DE4436898A1 - Dynamoelektrische Maschine und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Dynamoelektrische Maschine und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Ein
richtungen und insbesondere auf eine dynamoelektrische Ma
schine und ein Verfahren zur Herstellung der dynamoelektri
schen Maschine.
Die konkurrenzfähige Massenproduktion von dynamoelektri
schen Maschinen in der Form von elektrischen Motoren, wie
sie in Haushaltsgeräten verwendet werden, und anderen Ma
schinen erfordert bei der Entwicklung und Fertigung des Mo
tors eine gleichzeitige Betonung der Geschwindigkeit und
Einfachheit der Fertigung und der Präzision der fertigen
Motorkonstruktion. Darüber hinaus darf jeder Entwicklungs-
oder Fertigungsprozeß keine Kosten hinzufügen außerhalb der
Proportion zu den Einsparungen, die durch die größere Pro
duktion erzielt werden. Somit bezieht sich die Erfindung
auf einen Motor, der Gestaltungs- bzw. Entwicklungsmerkmale
enthält, die für die Geschwindigkeit der Fertigung und die
Präzision des fertigen Produktes optimiert sind.
Es ist allgemein anerkannt, daß die Herstellung des Sta
torkerns bzw. Blechpaketes eines elektrischen Motors auf
wirksamste Weise dadurch ausgeführt werden kann, daß der
Kern aus einem Stapel von Blechen gebildet wird, die aus
einem Blech aus stark magnetisch permeablen Material ausge
stanzt werden. Die Bleche sind häufig quadratisch, weil bei
dieser Form weniger von dem Blechmaterial, aus dem die Ble
che ausgestanzt werden, als Verlust verloren geht. Jedes
Blech wird mit einer mittleren Öffnung und radial verlau
fenden Nuten ausgestanzt, die üblicherweise zur mittleren
Öffnung offen sind. Die mittleren Öffnungen der Statorble
che in dem Stapel bilden die Bohrung des Blechpaketes und
die Nuten bilden die Zähne, die entlang der Länge der Sta
torbohrung verlaufen und die Drahtwicklungen des Motors
aufnehmen. Die Nuten werden symmetrisch um die Mitte der
Mittelöffnung gestanzt, wobei im wesentlichen gleiche Mate
rialmengen entlang jeder der vier Kanten des Bleches ver
bleiben. Somit ist die Größe des Magnetflusses, der von dem
Blechpaket geführt werden kann, im wesentlichen gleich ent
lang allen seinen vier Seiten.
Es ist wichtig, daß die Statorbohrung rund und gerade ist,
so daß der Rotor frei in der Statorkernbohrung umlaufen
kann, während nur ein minimaler Abstand zwischen dem Rotor
und dem Blechpaket verbleibt. Die Geradlinigkeit der Boh
rung wird durch das natürliche Vorhandensein von Abweichun
gen in der Dicke (genannt "Gamma"-Abweichung) des gewalzten
Blechmaterials nachteilig beeinflußt, aus dem die Bleche
gestanzt werden, so daß jedes Blech nicht genau eben ist.
Wenn die Bleche in der gleichen Orientierung übereinander
aufgestapelt werden, wie jedes Blech aus dem Blechmaterial
ausgestanzt wurde, haben die Gamma-Abweichungen die Ten
denz, sich zu addieren anstatt sich aufzuheben. Somit kann
die gebildete Statorbohrung wesentlich gekrümmt und unge
eignet sein, mit dem Rotor in der Weise zusammenzupassen,
daß der Rotor frei in der Statorbohrung umlaufen kann. Das
Stanzen der Mittelöffnungen der Bleche aus dem Blechmate
rial entspannt gewisse Spannungen in dem Material, was zu
der Tendenz führt, daß das Material sich elastisch verformt
aus der runden Form, die durch die Stanzung hervorgerufen
ist, zu einer elliptischen Form. Weitere Abweichungen von
der Rundheit können durch thermische Beanspruchung hervor
gerufen werden, wenn der Statorkern vergütet wird. Wenn
wiederum die Bleche in der Weise aufgestapelt werden, daß
sich die Abweichungen von der Rundheit addieren, kann eine
Bohrung erzeugt werden, die zu elliptisch ist, um den Rotor
aufzunehmen. Bei einem quadratischen Blech mit im wesentli
chen gleichen Materialmengen, die nach dem Stanzen auf al
len vier Seiten verbleiben, kann erwartet werden, daß De
formationen, die eine Abweichung von der Rundheit bewirken,
daß sie im wesentlichen in gleicher Weise entlang zwei
senkrechten Achsen auftreten, die in der Ebene des Bleches
liegen. Demzufolge ist es vorteilhaft, jedes Blech 90° re
lativ zu dem benachbarten Blech in dem Stapel zu drehen, so
daß Gamma-Änderungen und Abweichungen von der Rundheit der
Bleche die Tendenz haben, sich gegenseitig aufzuheben.
In der Vergangenheit war jedoch die 90°-Drehung von jedem
Blech relativ zu dem benachbarten Blech in dem Stapel nicht
praktikabel, wenn Statorkerne für gewisse zwei Drehzahlen
aufweisende Elektromotoren mit zwei Wicklungen gebaut wur
den, die unterschiedliche Polzahlen haben. In einem Motor
mit zwei Drehzahlen, der eine vierpolige Wicklung und eine
sechspolige Wicklung hat, müssen einige der Drahtwindungen,
die die Pole bilden, in den gleichen Statornuten angeordnet
werden. Um für genügend Baum zu sorgen, mußten die Nuten,
wo sich die Wicklungen überlappen, tiefer sein. Dieses Er
fordernis führt eine Asymmetrie in der Anordnung von Nuten
um die Mitte der Mittelöffnung von jedem Blech herum ein
und verkleinert die Materialmenge auf zwei der Blechseiten
relativ zu den anderen Seiten. Ein Ausgleich der Material
menge auf allen vier Seiten kann herbeigeführt werden, in
dem die zwei Seiten mit den tiefsten Nuten verlängert wer
den. Jedoch macht es die Kombination der Asymmetrie der
Nutanordnung und der rechteckigen Form des Bleches unmög
lich, die Bleche 90° relativ zu dem benachbarten Blech beim
Stapeln zu drehen. Das Beste, was derzeit getan werden
kann, besteht darin, die Bleche 180° zu drehen, was keine
Aufhebung von Fertigungstoleranzen gestattet, die so ef
fektiv ist, wie eine 90°-Drehung, und somit wird die
Rundheit und Geradheit der Bohrung in nachteiliger Weise
beeinflußt.
Es ist bekannt, daß zur Entkopplung von Statornut-Harmoni
schen die Rotorstäbe in einem Käfigrotor von einem Induk
tionsmotor schräg angeordnet sein sollten. Typisch wird die
Schrägstellung dadurch herbeigeführt, daß die Rotorbleche,
die den Rotor bilden, leicht in Bezug zueinander gedreht
werden, so daß die Durchlässe, die durch überlappende Nuten
der Rotorbleche gebildet werden, eine im wesentlichen wen
delförmige Bahn haben. Die wendelförmige Schrägstellung
kann unter Verwendung einer Spannvorrichtung von Hand oder
autoinatisch durch eine Maschine ausgeführt werden. In dem
ersten Fall werden wesentliche Arbeitskosten zu der Produk
tion des Rotors hinzuaddiert, und in dem letzten Fall ist
s schwierig, den empfindlichen Vorgang des leichten Dre
hens der Rotorbleche relativ zueinander betriebssicher zu
automatisieren. Weiterhin haben die wendelförmigen Durch
lässe eine treppenstufenförmige Konfiguration, die eine
unerwünschte Turbulenz in dem geschmolzenen Material er
zeugen können, das in die Durchlässe gegossen wird, um die
Rotorstäbe zu bilden. Signifikante Einsparungen können
durch die Implementation einer "geraden" Schrägstellung re
alisiert werden, bei der der Rotorstabdurchlaß aus zwei
glatten, geraden Durchlässen besteht, die sich überlappen,
aber schräggestellt sind. Der schräge Durchlaß wird übli
cherweise dadurch gebildet, daß die Rotornuten asymmetrisch
um eine radiale Linie der Rotorbleche gemacht werden, wobei
die Nuten in der einen Hälfte des den Rotor bildenden
Blechpaketes das Spiegelbild der Nuten in der anderen Hälf
te ist. Zwar ist eine Entkopplung von Nut-Harmonischen be
kannt, indem zwei gerade Durchlässe verwendet werden, die
relativ zueinander schräg verlaufen, aber es besteht gegen
wärtig ein Bedarf für eine derartige gerade Schrägstellung,
die eine bessere Motorleistung für einphasige Motoren lie
fert.
Sobald der Rotor und der Stator gebaut worden sind, muß si
chergestellt sein, daß der Rotor mit der Statorkernbohrung
ausgerichtet ist, wenn der Rotor in die Bohrung eingesetzt
wird. Die Rotorwelle ist üblicherweise für eine freie Rota
tion an ihren Enden in Mittelöffnungen in metallischen End
rahmen oder Lagerschildern gehaltert, die mit dem Stator
kern bzw. Blechpaket verbunden sind. Von Natur aus auftre
tende Toleranzen bei der Herstellung der Mittelöffnungen in
den Endrahmen und der Statorkernbohrung und das Fehlen ei
nes genauen Lokalisierungsmechanismus für die Endrahmen auf
dem Statorkern haben zur Folge, daß viele Rotor/Statorkern
anordnungen nicht fluchtend ausgerichtet sind. Die gegen
wärtige Praxis erfordert die Einführung von Lehren in den
Mittelöffnungen, wo die Rotorwelle aufgenommen wird, um den
Rotor und den Statorkern in eine fluchtende Ausrichtung zu
bringen. Dieses Verfahren gestattet nur eine relativ grobe
Einstellung und erfordert Zeit und Extraarbeit zur Durch
führung.
Der Fertigungsschritt der Befestigung der Rotorwelle auf
den Endrahmen erfordert gegenwärtig ebenfalls viel Arbeit
und Zeit zur Durchführung. Die Enden der Rotorwelle sind
durch Lager in den Mittelöffnungen der Endrahmen ange
bracht, die eine freie Rotation der Rotorwelle um ihre
Längsachse gestatten. Gegenwärtig enthalten die Lager viele
Teile und erfordern eine wesentliche Zeit zum Zusammenbauen
und Installieren in den Endrahmen.
Die inneren Laufringe der Lager, die in den Mittelöffnungen
der Endrahmen gehalten sind, sind üblicherweise an vorbe
stimmten Stellen an der Rotorwelle befestigt. Somit wird
die relative Lage der Endrahmen durch die vorbestimmten
Stellen auf der Rotorwelle bestimmt. Das Vorhandensein von
Toleranzen in den Abmessungen der Rotorwelle, der Endrahmen
und des Statorkerns hat gelegentlich zur Folge, daß der
Statorkern und die Endrahmen nicht so zusammenpassen, wie
sie es bei der Montage der Maschine tun sollten. Eine klei
nere Fehlausrichtung oder strukturelle Unregelmäßigkeit der
Rotorwelle kann dazu führen, daß die Welle beim Drehen
flattert. Das Flattern bewirkt Änderungen in dem Luftspalt
(d. h. der Abstand, der den Rotor und das Blechpaket
trennt), was unerwünschte Geräusche und Schwingungen zur
Folge hat.
Ein weiterer Aspekt der Montage des elektrischen Motors,
der arbeitsintensiv ist, ist die elektrische Verbindung der
Wicklungen mit einer Stecker- und Anschlußanordnung, die
dazu verwendet wird, die Wicklungen mit einer Spannungs
quelle zu verbinden und die Funktion der Wicklungen zum
Starten der Maschine zu steuern. Gegenwärtig werden wenig
stens vier Verbindungen verwendet, um das Anschlußende von
jedem Magnetdraht mit der Stecker- und Anschlußanordnung
elektrisch zu verbinden. Der Magnetdraht wird zunächst mit
einem Anschluß verbunden, der scharfe Kanten hat, die die
Isolation auf den Drähten durchdringen, um elektrischen
Kontakt zu machen, wenn die Anschlüsse gegen den Magnet
draht gekröpft werden. Der scharfkantige Anschluß wird mit
Draht, der eine Kunststoffisolierung hat, verbunden, der
seinerseits mit einem Anschluß auf der Stecker- und An
schlußanordnung verbunden ist. Der Anschluß auf der
Stecker- und Anschlußanordnung wird mit der Schaltungs
anordnung in der Stecker- und Anschlußanordnung verbunden.
Üblicherweise werden nur zwei dieser Verbindungen während
der Montage des Motors hergestellt. Jede Anschlußverbindung
ist aber eine mögliche Stelle für einen Fehler. Weiterhin
erfordert die Verbindung der Stecker- und Anschlußanordnung
mit dem Endrahmen des Motors gegenwärtig getrennte Befesti
gungsglieder. Die Verwendung derartiger Befestigungsglieder
oder alternative Verbindungsverfahren, wie beispielsweise
Schweißen oder Löten, erhöhen die Kosten der Befestigungs
glieder oder des Verbindungsmaterials und die Arbeits
kosten, um die Stecker- und Anschlußanordnung durch das
Anwenden der Befestigungsglieder oder des Verbindungsma
terials zu verbinden.
Um die Motorendrahmen zu erden, ist ein getrennter Montage
schritt für die Erdverbindung erforderlich. Beispielsweise
kann eine Schraube durch einen Endrahmen und in der
Stecker- und Anschlußanordnung aufgenommen sein oder die
Verbindung kann durch isolierten Draht erfolgen. Der iso
lierte Draht wird mit dem Endrahmen durch eine Schraube
oder Klemme verbunden, die zusätzliche Materialien sind,
die zusätzliche Zeit zur Handhabung während der Montage des
Motors erfordern.
Zu den Aufgaben der Erfindung gehört die Schaffung einer
dynamoelektrischen Maschine, die eine schnelle Produktion
gestattet, während die Qualität gleich oder besser sein
soll als die von bestehenden Maschinen des gleichen Typs;
die Schaffung einer derartigen Maschine, die weniger Teile
hat, die Schaffung einer derartigen Maschine, die mit weni
ger Befestigungsgliedern zusammengebaut ist, die Schaffung
einer derartigen Maschine, die eine ökonomische Ausnutzung
von Materialien in ihrer Konstruktion gestattet, die Schaf
fung einer derartigen Maschine, die weniger interne elek
trische Verbindungen aufweist; die Schaffung einer derarti
gen Maschine, die geerdet ist, ohne daß eine zusätzliche
Verdrahtung oder spezielle Erdverbindungen erforderlich
sind; die Schaffung einer derartigen Maschine, die automa
tisch mit Erde verbunden wird entfernt von der Maschine,
wenn sie mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden
wird; die Schaffung einer derartigen Maschine, in der der
Rotor und der Stator genau ausgerichtet sind; die Schaffung
einer derartigen Maschine, die eine Fehlausrichtung oder
strukturelle Unregelmäßigkeit des Rotors aufnimmt, ohne daß
wesentliche Beanspruchungen in der Maschine während des Be
triebs hervorgerufen werden; und die Schaffung einer derar
tigen Maschine, bei der Statornut-Harmonische optimal ent
koppelt werden.
Ferner gehört zu den Aufgaben der Erfindung die Schaffung
eines Verfahrens zur Fertigung einer dynamoelektrischen Ma
schine, die weniger Schritte erforderlich macht, um Kompo
nententeile aneinander zu befestigen; die Schaffung eines
derartigen Verfahrens, bei dem kritische Abmessungen inner
halb engerer Toleranzen gehalten werden, um eine genauere
Ausrichtung des Stators und des Rotors zu erzeugen; die
Schaffung eines derartigen Verfahrens, das weniger einzelne
Befestigungsglieder verwendet; und die Schaffung eines der
artigen Verfahrens, das schnell und mit angemessenen Kosten
ausgeführt werden kann.
Allgemein enthält eine mit zwei Geschwindigkeiten arbei
tende dynamoelektrische Maschine, die nach den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, einen Stator, we
nigstens zwei Wicklungen auf dem Stator, einen Rotor, der
auf dem Stator aufgenommen ist, und Mittel zur Halterung
des Rotors für eine Rotation relativ zu dem Stator. Eine
erste von den zwei Wicklungen hat eine erste Polzahl und
eine zweite der zwei Wicklungen hat eine zweite Polzahl,
die sich von der ersten Polzahl unterscheidet. Eine Anzahl
von Statorblechen, die übereinander aufgestapelt sind, bil
den den Statorkern bzw. das Blechpaket. Jedes Statorblech
weist ein Blech aus einem magnetisch stark permeablen Mate
rial auf, das eine im allgemeinen mittig angeordnete Öff
nung darin und Nuten aufweist, die sich zu der mittleren
Öffnung öffnen und im wesentlichen radial nach außen ver
laufen. Die Nuten sind in einer Anordnung um den Umfang der
Mittelöffnung herum angeordnet und nehmen Drahtwindungen
von den zwei Wicklungen der dynamoelektrischen Maschine
auf, wobei wenigstens einige Nuten Drahtwindungen von bei
den Wicklungen aufnehmen. Die Anordnung von Nuten auf jedem
Statorblechpaket ist symmetrisch zu zwei senkrechten Lini
en, die im allgemeinen in der Ebene des Statorbleches lie
gen und sich im wesentlichen an der Mitte der Mittelöffnung
schneiden, und zu einer diagonalen Linie, die in der Ebene
des Statorbleches liegt, durch die Mitte der Mittelöffnung
verläuft und einen Winkel von 45° mit den senkrechten Lini
en herstellt. Jedes Statorblech in dem Stapel wird 90° re
lativ zu anderen Statorblechen um eine Längsachse von einer
mittleren, einen Rotor aufnehmenden Bohrung des Statorkerns
gedreht, die durch die Mittelöffnungen der Statorbleche in
dem Stapel gebildet ist, wodurch eine Mittelbohrung gebil
det wird, die in einem stärkeren Maße gerade und nahezu zy
lindrisch ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ent
hält eine dynamoelektrische Maschine einen Stator mit einem
Statorkern, der zwei gegenüberliegende Endflächen aufweist,
eine Bohrung durch den Statorkern, die sich von der einen
Endfläche zu der anderen Endfläche erstreckt, und Wicklun
gen mit einer Startwicklung und wenigstens einer Betriebs
wicklung auf dem Stator, wobei jede Wicklung Wicklungslei
ter aufweist, die sich von dem Stator nach außen er
strecken. Erste und zweite gegenüberliegende Endrahmen, die
auf entsprechenden Endflächen des Statorkerns angebracht
sind, haben jeweils eine im allgemeinen mittlere Öffnung.
Eine Rotoranordnung weist eine Welle, die in einer Lager
einrichtung aufgenommen ist, die den zentralen Öffnungen in
den Endrahmen zugeordnet ist, und einen Rotor auf, der für
eine gemeinsame Rotation auf der Welle fest angebracht ist.
Der Rotor ist wenigstens teilweise in der Statorkernbohrung
angeordnet, und der Rotor und der Stator sind für eine mag
netische Kopplung angepaßt bei einer Aktivierung der Wick
lungen für ein Drehen der Welle und des Rotors relativ zu
dem Stator und den Endrahmen. Eine Stecker- und Anschluß
anordnung weist ein Gehäuse, das aus einem Isoliermaterial
hergestellt ist, mehrere Leiteranschlüsse, die elektrisch
mit den Wicklungsleitern verbunden sind, und mehrere elek
trische Verbindungsglieder auf, die von dem Gehäuse vor
stehen und elektrisch mit den Leiteranschlüssen verbunden
sind. Die elektrischen Verbindungsglieder sind dafür auf
gebaut, die Wicklungsleiter mit einer Spannungsquelle zu
verbinden. Ein Erdungsansatz, der auf und in elektrischem
Kontakt mit dem zweiten Endrahmen angebracht ist, wird in
einer Öffnung in dem Gehäuse aufgenommen, wobei der
Erdungsansatz für eine elektrische Verbindung mit Erde
angeordnet ist bei einer Verbindung der elektrischen Ver
bindungsglieder mit Erde.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat eine dynamo
elektrische Maschine einen Stator, Wicklungen, Endrahmen,
Lagermittel und eine Rotoranordnung, wie es in dem vorste
henden Absatz beschrieben ist. Die dynamoelektrische Ma
schine enthält ferner eine Stecker- und Anschlußanordnung,
die ein Gehäuse aus Isoliermaterial aufweist. Ein Schalter,
der in dem Gehäuse untergebracht ist, ist zwischen einem
ersten Schaltmodus, in dem die Start- bzw. Anlaufwicklung
aktiviert wird, und einem zweiten Schaltmodus betreibbar,
in dem die Start- bzw. Anlaufwicklung deaktiviert ist. Meh
rere elektrische Verbindungsstücke sind mit dem Schalter
verbunden und für eine Verbindung mit einer Spannungsver
sorgung vorgesehen, und mehrere Magnetdrahtanschlüsse sind
integral mit dem Schalter verbunden und nehmen die An
schlußenden der Wicklungen auf, um auf diese Weise für eine
direkte Verbindung der Wicklungen mit dem Schalter zu sor
gen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält eine dy
namoelektrische Maschine einen Stator, eine Rotoranordnung,
erste und zweite Endrahmen und erste und zweite Lager. Das
erste Lager ist in einer Mittelbohrung des ersten Endrah
mens angeordnet und auf einer Rotorwelle der Rotoranordnung
fest angebracht, um dadurch eine axiale Bewegung der Rotor
welle relativ zu dem ersten Lager zu verhindern. Das zweite
Lager, das in einer Mittelöffnung des zweiten Endrahmens
angeordnet ist, weist ein Gehäuse und eine Wellenlagerein
richtung auf, die durch das Gehäuse in einem die Welle auf
nehmenden Durchlaß gehaltert ist. Die die Welle lagernde
Einrichtung ist für einen rollenden Eingriff mit der Rotor
welle in dem die Welle aufnehmenden Durchlaß konstruiert
und angeordnet, um die Rotorwelle zu haltern und eine Rota
tion der Rotorwelle um ihre Längsachse zu gestatten. Die
Wellenlagereinrichtung ist frei für eine Verbindung mit der
Rotorwelle.
Es werden auch Verfahren zur Fertigung einer dynamoelektri
schen Maschine angegeben. Gemäß einem Merkmal des Verfah
rens werden Endrahmen jeweils dadurch gebildet, daß aus ei
nem Metallblechrohling gleichzeitig eine im wesentlichen
mittige, die Rotorwelle aufnehmende Öffnung und Lokalisier
mittel ausgestanzt werden, die im Abstand von der Mitte der
Mittelöffnung angeordnet sind, um so die Mitte der Mittel
öffnung relativ zu den Lokalisiermitteln präzise zu loka
lisieren.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen
anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbei
spielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung der Vorder
seite von einem elektrischen Motor,
Fig. 2 ist ein Längsschnitt von dem Motor,
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von dem auseinan
dergezogenen Motor,
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung von dem hinte
ren Endrahmen des Motors, wobei eine Stecker- und Anschluß
anordnung entfernt von dem Endrahmen dargestellt ist,
Fig. 5 ist eine vergrößerte, perspektivische Teildarstel
lung des hinteren Endrahmens und zeigt die Stecker- und An
schlußanordnung, wie sie auf dem Endrahmen angebracht ist,
Fig. 6 ist ein vergrößerter Teilschnitt in der Ebene der
Linie 6-6 in Fig. 5,
Fig. 7 ist eine Vorderansicht der Stecker- und Anschlußan
ordnung und zeigt Lokalisierungsstifte auf der Anordnung,
wie sie in einer Statornut (gestrichelt gezeigt) aufgenom
men ist,
Fig. 8 ist eine Endansicht von der Stecker- und Anschlußa
nordnung und einem Teil des Statorkerns und zeigt den Ein
griff der Lokalisierungsstifte mit diesem,
Fig. 9 ist ein elektrisches Schaltbild von der Stecker-
und Anschlußanordnung, die als in eine Spannungsquelle ein
gesteckt gezeigt ist,
Fig. 10 ist ein vergrößerter Teilquerschnitt von dem Motor
und stellt die Lokalisierknoten der Endrahmen und die Loka
lisieröffnungen des Statorkerns dar,
Fig. 11 ist ein Schnittbild von dem hinteren Endrahmen in
der Ebene der Linie 11-11 in Fig. 4 und zeigt ein Rotor
wellenlager, das in der Mittelöffnung des hinteren Endrah
mens angebracht ist,
Fig. 12 ist ein Längsschnitt des Rotorwellenlagers gemäß
Fig. 11,
Fig. 13 ist eine Endansicht von einem Gehäusestück des Ge
häuses des Rotorwellenlagers,
Fig. 14 ist eine Teilansicht von dem gegenüberliegenden
Ende des Gehäusestückes gemäß Fig. 13,
Fig. 15 ist eine Draufsicht auf ein Statorblech, das den
Statorkern bildet,
Fig. 16 ist eine schematische Darstellung der Herstellung
von Statorblechen und des Statorkerns,
Fig. 17 ist eine perspektivische Darstellung von einer Ro
toranordnung des Motors mit einer Rotorwelle und einem Ro
torkern, wobei Teile des Rotorkerns aufgebrochen gezeigt
sind, um Konstruktionsdetails zu zeigen,
Fig. 18 ist eine Draufsicht auf den Rotorkern, wobei Ab
schnitte bis zu zwei Ebenen aufgebrochen gezeigt sind, um
die drei verschiedenen Rotornutorientierungen innerhalb des
Rotorkerns zu zeigen,
Fig. 19 ist eine vergrößerte Teilansicht von dem Rotorkern
und zeigt eine einzelne Rotornut und stellt in verdeckten
Linien die Orientierung von einer darunterliegenden Nut
dar,
Fig. 20 ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Ro
torkern mit Nuten, die gemäß einer üblichen mathematischen
Vorschrift schräggestellt sind,
Fig. 21 ist ein Diagramm, das zwei bevorzugte Wicklungen
des Motors und zwei andere Wicklungen darstellt.
In den Fig. 1, 3 und 15 ist eine dynamoelektrische Ma
schine in der Form von einem einphasigen zwei Drehzahlen
aufweisenden Induktionsmotor 20 gezeigt, der einen Stator
22 mit einem Kern bzw. Blechpaket 24, das aus einem Stapel
dünner Statorbleche 26 aufgebaut ist, und mit Wicklungen 27
auf dem Statorkern aufweist, die eine vierpolige Start-
bzw. Anlaufwicklung 28, eine vierpolige Betriebswicklung 30
und eine sechspolige Betriebswicklung 32 aufweist. Der Sta
tor 20, der Statorkern 24, die Statorbleche 26 und die
Wicklungen 27 sind allgemein durch ihre entsprechenden Be
zugszahlen angegeben. Die dargestellten Wicklungen sollen
nur als Beispiel dienen, da die Erfindung auch auf andere
dynamoelektrische Maschinen mit anderen Wicklungskonfigura
tionen anwendbar ist. Eine Rotoranordnung, die allgemein
mit 36 bezeichnet ist, enthält einen Rotor 38, der in einer
Bohrung 40 des Statorkerns 24 aufgenommen ist, und eine Ro
torwelle 42, die fest mit dem Rotor verbunden ist. Gegen
überliegende Endabschnitte der Rotorwelle 42 sind in einem
ersten Lager 44 bzw. einem zweiten Lager (allgemein bei 46
angegeben) aufgenommen für eine freie Rotation der Rotoran
ordnung 36 um die Längsachse der Rotorwelle. Wie aus Fig.
2 zu ersehen ist, sind die ersten und zweiten Lager 44, 46
in Mittelöffnungen 48 der ersten und zweiten Endrahmen (die
allgemein mit den Bezugszahlen 50 bzw. 52 versehen sind)
gehalten, die die Rotoranordnung 36 tragen. Eine Stecker-
und Anschlußanordnung, die allgemein mit 56 bezeichnet ist,
ist auf dem zweiten Endrahmen 52 angeordnet, und ein Zen
trifugalmechanismus 58 der bekannten Art ist auf der Rotor
welle 42 neben dem zweiten Endrahmen angebracht. Die End
rahmen 50, 52 sind mit gegenüberliegenden Endflächen des
Statorkerns 24 in Eingriff, wo sie durch Lokalisierknoten
60 sicher lokalisiert sind, die jedem Endrahmen zugeordnet
sind und die in entsprechenden Lokalisierlöchern 62 in den
Endflächen aufgenommen sind. Der Motor 20 ist durch Keile
64 zusammengehalten, die in vorgeformten Kanälen 66 in dem
Statorkern 24 aufgenommen und an ihren Enden 68 (in Fig. 3
gestrichelt gezeigt) umgebogen sind, um die Motorkomponen
ten zusammenzuhalten, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Eines der Statorbleche 26, das mit mehreren anderen Sta
torblechen gleicher Konstruktion aufgestapelt ist, um den
Statorkern bzw. das Blechpaket 24 zu bilden, ist in Fig.
15 gezeigt. Das Blech 26 hat eine im wesentlichen mittige
Öffnung 72 und mehrere Statorzähne 74, die dazwischen Nuten
76 bilden, die sich zu der Mittelöffnung öffnen und sich
von der Mittelöffnung radial nach außen erstrecken. Ein
schnitte 78 an den vier Ecken des Bleches 26 bilden den Ka
nal 66 des Statorkerns 24 (Fig. 3). Wie in Fig. 16 ge
zeigt ist, sind die Bleche 26 aus einem Streifen W (von ei
ner Rolle R) aus einem magnetisch stark permeablen Material
in einer Form D gestanzt. Alle Statorbleche 26 haben vor
zugsweise eine quadratische Form, um eine maximale Ausnut
zung (und entsprechend wenig Abfall) des Materials in dem
Streifen W zu gestatten. Die Nuten 26 sind um den Umfang
der Mittelöffnung 72 herum so geformt und angeordnet, daß
die Anordnung der Nuten symmetrisch zu zwei senkrechten Li
nien L1 und L2 ist, die im allgemeinen in der Ebene des
Statorbleches 26 liegen und die sich im allgemeinen an der
Mitte C der Mittelöffnung schneiden. Die Anordnung der Nu
ten 26 ist auch symmetrisch zu einer diagonalen Linie L3,
die in der Ebene des Statorbleches 26 liegt, durch die
Mitte C der Mittelöffnung 72 verläuft und einen Winkel von
45° mit den senkrechten Linien L1, L2 einschließt.
Anders ausgedrückt, die Größe und Anordnung der Nuten 76
der Statorbleche 26 sind "90° symmetrisch", d. h. jedes
Statorblech, überlagert mit einem anderen Statorblech, kann
relativ zu dem anderen Statorblech um 90° oder jedes Viel
faches davon um eine Achse gedreht werden, die zu der Ebene
der Bleche senkrecht ist und durch die Mitte C der Bleche
verläuft, und die Nuten 76 können im wesentlichen überein
anderliegen und die gleiche Ausdehnung haben. Es sei jedoch
darauf hingewiesen, daß die Rotationssymmetrie der Nuten 76
auch anders als 90° sein könnte. Allgemein gesagt, die Ro
tationssymmetrie der Nuten 76 von N°, wobei N kleiner als
180° ist, gestattet wenigstens eine inkrementale Verbes
serung in der Rundheit und Geradlinigkeit der Statorbohrung
40.
Bekanntlich gestattet die 90°-Symmetrie der Statorbleche 26
den Aufbau eines Statorkerns 24 mit einer geraderen und
mehr zylindrischen Bohrung 40. In dem fertigen Aufbau des
Motors 20 sollten der Rotor 38 und der Umfang der Stator
kernbohrung 40 vorzugsweise den minimalen möglichen Abstand
haben, während eine freie Rotation des Stators in der Boh
rung gestattet wird. Abweichungen der Statorkernbohrung 40
von einem geraden und zylindrischen Aufbau treten übli
cherweise aufgrund einer nicht-gleichförmigen Dicke der
einzelnen Statorbleche 26 ("Gamma-Änderungen") und einer
elliptischen Deformation der Mittelöffnungen 72 auf, die
durch Beanspruchungsentspannungen in dem Material nach dem
Stanzen der Mittelöffnung auftritt. Es wurde gefunden, daß
diese Fehler die Tendenz haben, in gleicher Weise entlang
den Linien L1, L2 aufzutreten, die in Fig. 15 gezeigt
sind. Alle Statorbleche 26 haben die gleiche ursprüngliche
Orientierung, wenn sie aus dem magnetisch hoch-permeablen
Material ausgestanzt und eines nach dem anderen in einer
Vorwärtsrichtung zu einer Stapelstation geführt werden. Die
Drehung von jedem Statorblech 26 aus seiner ursprünglichen
Orientierung 90° relativ zu dem benachbarten Statorblech in
dem Stapel, der den Statorkern 24 bildet, hat zur Folge,
daß die vorgenannten Fehler die Tendenz haben, sich gegen
seitig aufzuheben. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, wird die
Drehung der Statorbleche 26 in einer umlaufenden Trommel B
(die "Stapelstation") ausgeführt werden, in der die Sta
torbleche aufgenommen werden, nachdem sie gestanzt worden
sind. Bevor jedes Statorblech in die Trommel B gedrückt
wird, wird es 90° gedreht, so daß die benachbarten Sta
torbleche 26 in dem Stapel, der das Blechpaket 24 bildet,
relativ zu jeder anderen um 90° aus ihren ursprünglichen
Orientierungen gedreht sind. Das Stapeln und Drehen der
Statorbleche 26 setzt sich fort, bis der Stapel eine vorbe
stimmte Höhe erreicht hat, die der Größe bzw. Länge des
Blechpaketes 24 entspricht.
Die vierpolige Startwicklung 28, die vierpolige Betriebs
wicklung 30 und die sechspolige Betriebswicklung 32 sind
schematisch auf dem Statorblech 26 gezeigt, das in Fig. 15
gezeigt ist. Jede Wicklung 27 hat zwei Magnetdrahtleiter an
gegenüberliegenden Enden der Wicklung, die mit einer Span
nungsquelle verbunden sind, wie es nachfolgend im Detail
beschrieben wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die genaue
Anordnung der Wicklungen 27 anders als die in Fig. 15 ge
zeigte sein kann. Aus dem Wicklungsdiagramm ist ersicht
lich, daß Windungen aus Magnetdraht von verschiedenen Wick
lungen in den gleichen Nuten 76 liegen.
Eine Schwierigkeit in der Ausnutzung des Vorteils, der aus
der 90°-Drehung von jedem Statorblech 27 resultiert, ent
steht, wenn der Statorkern 24 für einen zwei Drehzahlen
aufweisenden Motor der hier beschriebenen Art gewickelt
ist, der zwei Wicklungen aufweist, die jeweils eine unter
schiedliche Polzahl haben (z. B. eine vierpolige Wicklung
30 und eine sechspolige Wicklung 32). Genauer gesagt, die
Schwierigkeit tritt auf, wenn eine der Wicklungen eine Ro
tationssymmetrie hat, die sich unterscheidet von und kein
ganzzahliger Faktor der Rotationssymmetrie der Statorbleche
26 ist. Die Rotationssymmetrie von einer Wicklung ist
gleich dem Winkelabstand der Pole der Wicklung um den Um
fang der Statorkernbohrung 40 herum. In der sechspoligen
Wicklung 32 sind die Pole in Intervallen von 60° um die
Statorkernbohrung 40 herum angeordnet, und keine zwei Pole
der sechs Pole sind im Abstand von 90° zueinander. Wenn die
sechspolige Wicklung 32 um 90° aus einer Anfangsposition
gedreht wird, ist ihr Erscheinungsbild nicht das gleiche
wie es in der Anfangsposition war. Eine Schwierigkeit beim
Wickeln eines Stators mit 90°-Symmetrie tritt allgemein
auf, wenn zwei der Wicklungen eine unterschiedliche Polzahl
haben und die Zahl von einem der Pole eine gerade Zahl ist,
die größer als zwei und nicht ein Vielfaches von vier ist.
Wenn also die sechspolige Wicklung 32 und die vierpolige
Wicklung 30 (oder die vierpolige Startwicklung 28) auf dem
Stator 22 gewickelt werden, müssen einige der Nuten 76 ne
ben zwei Seiten des Bleches wesentlich mehr Windungen aus
Magnetdraht aufnehmen als andere. In der Vergangenheit
wurde eine Anpassung dadurch herbeigeführt, daß die Blech
nuten, die Extrawindungen aus Draht aufnehmen, tiefer ge
macht wurden. Dies führt jedoch eine Asymmetrie in die Nu
tanordnung ein, indem sie nicht mehr 90°-symmetrisch ge
macht sind. Darüber hinaus ist die Materialmenge, um den
durch die Wicklungen erzeugten Magnetfluß zu führen, ent
lang zwei der Kanten des Bleches verkleinert ist. Die Ma
terialmenge entlang jeder Seite des Bleches 26 wird als das
"Joch" des Bleches bezeichnet. Vorzugsweise sollte das Joch
entlang allen vier Rändern des Bleches 26 nahezu gleich
sein. Die Verkleinerung an Material, die durch die Tiefe
der Nuten verursacht ist, kann dadurch ausgeglichen werden,
daß das Blech mit einer langgestreckten rechteckigen Form
versehen wird. Diese rechteckigen Bleche (nicht gezeigt)
sind jedoch nur symmetrisch, wenn sie 180° relativ zueinan
der gedreht werden. Eine kleinere effektive Aufhebung von
Gamma-Abweichungen und elliptischen Deformationen der Mit
telöffnungen 72 tritt bei einer 180°-Drehung der Statorble
che 26 auf, wenn der Statorkern 24 gebildet wird.
Das Statorblech 26 gemäß der Erfindung ist so aufgebaut,
daß es Magnetdraht von den 4- und 6poligen Wicklungen 28,
30, 32 von einem zwei Drehzahlen aufweisenden Motor in ei
ner 90°-symmetrischen Anordnung der Nuten 76 aufnimmt. Das
Joch entlang den vier Umfangsrändern des Bleches 26 ist im
wesentlichen das gleiche, wobei der minimale Abstand y, der
die unterste von allen Nuten 76 und den nächstgelegenen
Rand des Statorbleches 26 trennt, entlang allen vier Rän
dern des Bleches im wesentlichen gleich ist. Jedoch würde
eine sinusförmige Verteilung der Magnetdrahtwindungen an
jedem Pol von jeder Wicklung 27 zur Folge haben, daß ge
wisse Nuten 76 überfüllt und andere Nuten unterfüllt sein
würden. Das Ausmaß, zu dem eine Nut 76 mit Draht gefüllt
ist, wird im allgemeinen als "Nutfüllgrad bzw. Nutfüll
prozentsatz" bezeichnet, wobei dieser Begriff einem Ver
hältnis der Querschnittsfläche des Magnetdrahtes multipli
ziert mit der Windungszahl in der Nut, dividiert durch die
Fläche der Nut, entspricht. Der Nutfüllprozentsatz von je
der Nut 76 sollte größer als etwa 30% und kleiner als etwa
70% sein und sollte vorzugsweise größer als etwa 40% und
kleiner als etwa 60% sein. Um Nutfüllprozentsätze in diesem
Bereich in einem Stator 22 zu erzielen, der aus 90°-symme
trischen Statorblechen 26 aufgebaut ist, ist die räumliche
Verteilung von Magnetdrahtwindungen unter den Nuten 76 an
wenigstens einigen der Pole von einigen der Wicklungen von
einer idealen sinusförmigen Verteilung der Windungen für
die bestimmte Nutzahl des Stators verzerrt. In einigen Nu
ten 76 sind mehr Drahtwindungen angeordnet und in anderen
sind weniger angeordnet als es für eine ideale sinusförmige
Verteilung der Windungen erforderlich wäre. Weiterhin ist
die Verzerrung der Windungen von der sinusförmigen Vertei
lung unähnlich an wenigstens zwei der Pole von einer der
Wicklungen 27, was die Einführung eines kontrollierten Be
trages von geraden Harmonischen beim Erregen der Wicklung
zur Folge hat. Vorzugsweise sollte die Verzerrung in der
Betriebswicklung (d. h. der vierpoligen Wicklung 30 oder
der sechspoligen Wicklung 32) auftreten, die im üblichen
Betrieb des Motors 20 am wenigstens verwendet wird. Eine
Verzerrung wird ausgeführt, um so die Nutfüllprozentsätze
in die bevorzugten Bereiche zu bringen. Ein anderer, weni
ger bevorzugte Weg, Nutfüllprozentsätze in einen akzeptab
len Bereich zu bringen, besteht darin, von einem oder meh
reren der Pole von einer der Wicklungen 27 Windungen zu
entfernen. Die präzise Anordnung der Windungen hängt von
der Größe des Stators 22, der Anzahl der Wicklungen 27 und
der Pole in jeder Wicklung und auch von den gewünschten Be
triebscharakteristiken des Motors 20 ab.
Zwei bevorzugte Wicklungskonfigurationen für den Motor 20
gemäß der Erfindung mit einem 36 Nuten aufweisenden Stator
22, der mit einer vierpoligen Startwicklung (bezeichnet mit
"4P START"), einer vierpoligen Hauptwicklung (bezeichnet
mit "4P HAUPT") und einer sechspoligen Wicklung (bezeichnet
mit "6P") gewickelt ist, sind in Fig. 21 dargestellt und
mit einer sinusförmigen Wicklung und einer anderen Wicklung
verglichen. Die mit Buchstaben versehenen Spalten stellen
Nuten in dem Stator 22 dar, wie es auf dem in Fig. 15 ge
zeigten Statorblech 26 angegeben ist, und die Linien zwi
schen den Spalten stellen die Zähne 74 des Stator dar. Die
Zahlen in den Spalten sind die Windungszahlen, die in der
Nut für eine bestimmte Wicklung aufgenommen ist, und jede
Reihe der Zahlen stellt die Verteilung von Windungen für
die Wicklung dar, die an der rechten Seite der Reihe ge
zeichnet ist. Die vier Reihen sind in vier vertikal beab
standeten Gruppen von drei Reihen angeordnet, wobei jede
Gruppe alle Wicklungen auf einem gegebenen Stator dar
stellt. An der Unterseite von Fig. 21 sind die Lage und
die Spulenweite der Spulen von jedem Pol für jede der Wick
lungen durch geschachtelte Klammern schematisch angegeben.
Die Klammern stellen allgemein die möglichen Weiten der
Spulen dar, aber tatsächlich kann der Entwickler wählen,
eine der in Klammern gezeigten Weiten nicht vorzusehen. In
Wicklungsgruppen, wo es gewählt worden ist, bestimmte
Spannweiten nicht vorzusehen, ist die Zahl "0" in den Nuten
angeordnet worden, wo Drahtwindungen, die diese Spulenweite
aufweisen, normalerweise aufgenommen werden würden. Der
Fall, wo eine bestimmte Nut oder Nuten 26 an dem Innenteil
des Poles liegen und kein Draht in ihnen angeordnet ist,
ist das Fehlen von Draht durch gestrichelte Linien "---"
bezeichnet.
Die oberste Gruppe von Wicklungen ist eine sinusförmige
Verteilung von Windungen für den hier dargestellten, 36 Nu
ten aufweisenden Stator 22. Eine sinusförmige Wicklungskon
figuration wird üblicherweise für eine beste Motor-Perfor
mance bevorzugt. In diesem Fall sind jedoch einige der Nu
ten zu voll und andere relativ leer, was sie für eine Fer
tigung vollständig inpraktikabel macht. Die zweite Wick
lungsgruppe von oben in dem Diagramm gemäß Fig. 21 ist ein
erster Versuch, die Ungleichheit in der Zahl von Windungen,
die in entsprechenden Nuten 76 aufgenommen sind, zu ver
kleinern. Diese zweite Wicklungskonfiguration nutzt zwar
die Nuten besser aus, indem die Windungen von der sinusför
migen Konfiguration verzerrt wird, sie ist aber unpraktisch
für eine Fertigung. Die dritten und vierten Gruppen von
oben sind für eine Fertigung geeignete Wicklungskonfigura
tionen und von ihnen wird angenommen, daß sie innerhalb ak
zeptabler Parameter arbeiten.
Der vollständige Stator 22 wird zusammen mit der Rotoran
ordnung 36 in der fertigen Anordnung des Motors 20 durch
die ersten und zweiten Endrahmen 50, 52 gehaltert. Der Ro
tor 38 ist innerhalb der Statorbohrung 40 aufgenommen und
befindet sich in einem kleinen Abstand zu dem Statorkern 24
in der Statorkernbohrung. Die Endrahmen 50, 52 sind jeweils
aus Metallblech gebildet, das zu einer becherförmigen Kon
figuration mit im wesentlichen quadratischen, ebenen inne
ren und äußeren Flächen (die mit 90 bzw. 92 bezeichnet
sind) und einem Kragen 94 geformt ist, der von der Innen
fläche 90 des Endrahmens nach außen vorsteht. Vier Füße 96
verlaufen von den Außenrändern des Kragens 94 an den Ecken
der Endrahmen 50, 52 seitlich nach außen. Die Mittelöffnung
48 von jedem Endrahmen ist im wesentlichen rohrförmig, und
eine nach innen vorstehende Halterungslippe 98, die die
Mittelöffnung an ihrem axial äußeren Ende schmaler macht,
ist für einen Eingriff mit dem Lager (44 oder 46) angeord
net, das in der Öffnung aufgenommen ist. Gemäß den Fig.
4 und 5 wird Material von den Endrahmen 50, 52 an auf dem
Umfang im Abstand angeordneten Stellen um ihre entsprechen
den Mittelöffnungen 48 entfernt, wobei Entlüftungen 100 üb
rigbleiben, die eine Zirkulation von Kühlluft durch den Mo
tor gestatten. Es wird jedoch nicht das gesamte Material an
der Stelle der Entlüftungen 100 von den Endrahmen 50, 52
entfernt. An jeder Entlüftung 100 bleibt Material übrig,
das einen Halterungsansatz 102 bildet, der sich von dem in
neren Ende der Mittelöffnung 48 an dem Umfang der Öffnung
axial nach innen erstreckt.
Das erste Lager 44 weist einen inneren Laufring 106, einen
äußeren Laufring 108 und Kugellager 109 auf, die in den
Laufringen (Fig. 1 und 3) aufgenommen sind. Der innere
Laufring 106 ist mit der Rotorwelle 42 der Rotoranordnung
36 neben dem einen Ende fest verbunden, und die Welle und
das erste Lager 44 sind in der Mittelöffnung 48 in dem er
sten Endrahmen 50 angeordnet, wobei der äußere Laufring des
ersten Lagers mit der Halterungslippe 98 in Eingriff ist.
Die Halterungsansätze 102 werden nach innen deformiert ge
gen den äußeren Ring 108 des ersten Lagers 44, so daß das
erste Lager in der Mittelöffnung 48 zwischen der Halte
rungslippe 98 und Halterungsansätzen (Fig. 2) eingeschlos
sen ist. Somit ist der erste Endrahmen 50 relativ zu dem
ersten Lager 44 und dem Rotor 38 sicher angeordnet. Das
zweite Lager 46, das nachfolgend näher beschrieben wird,
und das gegenüberliegende Ende der Rotorwelle 20 sind in
der Mittelöffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 angeordnet.
Das zweite Lager 46 ist in der Mittelöffnung 48 zwischen
den Halterungsansätzen 102 und der Halterungslippe 98 des
zweiten Endrahmens 52 in der gleichen Weise eingeschlossen
wie das erste Lager 44 (Fig. 5).
Die relative radiale Position des Stators 22 und der Roto
ranordnung 36 wird durch die Lokalisierknoten 60 und Loka
lisierlöcher 62 gesteuert, die den ersten und zweiten End
rahmen 50, 52 und dem Statorkern 24 zugeordnet sind. Die
Endrahmen 50, 52 enthalten jeweils vier Lokalisierknoten
60, einen auf jedem der vier Füße 96 des Endrahmens. Wie am
besten in Fig. 10 zu sehen ist, wird jeder Lokalisierkno
ten 60 in einem entsprechenden Lokalisierloch 62 aufgenom
men, der in der Endfläche des Statorkerns 24 gebildet ist,
wodurch der Statorkern und die Endrahmen 50, 52 sicher in
radialer Richtung lokalisiert beziehungsweise positioniert
werden. Die Knoten 60 werden vorzugsweise dadurch gebildet,
daß die Endrahmen 50, 52 an den Füßen 96 so gestanzt wer
den, daß die Knoten beim Zusammenbau der Endrahmen mit dem
Stator 22 von den Füßen eine wesentliche Strecke nach außen
ragen in die Löcher hinein. Eine sichere Positionierung der
Endrahmen 50, 52 und des Statorkerns 24 erzeugt auch eine
sichere Positionierung der Rotoranordnung 36 und des Sta
torkerns 24 aufgrund der ersten und zweiten Lager 44, 46,
die in den Mittelöffnungen 48 der entsprechenden Endrahmen
eingeschlossen werden. In dem bevorzugten Ausführungsbei
spiel werden die Lokalisierknoten 60 und die Mittelöff
nungen 48 der Endrahmen 50, 52 während des gleichen Hubes
der Stanzform aus dem Metallblech-Rohling gestanzt, wodurch
eine enge Toleranz für den Abstand von der Mitte der Mit
telöffnungen 48 und der Mitte der Lokalisierknoten 60 bei
behalten wird. In ähnlicher Weise werden die Lokalisier
löcher 62 in jedem Statorblech 26 während des gleichen Hu
bes der Presse gebildet, die die Mittelöffnung 72 des Ble
ches bildet, so daß der Abstand zwischen der Mitte der Sta
torbohrung 40, die durch die gestapelten Statorbleche 26
gebildet wird, und der Mitte der Lokalisierlöcher 62 inner
halb einer engen Toleranz gehalten wird. Die Einhaltung
dieser engen Toleranzen gestattet wiederum, daß die rela
tive radiale Position der Rotoranordnung 36 und des Stator
kerns 24 innerhalb eines engen Bereiches für jeden gefer
tigten Motor 20 gehalten wird.
Die Lokalisierknoten 60 der Endrahmen 50, 52 sind auf einer
Erhebung 112 angeordnet, die auf jedem Fuß 96 der Endrahmen
ausgebildet ist und von einer nach innen gerichteten Ober
fläche 114 des Fußes nach innen vorsteht (Fig. 4). Wie in
Fig. 10 gezeigt ist, sind die Erhebungen 112 diejenigen
Abschnitte des Fußes 96 von jedem Endrahmen 50, 52, die mit
einer entsprechenden Endfläche des Statorkerns 24 in Ein
griff sind. Alle Erhebungen 12 auf jedem Endrahmen 50, 52
werden zur gleichen Zeit in der Stanzform ausgebildet, so
daß ihre relative Lage sehr präzise ist, insbesondere mehr
als die relative Lage der nach innen gerichteten Oberflä
chen 114 der Füße 96. Die Erhebungen 112 auf jedem Endrah
men 50, 52 sind im allgemeinen in einer Ebene angeordnet,
so daß, wenn sie mit dem Statorkern 24 in Eingriff sind,
der Endrahmen nicht in unerwünschter Weise schräg oder ge
spannt ist in bezug auf den Statorkern. Als eine direkte
Konsequenz ist die Längsachse der Rotorwelle 42 besser mit
der Mittellinie der Statorkernbohrung 40 ausgerichtet.
Gemäß den Fig. 3 und 11-14 enthält das zweite Lager 46
ein aus Kunststoff bestehendes, rohrförmiges Gehäuse, das
aus ersten und zweiten Stücken (allgemein bei 116 bzw. 118
angegeben) gebildet ist und einen eine Welle aufnehmenden
Durchlaß 120 aufweist. Ein einen ringförmigen Laufring bil
dendes Teil 122 ist in dem eine Welle aufnehmenden Durchlaß
120 angeordnet und erstreckt sich um den die Welle aufneh
menden Durchlaß herum. Mehrere lange, dünne Nadellager 124
(breit "Wellenlagermittel" genannt) sind in dem Laufring
des den Laufring bildenden Teils 120 angeordnet und sind
mit der Rotorwelle 42 in dem Wellenaufnahmedurchlaß 120 in
Eingriff. Die Rotorwelle 42 ist durch den Wellenaufnahme
durchlaß 120 des zweiten Lagers aufgenommen und gehaltert
für eine Rotation durch Eingriff mit den Nadellagern 124,
aber sie ist frei von jeder festen Verbindung mit dem zwei
ten Lager. Somit sind die Welle 42 und das zweite Lager 46
frei, um in Längsrichtung zueinander zu gleiten, so daß die
Lage des zweiten Lagers auf der Rotorwelle durch den Ein
griff des zweiten Endrahmens 52 mit dem Statorkern 24 be
stimmt ist.
Die ersten und zweiten Stücke 116, 118 des zweiten Lagerge
häuses sind im wesentlichen gleich, wobei jedes eine zylin
drische Außenwand 126, die für eine Aufnahme mit enger Pas
sung in der Mittelöffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 be
messen ist, und eine im wesentlichen zylindrische Innenwand
128 aufweist, die konzentrisch mit und im Abstand radial
innen von der Außenwand ist. Wie in Fig. 13 gezeigt ist,
sind die Außen- und Innenwände 126, 128 durch drei im all
gemeinen dünne, bogenförmige Wandabschnitte 130 verbunden,
die sich zwischen den Innen- und Außenwänden erstrecken.
Die bogenförmigen Wandabschnitte 130 sind mit Winkelabstand
zueinander um den Wellenaufnahmedurchlaß 120 herum durch
bogenförmige Freistellen 132 angeordnet. Die Anordnung von
bogenförmigen Wandabschnitten 130 und Freistellen 132 ist
so, daß die relative Lage der Wandabschnitte und Freistel
len um eine Querlinie L4 exakt umgekehrt ist. Wenn also das
zweite Stück 118 um die Linie L4 gedreht und mit dem ersten
Stück 116 in Eingriff gebracht wird, sind die Wandabschnit
te 130 des ersten Stückes in den Freistellen 132 des zwei
ten Stückes aufgenommen und umgekehrt. Die Wandabschnitte
130 des ersten und zweiten Stückes 116, 118 bilden eine
durchgehende Ringwand 134, wenn die ersten und zweiten
Stücke zusammengepaßt sind.
Eine Vormontage des zweiten Lagers 46 wird ausgeführt, in
dem das den Laufring bildende Teil 122 in das erste Stück
116 des Gehäuses eingebaut wird. Das den Laufring bildende
Teil 122 greift in eine positionierende Schulter 136 ein,
die in dem ersten Stück 116 ausgebildet ist und von dem er
sten Stück nach außen vorsteht. Das zweite Stück 118 glei
tet über den freiliegenden Abschnitt des den Laufring bil
denden Teils 122 und in einen Eingriff mit dem ersten Stück
116. Das den Laufring bildende Teil greift in eine andere
lokalisierende Schulter 138 in dem zweiten Stück 118 ein,
und die Wandabschnitte 130 der ersten und zweiten Stücke
fassen in der vorstehend beschriebenen Weise zusammen, um
die durchgehende Wand 134 zu bilden. Die ersten und zweiten
Stücke 116, 18 werden zeitweise durch Reibungspassungen
auf dem den Laufring bildenden Teil 122 gehalten, und es
gibt vorzugsweise keine getrennte Verbindung der Stücke an
einander. Beim Einbau des zweiten Lagers 46 in die Mittel
öffnung 48 des zweiten Endrahmens 52 und beim Biegen der
Halterungsansätze 102 gegen das zweite Stück 118 werden die
ersten und zweiten Stücke zusammengehalten durch Eingriff
mit den Halterungseinsätzen und der Halterungslippe 98 der
Mittelöffnung 48. Es sei darauf hingewiesen, daß das zweite
Lager als ein Stück oder auf andere Weise ausgebildet wer
den kann, als es hier präzise beschrieben worden ist.
Die Rotorwelle 42 kann sich durch den Wellenaufnahmedurch
laß 120 des zweiten Lagers 46 in einem Winkel zur Längsach
se L5 des Wellenaufnahmedurchlasses in der undeformierten
Konfiguration des zweiten Gehäuselagers erstrecken. In
diesem Fall verformt sich die Wand 134, indem sie sich aus
ihrer Ebene auslenkt, damit der Wellenaufnahmedurchlaß 120
geschwenkt werden kann, um sich selbst mit der Längsachse
LA der Rotorwelle 42 im wesentlichen auszurichten. Jedoch
hat die Wand 134 eine ausreichende Festigkeit, um einer
Längsbewegung der Rotorwelle 42 in Richtungen senkrecht zu
ihrer Längsachse LA zu widerstehen, so daß die Welle nicht
flattert, wenn sie im Betrieb umläuft. Das Kunststoffmate
rial der Gehäusestücke 116, 118 des zweiten Lagers hat ei
nen bevorzugten Elastizitätsmodul in dem Bereich von 28 000
bis 56 000 kg/cm² (400 000 bis 800 000 psi). Es wird ange
nommen, daß ein Elastizitätsmodul des Kunststoffes von so
gar 170 000 kg/cm² (2 500 000 psi) noch gestatten würde,
daß das zweite Lager 46 richtig arbeitet. Stahl und andere
Materialien mit weit größeren Elastizitätsmodulen könnten
verwendet werden, wenn sie genügend dünn gemacht werden.
Um das Geräusch im Betrieb zu vermindern, wird der Spalt
zwischen den Nadellagern 124 und der Rotorwelle 42 dadurch
aufgenommen, daß das zweite Lager 46 absichtlich schräg ge
stellt wird relativ zur Längsachse LA der Rotorwelle 42.
Die Schrägstellung wird durch eine asymmetrische Ausbildung
(allgemein "Schrägstelleinrichtung") auf dem Gehäuse her
beigeführt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei longitudinal und radial gegenüberliegende Vorsprünge
140 auf den Außenwänden 126 der ersten und zweiten Gehäuse
stücke 116, 118 aufweist (siehe Fig. 12 und 14). Der dem
ersten Gehäusestück 116 zugeordnete Vorsprung 140 kommt mit
der Halterungslippe 98 in der Mittelöffnung 48 des zweiten
Endrahmens 52 in Eingriff, wodurch das zweite Lager 46 re
lativ zu dem zweiten Endrahmen in der Mittelöffnung gekippt
wird. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Vorsprung 140
so bemessen, daß die Längsachse L5 des Wellenaufnahmedurch
lasses 120 einen Winkel von etwa 1° mit der Längsachse LA
der Rotorwelle 42 ausbildet. Der in Fig. 2 gezeigte Winkel
ist zu Darstellungszwecken stark vergrößert worden. Die ab
sichtliche Fehlausrichtung der Achsen der Wellenaufnahme
öffnung 120 und der Rotorwelle 42 bewirkt, daß die Welle
gegen die Nadellager 124 anliegt und die Wand 134 elastisch
verformt. Die Elastizität des Wandmaterials sorgt für eine
Reaktionskraft gegen die Rotorwelle 42, so daß die Nadella
ger 124 gegen die Welle gehalten werden. Dieser konstante,
erzwungene Eingriff der Rotorwelle 42 und der Nadellager
124 verkleinert in signifikanter Weise das Geräusch während
des Betriebs.
Der Vorsprung 140 auf dem zweiten Gehäusestück 118 ist
nicht notwendig, um die gewünschte Schrägstellung des zwei
ten Lagers 46 relativ zur Längsachse der Rotorwelle 42 zu
erzeugen. Selbstverständlich ist der Vorsprung 140 auf dem
zweiten Stück 118 vorhanden, da es einen gleichen Aufbau
besitzt wie das erste Stück 116. Ein Weglassen des Vor
sprunges 140 auf einem der Gehäusestücke würde vollständig
getrennte Formen für die zwei Stücke 116, 118 erfordern,
was vom Standpunkt der Kosten und der Einfachheit der Fer
tigung unerwünscht ist. Jedoch erleichtert der Vorsprung
140 auf dem zweiten Stück 118 auch die Installation des
zweiten Lagers 46 in der Mittelöffnung 48 des zweiten End
rahmens 52 mit der gewünschten Schrägstellung. Dabei ist
auch der Vorsprung auf dem zweiten Stück für einen Eingriff
mit einem Einbauwerkzeug (nicht gezeigt) aufgebaut, das
eine ebene Fläche besitzt, die mit dem radial inneren Ende
des zweiten Stückes 118 in Eingriff kommt, um das zweite
Lager 46 in die Mittelöffnung 48 des zweiten Endrahmens 52
zu schieben. Der Vorsprung 140 auf dem zweiten Stück 118
bewirkt, daß das zweite Stück und somit das gesamte zweite
Lager 46 in der gleichen Richtung schräggestellt wird wie
der Eingriff des Vorsprungs 140 auf dem ersten Stück 116
mit der Halterungslippe 98. Somit wird die gewünschte Feh
lausrichtung erzielt, selbst wenn, wie es von Zeit zu Zeit
vorkommen kann, der Vorsprung 140 auf dem ersten Stück 116
nicht vollständig auf der Halterungslippe 98 in der Mittel
öffnung 48 sitzt.
Die Wicklungen 27 können mit einer elektrischen Spannungs
quelle über die Stecker- und Anschlußanordnung 26 verbunden
werden, die auf dem zweiten Endrahmen 52 des Motors 20 an
gebracht ist. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, weist die
Stecker- und Anschlußanordnung 56 ein zweistückiges Ge
häuse, das allgemein bei 150 gezeigt ist und aus Isolier
material hergestellt ist, und mehrere Leiteranschlüsse 152
auf, die die Magnetdrahtleiter 80 aufnehmen, die von den
Wicklungen 27 ausgehen. Die Leiteranschlüsse 152 haben je
weils eine geriffelte Formation 154, die mehrere scharfe
Kanten aufweist, so daß, wenn die Leiteranschlüsse 152 auf
die Magnetdrahtleiter gekröpft werden (wie es für den obe
ren Anschluß in Fig. 7 gezeigt ist), die Isolierung des
Magnetdrahtes von den scharfen Kanten durchdrungen wird, um
eine elektrische Verbindung herzustellen. In dem bevorzug
ten Ausführungsbeispiel sind die Leiteranschlüsse 152 unter
dem Handelsnamen AMPLIVAR erhältliche Anschlüsse, die von
der Firma AMP, Inc. von Harrisburg, Pennsylvania, gefertigt
werden. Gemäß Fig. 9 ist ein Schalter 157, der Teil einer
Schalteranordnung (allgemein mit 155 bezeichnet) bildet,
die in dem Gehäuse 150 untergebracht ist, zwischen einem
ersten Schaltmodus (in ausgezogenen Linien) gezeigt, in der
die Startwicklung 28 aktiviert ist, und einem zweiten
Schaltmodus (gestrichelt gezeigt) betätigbar, in dem die
Startwicklung nicht aktiviert ist. Der Schalter 154 wird
durch den Zentrifugalmechanismus 58 in bekannter Weise be
tätigt. Im allgemeinen rotiert der Zentrifugalmechanismus
58 um die Rotorwelle 42 und betätigt, wenn die Umdrehungen
der Welle einen vorbestimmten Wert erreichen, einen Hebel
arm 159, der den Schalter 157 öffnet. Wie in Fig. 5 ge
zeigt ist, sind mehrere elektrische Verbindungsstücke (die
der Reihe nach mit den Bezugszahlen 156a-156f bezeichnet
sind), die von dem Gehäuse 150 vorstehen, elektrisch mit
den Leiteranschlüssen 152 durch die Schalteranordnung ver
bunden. Die elektrischen Verbindungsstücke 156a-156f sind
als Stecker ausgebildet für eine Steckverbindung mit einer
elektrischen Spannungsquelle.
Die Schalteranordnung 155 hat einen üblichen Aufbau und ist
in Fig. 9 schematisch als Teil der elektrischen Schal
tungsanordnung gezeigt, die die Wicklungen 27, einen Stec
ker 160 von der Spannungsquelle und Steuerschalter auf
weist, die der Spannungsquelle zugeordnet sind. Zwei Leiter
162, 164 sind auf entsprechende Weise zwischen elektrischen
Verbindungsstücken 156b und 156c und zwei Anschlußstiften
166, 168 von einem zweipoligen Drehzahlwähl-Umschalter 170
angeordnet. Der Drehzahlwählschalter 170 hat einen bewegba
ren Arm 172 für eine selektive Stromkreisschließung mit
seinen kooperierenden Stiften 166, 168 und der Schalterarm
172 ist elektrisch mit einem Leitungsanschluß LT1 verbun
den. Ein Schalter 173, der in der Schaltungsanordnung zwi
schen dem elektrischen Verbindungsstück 156a und der sechs
poligen (Niederdrehzahl-)Wicklung 32 angeordnet ist, ist
in seiner Motorstartstellung gezeigt, in der die vierpolige
(Hochdrehzahl-)Wicklung 30 aktiviert wird, selbst wenn der
Arm 172 des Wählschalters 170 zu dem Stift 168 für den Nie
derdrehzahlbetrieb des Motors 20 bewegt worden ist. Der
Schalter 173 wird als eine Folge der Betätigung des Hebel
arms 159 durch den Zentrifugalmechanismus 58 bewegt, um die
vierpolige Wicklung 30 auszuschalten und die sechspolige
Wicklung 32 einzuschalten, wenn der Motor die vorbestimmte
Drehzahl erreicht. Wenn eine hohe Drehzahl (d. h. die vier
polige Wicklung 30) gewählt ist, indem der Arm 172 in einen
Eingriff mit dem Stift 166 bewegt wird, hat die Bewegung
des Schalters 173 aus dem elektrischen Kontakt mit der
vierpoligen Wicklung selbstverständlich nicht die Folge,
daß die sechspolige Wicklung 32 eingeschaltet oder die
vierpolige Wicklung 30 ausgeschaltet wird.
Ein weiterer Leitungsanschluß LT2 ist durch einen Leiter
174 mit dem elektrischen Verbindungsstück 156f verbunden,
wobei die Leitungsanschlüsse LT1, LT2 die Spannungsquelle
bilden. Ein zweipoliger, reversierender Umschalter 176 mit
einem bekannten Aufbau wird verwendet, um die Richtung des
Stroms durch die Startwicklung 28 und infolgedessen die
Drehrichtung des Motors 20 zu steuern. Ein Leiter 178 ver
bindet den reversierenden Schalter 176 mit einem Anschluß
stift 166 des Drehzahlwählschalters 170. Andere Leiter, die
mit 180a-180c bezeichnet sind, verbinden den reversieren
den Schalter 176 mit elektrischen Verbindungsstücken 156d,
156e bzw. 156a. Ein Erdleiter 182 verbindet den zweiten
Endrahmen 52 mit Erde, wie es nachfolgend näher beschrieben
wird.
Das Gehäuse 150 der Stecker- und Anschlußanordnung 56 ist
mit einem integralen Gehäuseteil 186 zur Aufnahme einer
Thermosicherung versehen, die allgemein bei 188 gezeigt ist
(sie ist in Fig. 3 als aus dem Gehäuseteil herausgezogen
gezeigt) und die den Motor 20 vor Überlasten schützt. Die
Thermosicherung 188 hat ein Gehäuse 189 und zwei Kontakt
stücke 190, die für eine Verbindung mit der Schalteranord
nung 155 vorstehen. Die Thermosicherung 188 kann in das Ge
häuseteil 186 eingesetzt werden, wobei die Kontaktstücke
190 in das Gehäuse 150 im wesentlichen in Übereinstimmung
mit den Kontaktstücken 192 der Schalteranordnung 155 (Fig.
9) hineinragen. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, sind zwei Öff
nungen 194 auf jeder Seite des Gehäuses 150 an der Verbin
dungsstelle des Kontaktstückes 190 der Thermosicherung und
den Kontaktstücken 192 (in Fig. 7 nicht zu sehen) der
Schalteranordnung angeordnet. Ein Verbindungswerkzeug
(nicht gezeigt) wird durch die Öffnungen 194 eingeführt, um
die Kontaktstücke 190 der Thermosicherung mit den Kontakt
stücken 192 der Schalteranordnung zu verbinden (beispiels
weise durch Löten).
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist die Stecker-
und Anschlußanordnung 56 in einem Ausschnitt 200 gehaltert,
der in dem Kragen 94 des zweiten Endrahmens 52 ausgebildet
ist, ohne daß eine feste Verbindung mit dem Endrahmen oder
einem anderen Teil des Motors 20 vorgesehen ist. Nutbil
dende Formationen, die allgemein bei 202 angegeben sind,
auf jeder Seite des Stecker- und Anschlußgehäuses 150 bil
den Nuten 204, die entsprechende Randkanten 206 von dem
zweiten Endrahmen 52 aufnehmen, die den Ausschnitt 200 be
grenzen. Die Nuten 204 sind so bemessen, daß die Nutbil
dungsformationen 202 die Randkanten 206 des zweiten Endrah
mens in den Nuten ergreifen, um eine Halterung der Stecker-
und Anschlußanordnung 56 in ihrer Lage zu erleichtern. Die
nutbildenden Formationen 202 ergreifen jedoch die Randkan
ten 206 des zweiten Endrahmens 52 nicht so fest, daß die
Stecker- und Anschlußanordnung 56 nicht manuell in den
Ausschnitt 200 hineingeschoben und aus diesem herausgezogen
werden könnte. Die Stecker- und Anschlußanordnung 56 ist
weiterhin in ihrer Lage in dem Ausschnitt 200 durch lokali
sierende Stiftmittel befestigt, die in diesem Ausführungs
beispiel einen einzelnen, im wesentlichen dreieckigen Loka
lisierungsstift 208 im wesentlichen neben dem einen Ende
der Stecker- und Anschlußanordnung, und zwei ebene Endflä
chen 210 der Nutbildungsformationen 202 aufweisen, die ne
ben dem gegenüberliegenden Ende der Stecker- und Anschlußa
nordnung angeordnet sind. Der Lokalisierungsstift 208 und
die ebenen Endflächen 210 sind mit dem Gehäuse 150 als ein
Stück ausgebildet. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, greifen der
Lokalisierungsstift 208 und die ebenen Endflächen 210 an
der einen Endfläche des Blechpaketes 24 an und drücken die
Stecker- und Anschlußanordnung 56 gegen den zweiten Endrah
men 52 an dem geschlossenen Ende des Ausschnittes 200. Ein
zylindrischer Vorsprung 212 an dem axial inneren Ende des
Lokalisierungsstiftes 208 wird in einer der Nuten 76 des
Stators aufgenommen. Somit ist ersichtlich, daß die
Stecker- und Anschlußanordnung 56 an dem Motor 20 ohne
Schweißen und ohne irgendwelche Muttern, Schrauben oder
andere Befestigungsvorrichtungen angebracht ist.
Die ersten und zweiten Endrahmen 50, 52 des Motors sind
durch Verbindung mit der Erde, die der Spannungsquelle
zugeordnet ist, (z. B. dem Rahmen einer Waschmaschine),
durch ein Erdansatzstück geerdet, das allgemein mit der
Bezugszahl 218 versehen ist und als ein Stück mit dem
zweiten Endrahmen ausgebildet ist. Wie in den Fig. 4 und
5 gezeigt ist, ist das Erdansatzstück 218 an der Unterseite
des Ausschnittes 200 in dem zweiten Endrahmen 52 angeord
net. Der Ausschnitt 200 wird in dem Metallblechrohling an
einer Stelle ausgebildet, die der einen Seite des Kragens
94 des zweiten Endrahmens 52 entspricht. Das Metall wird
jedoch nicht vollständig entfernt und ein Teil bleibt als
eine Klappe 220, die an der Unterseite des Ausschnittes 200
von dem zweiten Endrahmen 52 seitlich nach außen verläuft.
Das Erdansatzstück 218 wird aus dem Material in der Klappe
220 ausgestanzt und gebogen, um von der Klappe axial nach
innen vorzustehen. Ein elektrischer Verbinderabschnitt 222
des Erdansatzstückes 218 ragt von dem Rest des Ansatz
stückes radial nach außen, und ein stabilisierender Finger
224 erstreckt sich axial innen von dem elektrischen Ver
binderabschnitt.
Das Gehäuse 150 der Stecker- und Anschlußanordnung ist mit
einer Öffnung 228 versehen, die beim Einsetzen der Stecker-
und Anschlußanordnung 56 in den Ausschnitt 200 das Erdan
satzstück 218 aufnimmt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist der
elektrische Verbinderabschnitt 222 des Erdansatzstückes
218, wenn es in dem Gehäuse 150 aufgenommen wird, mit den
anderen elektrischen Verbindungsstücken 156a-156f ausge
richtet, die dafür angepaßt sind, mit dem Stecker 160, der
der Spannungsquelle (Fig. 9) zugeordnet ist, verbunden zu
werden. Der Stabilisierungsfinger 224 wird in einer Vertie
fung 230 am Ende der Öffnung 228 aufgenommen, die zum Teil
durch einen Überhangabschnitt 232 des Gehäuses 150 gebildet
ist (Fig. 6). In der Vertiefung 230 ist der Stabilisie
rungsfinger 224 durch Eingriff mit dem Überhangabschnitt
232 und dem Abschnitt des Gehäuses 150 gegenüber dem Über
hangabschnitt gegen eine wesentliche Bewegung quer zur
Längsausdehnung des Fingers gehalten, wie es in Fig. 6 ge
zeigt ist. Somit unterstützt der Stabilisierungsfinger 224
die Halterung der Stecker- und Anschlußanordnung 56 in ih
rer Lage in dem Ausschnitt 200 in dem zweiten Endrahmen 52,
indem er einer Kippbewegung des Gehäuses 150 der Stecker-
und Anschlußanordnung entgegenwirkt.
Gemäß den Fig. 17-19 ist die Rotoranordnung 36 gemäß den
beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung aus einem
Stapel von im allgemeinen dünnen, kreisförmigen Rotorble
chen 240 aufgebaut, die aus einem magnetisch stark permeab
len Material hergestellt sind. Nuten 242 in den Rotorble
chen 240 sind um den Umfang der Rotorbleche herum im Ab
stand angeordnet. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, weist jede
Nut 242 einen radial inneren Abschnitt 244 und einen radial
äußeren Schrägabschnitt 246 auf, der von dem radial inneren
Abschnitt nach außen und seitlich (z. B. in Umfangsrich
tung) in Richtung auf den Umfang des Rotorbleches 240 ver
läuft. Der radial innere Abschnitt 244 von jeder Nut 242
liegt wenigstens teilweise über radial inneren Abschnitten
von Nuten auf den anderen Blechen in dem Stapel, der den
Rotor 38 bildet. Die übereinanderliegenden Nuten 242 bilden
axial verlaufende Durchlässe, in denen Rotorstäbe 248 ange
ordnet sind. Die Rotorstäbe 248 werden dadurch gebildet,
daß geschmolzenes Aluminium oder ein anderer geeigneter
Leiter in die Durchlässe gegossen wird, die durch die über
einanderliegenden Nuten gebildet sind (Fig. 17). Es sei
jedoch darauf hingewiesen, daß Rotorstäbe auch durch andere
Verfahren in dem Rotor 38 angeordnet werden können, bei
spielsweise durch Preßpassung. Die Rotorstäbe 248 sind in
den Fig. 18 und 19 der Klarhei 21002 00070 552 001000280000000200012000285912089100040 0002004436898 00004 20883t halber nicht gezeigt,
aber sie sind an ihren Enden durch Endringe (nicht gezeigt)
gebildet, um eine Käfigrotorleiteranordnung zu bilden, wie
sie dem Fachmann bekannt ist.
Die Rotorbleche 240 in dem den Rotor 28 bildenden Stapel
sind in drei benachbarten Sätzen angeordnet, die mit 250,
252 bzw. 254 bezeichnet sind. Von den Nuten 242 in dem er
sten Satz 250 der Bleche verlaufen deren Schrägabschnitte
246 seitlich in einer ersten Richtung, von den Nuten in dem
zweiten Blechsatz 252 verlaufen deren Schrägabschnitte
seitlich in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur er
sten und von den Nuten in dem dritten Blechsatz 254 verlau
fen deren Schrägabschnitte seitlich in der ersten Richtung.
Alle Rotorbleche 240 sind praktisch identisch. Somit haben
die Nuten 242 im wesentlichen die gleiche Größe und Form,
und somit erscheinen die Nuten in dem zweiten Satz 252 der
Bleche (wenn sie in dem Stapel angeordnet sind) als Spie
gelbilder der Nuten in dem ersten Satz 250 und dem dritten
Satz 254 der Bleche. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, liegen
die radial inneren Abschnitte 244 der teilweise übereinan
derliegenden Nuten des ersten Satzes 250 und des zweiten
Satzes 252 der Bleche im wesentlichen übereinander. Jedoch
die Schrägabschnitte 246 des ersten Satzes 250 und des
zweiten Satzes 252 der Bleche haben keine Abschnitte, die
übereinanderliegen. Der abgeschrägte Zustand der Schrägab
schnitte 246 der Nuten 242 des zweiten Satzes 252 von Ble
chen relativ zu den Schrägabschnitten des ersten Satzes 250
und des dritten Satzes 254 der Bleche erleichtert eine Ent
kopplung der Wicklungsharmonischen der Statornuten und der
Permeanzharmonischen der Statornutöffnungen von den Rotor
stäben 248. Der erste Satz 250 und der dritte Satz 254 der
Rotorbleche haben Nuten 242, die in der gleichen Weise ori
entiert sind, und der zweite Satz 252 der Bleche ist zwi
schen den ersten und dritten Sätzen angeordnet. Die Abmes
sung von dem ersten Satz 250 und dem dritten Satz 252 der
Rotorbleche parallel zu der Längsachse LA der Rotorwelle 42
ist vorzugsweise etwa gleich 1/4 der gesamten axialen Roto
rabmessung, und die Abmessung des zweiten Satzes 252 der
Bleche ist vorzugsweise etwa gleich 1/2 der gesamten axia
len Rotorabmessung. Die Anordnung der Sätze 250, 252, 254
der Rotorbleche erzeugt einen symmetrischeren Rotor, der
die mechanischen Geräusche im Betrieb des Motors 20 ver
kleinert. Weiterhin verkleinert die Anordnung der Bleche
240 in den drei Sätzen 250, 252 und 254 den Stromverlust
durch Leckage bzw. Streuung aus den Rotorstäben in die Ble
che 240. Es sei darauf hingewiesen, daß der Rotor 38 aus
zwei Sätzen von Rotorblechen 240 mit Nuten 242 gebildet
werden kann, die schräg gestellt sind, oder auch mehr als
drei Sätzen von Rotorblechen. Die Schrägstellung gemäß der
vorliegenden Auslegung kann auf einfache Weise gefertigt
werden und sorgt für eine besonders gute Leistungsfähigkeit
bzw. Performance für Einphasenmotoren.
In den Fig. 17 und 19 liegen die seitlich äußersten
Punkte L der Schrägabschnitte 246 der übereinanderliegenden
Nuten 242 in dem ersten Satz 250 von Rotorblechen im we
sentlichen entlang einer ersten axial verlaufenden Linie A1
und die seitlich äußersten Punkte der Schrägabschnitte der
entsprechenden Nuten in dem zweiten Satz 252 von Rotorble
chen liegen im wesentlichen entlang einer zweiten axial
verlaufenden Linie A2. Die Schrägstellung der Nuten 242 in
den ersten und zweiten Sätzen kann durch den Abstand d zwi
schen der ersten Linie A1 und der zweiten Linie A2 darge
stellt werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel fällt
der Abstand d in einen Bereich, der durch die folgende
Gleichung ausgedrückt ist:
(2πr) / (2S - P) < d (2πr) / (2S - P) + ∂ + ρ (1)
Die Variable r ist der radiale Abstand zwischen der Mitte
des Rotorbleches 240 und einer der Linien A1 oder A2 (Fig.
18). S ist die Anzahl von Nuten in dem Statorkern und P ist
die Anzahl von Polen von einer gewählten Wicklung (deren
Harmonische von dem Rotor entkoppelt werden sollen). Wie
nachfolgend näher erläutert wird, entspricht ρ/2 dem Ab
stand zwischen dem seitlich äußersten Punkt L der Nut 242
und ihrem radial äußersten Punkt R (Fig. 19), und δ/2
entspricht im wesentlichen dem Abstand δ/2 zwischen einem
ersten magnetischen Sättigungsbereich M1 und einem zweiten
magnetischen Sättigungsbereich M2 (Fig. 20). Genauer ge
sagt, ρ/2 ist der Abstand zwischen ersten und zweiten pa
rallelen Ebenen (die auf dem Rand in Fig. 19 zu sehen sind
und als Linien A3 bzw. A4 erscheinen) in einer dritten Ebe
ne (die ebenfalls auf dem Rand in Fig. 19 zu sehen ist und
als Linie A5 erscheint) die die Linien A1 und A2 enthält.
Die erste Ebene A3 enthält den radial äußersten Punkt R des
Schrägabschnittes 242 der Nut und die zweite Ebene A4
enthält die Linie A1 oder A2. Die erste Ebene A3 und die
zweite Ebene A4 schneiden die dritte Ebene A5 unter rechten
Winkeln und alle drei Ebenen (A3, A4, A5) sind senkrecht zu
der Ebene, die in Fig. 19 liegt.
Der Abstand δ/2 wird anhand von Fig. 20 erläutert, die
zwei Sätze von Rotorblechen 258 zeigt, die Nuten 260 mit
Schrägabschnitten 246 aufweisen, die seitlich in entgegen
gesetzten Richtungen verlaufen. Die dargestellten abge
schrägten Nuten 260 haben nicht die gleiche Form wie die
Nuten 242, die in Fig. 19 gezeigt sind. Im allgemeinen ha
ben die Rotorbleche 240 mit Nuten 242 mehr Material zwi
schen der Nut und dem Umfang des Rotorbleches 240 als die
Rotorbleche 248 mit Nuten 260. Die Konfiguration der Nuten
260 ist eine Anfangskonfiguration, die unter der Annahme
gewählt ist, daß für jede Nut 260 der einzige Bereich ma
gnetischer Sättigung der Bereich M1 neben dem radial äußer
sten Punkt R von jeder Nut ist, die der Nutbrücke (d. h. der
schmalste Streifen des die Nut umgebenden Materials) ent
spricht. Es wurde jedoch, wie nachfolgend erläutert wird,
unerwarteterweise gefunden, daß ein zweiter Sättigungs
bereich M2 an einer Stelle auftritt, der von dem ersten
Sättigungsbereich M1 im Abstand angeordnet ist. Der Abstand
δ/2 entspricht dem Abstand zwischen parallelen Linien, die
mit A6 bzw. A7 bezeichnet sind. Die Linie A6 ist senkrecht
zu der Ebene A5 und schneidet den ersten Sättigungsbereich
M1 (und den radial äußersten Punkt R). Die Linie A7 ist
ebenfalls senkrecht zur Ebene A5 und schneidet den zweiten
Sättigungsbereich M2.
Die Statornutharmonischen, die durch die Schrägstellung der
Rotorstäbe 248 entkoppelt werden, sind dargestellt durch:
n = 2mS/P ± 1 (2)
wobei n die Ordnungszahl der Harmonischen ist, m ist die
Modenzahl (typischerweise m=1), S ist die Anzahl der Nuten
in dem Blechpaket 24 und P ist die Grundzahl der Magnetpole
des Motors 20. Um eine bestimmte Statornutharmonische zu
entkoppeln, sollte die Gegenreaktanz x der Nut gegen Null
gehen. Die Gegenreaktanz x kann durch die folgende Glei
chung für die Schräggeometrie der Rotorstäbe 248 von Roto
ren gemäß der Erfindung ausgedrückt werden:
X = Xm, Xα, wobei Xα ′ = cos (nα/4) (3)
Xα ist die Komponente der Gegenreaktanz, die dem Winkel c
der Schrägstellung des Rotorstabes in "elektrischen" Graden
zuzuordnen ist. Um eine bestimmte Harmonische Xα n zu ent
koppeln
αn/4 = π/2 (4)
Durch Einsetzen für n in Gleichung (2) kann der Schrägwin
kel α, der zum Entkoppeln der Statornutharmonischen erfor
derlich ist, ausgedrückt werden durch:
α/2 = π (2S/P ± 1) (5)
Die Umwandlung in mechanische Grade der Schrägstellung er
folgt durch Ersetzen
α = αmech P/2 oder
αmech/2 = 2π/ (2S ± P) (6)
αmech/2 = 2π/ (2S ± P) (6)
Somit kann der vorhergesagte Abstand d′ in Ebene A5 zwi
schen den oben definierten Linien A1 und A2 durch Ersetzen
für αmech in Gleichung (6) gefunden werden:
αmech = 2πd′ / (2πr) (7)
oder, nach Vereinfachung:
oder, nach Vereinfachung:
d′ = (2πr) / 2S ± P) (8)
Aus Gleichung (7) wird deutlich, daß der Abstand d′ die
Länge eines Bogensegmentes von einem Kreis mit einem Radius
r ist. Das Bogensegment entsprechend d′ würde durch den
Schnitt von radialen Linien (nicht gezeigt) definiert, die
durch die radial äußersten Punkte L der Schrägabschnitte
246 mit dem Kreis des Radius r verlaufen. Jedoch ist der
Unterschied zwischen dem geradlinigen Abstand zwischen den
Endpunkten des Bogensegmentes der Länge d′ und der Länge d′
so klein, daß sie als eine gerade Strecke in den Zeichnun
gen dargestellt ist. In ähnlicher Weise sind die Abstände δ
und ρ, die tatsächlich Längen von Bogensegmenten von einem
Kreis mit einem Radius r sind, der Einfachheit halber als
gerade Strecken in einer Ebene A5 gezeigt. Die Abstände δ/2
und ρ/2 sind groß relativ zu dem Unterschied zwischen dem
bogenförmigen Abstand und dem linearen Abstand zwischen
Endpunkten der entsprechenden Bogensegmente. Das Bogenseg
ment der Länge δ/2 würde durch den Schnitt von radialen
Linien (nicht gezeigt) definiert, die durch die ersten und
zweiten Sättigungsbereiche M1 bzw. M2 mit dem Kreis des
Radius r verlaufen. Das Bogensegment der Länge Ψ/2 würde
durch den Schnitt von radialen Linien (nicht gezeigt)
definiert, die durch den radial äußersten Punkt R und den
seitlich äußersten Punkt L von einer Nut 242 mit dem Kreis
des Radius verlaufen.
Der vorhergesagte Abstand d′ (der tatsächlich ein Bereich
aufgrund des Vorhandensein von ± P ist) ist nicht tatsäch
lich gleich dem Abstand d zwischen seitlich äußersten
Punkten der Schrägabschnitte 246 der Nuten 242 in den Ro
torblechen des ersten Satzes 250 und des zweiten Satzes
252. Der vorhergesagte Abstand d′ muß zunächst korrigiert
werden, indem Ψ/2 für sowohl die Nuten des ersten Satzes
250 der Rotorbleche als auch die Nuten des zweiten Satzes
252 der Rotorbleche hinzuaddiert wird, um dem Abstand (Ψ/2)
in der ebenen Linie A5 zwischen dem radial äußersten Punkt
R und dem seitlich äußersten Punkt L, die die Linie A1 der
Nut des ersten Satzes schneidet, und dem Abstand (Ψ/2) in
der Ebene A5 zwischen dem radial äußersten Punkt R und dem
seitlich äußersten Punkt L Rechnung zu tragen, die die
Linie A2 der Nut des zweiten Satzes schneidet. Idealerweise
würde ρ Null sein und der radial äußerste Punkt R würde mit
dem seitlich äußersten Punkt L Zusammenfallen. Jedoch soll
te die Nut 242 vorzugsweise einen endlichen Krümmungsradius
an dem radial äußersten Punkt R haben, um für die Fertigung
geeignet zu sein, und so fallen die zwei Punkte L und R
nicht tatsächlich zusammen.
Selbst wenn jedoch der Abstand d′ modifiziert worden ist,
um dem Nichtzusammenfallen des radial äußersten Punktes R
und des seitlich äußersten Punktes L Rechnung zu tragen,
ist die optimale Schrägstellung für Einphasenmotoren nicht
erreicht worden. Die Gleichungen (3)-(8), die zur Vorher
sage des erforderlichen Schrägabstandes d′ verwendet sind,
nehmen an, daß der Bereich der Magnetflußsättigung (M1) in
dem engsten Streifen des Rotorblechmaterials zwischen der
Nut 260 und dem äußeren Umfang des Bleches 258 liegt (d. h.
im allgemeinen an dem radial äußersten Punkt R der Nut).
Gemäß Fig. 20 ist der vorhergesagte Abstand zwischen seit
lich äußersten Punkten L der Nuten 260 mit entgegengesetzt
verlaufenden Schrägabschnitten d′ + ρ. In Fig. 20 ist Ψ/2
der Abstand zwischen einer ersten Ebene (auf dem Rand in
Fig. 20 zu sehen und durch die Linie A6 dargestellt) und
einer zweiten Ebene (die ebenfalls auf dem Rand in Fig. 20
zu sehen ist und durch die Linie A8 dargestellt ist). Die
erste Ebene A6 schneidet den radial äußersten Punkt R und
ist senkrecht zu einer dritten Ebene, die auf dem Rand in
Fig. 20 zu sehen und durch die Linie A5 dargestellt ist.
Die zweite Ebene A9 ist parallel zu der ersten Ebene A6 und
schneidet eine Linie, die die seitlich äußersten Punkte L
der axial ausgerichteten Nuten von einem entsprechenden
Satz von Rotorblechen 258 enthält.
Es wurde jedoch überraschenderweise gefunden, daß es für
Einphasenmotoren einen zweiten Sättigungsbereich M2 gibt,
der im Abstand von dem ersten Bereich M1 angeordnet ist,
wie es vorstehend erläutert wurde (Fig. 20). Um diese un
erwartete Anomalie zu kompensieren, wird der Schrägabstand
d von dem vorhergesagten Abstand d′ + ρ um δ vergrößert,
wobei δ/2 dem Abstand zwischen dem schmalen Streifen (d. h.
dem ersten magnetischen Sättigungsbereich M1) und dem
zweiten Sättigungsbereich M2 entspricht, wie es vorstehend
beschrieben wurde. Der Schrägabstand d ist immer größer als
der vorhergesagte Abstand d′. Dementsprechend wird die un
tere Grenze für den Schrägabstand d größer sein als der
obere vorhergesagte Abstand d′ (d. h. d < πD/ (2S-P) + ∎).
Der Betrag δ variiert von Nut zu Nut und mit der Drehstel
lung des Rotors 38 relativ zu dem Stator 22. Deshalb ist δ
tatsächlich ein gemittelter Wert für das tatsächliche δ,
das jeder Nut 242 zugeordnet ist. Gegenwärtig wurde δ
sowohl experimentell als auch durch Verwendung einer Ana
lyse endlicher Elemente für den Rotor 38 ermittelt. In An
betracht der vorstehenden Beschreibung würde d vorzugsweise
wie folgt gewählt:
d = πD/ 2S + Ψ + δ (9)
wobei die Größe ρ + δ genügend groß ist, so daß der Abstand
d noch den vorhergesagten Abstand d′ überschreitet oder:
ρ + δ < πD/ (2S-P) - πD/ (2S) (10)
Die dynamoelektrische Maschine (Induktionsmotor 20) gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist für eine ein fache, schnelle und genaue Montage aufgebaut. Die Kompo nententeile des in Fig. 3 gezeigten Motors können zusam mengebaut werden, ohne daß andere Befestigungsglieder als die Keile 64 verwendet werden. Befestigungsteile mit Mut tern und Schrauben sind vollständig eliminiert. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind viele der Komponen tenteile, insbesondere der Stator 22 und die Endrahmen 50, 52, so aufgebaut, daß eine größere Präzision erreicht wird und die Endmontage des Motors 20 erleichtert wird. Nachfol gend wird ein Beispiel angegeben, wie die in Fig. 3 ge zeigten Motorkomponenten zusammengebaut werden könnten. Dieses Beispiel schließt jedoch nicht andere mögliche Montageverfahren aus, insbesondere bezüglich der Reihen folge der Montage. Das erste Lager 44 wird durch eine Preßpassung an einer vorbestimmten Stelle auf die Rotor welle 42 der Rotoranordnung 36 aufgebracht. Der Zentri fugalmechanismus 58 wird auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors 38 von dem ersten Lager 44 an der Rotorwelle 42 befestigt. Das das erste Lager 44 befestigende Ende der Rotorwelle 42 wird in die Mittelöffnung 48 des ersten Endrahmens 50 eingesetzt, wobei das erste Lager mit der Halterungslippe 98 der Mittelöffnung in Eingriff kommt, um eine weitere Bewegung der Rotorwelle und des ersten Lagers durch die Öffnung zu beenden. Die Halterungsansätze 102 werden gegen das erste Lager 44 umgebogen, um das erste Lager in der Mittelöffnung 48 des ersten Endrahmens 50 einzuschließen.
ρ + δ < πD/ (2S-P) - πD/ (2S) (10)
Die dynamoelektrische Maschine (Induktionsmotor 20) gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist für eine ein fache, schnelle und genaue Montage aufgebaut. Die Kompo nententeile des in Fig. 3 gezeigten Motors können zusam mengebaut werden, ohne daß andere Befestigungsglieder als die Keile 64 verwendet werden. Befestigungsteile mit Mut tern und Schrauben sind vollständig eliminiert. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind viele der Komponen tenteile, insbesondere der Stator 22 und die Endrahmen 50, 52, so aufgebaut, daß eine größere Präzision erreicht wird und die Endmontage des Motors 20 erleichtert wird. Nachfol gend wird ein Beispiel angegeben, wie die in Fig. 3 ge zeigten Motorkomponenten zusammengebaut werden könnten. Dieses Beispiel schließt jedoch nicht andere mögliche Montageverfahren aus, insbesondere bezüglich der Reihen folge der Montage. Das erste Lager 44 wird durch eine Preßpassung an einer vorbestimmten Stelle auf die Rotor welle 42 der Rotoranordnung 36 aufgebracht. Der Zentri fugalmechanismus 58 wird auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors 38 von dem ersten Lager 44 an der Rotorwelle 42 befestigt. Das das erste Lager 44 befestigende Ende der Rotorwelle 42 wird in die Mittelöffnung 48 des ersten Endrahmens 50 eingesetzt, wobei das erste Lager mit der Halterungslippe 98 der Mittelöffnung in Eingriff kommt, um eine weitere Bewegung der Rotorwelle und des ersten Lagers durch die Öffnung zu beenden. Die Halterungsansätze 102 werden gegen das erste Lager 44 umgebogen, um das erste Lager in der Mittelöffnung 48 des ersten Endrahmens 50 einzuschließen.
Der Stator wird über der Rotoranordnung 36 angeordnet,
wobei der Rotor 38 in der Bohrung 40 des Statorkerns bzw.
Blechpaketes aufgenommen wird. Die eine Endfläche des
Blechpaketes 24 kommt mit den Erhebungen 112 auf den Füßen
96 des ersten Endrahmens 50 in Eingriff, und die Lokali
sierknoten 60 werden in entsprechenden Lokalisierlöchern 62
des Blechpaketes 24 aufgenommen. Die Statorwicklungen 27
werden mit der Stecker- und Anschlußanordnung 56 verbunden,
indem die Magnetdrahtleiter 80 in entsprechenden Leiteran
schlüssen 152 angeordnet und die Anschlüsse gegen den Mag
netdraht gekröpft werden (Fig. 7). Die scharfen Kanten der
geriffelten Formation 154 der Leiteranschlüsse 152 durch
dringen die Magnetdrahtisolierung und bringen die Leiteran
schlüsse in eine elektrische Verbindung mit den Magnet
drähten.
Das zweite Lager 46, das wie zuvor beschrieben zusammenge
baut ist, wird in der Mittelöffnung 48 des zweiten Endrah
mens 52 befestigt, indem die Halterungsansätze 102 gegen
das Lager umgebogen werden. Der zweite Endrahmen 52 wird
über demjenigen Ende der Rotorwelle 42 angeordnet, das dem
ersten Endrahmen 50 gegenüberliegt, und die Rotorwelle wird
in dem Wellenaufnahmedurchlaß 120 des zweiten Lagers 46
aufgenommen. Die Stecker- und Anschlußanordnung 56 wird auf
dem zweiten Endrahmen 52 angebracht, indem sie in den Aus
schnitt 200 geschoben wird. Die Nuten 204 der nutbildenden
Formationen 202 haben erweiterte Münder 234 an dem einen
Ende, um den Eintritt der Randkanten 206, die den Aus
schnitt 200 begrenzen, in die Nuten zu erleichtern (Fig.
4 und 5). Das Erdansatzstück 218 wird in der Öffnung 228 in
dem Gehäuse 150 aufgenommen, wenn die Stecker- und An
schlußanordnung 56 in den Ausschnitt 200 geschoben wird,
und der Stabilisierungsfinger 224 tritt in die Vertiefung
230 ein. Der elektrische verbinderabschnitt 222 des Erdan
satzstückes 218 ist mit den elektrischen Verbindungsstücken
156a-156f der Stecker- und Anschlußanordnung 56 ausge
richtet, so daß er vorbereitet ist, in den Erdleiter 182
eingesteckt zu werden, wenn der Motor 20 mit einer Span
nungsquelle verbunden wird.
Der zweite Endrahmen 52 wird in Richtung auf die Endfläche
des Statorkerns bzw. Blechpaketes 24 geschoben, wobei die
Rotorwelle 42 durch den Wellenaufnahmedurchlaß 120 gleitet,
bis die Erhebungen 112 auf den Füßen 96 des zweiten Endrah
mens 52 mit der Endfläche des Statorkerns in Eingriff kom
men, wobei die Lokalisierknoten 60 in den Lokalisierlöchern
62 in dem Blechpaket aufgenommen werden. Die Motorkomponen
ten werden aneinander befestigt, indem die Keile 64 in die
Kanäle 66 in dem Blechpaket 24 eingebracht werden und die
Enden 68 der Keile auf den Füßen 96 von entsprechenden End
rahmen 50, 52 verformt werden. Die absichtliche Fehlaus
richtung der Achse L5 des Wellenaufnahmedurchlasses 120 des
zweiten Lagers 46 mit der Längsachse LA der Rotorwelle 42
bewirkt, daß die Wand 134 des zweiten Lagers elastisch de
formiert wird und die Nadellager 124 gegen die Rotorwelle
hält.
Claims (33)
1. Zwei Drehzahlen aufweisende dynamoelektrische Maschine
(20) mit einem Stator (22), wenigstens zwei Wicklungen (27)
auf dem Stator, einem Rotor (36), der in dem Stator
aufgenommen ist, und einer Einrichtung zur Halterung des
Rotors für eine Rotation relativ zum Stator, wobei eine
erste der zwei Wicklungen (30) eine erste Anzahl von Polen
und eine zweite der zwei Wicklungen (32) eine zweite Anzahl
von Polen hat, die sich von der ersten Polzahl
unterscheidet, die zweite Anzahl eine gerade Zahl ist, die
größer als zwei und nicht auch ein Vielfaches von vier ist,
der Stator (22) eine Anzahl von Statorblechen (26)
aufweist, die übereinander gestapelt sind und die jeweils
ein Blech aus einem magnetisch stark permeablen Material
mit einer im wesentlichen mittig darin angeordneten Öffnung
(72) aufweisen und die jeweils um 90° relativ zu den
benachbarten Statorblechen in dem Stapel um eine Längsachse
von einer mittigen Rotoraufnahmebohrung (40) des Stators
gedreht sind, die durch die Mittelöffnungen der
Statorbleche in dem Stapel gebildet ist, und mit Nuten
(76), die in der Mittelöffnung münden und von dort im
wesentlichen radial nach außen verlaufen, wobei die Nuten
in einer Anordnung um den Umfang der Mittelöffnung herum
angeordnet sind und Windungen aus Draht von den zwei
Wicklungen (30, 32) der dynamoelektrischen Maschine
aufnehmen, wobei wenigstens einige der Nuten Drahtwindungen
von den beiden Wicklungen aufnehmen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Nuten (76)
auf jedem Statorblech (26) symmetrisch zu zwei senkrechten
Linien (L1, L2), die im wesentlichen in der Ebene des
Statorbleches liegen und sich im wesentlichen an der Mitte
(Z) der Mittelöffnung (72) schneiden, und zu einer
diagonalen Linie (L3) ist, die in der Ebene des
Statorbleches liegt, durch die Mitte der Mittelöffnung
hindurchführt und einen Winkel von 45° mit den senkrechten
Linien einschließt.
2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Statorblech (26) ein im
wesentlichen quadratisches Blech aus magnetisch stark
permeablem Material mit vier Umfangskanten ist.
3. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der minimale Abstand, der die
Unterseite von jeder Nut (76) und den nächstgelegenen Rand
des Statorbleches (26) trennt, für alle vier Kanten des
Bleches etwa gleich ist.
4. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei
jeder Pol durch eine Anzahl im wesentlichen konzentrischer
Spulen gebildet ist, die durch die Drahtwindungen der
Wicklung gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
räumliche Verteilung der Drahtwindungen unter den Spulen
von wenigstens einem der Pole unähnlich ist gegenüber der
räumlichen Verteilung der Windungen und den Spulen von
wenigstens einem der übrigen Pole der Wicklung.
5. Dynamoelektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1-
4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Statorblech (26) in
dem Stapel N° relativ zu den zwei unmittelbar benachbarten
Statorblechen auf seinen gegenüberliegenden Seiten um eine
Achse gedreht ist, die senkrecht zu dem Statorblech ist und
durch die Mitte (Z) seiner Mittelöffnung (72)
hindurchführt, wobei die Nuten (76) so bemessen und
angeordnet sind, daß die Nuten von jedem Statorblech die
Nuten von unmittelbar benachbarten Statorblechen überlagern
und im wesentlichen die gleiche Ausdehnung mit diesen
besitzen, und mit wenigstens zwei Wicklungen (27) auf dem
Stator (22), wobei die die zwei Wicklungen bildenden
Drahtwindungen in den Nuten aufgenommen sind, wobei
wenigstens einige der Nuten Drahtwindungen von beiden
Wicklungen aufnehmen, wobei die zwei Wicklungen Magnetpole
haben, die im wesentlichen um die Mittelöffnung des
Blechpaketes herum angeordnet sind, wobei keiner der Pole
von wenigstens einer der Wicklungen um die Mittelöffnung
herum um N° oder jeden ganzzahligen Faktor davon getrennt
sind.
6. Dynamoelektrische Maschine (20) enthaltend:
einen Stator (22) mit einem Statorkern bzw. Blechpaket (24), das zwei gegenüberliegende Endflächen und Drahtaufnahmenuten (26), eine Bohrung (40) durch das Blechpaket, die sich von der einen Endfläche zur anderen Endfläche erstreckt, und wenigstens eine Wicklung (27) auf dem Blechpaket aufweist, die durch Magnetdraht gebildet ist, der in den Nuten auf dem Blechpaket aufgenommen ist,
erste und zweite gegenüberliegende Endrahmen (50, 52), die auf entsprechenden Endflächen des Blechpaketes (24) angebracht sind, wobei jeder Endrahmen eine im wesentlichen becherförmige Konfiguration mit inneren und äußeren Flächen (90, 92) hat, einen Kragen (94), der von der Innenfläche (90) nach außen vorsteht, und eine im wesentlichen mittige Öffnung (48) durch die inneren und äußeren Flächen,
eine Lagereinrichtung (44, 46), die den Mittel öffnungen der ersten und zweiten Endrahmen zugeordnet ist, eine Rotoranordnung (36), die eine Welle (42), die in u-er Lagereinrichtung (44, 46) aufgenommen ist, und einen Rotor (38) aufweist, der auf der Welle für eine gemeinsame Rotation mit dieser fest angebracht ist, wobei der Rotor wenigstens teilweise in der Bohrung (40) des Blechpaketes angeordnet ist und der Rotör und der Stator für eine magnetische Kopplung eingerichtet sind für eine Speisung der Wicklungen für eine Rotation der Welle und des Rotor relativ zu dem Stator und den Endrahmen,
dadurch gekennzeichnet, daß:
der Kragen (94) des zweiten Endrahmens (52) einen Ausschnitt (200) aufweist, der durch Randkanten (206) begrenzt ist,
eine Stecker- und Anschlußanordnung (56) ein Gehäuse (150), das aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, Leiteranschlüsse (152), die elektrisch mit der Wicklung verbunden sind, und Verbindungsstücke (156a-156f) aufweist, die von dem Gehäuse vorstehen und elektrisch mit den Leiteranschlüssen verbunden sind, wobei die elektrischen Verbindungsstücke zum verbinden der Wicklungsleiter mit einer elektrischen Spannungsquelle aufgebaut sind, wobei das Gehäuse der Stecker- und Anschlußanordnung Nutmittel aufweist, die wenigstens eine der Randkanten (206) des zweiten Endrahmens (52) aufnehmen, die den Ausschnitt (200) darin begrenzen, wodurch die Stecker- und Anschlußanordnung frei von jeder festen Verbindung mit dem Endrahmen oder Stator (22) auf der dynamoelektrischen Maschine (20) gehaltert ist.
einen Stator (22) mit einem Statorkern bzw. Blechpaket (24), das zwei gegenüberliegende Endflächen und Drahtaufnahmenuten (26), eine Bohrung (40) durch das Blechpaket, die sich von der einen Endfläche zur anderen Endfläche erstreckt, und wenigstens eine Wicklung (27) auf dem Blechpaket aufweist, die durch Magnetdraht gebildet ist, der in den Nuten auf dem Blechpaket aufgenommen ist,
erste und zweite gegenüberliegende Endrahmen (50, 52), die auf entsprechenden Endflächen des Blechpaketes (24) angebracht sind, wobei jeder Endrahmen eine im wesentlichen becherförmige Konfiguration mit inneren und äußeren Flächen (90, 92) hat, einen Kragen (94), der von der Innenfläche (90) nach außen vorsteht, und eine im wesentlichen mittige Öffnung (48) durch die inneren und äußeren Flächen,
eine Lagereinrichtung (44, 46), die den Mittel öffnungen der ersten und zweiten Endrahmen zugeordnet ist, eine Rotoranordnung (36), die eine Welle (42), die in u-er Lagereinrichtung (44, 46) aufgenommen ist, und einen Rotor (38) aufweist, der auf der Welle für eine gemeinsame Rotation mit dieser fest angebracht ist, wobei der Rotor wenigstens teilweise in der Bohrung (40) des Blechpaketes angeordnet ist und der Rotör und der Stator für eine magnetische Kopplung eingerichtet sind für eine Speisung der Wicklungen für eine Rotation der Welle und des Rotor relativ zu dem Stator und den Endrahmen,
dadurch gekennzeichnet, daß:
der Kragen (94) des zweiten Endrahmens (52) einen Ausschnitt (200) aufweist, der durch Randkanten (206) begrenzt ist,
eine Stecker- und Anschlußanordnung (56) ein Gehäuse (150), das aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, Leiteranschlüsse (152), die elektrisch mit der Wicklung verbunden sind, und Verbindungsstücke (156a-156f) aufweist, die von dem Gehäuse vorstehen und elektrisch mit den Leiteranschlüssen verbunden sind, wobei die elektrischen Verbindungsstücke zum verbinden der Wicklungsleiter mit einer elektrischen Spannungsquelle aufgebaut sind, wobei das Gehäuse der Stecker- und Anschlußanordnung Nutmittel aufweist, die wenigstens eine der Randkanten (206) des zweiten Endrahmens (52) aufnehmen, die den Ausschnitt (200) darin begrenzen, wodurch die Stecker- und Anschlußanordnung frei von jeder festen Verbindung mit dem Endrahmen oder Stator (22) auf der dynamoelektrischen Maschine (20) gehaltert ist.
7. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nutmittel zwei Nut-bildende
Formationen (202) aufweisen, die als ein Stück mit dem
Gehäuse (150) ausgebildet sind, wobei jede Nut-bildende
Formation eine Nut (204) darin aufweist, die eine
entsprechende Randkante (206) des zweiten Endrahmens (52)
aufnimmt.
8. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nut-bildenden Formationen einen
sich erweiternden Mundabschnitt (234) der Nuten (204)
bilden und ein Einsetzen der Stecker- und Anschlußanordnung
(56) in den Ausschnitt (200) erleichtern.
9. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stecker- und Anschlußanordnung (56)
einen Lokalisierungsstift (208) aufweist, der von dem
Gehäuse (150) vorsteht und mit dem Blechpaket (24) in
Eingriff kommt für eine Halterung der Stecker- und
Anschlußanordnung in einer sicheren Lage auf dem zweiten
Endrahmen (52).
10. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das entfernte Ende des
Lokalisierungsstiftes (208) in einer der Nuten (76) des
Blechpaketes (24) aufgenommen ist.
11. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lokalisierungsstift (208) einen
zylindrischen Vorsprung (212) an seinem entfernten Ende
aufweist, der zur Aufnahme in einer Nut (76) des
Blechpaketes bemessen ist.
12. Dynamoelektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erdansatzstück
(218) auf und in elektrischer Verbindung mit dem zweiten
Endrahmen (52) angebracht ist und daß das Gehäuse (150) der
Stecker- und Anschlußanordnung (56) eine Öffnung (228)
aufweist, in der das Erdansatzstück (218) aufnehmbar ist,
wobei das Erdansatzstück (218) für eine elektrische
Verbindung mit Erde angeordnet ist, wenn eine Verbindung
der elektrischen Verbindungsstücke (156a-156f) der
Stecker- und Anschlußanordnung (56) mit Erde hergestellt
ist.
13. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Erdansatzstück (218) als ein Stück
mit dem zweiten Endrahmen (52) ausgebildet ist.
14. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Erdansatzstück (218) einen
elektrischen Verbinderabschnitt (222) aufweist, der im
wesentlichen neben den elektrischen Verbindungsstücken
(156a-156f) der Anschlüsse (152) angeordnet ist und für
eine Steckverbindung mit Erde entfernt von der
dynamoelektrischen Maschine (20) aufgebaut ist.
15. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das Erdansatzstück (218) einen Finger
(224) aufweist, der von dem Erdansatzstück nach außen ragt,
und daß das Gehäuse (150) der Stecker- und
Anschlußanordnung (56) eine Vertiefung (230) aufweist, in
der der Finger aufnehmbar ist, wobei der Finger mit dem
Gehäuse in der Vertiefung in Eingriff bringbar ist und eine
Stabilisierung der Stecker- und Anschlußanordnung (56) auf
dem zweiten Endrahmen (52) erleichtert.
16. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Endrahmen (52) aus einem
Metallblechrohling ausgestanzt ist, wobei das
Erdansatzstück (218) aus verbleibendem Metallblechmaterial
gebildet ist, nachdem der Ausschnitt (200) in den
Metallblechrohling geschnitten ist.
17. Verfahren zur Fertigung einer dynamoelektrischen
Maschine, enthaltend die Schritte:
Bereitstellen eines Stators mit einem Blechpaket, das erste und zweite Endflächen, eine Bohrung durch das Blechpaket, das sich von der einen Endfläche zur anderen erstreckt, und Wicklungen aufweist, die eine Startwicklung (28) und wenigstens eine Betriebswicklung (30, 32) auf dem Blechpaket aufweist, wobei jede Wicklung aus Magnetdraht hergestellt ist und Anschlußenden aufweist,
Bereitstellen erster und zweiter gegenüberliegender Endrahmen (50, 2), die mit dem Blechpaket (24) verbunden werden, wobei jeder Endrahmen mit einer im wesentlichen mittigen Öffnung (48) versehen ist,
Bereitstellen einer Rotoranordnung (36) mit einer Welle (42), die in den Mittelöffnungen (48) der ersten und zweiten Endrahmen aufgenommen wird, und einem Rotor (38), der auf der Welle fest angebracht wird für eine gemeinsame Rotation mit der Welle,
Bereitstellen einer Stecker- und Anschlußanordnung (56), die ein Gehäuse (150) aus Isoliermaterial, einen Schalter (155), der in dem Gehäuse untergebracht wird und zwischen einem ersten Schaltmodus, in dem die Startwicklung aktiviert ist, und einem zweiten Schaltmodus betätigt wird, in der die Startwicklung nicht aktiviert ist, mehrere elektrische Verbindungsstücke (156a-156f), die mit dem Schalter verbunden und mit einer Spannungsversorgung verbindbar sind, und mehrere Magnetdrahtanschlüsse (152) aufweist, die integral mit dem Schalter verbunden sind,
gekennzeichnet durch:
Anordnen der Anschlußenden der Wicklungen (27) in entsprechenden Magnetdrahtanschlüssen (152) an der Stecker- und Anschlußanordnung und,
Befestigen der Anschlußenden der Magnetdrahtenden (152) und Herstellen einer elektrischen Verbindung der Wicklungen (27) mit dem Schalter (155).
Bereitstellen eines Stators mit einem Blechpaket, das erste und zweite Endflächen, eine Bohrung durch das Blechpaket, das sich von der einen Endfläche zur anderen erstreckt, und Wicklungen aufweist, die eine Startwicklung (28) und wenigstens eine Betriebswicklung (30, 32) auf dem Blechpaket aufweist, wobei jede Wicklung aus Magnetdraht hergestellt ist und Anschlußenden aufweist,
Bereitstellen erster und zweiter gegenüberliegender Endrahmen (50, 2), die mit dem Blechpaket (24) verbunden werden, wobei jeder Endrahmen mit einer im wesentlichen mittigen Öffnung (48) versehen ist,
Bereitstellen einer Rotoranordnung (36) mit einer Welle (42), die in den Mittelöffnungen (48) der ersten und zweiten Endrahmen aufgenommen wird, und einem Rotor (38), der auf der Welle fest angebracht wird für eine gemeinsame Rotation mit der Welle,
Bereitstellen einer Stecker- und Anschlußanordnung (56), die ein Gehäuse (150) aus Isoliermaterial, einen Schalter (155), der in dem Gehäuse untergebracht wird und zwischen einem ersten Schaltmodus, in dem die Startwicklung aktiviert ist, und einem zweiten Schaltmodus betätigt wird, in der die Startwicklung nicht aktiviert ist, mehrere elektrische Verbindungsstücke (156a-156f), die mit dem Schalter verbunden und mit einer Spannungsversorgung verbindbar sind, und mehrere Magnetdrahtanschlüsse (152) aufweist, die integral mit dem Schalter verbunden sind,
gekennzeichnet durch:
Anordnen der Anschlußenden der Wicklungen (27) in entsprechenden Magnetdrahtanschlüssen (152) an der Stecker- und Anschlußanordnung und,
Befestigen der Anschlußenden der Magnetdrahtenden (152) und Herstellen einer elektrischen Verbindung der Wicklungen (27) mit dem Schalter (155).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem Befestigen der Magnetdrähte in den
Magnetdrahtanschlüssen (152) gleichzeitig die
Maagnetdrahtanschlüsse gegen die Anschlußenden der
Wicklungen (27) verformt werden und die Isolierung des
Magnetdrahtes an den Anschlußenden durchdrungen wird zur
Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den
Magnetdrahtanschlüssen und dem Anschlußende der darin
angeordneten Wicklung.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei dem
Blechpaket eine erste Lokalisiereinrichtung (62) zugeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß
erste und zweite Endrahmen gebildet werden, wobei gleichzeitig aus dem Metallblechrohling die Mittelöffnung (48) und eine zweite Lokalisiereinrichtung (60) ausgestanzt werden, die im Abstand von der Mitte der Mittelöffnung angeordnet ist, wobei die Mitte der Mittelöffnung relativ zu der zweiten Lokalisiereinrichtung präzise angeordnet wird, und
die dynamoelektrische Maschine dadurch zusammengebaut wird, daß der Stator (22) auf dem Rotor (38) angebracht wird, wobei der Rotor in der Bohrung (40) des Blechpaketes (24) aufgenommen wird, gegenüberliegende Endabschnitte der Welle (42) in den Mittelöffnungen (48) der ersten bzw. zweiten Endrahmen (50, 52) eingesetzt werden, wodurch die Welle positioniert wird, und die erste Lokalisiereinrichtung (62) des Blechpaketes mit der zweiten Lokalisiereinrichtung (60) der ersten und zweiten Endrahmen in Eingriff gebracht werden, wodurch die Mitte der Mittelöffnungen der Endrahmen und die Welle relativ zur Bohrung des Blechpaketes präzise positioniert werden.
erste und zweite Endrahmen gebildet werden, wobei gleichzeitig aus dem Metallblechrohling die Mittelöffnung (48) und eine zweite Lokalisiereinrichtung (60) ausgestanzt werden, die im Abstand von der Mitte der Mittelöffnung angeordnet ist, wobei die Mitte der Mittelöffnung relativ zu der zweiten Lokalisiereinrichtung präzise angeordnet wird, und
die dynamoelektrische Maschine dadurch zusammengebaut wird, daß der Stator (22) auf dem Rotor (38) angebracht wird, wobei der Rotor in der Bohrung (40) des Blechpaketes (24) aufgenommen wird, gegenüberliegende Endabschnitte der Welle (42) in den Mittelöffnungen (48) der ersten bzw. zweiten Endrahmen (50, 52) eingesetzt werden, wodurch die Welle positioniert wird, und die erste Lokalisiereinrichtung (62) des Blechpaketes mit der zweiten Lokalisiereinrichtung (60) der ersten und zweiten Endrahmen in Eingriff gebracht werden, wodurch die Mitte der Mittelöffnungen der Endrahmen und die Welle relativ zur Bohrung des Blechpaketes präzise positioniert werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß
mehrere Statorbleche (26) aus einem Blech aus einem magnetisch stark permeablen Material ausgestanzt werden, die Bleche übereinander gestapelt werden zur Bildung des Blechpaketes (24), wobei die mittigen Bohrungsöffnungen (72) wesentlichen ausgerichtet sind und die Bohrung (40) des Blechpaketes bilden, und
die Statorbleche (26) in der Weise ausgestanzt werden, daß bei wenigstens einigen der Statorbleche gleichzeitig eine mittlere Bohrungsöffnung (72) und die erste Lokalisiereinrichtung (62) ausgestanzt werden, wodurch die Mitte der mittigen Bohrungsöffnung relativ zu der ersten Lokalisiereinrichtung präzise positioniert wird.
mehrere Statorbleche (26) aus einem Blech aus einem magnetisch stark permeablen Material ausgestanzt werden, die Bleche übereinander gestapelt werden zur Bildung des Blechpaketes (24), wobei die mittigen Bohrungsöffnungen (72) wesentlichen ausgerichtet sind und die Bohrung (40) des Blechpaketes bilden, und
die Statorbleche (26) in der Weise ausgestanzt werden, daß bei wenigstens einigen der Statorbleche gleichzeitig eine mittlere Bohrungsöffnung (72) und die erste Lokalisiereinrichtung (62) ausgestanzt werden, wodurch die Mitte der mittigen Bohrungsöffnung relativ zu der ersten Lokalisiereinrichtung präzise positioniert wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Lokalisiereinrichtung mit mehreren
Lokalisierknoten (60) versehen wird, die von den Endrahmen
(50, 52) nach außen vorstehen, und daß die erste
Lokalisiereinrichtung ein Loch (62) in dem Blechpaket (24)
für jeden Lokalisierknoten aufweist, wobei beim
Zusammenbauen von jedem Endrahmen mit dem Blechpaket jeder
Knoten in einem entsprechenden Loch aufgenommen wird, wobei
jeder Lokalisierknoten durch Ausstanzen aus dem
Metallblechrohling gebildet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Fertigen der ersten und zweiten Endrahmen (50, 52)
der Metallblechrohling zu einer im wesentlichen
becherförmigen Konfiguration geformt wird, die im
wesentlichen ebene innere und äußere Flächen (90, 92),
einen Kragen (94), der von der Innenfläche (90) nach außen
vorsteht, und einen Fuß (96) für jeden Lokalisierknoten
(60) aufweist, der von einem Rand des Kragens gegenüber der
Innenfläche seitlich nach außen vorsteht und im
wesentlichen in einer Ebene parallel zu der Ebene der
inneren Fläche liegt, wobei die Lokalisierknoten jeweils
auf einem entsprechenden Fuß angeordnet werden.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Stanzen der Lokalisierknoten (60) eine erhöhte,
ebene Erhebung (112) auf jedem Fuß (96) ausgebildet wird,
wobei die Erhebung den Lokalisierknoten umgibt und von dem
Fuß nach innen vorsteht, wobei die Erhebungen gleichzeitig
so ausgebildet werden, daß sie im wesentlichen in der
gleichen Ebene parallel zu der Innenfläche (90) von jedem
Endrahmen (50, 52) liegen, so daß die Füße flach gegen die
Stirnfläche des Blechpaketes liegen, wobei beim Zusammenbau
des Endrahmens mit dem Blechpaket (24) die Lokalisierknoten
mit den Lokalisierlöchern (62) in Eingriff kommen.
24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß:
Material von dem Metallblechrohling an auf den Umfang im Abstand angeordneten Stellen um die Mittelöffnung von jedem Endrahmen herum Material beseitigt wird und
Halterungsansätze (102) mit Material gebildet werden, die an jeder Stelle, wo Material beseitigt wird, übrigbleiben, wobei jeder Halterungsansatz von dem Endrahmen nach außen vorsteht, und
bei der Montage der dynamoelektrischen Maschine Lagereinrichtungen (44, 46) für jeden der ersten und zweiten Endrahmen (50, 52) bereitgestellt werden, jede Lagereinrichtung in die Mittelöffnung (48) von einem entsprechenden Endrahmen eingesetzt wird und die Halterungsansätze (102) über die Lagereinrichtung nach innen verformt werden und die Lagereinrichtung in der Mittelöffnung befestigt wird.
Material von dem Metallblechrohling an auf den Umfang im Abstand angeordneten Stellen um die Mittelöffnung von jedem Endrahmen herum Material beseitigt wird und
Halterungsansätze (102) mit Material gebildet werden, die an jeder Stelle, wo Material beseitigt wird, übrigbleiben, wobei jeder Halterungsansatz von dem Endrahmen nach außen vorsteht, und
bei der Montage der dynamoelektrischen Maschine Lagereinrichtungen (44, 46) für jeden der ersten und zweiten Endrahmen (50, 52) bereitgestellt werden, jede Lagereinrichtung in die Mittelöffnung (48) von einem entsprechenden Endrahmen eingesetzt wird und die Halterungsansätze (102) über die Lagereinrichtung nach innen verformt werden und die Lagereinrichtung in der Mittelöffnung befestigt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Statorblech (26) mit einer Anzahl von
Ausschnitten (78) an im Abstand angeordneten Stellen um den
Umfang des Bleches herum gestanzt wird und bei der Montage
der dynamoelektrischen Maschine ein langgestreckter Keil
(64) in jeden Kanal (66) eingesetzt wird, der durch
ausgerichtete Ausschnitte der in dem Blechpaket (24)
gestapelten Statorbleche gebildet ist, und die Enden des
Keils an entsprechenden Endrahmen (50, 52) befestigt und
die Endrahmen und das Blechpaket zusammengehalten werden.
26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß
ein erstes Ende der Rotorwelle (42) in eine erste Lagereinrichtung (44) eingesetzt wird,
die Lagereinrichtung (44) fest mit der Rotorwelle (42) verbunden wird,
die erste Lagereinrichtung (44) mit dem ersten Endrahmen (50) in seiner Mittelöffnung (48) verbunden und eine sichere axiale Lage der Rotoranordnung (36) und des ersten Endrahmens ausgebildet wird,
der Stator (22) auf der Rotoranordnung (36) angeordnet wird, wobei der Rotor (38) in der Bohrung (40) des Blechpaketes aufgenommen wird,
ein zweiter Endrahmen (52) über ein zweites Ende der Rotorwelle (42) gegenüber dem ersten Ende geschoben wird,
wobei das zweite Ende gleitend in der zweiten Lagereinrichtung (46) aufgenommen wird, die in dem zweiten Endrahmen angeordnet ist, bis der zweite Endrahmen mit der zweiten Stirnfläche des Blechpaketes (24) in Eingriff kommt, wobei die axiale Lage der zweiten Lagereinrichtung relativ zu der Rotorwelle durch den Eingriff des zweiten Endrahmens mit der zweiten Stirnfläche des Blechpaketes bestimmt wird, und
der Stator (22), der erste Endrahmen (50) und der zweite Endrahmen (52) aneinander befestigt werden.
ein erstes Ende der Rotorwelle (42) in eine erste Lagereinrichtung (44) eingesetzt wird,
die Lagereinrichtung (44) fest mit der Rotorwelle (42) verbunden wird,
die erste Lagereinrichtung (44) mit dem ersten Endrahmen (50) in seiner Mittelöffnung (48) verbunden und eine sichere axiale Lage der Rotoranordnung (36) und des ersten Endrahmens ausgebildet wird,
der Stator (22) auf der Rotoranordnung (36) angeordnet wird, wobei der Rotor (38) in der Bohrung (40) des Blechpaketes aufgenommen wird,
ein zweiter Endrahmen (52) über ein zweites Ende der Rotorwelle (42) gegenüber dem ersten Ende geschoben wird,
wobei das zweite Ende gleitend in der zweiten Lagereinrichtung (46) aufgenommen wird, die in dem zweiten Endrahmen angeordnet ist, bis der zweite Endrahmen mit der zweiten Stirnfläche des Blechpaketes (24) in Eingriff kommt, wobei die axiale Lage der zweiten Lagereinrichtung relativ zu der Rotorwelle durch den Eingriff des zweiten Endrahmens mit der zweiten Stirnfläche des Blechpaketes bestimmt wird, und
der Stator (22), der erste Endrahmen (50) und der zweite Endrahmen (52) aneinander befestigt werden.
27. Dynamoelektrische Maschine enthaltend:
eine Statoranordnung (22), die ein Blechpaket (24) mit einer Bohrung (40) darin, erregbare Wicklungen (27), die auf dem Blechpaket angeordnet sind, und wenigstens ein Lager aufweist,
eine Rotoranordnung (36) eine Welle (42), die durch das wenigstens eine Lager gehaltert ist, und einen Käfigrotor (38) aufweist, der auf der Welle für eine gemeinsame Rotation mit dieser fest angebracht ist, wobei der Rotor wenigstens teilweise in der Bohrung (40) des Blechpaketes (24) angeordnet ist und der Rotor und die Statoranordnung (22) bei einer Erregung der Wicklungen (27) magnetisch koppelbar sind,
wobei der Rotor (38) einen Stapel von im wesentlichen dünnen, kreisförmigen Rotorblechen (240) aufweist, die aus einem magnetisch hochpermeablen Material hergestellt sind und die jeweils Nuten (242) aufweisen, die auf dem Umfang des Rotorbleches im Abstand angeordnet sind und die jeweils einen radial inneren Abschnitt (244) und einen radial äußeren Schrägabschnitt (246) aufweisen, der von dem radial inneren Abschnitt in Richtung auf den Umfang des Rotorbleches nach außen und seitlich verläuft, wobei jede Nut wenigstens teilweise über entsprechenden Nuten auf den anderen Rotorblechen des Stapels liegt und die wenigstens teilweise übereinanderliegenden Nuten der Rotorbleche Durchlässe bilden, die sich in axialer Richtung durch den Rotor erstrecken und in denen jeweils elektrisch leitfähiges Material (248) angeordnet ist,
wobei die Rotorbleche (240) in dem Stapel in wenigstens zwei Sätzen (250, 252) angeordnet sind, wobei von den Nuten (242) des ersten Satzes von Rotorblechen deren Schrägabschnitte (246) seitlich in einer ersten Richtung verlaufen und die Nuten von einem zweiten Satz von Rotorblechen mit ihren Schrägabschnitten seitlich in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verlaufen, wobei die radial inneren Abschnitte (244) von entsprechenden Nuten in den ersten und zweiten Sätzen der Rotorbleche sich einander überlappen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlich äußersten Punkte (L) der Schrägabschnitte (246) der entsprechenden Nuten (240) in dem ersten Satz (250) der Rotorbleche im wesentlichen entlang einer ersten axial verlaufenden Linie (A1) liegen und die seitliche äußersten Punkte der Schrägabschnitte der entsprechenden Nuten in dem zweiten Satz (252) der Rotorbleche im wesentlichen entlang einer zweiten axial verlaufenden Linie (A2) liegen, wobei der Abstand d zwischen der ersten und zweiten Linie in einen Bereich fällt, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist (2πr)/(2S - P) < d (2πr)/(2S - P) + δ + ρwobei r der Abstand zwischen der Mitte von einem Rotorblech und dem seitlich äußersten Punkt von den Schrägabschnitten von einer der Nuten auf dem Rotorblech ist, S die Anzahl der Nuten in dem Blechpaket ist, P die Anzahl der Pole von einer gewählten Wicklung ist, δ/2 eine so gewählte Größe ist, daß das Auftreten von mehr als einem Sättigungsbereich, der jeder Rotornut zugeordnet ist, verhindert ist, und Ψ/2 etwa der Abstand zwischen ersten und zweiten parallelen Ebenen (A3, A4) ist, wobei die erste Ebene (A3) den radial äußersten Punkt (R) der Nut enthält und die zweite Ebene (A4) die erste oder zweite axial verlaufende Linie (A1, A2) enthält, die dem radial äußersten Punkt am nächsten gelegen ist, wobei die ersten und zweiten Ebenen senkrecht zu einer dritten Ebene A5 sind, die die ersten und zweiten Linien enthält und diese schneidet.
eine Statoranordnung (22), die ein Blechpaket (24) mit einer Bohrung (40) darin, erregbare Wicklungen (27), die auf dem Blechpaket angeordnet sind, und wenigstens ein Lager aufweist,
eine Rotoranordnung (36) eine Welle (42), die durch das wenigstens eine Lager gehaltert ist, und einen Käfigrotor (38) aufweist, der auf der Welle für eine gemeinsame Rotation mit dieser fest angebracht ist, wobei der Rotor wenigstens teilweise in der Bohrung (40) des Blechpaketes (24) angeordnet ist und der Rotor und die Statoranordnung (22) bei einer Erregung der Wicklungen (27) magnetisch koppelbar sind,
wobei der Rotor (38) einen Stapel von im wesentlichen dünnen, kreisförmigen Rotorblechen (240) aufweist, die aus einem magnetisch hochpermeablen Material hergestellt sind und die jeweils Nuten (242) aufweisen, die auf dem Umfang des Rotorbleches im Abstand angeordnet sind und die jeweils einen radial inneren Abschnitt (244) und einen radial äußeren Schrägabschnitt (246) aufweisen, der von dem radial inneren Abschnitt in Richtung auf den Umfang des Rotorbleches nach außen und seitlich verläuft, wobei jede Nut wenigstens teilweise über entsprechenden Nuten auf den anderen Rotorblechen des Stapels liegt und die wenigstens teilweise übereinanderliegenden Nuten der Rotorbleche Durchlässe bilden, die sich in axialer Richtung durch den Rotor erstrecken und in denen jeweils elektrisch leitfähiges Material (248) angeordnet ist,
wobei die Rotorbleche (240) in dem Stapel in wenigstens zwei Sätzen (250, 252) angeordnet sind, wobei von den Nuten (242) des ersten Satzes von Rotorblechen deren Schrägabschnitte (246) seitlich in einer ersten Richtung verlaufen und die Nuten von einem zweiten Satz von Rotorblechen mit ihren Schrägabschnitten seitlich in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verlaufen, wobei die radial inneren Abschnitte (244) von entsprechenden Nuten in den ersten und zweiten Sätzen der Rotorbleche sich einander überlappen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlich äußersten Punkte (L) der Schrägabschnitte (246) der entsprechenden Nuten (240) in dem ersten Satz (250) der Rotorbleche im wesentlichen entlang einer ersten axial verlaufenden Linie (A1) liegen und die seitliche äußersten Punkte der Schrägabschnitte der entsprechenden Nuten in dem zweiten Satz (252) der Rotorbleche im wesentlichen entlang einer zweiten axial verlaufenden Linie (A2) liegen, wobei der Abstand d zwischen der ersten und zweiten Linie in einen Bereich fällt, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist (2πr)/(2S - P) < d (2πr)/(2S - P) + δ + ρwobei r der Abstand zwischen der Mitte von einem Rotorblech und dem seitlich äußersten Punkt von den Schrägabschnitten von einer der Nuten auf dem Rotorblech ist, S die Anzahl der Nuten in dem Blechpaket ist, P die Anzahl der Pole von einer gewählten Wicklung ist, δ/2 eine so gewählte Größe ist, daß das Auftreten von mehr als einem Sättigungsbereich, der jeder Rotornut zugeordnet ist, verhindert ist, und Ψ/2 etwa der Abstand zwischen ersten und zweiten parallelen Ebenen (A3, A4) ist, wobei die erste Ebene (A3) den radial äußersten Punkt (R) der Nut enthält und die zweite Ebene (A4) die erste oder zweite axial verlaufende Linie (A1, A2) enthält, die dem radial äußersten Punkt am nächsten gelegen ist, wobei die ersten und zweiten Ebenen senkrecht zu einer dritten Ebene A5 sind, die die ersten und zweiten Linien enthält und diese schneidet.
28. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 27, dadurch
gekennzeichnet, daß δ/2 dem Abstand zwischen einem ersten
magnetischen Sättigungsbereich (M1) und einem zweiten
magnetischen Sättigungsbereich (M2) entspricht, der im
Abstand von dem ersten Bereich von einem Rotor (38)
angeordnet ist, der aus einem Stapel von Rotorblechen (240)
hergestellt ist die schräge Nuten (242) aufweisen, in
denen der Abstand d durch die folgende Gleichung
ausgedrückt ist:
2πr/ (2S+P) + ρ d 2πr/ (2S-P) + ρ
29. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 27, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand d zwischen den ersten und
zweiten axial verlaufenden Linien (A1, A2) etwa gleich
πD/2S + δ + ρ ist.
30. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die radial inneren Abschnitte der Nuten
(240) jeweils im wesentlichen symmetrisch zu einer radialen
Linie ist, die durch die Mitte des Rotorbleches verläuft,
und die Schrägabschnitte (246) asymmetrisch zu jeder
radialen Linie ist, die durch die Mitte des Rotorbleches
verläuft.
31. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nuten (242) des ersten Satzes (250)
von Rotorblechen Spiegelbilder der Nuten des zweiten Satzes
(252) von Rotorblechen sind.
32. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor (138) einen dritten Satz
(254) von Rotorblechen aufweist, wobei die Nuten (242) in
den Rotorblechen (240) des dritten Satzes jeweils einen
radial inneren Abschnitt (244) und einen radial äußeren
Schrägabschnitt (246) aufweisen, die von dem radial inneren
Abschnitt seitlich in der ersten Richtung verlaufen, wobei
die ersten (250) und dritten (254) Sätze in dem Rotor auf
axial gegenüberliegenden Seiten des zweiten Satzes (252)
angeordnet sind.
33. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ein einphasiger Elektromotor ist.
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