DE2937351A1

DE2937351A1 - Reluctance motor with high power to weight ratio - uses curved laminar sub-winding units fitting around rotor

Info

Publication number: DE2937351A1
Application number: DE19792937351
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Egon 6101 Nieder-Ramstadt Andresen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1981-04-02

Abstract

The motor has a laminar rotor comprising segments composed of strips of sheeting grouped into groups forming poles at their end faces. The segments of the groups are stacked and magnetically insolated from one another and lie at different distances from the rotor's axis. They are convex towards the axis of the rotor and their free ends extend towards the surface of the rotor. The groups consist of subwindings (3) made of axially-distributed cylindrical or tubular bodies fabricated by rolling together two electrically conducting layers, one of which is magnetic and the other non-magnetic. The subwinding bodies form compact units that mount onto the rotor. The rotor has radial projections (2) between which the bodies fit.

Description

Reluktanzmotor mit geblechtem SegmentläuferReluctance motor with laminated segment rotor

und Verfahren zur Herstellung Als Reluktanzmotor wird im allgemeinen ein Drehstrom- oder auch Einphasenwechselstrommotor (meist kleinerer Leistung) mit Kurzschlußläufer verstanden, der der Pol zahl der Ständerwicklung gemäß ausgefräst ist und damit ausgeprägte Pole aufweist. Pol lücken und Pole haben etwa die gleiche Weite.and Method of Manufacture As a reluctance motor, generally a three-phase or single-phase AC motor (mostly lower power) with Understood squirrel cage, the number of poles of the stator winding milled out according to is and thus has pronounced poles. Pole gaps and poles are about the same Expanse.

Ein solcher Motor läuft nach Selbstanlauf als Synchronmotor, d.h. er ist für Aufgaben geeignet, wo lastunabhängige Umlaufgeschwindigkeit gefordert wird.Such a motor runs as a synchronous motor after it starts automatically, i.e. it is suitable for tasks where load-independent rotational speed is required will.

Reluktanzmotoren derartiger Bauart haben gegenüber Käfigläufermotoren bei gleicher Scheinleistung und gleicher Typengröße nicht viel mehr als nur die halbe Wellenleistung, weil Leistungsfaktor und Wirkungsgrad erheblich schlechter sind. Reluktanzmotoren haben nur dann eine etwa gleich gute Materialausnutzung (leistungsbezogenes Gewicht) wie Asynchron-Käfigläufermotoren, wenn es gelingt, den Läufer so aufzubauen, daß in einer Achse ein geschlossener Eisenpfad mit hinreichend großem Querschnitt entsteht, während in der um 900 elektrisch gedrehten Achse überhaupt kein geschlossener Eisenpfad existiert. Gleichzeitig muß der Luftspalt so klein sein wie bei einem Asynchron-Läfigläufermotor.Reluctance motors of this type have compared to squirrel cage motors with the same apparent power and the same type size, not much more than just that half the shaft power, because the power factor and efficiency are considerably worse are. Reluctance motors only then have an approximately equally good material utilization (performance-related Weight) like asynchronous squirrel cage motors, if it is possible to construct the rotor in such a way that that in one axis a closed iron path with a sufficiently large Cross-section arises, while in the axis, which is electrically rotated by 900, at all no closed iron path exists. At the same time, the air gap must be so small be like an asynchronous squirrel cage motor.

Es ist bekannt, Reluktanzmotoren durch Zerlegung des Läufereisens in magnetisch getrennte Segmente erheblich zu verbessern. Dabei ergänzen sich jeweils unter Abstand zusammengeführte Seitenteile benachbarter Segmente zu den Polen.It is known to make reluctance motors by breaking down the rotor iron to improve considerably in magnetically separated segments. Each complement each other Side parts of adjacent segments that are merged at a distance from the poles.

Eine weitere erhebliche Verbesserung der Maschinenleistung läßt sich mit feiner segmentierten Läufern erzielen. In einer bekannten Ausführung ist dazu jedes Läufersegment in sich in der üblichen Weise mit der Blechebene senkrecht zur Motorachse lamelliert. Die Segmente selbst sind dabei in Segmentgruppen gestaffelt übereinander und magnetisch voneinander isoliert in verschiedenem Abstand zur Läuferachse angeordnet, wobei ihr Krümmungsscheitel zur Läuferachse weist und ihre freien Enden bis zur Läuferoberfläche reichen ("Wissenschaftliche Berichte AEG-TELEFUNKEN" 41 (1968) 2, Seite 54, Bild 9).Another significant improvement in machine performance can be achieved achieve with finer segmented travelers. In a known version is for this each rotor segment in the usual way with the sheet plane perpendicular to Laminated motor axis. The segments themselves are graded into segment groups one above the other and magnetically isolated from one another at different distances from the rotor axis arranged, with their apex of curvature pointing to the rotor axis and their free ends extend to the surface of the runner ("AEG-TELEFUNKEN Scientific Reports" 41 (1968) 2, page 54, Fig. 9).

Es bedarf erheblichen Aufwandes und konstruktiver Maßnahmen, einen solchen Läufer fliehkraftsicher herzustellen. Die magnetischen Flußsperren bedingen Unterbrechungen des Eisenkörpers in Fliehkraftrichtung. So werden zum Beispiel die Einzelteile miteinander über die Segmentzwischenräume in Gießharztechnik verklebt und ausgegossen. Bei großen Motoren und solchen hoher Drehzahl wird außerdem oft noch eine axiale Unterteilung und Trennung in einzelne Abschnitte durch metallische, durchgehende Scheiben, die mit den Segmenten verklebt sind vorgenommen (aaO, Seite 54, 4.2).It requires considerable effort and constructive measures, one to make such a rotor safe against centrifugal forces. The magnetic flux barriers are conditional Interruptions in the iron body in the direction of the centrifugal force. For example, the Individual parts are glued to one another via the space between the segments using cast resin technology and poured out. In the case of large engines and such high revs, is also often another axial subdivision and separation into individual sections by metallic, continuous panes that are glued to the segments are made (loc. cit., p 54, 4.2).

Es sind zahlreiche Blechschnitte entwickelt worden, die einen Kompromiß darstellen zwischen kostengünstiger Herstellbar- keit einerseits und tragbarem Leistungsgewicht andererseits.Numerous sheet metal cuts have been developed that compromise represent between inexpensive manufacturable on the one hand and portable power to weight ratio on the other hand.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel und Nachteile, insbesondere hinsichtlich kostengünstiger Herstellbarkeit, abzustellen und einen Motor zu ermöglichen, der nicht nur billig herstellbar ist, sondern auch ein gutes Leistungsgewicht aufweist. Außerdem soll der Motor eine hohe mechanische Betriebssicherheit aufweisen, die ihn auch für Antriebe größerer Leistung brauchbar macht.The object of the invention is to address the identified shortcomings and disadvantages, in particular with regard to inexpensive manufacturability, to turn off and a To enable a motor that is not only cheap to manufacture, but also a good one Has power-to-weight ratio. In addition, the motor should have a high level of mechanical operational reliability have, which makes it useful for drives with greater power.

Diese Aufgabe wird für einen Reluktanzmotor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Segmentgruppen Teilwikkelkörper aus axial geteilten zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Wickelkörpern Verwendung finden, die durch gemeinsames Aufwickeln zweier elektrisch leitender Lagen, von denen eine magnetisch leitend und die andere magnetisch sperrend ist, herstellbar sind.This task is for a reluctance motor of the aforementioned Kind of solved in that as segment groups partial winding body from axially divided find cylindrical or hollow cylindrical bobbins use that by joint winding of two electrically conductive layers, one of which is magnetic conductive and the other is magnetically blocking, can be produced.

In einem besonders zweckmäßigen Verfahren zur Herstellung der Teilwicklungskörper für einen Reluktanzmotor werden je eine Lage schmaleren Eisenbleches und eine Lage breiteren Kupfer- oder Aluminiumbleches gemeinsam zu einem zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Wickelkörper aufgewickelt und verklebt, wobei die zu beiden Seiten des Wickelkörpers überstehenden Teile des breiteren Kupfer- oder Aluminiumbleches elektrisch verbunden werden und anschließend der entstandene Wickelkörper mechanisch zu Teilwickelkörpern geteilt wird.In a particularly expedient method for producing the partial winding body for a reluctance motor there is one layer of narrow sheet iron and one layer wider copper or aluminum sheet together to form a cylindrical or hollow cylindrical Winding body wound up and glued, with the on both sides of the winding body protruding parts of the wider copper or aluminum sheet are electrically connected and then the resulting winding body mechanically to form partial winding bodies is shared.

Der Läufer ist damit achsparallel geblecht.The rotor is therefore laminated parallel to the axis.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen in Verbindung mit der erläuternden Beschreibung und Zeichnung entnehmbar.Further advantageous features and embodiments of the invention are the claims in connection with the explanatory description and drawing.

Anhand von in der Zeichnung dargestellen Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im nachstehenden näher erläutert werden.Based on the embodiments shown in the drawing the invention will be explained in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch den Läufer eines Reluktanzmotors (Halbschnitt) gemäß Schnittlinie A-A von Fig. 2, Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf den Läufer, Fig. 3 eine Teilansicht eines hohlzylindrischen Wickelkörpers, Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Ausschnittes X von Fig. 3, Fig. 5 einen hohlzylindrischen Wickelkörper nach Fig. 3 mit endseitiger elektrischer Verbindung, Fig. 6 einen zu zwei Teilwickelkörpern aufgeschnittenen Wickelkörper.1 shows a cross section through the rotor of a reluctance motor (Half section) according to section line A-A of Fig. 2, Fig. 2 is a partially cut open Top view of the rotor, FIG. 3 a partial view of a hollow cylindrical winding body, FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of detail X from FIG. 3, FIG. 5 a hollow cylindrical bobbin according to FIG. 3 with an electrical end Connection, FIG. 6 shows a winding body cut open into two partial winding bodies.

In den Figuren 1 und 2 ist der Läufer eines sechspoligen axialgeblechten Reluktanzmotors dargestellt. Mit 1 ist darin die Motorwelle bezeichnet. Sie weist sternförmige Ansätze 2 auf, zwischen denen halbzylindrische Teilwickelkörper 3 aufliegen. Diese sind über durch die Nuten 4 der Teilwickelkörper 3 führende Bohrungen und mittels radial geführter Schraubbolzen 5 mit der Motorwelle 1 verschraubt. Die stirnseitigen Enden der Teilwickelkörper 3 werden durch gemeinsame Schrumpfringe 6 zusammengehalten. Der Sitz für diese Schrumpfringe 6 wird in bekannter Weise durch Verringern des Außendurchmessers des Läufers geschaffen. Der Schrumpfring 6 kann die stirnseitige Führung der Dämpfer- bzw. Kommutierungsströme übernehmen. Diese können auch über stirnseitig anzubringende Laschen 7 geführt werden.In Figures 1 and 2, the rotor of a six-pole axially laminated Reluctance motor shown. With 1 the motor shaft is referred to therein. She knows star-shaped projections 2, between which semi-cylindrical part winding body 3 rest. These are through the grooves 4 of the partial winding body 3 leading holes and screwed to the motor shaft 1 by means of radially guided screw bolts 5. The frontal Ends of the winding part 3 are held together by common shrink rings 6. The seat for these shrink rings 6 is in a known manner by reducing the Outside diameter of the runner created. The shrink ring 6 can be the end face Take over management of the damper or commutation currents. These can also be via tabs 7 to be attached to the front are guided.

Die folgenden Figuren zeigen die Herstellung der Teilwickelkörper 3. Nach Fig. 3 werden dazu verschieden breite Bleche und zwar ein magnetisch leitendes Eisenblech 8 (Dynamoblech) und ein magnetisch sperrendes Kupfer- oder Aluminiumblech 9 gemeinsam spiralig zu einem hohlzylindrischen Wickelkörper aufgewickelt. Dabei erfolgt gleichzeitig eine Verklebung.The following figures show the manufacture of the partial winding body 3. According to FIG. 3, sheets of different widths are used for this purpose namely a magnetically conductive sheet iron 8 (dynamo sheet) and a magnetically blocking copper or aluminum sheet 9 together spirally to form a hollow cylindrical bobbin wound up. Gluing takes place at the same time.

Man erhält damit einen kompakten Wickelkörper. Fig. 4 zeigt in vergrößerter Querschnittsdarstellung des Ausschnittes X von Fig. 3, daß das Kupfer- oder Aluminiumblech 9 breiter gehalten ist. Es steht gegenüber dem Eisenblech 8 auf beiden Seiten des Wickelkörpers über und wird durch geeignete Verfahren, wie Löten, Schweißen oder Gießen, elektrisch verbunden. Dabei braucht diese Verbindung gemäß Fig. 5 nur in einem Bereich von zwei gegenüberliegenden Sektoren 10 und 11 geschehen. Das ist vorteilhaft und materialsparend. Fig. 6 zeigt zwei durch mechanische Aufteilung gewonnene Teilwickelkörper 3, wobei die Axialschnitte durch die gegenüberliegenden Sektoren 10 und 11 gelegt wurden. Die Teilwickelkörper sind damit praktisch schon fertiggestellt. Nach Zusammenbau des Läufers (Fig. 1), d.h. nach Schraubmontage der Teilwikkelkörper 3 und Aufbringen der endseitigen Schrumpfringe, muß nun noch ein Überdrehen auf die maßgerechte Zylinderform erfolgen.A compact wound body is thus obtained. Fig. 4 shows in an enlarged Cross-sectional view of the section X of Fig. 3, that the copper or aluminum sheet 9 is kept wider. It stands opposite the iron sheet 8 on both sides of the Winding body over and is made by suitable processes, such as soldering, or welding Casting, electrically connected. This connection according to FIG. 5 only needs in an area of two opposing sectors 10 and 11 happen. That is advantageous and material-saving. Fig. 6 shows two by mechanical division won partial winding body 3, the axial sections through the opposite Sectors 10 and 11 were placed. The partial winding bodies are thus practically already completed. After assembling the rotor (Fig. 1), i.e. after screw mounting the partial winding body 3 and the application of the shrink rings at the end must now be an over-turning to the true-to-size cylinder shape.

Durch die Erfindung kann auf einfache und billige Weise ein eluktanzmotor hoher mechanischer Betriebssicherheit hergestellt werden, der auch für Antriebe größerer Leistung geeignet ist. Das Fehlen von Läuferverlusten bei Sinusspannung und seine gute Regelbarkeit prädestinieren ihn darüber hinaus für Stellantriebe, die nur wenig Raum beanspruchen und pråktisch wartungsfrei sind.By means of the invention, an eluctance motor can be made in a simple and inexpensive manner high mechanical operational reliability can be established, also for drives higher performance is suitable. The absence of rotor losses with sinusoidal voltage and its good controllability also make it ideal for actuators, which take up little space and are practically maintenance-free.

Claims

Claims 1. reluctance motor with laminated segment rotor each of several segments formed from sheet metal strips of adjacent segment groups form poles with their ends, the segments of the segment groups being staggered across each other and magnetically isolated from each other at different distances from the rotor axis lie, with their vertex of curvature pointing to the rotor axis and with their free Ends up to the runner surface, characterized in that as segment groups Part bobbin (3) made of axially divided cylindrical or hollow cylindrical bobbins Find use by winding two electrically conductive Layers (8 and 9), one of which is magnetically conductive and the other magnetically blocking is, can be produced.

2. reluctance motor according to claim 1, characterized in that the Part winding body (3) form compact units, those lying next to each other are mounted on a rotor body provided with star-shaped projections (2).

3. reluctance motor according to claim 1 or 2, characterized in that that the motor shaft (1) is provided directly with lugs (2).

4. reluctance motor according to claims 1 to 3, characterized in that that the partial winding body (3) between the lugs (2) on the rotor body or placed on the motor shaft (1) and each over in the outer groove (4) of the partial winding body (3) horizontal bores and screw bolts (5) radially with the rotor body or with the motor shaft (1) are screwed.

5. reluctance motor according to claims 1 to 5, characterized in that that the partial winding body t3) at the front ends of the rotor by shrink rings (6) are held together.

6. reluctance motor according to claim 5, characterized in that a Frontal guidance of the damper or commutation currents through the shrink rings (6) is provided.

7. reluctance motor according to claims 1 to 5, characterized in that that a frontal guidance of the damper or. Commutation currents through the face to be attached tabs (7) is provided.

8. Process for the production of the partial winding body for a reluctance motor according to claims 1 to 7, characterized in that each one narrower layer Iron sheet (8) and a layer of wider copper or aluminum sheet (9) together to a cylindrical or hollow cylindrical bobbin wound and glued that the protruding parts of the wider one on both sides of the bobbin Copper or aluminum sheet (9) are electrically connected and that then the resulting bobbin is mechanically divided into part bobbins (3).

9. The method according to claim 8, characterized in that the electrical Connection of the protruding layers of the copper or aluminum sheet (9) on both sides only in the form of opposing sectors (10 and 11) through which then the planes of division are laid.

10. The method according to claims 8 and 9, characterized in that that the electrical connection is made by soldering, welding or casting.

11. A method for rotor manufacture according to the aforementioned claims, characterized in that after assembly of the partial winding body (3) and Application of the shrink rings (6) an over-turning of the rotor to a true-to-size cylinder shape he follows.