-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Induktionsmotor und, genauer gesagt, einen Induktionsmotor, der mit einer Wärmeableitungsscheibe ausgerüstet ist, die vom Rotor erzeugte Wärme ableitet.
-
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
-
Induktionsmotoren haben eine einfache Struktur und können deshalb leicht bedient werden. Daher werden sie in der Industrie am häufigsten eingesetzt. Der Induktionsmotor hat unabhängige Windungen in seinem Stator und Rotor; er wird durch elektromagnetische Induktion von einer Windung zur anderen Windung angetrieben.
-
6 zeigt perspektivisch ein Beispiel für einen herkömmlichen Induktionsmotor 100 aus dem Stand der Technik. 7 zeigt eine Querschnittsansicht durch den in 6 dargestellten herkömmlichen Induktionsmotor. Der Induktionsmotor 100 hat einen Stator 1 und einen Rotor 2; Lagerbrücken 31, 32 sind an beiden Enden des Stators 1 angebracht und der Rotor 2 ist zylindrisch und an einer ersten Welle 3 befestigt, die um eine Drehmittelachse 22 des Induktionsmotors rotiert, wobei der Rotor 2 in den inneren Umfang des Stators 1 eingesetzt ist.
-
Die erste Welle 3, an der der Rotor 2 befestigt ist, wird drehbar gehalten von einem Lager 23, das an der Lagerbrücke 31 befestigt ist, und von einem Lager 25, das an der Lagerbrücke 32 befestigt ist. Eine Codeplatte, die Teil eines Rotationsdetektors 4 ist, ist an der ersten Welle 3 am Ende der unbelasteten Seite konzentrisch mit der Drehmittelachse 22 befestigt.
-
In der Innenwand des Stators 1 in einer zur Drehmittelachse 22 parallelen Richtung befindet sich eine Anzahl Schlitze, wobei in diesen Schlitzen eine Statorwindung platziert ist. Ein Teil der Statorwindung ragt über beide Enden des Stators 1 als Spulenende 24 und 26 hinaus.
-
Aufgrund des Arbeitsprinzips des Induktionsmotors 100 erzeugt der Rotor 2 Wärme proportional zum erzeugten Drehmoment. D. h., dass die Oberflächen des Rotors 2 heiß werden durch einen Verlust, der durch einen Polaritätswechsel verursacht wird. Wenn der Rotationsdetektor 4 an den Induktionsmotor 100 angeschlossen wird, kann die von dem Rotor 2 erzeugte Wärme sich nachteilig auswirken und beispielsweise zu Beschädigung des Rotationsdetektors 4 führen und die Detektionsgenauigkeit herabsetzen.
-
Siehe 7 (Stand der Technik): Ein Kühlventilator 6 befindet sich in einem ersten Ventilatorgehäuse 5 derart, dass er zur Lagerbrücke 32 hin zeigt, die den Rotationsdetektor 4 beherbergt. Der Kühlventilator 6 saugt Außenluft von Kühllufteinlässen 27 durch in den Lagerbrücken 31, 32 und im Stator 1 gebildete Belüftungsschlitze 7 ein und bläst die angesaugte Luft durch Kühlluftauslässe 28 aus, so dass der Kühlventilator 6 durch einen Deckel 30 indirekt die erste Welle 3 kühlt, an der der Rotationsdetektor 4 angebracht ist. Also berührt der Kühlluftstrom 8 den Rotor 2 oder die erste Welle 3 nicht und der Rotor 2 wird heiß, so dass der an der Welle angebrachte Rotationsdetektor 4 thermisch beschädigt wird und die Detektionsgenauigkeit sinkt.
-
Man kennt eine Technologie, mit der von dem Rotor 2 erzeugte Wärme über eine wärmeableitende Finne abgeleitet wird, die am Rotor 2 angebracht ist.
-
Die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnr.
JP 2008 -
043 149 A offenbart eine Technologie, bei der eine Ableitungsfinne an einem Rotor angebracht wird. Mit dieser Technologie wird Außenluft in das Innere eines Motors geführt, so dass die Lager und Windungen höchstwahrscheinlich in einer mit Staub und zerstäubter Flüssigkeit gefüllten Umgebung beschädigt werden.
-
Die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnr.
JP 2000 -
032 710 A offenbart eine andere Technologie, bei der eine Relaisachse an einem Rotor so angebracht wird, dass sie sich zu dessen unbelasteter Seite erstreckt. Eine Wärmeableitungsfinne wird zwischen einem Rotationsdetektor und dem Rotor befestigt. Weil bei dieser Technologie der Rotationsdetektor an einer von einem Lager entfernten Stelle angebracht ist, wird die natürliche Frequenz der Relaisachse kleiner, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit beschränkt wird und die Detektionsgenauigkeit sinkt.
-
Die in den beiden obigen Patentdokumenten offenbarten Technologien haben das gemeinsame Problem, dass die Kühlleistung nicht vollständig genutzt werden kann, obwohl sie bei einem Motor, der mit hohem Drehmoment bei kleiner Geschwindigkeit läuft, maximiert werden muss. Weitere beispielhafte Elektromotoren gemäß dem vorgenannten Stand der Technik sind in den Dokumenten
JP S57- 9 240 A ,
DE 697 35 801 T2 ,
JP 2008- 029 150 A ;
JP 2007- 282 341 A und
US 2008 / 0 106 159 A1 beschrieben.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung nimmt sich des obigen Problems an mit dem Ziel, einen Induktionsmotor bereitzustellen, der mit einer Wärmeableitungsscheibe ausgerüstet ist, die die vom Rotor erzeugte Wärme ableitet. Das Problem wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebe Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Der erfindungsgemäße Induktionsmotor umfasst: einen Stator mit Ventilationsdurchgangslöchern an mehreren Stellen entlang eines äußeren Umfangs, wobei die Ventilationsdurchgangslöcher in Richtung einer Mittelachse verlaufen, einen Rotor, der in den inneren Umfang des Stators eingesetzt ist, einen Rotationsdetektor zum Detektieren der Rotation des Induktionsmotors, wobei der Rotationsdetektor an der unbelasteten Seite einer Welle befestigt ist, an der der Rotor befestigt ist, eine Wärmeableitungsscheibe zum Ableiten von Wärme, die von dem Rotor erzeugt wird, wobei die Wärmeableitungsscheibe an einem Ende der unbelasteten Seite der Welle befestigt ist, und einen Kühlventilator, mit dem die Wärmeableitungsscheibe zwangsweise mit Außenluft gekühlt wird. Die Wärmeableitungsscheibe ist zwischen dem Rotationsdetektor und dem Kühlventilator angebracht. Ferner umfasst der Induktionsmotor eine Abteilungsplatte (11) mit einer Durchgangsbohrung in ihrer Mitte, so dass die Kühlluft in Richtung zur Scheibenoberfläche der Wärmeableitungsscheibe (9) strömt.
-
Die Wärmeableitungsscheibe kann eine Labyrinthstruktur haben, so dass das Innere des Induktionsmotors und Durchführungen für Außenluft miteinander kommunizieren.
-
Zwischen dem Stator und dem Kühlventilator kann ein hohler Abstandshalter bereitgestellt werden, der einen Raum festlegt, in den die Wärmeableitungsscheibe eingebracht werden kann.
-
Eine Oberfläche der Wärmeableitungsscheibe kann uneben sein, so dass ihre Wärmeableitungsfläche größer wird.
-
Die Wärmeableitungsscheibe kann eine Balancekorrekturvorrichtung zum Korrigieren der Balance des Rotors aufweisen.
-
Durch Erzielen der vorstehend beschriebenen Struktur kann die Erfindung einen Induktionsmotor bereitstellen, der mit einer Wärmeableitungsscheibe zum Ableiten der von dem Rotor erzeugten Wärme ausgerüstet ist.
-
Figurenliste
-
Es zeigt:
- 1 einen Induktionsmotor nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 einen Induktionsmotor nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine vergrößerte Ansicht der Labyrinthstruktur von 2,
- 4 einen Induktionsmotor nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
- 5 einen Induktionsmotor nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
- 6 eine perspektivische Ansicht von einem Beispiel für einen herkömmlichen Induktionsmotor aus dem Stand der Technik,
- 7 eine Querschnittsansicht des Induktionsmotors aus dem Stand der Technik nach 6.
-
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Komponenten, die zu den Komponenten in einem herkömmlichen Induktionsmotor identisch oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugsnummern bezeichnet.
-
Zunächst wird anhand von 1 ein Induktionsmotor in einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In der Struktur dieser Ausführungsform wird eine erste Wärmeableitungsscheibe 9 zum Abführen von Wärme, die von einem Rotor 2 erzeugt wird, verwendet.
-
Der Induktionsmotor 100 hat einen Stator 1 und den Rotor 2. Lagerbrücken 31, 32 sind an beiden Enden des Stators 1 befestigt und der Rotor 2 ist zylindrisch und an einer ersten Welle 3 befestigt, wobei der Rotor 2 in den inneren Umfang des Stators 1 eingesetzt wird.
-
Die erste Welle 3, an der der Rotor 2 befestigt ist, wird drehbar gehalten von einem Lager 23, das an der Lagerbrücke 31 befestigt ist, und von einem Lager 25, das an der Lagerbrücke 32 befestigt ist. Eine Wärmeableitungsscheibe 9 ist an dem Ende der unbelasteten Seite der ersten Welle 3 angebracht. Eine Codeplatte, die Teil eines Rotationsdetektors 4 ist, ist an der ersten Welle 3 an der unbelasteten Seite konzentrisch mit einer Drehmittelachse 22 befestigt.
-
In der Innenwand der Stators 1, in einer zur Drehmittelachse 22 des Induktionsmotors parallelen Richtung, befindet sich eine Anzahl von Schlitzen, wobei in diesen Schlitzen eine Statorwindung platziert ist. Ein Teil der Statorwindung ragt über beide Enden des Stators 1 als Spulenenden 24 und 26 hinaus.
-
Wie oben in Bezug auf 6 und 7 (Stand der Technik) beschrieben, erzeugt der Rotor 2 aufgrund des Funktionsprinzips des Induktionsmotors 100 Wärme proportional zum erzeugten Drehmoment. D. h. die Oberflächen des Rotors 2 werden heiß durch einen Verlust, der durch eine Polaritätsänderung verursacht wird.
-
Deshalb nutzt der Induktionsmotor nach der ersten Ausführungsform der Erfindung die erste Wärmeableitungsscheibe 9. Die erste Wärmeableitungsscheibe 9 wird aus einem Aluminiummaterial oder einem anderen Material mit sehr guten Wärmeleitungseigenschaften hergestellt. Sie hat ein Befestigungsteil 91, das an der ersten Welle 3 an deren Ende konzentrisch mit der Drehmittelachse 22 befestigt wird, und eine Scheibenfläche 92 zum Ableiten von Wärme.
-
Der Rotationsdetektor 4 befindet sich in der Lagerbrücke 32 und ist mit einem Deckel 30 abgedeckt. Der Deckel 30 hat eine Durchgangsbohrung, durch die das Befestigungsteil 91 der ersten Wärmeableitungsscheibe 9 hindurchgeht. Das Befestigungsteil 91 wird durch Schweißen, Dichtungsbinden oder ein anderes Verfahren fest mit der ersten Welle 3 an deren Ende verbunden.
-
Ein Ende eines zylindrischen Abstandsstücks 10 mit Öffnungen an seinen beiden Enden ist an der Lagerbrücke 32, in der sich der Rotationsdetektor 4 befindet, befestigt oder abnehmbar angebracht. Ein erstes Ventilatorgehäuse 5 ist an dem anderen Ende des Abstandsstücks 10 befestigt oder abnehmbar angebracht. Ein Kühlventilatormotor 29 mit einem Kühlventilator 6 ist in dem ersten Ventilatorgehäuse 5 untergebracht. Das zylindrische Abstandsstück 10 legt einen Raum fest, in den die erste Wärmeableitungsscheibe 9 eingebracht wird. Der Kühlventilator 6 wird an der Lagerbrücke 32 über das zylindrische Abstandsstück 10 angebracht.
-
In einem ebensolchen Fall gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, in dem sich das zylindrische Abstandsstück 10 zwischen der Lagerbrücke 32 und dem Kühlventilator 6 (der sich in dem ersten Ventilatorgehäuse 5 befindet) befindet und die erste Wärmeableitungsscheibe 9 mit der ersten Welle 3 verbindet, kann das erste Ventilatorgehäuse 5, das herkömmlicherweise zum Beherbergen des Kühlventilators 6 verwendet wird, ohne Änderungen verwendet werden.
-
In dem ersten Ventilatorgehäuse 5 wird eine Abteilungsplatte 11 bereitgestellt, wie in 1 dargestellt. Die Abteilungsplatte 11 ist ein ringförmiges Bauteil mit einer Durchgangsbohrung in ihrer Mitte, so dass zu Kühlzwecken verwendete Außenluft in Richtung zur Scheibenoberfläche 92 der ersten Wärmeableitungsscheibe 9 strömt. Der äußere Umfang der Abteilungsplatte 11 ist an dem ersten Ventilatorgehäuse 5 befestigt.
-
Die Rotation des Kühlventilators 6, der sich in dem ersten Ventilatorgehäuse 5 befindet, wird durch den Kühlventilatormotor 29 angetrieben, so dass Außenluft durch Kühllufteinlässe 27 angesaugt wird. Die Außenluft wird durch Kühlluftauslässe 28 durch Luftschlitze 7 in den Lagerbrücken 31, 32 und im Stator 1 ausgestoßen. Die Kühllufteinlässe 27 sind gebildet zwischen dem Stator 1 und der Lagerbrücke 31 (auf der gegenüberliegenden Seite der Lagerbrücke 32, an der der Rotationsdetektor 4 angebracht ist). Die Kühlluftauslässe 28 befinden sich am Boden des ersten Ventilatorgehäuses 5.
-
Siehe 1: Die Kühlluft strömt von der belasteten Seite des Induktionsmotors 100 zur unbelasteten Seite, wie durch die Bezugszahl 8 angegeben ist. Die Strömung der Außenluft kann jedoch verglichen mit der in 1 gezeigten Strömungsrichtung umgekehrt werden, indem man die Drehrichtung des Kühlventilatormotors 29 umkehrt, (d. h. die Außenluft kann durch die Kühlluftauslässe 28 angesaugt und durch die Kühllufteinlässe 27 ausgestoßen werden, anders gesagt, die Außenluft kann von der unbelasteten Seite des Induktionsmotors 100 zur belasteten Seite strömen). Die Richtung des Kühlluftstroms kann je nach der Umgebung, in der der Induktionsmotor 100 installiert ist, geeignet gewählt werden.
-
Wärme, die vom Rotor 2 erzeugt und durch die erste Welle 3 übertragen wird, wird von der ersten Wärmeableitungsscheibe 9 abgeführt. So lässt sich verhindern, dass die Detektionsgenauigkeit des Rotationsdetektors 4 kleiner wird und der Rotationsdetektor 4 beschädigt wird, was die von dem Rotor 2 erzeugte Wärme ansonsten bewirken würde. Der Stator 1 und die Lagerbrücken 31, 32 werden durch den Kühlluftstrom 8 gekühlt, wie zuvor.
-
Als nächstes wird anhand der 2 und 3 der Induktionsmotor in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In der Struktur dieser Ausführungsform hat eine zweite Wärmeableitungsscheibe 13, die die vom Rotor 2 erzeugte Wärme ableitet, eine Labyrinthfunktion.
-
Wie die in 1 dargestellte erste Wärmeableitungsscheibe 9, hat auch die zweite Wärmeableitungsscheibe 13, die aus einem Aluminiummaterial oder einem anderen Material mit sehr guten Wärmeübertragungseigenschaften hergestellt ist, ein Befestigungsteil 131, das an der ersten Welle 3 an deren Ende konzentrisch mit der Drehmittelachse 22 befestigt ist, sowie eine Scheibenfläche 132 zum Ableiten von Wärme. Die zweite Wärmeableitungsscheibe 13 hat weiterhin eine Labyrinthstruktur 12.
-
Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform gibt es einen Raum zwischen der ersten Wärmeableitungsscheibe 9 und dem Deckel, der an der Lagerbrücke 32 angebracht ist, in der sich der Rotationsdetektor 4 befindet, so dass Staub und andere Fremdsubstanzen von außen in den Induktionsmotor 100 eintreten.
-
Um das Eindringen fremder Substanzen in den Induktionsmotor 100 zu verhindern, hat in der zweiten Ausführungsform die zweite Wärmeableitungsscheibe 13 eine Labyrinthstruktur 12. Die vergrößerte Ansicht in 3 veranschaulicht die Labyrinthstruktur in 2.
-
Siehe 3: Eine Fremdsubstanz 20 prallt auf einen Vorsprung, der Teil der für den Deckel 30 gebildeten Labyrinthstruktur 12 ist, gleitet den Vorsprung hinab und bleibt am Boden des zylindrischen Abstandshalters 10 liegen oder wird durch den Kühlventilator 6 zusammen mit dem Kühlluftstrom 8 ausgestoßen. Eine weitere Fremdsubstanz 21 prallt auf einen Vorsprung, der Teil der Labyrinthstruktur 12 der zweiten Wärmeableitungsscheibe 13 ist. Weil die zweite Wärmeableitungsscheibe 13 an der ersten Welle 3 befestigt ist und sich dadurch zusammen mit der ersten Welle 3 dreht, wird die Fremdsubstanz 21 durch die Zentrifugalkraft radial beschleunigt, so dass sie nicht in den Induktionsmotor 100 eintritt.
-
Als nächstes wird anhand von 4 ein Induktionsmotor in einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In der Struktur dieser Ausführungsform verläuft eine Welle nach hinten, ohne dass ein Abstandshalter verwendet wird, und eine Oberfläche der Wärmeableitungsscheibe ist uneben.
-
Siehe 4: Eine zweite Welle 14, an der der Rotor 2 befestigt ist, verläuft nach hinten (d. h. zur unbelasteten Seite) und eine dritte Wärmeableitungsscheibe 16 ist an das verlängerte Ende angepasst und daran befestigt. Die dritte Wärmeableitungsscheibe 16 hat eine Labyrinthstruktur 12 und zudem eine unebene Gestalt 17 auf ihrer Oberfläche. Die unebene Gestalt 17 vergrößert die Oberfläche der dritten Wärmeableitungsscheibe 16, so dass mehr Wärme abgeleitet wird. Die unebene Gestalt 17 kann zum Beispiel durch eine Anzahl von unabhängigen Säulen gebildet werden. Die unebene Gestalt 17 kann auch auf die in 1 und 2 dargestellten ersten und zweiten Ausführungsformen angewendet werden, so dass die Wärmeableitungsfläche vergrößert wird.
-
In dieser Ausführungsform befindet sich der Kühlventilatormotor 29 mit dem Kühlventilator 6 in einem zweiten Ventilatorgehäuse 15. Das zweite Ventilatorgehäuse 15, das an der Lagerbrücke 32 angebracht ist, ist ein Äquivalent, das erhalten wird, indem man ein Ende des in 1 und 2 dargestellten ersten Ventilatorgehäuses 5 nach vorne verlängert, wie 4 zeigt. Weil das Ende des zweiten Ventilatorgehäuses 15 auf diese Weise nach vorne verlängert ist, wird ein Raum erhalten, in den die dritte Wärmeableitungsscheibe 16 eingebracht werden kann.
-
In dieser Ausführungsform verläuft die zweite Welle 14 durch den Rotationsdetektor 4 und weiter bis zur Außenseite des Deckels 30. Die dritte Wärmeableitungsscheibe 16 passt in den nach außen ragenden Teil der zweiten Welle 14.
-
Als nächstes wird anhand von 5 ein Induktionsmotor in einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Eine in dieser Ausführungsform verwendete vierte Wärmeableitungsscheibe 18 hat einen Balancekorrekturzapfen 19, mit dem die Balance des Rotors 2 korrigiert werden kann.
-
Die Erfindung kann die von einem Rotor erzeugte Wärme abführen, ohne dass Außenluft in einen Induktionsmotor geleitet werden muss. Der Rotor kann unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Induktionsmotors gekühlt werden.
-
Durch Verwendung einer Labyrinthstruktur kann die Erfindung verhindern, dass Fremdsubstanzen in den Motor gelangen.
-
Durch die Erfindung kann eine Wärmeableitungsscheibe eingebracht werden, ohne dass ein herkömmlicher Motor groß modifiziert werden muss.
-
Die Erfindung kann die Balance des Rotors unter Verwendung der Wärmeableitungsscheibe korrigieren.
