DE1924729B2 - Isolationsanordnung eines elektrokleinmotors - Google Patents
Isolationsanordnung eines elektrokleinmotorsInfo
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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.
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. 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
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-
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PAPST-MOTOREN GMBH & CO KG, 7742 ST GEORGEN, DE |