DE4030711A1 - Stator cover for e.g. for boat propeller unit - is made of fabric reinforced epoxy¨ resin sheet with dense abrasion resistant polymer backing bonded in position with epoxy¨ adhesive - Google Patents

Stator cover for e.g. for boat propeller unit - is made of fabric reinforced epoxy¨ resin sheet with dense abrasion resistant polymer backing bonded in position with epoxy¨ adhesive

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    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Abstract

A stator cover is applied to a propeller unit which consists of a magnetic rotor motor whose propeller is the rotor, a flooded rotor space, and a pressure-proof sealed stator, the cylindrical cover of which passes through the gap of the motor. The cylindrical cover of the stator is made of a composite material of a layer of fabric-reinforced epoxy resin on the stator side and an abrasion -resistant non-porous protective layer on the rotor side. The cover is bonded into the stator opening with an epoxy resin and is sealed off vacuum-tight at the ends. When the stator space is evacuated the cover withstands external atmospheric pressure and, for vacuum casting the stator, its space has a filling tube which can be sealed off. The cover is preferably coated with polyvinylidene fluoride, rubber or fused ethylene-vinyl acetate powder on the inner face. ADVANTAGE - The stator cover is reliably capable of withstanding pressures, as for underwater applications. It is also inexpensive. The stator can therefore be directly vacuum-potted without having to be placed in a vacuum chamber; this reduces costs esp. when the motors are large in size. (3pp Dwg.No.1/1)

Description

Die Erfindung betrifft eine Statorabdeckung für einen Pro­ pellerantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a stator cover for a pro Peller drive according to the preamble of claim 1.

In der Unterwasser-Antriebstechnik ist es bekannt, Magnet­ läufermotore mit einem als Propellerrad ausgebildeten Läu­ fer und durchflutbaren Läuferraum als Propulsionsantrieb einzusetzen. Der Stator der bekannten Antriebe ist mit ei­ nem den Motorspalt durchdringenden PDVF-Rohr abgedichtet. (Firmenschrift AEG und JASTRAM, "Elektrischer Motorpropel­ ler. Konzeptionelle, elektromaschinenbauliche und hydrody­ namische Auslegung" Bild 1 und der Absatz "Stator" auf Seite 4.) Die Befestigung des PDVF-Rohres auf dem Stator erfolgt dabei mittels einer auf die Rohraußenfläche auf­ gebrachten Kaschierung. Diese Befestigungstechnik ist un­ ter den Wärme- und Kavitationseinwirkungen, die beim Be­ trieb des Antriebs auftreten mit Ausfällen behaftet. Wei­ terhin ist mit dem PDVF-Rohr eine räumlich begrenzte Eva­ kuierung der Statorhohlräume nicht möglich, da das Rohr in den nicht von den Statorblechen unterstützten Bereichen dem äußeren Luftdruck nicht standhält.In underwater propulsion technology, it is known to be a magnet rotor motors with a rotor designed as a propeller wheel fer and flowable rotor space as propulsion drive to use. The stator of the known drives is with egg sealed in the PDVF pipe penetrating the motor gap. (Company letters AEG and JASTRAM, "Electric motor prop ler. Conceptual, electrical engineering and hydrody Named interpretation "picture 1 and the paragraph" stator " Page 4.) The attachment of the PDVF tube on the stator takes place by means of a on the pipe outer surface brought lamination. This fastening technique is un ter the effects of heat and cavitation caused by Be drive of the drive occur with failures. Wei Furthermore, the PDVF pipe is a spatially limited Eva The stator cavities cannot be cut because the tube in the areas not supported by the stator sheets  does not withstand the outside air pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverläs­ sige und preiswerte druckfeste Statorabdeckung zu schaf­ fen.The invention has for its object to be a reliable cheap and pressure-resistant stator cover fen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiter­ bildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the in the Kennzei Chen of claim 1 specified features solved. Next educations are specified in the subclaims.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine qualitativ hoch­ wertige Verbindungstechnik zwischen der Statorabdeckung und den Statorblechen preiswert herstellbar ist. Die Ge­ webeverstärkung ermöglicht verformungsfreie Druckbela­ stungen der Abdeckung. Zum Zwecke des Vakuumvergießens kann deshalb der mit der Statorabdeckung abgedichtete Stator direkt ohne Einbringung in eine Vakuumkammer eva­ kuiert werden, was, besonders bei großen Motoren, den Fertigungsaufwand vermindert.The invention has the advantage of being of high quality quality connection technology between the stator cover and the stator sheets can be manufactured inexpensively. The Ge Web reinforcement enables deformation-free printing cover the cover. For the purpose of vacuum potting can therefore be sealed with the stator cover Stator directly without insertion into a vacuum chamber eva what, especially with large engines, the Manufacturing expenses reduced.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Thermoplaste und Fertigungsverfahren für die erfindungsgemäße Stator­ abdeckung angegeben. Weiterhin sind Lösungsmerkmale für eine Verbesserung der Wärmeableitung von der Statorwick­ lung aufgezeigt.Advantageous thermoplastics are in the subclaims and manufacturing method for the stator according to the invention cover specified. Furthermore, there are solution features for an improvement in heat dissipation from the stator wick shown.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Motorläu­ fermotor, der als Propulsionsantrieb für Wasserfahrzeuge und Unterwasser-Arbeitsgeräte ausgebildet ist.Using the drawing, an embodiment of the He finding explained in more detail. The figure shows an engine run fermotor, the propulsion drive for watercraft and underwater work equipment is formed.

Der Motor besteht aus einem Läufer 1 und einem Stator 2. Der Läufer ist als Propellerrad 15 ausgebildet. Das Rad 15 ist an den Blattenden des Propellers von einem Läufer­ ring 19 eingefaßt und sitzt auf der Läuferwelle 16. The motor consists of a rotor 1 and a stator 2 . The rotor is designed as a propeller wheel 15 . The wheel 15 is bordered at the blade ends of the propeller by a rotor ring 19 and sits on the rotor shaft 16th

In dem Ring 19 sind die bekannten stabförmigen Permanent­ magnete 17 des Läufers 1 aufgenommen. Der Läuferraum ist von Wasser durchflutet, das an den Stirnwänden des Motors durch Öffnungen in Richtung der Strömungspfeile 11 und 12 ein- und austritt. Eine Läuferabdeckung 18 dichtet die Permanentmagnete 17 gegenüber das auch den Motorspalt durchflutende Wasser ab.In the ring 19 , the known rod-shaped permanent magnets 17 of the rotor 1 are added. The rotor space is flooded with water, which enters and exits through openings in the direction of the flow arrows 11 and 12 on the end walls of the motor. A rotor cover 18 seals the permanent magnets 17 against the water that also flows through the motor gap.

Der Stator 2 des Magnetläufermotors besteht aus einem Sta­ torgehäuse 8, einer Statorwicklung 7, Statorblechen 6, Wär­ meleitelementen 9, einem Einfüllstutzen 20, Vergußmasse 21, einem Außenmantel 10 und der Statorabdeckung 3.The stator 2 of the magnetic motor consists of a stator housing 8 , a stator winding 7 , stator laminations 6 , heat-conducting elements 9 , a filler neck 20 , sealing compound 21 , an outer jacket 10 and the stator cover 3 .

Diese Abdeckung 3 ist aus Composit-Material gefertigt, das sich aus einer statorseitigen glasfaserverstärkten Epoxid­ harzschicht 4 und einer läuferseitigen Schutzschicht 5 aus Polyvinylidenfluorid (PDVF) zusammensetzt. Die Epoxidharz­ schicht kann in alternativer Ausführung auch mit Kohlefa­ sern verstärkt sein. Andere geeignete Materialien für die Läuferseitige Schutzschicht können neben anderen denkbaren Materialien Gummi oder aufgeschmolzenes Äthylenvinylazetat- Pulver (EVA-Pulver) sein. Das zuletzt genannte Material ist z. B. unter dem Namen "Levasint" im Handel.This cover 3 is made of composite material, which is composed of a stator-side glass fiber reinforced epoxy resin layer 4 and a rotor-side protective layer 5 made of polyvinylidene fluoride (PDVF). In an alternative embodiment, the epoxy resin layer can also be reinforced with carbon fibers. Other suitable materials for the protective layer on the rotor side, in addition to other conceivable materials, can be rubber or melted ethylene vinyl acetate powder (EVA powder). The latter material is e.g. B. under the name "Levasint" in the trade.

Die Statorabdeckung 3 ist mit Epoxidharz an den Statorble­ chen befestigt und weist an ihren Stirnseiten angeformte Dichtflansche auf, mit deren Hilfe die Abdeckung 3 vakuum­ dicht in die Statoröffnung eingesetzt ist. Über den ver­ schließbaren Einfüllstutzen 20 ist in einem Vakuumgießver­ fahren druckfest aushärtende Vergußmasse 21 in die Hohl­ räume des Stators eingefüllt. Dadurch ist der Propelleran­ trieb auch bei sehr hohen Wasserdrücken einsetzbar, die in großen Wassertiefen auf die Abdeckung 3 einwirken. Die Druckfestigkeit der Statorabdeckung 3 ist in alternativer Ausführung auch dadurch zu erreichen, daß die Statorhohl­ räume in einem Vakuumgußverfahren mit Öl statt Vergußmasse gefüllt sind und daß das Öl mit einem Druckausgleichsbe­ hälter verbunden ist, dessen Membran auf der Ölabgewandten Seite mit dem Wasserdruck beaufschlagt ist.The stator cover 3 is fastened to the stator sheets with epoxy resin and has molded sealing flanges on its end faces, with the aid of which the cover 3 is inserted in a vacuum-tight manner into the stator opening. About the ver closable filler neck 20 is in a vacuum casting Ver pressure-resistant curing potting compound 21 filled in the cavities of the stator. As a result, the propeller drive can also be used at very high water pressures which act on the cover 3 at great water depths. The compressive strength of the stator cover 3 can also be achieved in an alternative embodiment in that the stator cavities are filled with oil instead of sealing compound in a vacuum casting process and that the oil is connected to a pressure compensation tank, the membrane of which is acted upon by the water pressure on the side facing away from the oil.

Zur Verbesserung des Wärmehaushaltes sind die Wickelkopf­ räume des Stators 2 mit Wärmeleitelementen 9 bestückt. In jeden der beiden Wickelkopfräume sind 6 Wärmeleitelemente auf dem Umfang des Stators mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Die Elemente 9 sind als Kupferformteile ausge­ bildet, umschließen die Wickelköpfe formschlüssig und haben formschlüssigen Kontakt zur Innenfläche des Statorgehäuses 8. Zur weiteren Unterstützung der Wärmeableitung aus dem Stator wird zwischen dem Außenmantel 10 und dem Statorge­ häuse 8 Kühlwasser in Richtung des gezeigten Strömungspfei­ les 13 hindurchgeleitet.To improve the heat balance, the winding head spaces of the stator 2 are equipped with heat-conducting elements 9 . In each of the two winding head spaces, 6 heat-conducting elements are arranged on the circumference of the stator at the same distance from one another. The elements 9 are formed as copper moldings, enclose the end windings in a form-fitting manner and have form-fitting contact with the inner surface of the stator housing 8 . To further support the heat dissipation from the stator, 8 cooling water is passed between the outer jacket 10 and the stator housing 8 in the direction of the shown flow arrow 13 .

Claims (8)

1. Statorabdeckung für einen Propellerantrieb der aus ei­ nem Magnetläufermotor mit einem als Propeller ausgebildeten Läufer, durchflutbaren Läuferraum und einem druckfest abge­ dichteten Stator besteht, dessen rohrförmige Statorabdec­ kung den Motorspalt durchdringt, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Statorabdeckung (3) des Stators (2) aus einem Composit-Material hergestellt ist, das sich aus einer statorseitigen gewebeverstärkten Epoxidharzschicht (4) und einer läuferseitigen diffusions- und abrasionsbeständigen Schutzschicht (5) zusammensetzt, daß die Statorabdeckung (3) mit Epoxidharz in die Statoröffnung eingeklebt und an den Stirnseiten vakuumdicht abgedichtet ist, daß die Gewebever­ stärkung der Epoxidharzschicht (4) so ausreichend dimensio­ niert ist, daß die Abdeckung (3) bei einer Evakuierung des Statorraumes dem äußeren Luftdruck standhält und daß der Statorraum zum Vakuumvergießen des Stators einen verschließ­ baren Einfüllstutzen (20) aufweist.1. Stator cover for a propeller drive which consists of a magnetic rotor motor with a rotor designed as a propeller, a flowable rotor chamber and a pressure-tightly sealed stator, the tubular stator cover of which penetrates the motor gap, characterized in that the tubular stator cover ( 3 ) of the stator ( 2 ) is made of a composite material, which is composed of a stator-side fabric-reinforced epoxy resin layer ( 4 ) and a rotor-side diffusion and abrasion-resistant protective layer ( 5 ), that the stator cover ( 3 ) is glued into the stator opening with epoxy resin and sealed on the front sides in a vacuum-tight manner is that the Gewebever reinforcement of the epoxy resin layer ( 4 ) is sufficiently dimensioned that the cover ( 3 ) withstands evacuation of the stator chamber against the external air pressure and that the stator chamber for vacuum casting of the stator has a closable filler neck ( 2 0 ). 2. Statorabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) aus einem gewebeverstärkten Epoxidharzrohr besteht, das auf seiner Innenfläche mit Polyvinylidenfluorid (PDVF) beschichtet ist.2. Stator cover according to claim 1, characterized in that the stator cover ( 3 ) consists of a fabric-reinforced epoxy resin tube which is coated on its inner surface with polyvinylidene fluoride (PDVF). 3. Statorabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) aus einem gewebeverstärkten Epoxidharzrohr besteht, das auf seiner Innenfläche mit Gummi beschichtet ist.3. stator cover according to claim 1, characterized in that the stator cover ( 3 ) consists of a fabric reinforced epoxy resin tube which is coated on its inner surface with rubber. 4. Statorabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) aus einem gewebeverstärkten Epoxidharzrohr besteht, das auf seiner Innenfläche mit ei­ nem aufgeschmolzenen Äthylenvinylazetat-Pulver (EVA-Pulver) beschichtet ist. 4. stator cover according to claim 1, characterized in that the stator cover ( 3 ) consists of a fabric-reinforced epoxy resin tube, which is coated on its inner surface with a melted ethylene vinyl acetate powder (EVA powder). 5. Statorabdeckung nach einen der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Stator (2) die Wärmeablei­ tung von der Statorwicklung (7) an das Statorgehäuse (8) durch Wärmeleitelemente (9) aus Kupfer unterstützt ist, welche den Wickelkopf der Statorwicklung (7) formschlüssig umgeben und formschlüssig an die Wandung des Statorgehäu­ ses (8) angedrückt sind.5. stator cover according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the stator ( 2 ) the heat deflection from the stator winding ( 7 ) to the stator housing ( 8 ) is supported by heat-conducting elements ( 9 ) made of copper, which the winding head the stator winding ( 7 ) are positively surrounded and positively pressed against the wall of the stator housing ( 8 ). 6. Statorabdeckung nach einen der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Statorgehäuse (8) einen mit Kühlwasser durchströmten Außenmantel (10) aufweist.6. Stator cover according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stator housing ( 8 ) has an outer jacket ( 10 ) through which cooling water flows. 7. Verfahren zur Herstellung der Statorabdeckung nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorabdeckung (3) auf einem konischen Dorn außerhalb des Stators vorge­ fertigt wird, wobei die PDVF-Schicht um den Dorn gelegt, an ihren aneinanderstoßenden Rändern verschweißt, danach mit Epoxidharz getränkten Verstärkergeweben beschichtet, nach dem Aushärten des Epoxidharzes vom Dorn genommen, aus­ sen spanabhebend auf Maß bearbeitet und mit Epoxidharz in die konisch ausgedrehte Statoröffnung eingeklebt wird.7. The method for producing the stator cover according to claim 2, characterized in that the stator cover ( 3 ) is prefabricated on a conical mandrel outside of the stator, the PDVF layer being placed around the mandrel, welded to its abutting edges, then with Coated with epoxy resin-impregnated reinforcing fabrics, removed from the mandrel after the epoxy resin has hardened, machined to size from sen and glued into the conically twisted stator opening with epoxy resin. 8. Verfahren zur Herstellung der Statorabdeckung nach ei­ nem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Epoxidharz getränkte Verstärkungsgewebe in die Statoröff­ nung einlaminiert werden, wobei die Wickelkopfräume des Stators mit einer Hinterfütterung abgedeckt sind, daß die Einlaminierung der Epoxidharzgewebe stufenweise mit zwi­ schenzeitlichem Aushärten der Gewebestücke erfolgt, daß nach dem Aushärten der Epoxidharzschicht die Statorabdec­ kung innen spanabhebend auf Maß bearbeitet und im einla­ minierten Zustand mit der Schutzschicht (5) beschichtet wird.8. A method for producing the stator cover according to egg nem of claims 2 to 4, characterized in that reinforcement fabrics impregnated with epoxy resin are laminated into the opening of the stator, the winding head spaces of the stator being covered with a backing that the laminating of the epoxy resin fabric in stages with two Current hardening of the fabric pieces takes place that after hardening of the epoxy resin layer, the inside of the stator cover is machined to size and coated with the protective layer ( 5 ) in the einla mined state.
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