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Die Erfindung betrifft einen Reluktanzmotor nach dem Merkmal des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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Reluktanzmotoren der in Rede stehenden Art sind bekannt. So wird beispielsweise auf die
DE 103 37 916 A1 verwiesen. Dort ist ein Reluktanzmotor dargestellt und beschrieben, welcher zur Reduzierung der Schallemission bei Betrieb des Motors eine, Wicklungskörper ausformende Statorabdeckung aufweist, die die freistehenden Statorpole umgebend als Träger für die vorgesehene Statorwicklung dient. Zudem ist es bekannt, Reluktanzmotoren der in Rede stehenden Art in einem Statorgehäuse aufzunehmen, insbesondere bestehend aus einer den Stator umgebenden Wandung und jeweils endseitig des Stators vorgesehenen Brücken zur gelagerten Aufnahme der Rotorachse.
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Bedingt durch hohe elektromagnetische Kräfte werden Schwingungen im Stator angeregt. In dem Stator sowie in der Wicklung ergeben sich durch die Bestromung des Motors Microbewegungen, zum Beispiel Elektrostriktion im Eisen, Kräfte zwischen den Kupferdrähten der Wicklung und elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen Rotor und Stator. Diese Kraftwirkungen sind in der Frequenz abhängig von der Drehzahl des Motors. Je nach Frequenz können Resonanzen im System angeregt werden. So können entsprechend bei hochdrehenden Motoren Resonanzeffekte auftreten.
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Aus der
US 6144137 A ist ein Reluktanzmotor mit einem Außengehäuse bekannt, das als Aluminiumteil ausgebildet sein kann. Das Statorgehäuse ist als einteiliges Zylinderteil gebildet, welches mittels einer Schraubverbindung mit gesonderten Lagerungsflanschen verbunden ist. Aus der
JPH 11-41884 A ist ein Reluktanzmotor bekannt, bei welchem an dem Stator nach radial außen abragende Vorsprünge ausgebildet sind, die an einer Innenseite des einteilig zylindrisch gebildeten Statorgehäuses anliegen oder bei welchen an dem Statorgehäuse nach radial innen vorragende Ausformungen gebildet sind, die an einer Außenfläche des Stators anliegen. Aus der
DE 602 11 603 T2 ist ein Reluktanzmotor bekannt, bei welchem der Stator über den Umfang verteilt, ausgehend von einer kreisrunden Umfangslinie, eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Ausbuchungen ausweist, so dass eine Anlage bezüglich einer kreisrunden Umfangskante nur mit regelmäßigen Unterbrechungen an der Innenseite des Statorgehäuses möglich ist. Der Stator ist im Übrigen in einer Schrumpfhülle aufgenommen, wobei verbleibende Freiräume zur Durchleitung von Kühlmittel dienen.
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Aus der
JP 2006-180611 A ist eine Hülle für Wicklungen eines Stators bekannt, wobei eine Statorwicklung in einem Wicklungskörper mittels flüssigem Füllmaterial eingepasst ist. Das Füllmaterial härtet in ein Hüllteil aus, um so eine enge und feste Verbindung zu erreichen. Aus der
CN 2686194 Y ist gleichfalls eine Abdeckung für eine Statorwicklung bekannt, die einseitig mittels einer Wellausformung an der Wicklung anliegt. Aus der
JPH10-309053 A ist es bekannt, bei einer Abdeckkappe für einen Statorzahn innenseitig Rippen auszubilden, mit welchen die Abdeckung an einer Außenfläche des Statorzahns anliegt.
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabenstellung, bei einfacher Ausgestaltung des Statorgehäuses eine wirkungsvolle Entkopplung zu erreichen.
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Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass das als Blechbiegeteil ausgebildete Statorgehäuse zweigeteilt ist und dass die Beabstandung jedenfalls an dem mit einer oberen Brücke versehenen Gehäuseteil ausgebildet ist. Bewegungen in Folge von Resonanzschwingungen eines Teiles, wie dem Wicklungskörper und / oder dem Statorgehäuse, welche Bewegungen zur Kollision mit dem Stator führen würden, sind unterbunden und die damit sonst einhergehenden unangenehmen Geräusche eliminiert.
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Durch die abschnittweise Beabstandung des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses zum Stator ist eine Resonanz außerhalb des Drehzahlbereiches erreicht. Eine vollflächige Berührung des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses an dem Stator ist vermieden.
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Der Wicklungskörper und/ oder das Statorgehäuse können zugeordnet dem Stator zur abschnittweisen Beabstandung Vorsprünge aufweisen. In alternativer oder auch kombinativer Ausgestaltung weist der Stator zugeordnet dem Wicklungskörper und/ oder dem Statorgehäuse an dem Stator ausgeformte Vorsprünge auf. Die mit Bezug auf die den Stator durchsetzenden Rotorachse nach außen bzw. nach innen weisenden Vorsprünge formen zueinander beabstandete Abstützungsbereiche aus. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass keine flächige Anlage vorgesehen ist, sondern vielmehr bevorzugt eine punkt- oder linienförmige Anlage des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses an dem Stator.
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Die Vorsprünge verlaufen in weiter bevorzugter Ausgestaltung in Achsrichtung des Rotors, das heißt raumparallel zur Rotorachse oder zumindest an einer solchen Raumparallelen orientiert, das heißt einen spitzen Winkel von 0,5° bis 30° gegebenenfalls einnehmend. So ist in diesem Zusammenhang weiter vorgesehen, dass die Vorsprünge als Rippen ausgebildet sind, so dass entsprechend eine insbesondere linienförmige Anlage erreicht ist. Die Rippen verlaufen in Form stegartiger Erhöhungen gegenüber dem benachbarten Wandungsbereich des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses bzw. des Stators bei Anordnung der Vorsprünge an dem Stator.
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Eine Vermeidung von Resonanzeffekten im Drehzahlbereich des Reluktanzmotors ist weiter erreicht durch eine Weiterbildung, bei welcher der beabstandete Bereich, der sich in unmittelbarer Gegenüberlage zum Stator befindet, zusammengefasst im Querschnitt bezogen auf eine Umfangslinie 20 % bis 98 %beträgt. Entsprechend erfolgt eine Abstützung an den sich gegenüberliegenden Bereich, entsprechend eine Abstützung des Wicklungskörpers und/ oder des Statorgehäuses am Stator im Querschnitt bezogen auf eine Umfangslinie im Abstützungsbereich etwa 2 % bis 80 %, bevorzugt 2 % bis 10 %, was bei einem beispielhaften Umfang des den Stator umgreifenden Abschnitts des Statorgehäuses von 250mm einen zusammengefassten Anlagebereich von etwa 10mm bis 15mm ergibt, welcher Anlagebereich weiter durch die bevorzugt vorgesehenen rippenartigen Vorsprünge gleichmäßig oder alternativ auch unregelmäßig über den Umfang verteilt ist. Hierbei ist die jeweilige Abstützfläche in Umfangsrichtung betrachtet klein gewählt derart, dass eine punkt- bzw. linienartige Anlage erreicht ist. So sind an dem Wicklungskörper und/oder Statorgehäuse Vorsprünge ausgebildet, deren jeweilige Umfangserstreckung gleich oder kleiner ist als die Wandstärke des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses, dies bei einer bevorzugten Wandstärke des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses von 1mm bis 5mm, woraus eine Umfangserstreckung eines jeden Vorsprunges von 5mm oder weniger resultiert. So ist in diesem Zusammenhang weiter vorgesehen, dass die Umfangserstreckung der Vorsprünge einem Zehntel bis einem Halben der Wandstärke des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses entspricht, so dass weiter bei einer bevorzugten Wandstärke von 1mm bis 5mm sich eine Umfangserstreckung eines Vorsprunges von 0,1mm bis 2,5mm ergibt, dies weiter insbesondere im Zusammenhang mit einer Ausbildung von Vorsprüngen am Wicklungskörper und in Bezug auf eine Wicklungskörper-Wandstärke.
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In alternativer oder auch kombinativer Ausgestaltung sind an dem Wicklungskörper und/ oder Statorgehäuse Vorsprünge ausgebildet, deren Umfangserstre ckung gleich oder größer als die Wandstärke des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses ist, so dass entsprechend mit Bezug auf die vorerwähnte bevorzugte Wandstärke sich eine Umfangserstreckung eines jeden Vorsprunges von 5mm oder mehr ergibt. Bevorzugt ist diesbezüglich weiter, dass die Umfangserstreckung der Vorsprünge dem 1,5- bis 10-Fachen der Wandstärke des Wicklungskörpers und/oder des Statorgehäuses entspricht. Hieraus resultiert eine bevorzugte Umfangserstreckung eines jeden Vorsprunges von 1,5mm bis 50mm bei einer wie vorerwähnten bevorzugten Wandstärke. Derart ausgebildete Vorsprünge sind insbesondere dem Statorgehäuse zugeordnet, wobei deren Umfangserstreckung in Relation zur Gehäuse-Wandstärke steht.
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Das Statorgehäuse ist als Blechbiegeteil und zweigeteilt ausgebildet, wobei die Beabstandung jedenfalls an dem mit einer oberen Brücke versehenen Gehäuseteil ausgebildet ist. In weiter bevorzugter Ausgestaltung ist die Beabstandung auch an dem mit einer unteren Brücke versehenen Gehäuseteil vorgesehen, welche Brücken zur Festlegung des Statorgehäuses an dem Stator beispielsweise klemmgehaltert sind. Entsprechend ist diese Klemmfestlegung der Statorgehäuse-Brücke an dem Stator hinsichtlich der vorerwähnten Resonanzeffekte günstig ausgestaltet durch abschnittweise Beabstandung des den Stator umfassenden Gehäuseabschnittes, wobei weiter bevorzugt die hierzu vorgesehenen Vorsprünge zur Beabstandung an dem Stator selbst ausgeformt sind. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Stators als Statorpaket, bestehend aus konturgleichen, übereinander angeordneten Statorblechen, sind diese, das Statorgehäuse beabstandeten Vorsprünge im Zuge der Herstellung der Statorbleche durch Stanzen entlang der Außenkontur ausgeformt.
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Der Wicklungskörper ist in bevorzugter Ausgestaltung als elektrisch isolierendes Kunststoffspritzteil ausgebildet. Dieser trägt die Statorwicklungen und wirkt als elektrischer Isolator zum Stator.
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Die Abstände der sich nicht berührenden in unmittelbarer Gegenüberlage liegenden Flächen ist weiter so groß gewählt, dass es auch unter extremen Bedingungen keine Berührung dieser Flächen geben kann, also auch in Situationen, in welchen sich die zwischen den Vorsprüngen frei gespannten Flächen durch Schwingungen verbiegen, weiter mit Bezug zur Rotordrehachse in annähernd radialer Richtung verbiegen. Weiter entspricht in diesem Zusammenhang die Umfangslänge zwischen zwei Anlagebereichen dem Ein- bis Fünfzig-Fachen der Umfangserstreckung eines Vorsprunges, so dass weiter bei einer bevorzugten Umfangserstreckung eines Vorsprunges von etwa 1mm bis 5mm sich eine abstützungsfreie Umfangslänge zwischen zwei Anlagebereichen von beispielsweise 1mm bis 50mm ergibt.
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Die jeweils angegebenen zahlenmäßigen Bandbreiten schließen - soweit solche nicht ohnehin exemplarisch angegeben sind - sämtliche Zwischenwerte ein und zwar insbesondere in ein Zehntel-Schritten von der unteren und/oder oberen Grenze auf die jeweils andere Grenze hin eingeschränkt. „Und“ steht hierbei dafür, dass beide Grenzen um jeweils ein oder mehrere Zehntel auf die Grenze hin verschoben, das heißt eingegrenzt werden.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Es zeigt:
- 1 in perspektivischer Darstellung einen Reluktanzmotor mit einem Stator und einem als Brücke ausgebildeten, an dem Stator festgelegten Statorgehäuseteil;
- 2 die Seitenansicht hierzu;
- 3 den Schnitt gemäß der Linie III - III in 2;
- 4 die Herausvergrößerung des Bereiches IV in 3;
- 5 die Herausvergrößerung des Bereiches V in 3.
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Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu 1 ein Reluktanzmotor 1 in Form eines Vier-Zwei-Reluktanzmotors. Der entsprechend zweiphasig ausgebildete Motor weist einen drehfest auf einer Rotorwelle 2 sitzenden Rotor 3 auf. Dieser besitzt zwei sich diametral gegenüberliegende Rotorpole 4. Der Rotor 3 dreht im Betrieb des Reluktanzmotors 1 um eine durch die Rotorwelle 2 gegebene geometrische Rotorachse x.
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Der den Rotor 3 umgebende Stator 5 weist vier in Umlaufrichtung des Rotors 3 jeweils einen Winkel von 90° zueinander einnehmende Statorpole 6 auf. Diese tragen jeweils Spulen ausbildende Wicklungen 7.
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Zur elektrischen Isolierung der Wicklungen 7 gegen den Stator 5 sind die Statorpole 6 sowie die sich zwischen den Statorpolen 6 in Umfangsrichtung erstreckenden Statorwandungen 8 von einem als Kunststoffspritzteil ausgebildeten Wicklungskörper 9 überdeckt. Dieser ist im Querschnitt gemäß der Darstellung in 3 schalenartig ausgestaltet, zur Auskleidung des die Wicklungen flankierenden Statorbereiches.
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Der Stator 5 ist weiter aufgenommen in einem diesen außen umgreifenden Statorgehäuse 10, von welchem in den zeichnerischen Darstellungen lediglich eine, eine Stirnseite des Stators 5 überdeckende Brücke 11 wiedergegeben ist. Die dieser Brücke 11 gegenüberliegende Seite des Stators 5 ist, wenngleich nicht dargestellt, von einer ähnlich aufgebauten weiteren Brücke übergriffen.
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Die Brücke 11, sowie die weiter vorgesehene Brücke dienen zur Lagerung der Rotorwelle 2, wozu in der Brücke 11 eine zentrale Aufnahmeöffnung 12 vorgesehen ist. In dieser ist zur Lagerung eines Rotorwellenabschnittes ein Kugellager oder dergleichen einsetzbar.
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Die Brücke 11 weist weiter einen mit Bezug auf die Rotorachse x umlaufenden Kragen 13 auf. Dieser umgreift den zugeordneten Endabschnitt des Stators 5 unter bereichsweiser Anlage an dessen Außenflächen.
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Der Stator 5 ist gebildet aus einem Paket von gleich gestalteten Statorblechen 14. Diese sind durch Stanzen gebildet derart, dass sich im zusammengesetzten Stator 5 wandungsaußenseitig vier im Grundriss jeweils einen Winkel von 90° zueinander einschließende Statoraußenflächen 15 ergeben, die den nach radial innen weisenden Statorpolen 6 zugeordnet sind. Die sich an die Statoraußenflächen 15 in Umfangsrichtung des Stators 5 anschließenden Eckbereiche sind verrundet, etwa mit einem sich an der Rotorachse x orientierendem Radius.
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Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung in 4 zu erkennen, sind die Statoraußenflächen 15 mit Bezug auf einen Querschnitt durch den Stator 5 mit Vor- und Rücksprüngen versehen, so dass sich eine unterbrochene Auflagefläche für den brückenseitigen Kragen 13 ergibt. Die Vorsprünge 16 weisen hierbei eine mit Bezug auf die Rotorachse x radiale Höhe a auf, die etwa dem 0,5-Fachen der Materialstärke des als Blechteil ausgebildeten Kragens 13 der Brücke 11 entspricht. Die quer hierzu, das heißt in Umfangsrichtung betrachtete Breite b eines solchen Vorsprunges 16 entspricht etwa dem 10-Fachen der Höhe a.
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Je Statoraußenfläche 15 sind drei in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßig zueinander beabstandete Vorsprünge 16 vorgesehen, wobei der freie Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 16 etwa der Vorsprungbreite b entspricht.
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Die Umfangserstreckung eines jeden Vorsprunges 16, resultierend aus der Addition der Vorsprungbreite b und dem Zwei-Fachen Wert der Höhe a, entspricht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa dem Zehn-Fachen der Wandstärke des Kragens 13. Jeder Vorsprung 16 erstreckt sich in raumparalleler Ausrichtung zur Rotorachse x über die gesamte Statoraußenfläche 15, das heißt ausgehend von der Brücke 11 bis hin zum gegenüberliegenden, die weitere Brücke aufnehmenden Endbereich.
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Zufolge der vorbeschriebenen Ausbildung der Vorsprünge 16 verläuft der Kragen 13 des Statorgehäuses 10 abschnittweise mit Abstand zum Stator 5, welcher Abstand durch die Vorsprunghöhe a definiert ist. Diese Beabstandung ist in den verrundeten Eckbereichen des Stators 5 beibehalten, so dass sich der, dem verrundeten Bereich zugeordnete Kragenabschnitt frei unter Beabstandung zum Stator 5 erstreckt.
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Zufolge der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist lediglich eine linienförmige Berührung von Statorgehäuse 10, insbesondere dessen Kragen 13 und Stator 5 gegeben. Die Abstände der Vorsprünge 16 zueinander sind so gewählt, dass keine Resonanzen im Drehzahlbereich der Motors 1 angeregt werden. Zudem sind die Abstände der sich nicht berührenden, in unmittelbarer Gegenüberlage liegenden Flächen zufolge der Vorsprungshöhe a so groß gewählt, dass auch bei einer durch Schwingungen verursachten Ausbiegung der zwischen den Vorsprüngen 16 frei gespannten Abschnitte des Kragens 13 sich keine Berührung zum Stator 5 ergibt, dies bei einer bevorzugten Anordnung der Brücke 11 auf dem Stator 5 im Presssitz.
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Auch der Wicklungskörper 9 liegt nicht vollflächig an der zugewandten Wandung des Stators 5 bzw. der Statorpole 6 an. Vielmehr stützt sich der Wicklungskörper über wandungsaußenseitig angeordnete, raumparallel zur Rotorachse x verlaufende Vorsprünge 17 an der zugeordneten Statorwandung ab, welche Vorsprünge 17 als Rippen ausgebildet sind. Diese sind materialeinheitlich und einstückig an dem Wicklungskörper 9 angeformt und wirken in Art von Quetschrippen, die eine linienförmige Anlage des Wicklungskörpers 9 an der zugeordneten Statorwandung bieten.
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Wie aus der vergrößerten Darstellung in 5 zu erkennen, sind die rippenartigen Vorsprünge 17 im Querschnitt kreisabschnittförmig gestaltet, mit einer im Wurzelbereich der Vorsprünge 17 an der Wicklungskörper-Wandung 18 in Umfangsrichtung gemessenen Breite c, die etwa einem Drittel der Stärke der Wandung 18 entspricht. Die quer zur Vorsprunghöhe c betrachtete Höhe d entspricht weiter etwa dem halben Breitenmaß c des Vorsprunges 17, woraus sich eine im Querschnitt betrachtete Umfangserstreckung eines Vorsprunges 17 ergibt, die etwa dem halben Wert der Wandstärke der Wandung 18 entspricht.
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Die Vorsprünge 17 sind in Umfangserstreckung der Wicklungskörper-Wandung 18 zueinander beabstandet, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dieser Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 17 etwa dem Zehn-Fachen der Umfangserstreckung eines Vorsprunges 17 entspricht.
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Wie weiter aus den Darstellungen zu erkennen, stützt sich der Wicklungskörper 9 im Bereich der einem Statorpool 6 zugeordneten Fläche über zwei zueinander in Umfangsrichtung beabstandete Vorsprünge 17 ab, während in Umfangsrichtung zur Abstützung an der Statorwandung 8 drei zueinander beabstandete Vorsprünge 17 vorgesehen sind. Hieraus ergibt sich ein in Umfangsrichtung betrachteter, zum Stator 5 beabstandeter Bereich, der im Querschnitt zusammengefasst etwa 85 % bezogen auf eine Umfangslinie beträgt, so dass entsprechend eine Abstützung des Wicklungskörpers 9 über etwa 15 % seiner Umfangserstreckung an dem Stator 5 gegeben ist.
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Hierdurch ist auch hinsichtlich des Wicklungskörpers 9 eine linienförmige Anlage an den Stator 5 gegeben, wobei die Flächen bzw. Abstände zwischen den rippenartigen Vorsprüngen 17 so dimensioniert sind, dass eine Resonanz außerhalb des Drehzahlbereiches erreicht wird.
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Der vorbeschriebene Reluktanzmotor 1 zeichnet sich durch eine hohe Eigenresonanz aus. Unerwünschte Resonanzeffekte im Drehzahlbereich des Motors werden vermieden, darüber hinaus auch weitere, mechanische Störgeräusche wie Klappern. Der Motor ist zufolge der punkt- bzw. linienförmigen Anlage des Statorgehäuses 10 bzw. der Brücke 11 und des Wicklungskörpers 9 an dem Stator 5 und dem hieraus resultierenden reduzierten Schwingungspegel geräuschminimiert.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reluktanzmotor
- 2
- Rotorwelle
- 3
- Rotor
- 4
- Rotorpole
- 5
- Stator
- 6
- Statorpole
- 7
- Wicklungen
- 8
- Statorwandung
- 9
- Wicklungskörper
- 10
- Statorgehäuse
- 11
- Brücke
- 12
- Aufnahmeöffnung
- 13
- Kragen
- 14
- Statorbleche
- 15
- Statoraußenflächen
- 16
- Vorsprung
- 17
- Vorsprung
- 18
- Wicklungskörper-Wandung
- a
- Höhe
- b
- Breite
- c
- Breite
- d
- Höhe
- x
- Rotorachse