SE521340C2 - Permanentmagnetrotor till en elektrisk höghastighetsmotor - Google Patents

Description

521 34q:f@:¿¿» medför en eller fler extra detaljer till rotorn utan innebär också ett antal extra arbetsoperationer vid montering av rotorn.

Ovannämnda problem löses genom uppfinningen eftersom en permanentmagnetrotor enligt uppfinningen inte innehåller någon yttre hylsa utan bestàr av förstärkningsorgan som inte påverkar diametern hos rotorn och heller inte komplicerar monteringen av rotorn.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj med hänvisning till bifogade ritning.

Ritningsförteckning: Fig 1 visar en delvis skuren sidovy av en motor uppvisande en rotor enligt uppfinningen.

Fig 2 visar ett längsgående snitt genom en rotor enligt uppfinningen.

Fig 3 visar i större skala ett delsnitt av rotorn i Fig 2 och illustrerar schematiskt magnetskivornas arrangemang enligt uppfinningen.

Motorn som illustreras pá ritningsfigurerna innefattar en stator 10 bestående av ett cylindriskt hus 11, tvà ändväggar 12, 13, elektriska lindningar 14 och en rörformig kärna 15 som omger lindningarna 14 samt en rotor 16. Rotorn 16 som är lagrad i tvà lager 18, 19 placerade i statorns ändväggar 12, 13 innefattar en central spindel 20, ett antal permanentmagnetskivor 21 som pà var sida är försedda med ett skikt 22 av elektriskt isolerande material, samt ett antal förstärkningsskivor 23 placerade mellan magnetskivorna 21. Ändamålet och funktionen hos dessa förstärkningsskivor 23 beskrivs ytterligare i detalj nedan.

De isolerande skikten 22 som är anordnade pá magnetskivorna 21 består lämpligen av ett oorganiskt material, exempelvis en oxiderad aluminiumfolie. Denna typ av material har 521 54o§r~¿;p mycket hög elasticitetsmodul, vilket innebär att det har praktiskt taget ingen tendens att krypa under hög centrifugalbelastning. Inte heller har dessa material någon tendens att anta olika elasticitetsmoduler vid olika temperaturer. Detta är fördelaktigt då motorn körs vid mycket hög hastighet under skiftande belastningsförhållanden.

Eftersom magnetmaterialet som används för detta ändamål är mycket sprött och således har en låg draghållfasthet är paketet av skivor 21 axiellt förspänt för att tillförsäkra att inga dragspänningar uppstår i magnetskivorna 21 i axialriktningen till följd av uppkomna böjspänningar i rotorn 16 under motorns drift. Detta åstadkommes genom en klämanordning som innefattar två hylselement 24, 25 monterade på spindeln 20. Ett av dessa hylselement 24 är axiellt uppstött mot en ansats 26 på spindeln 20, under det att det andra hylselementet 25 uppstöds av en mutter 28 som samverkar med en gänga 29 på spindeln 20. Vid montering av rotorn 16, dras muttern 28 till sträckgränsnivån hos spindelmaterialet för att åstadkomma den högsta möjliga förspänning av magnetskivepaketet och tillförsäkra att inga lokala dragspänningar beroende på böjbelastningar hos rotorn 16 uppstår i magnetskivepaketet.

En permanentmagnetrotor av ovannämnd typ beskrivs tidigare i USA patentet nr 5,448,123.

I denna typ av motor utsätts magnetskivorna 21 också för höga centrifugalkraftbelastningar under höghastighetsdrift, vilket innebär att magnetmaterialet kan utsättas för förstörande radiella dragspänningar. Detta undviks emellertid genom att man på båda sidor av varje magnetskiva 21 insätter en förstärkningsskiva 23 vilken tack vare den axiella hopklämningsverkan som åstadkommes av klämanordningen 24-26, 28 ingriper med friktionskrafter på båda sidorna av magnetskivorna 21. Denna friktionsverkan 521 340 resulterar i en överföring av centrifugalkrafter fràn magnetskivorna 21 till förstärkningsskivorna 23 vilket resulterar i en avlastning av radiella dragspänningar fràn magnetskivorna 21.

För att uppnà detta syfte är förstärkningsskivorna 23 tillverkade av ett höghàllfast material exempelvis höghàllfast metall, keram, komposit, etc. vilka är mycket styva vad gäller dragspänningar. Elasticitetsmodulen hos dessa material är alltsà mycket hög.

Sàsom framgår av ritningsfigurerna är magnetskivorna 21 liksom förstärkningsskivorna 23 plana till formen och de centrifugalkrafter som uppstår i magnetskivorna 21 överförs genom ren friktion till förstärkningsskivorna 23.

Användande av helt plana skivor är fördelaktigt genom att skivorna enkelt kan tillverkas frän plátmaterial. Att mekaniskt bearbeta skivorna till andra former skulle vara mycket svårt eftersom det höghállfasta materialet i förstärkningsskivorna 23 är mycket hárt och svårt att bearbeta. Det är tänkbart ändà att använda koniska skivor sä att friktionskraften mellan magnetskivorna 21 och förstärkningsskivorna 23 förstärks genom en radiell kilverkan mellan skivorna.

För att àstadkomma en radiell förspänning av magnetskivorna 21 och tillförsäkra att absolut inga dragkrafter kan uppstå i magnetmaterialet upphettas förstärkningsskivorna 23 före sammansättningen och före den axiella hopklämningen av skivpaketet. Om emellertid den termiska utvidgnings- koefficienten hos förstärkningsskivorna är tillräckligt mycket högre än den hos magnetskivorna är det tillräckligt att hetta upp hela rotorn innan den axiella klämkraften pàläggs skivpaketet. Upphettning av den kompletta rotorn skulle naturligtvis förenkla sammansättningsproceduren. Vid nedkylning kommer krympningen av förstärkningsskivorna 23 att via friktionsverken utöva en radiell inàtriktad förspänningskraft pà magnetskivorna 21.

Claims (8)

521 6 Patentkrav.

1. l. Permanentmagnetrotor för en elektrisk höghastighetsmotor innefattande en central spindel (20), ett antal magnetskivor (21) travade pà spindeln (20), en klämanordning (24-26, 28) anordnad pá spindeln (20) för utövande av en axiell förspänningskraft pà magnetskivorna (21), k ä n n e t e c k n a d a v att mellan åtminstone varannan intilliggande magnetskiva (21) och/eller mellan en magnetskiva (21) och klämanordningen (24~26, 28) är placerat en förstärkningsskiva (23) av ett icke-magnetiskt material med hög elasticitetsmodul, var och en av förstärkningsskivorna (23) kläms av nämnda axiella förspänningskraft mellan tvà intilliggande magnetskivor (21) eller mellan en magnetskiva (21) och klämanordningen (24,26,28) för att därigenom åstadkomma ett friktionsingrepp mellan förstärkningsskivorna (23) och magnetskivorna (21) för överföring av centrifugalkrafter fràn magnetskivorna (21) till förstärkningsskivorna (23), varigenom magnetskivorna (21) avlastas fràn radiella dragspänningar.

2. Rotor enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att förstärkningsskivorna (23) är placerade mellan var och en av tvà intilliggande magnetskivor (21).

3. Rotor enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att var och en av nämnda magnetskivor (21) uppvisar àtminstone ett elektriskt isolerande skikt (22).

4. Rotor enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda förstärkningsskivor (23) har flat form. '= , , . (_ ' », . ', “ V: v' . ' - =§f _ .I ' « 1 w f1,', .' § x _: . , f v , ._ ^ . » å z . , _Å i). 1 1 . , _* ' - , _ y 1 . _ ' _ , L I

5. Rotor enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att förstärkningsskivorna (23) bestàr av ett höghàllfast metallmaterial.

6. Rotor enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att förstärkningsskivorna (23) består av ett keramiskt material.

7. Rotor enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v att magnetskivorna (21) är radiellt förspända genom en före sammansättningen utförd värmebehandling av förstärkningsskivorna (23).

8. Rotor enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a d a v att den termiska expansionskoefficienten hos materialet i förstärkningsskivorna (23) är högre än motsvarande koefficient hos materialet i magnetskivorna (21), varvid värmebehandlingen innebär en upphettning av det kompletta rotorpaketet innan den axiella klämkraften pàlägges medelst klämanordningen (24-26,28).