DE3609750A1

DE3609750A1 - Kombinierte synchron-asynchronmaschine

Info

Publication number: DE3609750A1
Application number: DE19863609750
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Dr Moeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-03-22
Filing date: 1986-03-22
Publication date: 1987-09-24

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer als kombinierte Synchron- Asynchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einer bekannten elektrischen Maschine dieser Art (DE-OS 32 29 351) werden die Rotorbereiche von drei Einzelläufern gebildet, die drehfest auf einer gemeinsamen Rotorwelle angeordnet sind. Der innen liegende Asynchronläufer trägt ein auf der Rotorwelle fest sitzendes Läuferblechpaket mit einliegendem Kurzschlußkäfig. Die beiden außen liegenden Synchronläufer tragen jeweils auf einem Weicheisenjoch zwei halbringförmige Dauermagnete. Das Weicheisenjoch sitzt auf einer durchbrochenen zentralen Nabe aus Aluminium oder Kunststoff, die mittels eines Rändels auf die Rotorwelle aufgezogen ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Rotor nur aus einem einzigen kompakten Bauteil besteht. Das Blechpaket erstreckt sich über die gesamte axiale Ausdehnung des Rotors und wird von den Rotornuten ganz durchzogen. Das Blechpaket trägt unmittelbar die Dauermagnete, und die Rotornuten laufen unter den Dauermagneten hindurch bis an die Stirnseite des Rotors. Der erfindungsgemäße Aufbau des Rotors erleichtert dessen Herstellung und Montage und senkt damit die Fertigungskosten. Die Freiheit in der Wahl der Länge der einzelnen Rotorbereiche relativ zueinander ist größer.

Die Dauer- oder Permanentmagnete sind wesentlich besser vor Entmagnetisierung geschützt als bei der bekannten kombinierten Synchron-Asynchronmaschine, da einerseits im asynchronen Lauf die Magnete nur durch das kleine resultierende Feld von Ständer- und Läuferwicklung beansprucht werden und andererseits im sychronen Lauf der asynchrone Rotorbereich mit dem kleinen Luftspalt den wesentlichen Anteil des magnetischen Flusses führt und so die Magnete entlastet.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen elektrischen Maschine möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei auch aus Anspruch 3. Durch diese Maßnahme wird eine Verminderung der Streuung der Permanentmagnete erzielt.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer als kombinierte Synchron-Asynchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine, ausschnittweise,

Fig. 2 und 3 jeweils einen Querschnitt des Rotors der Maschine gemäß Linie II-II bzw. III-III in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 im Längsschnitt zur Hälfte dargestellte elektrische Maschine ist als kombinierte Synchron-Asynchronmaschine ausgebildet. Sie weist einen Stator 10 und einen Rotor 11 auf. Der Stator 10 wird in bekannter Weise von einem hohlzylindrischen Ständerblechpaket 12 gebildet, das an einem Maschinengehäuse 13 gehalten wird. Das Ständerblechpaket 12 ist von Axialnuten 14 durchzogen, in welchen eine Ständerwicklung 15 eingelegt ist. Die Ständerwicklung ist in bekannter Weise aufgebaut und kann zwei- oder mehrsträngig ausgebildet werden.

Im hohlzylindrischen Inneren des Ständerblechpakets 12 ist der Rotor 11 unter Bildung eines Luftspaltes 16 drehend angeordnet. Der Rotor 11 besteht aus einem Blechpaket 17, das drehfest auf einer drehbar gelagerten Rotorwelle 18 sitzt. Das Blechpaket 17 trägt wie das Ständerblechpaket 12 längsdurchgehende Rotornuten 19, die in Fig. 2 und 3 im Querschnitt zu sehen sind. Die Rotornuten 19 nehmen eine Kurzschlußwicklung in Form eines Kurzschlußkäfigs 20 mit Käfigstäben 21 und Kurzschlußringen 22, 23 auf. Die Käfigstäbe 21 werden durch Ausgießen der Rotornuten 19 mit Aluminium gewonnen. Die Käfigstäbe 21 sind auf beiden Stirnseiten des Blechpakets 17 durch jeweils einen Kurzschlußring 22 und 23 miteinander verbunden.

Das Blechpaket 17 ist in den beiden äußeren Rotorbereichen 24, 25 im Durchmesser reduziert und trägt unmittelbar aufsitzend vier Permanentmagnetsegmente 27, 28, 29, 30, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind (Fig. 2). Die Durchmesserreduzierung auf den Durchmesser D _r gegenüber dem Außendurchmesser D des Blechpakets 17 (Fig. 3) ist etwa gleich der doppelten radialen Stärke der Permanentmagnetsegmente 27-30 gewählt, so daß der Außenumfang der beiden äußeren Rotorbereiche 24, 25 und der Außenumfang des mittleren Rotorbereichs 26 miteinander fluchten. Entsprechend der Durchmesserreduzierung des Blechpakets 17 sind in den beiden Rotorbereichen 24, 25 auch die Nuten 19 und die Käfigstäbe 21 in ihrer radialen Höhe reduziert, wie in Fig. 2 anschaulich zu sehen ist. Der mittlere Rotorbereich 26 ist unverändert, so daß sich die Rotornuten 19 und die darin einliegenden Käfigstäbe 21 bis an den Außenumfang des Blechpakets 17 erstrecken (Fig. 3). Hervorzuheben ist noch, daß die beiden Rotorbereiche 24, 25 identisch ausgebildet sind.

Wie aus dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt durch die Rotorbereiche 24, 25 hervorgeht, ist die Nutzahl und/oder die Nutschrägung der Rotornuten 19 so gewählt, daß in den äußeren Rotorbereichen 24, 25 mindestens eine Rotornut 19 in den Pollücken 31-34 liegt, die zwischen den Permanentmagnetsegmenten 27-30 vorhanden sind. Hierdurch kann die Streuung der Permanentmagnetsegmente 27-30 vermindert werden.

Die Rotorbereiche 24-26 können auch so vertauscht werden, daß der mittlere Rotorbereich Permanentmagnetsegmente trägt und damit im Aufbau einem Synchronrotor entspricht, während die beiden äußeren Rotorbereiche im Blechpaket 17 bis zum Luftspalt 16 geführt sind und so im Aufbau einem Asynchronrotor entsprechen.

Claims

1. Als kombinierte Synchron-Asynchronmaschine ausgebildete elektrische Maschine mit einem Stator und mit einem im Stator drehbar angeordneten Rotor, der in Axialrichtung gesehen in drei Rotorbereiche unterteilt ist, von denen mindestens einer nach Art eines Synchronrotors Permanentmagnetsegmente trägt und mindestens einer nach Art eines Asynchronrotors mit einer in Rotornuten einliegenden Kurzschlußwicklung versehen ist, wobei jeweils die beiden äußeren Rotorbereiche identisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) ein über alle drei Rotorbereiche (24-26) sich erstreckendes Blechpaket (17) mit längsdurchgehenden Rotornuten (19) aufweist, daß das Blechpaket (17) mit Rotornuten (19) im Synchronrotorbereich (24, 25) um mindestens die radiale Stärke der Permanentmagnetsegmente (27-30) im Radius reduziert ist und auf dem Umfang gleichmäßig verteilt die Permanentmagnetsegmente (27-30) trägt und daß die Kurzschlußwicklung (20) die Rotornuten (19) in der vollen Länge des Blechpakets (17) durchzieht.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwicklung als Kurzschlußkäfig (20) mit in den Rotornuten (19) einliegenden, vorzugsweise eingegossenen, Käfigstäben (21) und die Käfigstäbe (21) auf beiden Stirnseiten des Blechpakets (17) verbindenden Kurzschlußringen (22, 23) ausgebildet ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzahl und/oder Nutschrägung der Rotornuten (19) derart gewählt ist, daß im Synchronrotorbereich (24, 25) mindestens eine Rotornut (19) in den zwischen den Peramentmagnetsegmenten (27-39) vorhandenen Pollücken (31-34) liegt.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Blechpakets (17) im Asynchronrotorbereich (26) und der Außenumfang der Permanentmagnetsegmente (27-39) im Synchronrotorbereich (24, 25) miteinander fluchten.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Rotorbereiche (24, 25) Synchronrotorbereiche sind und der dazwischenliegende mittlere Rotorbereich (26) ein Asynchronrotorbereich ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Rotorbereiche (24, 25) Asynchronrotorbereiche sind und der dazwischenliegende mittlere Rotorbereich (26) ein Synchronrotorbereich ist.