DE20302709U1

DE20302709U1 - Stator with winding coil cooling

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Publication number: DE20302709U1
Application number: DE20302709U
Authority: DE
Original assignee: Intrasys GmbH Innovative Transportsysteme
Current assignee: Intrasys GmbH Innovative Transportsysteme
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2013-02-20
Also published as: WO2004075380A1

Abstract

Stator für einen Linearmotor oder Lineargenerator mit einem Statorgehäuse (14; 114) und einer darin aufgenommenen Baueinheit (20; 120) umfassend:
einen Kern (48; 148),
eine Mehrzahl von Wickelspulen (22; 122), welche mit jeweils wenigstens einem Wickelspulenabschnitt im Wesentlichen entlang wenigstens einer Seite des Kerns (48; 148) verlaufen, und wobei die ausgehärtete Gießmasse (56; 156) die Baueinheit (20; 120) zumindest abschnittsweise mit Innenwandbereichen (14c, 14e) des Statorgehäuses (12; 112) verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass das von der Baueinheit (20; 120) und der ausgehärteten Gießmasse (56; 156) eingenommene Raumvolumen kleiner als das von dem Statorgehäuse (12; 112) begrenzte Innenraumvolumen ist, so dass im Inneren des Statorgehäuses (12; 112) ein Freiraum (42, 42a, 42b, 42c; 142) als Durchflussraum (42, 42a, 42b, 42c; 142) für ein Kühlmittel verbleibt, durch welchen ein Kühlmittel durchleitbar ist.Stator for a linear motor or linear generator with a stator housing (14; 114) and a structural unit (20; 120) accommodated therein, comprising:
a core (48; 148),
a plurality of winding coils (22; 122), each with at least one winding coil section running essentially along at least one side of the core (48; 148), and wherein the cured casting compound (56; 156) comprises the assembly (20; 120) at least in sections connects to inner wall areas (14c, 14e) of the stator housing (12; 112),
characterized in that the volume of space occupied by the structural unit (20; 120) and the hardened casting compound (56; 156) is smaller than the volume of the interior delimited by the stator housing (12; 112), so that inside the stator housing (12; 112) a free space (42, 42a, 42b, 42c; 142) remains as a flow space (42, 42a, 42b, 42c; 142) for a coolant, through which a coolant can be passed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für einen Linearmotor oder Lineargenerator mit einem Statorgehäuse und einer darin aufgenommenen Baueinheit, umfassend:

– einen Kern und
– eine Mehrzahl von Wickelspulen, welche mit jeweils wenigstens einem Wickelspulenabschnitt im Wesentlichen entlang wenigstens einer Seite des Kerns verlaufen,

wobei die ausgehärtete Gießmasse die Baueinheit zumindest abschnittsweise mit Innenwandbereichen des Statorgehäuses verbindet.The present invention relates to a stator for a linear motor or linear generator with a stator housing and a structural unit accommodated therein, comprising:

- a core and
A plurality of winding coils, which each run with at least one winding coil section essentially along at least one side of the core,

wherein the cured casting compound connects the structural unit at least in sections to inner wall regions of the stator housing.

Derartige Statoren sind in der Technik allgemein bekannt und werden in einer Vielzahl von Fällen als Antrieb bewegter Vorrichtungen oder als Generator eingesetzt.Such stators are in the art generally known and are used in a variety of cases Drive moving devices or used as a generator.

Nachteilig an den bekannten Statoren ist, dass sie sich im Betrieb erwärmen, was zu einer Verminderung des Wirkungsgrads des Stators führt, etwa durch eine Zunahme des Widerstands der elektrischen Leitungen mit einem Anstieg der Temperatur. Auch besteht oft die Gefahr einer Überhitzung des Stators, so dass seine zulässige Einschaltdauer dementsprechend verkürzt ist oder die für Dauerbetrieb zulässige Leistung dementsprechend niedriger ist.A disadvantage of the known stators is that they heat up during operation, which leads to a decrease the efficiency of the stator leads, for example by increasing the resistance of the electrical lines with an increase in temperature. There is also often a risk of overheating the Stator, so its permissible Duty cycle is shortened accordingly or that for continuous operation permissible Performance is accordingly lower.

Eine Quelle dieser Erwärmung sind im Stator auftretende Verluste. Dort treten genauer im Kern Wirbelstromverluste (sog. "Eisenverluste") und in den elektrischen Leitungen der Wickelspulen Verluste auf Grund elektrischen Widerstands (sog. "Kupferverluste") auf.Are a source of this warming losses occurring in the stator. Eddy current losses occur more precisely in the core there (so-called "iron losses") and in the electrical Lines of the winding coils losses due to electrical resistance (so-called "copper losses").

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Stator anzugeben, bei welchem durch verstärkte Kühlung eine Erwärmung im Betrieb reduziert ist.It is therefore the task of the present Invention, a generic stator to indicate in which increased heating in the Operation is reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator, bei welchem das von der Baueinheit und der ausgehärteten Gießmasse eingenommene Raumvolumen kleiner als das von dem Statorgehäuse begrenzte Innenraumvolumen ist, so dass im Inneren des Statorgehäuses ein Freiraum als Durchflussraum für ein Kühlmittel verbleibt, durch welchen ein Kühlmittel durchleitbar ist.This task is solved by a stator, in which that taken up by the assembly and the cured casting compound Room volume smaller than the interior volume limited by the stator housing is, so that there is a free space in the interior of the stator housing as a flow space for a coolant remains, through which a coolant can be passed is.

Bisher ist es üblich, die Statorschale vollständig, d.h. bis zum Öffnungsrand der Statorschale mit Gießmasse aufzufüllen und dann mit dem Statorschalendeckel abzudecken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es ohne eine funktionsbeeinträchtigende Einbuße an Steifigkeit und Stabilität des Stators möglich ist, im Inneren des Statorgehäuses einen Freiraum als Durchflussraum für ein Kühlmittel zu belassen. Durch diesen ist ein Kühlmittel durchleitbar, welches Wärme konvektiv aus dem Statorgehäuse abführt und den Stator dadurch kühlt.So far, it has been common to completely remove the stator shell, i.e. to the edge of the opening the stator shell with casting compound fill and then cover with the stator shell cover. However, it has shown that there is no loss of stiffness that impairs functionality and stability of the stator possible is inside the stator housing to leave a free space as a flow space for a coolant. By this is a coolant passable what heat convective from the stator housing dissipates and thereby cools the stator.

Grundsätzlich ist es möglich, das Kühlmittel lediglich über eine Oberfläche der im Statorgehäuse ausgehärteten Gießmasse strömen zu lassen. In diesem Falle können die Wickelspulen vollständig von Gießmasse bedeckt sein. Zwar wird hier eine besonders hohe Stabilität des Stators erreicht, jedoch muss Wärme von den Wickelspulen durch die in der Regel schlecht Wärme leitende Gießmasse (dabei handelt es sich gewöhnlich um gießbare Kunststoffe mit entsprechend niedriger Wärmeleitfähigkeit) zum Kühlmittel geleitet werden. Im Hinblick auf die pro Zeiteinheit abführbare Wärmemenge ist es daher vorteilhafter, wenn Kühlabschnitte der Wickelspulen derart in den Durchflussraum ragen oder diesen durchsetzen, dass sie in Kontakt mit dem Kühlmittel bringbar sind.Basically, it is possible that Coolant only through one surface to allow the casting compound hardened to flow in the stator housing. In this case you can the winding spools completely of casting compound be covered. This is where the stator is particularly stable reached, but must be warm from the winding coils due to the generally poorly conductive heat casting (this is usually around pourable Plastics with a correspondingly low thermal conductivity) to the coolant be directed. With regard to the amount of heat that can be dissipated per unit of time it is therefore more advantageous if cooling sections of the winding coils protrude into or penetrate the flow chamber in such a way that them in contact with the coolant are feasible.

Zwar können die Wickelspulen in beliebliger Art und Weise am Kern angeordnet sein, solange wenigstens ein Wickelspulenabschnitt einer Wickelspule wenigstens einer Seite des Kerns zugewandt ist. Eine gute Ausnutzung des Kernmaterials zur Verstärkung des von den Wickelspulen erzeugten Magnetfelds kann erreicht werden, wenn die Wickelspulen den Kern umgeben. Bevorzugt umgeben die Wickelspulen den Kern jedoch derart, dass ihre jeweiligen Wicklungsebenen zur Kernlängsrichtung im Wesentlichen orthogonal orientiert sind. Diese Anordnung ist kostengünstiger in der Herstellung insbesondere auf Grund der Möglichkeit des Einsatzes vorgewickelter Spulen. Vorzugsweise sind zwischen benachbarten Wickelspulen Polzahnscheiben angeordnet. Durch die Polzahnscheiben kann darüber hinaus auch der magnetische Streufluss zwischen zwei benachbarten Wickelspulen verstärkt und nutzbar gemacht werden.The winding spools can be of any kind and be arranged on the core as long as at least one winding coil section a winding spool faces at least one side of the core. A good use of the core material to reinforce that of the winding spools generated magnetic field can be achieved if the winding coils Surrounded core. However, the winding coils preferably surround the core such that their respective winding planes to the core longitudinal direction are oriented essentially orthogonally. This arrangement is less expensive in the production, in particular due to the possibility of using pre-wound coils. There are preferably toothed pulleys between adjacent winding coils arranged. The magnetic toothed discs can also be used for magnetic Stray flux between two adjacent winding coils amplified and be made usable.

Zum Zwecke einer einfachen Montage kann das Statorgehäuse durch eine Statorschale und eine diese bedeckenden Statorschalendeckel gebildet sein. Die Baueinheit kann dann einfach in die Statorschale eingelegt und durch anschließendes Einfüllen von Gießmasse an der Statorschale festgelegt werden. Bei einem aus Statorschale und Statorschalendeckel gebildeten Statorgehäuse bildet aus Gründen einer einfachen Montierbarkeit des Stators an einem Untergrund in der Regel der Boden der Statorschale die läufernahe Seite des Stators.For easy assembly can the stator housing through a stator shell and a stator shell cover covering it be educated. The assembly can then simply in the stator shell inserted and by subsequent Filling of casting be fixed on the stator shell. One made of stator shell and stator shell cover formed stator housing forms one easy mounting of the stator on a surface in the Adjust the bottom of the stator shell to the side of the stator near the rotor.

Durch ein Einfüllen der Gießmasse vom Boden der Statorschale bis zu einer Höhe unterhalb der Statorschalenöffnung derart, dass jeweils ein Teil der um die läuferferne Seite des Kerns herumgeführten Wickelspulenabschnitte nicht eingegossen ist und diese somit in dem zwischen Gießmassenoberfläche und Statorschalendeckel gebildeten Durchflussraum liegende Kühlabschnitte bilden, können einerseits die einer Statorschaleninnenwand gegenüberliegenden Wickelspulenabschnitte sicher an dieser durch Gießmasse festgelegt und ein Stator mit großer Steifigkeit erzeugt werden. In diesem Falle können an den seitlichen Innenwänden und am Boden der Statorschale Wickelspulenabschnitte anliegen und durch Gießmasse mit diesen verbunden sein. Andererseits kann ein nicht oder nur wenig zur Stabilität und Steifigkeit des Stators beitragender Wickelspulenabschnitt zur Wärmeabgabe an das Kühlmittel genutzt werden.By filling the casting compound from Bottom of the stator shell to a height below the stator shell opening such that that in each case part of the winding coil sections which are guided around the side of the core remote from the rotor is not poured in and thus in between the casting compound surface and Stator shell cover formed cooling sections lying can form on the one hand, the winding coil sections opposite a stator shell inner wall safe on this by casting compound fixed and a stator with great rigidity can be generated. In this case you can on the inner side walls and rest on the bottom of the stator shell winding coil sections and by casting compound be connected to them. On the other hand, one cannot or only little to stability and stiffness of the stator contributing winding coil portion to heat dissipation to the coolant be used.

Der Kern kann zu Verlängerung seiner Standzeit sicher dadurch vor Umwelteinflüssen geschützt sein, dass er an allen seinen Längsseiten, vorzugsweise auch an seinen Stirnflächen, von Gießmasse umgeben ist.The core can be extended its lifespan can be protected from environmental influences by having it on everyone its long sides, preferably also on its end faces, of casting compound is surrounded.

Die Wärmemenge, die von dem Kühlmittel pro Zeiteinheit von den Wickelspulen abgeführt werden kann, ist von der Fläche der Wickelspulen abhängig, die in Kontakt mit dem Kühlmittel bringbar ist. Diese kann dadurch wesentlich erhöht werden, dass Giesmasse lediglich in einem wandnahen Bereich von Innenwänden des Statorgehäuses aufgetragen ist, so dass zumindest ein Teil von zu Innenwänden des Statorgehäuses hinweisenden Wickelspulenabschnitten von Gießmasse benetzt ist und zumindest ein Teil von zum Kern hinweisenden Wickelspulenabschnitten oder/und von zwischen Innenwänden des Statorgehäuses verlaufenden Wickelspulenabschnitten als Kühlabschnitte in den Durchflussraum ragt oder diesen durchsetzt. Der Auftrag von Gießmasse lediglich in Wandnähe der Statorschaleninnenwände führt zu einem ausreichend steifen und robusten Stator. Der resultierende Stator bietet ein sehr großes Durchflußraumvolumen zur Kühlung des Stators durch ein den Durchflussraum durchströmendes Kühlmittel.The amount of heat from the coolant per Unit of time that can be removed from the winding spools is from the area dependent on the winding spools, that are in contact with the coolant is feasible. This can be increased significantly by simply pouring is applied in a region close to the wall of inner walls of the stator housing, so that at least a part of the inner walls of the stator housing Coil sections of casting compound is wetted and at least a part of the winding coil sections pointing towards the core or / and from between inner walls of the stator housing extending winding coil sections as cooling sections in the flow space protrudes or penetrates it. The application of casting compound only in the vicinity of the inner walls of the stator shell leads to a sufficiently stiff and robust stator. The resulting stator offers a very large flow volume for cooling of the stator by a coolant flowing through the flow space.

Zur Befestigung des Stators an einem Untergrund kann an den Kern wenigstens ein Statorfuß montiert sein. Dabei ist es hinsichtlich einer niedrigen Anzahl von zur Bildung des Stators benötigten Bauteilen vorteilhaft, wenn das Spannmittel von einer den Kern im Wesentlichen in Stapelrichtung durchsetzenden Kopfschraube und dem Statorfuß gebildet ist, in welchen die Kopfschraube eingedreht ist.To attach the stator to a At least one stator foot can be mounted on the core his. It is due to a low number of to education of the stator Components advantageous if the clamping device from the core in Essentially in the direction of the stack and the Stator foot formed in which the cap screw is screwed.

Weiterhin ist es wichtig, das Kühlmittel mit einem möglichst geringen Strömungswiderstand durch den Stator an dem wenigstens einen Kühlabschnitt der Wickelspulen vorbei zu leiten. Der Strömungswiderstand kann zumindest im Bereich des wenigstens einen Statorfußes dadurch reduziert sein, dass dieser im Bereich des Durchflussraums einen Abschnitt verringerten Querschnitts aufweist.It is also important to use the coolant with one if possible low flow resistance through the stator on the at least one cooling section of the winding coils to pass by. The flow resistance can at least in the area of the at least one stator foot be reduced that this one in the area of the flow space Has section of reduced cross-section.

Wie bereits beschrieben wurde, sind Statoren zur Ausnutzung des magnetischen Flusses in der Regel mit Polzahnscheiben zwischen entlang der Kernlängsrichtung benachbarten Wickelspulen versehen. Diese können ebenfalls durch Verringerung des Strömungsquerschnitts im Inneren des Statorgehäuses ein erhebliches Strömungshindernis für das Kühlmittel darstellen. Um diese Behinderung der Kühlmittelströmung möglichst gering zu halten, können die Polzahnscheiben Durchtrittsöffnungen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Polzahnscheiben zur Vereinfachung ihrer Herstellung auch derart gestaltet sein, dass sie Durchtrittsöffnungen mit dem Gehäuse oder/und mit dem Kern bilden.As has already been described Stators to exploit the magnetic flux usually with Pole toothed disks between winding coils adjacent along the longitudinal direction of the core Mistake. these can also by reducing the flow cross-section inside of the stator housing a considerable obstacle to flow for the coolant represent. In order to keep this obstruction of the coolant flow as low as possible, the Polzahn discs through openings exhibit. Alternatively or additionally can the pole tooth washers also to simplify their manufacture be designed so that they have openings with the housing or / and form with the core.

Eine solche Durchtrittsöffnung kann mit dem Gehäuse besonders einfach dadurch gebildet sein, dass wenigstens ein Durchtritts-Außenrandabschnitt der Polzahnscheiben einem Durchtritts-Innenwandabschnitt des Statorgehäuses mit Abstand gegenüberliegt, wobei der Durchtritts-Außenrandabschnitt bezüglich diesem benachbarter Außenrandabschnitte zurückgesetzt ist oder/und ein Krümmungsradius des Durchtritts-Außenrandabschnitts einen anderen Wert aufweist als ein Krümmungsradius des Durchtritts-Innenwandabschnitts. Die unterschiedlichen Krümmungsradien von Innenwandabschnitten der Statorschale und diesen gegenüberliegenden Außenrandabschnitten der Polzahnscheiben führen zu Spalten, durch die Kühlmittel strömen kann.Such a passage opening can with the housing be formed particularly simply in that at least one passage outer edge section of the Polzahn discs with a passage inner wall portion of the stator housing Distance is opposite, the passage outer edge portion in terms of this adjacent outer edge sections reset is and / or a radius of curvature of the passage outer edge portion has a value other than a radius of curvature of the passage inner wall section. The different radii of curvature of inner wall sections of the stator shell and opposite these Peripheral portions of the toothed pulleys to crack through the coolant stream can.

Eine Durchtrittsöffnung mit dem Kern kann dagegen einfach dadurch gebildet sein, dass wenigstens ein Durchtritts-Innenrandabschnitt der Polzahnscheiben Durchtritts-Außenwandabschnitten des Kerns mit Abstand gegenüberliegen, wobei der Durchtritts-Innenrandabschnitt bezüglich diesem benachbarten Außenrandabschnitten zurückgesetzt ist oder/und ein Krümmungsradius des Durchtritts-Außenrandabschnitts einen anderen Wert aufweist als ein Krümmungsradius des Durchtritts-Innenwandabschnitts. Ein leicht zu transportierender Stator, welcher überdies gut gegen äußere Einflüsse geschützt ist, kann dadurch erhalten werden, dass eine Baueinheit aus Kern, Wickelspulen, vorzugsweise wenigstens einem Statorfuß, wenigstens einer Kühlmittelzufuhrleitung und wenigstens einer Kühlmittelabfuhrleitung, vorzugsweise einschließlich von Polzahnscheiben, von einem Statorgehäuse umgeben und in diesem durch ausgehärtete Gießmasse festgelegt ist.A passage opening with the core, however, can simply be formed by the fact that at least one passage inner edge section of the toothed pulley through-passage outer wall sections of the core facing each other at a distance, the passage inner edge portion with respect to this adjacent outer edge portion reset is and / or a radius of curvature of the passage outer edge portion has a value other than a radius of curvature of the passage inner wall section. An easy to transport stator, which is also well protected against external influences, can be obtained in that a unit consisting of core, winding spools, preferably at least one stator foot, at least one coolant supply line and at least one coolant discharge line, preferably inclusive surrounded by pole toothed disks, by a stator housing and through it cured casting is set.

Als Kühlmittel kann bevorzugt ein flüssiges Kühlmittel, wie etwa ein Kühlöl verwendet werden, welches besonders gute konvektive Wärmetransporteigenschaften aufweist. Es kann jedoch auch daran gedacht sein, ein Gas als Kühlmittel zu verwenden, welches bei der Durchströmung von geringen Strömungsquerschnitten einen geringeren Strömungswiderstand zu überwinden hat als ein flüssiges Kühlmittel.A can preferably be used as the coolant liquid coolant, such as a cooling oil which has particularly good convective heat transport properties. However, it can also be thought of a gas as a coolant to be used, which when flowing through small flow cross-sections a lower flow resistance to overcome has as a liquid Coolant.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:The present invention is based on the accompanying drawings explained become. It shows:

1 einen schematischen Längschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Stators gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic longitudinal section through a first embodiment of a stator according to the present invention;

2 eine Ansicht eines Schnitts entlang Linie II–II in 1; 2 a view of a section along line II-II in 1 ;

3 eine Ansicht eines Schnitts entlang Linie III–III in 1; 3 a view of a section along line III-III in 1 ;

4 eine Ansicht eines Schnitts längs Linie IV-IV in 1; 4 a view of a section along line IV-IV in 1 ;

5 einen schematischen Längschnitt durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic longitudinal section through a second embodiment of the present invention;

6 eine Ansicht eines Schnitts entlag Linie VI-VI in 5; 6 a view of a section along line VI-VI in 5 ;

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Stator allgemein mit 10 bezeichnet. Der Stator weist ein Statorgehäuse 12 mit einer Statorschale 14 und einem eine der Öffnung 15 der Statorschale 14 abdeckenden Statorschalendeckel 16 auf. Der Statorschalendeckel 16 ist mit der Statorschale 14 durch eine um die Statorschale 14 nahe ihrer Öffnung 15 umlaufende Kleberaupe 18 verklebt.In 1 is a stator according to the invention generally with 10 designated. The stator has a sta goal cage 12 with a stator shell 14 and one of the opening 15 the stator shell 14 covering stator shell cover 16 on. The stator shell cover 16 is with the stator shell 14 through one around the stator shell 14 near their opening 15 all-round adhesive bead 18 bonded.

In dem Statorgehäuse befindet sich eine Baueinheit 20, welche einen in 1 nicht sichtbaren Kern, den Kern umgebende Wickelspulen 22, zwischen benachbarten Wickelspulen angeordnete Polzahnscheiben 24 und mit dem Kern verschraubte, zur Statorschalenöffnung 15 hin verlaufende Statorfüße 26 umfasst.A structural unit is located in the stator housing 20 which one in 1 invisible core, winding coils surrounding the core 22 , pole toothed disks arranged between adjacent winding coils 24 and screwed to the core, to the stator shell opening 15 running stator feet 26 includes.

An dem Statorschalendeckel 16 sind zwei Zugentlastungsvorrichtungen 28 und 30 vorgesehen, durch die nicht dargestellte elektrische Leitungen zu den Wickelspulen 22 der Baueinheit 20 geführt sind.On the stator shell cover 16 are two strain relief devices 28 and 30 provided through the electrical lines, not shown, to the winding coils 22 the unit 20 are led.

Weiter sind an dem Statorschalendeckel 16 ein zwischen den Zugentlastungsvorrichtungen 28 und 30 vorgesehener Kühlmitteleinlaß 36 und zwei in je einem Längsendbereich des Statorschalendeckels 16 Kühlmittelauslässe 38 und 40 vorgesehen. Durch den Kühlmitteleinlaß 36 wird in einen Freiraum 42 im Inneren des Statorgehäuses 12 ein Kühlmittel eingeleitet, welches den Freiraum 42 durchströmt, dabei Wärme aufnimmt und schließlich bei den Kühlmittelauslässen 38 und 40 den Stator 10 wieder verlässt. In 1 geben schwarze Pfeile beispielhaft eine mögliche Strömungsführung des Kühlmittels in dem Freiraum 42 des Statorgehäuses 12 an.Next are on the stator shell cover 16 one between the strain relief devices 28 and 30 provided coolant inlet 36 and two each in a longitudinal end region of the stator shell cover 16 coolant outlets 38 and 40 intended. Through the coolant inlet 36 becomes a free space 42 inside the stator housing 12 a coolant is introduced, which the free space 42 flows through, thereby absorbing heat and finally at the coolant outlets 38 and 40 the stator 10 leaves again. In 1 black arrows give an example of a possible flow of the coolant in the free space 42 of the stator housing 12 on.

In 1 ist die läufernahe bzw. einem nicht dargestellten Läufer zugewandte Seite der Statorschale 14 mit 14a bezeichnet. Diese wird von dem orthogonal zur Zeichenebene der 1 liegenden Boden 14d der Statorschale 14 gebildet. Die im Inneren des Statorgehäuses 12 nahe der läufernahen Seite 14a der Statorschale 14 dargestellte Strömung kann dabei dergestalt sein, dass eine Kühlmittelströmung von links nach rechts, wie sie auf der linken Seite des Stators 10 von 1 eingezeichnet ist, sich in einer vor der Zeichenebene der 1 liegenden Ebene ausbildet, während sich die auf der rechten Seite des Stators 10 eingezeichnete Strömung von rechts nach links in einer hinter der Zeichenebene liegenden Ebene ausbilden kann. Alternativ kann in einem der Pakete aus Polzahnscheiben 24 ein Kanal 44 vorgesehen sein, durch welchen das Kühlmittel von der läufernahen zur läuferfernen Seite der Baueinheit 20 zurückströmen kann. Ein derartiger Kanal ist in 1 strichliniert dargestellt.In 1 is the side of the stator shell close to the rotor or facing a rotor (not shown) 14 With 14a designated. This is from the orthogonal to the plane of the drawing 1 lying floor 14d the stator shell 14 educated. The inside of the stator housing 12 near the runner side 14a the stator shell 14 The flow shown can be such that a coolant flow from left to right, as on the left side of the stator 10 of 1 is located in front of the drawing level 1 lying plane forms while the one on the right side of the stator 10 can draw the drawn-in flow from right to left in a plane lying behind the plane of the drawing. Alternatively, one of the packages can be made of pole tooth washers 24 a channel 44 be provided, through which the coolant from the rotor near to the rotor away side of the assembly 20 can flow back. Such a channel is in 1 shown in dashed lines.

Die Wickelspulen 22 umgeben den Kern, wobei ihre zur Zeichenebene der 1 orthogonale Wicklungsebene WE orthogonal zur Längsrichtung L des Kerns orientiert ist.The winding spools 22 surround the nucleus, its at the drawing level of the 1 orthogonal winding plane WE is oriented orthogonally to the longitudinal direction L of the core.

2 zeigt einen Querschnitt durch den Stator 10 von 1 längs der in 1 gezeigten Linie II–II. 2 shows a cross section through the stator 10 of 1 along the in 1 shown line II-II.

In 2 ist ein aus Lamellen 66 aufgebauter Kern 48 zu sehen. Die Lamellen 66 weisen Durchgangslöcher 50 auf, durch die eine Kopfschraube 52 hindurchgeführt und in eine Gewindebohrung 54 des Statorfußes 26 eingedreht ist. Die Kopfschraube 52 und der Stator 26 bilden ein Spannmittel, durch das die Lamellen 66 zusammengehalten werden. Der Freiraum 42 ist in drei strömungstechnisch miteinander kommunizierende Teil-Freiräume unterteilt: ein erster Teil-Freiraum 42a ist begrenzt durch den Statorschalendeckel 16 und die läuferferne Seite der Baueinheit 20. Ein zweiter Teil-Freiraum 42b ist begrenzt durch läufernahe Innenwandabschnitte der Statorschale 14 und läufernahe Randabschnitte 24e der Polzahnscheiben 24 bzw. läufernahe Randabschnitte 22b der Wickelspulen 22 (siehe auch 4). Ein dritter Teil-Freiraum 42c ist gebildet durch einen Durchtritts-Innenrandabschnitt 24a der Polzahnscheiben 24 und einem Außenwandabschnitt 48a des Kerns 48. In dem Freiraum 42c ist auch der Kopf 52a der Schraube 52 aufgenommen.In 2 is a slat 66 built core 48 to see. The slats 66 have through holes 50 through which a cap screw 52 passed through and into a threaded hole 54 of the stator foot 26 is turned. The cap screw 52 and the stator 26 form a clamping device through which the slats 66 be held together. The freedom 42 is divided into three fluidic spaces that communicate with each other: a first partial space 42a is limited by the stator shell cover 16 and the far side of the assembly 20 , A second partial free space 42b is limited by inner wall sections of the stator shell close to the rotor 14 and edge sections close to the rotor 24e the pole tooth washers 24 or edge sections close to the rotor 22b the winding spools 22 (see also 4 ). A third partial free space 42c is formed by a passage inner edge section 24a the pole tooth washers 24 and an outer wall section 48a of the core 48 , In the free space 42c is the head too 52a the screw 52 added.

Zur Festlegung der Baueinheit 20 in dem Gehäuse 12 ist an den Innenwänden der Statorschale 14 eine Gießmasse 56 aufgetragen. Die Gießmasse 56 ist nur in einem wandnahen Bereich der Innenwände und des Bodens der Statorschale 14 vorgesehen, wobei die Gießmasse 56 sowohl an den Wickelspulen 22 als auch an den Außenrandabschnitten 24b, 24c und 24d der Polzahnscheiben 24, welche an Innenwänden 14c, 14d und 14e der Statorschale 14 anliegen, anhaftet und diese somit an den Innenwänden 14c, 14d und 14e der Statorschale 14 festlegt. Beispielsweise liegt die Polzahnscheibe 24 von 2 mit ihren geraden Außenrandabschnitten 24b und 24c an den Innenseitenwänden 14c und 14e der Statorschale 14 an und liegt mit ihrem geraden Außenrandabschnitt 24d am Boden 14d der Statorschale 14 an.To determine the structural unit 20 in the housing 12 is on the inner walls of the stator shell 14 a casting compound 56 applied. The casting compound 56 is only in an area near the wall of the inner walls and the bottom of the stator shell 14 provided, the casting compound 56 both on the winding spools 22 as well as on the outer edge sections 24b . 24c and 24d the pole tooth washers 24 which on interior walls 14c . 14d and 14e the stator shell 14 fit, adheres and thus on the inner walls 14c . 14d and 14e the stator shell 14 sets. For example, the pole tooth washer 24 of 2 with their straight outer edge sections 24b and 24c on the inside walls 14c and 14e the stator shell 14 and lies with its straight outer edge section 24d on the ground 14d the stator shell 14 on.

Ein erster Durchtritts-Außenrandabschnitt 24e der Polzahnscheibe 24 liegt einem ersten gekrümmten Durchtritts-Innenwandabschnitt 14b der Statorschale 14 gegenüber. Auf Grund der unterschiedlichen Krümmung der beiden Abschnitte – der Durchtritts-Außenrandabschnitt weist einen sehr kleinen Krümmungsradius auf, der gerade Durchtritts-Außenrandabschnitt 24e dagegen einen unendlich großen Krümmungsradius – ist im Teil-Freiraum 42b eine Durchtrittsöffnung 25 geschaffen.A first passage outer edge section 24e the pole tooth washer 24 lies a first curved passage inner wall section 14b the stator shell 14 across from. Due to the different curvature of the two sections - the passage outer edge section has a very small radius of curvature, the straight passage outer edge section 24e in contrast, an infinitely large radius of curvature - is in the partial free space 42b a passage opening 25 created.

Alternativ kann der Druchtritts-Außenrandabschnitt der Polzahnscheibe 24 entsprechend dem Durchtritts-Außenrandabschnitt 24e' (siehe in 2 rechts) mit einem größeren, jedoch endlich großen, Krümmungsradius als der ihm gegenüberliegende Durchtritts-Innenwandabschnitt 14b' der Statorschale 14 ausgebildet sein.Alternatively, the passage outer edge section of the pole tooth disk 24 corresponding to the passage outer edge portion 24e ' (see in 2 right) with a larger, but finally large, radius of curvature than the passage inner wall section opposite it 14b ' the stator shell 14 be trained.

Anzumerken ist, dass der Statorfuß 26 im Bereich seines Schaftes 26a einen Abschnitt 58 geringeren Querschnitts aufweist, um für das Kühlmittel einen möglichst großen Strömungsquerschnitt im Teil-Freiraum 42a bereitzustellen.It should be noted that the stator foot 26 in the area of his shaft 26a a section 58 has a smaller cross section in order for the coolant to have the largest possible flow cross section in the partial free space 42a provide.

In 3 ist im Wesentlichen eine zur Polzahnscheibe 24 von 2 alternative Polzahnscheibe 24" dargestellt. Anstelle von Durchtritts-Außenrandabschnitten, welche, wie in 1 gezeigt ist, zusammen mit der Innenwandabschnitten der Statorschale 14 bzw. einer darauf aufgetragenen ausgehärteten Schicht an Gießmasse 56 eine Durchtrittsöffnung bilden, sind in der Polzahnscheibe 24" Durchtrittsöffnungen 25" vorgesehen, durch die Kühlmedium hindurch treten kann.In 3 is essentially one to the pole tooth washer 24 of 2 alternative pole tooth shank be 24 " shown. Instead of passage outer edge sections, which, as in 1 is shown, along with the inner wall portions of the stator shell 14 or a hardened layer of casting compound applied thereon 56 form a passage opening are in the pole tooth washer 24 " Through openings 25 " provided, can pass through the cooling medium.

In 4 ist ein Schnitt entlang Linie IV–IV von 1 durch eine Wickelspule 22 gezeigt. Die dort dargestellte Polzahnscheibe 24 entspricht der in 2 gezeigten, wobei die Polzahnscheibe 24 von 4 Durchtritts-Außenrandabschnitte 24e' aufweist, welche einen größeren Krümmungsradius als die ihnen gegenüberliegenden Durchtritts-Innenwandabschnitte 14b aufweisen.In 4 is a section along line IV-IV of 1 through a winding spool 22 shown. The pole tooth washer shown there 24 corresponds to that in 2 shown, the pole tooth washer 24 of 4 Passage outer peripheral portions 24e ' which has a larger radius of curvature than the passage inner wall sections opposite them 14b exhibit.

In 4 bildet der läuferferne Abschnitt 22a der Wickelspule 22 einen ersten Kühlabschnitt derselben, welcher im Teil-Freiraum 42a von Kühlmittel umströmt und dadurch gekühlt wird. Ein zweiter Kühlabschnitt 22b der Wickelspule 22 ist gebildet durch die zu den zweiten Teil-Freiräumen 42b hinweisenden Wickelspulenabschnitte 22b. Ein dritter Kühlabschnitt 22c der Wickelspule 22 ist im Bereich des dritten Freiraums 42c gebildet. Es handelt sich dabei um einen zur läufernahen Seite des Kerns 48 hinweisenden Wickelspulenabschnitt 22c.In 4 forms the section away from the rotor 22a the winding spool 22 a first cooling section thereof, which in the partial clearance 42a coolant flows around and is thereby cooled. A second cooling section 22b the winding spool 22 is formed by the second part open spaces 42b indicative winding coil sections 22b , A third cooling section 22c the winding spool 22 is in the area of the third free space 42c educated. It is a side of the core close to the rotor 48 indicative winding coil section 22c ,

In 5 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators im Längschnitt schematisch abgebildet. In 5 sind gleiche Bauteile wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Die in 5 gezeigte Ausführungsform wird im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der in 1 gezeigten unterscheidet. Im Übrigen wird auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen.In 5 is a second embodiment of a stator according to the invention shown schematically in longitudinal section. In 5 are the same components as in 1 provided with the same reference numerals, but increased by the number 100 , In the 5 shown embodiment will be described in the following only insofar as it differs from the in 1 shown differs. Incidentally, the description of the 1 to 4 directed.

Der wesentliche Unterschied zwischen der Ausführungsform von 5 zu der in 1 Gezeigten besteht darin, dass bei dem Stator 110 der zweiten Ausführungsform Gießmasse vom Boden 114a der Statorschale 114 bis zu einer Höhe H in die Statorschale 114 eingefüllt wurde. Dadurch ist lediglich ein einziger Freiraum 142 nahe des Statorschalendeckels 116 auf der läuferfernen Seite des Kerns vorhanden. Der Statorschalendeckel 116 weist nahe seines einen Längsendes einen Kühlmitteleinlaß 136 auf, durch den Kühlmittel in den Freiraum 142 eingeleitet wird. Nahe des anderen Längsendes des Statorschalendeckels 116 ist ein Kühlmittelauslaß 140 vorgesehen, durch den Kühlmittel aus dem Freiraum 142 abgeführt wird. Durch diese Anordnung von Kühlmitteleinlaß 136 und Kühlmittelauslaß 140 kann sicher gestellt werden, dass das Kühlmittel den Freiraum 142 möglichst über seine gesamte Länge durchströmt und dabei Wärme von den Wicklungen aufnimmt.The main difference between the embodiment of FIG 5 to the in 1 Shown is that with the stator 110 the second embodiment casting compound from the bottom 114a the stator shell 114 up to a height H in the stator shell 114 was filled. This is just a single space 142 near the stator shell cover 116 on the far side of the core. The stator shell cover 116 has a coolant inlet near its one longitudinal end 136 on, through the coolant into the free space 142 is initiated. Near the other longitudinal end of the stator shell cover 116 is a coolant outlet 140 provided by the coolant from the free space 142 is dissipated. This arrangement of coolant inlet 136 and coolant outlet 140 can be ensured that the coolant has the clearance 142 flowed as far as possible over its entire length and thereby absorbs heat from the windings.

In 6 ist ein Querschnitt längs der Linie VI-VI von 5 dargestellt. Dort ist zu erkennen, dass der strichliniert angedeutete, den Freiraum 142 durchsetzende Wickelspulenabschnitt 122a der einzige Kühlabschnitt der Wickelspule 122 ist. Dieser wird rundum von Kühlmittel umströmt und gibt dabei Wärme an dieses ab.In 6 is a cross section along the line VI-VI of 5 shown. There you can see that the dashed, the free space 142 penetrating winding coil section 122a the only cooling section of the winding spool 122 is. The coolant flows all around and gives off heat to it.

Es ist weiter zu erkennen, dass die Einfüllhöhe H derart gewählt ist, dass der Kern 148 vollständig von Gießmasse 156 umgeben ist. Dadurch ist der Kern 148 gut gegen Umwelteinflüsse, wie z. B. Feuchtigkeit, geschützt.It can also be seen that the filling height H is selected such that the core 148 completely of casting compound 156 is surrounded. This is the core 148 good against environmental influences, such as B. moisture, protected.

Claims

Stator for a linear motor or linear generator with a stator housing ( 14 ; 114 ) and a structural unit included in it ( 20 ; 120 ) comprising: a core ( 48 ; 148 ), a plurality of winding coils ( 22 ; 122 ), each with at least one winding coil section essentially along at least one side of the core ( 48 ; 148 ) and the hardened casting compound ( 56 ; 156 ) the unit ( 20 ; 120 ) at least in sections with inner wall areas ( 14c . 14e ) of the stator housing ( 12 ; 112 ) connects, characterized in that the unit ( 20 ; 120 ) and the hardened casting compound ( 56 ; 156 ) occupied space volume smaller than that of the stator housing ( 12 ; 112 ) is limited interior volume, so that inside the stator housing ( 12 ; 112 ) a free space ( 42 . 42a . 42b . 42c ; 142 ) as a flow space ( 42 . 42a . 42b . 42c ; 142 ) remains for a coolant through which a coolant can be passed.

Stator according to claim 1, characterized in that cooling sections ( 22a . 22b . 22c ; 122a ) of the winding spools ( 22 ; 122 ) into the flow space ( 42 . 42a . 42b . 42c ; 142 ) protrude or ensure that they can be brought into contact with the coolant.

Stator according to claim 1 or 2, characterized in that the winding coils ( 22 ; 122 ) the core ( 48 ; 148 ), preferably in such a way that their respective winding planes (WE) are oriented essentially orthogonally to the core longitudinal direction (L), preferably between adjacent winding coils ( 22 ; 122 ) Toothed lock washers ( 24 ; 124 ) are arranged.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator housing ( 12 ; 112 ) through a stator shell ( 14 ; 114 ) and a stator shell cover covering this ( 16 ; 116 ) is formed.

Stator according to Claim 3 or 4, characterized in that a side of the core near the rotor touches the bottom ( 114d ) of the stator shell ( 114 ) and a side of the core of the stator shell opening remote from the rotor ( 15 ; 115 ) are facing, with casting compound ( 56 ; 156 ) from the floor ( 114d ) of the stator shell ( 1 14) up to a height (H) below the stator shell opening ( 115 ) is filled in such a way that in each case at least part of the side of the core around the rotor ( 148 ) wound coil sections ( 122a ) the cooling sections ( 122a ) form.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the core ( 148 ) of casting compound on all of its long sides, preferably also on its end faces ( 156 ) is surrounded.

Stator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the casting compound ( 56 ) only in a region of inner walls close to the wall ( 14c . 14e ) of the stator housing ( 12 ) is applied so that at least part of the inner walls ( 14c . 14e ) of the stator housing ( 12 ) indicative winding spool sections of casting compound ( 56 ) is wetted and at least part of the core ( 48 ) indicative winding coil sections ( 22c ) or / and from between inner walls ( 14c . 14e ) of the stator housing ( 12 ) running winding coil sections ( 22a ) as cooling sections ( 22a . 22c ) in the flow space ( 42c ) protrudes or penetrates it.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the structural unit ( 20 ; 120 ) at least one stator foot ( 26 ; 126 ) for attaching the stator to a surface.

Stator according to claim 8, characterized in that the at least one stator foot ( 26 ) a section ( 58 ) reduced cross-section in the area of the flow space ( 42a ) having.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that between adjacent winding coils (winding coil sections running along the core) ( 22 ; 122 ) Toothed lock washers ( 24 ; 124 ) are arranged, which passage openings ( 25 " ) and / or through openings ( 25 . 25 ' ) with the stator housing ( 12 ) or / and with the core ( 48 ) form.

Stator according to claim 10, characterized in that at least one passage outer edge section ( 24e . 24e ' ) of the toothed pulleys ( 24 ) a passage inner wall section ( 14b . 14b ' ) of the stator housing ( 12 ) is opposite at a distance, the passage outer edge section ( 24e . 24e ' ) is set back with respect to this adjacent outer edge section and / or a radius of curvature of the passage outer edge section ( 24e . 24e ' ) has a value other than a radius of curvature of the passage inner wall section ( 14b . 14b ' ).

Stator according to claim 10 or 11, characterized in that at least one passage inner edge section ( 24a ) of the toothed pulleys ( 24 ) Passage outer wall portions of the core ( 48 ) are at a distance from each other, the passage inner edge section ( 24a ) is reset with respect to this adjacent outer edge section and / or a radius of curvature of the passage outer edge section has a different value than a radius of curvature of the passage inner wall section.

Stator according to one of the preceding claims, characterized characterized that the coolant liquid, preferably a cooling oil.