DE9108456U1 - Synchronmotor - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/118—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with starting devices
-
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- H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
-
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Description
Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Synchronmotoren hat die Polausbildung einen funktionsbedingten
Polsprung zur Folge, der sich in einem ständigen Beschleunigen und Abbremsen des Rotors auswirkt. Diese
wechselnde Rotor-Drehgeschwindigkeit wird auf ein von dem Synchronmotor angetriebenes Getriebe übertragen und macht
sich je nach Getriebeaufbau und -belastung mehr oder weniger stark durch Laufgeräusche bemerkbar.
Bisher wurde versucht, diese Laufgeräusche durch Maßnahmen an dem Getriebe zu dämpfen. Beispielsweise wurden elastomere
Werkstoffe für das Getriebe verwendet, die Getriebestufen wurden mechanisch über Federn verspannt, es wurden besondere
Zahn- oder Radformen verwendet, das Zahnspiel wurde verringert usw. . Durch diese Maßnahmen und insbesondere durch die
Kombination mehrerer dieser Maßnahmen kann zwar eine gute Geräuschdämpfung erzielt werden. Diese Maßnahmen haben
jedoch teilweise eine ungünstige Auswirkung auf den Wir-
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kungsgrad des Antriebs. Insbesondere aber beeinträchtigen diese Maßnahmen die Lebensdauer des Antriebs, so daß sich
nach einer bestimmten Betriebszeit die Laufgeräusche wieder verstärken.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die durch die ungleichmäßige Rotordrehung bewirkten Laufgeräusche des
Synchronmotors dauerhaft zu dämpfen.
Dieses Problem wird bei einem Synchronmotor der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Synchronmotor ist der Rotor nicht
starr mit der Rotorwelle verbunden, sondern über ein federndes Element. Der Rotor kann sich daher in gewissem Maße
gegen die Rotorwelle drehen, wodurch das federnde Element gespannt wird, so daß dessen Federkraft zusätzlich zu der
Magnetkraft beschleunigend auf die Rotorwelle und damit auf das mit dieser verbundene Getriebe einwirkt. Eine solche
Federkopplung zwischen Rotor und Rotorwelle ist an sich bereits zur Erhöhung des Anlaufmoments von Synchronmotoren
bekannt.
Erfindungsgemäß wird diese Federkopplung zwischen Rotor und
Rotorwelle jedoch zusätzlich zur Geräuschdämpfung ausgenutzt. Hierzu ist die Rotorwelle mit einer zusätzlichen
trägen Masse versehen. Diese träge Masse bewirkt eine Drehung der Rotorwelle mit hoher Konstanz der Drehgeschwindig-
keit, während die Federkopplung die durch den Polsprung
bedingten Änderungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors aufnimmt.
Die träge Masse ist dabei so gewählt, daß ihr Rotationsträgheitsmoment
größer ist als das Anlaufmoment, das der Synchronmotor
bei starr mit der Rotorwelle verbundenem Rotor liefern könnte. Der Synchronmotor könnte daher nicht anlaufen,
wenn der Rotor starr und nicht über das federnde Element mit der Rotorwelle verbunden wäre. Das über dem Anlaufmoment
des Motors liegende Trägheitsmoment bewirkt, daß die durch den Polsprung bedingten Beschleunigungen und Abbremsungen
des Rotors sich nicht auf die Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle auswirken können und nicht auf das nachgeschaltete
Getriebe übertragen werden können.
Die Ausbildung und Anordnung der Federkopplung zwischen Rotor und Rotorwelle sowie der trägen Masse kann in unterschiedlicher
Weise realisiert werden, sofern die vorstehend genannte Bedingung erfüllt ist. Das Rotationsträgheitsmoment
der trägen Masse und die Federkraft der Federkopplung werden dabei so aufeinander abgestimmt, daß der Synchronmotor im
Lauf die geforderten Leistungsdaten, wie Drehzahl, Drehmoment und Wirkungsgrad erfüllt.
Die träge Masse wird vorzugsweise durch ein fest auf der
Rotorwelle sitzendes Rad gebildet. Dieses kann innerhalb des Motorgehäuses angeordnet sein, was einen kompakten Aufbau
des Synchronmotors begünstigt. Das Rad kann aber auch außerhalb des Motorgehäuses auf der Rotorwelle sitzen, so daß ein
größerer Durchmesser des die träge Masse bildenden Rades und damit ein größeres Trägheitsmoment gewählt werden können.
Gegebenenfalls kann das Rad dabei auch gleichzeitig als das auf der Rotorwelle sitzende Antriebszahnrad des Getriebes
91 OB 456.
dienen.
Das den Rotor mit der Rotorwelle koppelnde federnde Element kann entsprechend den geforderten Baumaßen des Synchronmotors
und entsprechend der notwendigen Federcharakteristik gewählt werden. Beispielsweise kann das federnde Element
durch eine koaxial innerhalb des Rotors angeordnete Schraubendrehfeder gebildet sein, wodurch sich eine Integration in
das Motorgehäuse ergibt. Ebenso kann das federnde Element durch im wesentlichen radiale Federarme gebildet sein, wobei
sich eine besonders preisgünstige Herstellung des federnden Elements als Kunststoff-Spritzteil ergibt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen
Figur 1 einen Axialschnitt durch den Synchronmotor in einer ersten Ausführung,
Figur 2 eine axiale Stirnansicht des federnden Elements dieses Synchronmotors und
Figur 3 einen Axialschnitt durch den Synchronmotor in einer zweiten Ausführungsform.
Der Synchronmotor in der Ausführungsform der Figuren 1 und
2 weist in herkömmlicher Weise ein Motorgehäuse 10 auf, das zwei Statorwicklungen 12 trägt. Koaxial innerhalb der Statorwicklungen
12 ist ein permanentmagnetischer Rotor 14, z.B. aus einem Sintermagneten, angeordnet.
Der Rotor 14 wird koaxial von einer Rotorwelle 16 durchsetzt und ist gegenüber dieser drehbar. Die Rotorwelle 16 ragt
beiderseits aus dem Motorgehäuse 10 heraus. Das eine Ende, in der Zeichnung das linke Ende der Rotorwelle 16, ist in
einer in das Motorgehäuse 10 eingesetzten Lagerbuchse 18 drehbar gelagert. Dieses Ende der Rotorwelle 16 dient als
Abtriebswelle des Synchronmotors und treibt ein nicht dargestelltes Getriebe an.
Das andere, in der Zeichnung rechte Ende der Rotorwelle ist in einer Buchse 20 drehbar gelagert. Die Buchse 20 weist
einen axialen Stutzen 22 auf, der in den Rotor 14 eingepreßt oder vorzugsweise eingeklipst ist. Die Buchse 20 ist wiederum
in einer in das Motorgehäuse 10 eingesetzten Lagerbuchse 24 drehbar gelagert.
Der Rotor 14 stützt sich axial über ein axiales Gleitlager 2 6 an der Lagerbuchse 24 ab. An der entgegengesetzten Stirnfläche
weist der Rotor 14 eine sacklochartige koaxiale Aufnahme 28 auf, in welche eine die Rotorwelle 16 umschließende
Schraubendruckfeder 30 eingesetzt ist. Die Schraubendruckfeder 30 stützt sich einerseits an dem Rotor
14 und andererseits über ein axiales Gleitlager 32 an der Lagerbuchse 18 ab. Die Schraubendruckfeder 30 weist nur eine
geringe axiale Druckkraft auf und dient dazu, den Rotor 14 axial positioniert in dem Motorgehäuse 10 zu halten.
An dem über die Buchse 20 hinausragenden freien Wellenstummel der Rotorwelle 16 ist ein Rad 34 als träge Masse mit
einem vorgegebenen Rotationsträgheitsmoment befestigt. Der Radius des Rades 34 ist etwas größer als der Radius des
Rotors 14.
Zwischen die äußere axiale Stirnfläche der drehfest in dem
Rotor 14 sitzenden Buchse 20 und das Rad 34 ist ein axiales Gleitlager 36 eingesetzt, welches eine gegenseitige Verdrehung
von Buchse 20 und Rad 34 ermöglicht.
Die Buchse 20 weist an ihrem über die Lagerbuchse 24 hinausragenden
freien Ende zwei diametrale Federarme 38 auf, die spiralförmig gebogen von der Buchse 20 nach außen verlaufen.
Die freien Enden der Federarme 38 sind jeweils mit einem Auge 40 an einem Stift 42 befestigt, der an dem Rad 34 nahe
dessen Außenumfang angeordnet ist.
Die Buchse 20 mit dem Stutzen 22 und den Federarmen 38 mit den Augen 40 sind einstückig als Kunststoff-Spritzteil
hergestellt.
Werden die Statorwicklungen 12 erregt, so wird der Rotor 14 in Drehung versetzt. Aufgrund des hohen Trägheitsmomentes
des Rades 34 bleibt die mit diesem Rad 34 drehfest verbundene Rotorwelle zunächst stehen. Die mit dem Rotor 14 drehfest
verbundene Buchse 20 dreht sich somit gegenüber dem Rad 34, und die Federarme 38 werden gespannt. Die elastische Kraft
der Federarme 38 übt ein mit dem Drehwinkel ansteigendes Drehmoment auf das Rad 34 aus, welches dieses Rad 34 und
damit die Rotorwelle 16 in Drehung versetzt, so daß das an die Rotorwelle 16 angekuppelte Getriebe angetrieben wird.
Sobald das Rad 34 und damit die Rotorwelle 16 durch die Federarme 38 auf die Drehzahl des Rotors 14 beschleunigt
sind, läuft die Rotorwelle 16 aufgrund des hohen Trägheitsmomentes des Rades 34 mit konstanter Drehzahl. Die durch die
Polsprünge des Synchronmotors verursachten Beschleunigungen und Abbremsungen des Rotors 14 werden durch die Federarme 38
aufgefangen und beeinflussen die konstante Drehgeschwindig-
keit der Rotorwelle 16 nicht.
In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispxel des Synchronmotors dargestellt. Soweit dieses Ausführungsbeispiel mit
dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 übereinstimmt, sind dieselben Bezugszeichen
verwendet und auf die vorangehende Beschreibung wird bezug genommen.
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die Rotorwelle 16 an beiden Enden mittels Lagerbuchsen 18 bzw. 24 drehbar in
dem Motorgehäuse 10 gelagert.
Zur Federkopplung des Rotors 14 mit der Rotorwelle 16 ist koaxial in den Rotor 14 eine Hülse 44 drehfest eingesetzt,
insbesondere eingepreßt oder eingeklipst. Die Hülse 44 stützt sich einerseits mit einem radial überstehenden Außenflansch
46 an der in der Zeichnung linken Stirnfläche des Rotors 14 und andererseits über ein axiales Gleitlager 26 an
der Lagerbuchse 18 ab. Von dem entgegengesetzten axialen Ende ist koaxial in den Rotor 14 und die Hülse 44 drehfest
eine Verschlußbuchse 48 eingesetzt, die sich mit einem radial abstehenden Außenflansch 50 axial an der in der
Zeichnung rechten Stirnfläche des Rotors 14 abstützt. In eine Aufnahme 28 der Verschlußbuchse 48 ist eine Schraubendruckfeder
30 eingesetzt, die sich mit einem Ende an der Verschlußbuchse 48 und mit dem anderen Ende über ein axiales
Gleitlager 32 an der Lagerbuchse 24 abstützt. Die Schraubendruckfeder 30 positioniert auf diese Weise auch hier den
Rotor 14 in axialer Richtung.
Die Hülse 44 sitzt mit ihrem in der Zeichnung linken Ende in Form einer Buchse 52 drehbar auf der Rotorwelle 16. Die
Buchse 52 bildet innerhalb der Hülse 44 einen koaxial in die
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Hülse 44 ragenden Vorsprung, auf welchen drehfest das eine Ende einer Schraubendrehfeder 54 aufgesetzt ist. Das andere
Ende der Schraubendrehfeder 54 sitzt drehfest auf einer Nabe 56, die wiederum drehfest auf der Rotorwelle 16 aufgebracht
ist. Der Rotor 14 ist auf diese Weise über die Hülse 44, die Buchse 52, die Schraubendrehfeder 54 und die Nabe 56 mit der
Rotorwelle 16 elastisch gekoppelt.
Das Rad 34 mit hohem Trägheitsmoment sitzt fest auf dem in der Zeichnung rechts aus der Lagerbuchse 24 herausgeführten
Stummel der Rotorwelle 16.
Die Funktionsweise des Synchronmotors in der Ausführungsform
der Figur 3 entspricht der Funktionsweise, die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Die
Ausführungsform der Figur 3 hat gegenüber der Ausführungsform der Figur 1 den Vorteil, daß die die Federkopplung
bewirkende Schraubendrehfeder 54 vollständig gekapselt in das Innere des Synchronmotors integriert ist. Die Ausführungsform
der Figuren 1 und 2 hat den Vorteil der kostengünstigeren Herstellung der Buchse 20 mit den Federarmen 38.
Claims (16)
1. Synchronmotor mit einem Rotor, der drehbar auf der Rotorwelle sitzt und mit dieser durch ein federndes
Element verbunden ist, und mit einem durch die Rotorwelle angetriebenen Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotorwelle (16) starr mit einer tragen Masse verbunden ist, deren Rotationsträgheitsmoment größer ist als
das Anlaufmoment des Synchronmotors bei starr mit der Rotorwelle (16) verbundenem Rotor (14).
2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse ein fest auf der Rotorwelle (16)
sitzendes Rad (34) ist.
3. Synchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse innerhalb des Motorgehäuses
(10) auf der Rotorwelle (16) angeordnet ist.
4. Synchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse an einem aus dem Motorgehäuse
(10) herausragenden Abschnitt der Rotorwelle (16) angeordnet ist.
5. Synchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die träge Masse bildende Rad (34) ein auf der
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Rotorwelle (16) sitzendes Getrieberad ist.
6. Synchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das die träge Masse bildende Rad (34) auf dem dem Getriebe entgegengesetzten Ende der Rotorwelle (16)
angeordnet ist.
7. Synchronmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element wenigstens einen radialen Federarm (38) aufweist.
8. Synchronmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Federarm spiralförmig gebogen
ist und vorzugsweise zwei Federarme (38) diametral angeordnet sind.
9. Synchronmotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element eine koaxial auf der
Rotorwelle (16) angeordnete Buchse (20) aufweist.
10. Synchronmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (20) mit den Federarmen (38) ein einstückiges
Kunststoff-Spritzteil ist.
11. Synchronmotor nach den Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (20) auf der Rotorwelle
(16) frei drehbar und mit dem Rotor (14) fest verbunden ist und daß das radial äußere Ende der Federarme (38) an
dem die träge Masse bildenden Rad (34) befestigt ist.
12. Synchronmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (20) mit einem axialen Stutzen (22) in
den Rotor (14) eingepreßt oder eingeklipst ist.
9t 08 456.
13. Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element eine zur Rotorwelle
(16) koaxiale Schraubendrehfeder (54) ist.
14. Synchronmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubendrehfeder (54) koaxial innerhalb des
Rotors (14) angeordnet ist.
15. Synchronmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Schraubendrehfeder (54) auf einer
fest auf der Rotorwelle (16) sitzenden Nabe (56) und das andere Ende auf einer fest in dem Rotor (14) sitzenden
Buchse (52) befestigt ist.
16. Synchronmotor nach Anspruch 11 oder 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Buchse (20 bzw. 52) als Gleitlager für die Rotorwelle (16) ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9108456U DE9108456U1 (de) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Synchronmotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9108456U DE9108456U1 (de) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Synchronmotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9108456U1 true DE9108456U1 (de) | 1991-09-19 |
Family
ID=6869117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9108456U Expired - Lifetime DE9108456U1 (de) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Synchronmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9108456U1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4142993A1 (de) * | 1991-12-24 | 1993-07-01 | Teves Gmbh Alfred | Elektrische maschine zur wandlung von elektrischer und mechanischer energie, insbesondere radialkraftbeaufschlagter elektromotor zum antrieb von pumpen und kompressoren |
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ES2053372A2 (es) * | 1992-02-17 | 1994-07-16 | Fagor S Coop Ltda | Mejoras introducidas en bombas accionadas por motor sincrono para electrodomesticos. |
DE10150031A1 (de) * | 2001-10-12 | 2003-04-17 | Wunnibald Kunz | Einphasiger elektrischer Antriebsmotor mit Einrichtungen zur Minderung der Schwingungs- und Schallerzeugung |
-
1991
- 1991-07-09 DE DE9108456U patent/DE9108456U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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