DE10018626A1

DE10018626A1 - Rotor-Kräfteausgleichsstruktur

Info

Publication number: DE10018626A1
Application number: DE10018626A
Authority: DE
Inventors: Wen-Shi Huang; Kuo-Cheng Lin; Ming-Shi Tsai; Chu-Hsien Chou
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: US6291916B1; TW456094B; DE10018626C2

Abstract

Eine Rotor-Kräfteausgleichsstruktur, die einen Schaufelträger (4), ein Rotorgehäuse (11), das an der Innenseite des Schaufelträgers (4) angebracht ist, und einen an der Innenseite des Rotorgehäuses (11) installierten Magneten (3) besitzt. Der Rotor ist mit einem Stator gekoppelt, der eine Spule (5) und eine magnetisch leitende Siliciumstahl-Baugruppe (6) umfaßt. Wenn die Spule (5) des Stators durch einen elektrischen Strom erregt wird und ein Magnetfeld erzeugt, wird der Magnet (3) durch die magnetisch leitende Siliciumstahl-Baugruppe (6) angezogen, wodurch die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur (10) gedreht wird. Die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur enthält eine magnetisch leitende Platte (12), die an der Innenseite des oberen Abschnitts des Schaufelträgers (4) installiert ist. Die magnetisch leitende Platte (12) steht mit dem Rotorgehäuse (11) in keiner magnetisch leitenden Verbindung, sie steht jedoch mit der Spule (5) in einer anziehenden magnetischen Wechselwirkung, so daß der rotatorische Kräfteausgleich der Rotor-Kräfteausgleichsstruktur verbessert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotor-Kräfteausgleichsstruktur und insbesondere eine Rotor-Kräfteausgleichsstruktur, die elektromagnetische Induktion ausnutzt, um für den Rotor bei seiner Drehung einen Kräfteausgleich zu erzielen.

Wenn sich der Rotor eines Elektromotors dreht, können die Kraft, die durch die Luft auf die am Rotor befestigten Schaufeln ausgeübt wird, oder die Richtungsänderungen der auf den Rotor ausgeübten elektromagnetischen Kraft Schwankungen oder Schwingungen des Rotors nach oben und nach unten verursachen. Dadurch entstehen Probleme der Geräuscherzeugung, des Teileverschleißes oder dergleichen.

In Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Kombination aus einer Rotorstruktur und einem Stator gezeigt. Die Rotorstruktur umfaßt ein Rotorgehäuse 41, einen Magneten 3 und einen Schaufelträger 4. Der Schaufelträger 4 hat im wesentlichen die Form einer Tasse, an deren Außenseite mehrere Schaufeln 42 ausgebildet sind. Das Rotorgehäuse 41 besitzt ebenfalls die Form einer Tasse und ist an der Innenseite des Schaufelträgers 4 vorgesehen. Der Magnet 3 ist im Rotorgehäuse 41 installiert. Der Stator umfaßt eine Spule 5 und eine Siliciumstahl-Baugruppe 6. Der Rotor ist über eine Welle 7 mit einem Lager 8 im Stator verbunden. Wenn die Spule 5 des Stators durch einen Strom erregt wird, wird über die Siliciumstahl- Baugruppe 6 und den Magneten 3 des Rotors eine magnetische Kraft erzeugt, wodurch sich der Rotor dreht.

Das Rotorgehäuse 41 und der Magnet 3 halten einen Sättigungszustand eines magnetischen Kräfteausgleichs aufrecht. Das durch die Spule 5 erzeugte Magnetfeld induziert im Magneten 3 eine magnetische Kraft, sie steht jedoch mit der Oberseite des Rotorgehäuses 41 im wesentlichen nicht in einer magnetischen Wechselwirkung. Mit anderen Worten, die durch die Spule 5 erzeugte magnetische Kraft besitzt in Längsrichtung der Welle 7 nur einen geringen Einfluß auf den Rotor. Die Schwankungen oder Schwingungen des Rotors werden gewöhnlich durch ein elastisches Element wie etwa eine C- Spange, eine Feder oder dergleichen verringert. Hierbei kann jedoch nur ein statischer Kräfteausgleich des Rotors aufrechterhalten werden. Wenn sich der Rotor dreht, bestehen noch immer Probleme wie etwa die Geräuscherzeugung und der Verschleiß der C-Spange.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rotor-Kräfteausgleichs struktur zu schaffen, mit der Schwankungen und Aufwärts- und Abwärtsschwingungen des Rotors während seiner Drehung verringert werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 10. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Rotor-Kräfteausgleichsstruktur umfaßt einen Schaufelträger, ein an der Innenseite des Schaufelträgers installiertes Rotorgehäuse und einen an der Innenseite des Rotorgehäuses installierten Magneten. Die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur ist mit einem Stator gekoppelt, der eine Spule und eine magnetisch leitende Siliciumstahl-Baugruppe umfaßt. Wenn die Spule mit elektrischem Strom versorgt wird und ein Magnetfeld erzeugt, wird der Magnet durch die magnetisch leitende Siliciumstahl- Baugruppe angezogen, so daß sich die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur dreht. Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Rotor-Kräfteausgleichsstruktur ist, daß sie eine magnetisch leitende Platte enthält, die an der Innenseite des oberen Abschnitts des Schaufelträgers installiert ist. Die magnetisch leitende Platte steht mit dem Rotorgehäuse in keiner magnetisch leitenden Verbindung, sondern steht mit der Spule in anziehender magnetischer Wechselwirkung, so daß der rotatorische Kräfteausgleich der Rotor-Kräfteausgleichsstruktur verbessert werden kann.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht zwischen der magnetisch leitenden Platte und dem Rotorgehäuse keine magnetische leitende Verbindung, so daß die magnetisch leitende Platte eine erhöhte axiale magnetische Kraft auf die Spule ausüben kann, wodurch der rotatorische Kräfteausgleich des Rotors verbessert wird. Dadurch kann die Situation von Schwankungen und Schwingungen des Rotors nach oben und nach unten während seiner Drehung verbessert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Kombination aus einer Rotor- Kräfteausgleichsstruktur und einem Stator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Kombination aus einer Rotor- Kräfteausgleichsstruktur und einem Stator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Kombination aus einer Rotor- Kräfteausgleichsstruktur und einem Stator gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 die bereits erwähnte schematische Ansicht einer herkömmlichen Kombination aus einer Rotorstruktur und einem Stator.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält eine Rotor-Kräfteausgleichsstruktur 10 ein Rotorgehäuse 11, eine magnetisch leitende Platte 12, einen Magneten 3 und einen Schaufelträger 4. Der Schaufelträger 4 hat im wesentlichen die Form einer Tasse, an deren Umfangsfläche mehrere Schaufeln 42 befestigt sind. Das Rotorgehäuse 11 hat eine ringförmige Gestalt und ist an der Innenseite des Schaufelträgers 4 angebracht, wobei der Abschnitt in der Nähe der Oberseite des Schaufelträgers 4 zum Mittelabschnitt der Rotor- Kräfteausgleichsstruktur geringfügig verlängert ist. Der Magnet 3 ist in Umfangsrichtung an der Innenseite des Rotorgehäuses 11 angebracht. Die magnetisch leitende Platte 12 ist direkt an der Innenfläche der Oberseite des Schaufelträgers 4 angebracht, jedoch mit dem Rotorgehäuse 11 nicht in Kontakt. Ein Stator umfaßt eine Spule 5 und eine Siliciumstahl-Baugruppe 6. In der Rotor-Kräfteausgleichsstruktur 10 ist eine Welle 7 mit einem im Stator installierten Lager 8 in Eingriff. Wenn die Spule 5 am Stator durch einen elektrischen Strom erregt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, wird zwischen der Siliciumstahl-Baugruppe 6 und dem Magneten 3 in der Rotor- Kräfteausgleichsstruktur 10 eine magnetische Wechselwirkung erzeugt, die den Rotor in Drehung versetzt.

Da die magnetisch leitende Platte 12 an der Innenfläche der Oberseite des Schaufelträgers 4 vom Rotorgehäuse 11 getrennt ist, erfolgt eine unabhängige magnetische Induktion mit der Spule 5 am Stator. Im Vergleich zu der Rotorstruktur des Standes der Technik, in der die magnetische Wechselwirkung in axialer Richtung der Welle aufgrund der Tatsache, daß sich das gesamte Rotorgehäuse und der Magnet in einem Sättigungszustand eines magnetischen Kräfteausgleichs befinden, sehr gering ist, kann die magnetisch leitende Platte 12 durch die Spule 5 eine erhebliche Induktion aufweisen und eine axiale magnetische Kraft auf den Rotor ausüben.

Die magnetisch leitende Platte 12 ist selbst nicht magnetisch, so daß sie unabhängig von der Orientierung des Magnetfeldes der Spule 5 eine anziehende Kraft erzeugt. Durch einen Entwurf der Form der magnetisch leitenden Platte 12 in der Weise, daß sie in bezug auf die Welle 7 symmetrisch ist, erfährt die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur 10 eine axiale Kraft, die in bezug auf die Welle 7 symmetrisch ist und zum Stator zeigt, wenn sich die Struktur 10 dreht, so daß der rotatorische Kräfteausgleich der Rotor- Kräfteausgleichsstruktur 10 aufrechterhalten wird. Wenn sich der Rotor dreht, können somit Geräusche und ein Verschleiß zwischen beweglichen Teilen verringert werden, außerdem kann die Lebensdauer sowohl der Rotor- Kräfteausgleichsstruktur 10 als auch des Stators verlängert werden.

Die magnetisch leitende Platte 12 kann aus irgendeinem Material hergestellt sein, in dem durch das Magnetfeld der Spule 5 eine Induktion und eine anziehende magnetische Kraft erzeugt werden können, etwa Siliciumstahl oder Eisen.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Rotor-Kräfteausgleichsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zwischen Fig. 2 und Fig. 1 besteht darin, daß das Rotorgehäuse 21 die Form einer Tasse hat und die magnetisch leitende Platte 22 an der Innenfläche der Oberseite des Rotorgehäuses 21 so angebracht ist, daß dazwischen eine Schicht aus magnetisch nicht leitendem Material 23 eingefügt ist.

In dieser Ausführungsform ist zwischen die magnetisch leitende Platte 22 und das Rotorgehäuse 21 eine Schicht aus magnetisch nicht leitendem Material 23 eingefügt. In der magnetisch leitenden Platte 22 kann durch die Spule 5 unabhängig eine Induktion erfolgen, so daß die magnetische Kraft in axialer Richtung wie in der ersten Ausführungsform erhöht wird. Die magnetisch leitende Platte 22 kann aus irgendeinem Material hergestellt sein, in dem durch das Magnetfeld der Spule 5 eine Induktion und eine anziehende magnetische Kraft erzeugt werden können, etwa Siliciumstahl oder Eisen. Das magnetisch nicht leitende Material 23 kann beispielsweise ein Gummi oder ein Kunststoff sein.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer Rotor-Kräfteausgleichsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht darin, daß die magnetisch leitende Platte 32 und die zum Mittelabschnitt des Rotors im wesentlichen senkrechte Welle 7 einteilig ausgebildet sind.

In dieser Ausführungsform sind die magnetisch leitende Platte 32 und das Rotorgehäuse 31 voneinander getrennt, so daß wie in den vorhergehenden Ausführungsformen in der magnetisch leitenden Platte 32 durch die Spule 5 am Stator unabhängig eine Induktion erzeugt werden kann, wodurch die magnetische Kraft in axialer Richtung erhöht wird. Die magnetisch leitende Platte 22 kann wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen aus irgendeinem Material hergestellt sein, in dem durch das Magnetfeld der Spule 5 eine Induktion und eine anziehende magnetische Kraft erzeugt werden können, etwa Siliciumstahl oder Eisen.

Obwohl die Erfindung beispielhaft und anhand dreier bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt. Vielmehr ist beabsichtigt, viele verschiedene Abwandlungen abzudecken. Daher ist der Umfang der beigefügten Ansprüche so weit wie möglich zu interpretieren, um alle diese Abwandlungen einzuschließen.

Claims

1. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur, mit einem Schaufelträger (4) und einem Rotorgehäuse (11, 21, 31), das an der Innenseite des Schaufelträgers (4) angebracht ist, gekennzeichnet durch eine magnetisch leitende Platte (12, 22, 32), die am oberen Abschnitt des Schaufelträgers (4) befestigt ist.

2. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch leitende Platte (12, 22, 32) eine Siliciumstahl-Baugruppe (6) umfaßt.

3. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch leitende Platte (12, 22, 32) eine Eisenplatte umfaßt.

4. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelträger (4) die Form einer Tasse hat, an deren Umfangsfläche mehrere Schaufeln (42) befestigt sind.

5. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorgehäuse (11, 21, 31) die Form einer Tasse hat, in deren Oberseite eine Öffnung ausgebildet ist, und die magnetisch leitende Platte (12, 22, 32) mit der Innenseite des oberen Abschnitts des Schaufelträgers (4) in Kontakt ist und in der Öffnung so vorgesehen ist, daß sie mit dem Rotorgehäuse (11, 21, 31) nicht in Kontakt ist.

6. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorgehäuse (21) die Form einer Tasse hat und die magnetisch leitende Platte (22) an der Innenfläche des oberen Abschnitts des Rotorgehäuses (21) angebracht ist, wobei zwischen dem Rotorgehäuse (21) und der magnetisch leitenden Platte (22) ein magnetisch nicht leitendes Material (23) eingefügt ist.

7. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch nicht leitende Material (23) einen Kunststoff umfaßt.

8. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch nicht leitende Material (23) einen Gummi umfaßt.

9. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorgehäuse (31) die Form einer Tasse besitzt, in deren Oberseite eine Öffnung ausgebildet ist, die magnetisch leitende Platte (32) mit der Innenseite des oberen Abschnitts des Schaufelträgers (4) in Kontakt ist und in der Öffnung in der Weise vorgesehen ist, daß sie mit dem Rotorgehäuse (31) nicht in Kontakt ist, und die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur eine Welle (7) umfaßt, die mit der Mitte des Schaufelträgers (4) im wesentlichen senkrecht verbunden ist und mit der magnetisch leitenden Platte (32) einteilig ausgebildet ist.

10. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur, mit einem Schaufelträger (4), einem an der Innenseite des Schaufelträgers (4) installierten Rotorgehäuse (11, 21, 31) und einem an der Innenseite des Rotorgehäuses (11, 21, 31) installierten Magneten (3), wobei die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur mit einem Stator gekoppelt ist, der eine Spule (5) und eine magnetisch leitende Siliciumstahl- Baugruppe (6) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des oberen Abschnitts des Schaufelträgers (4) eine magnetisch leitende Platte (12, 22, 32) installiert ist, die mit dem Rotorgehäuse (11, 21, 31) in keiner magnetisch leitenden Verbindung steht, über der Spule (5) des Stators angeordnet ist und mit der Spule (5) in einer magnetisch anziehenden Wechselwirkung steht, so daß der rotatorische Kräfteausgleich der Rotor-Kräfteausgleichsstruktur verbessert ist.

11. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch leitende Platte (12, 22, 32) eine Siliciumstahl-Baugruppe umfaßt.

12. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch leitende Platte (12, 22, 32) eine Eisenplatte umfaßt.

13. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelträger (4) die Form einer Tasse hat, die von mehreren Schaufeln (42) umgeben ist.

14. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorgehäuse (11, 21, 31) die Form einer Tasse hat, in deren Oberseite eine Öffnung ausgebildet ist, und die magnetisch leitende Platte (12, 22, 32) mit der Innenseite des oberen Abschnitts des Schaufelträgers (4) in Kontakt ist und in der Öffnung in der Weise vorgesehen ist, daß sie mit dem Rotorgehäuse (11, 21, 31) nicht in Kontakt ist.

15. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorgehäuse (21) die Form einer Tasse hat und die magnetisch leitende Platte (22) an der Innenseite des oberen Abschnitts des Rotorgehäuses (21) vorgesehen ist, wobei zwischen die magnetisch leitende Platte (22) und das Rotorgehäuse (21) ein magnetisch nicht leitendes Material (23) eingefügt ist.

16. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch nicht leitende Material (23) einen Kunststoff umfaßt.

17. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch nicht leitende Material (23) einen Gummi umfaßt.

18. Rotor-Kräfteausgleichsstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorgehäuse (31) die Form einer Tasse hat, in deren Oberseite eine Öffnung ausgebildet ist, die magnetisch leitende Platte (32) mit der Innenseite des oberen Abschnitts des Schaufelträgers (4) in Kontakt ist und in der Öffnung in der Weise vorgesehen ist, daß sie mit dem Rotorgehäuse (31) nicht in Kontakt ist, und die Rotor-Kräfteausgleichsstruktur eine Welle (7) umfaßt, die mit der Mitte des Schaufelträgers (4) im wesentlichen senkrecht verbunden ist und mit der magnetisch leitenden Platte (32) einteilig ausgebildet ist.