DD259724A5

DD259724A5 - Synchronmaschine mit dauermagneten

Info

Publication number: DD259724A5
Application number: DD30357687A
Authority: DD
Inventors: Nicolae Vasile; Gheorghe M Mihaiescu; Toma Sachelarie
Original assignee: Institutul De Cercetare Stiintifica Si Inginerie Tehn. Pentru Electrotehnica,Ro
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1988-08-31

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronmaschine mit Dauermagneten zum Antrieb von Werkzeugmaschinen, Robotern und von Anlagen, in denen eine veraenderbare Drehzahl gefordert ist. Erfindungsgemaess besteht der Staender aus Staenderblechen mit Rand- und Innenausschnitten, aus Bolzen, die in den Randausschnitten eingefuehrt sind und aus einem eingegossenen Doppelkaefig mit aeusseren Staeben, in denen die Bolzen eingebettet sind, wobei der Kaefig ferner innere Staebe und zwei stirnseitige Ringe besitzt, die das Staenderpaket festigen und dasselbe zusammen mit den Lagerschildern zentrieren. Die aeusseren Rippen des Staenderpaketes werden durch wechselseitiges Anordnen von Blechgruppen hergestellt, indem benachbarte Blechgruppen um 180 gegeneinander gedreht angeordnet sind. Der Laeufer besteht aus trapezfoermigen Blechen mit bogenfoermiger Aussenkante und trapezfoermigen Ausschnitten, in die ein Teil einer eingegossenen Masse eintritt, die auch die Laeuferwelle umschliesst. Auf diese Weise erfolgt die Befestigung der Bleche miteinander, mit der Welle und mit den Magneten, ohne dass der Abstand zwischen den benachbarten ungleichnamigen Polen herabgesetzt wird.

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronmaschine mit Dauermagneten zum Antrieb der Werkzeugmaschinen, Roboter und zum Antrieb von Anlagen, bei denen eine veränderbare Drehzahl erforderlich ist. Die erfindungsgemäßen Maschinen können auch als Synchrongeneratoren in Windenergieanlagen verwendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Synchronmaschinen mit Dauermagneten bekannt, bei denen der Ständer aus Blechen besteht, die ein in einem Gußgehäuse befestigtes Plakat bilden. Der Nachteil dieser Maschinen besteht darin, daß sie große Abmessungen, eine große Masse und eine geringe Kühlfähigkeit besitzen, d.h. sie geben die Wärme schlecht nach außen ab.

Es sind ferner Synchronmaschinen mit Dauermagneten bekannt, bei denen der Läufer ohne Gehäuse und mit einem äußeren Blech versehen ist, während das außen angeordnete Ständerpaket rippenlos ist. Diese Maschinen haben den Nachteil einer relativ geringen Kühloberfläche. Infolgedessen wird die vom Ständer entwickelte Wärme nur schwer nach außen abgegeben. Bekannt sind ebenfalls Synchronmaschinen mit Dauermagneten und gehäuselosem Ständer, wobei die Ständerbleche direkt den Außenmantel bilden. Das Ständerpaket weist außen Rippen auf und besteht aus Blechen unterschiedlicher Abmessungen. Zum Stanzen der Bleche ist eine spezielle Matrize erforderlich, wodurch sich der Fertigungsaufwand zusätzlich erhöht. In Abwandlung dieser Lösung wurden Synchronmaschinen mit Dauermagneten und gehäuselosem Ständer bekannt, deren Ständerpaket mit äußeren Schweißungen versehen ist. Der Nachteil dieser Maschinen ist die Verformung des Paketes im Innern, was zur Erhöhung des Abstandes zwischen den Blechen in der Zone der Zähne führt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der magnetische Kreis in der Schweißzone nicht gleichmäßig ist.

Bekannt sind auch Synchronmaschinen mit radial angeordneten Dauermagneten. Bei diesen Maschinen sind die bogenförmigen Bleche des Läufers mit einer trapezförmigen Verlängerung versehen, wobei die Befestigung der Bleche untereinander mit der Läuferwelle und mit den Magneten unter Einbeziehung dieser Verlängerungen mit Hilfe einer eingegossenen Masse erfolgt. Der Nachteil dieser Maschinen besteht darin, daß der Abstand zwischen den benachbarten ungleichnamigen Polen gegen die Läuferwelle kleiner wird, was zur relativen Erhöhung des Streuflusses des Läufers führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Kühlung des Ständers und die Verringerung des Streuflusses des Läufers.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte, gehäuselose Synchronmaschine mit Permanenterregung zu entwickeln, die über eine geringere Masse und kleinere Abmessungen verfügt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ständer aus Blechen mit Rand- und Innenausschnitten, aus Bolzen, die in den Randausschnitten angeordnet sind und aus einem gegossenen Doppelkäfig mit vier äußeren Stäben besteht, in denen Bolzen eingebettet sind, und der Käfig ferner vier Innenstäbe und zwei stirnseitige Ringe besitzt, die das Ständerpaket befestigen und die Zentrierung dieses Paketes mit den stirnseitigen Schildern gewährleisten.

Der Ständer ist mit äußeren Rippen versehen, die unmittelbar aus Ständerblechen unter Verwendung einer einzigen Blechgröße eines exzentrischen Bleches hergestellt werden. Die Rippen des Ständers werden durch abwechselndes Anordnen der Bleche in Gruppen erzielt, indem die benachbarten Blechgruppen gegeneinander um 180° gedreht angeordnet sind.

Der Läufer der erfindungsgemäßen Synchronmaschine besteht aus trapezförmigen Blechen mit einer bogenförmigen Außenkante und trapezförmigem Ausschnitt, in die ein Teil einer eingegossenen Masse eintritt. Mit Hilfe der eingegossenen Masse werden die Bleche untereinander, mit der Welle und mit den Magneten fest verbunden, ohne daß der Abstand zwischen den benachbarten ungleichnamigen Polen herabgesetzt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Synchronmaschine mit Dauermagneten nach der Erfindung,

Fig.2: den Schnitt durch den Ständer der Maschine,

Fig.3: Längsschnitt A-A'gemäß Fig.2 durch den Ständer,

Fig. 4: die Vorderansicht des Ständerbleches,

Fig. 5: die Seitenansicht des Ständerbleches im Teilschnitt,

Fig. 6: den Schnitt durch den Läufer der Maschine.

Die erfindungsgemäße Synchronmaschine besteht aus einem Ständer 1, einem Läufer 2, einem Rechtsschild 3, und einem Linksschild 4. Der Ständer 1 ist aus den Ständerblechen a, den Bolzen b und aus einem Doppelkäfig c— Fig. 2 — zusammengesetzt. Das Ständerblech a besitzt Nuten d, die in bekannter Weise ausgeführt sind, vier Randausschnitte e, vier Innenausschnitte f, zwei exzentrischen Verlängerungen g und zwei Vertiefungen h. Die Ausschnitte e sind bogenförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des Kreisbogens auch der Mittelpunkt des Bleches ist. Durch die Maßnahmen können die Nuten des Ständers in einer gewissen Neigung angeordnet werden. Die Ausschnitte f sind ebenfalls bogenförmig, wodurch ein minimales Joch i entsteht. Der Mittelpunkt des Kreisbogens, auf den der Ausschnitt angeordnet ist, ist der Mittelpunkt des Bleches. Die Verlängerungen g sind jeweils auf zwei anliegenden Seiten des Bleches vorgesehen, so daß die Außenrippe j unter Verwendung einer einzigen Blechabmessung durch wechselseitiges Anordnen von Ständerblechgruppen a erreicht wird, wobei die Ständerblechgruppen a um 180° gegeneinander gedreht sind. Die Vertiefungen h tragen zur Führung der Ständerbleche gegeneinander und zur querlaufenden Befestigung des Ständerpaketes bei. Mit Hilfe der Bolzen b, die in den Ausschnitten e angeordnet sind, wird, das Paket vor dem Eingießen zusammengespannt und das rechte und linke Lagerschild 3; 4 mit dem Ständer 1 verbunden. Die Bolzen b sind in dem eingegossenen Doppelkäfig c eingebaut. Der Doppelkäfig c des Ständers wird durch Gießen hergestellt und besitzt vier Außenstäbe k, in denen die Bolzen beingebunden sind, vier Innenstäbe I und zwei stirnseitige Ringe m. Die Stäbe k und 1 entstehen durch das vollständige Ausfüllen der Ausschnitte e und f beim Vergießen der Ständerbleche a. Die Ringe m festigen das Ständerpaket und zentrieren es zusammen mit den Schildern 3 und 4. Der Läufer besteht aus den Blechen n, Magneten o, einer Welle p, einem Käfig q und einer eingegossenen Masse r. Das Läuferblech η weist einen trapezförmigen Ausschnitt s, seitliche Außenvorsprünge t und Nuten u auf. Die Vorsprünge t dienen zur Sperrung der Magneten ο nach außen. Der Käfig q wird durch Stäbe ν gebildet, die in den Nuten u angeordnet sind und besitzt zwei stirnseitige Ringe, die in bekannter Weise ausgeführt und daher in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Der Käfig q trägt zum Anlaufen und Reversieren der Maschine und zur Abschirmung der Dauermagneten ο bei. Die eingegossene Masse r füllt den Raum zwischen der Welle ρ und den Läuferblechen η aus, wodurch die Rippen win den trapezförmigen Ausschnitten s und ein zylindrischer Teil χ entstehen, durch den die Zwischensperrung der Läuferblechen, der Magneten ο und der Welle ρ erfolgt. Die erfindungsgemäße Synchronmaschine mit Dauermagneten arbeitet als Motor, indem ein Moment unter gegenseitigem Beeinflussen des magnetischen drehbaren Feldes entwickelt wird. Das Drehfeld wird von der in den Nuten d des Ständers 1 angeordneten dreiphasigen Wicklung erzeugt und von einem ausgeglichenen dreiphasigem System von Strömen des magnetischen Feldes durchflossen, das durch die im Läufer 2 angeordneten Dauermagnete ο entstehen. Die erfindungsgemäße Synchronmaschine kann ebenso als Generator bei der Induktion einer elektromotorischen Spannung in die Ständerwicklung mittels des von den Dauermagneten ο erzeugten Induktionsfeldes des Läufers arbeiten.

Die erfindungsgemäße Synchronmaschine weist eine geringere Masse und geringere Abmessungen auf, die zu einer Reduzierung des Materialeinsatzes führen. Sie besitzt eine verbesserte Kühlungsfähigkeit, einen geringen Streufluß des Läufers und eine bessere mechanische Befestigung des Ständers und des Läufers.

Claims

1. Synchronmaschine mit Dauermagneten, bestehend aus einem Ständer, einem Läufer, einem rechten und linken Lagerschild, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (1) aus Blechen (a), Bolzen (b) und einem Doppelkäfig (c) besteht, wobei die Bleche (a) Randausschnitte (e). Innenausschnitte (f) exzentrische Verlängerungen (g) und Vertiefungen (h) aufweisen und der durch Gießen hergestellte Doppelkäfig (c) Außenstäbe (k), in denen die Bolzen (b) eingebettet sind, Innenstäbe (1) und zwei stirnseitige Ringe (m) besitzt.

2. Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrippen (j) unter Verwendung einer einzigen Blechabmessung durch wechselseitige Anordnung von Ständerblechgruppen (a) gebildet sind, indem benachbarte Blechgruppen in bezug auf ihre Verlängerungen (g) um 180° gednaht geschichtet sind.

3. Synchronmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ständerblechen (a) Vertiefungen (h), die die Bleche gegeneinander fixieren und das Ständerpaket querlaufend arretieren, vorgesehen sind.

4. Synchronmaschine nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche des Läufers einen trapezförmigen Ausschnitt (s), seitliche Außenvorsprünge (t), die die Dauermagneten (o) nach außen sperren und Nuten (u), in denen die Stäbe des Käfigs (q) angeordnet sind, aufweisen.

5. Synchronmaschine nach Anspruch 1,2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Blechen (n) des Läufers (2) der Dauermagnete (o) und der Welle (p) eine Masse (r) eingegossen ist, die einen einstückigen Körper mit einem zylinderförmigen Teil (x) und Rippen (w), die in die Aussparung (s) der Bleche (n) eingreifen, bildet.