anordnung nach Anspruch 1 dabei einzuhalten, dürfte aufwendig sein. Mit der oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der die hier gegebenen Lehre kann ein räumlich voll ausge-Wickelköpfe bedeckenden Isoi'-irschicht (15; 45) nutzter Motor, insbesondere ein in axialer Richtung in an sich bekannter Wiise metallische Kühl- 30 gedrängt gebauter, nicht realisiert werden,
elemente (16; 49) befestigt sind χ.⁷ig. 1; Fig.4). Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 1925 892

4. Isolationsanordnung nach einem der An- zwar bekannt, den Stator eines Elektrokleinmotors sprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Innenläufer mit einer einstückigen (auch isolieder Stator über ein Lagerrohr (43) gehalten ist renden) Kunststoffschicht gegen korrosive Medien und das Lagerrohr (43) mit Eindrehungen (48) 35 vollständig abzudecken, jedoch ist dabei das Statorversehen ist, in welchen die Isolierschicht (44) eisen nicht gegen die metallische Halterung und leiverankert ist (F i g. 4). tend nach außen führende Teile isoliert.

5. Isolationsanordnung nach einem der vorher- Zu der eingangs an zweiter Stelle genannten Art gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, einer Isolationsanordnung ist aus der USA.-Patentdaß der Spulenformkörper (31) einer Wicklung 40 schrift 2 709 228 zwar ein Außenläufermotor be-(32) selbst als unmittelbar den elektrisch aktiven kannt, welcher gegen metallische Tragteile des Teil vom übrigen Gehäuse trennende Isolier- Außenläufers isolierte, magnetisch aktive Teile aufschicht ausgebildet ist (F i g. 3). weist, jedoch ist er statorseitig gegen metallisch

6. Isolationsanordnung nach Anspruch 5, da- nach außen führende Teile im Sinne der hier vorliedurch gekennzeichnet, daß der Spulenformkör- 45 genden Aufgabe völlig ungenügend isoliert, insbesunper (31) einen U-förmigen Querschnitt hat, des- dere wenn die Welle zum Antrieb eines Gerätes aus sen Schenkelenden (33) an den einander züge- dem Außenläufergehäuse herausgeführt ist und/oder kehrten Seiten (35) gewellte oder (z. B. in Mäan- wenn man den Luftspalt für einen noch sinnvollen dcrform) gerippte Oberflächen aufweisen, und minimalen Wirkungsgrad des Motors entsprechend daß der Raum über der Wicklung (32) zwischen 50 klein machen muß.

diejcn so gestalteten Schenkeln mit Isoliermasse Des weiteren ist aus dem deutschen Gebrauchs-

(34) gefüllt ist (F i g. 3). muster 1 885 560 auch ein ähnlicher Außenläufer-

7. Verfahren zur Herstellung einer Isolations- kleinmotor bekannt, welcher jedoch keine Welle anordnung nach einem der vorhergehenden An- aufweist und wobei die Lagerschilde aus Kunststoff sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolie- 55 von geringerem Wärmeableitvermögen und von gerenden Schichten einstückig mit einer an sich ringcrcr Festigkeit sind.

bekannten Imprägnierung hergestellt werden. Wenn bei einem Motortyp vorgegebener Konstnik-

8. Verfahren zur Herstellung einer Isolations- tion verschiedene Ausführungsvarianten stark unteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- schiedlichen Forderungen an die Isolation genügen zeichnet, daß die Imprägnierung im Vakuum 60 sollen, zwingt das unter Umständen zu einschneidenerfolgt, den Maßnahmen.

Der übliche Weg zur Erfüllung verschärfter Iso-

■■ lationsbestimmungen ist, die Motormasse so zu vergrößern, daß die gewünschten Isolationsstärken, 65 Luft- und Kriechstrecken erreicht werden. Dieser

Die Erfindung bezieht sich auf die Isolationsan- Weg erfordert jedoch mehr Material, ergibt größere

Ordnung eines Elektrokleinmotors mit Innenläufcr, Bauma3se und. insbesondere bei Motoren mit ge-

Λ,/ibei der Stator und der Rotor jeweils über eine finger Leistung, eine Verschlechterung des Leistungs-