DE3833130C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zweiteiligen Motor­ ständer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird von einem zweiteiligen Motorständer ausgegangen, der einen im wesentlichen ringförmigen inneren Eisenkern, von dessen Außenfläche weg eine Vielzahl von Zähnen radial nach außen ragt, einen ringförmigen äußeren Eisenkern, in dessen Innenfläche Nuten für die Aufnahme der Zahnköpfe gebildet sind, und Wicklungen aufweist, die vor dem Zusammensetzen der Eisenkerne jeweils um den Mittelteil der Zähne herum angebracht werden. Ein solcher Motorständer ist in Fig. 7 dargestellt.

Dabei wird innerhalb eines äußeren Eisenkerns 1 ein allgemein ringförmiger innerer Eisenkern 2 derart angebracht, daß seine Mittelachse mit derjenigen des äußeren Eisenkerns 1 übereinstimmt. Der Ständerkern wird zusammen mit einem nicht gezeigten Läufer derart in ein nicht gezeigtes Motorgehäuse eingebaut, daß die Mittelachsen der Eisenkerne 1 und 2 des Ständers mit der Drehachse des Läufers zusammenfallen. Der innere Eisenkern 2 hat eine Vielzahl von Zähnen 5, die von der Außenfläche des Kerns radial nach außen ragen. Eine Wicklung 3 ist eine um den Zahn 5 des inneren Eisenkerns 2 gelegte Drahtwicklung. In der Innen­ fläche des äußeren Eisenkerns 1 des Ständers ist eine Nut 4 ausgebildet. Der Zahn 5 ist für den Eingriff mit der Nut 4 gestaltet. Die Nut 4 ist im Querschnitt komplementär zu dem Kopf des Zahns 5 geformt.

Um eine stabile Verbindung zwischen den beiden Teilen des Ständers zu erzielen, sind die Zahnköpfe und die Nuten grundsätzlich derart dimensioniert, daß eine Preßpassung gebildet wird. Durch diese Preßpassung entstehen uner­ wünschte Spannungen und Verformungen in den inneren Umfangsbereichen des inneren Eisenkerns und in den äußeren Umfangsbereichen des äußeren Eisenkerns, die sich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit des Motors auswirken.

Die DE-PS 8 57 227 beschreibt eine Drehfeldmaschine mit konzentrischen Wicklungen auf ausgeprägten, mit Polschuhen versehenen Polen. Die Pole sind einzeln an einem äußeren ungeschlitzten Eisenkern befestigt, wobei an jedem Pol­ schaft eine spaltförmige Öffnung ausgebildet ist, die den Polschaft in Längsrichtung über die Hälfte seiner Gesamt­ länge halbiert. Durch diese spaltförmigen Öffnungen sitzen die Pole federnd in dem äußeren Eisenkern.

Durch die spaltförmigen Öffnungen der Pole kann einerseits zwar Verformungen des Stators entgegengewirkt werden, andererseits ist der Stator durch den federnden Sitz seiner Pole aber weniger stabil, wodurch bei hohen Motorbelastungen erhebliche Probleme entstehen. Das bedeutet, daß bei diesem Motor die Leistungsfähigkeit relativ gering ist.

Ferner ist aus der DE-PS 1 02 662 ein Feldmagnet mit einem inneren Eisenkern bekannt, von dessen Außenfläche weg vier Pole radial nach außen ragen, an deren äußeren Enden zwei Schlitze ausgebildet sind, welche sich kreuzen und welche von den äußeren Enden der Pole eine beträchtliche Länge in die Pole hineinragen. Der äußere Eisenkern wird bei diesem Feldmagnet um die Polenden gegossen, wobei die Schlitze mit Sand gefüllt werden, um einem Nachgeben der Polenden beim Zusammenziehen des sich abkühlenden äußeren Eisenkerns entgegenzutreten. Dieser Feldmagnet weist dementsprechend keine Nuten zur Aufnahme der Polenden auf.

Da bei diesem Feldmagneten der äußeren Eisenkern fest mit den Polenden vergossen ist, können Spannungen, wie sie bei dem Abkühlen des äußeren Eisenkerns oder durch Temperatur­ schwankungen beim Betrieb des Motors entstehen, an keiner Stelle des Stators abgeleitet werden, so daß es bei diesem Stator grundsätzlich zu Verwerfungen bzw. zu Verformungen kommt.

Durch sich kreuzende Schlitze und durch spaltförmige Öffnungen an den Polen werden die magnetischen Feldlinien in den Polen eingeschnürt, wodurch der magnetische Widerstand der Pole erhöht wird. Das bedeutet, daß zur Erzeugung des gleichen Magnetfelds wie bei Polen, die ohne solche Schlitze bzw. Öffnungen ausgeführt werden, entweder die Durchflutung erhöht oder der Pol größer ausgeführt werden muß. Dabei ergibt sich im ersten Fall ein verminderter Wirkungsgrad bzw. im zweiten Fall ein größeres Abmaß des Motors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweiteiligen Motorständer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß dessen Formstabilität erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Erfindungsgemäß ist demzufolge in der Innenfläche des äußeren Eisenkerns eine Vielzahl von Schlitzen entlang der Nuten zur Aufnahme der aus dem inneren Eisenkern ragenden Zähne vorgesehen.

Durch diese Schlitze wird die für die Preßpassung auf­ zuwendende Kraft derart verringert bzw. verteilt, daß Ver­ formungen des Stators nahezu ausgeschlossen sind, bzw. ggf. vorhandene, entsprechend geringe Restspannungen ausschließlich von den Innenseiten des äußeren Eisenkerns des Stators aufgenommen werden. Da somit die Formstabilität des Stators bzw. des inneren Eisenkerns des Stators nicht durch den Zusammenbau der Statoreinzelteile beeinträchtigt wird, kann ein Rotor mit einem sehr viel geringeren Luftspalt in den erfindungsgemäßen Stator eingepaßt werden, als es bei einem Stator ohne die erfindungsgemäßen Schlitze möglich war. Durch die Verringerung des Luftspaltes zwischen dem Rotor und dem Stator wird dabei der magnetische Gesamtwiderstand der Anordnung vermindert und damit die Leistungsfähigkeit des Motors erhöht.

Des weiteren hat sich herausgestellt, daß die Laufeigen­ schaften des Motors, die durch Unsymmetrien der Motor­ elemente mitbestimmt werden, durch die erfindungsgemäße Lösung ebenfalls verbessert werden, da, wenn durch die Formstabilität des Stators keine Unsymmetrien mehr auftreten, Vibrationen und Laufgeräusche vermindert werden.

Da die erfindungsgemäßen Schlitze quer zur Richtung der magnetischen Feldlinien in dem äußeren Eisenkern aus­ gebildet sind, treten die von den herkömmlichen Statoren bekannten langen Einschnürungen der magnetischen Feldlinien nicht auf, so daß der magnetische Widerstand des Stators und damit der Wirkungsgrad bzw. die Leistungsfähigkeit des Motors durch die erfindungsgemäße Lösung nahezu unbeein­ flußt bleibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines inneren Eisenkerns des Motorständers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines äußeren Eisenkerns des Motorständers gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel.

Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht, die den inneren und äußeren Eisenkern des Motorständers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während des Zusammen­ setzens zeigt.

Fig. 4 ist eine Teildraufsicht auf den äuße­ ren Eisenkern bei dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 5 ist eine Teildraufsicht auf einen äußeren Eisenkern des Motorständers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 6 ist eine Teildraufsicht auf einen äußeren Eisenkern des Motorständers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen inneren und einen äußeren Eisenkern eines her­ kömmlichen zweiteiligen Motorständers während des Zusammen­ setzens zeigt.

In der Zeichnung sind gleiche oder einander entsprechende Elemente und Teile mit den gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet.

Die Fig. 1, 2 und 3 sind schematische Darstellungen des Motorständers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht.

Ein allgemein ringförmiger innerer Eisenkern 2 nach Fig. 1 besteht aus geschichteten Eisenblechen. Der innere Eisen­ kern 2 des Ständers hat acht Zähne 5, die an die Außenflä­ che des Kerns angesetzt und in den axialen Ebenen des ringförmigen Kerns wie ein Zahnkranz angeordnet sind. Die Fig. 2 zeigt einen ringförmigen äußeren Eisenkern 1 aus geschichteten Eisenblechen, der an seiner Innenfläche acht Nuten 4 hat. Jede Nut 4 entspricht hinsichtlich der Lage einem der Zähne 5. Die Nut 4 ist im Querschnitt komplemen­ tär zu dem Kopf des Zahns 5 geformt. Daher können der äußere Eisenkern 1 und der innere Eisenkern 2 miteinander dadurch zu einem Körper verbunden werden, daß gemäß der Darstellung in Fig. 3 jeweils der Kopf des Zahns 5 in die jeweilige Nut 4 eingepaßt wird. Die Fig. 3 zeigt einen Zahn 5 während des Einsetzens in eine Nut 4. Eine Wicklung 3 nach Fig. 3 wird dadurch hergestellt, daß vor dem Zusammen­ setzen des äußeren Eisenkerns 1 mit dem inneren Eisenkern 2 ein Draht direkt um den Mittelteil des Zahns 5 gewickelt wird. Der äußere Eisenkern 1 hat jeweils zwei nahe an jeder Nut 4 und parallel hierzu ausgebildete Schlitze 6. Die Fig. 4 zeigt in vergrößerter Draufsicht die Nut 4 und die Schlitze 6 des äußeren Eisenkerns 1. Von der Mitte des ringförmigen bzw. kreisförmigen äußeren Eisenkerns 1 her gesehen sind die Schlitze 6 beiderseits der Nut 4 ausgebil­ det. Die hauptsächlichen Abmessungen sind ungefähr folgen­ de: Tiefe des Schlitzes 6 = 1,5 mm, Breite des Schlitzes 6 = 1 mm, Abstand des Schlitzes 6 von der Nut 4 = 2 mm, Tiefe der Nut 4 = 3 mm, Breite des Bodens der Nut 4 = 4 mm, Innendurchmesser des inneren Eisenkerns 2 = 50 mm, und Außendurchmesser des äußeren Eisenkerns 1 = 94 mm.

Diese Bemessungen des Schlitzes 6 werden jedoch in Abhän­ gigkeit von der Härte der Eisenkerne 1 und 2 und von den Toleranzen hinsichtlich der Nut 4 und des Kopfes des Zahns 5 gewählt. Nach Fig. 3 sind die Schlitze 6 parallel zu der Nut 4 ausgebildet. Die Schlitze 6 müssen jedoch nicht parallel zu der Nut 4 ausgebildet sein, sondern können entlang der Nut 4 gebildet sein.

Nachstehend wird die Funktion des Schlitzes 6 beschrieben. Die Abmessungen der Köpfe der Zähne 5 und der Nuten 4 in der Querschnittsebene werden so gewählt, daß diese in Haft­ sitz (mit Überschneidung der Toleranzbereiche) oder im Fest- bzw. Preßsitz (mit Übermaß) ineinandergreifen, um eine ausreichende Festigkeit der Verbindung des inneren Eisenkerns 2 mit dem äußeren Eisenkern 1 zu erreichen. Infolgedessen entstehen bei dem Zusammensetzen des inneren Eisenkerns 2 mit dem äußeren Eisenkern 1 Spannungen nahe dem Eingriffbereich. Die Spannungen rufen Verformungen des äußeren Eisenkerns 1 und des inneren Eisenkerns 2 hervor. Die Verformung an der Innenfläche des inneren Eisenkerns 2 verursacht Laufgeräusche des Motors und eine Ungleichmäßig­ keit des Drehmoments bei jeweils einer Umdrehung des nicht gezeigten Läufers. Die Verformung an der Außenfläche des äußeren Eisenkerns 1 ergibt Probleme bei dem Zusammenbau. Von den Schlitzen 6 werden die Spannungen aufgenommen bzw. abgefangen, die derartige Verformungen verursachen würden.

Die Fig. 5 ist eine Teildraufsicht auf den äußeren Eisen­ kern des Motorständers gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel, bei dem die Schlitze 6 von der Mitte des äußeren Eisenkerns 1 her gesehen jeweils nur an einer Seite einer jeden der Nuten 4 nahe der Nut 4 ausgebildet sind. Der Ständerkern gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß im Vergleich zu dem Ständerkern gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der magnetische Widerstand des Magnetkreises geringer ist, der durch den inneren Eisenkern 2, die Zähne 5 und den äußeren Eisenkern 1 gebildet ist.

Die Fig. 6 ist eine Teildraufsicht auf den äußeren Eisen­ kern 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem der Schlitz 6 mit einem verformbaren und weichmagnetischen Material 8 gefüllt ist. Dieses dritte Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß der magnetische Widerstand des Magnet­ kreises verringert ist, da das weichmagnetische Material den Magnetfluß durchläßt.

Das verformbare weichmagnetische Material 8 bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird in der Weise einge­ bracht, daß ein Silikonstahlpulver enthaltender Kautschuk­ schaum in die Schlitze 6 eingespritzt wird. Danach wird das eingespritzte verformbare weichmagnetische Mate­ rial 8 gehärtet.

In dem erfindungsgemäßen Motorständer werden durch die Schlitze 6 die bei dem Zusammensetzen entstehenden Spannungen abgebaut bzw. abgefangen, um die Verformungen des äußeren Eisenkerns 1 und des inneren Eisenkerns 2 zu verringern bzw. zu verhindern, wodurch die vorstehend be­ schriebenen Probleme hinsichtlich der Laufgeräusche und des Zusammenbaus ausgeschaltet werden.

Claims (6)

1. Zweiteiliger Motorständer mit einem allgemein ring­ förmigen inneren Eisenkern, von dessen Außenfläche weg eine Vielzahl von Zähnen radial nach außen ragt, einem ringför­ migen äußeren Eisenkern, in dessen Innenfläche Nuten für die Aufnahme der Zahnköpfe gebildet sind, und Wicklungen, die vor dem Zusammensetzen der Eisenkerne jeweils um den Mittelteil der Zähne herum angebracht werden, gekennzeich­ net durch eine Vielzahl von Schlitzen (6), die in der Innenfläche jeweils entlang den Nuten (4) ausgebildet sind.

2. Motorständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) jeweils so nahe an der Nut (4) ausge­ bildet sind, daß die durch das Einsetzen des Zahnkopfes in die Nut verursachte Spannung abgefangen wird, aber so weit von der Nut entfernt, daß die Eingriffkraft der Nut an dem Zahnkopf erhalten bleibt.

3. Motorständer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlitze (6) jeweils von der Mitte des äußeren Eisenkerns (1) her gesehen an einer Seite der Nut (4) ausgebildet sind.

4. Motorständer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlitze (6) jeweils von der Mitte des äußeren Eisenkerns (1) her gesehen beiderseits der Nut (4) ausgebildet sind.

5. Motorständer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) mit einem verformbaren Material (8) gefüllt sind.

6. Motorständer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Material (8) ein weichmagnetisches Material ist.