DE4030711A1 - Statorabdeckung fuer einen propellerantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Statorabdeckung für einen Pro­ pellerantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Unterwasser-Antriebstechnik ist es bekannt, Magnet­ läufermotore mit einem als Propellerrad ausgebildeten Läu­ fer und durchflutbaren Läuferraum als Propulsionsantrieb einzusetzen. Der Stator der bekannten Antriebe ist mit ei­ nem den Motorspalt durchdringenden PDVF-Rohr abgedichtet. (Firmenschrift AEG und JASTRAM, "Elektrischer Motorpropel­ ler. Konzeptionelle, elektromaschinenbauliche und hydrody­ namische Auslegung" Bild 1 und der Absatz "Stator" auf Seite 4.) Die Befestigung des PDVF-Rohres auf dem Stator erfolgt dabei mittels einer auf die Rohraußenfläche auf­ gebrachten Kaschierung. Diese Befestigungstechnik ist un­ ter den Wärme- und Kavitationseinwirkungen, die beim Be­ trieb des Antriebs auftreten mit Ausfällen behaftet. Wei­ terhin ist mit dem PDVF-Rohr eine räumlich begrenzte Eva­ kuierung der Statorhohlräume nicht möglich, da das Rohr in den nicht von den Statorblechen unterstützten Bereichen dem äußeren Luftdruck nicht standhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverläs­ sige und preiswerte druckfeste Statorabdeckung zu schaf­ fen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiter­ bildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine qualitativ hoch­ wertige Verbindungstechnik zwischen der Statorabdeckung und den Statorblechen preiswert herstellbar ist. Die Ge­ webeverstärkung ermöglicht verformungsfreie Druckbela­ stungen der Abdeckung. Zum Zwecke des Vakuumvergießens kann deshalb der mit der Statorabdeckung abgedichtete Stator direkt ohne Einbringung in eine Vakuumkammer eva­ kuiert werden, was, besonders bei großen Motoren, den Fertigungsaufwand vermindert.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Thermoplaste und Fertigungsverfahren für die erfindungsgemäße Stator­ abdeckung angegeben. Weiterhin sind Lösungsmerkmale für eine Verbesserung der Wärmeableitung von der Statorwick­ lung aufgezeigt.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Motorläu­ fermotor, der als Propulsionsantrieb für Wasserfahrzeuge und Unterwasser-Arbeitsgeräte ausgebildet ist.

Der Motor besteht aus einem Läufer 1 und einem Stator 2. Der Läufer ist als Propellerrad 15 ausgebildet. Das Rad 15 ist an den Blattenden des Propellers von einem Läufer­ ring 19 eingefaßt und sitzt auf der Läuferwelle 16.

In dem Ring 19 sind die bekannten stabförmigen Permanent­ magnete 17 des Läufers 1 aufgenommen. Der Läuferraum ist von Wasser durchflutet, das an den Stirnwänden des Motors durch Öffnungen in Richtung der Strömungspfeile 11 und 12 ein- und austritt. Eine Läuferabdeckung 18 dichtet die Permanentmagnete 17 gegenüber das auch den Motorspalt durchflutende Wasser ab.

Der Stator 2 des Magnetläufermotors besteht aus einem Sta­ torgehäuse 8, einer Statorwicklung 7, Statorblechen 6, Wär­ meleitelementen 9, einem Einfüllstutzen 20, Vergußmasse 21, einem Außenmantel 10 und der Statorabdeckung 3.

Diese Abdeckung 3 ist aus Composit-Material gefertigt, das sich aus einer statorseitigen glasfaserverstärkten Epoxid­ harzschicht 4 und einer läuferseitigen Schutzschicht 5 aus Polyvinylidenfluorid (PDVF) zusammensetzt. Die Epoxidharz­ schicht kann in alternativer Ausführung auch mit Kohlefa­ sern verstärkt sein. Andere geeignete Materialien für die Läuferseitige Schutzschicht können neben anderen denkbaren Materialien Gummi oder aufgeschmolzenes Äthylenvinylazetat- Pulver (EVA-Pulver) sein. Das zuletzt genannte Material ist z. B. unter dem Namen "Levasint" im Handel.

Die Statorabdeckung 3 ist mit Epoxidharz an den Statorble­ chen befestigt und weist an ihren Stirnseiten angeformte Dichtflansche auf, mit deren Hilfe die Abdeckung 3 vakuum­ dicht in die Statoröffnung eingesetzt ist. Über den ver­ schließbaren Einfüllstutzen 20 ist in einem Vakuumgießver­ fahren druckfest aushärtende Vergußmasse 21 in die Hohl­ räume des Stators eingefüllt. Dadurch ist der Propelleran­ trieb auch bei sehr hohen Wasserdrücken einsetzbar, die in großen Wassertiefen auf die Abdeckung 3 einwirken. Die Druckfestigkeit der Statorabdeckung 3 ist in alternativer Ausführung auch dadurch zu erreichen, daß die Statorhohl­ räume in einem Vakuumgußverfahren mit Öl statt Vergußmasse gefüllt sind und daß das Öl mit einem Druckausgleichsbe­ hälter verbunden ist, dessen Membran auf der Ölabgewandten Seite mit dem Wasserdruck beaufschlagt ist.

Zur Verbesserung des Wärmehaushaltes sind die Wickelkopf­ räume des Stators 2 mit Wärmeleitelementen 9 bestückt. In jeden der beiden Wickelkopfräume sind 6 Wärmeleitelemente auf dem Umfang des Stators mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Die Elemente 9 sind als Kupferformteile ausge­ bildet, umschließen die Wickelköpfe formschlüssig und haben formschlüssigen Kontakt zur Innenfläche des Statorgehäuses 8. Zur weiteren Unterstützung der Wärmeableitung aus dem Stator wird zwischen dem Außenmantel 10 und dem Statorge­ häuse 8 Kühlwasser in Richtung des gezeigten Strömungspfei­ les 13 hindurchgeleitet.

Claims (8)

1. Statorabdeckung für einen Propellerantrieb der aus ei­ nem Magnetläufermotor mit einem als Propeller ausgebildeten Läufer, durchflutbaren Läuferraum und einem druckfest abge­ dichteten Stator besteht, dessen rohrförmige Statorabdec­ kung den Motorspalt durchdringt, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Statorabdeckung (3) des Stators (2) aus einem Composit-Material hergestellt ist, das sich aus einer statorseitigen gewebeverstärkten Epoxidharzschicht (4) und einer läuferseitigen diffusions- und abrasionsbeständigen Schutzschicht (5) zusammensetzt, daß die Statorabdeckung (3) mit Epoxidharz in die Statoröffnung eingeklebt und an den Stirnseiten vakuumdicht abgedichtet ist, daß die Gewebever­ stärkung der Epoxidharzschicht (4) so ausreichend dimensio­ niert ist, daß die Abdeckung (3) bei einer Evakuierung des Statorraumes dem äußeren Luftdruck standhält und daß der Statorraum zum Vakuumvergießen des Stators einen verschließ­ baren Einfüllstutzen (20) aufweist.

2. Statorabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) aus einem gewebeverstärkten Epoxidharzrohr besteht, das auf seiner Innenfläche mit Polyvinylidenfluorid (PDVF) beschichtet ist.

3. Statorabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) aus einem gewebeverstärkten Epoxidharzrohr besteht, das auf seiner Innenfläche mit Gummi beschichtet ist.

4. Statorabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) aus einem gewebeverstärkten Epoxidharzrohr besteht, das auf seiner Innenfläche mit ei­ nem aufgeschmolzenen Äthylenvinylazetat-Pulver (EVA-Pulver) beschichtet ist.

5. Statorabdeckung nach einen der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Stator (2) die Wärmeablei­ tung von der Statorwicklung (7) an das Statorgehäuse (8) durch Wärmeleitelemente (9) aus Kupfer unterstützt ist, welche den Wickelkopf der Statorwicklung (7) formschlüssig umgeben und formschlüssig an die Wandung des Statorgehäu­ ses (8) angedrückt sind.

6. Statorabdeckung nach einen der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Statorgehäuse (8) einen mit Kühlwasser durchströmten Außenmantel (10) aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung der Statorabdeckung nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) auf einem konischen Dorn außerhalb des Stators vorge­ fertigt wird, wobei die PDVF-Schicht um den Dorn gelegt, an ihren aneinanderstoßenden Rändern verschweißt, danach mit Epoxidharz getränkten Verstärkergeweben beschichtet, nach dem Aushärten des Epoxidharzes vom Dorn genommen, aus­ sen spanabhebend auf Maß bearbeitet und mit Epoxidharz in die konisch ausgedrehte Statoröffnung eingeklebt wird.

8. Verfahren zur Herstellung der Statorabdeckung nach ei­ nem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Epoxidharz getränkte Verstärkungsgewebe in die Statoröff­ nung einlaminiert werden, wobei die Wickelkopfräume des Stators mit einer Hinterfütterung abgedeckt sind, daß die Einlaminierung der Epoxidharzgewebe stufenweise mit zwi­ schenzeitlichem Aushärten der Gewebestücke erfolgt, daß nach dem Aushärten der Epoxidharzschicht die Statorabdec­ kung innen spanabhebend auf Maß bearbeitet und im einla­ minierten Zustand mit der Schutzschicht (5) beschichtet wird.