DE2811563A1

DE2811563A1 - Synchronmotor

Info

Publication number: DE2811563A1
Application number: DE19782811563
Authority: DE
Inventors: Ted Glynn Proctor; Robert Francis Weaver
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1978-11-23
Also published as: AU3460478A; IT7867338A0; FR2386185A1; CA1093135A; NZ185842A; IT1156448B; JPS53123823A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska

DXIIIPR

"V 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

POSTFACH 860 820 1 ⁶" ^FZ 1978

P. R. Mallory & Co. Inc.
3029 East Viashington Street, Indianapolis, Indiana/V.St.A.

Synchronmotor

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchronmotor mit einem um eine Achse rotierenden und in Richtung der Achse verschiebbaren Permanentmagnetrotor.

Für kleine Synchronmotoren mit Permanentmagnetrotor gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Dabei handelt es sich z. B, um die Verwendung in Zeitgeräten, wie Uhren, und in Geräten, wie beispielsweise Waschmaschinen und Wäschetrockner, in denen Zeittaktschalter vorgesehen sind. Bei solchen Typen von Synchronmotoren ist u.a, das Motorgeräusch problematisch. Unangenehme Geräuschpegel sind insbesondere in Geräten schwierig zu vermeiden, in denen die Motoren so befestigt sind» daß das Gehäuse des Gerätes das durch die Motoren erzeugte Geräusch verstärktο Da das Geräusch aus mehreren Quellen stammen kann, muß je de Quelle unter dem Gesichtspunkt der Geräuschreduzierung betrachtet werden. Eine der mehr ins Gewicht fallenden Geräuschursachen ist durch eine axiale Schwingung des um seine Welle rotierenden Rotors bedingt, da der Rotor dabei dauernd gegen das Gehäuse schlägt. Zur Vermeidung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, die Axialschwingungen des Rotors magnetisch zu dämpfen« Beispielsweise in einer schwebenden Patentanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 602 661) ist eine magnetische Dämpfungseinrichtung beschrieben bei der die magnetische Dämpfung von Axialschwingungen durch Kürzung eines Satzes von Statorpolen in bezug auf einen weiteren Satz vorgesehen ist. Obwohl eine derartige Maßnahme in den meisten Fällen zum Erfolg führt, hat sich jedoch ge« zeigt, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors eine Dämpfung der Axialschwingungen schwierig, wenn nicht unmöglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sichere Möglichkeit zur Reduzierung von in

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einem Synchronmotor durch Axialschwingungen des Rotors bedingten Geräuschen bei jeder Betriebsbedingung des Motors anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Synchronmotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst: einen ersten Satz von um den Permanentmagnetrotor angeordneten und von diesem getragenen Polen, einen zweiten Satz von zwischen dem ersten Polsatz liegenden Polen mit gegenüber dem ersten Polsatz kürzerer Länge und ein magnetisch wirksames Element, das gegen den Rotor in einer Richtung, in der eine axiale Vorspannung des Rotors erwünscht ist, versetzt ist, aber dabei mit diesem in V/irkverbindung steht.

Das magnetisch wirksame Element kann in Weiterbildung der Erfindung als Ring ausgebildet sein, der von einer Nabe des Rotors getragen ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erstreckt sich der erste Polsatz lediglich in einer Richtung über den zweiten Polsatz hinaus, wobei das magnetisch wirksame Element auf der Seite dem ersten Polsatz gegenüber angeordnet ist, auf der er sich über den zweiten Polsatz hinaus erstreckt.

Der erste und zweite Polsatz kann insbesondere in Form von Schenkelpolen um den Permanentmagnetrotor und im Abstand von diesem angeordnet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

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Fig» 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Motors; und

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung dieses Motors.

Gemäß den Figuren der Zeichnung besitzt ein Permanentmagnet-Synchronmotor 10 ein Gehäuse 12, eine Rotoranordnung 14, eine Statorwicklung 16, einen ersten Satz von Statorpolen 18 sowie einen zweiten Satz von Statorpolen 20.

Das Gehäuse 12 umfaßt eine Feldplatte 24 und eine Statorkappe 26, welche unter Bildung einer zylindrischen Gehäusestruktur zusammengehalten sind. Als Material für die Statorkappe 26 und die Feldplatte 24 kommt gewöhnlicher kaltgewalzter, vorzugsweise geglühter Stahl in Frage, obwohl jedoch auch andere magnetische Materialien verwendbar sind. Der erste Satz von Statorpolen 18 ist durch Ausstanzen von radialen Streifen aus dem ebenen Teil der Statorkappe 26 und durch Umbiegen in eine zur Rotationsachse des Motors parallele Richtung gebildet. In gleicher V/eise ist der zweite Satz von Statorpolen 20 aus der Feldplatte 24 ausgestanzt. Im zusammengebauten Zustand der ^statorkappe 26 und der Feldplatte 24 sind die beiden Statorpolsätze 18 und 20 in einer Kreisform miteinander verschachtelt. Die Statorpolanordnung ist asymmetrisch und führt zu einem alternierenden Fluß an den Einzelpolen, wie dies bei Permanentmagnet-Synchronmotoren an sich bekannt ist.

Die Rotoranordnung 14 besitzt einen zwischen zwei Rotorkörpern 34 und 36 angeordneten Permanentmagneten 32, welche von einer Nabe 38 getragen werden. Die Nabe 38 besitzt eine Plattform 40 mit einer Vielzahl von sich von dieser weg erstreckenden Ansätzen 42 zur Bildung von Ab-

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Standsstücken zwischen den Rotorpolen 28. Die Nabe sitzt auf einer Welle 44 und kann durch diese in Rotation versetzt werden. Weiterhin besitzt die Nabe einen Motor-Ausgangswellenstummel 46. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind an den Rotorkörpern 34 und 36 einstückig mit diesen ausgebildete Schenkel vorgesehen, welche parallel zu deren Mittelachse verlaufen, so daß die Schenkel der sich gegenüberliegenden Rotorkörper alternierend miteinander verschachtelt sind. Die Rotorkörper können aus kaltgewalztem, vorzugsweise geglühtem Stahl hergestellt werden. Der Permanentmagnet 32 ist so magnetisiert, daß eine Fläche den Nordpol und die gegenüberliegende Fläche den Südpol bildet. Daher werden die Rotorkörperschenkel entsprechend magnetisiert, so daß am Umfang des Rotors eine vorgegebene Anzahl von Schenkelpolen 28* und 28" alternierend als Nord- und Südpol magnetisiert wird.

Die Statorwicklung 16 wird durch eine auf einen Wickelkörper 52 gewickelte Drahtwicklung 50 gebildet. Zur Zuführung von elektrischem Strom zur Drahtwicklung 50 sind Drahtleiter 56 vorgesehen.

Wird in die Statorwicklung 16 ein Wechselstrom eingespeist, so beginnt die Rotoranordnung 14 aufgrund der zwischen den Rotorpolen 28 sowie den Statorpolen 18 und 20 gebildeten magnetischen Flußwege zu rotieren. Der Anlauf der Rotoranordnung 14 ist durch eine asymmetrische Anordnung der Statorpole 18 und 20 gewährleistet. Sollte der Rotor in falscher Richtung zu laufen beginnen, so schlägt eine Richtungsklinke 58 an einem (nicht dargestellten) Anschlag auf der Nabe 38 an, wodurch der Rotor einen Rückschlag erfährt und in der richtigen Richtung anzulaufen beginnt.

Beim Lauf des Motors tendiert die Rotoranordnung 14 oft zu Schwingungen in Axialrichtung längs der Welle 44. Ist

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der Motor so angeordnet, daß der schwingende Rotor an einer- Fläche des Gehäuses oder einem (nicht dargestellten) Lager der Welle 44 anschlagen kann, so entsteht ein störendes Geräusch. Zur Dämpfung solcher Schwingungen und des dadurch bedingten Geräusches ist ein Dämpfungseiement 60 vorgesehen.

Dieses Dämpfungselement 60 wird erfindungsgemäß durch ein magnetisch aktives Element 62 gebildet, das mit den kürzeren Rotorpolen zusammenwirkt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden die kürzeren Rotorpole durch Pole 28" gebildet. Dieses magnetisch aktive Element 62 wird durch einen Ring 64 gebildet, v/elcher auf die Nabe 38 aufgepaßt. ist. Dieser Ring 64 kann beispielsweise aus kaltgewalztem Stahl hergestellt werden. Der Ring ist in einer Richtung angeordnet, in welcher der Rotor vorgespannt werden soll. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Richtung auch durch diejenige Richtung festgelegt, in der sich die längeren Rotorpole über die kürzeren Rotorpole hinaus erstrecken. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die längeren Pole 28» lediglich in einer Richtung über die kürzeren Pole 28" hinaus, wobei der Ring 64 auf dieser Seite der längeren Pole 28' angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird der Rotor gegen die Platte 24 vorgespannt.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(1,!Synchronmotor mit einem um eine Achse rotierenden und in Richtung der Achse verschiebbaren Permanentmagnetrotor, gekennzeichnet durch einen ersten Satz von um den Permanentmagnetrotor (14) angeordneten und von diesem getragenen Polen (28·)» einen zweiten Satz von zwischen dem ersten Polsatz liegenden Polen (28") mit gegenüber dem ersten Polsatz kürzerer Länge und durch ein magnetisch wirksames Element (60), das gegen den Rotor in einer Richtung, in der eine axiale Vorspannung des Rotors erwünscht ist, versetzt ist, aber dabei mit diesem in Wirkverbindung steht.
2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch wirksame Element (60) als Ring (62) ausgebildet ist, der von einer Nabe (38) des Rotors (14) getragen ist.
3. Synchronmotor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Polsatz (28*) lediglich in einer Richtung über den zweiten Polsatz (28") hinaus erstreckt und daß das magnetisch wirksame Element (60) auf der Seite dem ersten Polsatz gegenüber angeordnet ist, auf der sich dieser über den zweiten Polsatz hinaus erstreckt.
4. Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Polsatz (28', 28") in Form von Schenkelpolen um den Permanentmagnetrotor (14) und im Abstand von diesem angeordnet ist.

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