DE3621962C2 - Elektrische Maschine mit magnetischer Lagerung - Google Patents
Elektrische Maschine mit magnetischer LagerungInfo
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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.
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