TECHNISCHES GEBIET:
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotoraufbau für einen Radialtyp-Synchronmotor,
bei dem der Rotorkern als ein magnetischer Pol zwischen Permanentmagneten gehalten
wird; insbesondere geht es um einen hohe Festigkeit aufweisenden Rotoraufbau, der im
Stande ist, einer durch die Drehung des Rotors verursachten Zentrifugalkraft zu
widerstehen.
STAND DER TECHNIK
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Ein Rotor eines Motors unterliegt der Wirkung einer durch seine Drehung erzeugten
Zentrifugalkraft, und im allgemeinen haben bei einem Radialtyp-Synchronmotor, bei dem der
Rotorkern zwischen Permanentmagneten gehalten wird, die den Rotor bildenden Elemente
die Neigung, sich in radialer Richtung des Rotors zu bewegen, wobei der Spielraum
zwischen Rotor und Stator auf einen sehr geringen Wert eingestellt ist, um seine Reluktanz
zu verringern. Es ist daher schwierig, einen Synchronmotor als großen Synchronmotors mit
hoher Drehzahl auszubilden, da aufgrund der Berührung des Rotors mit dem Stator eine
Beschädigung hervorgerufen wird, wenn ein den Rotor bildendes Element auch nur etwas
in radialer Richtung vorsteht.
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Die US-PS-2 062 938 beschreibt einen Rotor für einen Elektromotor, bei dem Elemente
des Rotorkerns an einer Radialbewegung relativ zu der Rotorachse durch Axial-Endplatten
gehindert werden, die mit Anschlägen versehen sind, um innerhalb speziell vorgesehener
Ausnehmungen in den Rotorelementen in Eingriff zu treten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Rotoraufbaus eines Radialtyp-
Synchronmotors, der in der Lage ist, einer starken Zentrifugalkraft zu widerstehen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Rotoraufbau für einen
Radialtyp-Synchronmotor geschaffen, welcher aufweist: mehrere Permanentmagneten, die ringförmig um seine
Achse angeordnet sind, mehrere Rotorkerne, die um die Achse herum derart angeordnet
sind, daß jeder Rotorkern zwischen benachbarten Permanentmagneten gehalten wird und
als ein magnetischer Pol wirkt, wobei der radial am weitesten außen befindliche Umfang
jedes Rotorkerns bogenförmig ausgebildet ist und einen Krümmungsradius besitzt, der
geringer ist als der Krümmungsradius des Außenumfangs des Rotors insgesamt, wobei an
den axialen Enden der Rotorkerne und der Permanentmagneten Endplatten angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneten und die Rotorkerne flache
axiale Enden aufweisen, von denen entsprechende Enden in einer gemeinsamen Ebene liegen,
und daß jede der Endplatten ein dünnes Preßteil ist, welches mit mehreren Vorsprüngen
ausgestattet ist, die am Umfang der Platte ausgebildet sind, und die sich im wesentlichen
parallel zu der Motorachse erstrecken, wobei jeder der Vorsprünge mit einem Endabschnitt
des radial am weitesten außen befindlichen Umfangs des mindestens einen der Rotorkerne
in Eingriff steht, um dadurch den zumindest einen Rotorkern an einer Bewegung radial
nach außen zu hindern.
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Vorzugsweise kommt jeder der Vorsprünge mit dem radial am weitesten außen
befindlichen Umfang eines der Permanentmagneten und einem Endabschnitt des radial äußersten
Umfangs jedes der Rotorkerne neben dem Permanentmagneten in Eingriff.
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Vorzugsweise enthält jeder der Rotorkerne mehrere Rotorelemente, die in axialer Richtung
einer neben dem anderen angeordnet sind, wobei jeder der Permanentmagneten mehrere
Magnetelemente aufweist, die in axialer Richtung eines am anderen angeordnet sind,
während entsprechende Enden jedes Rotorelements und Magnetelements in einer gemeinsamen
Ebene liegen, und eine Zwischen-Endplatte zwischen benachbarten Enden jedes Rotor- und
Magnetelements vorgesehen ist, wobei die Zwischen-Endplatte ein dünnes Pressteil ist,
welches mehrere Vorsprünge aufweist, die am Umfang der Platte ausgebildet sind, und die
sich im wesentlichen parallel zu der Motorachse erstrecken, wobei jeder der Vorsprünge
mit einem Endabschnitt des radial äußersten Umfangs von mindestens einem der
Rotorelemente
in Eingriff steht, um dadurch das mindestens eine Rotorelement an einer nach
außen gerichteten Radialbewegung zu hindern.
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Vorzugsweise sind die Umfangsvorsprünge der Zwischen-Endplatte abwechselnd in
entgegengesetzte Richtungen orientiert, um mit Rotor-/ oder Magnetelementen in Eingriff
zu treten, die an jeder Seite vorgesehen sind.
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Vorzugsweise enthält jede Endplatte einen Befestigungsabschnitt an ihrem Mittelbereich,
um die Endplatte an einer Ausgangswelle des Motors zu fixieren, ohne daß ein Spiel
zwischen der Welle und der Endplatte verbleibt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Rotors gemäß der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine Frontansicht einer Endplatte entlang der Linie II-II in Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 111-111 in Fig. 2;
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Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Rotors einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Endplatte einer weiteren Ausführungsform, die bei
der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird; und
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Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Endplatte einer noch weiteren Ausführungsform
gemäß der Erfindung.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detailliert beschrieben anhand von
Ausführungsbeispielen, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
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Bezugnehmend auf Fig. 1, ist ein Rotor 8 in der Weise aufgebaut, daß ein lamellierter
Rotorkern 10, der aus elektromagnetischen Stahlplatten besteht, von Permanentmagneten
12 gehalten wird. Der Rotorkern 10 und die Permanentmagneten 12 werden an ihren
beiden Enden in Richtung der Mittelachse 6 des Rotors 8 durch Endplatten 14 gehalten, und
der Rotor 8 ist durch einen Befestigungsabschnitt 18 jeder Endplatte 14 an einer
Ausgangswelle 20 festgelegt. Die gleiche Anzahl von Löchern 24, wie bei den Rotorkernen 10, ist
in jeder Endplatte 14 vorgesehen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und das jeweils entsprechende
Durchgangsloch ist für jeden Rotorkern 10 vorhanden. In das Durchgangsloch jedes
Rotorkerns 10 und das Loch 24 jeder Endplatte 24 ist eine Verbindungsstange 22
eingeführt, so daß jeder Rotorkern 10 relativ zu den Endplatten 14 durch die Verbindungsstange
22 grob positioniert ist.
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Allerdings kann der Rotorkern 10 sich in radialer Richtung bewegen, wenn eine starke
Zentrifugalkraft auf ihn einwirkt, weil die Größe der Löcher 24 und des Durchgangslochs
etwas größer ist als der Außendurchmesser der Verbindungsstange 22. Ein Spielraum
zwischen dem Rotor 8 und einem Stator ST (in Fig. 2 schematisch durch eine 2-fach
punktierte Linie angedeutet) wird auf einen sehr geringen Wert eingestellt, um die Reluktanz
gering zu halten. Deshalb kommt es möglicherweise zu einer Berührung zwischen dem
Rotorkern und der Innenfläche des Stators ST, wenn der Rotorkern 10 auch nur
geringfügig in radialer Richtung vorsteht. Um dieses Problem zu lösen, sind vorstehende
Abschnitte 16 zum Regulieren des Rotorkerns 10 in radialer Richtung am Außenumfang jeder
Endplatte 14 entsprechend den Positionen der Rotorkerne 10 vorgesehen.
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Allgemein ist die Außenabmessung R1 des Mittelabschnitts 10C des Rotorkerns 10, der in
Kreisrichtung mittig positioniert ist, größer als die Außenabmessung des Endabschnitts 10E
des Rotorkerns, der an seinen Enden in Kreisrichtung positioniert ist, und der Spielraum
zwischen dem Mittelabschnitt 10C und dem Stator ST ist der kleinste Wert l1
des
Spielraums zwischen Rotor und Stator. Deshalb muß beispielsweise der Innendurchmesser des
Stators ST so eingestellt sein, daß er geringfügig größer ist, damit der Spielraum l1 relativ
zu dem Stator ST aufrechterhalten bleibt, wenn der Mittelabschnitt 10C mit dem
vorspringenden Abschnitt 16 der Endplatte 14 abgedeckt wird, so daß die Reluktanz groß wird.
Aus diesem Grund sind die Endplatten 14 erfindungsgemäß derart geformt, daß lediglich
die Endabschnitte 10E des Rotorkerns 10 von jedem vorstehenden Abschnitt 16 abgedeckt
sind und die Außenabmessung R2 der Endplatte 14 geringfügig kürzer ist als die
Außenabmessung R1 des Mittelabschnitts 10C des Rotorkerns 10. Wie in Fig. 2 zu sehen ist,
ist erfindungsgemäß jeder vorstehende Abschnitt 16 derart ausgebildet, daß er sich über
zwei einander benachbarte Rotorkerne 10 erstreckt, so daß er mit zwei einander
gegenüberliegenden Endabschnitten 10E der beiden Rotorkerne 10 in Eingriff steht. Anstelle des
obigen einstückigen vorstehenden Abschnitts 16 können allerdings auch jeweils zwei
vorstehende Abschnitte gebildet werden, um mit jedem Endabschnitt 10E jedes Rotorkerns
10 in Eingriff zu treten. Wenn außerdem eine Zunahme der Reluktanz vernachlässigbar ist,
kann ein vorstehender Abschnitt entlang dem gesamten Außenumfang der Endplatte 14
ausgebildet werden (d. h., eine Ringflansch), dessen Außenabmessung R2 beträgt und etwas
größer ist als die Außenabmessung R1 des Mittelabschnitts 10C, wobei der vorstehende
Abschnitt einen Mittelbereich jedes Rotorkerns 10 abdecken kann, welcher in Berührung
mit der Außenfläche jedes Mittelabschnitts steht.
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Der Innendurchmesser eines Lochs 26 des Befestigungsabschnitts 18 jeder Endplatte 14
(siehe Fig. 3) ist derart eingestellt, daß der Befestigungsabschnitt an der in Fig. 1
dargestellten Ausgangswelle 20 beispielsweise durch eine Schrumpfpassung fixiert ist. Die
zwei Endplatten 14 an beiden Enden des in Fig. 1 gezeigten Rotors 8 besitzen gleichen
Form und Abmessung. Als Material für jede Endplatte 14 kommt vorzugsweise rostfreier
Stahl oder dergl. in Betracht, und jede Endplatte läßt sich durch mechanisches Pressen
präzise aus einer kreisförmigen Platte herstellen.
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Wenn der Rotor 8 eine lange Mittelachse aufweist, so wird er im allgemeinen dadurch
aufgebaut, daß mehrere Rotorelemente in Längsrichtung angeordnet werden. Fig. 4 zeigt ein
Beispiel für einen solchen Rotor. Zwei ringförmige Endplatten 14m, die mit den gleichen
vorstehenden Abschnitten versehen sind wie bei den obigen Ausführungsbeispielen, sind
zwischen zwei Rotorelementen 8a derart angeordnet, daß die Rückseite jeder Platte sich in
Berührung mit der anderen Platte befindet, um den Endabschnitt jedes Rotorelements 8a
zu halten. Diese Endplatten 14m besitzen ringförmige Form und sind nicht mit einem
Befestigungsabschnitt, wie z. B. dem Befestigungsabschnitt 18 nach Fig. 3 in ihrem
Mittelbereich versehen. Wenn nämlich ein Rotor aus mehreren Rotorelementen 8a besteht,
werden beide Endabschnitte des Rotors von den gleichen Endplatten 14 wie im ersten
Ausführungsbeispiel gehalten, und die anderen Endabschnitte der Rotorelemente 8a werden
von ringförmigen Endplatten 14m gehalten, von denen jeweils zwei zwischen jedem
Rotorelement 8a Rücken an Rücken angeordnet sind. Jede ringförmige Endplatte 14m hat
die gleiche Form und Abmessung.
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Eine Seitenansicht einer ringförmigen Endplatte 14m', die durch mechanisches Pressen aus
einer Platte gebildet ist, ist in Fig. 5 gezeigt. Die Platte 14m' ersetzt das Paar von zwei
ringförmigen Endplatten 14m nach Fig. 4. Die Endplatte 14m' ist derart geformt, daß
vorstehende Abschnitte 16' abwechselnd zu einer Seite oder zu anderen Seite der Endplatte
hin abstehen, so daß jeder Rotorkern jedes Rotorelements 8a abwechselnd gehalten wird.
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Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren ringförmigen Endplatte 14m'', die ein Paar
von zwei ringförmigen Endplatten 14m nach Fig. 4 ersetzt. Die Endplatte 14m'' ist derart
geformt, daß mehrere Paare von vorstehenden Abschnitten 16'' auf beiden Seiten der
Endplatte paarweise vorstehen, wodurch sämtliche Rotorkerne jedes Rotorelements 8a gehalten
werden.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Rotoraufbau geschaffen werden, der in der Lage ist, einer starken
Zentrifugalkraft zu widerstehen, so daß ein großer Synchronmotor mit hoher Drehzahl erhalten
werden kann.
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Bezugszeichenliste
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8 . . . . . . . . Rotor
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10 . . . . . . . . . Rotorkern
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10C . . . . . . . . Mittelabschnitt des Rotorkerns in
Umfangsrichtung
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10E . . . . . . . Endabschnitt des Rotorkerns in
Umfangsrichtung
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12 . . . . . . . . . Permanentmagnet
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14 . . . . . . . Endplatte
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16 . . . . . . . Vorstehender Abschnitt der Peripherie
der Endplatte
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ST . . . .Stator