DE3621962C2 - Elektrische Maschine mit magnetischer Lagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Maschine ist in Form eines Elektromotors aus der japanischen Kokai 57-160346 bekannt. In dem bekannten Motor ist die Läuferachse durch Kugellager gelagert, während die Läuferachse mit einem Ende gegen eine Lagerfläche eines Zapfenblocks gedrückt wird. Die Anpreßkraft, mit der dies erfolgt, rührt von einer Magnetkraft her, die zwischen einem ersten ringförmigen Dauermagneten auf der Läuferachse und einem zweiten ringförmigen Dauermagneten, der von dem Zapfenblock getragen wird, wirksam ist.

Ein Nachteil des bekannten Motors ist, daß durch die Verwendung zweier Magnete eine relativ teure Konstruktion verwendet wird, um die genannte Anpreßkraft zu erzeugen. Hinzu kommt noch, daß die Magnete ringförmig ausgebildet sind, was fertigungstechnisch gesehen den Nachteil aufweist, daß derartige Magneten sich schwer herstellen lassen. Letzteres spielt insbesondere eine Rolle, wenn die Magnete aus einem magnetisch hochwertigen Material wie Samarium-Kobalt hergestellt sind.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine elektrische Maschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, in der jedoch durch einfache und preisgünstige Maßnahmen eine reproduzierbare und äußerst stabile axiale Lagerung der Läuferachse erreichbar ist.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist dazu das Kennzeichen auf, daß das erste magnetische Mittel als ein die Lagerfläche tragendes Lagerelement ausgebildet ist.

Auf diese Weise ist eine besonders wirtschaftliche und gedrängte Lagerung möglich, weil ein Teil des Zapfenblocks, der sowieso vorhanden ist, nämlich das genannte Lagerelement, als erstes magnetisches Mittel verwendet wird.

In der erfindungsgemäßen Maschine befinden sich das erste und zweite magnetische Mittel in einem festen Abstand voneinander, der von der Lage des Läufers gegenüber dem Gestell unabhängig ist.

Bei dem Verschieben des Zapfenblocks gegenüber dem Gestell durch eine Schraubbewegung, wobei die Läuferachse axial verschoben werden kann um diese gegenüber einer Bezugsfläche genau auszurichten, wird die magnetische Anpreßkraft, mit der der Lagerteil der Läuferachse gegen die Lagerfläche des axialen Lagers gedrückt wird, nicht geändert. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein einfaches und preisgünstiges Herstellungsverfahren möglich zum Erzeugen jeder gewünschten Anpreßkraft für die Läuferachse auf reproduzierbare Weise.

Eine günstige Ausführungsform, bei der das zweite magnetische Mittel als ein auf der Läuferachse befestigter Ring ausgebildet ist, weist das Kennzeichen auf, daß das erste magnetische Mittel ein axial magnetisierter Dauermagnet ist und das zweite magnetische Mittel aus ferromagnetischem Material besteht.

Eine weitere günstige Ausführungsform, bei der das magnetische Lagerelement optimal benutzt wird, weist das Kennzeichen auf, daß die Läuferachse aus einem ferromagnetischen Material besteht.

Aus Gestehungspreiserwägungen ist es günstig, den Zapfenblock im Spritzgußverfahren aus einem Kunststoff herzustellen, wobei das Lagerelement mit diesem Kunststoff völlig umgossen wird. Der auf diese Weise hergestellte Zapfenblock bietet zugleich den Vorteil, daß das Lagerelement auf solide Weise befestigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die in der Figur mit den Bezugszeichen angegebene Ausführungsform ist als kollektorloser Gleichstrommotor ausgebildet und ist in einem nicht näher dargestellten optischen Plattenspieler, z. B. einem tragbaren Compact-Disc-Spieler, zum Antreiben eines Plattentellers verwendet. Der Motor 1 weist ein Gestell 5 mit einem Ständer 7 auf, der mit einem Blechpaket 7a und mit Spulen 7b versehen ist. In dem Gestell 5 ist mit einer geeigneten Preßpassung eine Lagerbüchse 9 befestigt die mit einem Gleitlager 9a versehen ist. In dem Gestell 5 ist weiterhin ein Kugellager 11 befestigt. Das Gleitlager 9a und das Kugellager 11 dienen zur radialen Lagerung einer um die Drehungsachse 13 drehbaren Läuferachse 15. Auf der Läuferachse 15 ist der bereits genannte Plattenteller 3 sowie ein zylinderförmiger Läufer 17 ortsfest angeordnet, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Läufer 17 mittels des Plattentellers 3 an der Läuferachse 15 befestigt ist. Der Läufer 17 ist auf der Innenseite mit einem zylinderförmigen radial magnetisierten Dauermagneten 17a versehen.

Zur axialen Lagerung der Läuferachse 15 ist ein Zapfenblock 19 verwendet, der ein Lagerelement 19a aufweist und der in einem Spritzgußverfahren aus einem verschleißfesten Kunststoff, z. B. Nylon mit Molybdänsulfid, hergestellt ist. Das Lagerelement 19a, das zusammen mit einer ferromagnetischen Platte 19a von Kunststoff umgeben ist, trägt auf der der Läuferachse 15 zugewandten Seite eine dünne Kunststoffschicht mit einer Lagerfläche 19b, die mit einem Lagerteil 15a an einem Ende 15b der Läuferachse 15 zusammenarbeitet. Der Zapfenblock 19 ist mit einem Außengewinde versehen und ist in einem mit Innengewinde versehenen zylinderförmigen Teil 5a des metallenen Gestells 5 schraubbar.

Die Läuferachse 15 wird durch eine magnetische Anpreßkraft gegen den Zapfenblock 19 gedrückt. Diese magnetische Kraft wirkt zwischen dem Lagerelement 19a, das als ein in axialer Richtung magnetisierter Dauermagnet ausgebildet ist, und einem an dem Ende 15b auf die Läuferachse 15 geklemmten Ring 23 aus ferromagnetischem Material. Als Magnetmaterial werden z. B. magnetisch hochwertige Materialien wie Germanium-Kobalt verwendet. Abhängig von der Verwendung des Motors 1 kann die Größe der Anpreßkraft bestimmt werden. Die gewünschte Größe kann durch eine geeignete Bemessung und Materialwahl des Lagerelementes 19a und des Ringes 23 und durch eine geeignete Wahl des axialen Abstandes d zwischen dem Lagerelement 19a und dem Ring 23 erreicht werden.

Wie in der Figur deutlich ersichtlich, ändert sich der gewählte Abstand d zwischen dem Lagerelement 19a und dem Ring 23 bei einer axialen Verschiebung des Zapfenblocks 19 durch Drehung des Zapfenblocks 19 gegenüber dem Gestell 5 nicht. Die bedeutet folglich, daß beim Ausrichten der Läuferachse 15 mit dem Plattenteller 3 gegenüber einer nicht näher bezeichneten Bezugsfläche des Gestells 5 die vorgegebene Anpreßkraft, mit der die Läuferachse 15 gegen den Zapfenblock drückt sich nicht ändert.

An dem Gestell 5 ist noch eine Printplatte 25 mit einem nicht dargestellten Verdrahtungsmuster mit elektronischen Elementen zur elektronischen Kommutierung und zur Motorsteuerung vorgesehen. Weiterhin gibt es noch Stifte 27, die durch die Printplatte 25 hindurchragen und für den elektrischen Kontakt an dem Verdrahtungsmuster sowie an den Spulen 7b befestigt sind.

Claims (4)

1. Elektrische Maschine mit

• - einem Gestell mit einem an dem Gestell befestigten Ständer,
• - einer Läuferachse mit einem darauf befestigten mit dem Ständer elektromagnetisch zusammenarbeitenden Läufer und
• - mit einer Lagerung für die Läuferachse mit einem in dem Gestell schraubbaren Zapfenblock, wobei miteinander zusammenarbeitende erste und zweite magnetische Mittel vorhanden sind, um einen mit der Läuferachse drehfest verbundenen Lagerteil gegen eine Lagerfläche des Zapfenblocks zu drücken, wobei von diesen Mitteln der Zapfenblock das erste magnetische Mittel und die Läuferachse das zweite magnetische Mittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste magnetische Mittel als ein die Lagerfläche tragendes Lagerelement (19a) ausgebildet ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei das zweite magnetische Mittel durch einen gegenüber dem Lagerelement auf der Läuferachse angeordneten Ring gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste magnetische Mittel ein axial magnetisierter Dauermagnet ist und das zweite magnetische Mittel aus ferromagnetischem Material besteht.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferachse (15) aus einem ferromagnetischem Material besteht.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfenblock (13) im Spritzgußverfahren aus einem Kunststoff hergestellt ist, wobei das Lagerelement (19a) mit diesem Kunststoff umgossen ist.