DE29500878U1 - Electric AC machine with a permanent magnet excited rotor - Google Patents
Electric AC machine with a permanent magnet excited rotorInfo
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Description
GR 94 G 3325 DEGR 94 G 3325 DE
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BeschreibungDescription
Elektrische Wechselspannungsmaschine mit einem dauermagneterregten
Laufer
5Electrical AC machine with a permanent magnet excited rotor
5
Die Erfindung betrifft eine elektrische Wechselspannungsmaschine mit einem dauermagneterregten Läufer und einem diesem zugeordneten, einer Ständerwicklung tragenden Ständer.The invention relates to an electrical AC machine with a permanent magnet excited rotor and a stator associated therewith that carries a stator winding.
Eine solche Maschine ist durch die DE-A-41 36 691 bekannt.Such a machine is known from DE-A-41 36 691.
Bei dieser Maschine ist die Ständerwicklung in üblicher Weise in Nuten des Ständerblechpaketes eingelegt. Die Herstellung eines solchen Ständers erfordert einen erheblichen Aufwand. Zunächst müssen die einzelnen Bleche des Ständerblechpaketes ausgestanzt und zu einem Paket geschichtet und verbunden werden. Die einzelnen Spulen der Ständerwicklung müssen gesondert gewickelt und dann in weiteren Arbeitsgängen in die Nuten des Ständerblechpaketes eingebracht werden. Anschließend müssen die Nuten in entsprechender Weise verschlossen werden, um die Lage der Spulen in den Nuten zu sichern. Bei dieser Art der Ständerwicklung entstehen Wickelköpfe, die an beiden Stirnseiten des Ständerblechpaketes axial über dieses vorstehen und somit gehaltert werden müssen. Derartige Wickelköpfe tragen nicht zu der Leistungserzeugung der Maschine bei, stellen somit einen überflüssigen Materialaufwand dar.In this machine, the stator winding is inserted in the usual way into the slots of the stator core. The production of such a stator requires a considerable amount of effort. First, the individual sheets of the stator core must be punched out and stacked and connected to form a package. The individual coils of the stator winding must be wound separately and then inserted into the slots of the stator core in further operations. The slots must then be closed in an appropriate way to secure the position of the coils in the slots. This type of stator winding creates winding heads that protrude axially over the stator core on both ends and therefore have to be held in place. Such winding heads do not contribute to the power generation of the machine and therefore represent an unnecessary waste of material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Wechselspannungsmaschine zu schaffen, bei der der konstruktive Aufbau des Ständers wesentlich einfacher ist.The invention is based on the object of creating an electrical AC machine in which the structural design of the stator is significantly simpler.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Ständer mindestens ein Ständerteil aufweist, das aus zwei, eine in Umfangsrichtung bewickelte Spule zwischen sich aufnehmenden Ringteilen besteht, die an ihrem Außenumfang magnetisch leitend verbunden und an deren dem Läufer benachbarten Aufnahmeöffnung sich in axialer RichtungThe solution to the problem is achieved according to the invention in that the stator has at least one stator part, which consists of two ring parts which accommodate a coil wound in the circumferential direction between them, which are magnetically connected on their outer circumference and on whose receiving opening adjacent to the rotor
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erstreckende Polstücke vorgesehen sind, wobei zumindest auf den einander zugewandten Seiten der Ringteile die Polstücke klauenpolartig ineinandergreifen. Der Ständer der Maschine besteht somit nur noch aus zwei gleichen Ringteilen und einer einfachen, nach Art einer Garnrolle bewickelten Spule. Eine derartige Spule ist nicht nur einfach herzustellen, sondern es entfallen auch die materialaufwendigen und zu Verlusten führenden Wickelkopfe. Bei der Montage des Ständerteiles wird zunächst die Spule an das eine Ringteil angelegt und danach das andere Ringteil angefügt. Beide Ringteile werden miteinander verbunden, so daß sie in ihrer gegenseitigen Lage fixiert sind. Bei einer solchen, nur ein Ständerteil aufweisenden Maschine sind besondere Vorkehrungen für einen selbsttätigen Anlauf der Maschine zu treffen, wie sie bei einphasigen dauermagneterregten Maschinen, z.B. bei einphasigen Synchronmotoren, bekannt sind.extending pole pieces are provided, whereby at least on the sides of the ring parts facing each other the pole pieces engage with each other like claw poles. The stator of the machine therefore consists of only two identical ring parts and a simple coil wound like a spool of thread. Such a coil is not only easy to manufacture, but also eliminates the winding heads, which are expensive in terms of material and lead to losses. When assembling the stator part, the coil is first placed on one ring part and then the other ring part is attached. Both ring parts are connected to each other so that they are fixed in their mutual position. In such a machine with only one stator part, special precautions must be taken for automatic starting of the machine, as is known in single-phase permanent magnet excited machines, e.g. in single-phase synchronous motors.
Ein selbsttätiger Anlauf der Maschine ohne Zusatzmaßnahmen wird dadurch erreicht, daß der Ständer zwei oder drei in ih-0 rem Aufbau gleich ausgeführte Ständerteile aufweist, die hinsichtlich der Lage ihrer Polstücke um einen elektrischen Winkel von 90° bei zwei Ständerteilen und einen elektrischen Winkel von 12 0° bei drei Ständerteilen gegeneinander verdreht sind, wobei die einzelnen Ständerteile magnetisch voneinander 5 entkoppelt sind. Durch die Anordnung von mehreren Ständerteilen, die in Umfangsrichtung um entsprechende elektrische Winkel gegeneinander verdreht sind, wird ein Drehfeld erzeugt, das den selbsttätigen Anlauf einer solchen Maschine bewirkt.Automatic start-up of the machine without additional measures is achieved by the stator having two or three stator parts of the same design, which are rotated relative to one another with regard to the position of their pole pieces by an electrical angle of 90° for two stator parts and an electrical angle of 120° for three stator parts, whereby the individual stator parts are magnetically decoupled from one another. By arranging several stator parts that are rotated relative to one another in the circumferential direction by corresponding electrical angles, a rotating field is generated that causes such a machine to start automatically.
Zur weiteren Verlustminderung ist es vorteilhaft, wenn die Ringteile als weichmagnetische Sinterteile ausgebildet sind.To further reduce losses, it is advantageous if the ring parts are designed as soft magnetic sintered parts.
Die erforderliche magnetische Entkopplung der Ständerteile wird dadurch erzielt, daß axial zwischen den Ständerteilen jeweils ein aus amagnetischem Material bestehendes Abstandsteil eingefügt ist. Dabei ist es vorteilhaft, daß das Ab-The required magnetic decoupling of the stator parts is achieved by inserting a spacer made of non-magnetic material axially between the stator parts. It is advantageous that the spacer
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standsteil aus Aluminium besteht. Ein derartiges Abstandsteil ist leicht herstellbar und außerdem verfügt Aluminium über eine gute Wärmeleitfähigkeit, so daß das Abstandsteil gleichzeitig zur Kühlung der Ständerteile herangezogen werden kann.stand part is made of aluminum. Such a spacer is easy to manufacture and aluminum also has good thermal conductivity, so that the spacer can also be used to cool the stand parts.
Die Wärmeableitung kann noch dadurch verbessert werden, daß das Abstandsteil nach Art einer Kühlrippe gegenüber den
Ständerteilen radial übersteht.
10The heat dissipation can be further improved by having the spacer protrude radially from the stator parts in the manner of a cooling fin.
10
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtThe invention is described in more detail below using an embodiment shown in the drawing. It shows
FIG 1 eine elektrische WechselSpannungsmaschine im Längsschnitt, FIG 1 an electrical AC machine in longitudinal section,
FIG 2 ein Ringteil in Draufsicht,FIG 2 a ring part in plan view,
FIG 3 ein Ringteil im Schnitt entlang der Linie III-III in FIG 2.FIG 3 a ring part in section along the line III-III in FIG 2.
Die in FIG 1 dargestellte elektrische Wechselspannungsmaschine weist einen Läufer 1 auf, dessen Läuferkern 2 an seinem Außenumfang mit Dauermagnetplatten 3 bestückt ist. Mittels an dem Läuferkern 2 vorgesehener Wellenstummel 4 ist der 5 Läufer 1 in den beiden an den Stirnseiten des Ständers 5 der Maschine befestigten Lagerschilden 6 und 7 drehbar gelagert.The AC electrical machine shown in FIG 1 has a rotor 1, the rotor core 2 of which is fitted with permanent magnet plates 3 on its outer circumference. By means of a shaft stub 4 provided on the rotor core 2, the rotor 1 is rotatably mounted in the two bearing plates 6 and 7 attached to the front sides of the stator 5 of the machine.
Der Ständer 5 der Maschine weist drei Ständerteile 8 auf. Die Ständerteile 8 sind gleich ausgebildet und im Ständer 5 der Maschine lediglich um 120° elektrisch gegeneinander verdreht angeordnet. Jedes Ständerteil 8 besteht aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Ringteilen 9 und einer axial zwischen den beiden Ringteilen 9 eingesetzten Spule 10. Die Spule 10 ist in Umfangsrichtung gewickelt und somit einfach 5 herstellbar. Die Ringteile 9 sind aus weichmagnetischem Material gesinterte Bauteile.The stator 5 of the machine has three stator parts 8. The stator parts 8 are of the same design and are arranged in the stator 5 of the machine so that they are only electrically rotated by 120° relative to one another. Each stator part 8 consists of two ring parts 9 arranged in mirror image relation to one another and a coil 10 inserted axially between the two ring parts 9. The coil 10 is wound in the circumferential direction and is therefore easy to manufacture. The ring parts 9 are components sintered from soft magnetic material.
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Wie die FIG 2 und 3 zeigen, besteht jedes Ringteil 9 aus einem äußeren Ringbund 11, der in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet ist. An diesem Ringbund 11 sind nach radial innen weisende Poltragarme 12 angeformt. An deren, dem Läufer 1 benachbarten Enden, welche die Aufnahmeöffnung für den Läufer 1 bilden, sind in axiale Richtung weisende Polstücke 13 angeordnet. Die Polstücke 13 sind in Umfangsrichtung gerundet ausgebildet, so daß sie die Dauermagnetplatten 3 des Läufers 1 sektorförmig umgeben.As shown in FIGS. 2 and 3, each ring part 9 consists of an outer ring collar 11, which is closed in the circumferential direction. Pole support arms 12 pointing radially inwards are formed on this ring collar 11. Pole pieces 13 pointing in the axial direction are arranged on their ends, which are adjacent to the rotor 1 and form the receiving opening for the rotor 1. The pole pieces 13 are rounded in the circumferential direction, so that they surround the permanent magnet plates 3 of the rotor 1 in a sector shape.
Bei der Montage eines Ständerteiles 8 wird die vorher fertig gewickelte Spule 10 in ein Ringteil 9 eingelegt und danach ein weiteres Ringteil 9 spiegelbildlich zu dem einen RingteilWhen assembling a stator part 8, the previously wound coil 10 is inserted into a ring part 9 and then another ring part 9 is inserted in a mirror image of the one ring part
9 angefügt. Dabei wird das weitere Ringteil 9 um eine Polbreite gegenüber dem einen Ringteil 9 in Umfangsrichtung verdreht, so daß dessen Polstücke 13 in die zwischen den Polstücken 13 des einen Ringteiles 9 bestehenden Pollücken eingreifen und entsprechend umgekehrt die Polstücke 13 des einen Ringteiles 9 in die Pollücken 14 des weiteren Ringteiles 9. Damit sind für den Aufbau eines Ständerteiles 8 nur zwei unterschiedlich gestaltete Bauteile, nämlich eine Spule9 is attached. The further ring part 9 is rotated by one pole width in the circumferential direction relative to the one ring part 9, so that its pole pieces 13 engage in the pole gaps existing between the pole pieces 13 of the one ring part 9 and, conversely, the pole pieces 13 of the one ring part 9 engage in the pole gaps 14 of the further ring part 9. Thus, only two differently designed components are required to construct a stator part 8, namely a coil
10 und zwei gleich ausgebildete Ringteile 9 erforderlich.10 and two identically designed ring parts 9 are required.
Um ein für den selbsttätigen Anlauf der Maschine notwendiges Drehfeld zu erzeugen, sind im Ständer 5 der Maschine insgesamt drei Ständerteile 8 vorgesehen. Die einzelnen Ständerteile 8 sind hinsichtlich der Lage ihrer Polstücke 13 um einen elektrischen Winkel von 120° gegeneinander verdreht. Somit wird beim Anschluß der drei Ständerteile 8 an die drei 0 Phasen eines Drehstromnetzes ein den selbsttätigen Anlauf der Maschine bewirkendes Drehfeld erzeugt.In order to generate a rotating field necessary for the automatic start-up of the machine, a total of three stator parts 8 are provided in the stator 5 of the machine. The individual stator parts 8 are rotated relative to one another by an electrical angle of 120° with regard to the position of their pole pieces 13. Thus, when the three stator parts 8 are connected to the three 0 phases of a three-phase network, a rotating field is generated which causes the automatic start-up of the machine.
Es besteht auch die Möglichkeit, nur zwei Ständerteile 8 vorzusehen. In diesem Falle werden die Ständerteile 8 um 90° 5 elektrisch gegeneinander verdreht im Ständer angeordnet.It is also possible to provide only two stator parts 8. In this case, the stator parts 8 are arranged in the stator electrically rotated by 90° 5 against each other.
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Die Anordnung von mehreren Ständerteilen 8 erfordert eine magnetische Entkopplung der einzelnen Ständerteile 8 untereinander. Hierzu sind zwischen den Ständerteilen 8 Abstandsteile 15 eingefügt, die zweckmäßigerweise als Aluminiumringe ausgebildet sind. Die Abstandsteile 15 überragen die Ringteile 9 nach Art von Kühlrippen in radialer Richtung, so daß die Wärmeabfuhr begünstigt wird. Die Abstandsteile 15 können außerdem so ausgebildet sein, daß sie sich weiter nach radial innen erstrecken und an den Poltragarmen 12 anliegen. Hierdurch ergibt sich eine größere Übergangsfläche, wodurch die Wärmeableitung noch weiter verbessert wird.The arrangement of several stator parts 8 requires a magnetic decoupling of the individual stator parts 8 from one another. For this purpose, spacers 15 are inserted between the stator parts 8, which are expediently designed as aluminum rings. The spacers 15 project beyond the ring parts 9 in the manner of cooling fins in the radial direction, so that heat dissipation is promoted. The spacers 15 can also be designed so that they extend further radially inwards and rest against the pole support arms 12. This results in a larger transition area, which further improves heat dissipation.
Die zu einem Ständerteil 8 gehörenden Ringteile 9 können beispielsweise an ihrer Stoßstelle 16 miteinander verbunden sein. Hierdurch wird das Ständerteil 8 zu einem selbsttragenden Bauteil. Die den Ständer 5 bildenden mehreren Ständerteile 8 werden mittels Zuganker 17, die an an den freien Stirnseiten der beiden äußeren Ständerteile 8 anliegenden Spannringen 18 angreifen, zusammengehalten. An den Spannringen 18 sind die Lagerschilde 6 und 7 befestigt. Es besteht auch die Möglichkeit, auf die Spannringe 18 zu verzichten und die Lageschilde 6 und 7 mittels der Zuganker 17 direkt an den Ständerteilen 8 zu befestigen.The ring parts 9 belonging to a stator part 8 can, for example, be connected to one another at their joint 16. This makes the stator part 8 a self-supporting component. The several stator parts 8 forming the stator 5 are held together by means of tie rods 17, which engage the clamping rings 18 on the free end faces of the two outer stator parts 8. The bearing shields 6 and 7 are attached to the clamping rings 18. It is also possible to dispense with the clamping rings 18 and to attach the bearing shields 6 and 7 directly to the stator parts 8 by means of the tie rods 17.
Claims (6)
30that the ring parts (9) are designed as soft magnetic sintered parts.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19951130 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19980424 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20010703 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20030801 |