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Diese
Erfindung betrifft allgemein dynamoelektrische Maschinen und insbesondere
Rotoren und Rotorbleche zur Verwendung in einer dynamoelektrischen
Maschine.
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Rotoren
für dynamoelektrische
Maschinen des Typs, der einen auf der Außenfläche des Rotors montierten Permanentmagneten
aufweist, erfordern oft Umhüllungsstrukturen,
um zu verhindern, dass bei der Betriebsdrehzahl der dynamoelektrischen Maschine
die Magnete durch eine Zentrifugalkraft abgeworfen werden. Zurzeit
verwendete Formen von Umhüllungen
beinhalten nichtmagnetische Strukturen (z.B. Hülsen aus nicht rostendem Stahl,
Drahtwicklungen oder -hüllen,
Glashüllen
und Kunststoffüberzug),
die auf der Außenfläche des
Rotors montiert oder gebildet sind oder Löcher, die in dem Rotor selbst
gebildet sind und die Permanentmagnete aufnehmen. Die Verwendung
von nichtmagnetischen Umhüllungsstrukturen
erfordert erhebliche zusätzliche
Produktionsschritte, die über
das Herausstampfen von Rotorblechen und deren Aufstapelung zur Bildung
eines Rotorkerns hinausgehen. Die Struktur muss an dem Rotorkern
angebracht oder auf ihm ausgebildet werden, nachdem er aus dem Umformwerkzeug
herauskommt. Dieser zusätzliche
Schritt sowie auch das zusätzlich
für die
Umhüllungsstruktur erforderliche
Material erhöht
merklich die Produktionskosten des Motors. Darüber hinaus fließen im Falle
der Verwendung von Hülsen
aus nicht rostendem Stahl, die sich ununterbrochen entlang der Längserstreckung
des Rotorkerns ausstrecken, erhebliche Wirbelströme, die entsprechende Verluste in
der dynamoelektrischen Maschine hervorrufen. Das Dokument
US 2,059,518 zeigt ein Beispiel
eines Permanentmagnetrotors nach einem Stand der Technik. Eine Montage
eines Permanentmagneten innerhalb des Rotorkerns, der aus magnetischem
Material hergestellt ist, ruft ein Problem der Streuung des Magnetflusses
des Permanentmagneten hervor, das einen entsprechenden Wirkungsgradverlust
der dynamoelektrischen Maschine zur Folge hat. Ein Streufluss tritt
auf, wenn Flusslinien aus einem Pol des Magneten durch das Rotormaterial,
das zwischen dem Permanentmagneten und dem Stator angeordnet ist,
zu dem anderen Pol des Permanentmagneten hindurchtreten, ohne den
Luftspalt zu überqueren
und durch den Stator zu verlaufen. In Anwendungen, in denen der
Motor häufig
läuft,
stellt die Motorineffizienz einen wesentlichen Teil der gesamten Ineffizienz
der durch den Motor angetriebenen Vorrichtung dar, so dass die Flussstreuverluste
von erheblicher Bedeutung sind. Eine andere Quelle von Wirkungsgradverlusten
in dynamoelektrischen Maschinen, in denen Permanentmagnete innerhalb
der Rotorkerne gehalten sind, bilden Reluktanzkomponenten, die dadurch
hervorgerufen sind, dass eine relativ große Menge eines magnetischen
Rotormaterials zwischen dem Permanentmagneten und dem Stator vorhanden
ist, dessen Breite über
der Außenfläche des
Permanentmagneten variiert.
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Dynamoelektrische
Maschinen können
Vibrationen erfahren, die durch Drehmomentschwankungen verursacht
sind. Das Problem tritt besonders akut im Zusammenhang mit drehzahlvariablen
Motoren auf, die über
einem weiten Drehzahlbereich betrieben werden. Die Frequenz der
Schwingungen verändert
sich mit der Drehzahl des Motors, so dass die Schwingungen von dem
Rotor zu der Rotorwelle und folglich zu der Vorrichtung, die mit
der Welle verbunden ist, übertragen
werden. Wenn solche Motoren z.B. in einer Gebläseeinheit mit einem Kurzschlussläuferlüfter in
einem Heiz- und
Kühlsystem. verwendet
werden, werden die durch die Drehmomentschwankungen verursachten
und von dem Rotor zu dem Lüfter
durch die Verbindungswelle übertragenen
Schwingungen den Lüfter
(oder andere Komponenten der Gebläseeinheit) veranlassen zu ertönen, wenn
die Frequenz der Schwingung der Eigenvibrationsfrequenz des Lüfters entspricht.
Das von der Gebläseeinheit
erzeugte hörbare
Geräusch ist
höchst
unerwünscht.
Das Problem ist nicht auf Permanentmagnetrotoren beschränkt, sondern
tritt auch in anderen Rotortypen, z.B. in Relunktanzschrittrotoren,
auf.
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Es
ist bekannt, die Vibration in dem Rotorkern durch Einsetzen eines
Schwingungsabsorbers aus Gummi zwischen dem Rotor (oder einem Teil
des Rotors) und der Rotorwelle dämpfen
zu können.
Insbesondere ist es bekannt, dass der Rotorkern in ein im Wesentlichen
ringförmiges
inneres und äußeres Element
aufgeteilt werden kann, die lediglich durch zwei Elastomerringe
miteinander verbunden sind. Die Elastomerringe absorbieren und dämpfen die Schwingungen,
die durch die Drehmomentschwankungen hervorgerufen sind. Es ist
jedoch schwierig die Ringe ausreichend genau zu dimensionieren,
damit die Außenfläche des
Rotors in einer eng beabstandeten Anordnung zu dem Stator in der
Statorbohrung positioniert ist. Darüber hinaus kann sich die Form
des Elastomerrings infolge der Schwingungen mit der Zeit ändern, so
dass sich die Konzentrizität zwischen
dem inneren und dem äußeren Element
sowie auch der Abstand zwischen dem Außenumfang des Rotors und dem
Stator ändern.
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In
einigen Anwendungen ist eine dynamoelektrische Maschine mit einer
Welle verbunden, die bei ihrer Rotation um ihre Achse eine Unwucht
aufweist. Zum Beispiel kann eine Kompressorwelle wegen der Nocken
an der Welle, die zum Antrieb von Kolben in dem Kompressor verwendet
werden, mit einer Unwucht rotieren. Das Maß der Unwucht der Welle ist
schnell ermittelt und kann kompensiert werden. Bis jetzt wurde eine
derartige Kompensation durch Anwendung von Ausgleichsgewichten an
dem Rotorkern durchgeführt.
Die Ausgleichsgewichte stellen zusätzliche Materialkosten dar,
und deren Anwendung an dem Rotorkern bildet einen zusätzlichen Produktionsschritt,
der die Produktionskosten der dynamoelektrischen Maschine erhöht.
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Unter
den verschiedenen Aufgaben und Merkmalen der Erfindung können genannt
werden: die Bereitstellung eines Rotorblechs, das die Sicherung
eines Permanentmagneten an einem Rotorkern erleichtert, der durch
einen Stapel der Rotorbleche gebildet ist; die Bereitstellung eines
solchen Rotorblechs, das die Flussstreuung in dem Rotorkern verringert;
die Bereitstellung eines solchen Rotorblechs, das die Entstehung
von magnetischen Widerstandskomponenten in dem Rotorkern verringert;
die Bereitstellung eines solchen Rotorblechs, das ohne Weiteres
in einem Rotorkern-Umformwerkzeug produziert werden kann, ohne die
Notwendigkeit, ihn weiter zu bearbeiten, um seine Streufluss verringernde
Eigenschaften zu erzielen; die Bereitstellung eines solchen Rotorblechs,
das Magnethaltegebilde aufweist, die ausreichend stark sind, um
den Permanentmagneten bei allen Betriebsdrehzahlen der dynamoelektrischen Maschine,
in der er eingebaut ist, an dem Rotor zu halten; die Bereitstellung
eines solchen Rotorblechs, das maßgenau und effizient in einer
Massenfertigung produziert werden kann.
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Weiterhin
kann unter den verschiedenen Aufgaben und Merkmalen der Erfindung
genannt werden: die Bereitstellung von Rotorblechen zweier Typen,
die zur Bildung eines Rotorkerns in einem Stapel einander abwechselnd
angeordnet werden können;
die Bereitstellung von solchen Rotorblechen, die eine Reduktion
des Streuflusses und der Reluktanzkomponenten entlang des Rotorkerns
unterstützen;
die Bereitstellung von solchen Rotorblechen, die in einem Stapel
angeordnet werden können,
um einen Rotorkern zu bilden, der eine unausgewichtete Welle, an
die der Kern angeschlossen werden soll, auswuchtet.
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Ein
Rotor, der nicht Teil der Erfindung ist, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, ist beschrieben im Zusammenhang mit: der Bereitstellung von
Rotorblechen, die gestapelt werden können, um einen Rotorkern zu
bilden, der zur Absorption von Schwingungen verwendet wird; der
Bereitstellung von solchen Rotorblechen, die wesentlich die Rotorwelle
von den Schwingungen innerhalb des Rotorkerns isolieren; der Bereitstellung
von solchen Rotorblechen, die die Konzentrizität in dem Rotorkern zwischen
dem Kernzentrum und dem Außenumfang
des Rotorkerns und einen engen Abstand zwischen dem Außenumfang
und einem Stator aufrechterhalten.
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Es
ist ein Rotor beschrieben, der nicht Teil der Erfindung ist, wie
sie in den angehängten
Ansprüchen
definiert ist, und der seine Welle von den durch Drehmomentschwankungen
hervorgerufenen Schwingungen wesentlich isoliert; die Bereitstellung eines
solchen Rotors, der in einem Größenbereich unter
Verwendung der gleichen schwingungsabsorbierenden Komponente konstruiert
werden kann; die Bereitstellung eines solchen Rotors, der die Konzentrizität der Achse
seiner Welle zu der äußeren Fläche des
Rotorkerns aufrechterhält;
die Bereitstellung eines solchen Rotors, in dem die schwingungsabsorbierende
Komponente kein Strukturelement des Rotors bildet.
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Weiterhin
können
unter den mehreren Aufgaben und Merkmalen der Erfindung die Schaffung eines
Rotors, der Permanentmagnete innerhalb seines Rotorkerns haltert;
und die Schaffung eines solchen Rotors genannt werden, der einen
begrenzten Streufluss und geringes Auftreten von Reluktanzkomponenten
innerhalb seines Rotorkerns aufweist.
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Darüber hinaus
kann unter den mehreren Aufgaben und Merkmalen der Erfindung die
Schaffung einer dynamoelektrischen Maschine genannt werden, die
die oben erläuterten
Vorteile der Rotorbleche und des Rotors aufweist.
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Schließlich kann
unter den mehreren Aufgaben und Merkmalen der Erfindung die Bereitstellung von
Verfahren zur Herstellung dynamoelektrischer Maschinen genannt werden,
die die oben beschriebene Ausbildung von Rotorblechen und Rotorkernen aufweist.
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Eine
Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der Erfindung sind in den
Ansprüchen
1-11 definiert.
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Nachstehend
sind Ausführungsformen
der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben.
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1 zeigt
eine Explosionsansicht eines Rotors gemäß der vorliegenden Erfindung,
der eine ineinander verschachtelte Rotorkernkonstruktion aufweist;
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht eines hermetischen Kompressors, der einen
Kompressormotor gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist;
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3 zeigt
eine Plansicht eines ersten Rotorblechs gemäß einer ersten Ausführungsform,
die Magnethaltegebilde aufweist;
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4 zeigt
eine Plansicht eines zweiten Rotorblechs der ersten Ausführungsform,
das mit dem ersten Blech aus 1 einander
abwechselnd angeordnet ist;
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5A zeigt
eine Plansicht eines Rotorblechs einer zweiten Ausführungsform,
die ein Permanentmagnethaltegebilde aufweist, das zur Reduktion
eines Streuflusses durch das Permanentmagnethaltegebilde eingekerbt
ist;
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5B zeigt
eine vergrößerte Plansicht
eines Rotorblechs nach 5A unter Veranschaulichung einer
Kerbe;
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5C zeigt
einen Ausschnitt in der Ebene, die die Linie 5C-5C nach 5B enthält;
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5D zeigt
einen Ausschnitt in der Ebene, die die Linie 5D-5D nach 5B enthält;
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6 zeigt
eine Plansicht eines Rotorblechs einer dritten Ausführungsform,
die ein einzelnes Permanentmagnethaltegebilde aufweist, wobei weitere Rotorbleche
des gleichen Typs mit Strichlinie veranschaulicht sind, wie sie
unter dem Rotorblech gestapelt sind;
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7 zeigt
eine Plansicht eines schwingungshemmenden Rotorblechs;
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8 zeigt
eine vergrößerte Ausschnittsansicht
eines Rotorblechs;
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9 zeigt
eine schematische Ansicht eines Rotors, der durch Aufstapelung von
Rotorblechen gemäß der vierten
Ausführungsform
gebildet ist, mit ausgebrochenen Teilen, um einen Elastomereinsatz innerhalb
des Kerns zu zeigen;
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10 zeigt
eine Plansicht eines schwingungshemmenden Rotorblechs, das keine
Permanentmagnethaltegebilde aufweist;
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11 zeigt
eine Plansicht eines vibrationshemmenden Rotorblechs, das keine
Verbindung zwischen den radial inneren und äußeren Gliedern des Blechs aufweist;
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12 zeigt
eine Plansicht eines vibrationshemmenden Rotorblechs;
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13 zeigt
eine Plansicht eines vibrationshemmenden Rotorblechs, bei dem alle
Verbindungen zwischen inneren und äußeren Gliedern des Blechs unterbrochen
sind;
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14 zeigt
eine Draufsicht auf ein Kurzschlussläufergebläse und eine Motoreinheit; und
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15 zeigt
ein Ausgleichsrotorblech einer Ausführungsform der Erfindung, wie
sie in den Ansprüchen
1-11 definiert ist.
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Entsprechende
Bezugszeichen kennzeichnen jeweilige Teile in den mehreren Ansichten
der Zeichnungen.
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Bezugnehmend
nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1, 3 und 4,
ist ein allgemein mit 20 bezeichneter Rotor veranschaulicht, wie
er erste Rotorbleche und zweite Rotorbleche (einer ersten Ausführungsform)
aufweist, die in einem Stapel einander abwechselnd angeordnet sind,
um einen Rotorkern zu bilden. Die ersten und zweiten Bleche sind
in den Zeichnungen allgemein mit den Bezugszeichen 22 bzw. 24 bezeichnet.
Es soll verständlich
sein, dass der Ausdruck „einander
abwechselnd angeordnet" oder „miteinander
verschachtelt", wie
er hier benutzt wird, bedeutet, dass Rotorbleche verschiedener Arten
gemeinsam in einem einzelnen Stapel in irgendeiner Reihenfolge gestapelt
sind, und nicht auf die Trennung eines Rotorbleches 22 durch drei
Rotorbleche 24 beschränkt
ist, wie dies in 1 gezeigt ist. Vier bogenförmige Permanentmagnete 26 sind
durch zueinander fluchtend angeordnete Öffnungen 28 aufgenommen,
die durch Permanentmagnethaltegebilde 30 an den ersten
Rotorblechen 22 definiert sind (3). Das
Halten der Permanentmagneten 26 durch physikalisch getrennte
Permanentmagnethaltegebilde 30, die den ersten Blechen 22 zugeordnet
sind, verringert wesentlich Wirbelströme in dem Rotorkern. In der
veranschaulichten Ausführungsform
erstrecken sich die Magnete 26 über einen Bogen von etwas weniger
als 90° hinweg
und sind an dem Rotorkern durch die mechanische Rückhaltung der
Permanentmagnethaltegebilde 30 und die magnetische Anziehung
des magnetisch durchdringbaren Rotorblechmaterials gehalten. Vier
Bolzen 32, die durch vier zugehörige ausgerichtete Löcher 34 in
den ersten und zweiten Rotorblechen 22, 24 aufgenommen
sind, sind durch Muttern 36 gesichert, um die ersten und
die zweiten Rotorbleche in dem Rotorkern zusammenzuhalten. Es soll
jedoch verständlich
sein, dass die ersten und zweiten Rotorbleche 22, 24 auf andere
Weise zusammen gesichert werden können. Eine Rotorwelle 38 (in 1 gestrichelt
gezeigt) ist durch axial ausgerichtete zentrale Wellen aufnahmeöffnungen 40 der
ersten und der zweiten Bleche 22, 24 in dem Rotorkern
aufgenommen.
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Wie
in 3 gezeigt, weisen die ersten Rotorbleche 22 jeweils
einen ringförmigen
Scheibenabschnitt 42, in dem die zentrale Wellenaufnahmeöffnung 40 und
die vier Bolzenlöcher 34 platziert
sind. Die Permanentmagnethaltegebilde 30, von denen es vier
in der dargestellten Ausführungsform
gibt, sind durch vier Rippen 44 und vier Stege 46 gebildet,
die sich bogenförmig
zwischen den fernen Enden benachbarter Rippen erstrecken. Jede der
Rippen 44 erstreckt sich radial nach außen von dem äußeren Rand
des Scheibenabschnitts aus an um den Umfang des Scheibenabschnitts
herum zueinander beabstandeten Stellen, und jede Rippe wird von
benachbarten Permanentmagnetgebilden 30 gemeinsam genutzt.
Die Stege oder Brücken 46 sind
alle dünn
und weisen eine radial innere Kante und eine radial äußere Kante
auf, die sich parallel zueinander entlang eines Bogens zwischen
benachbarten Rippen 44 erstrecken. Durch die geringe Materialmenge in
den Stegen und die im Wesentlichen gleichmäßige Breite eines jeden Steges
entlang seiner Länge
werden in einer dynamoelektrischen Maschine die durch die Stege 46 hervorgerufenen
magnetischen Widerstands- oder Reluktanzkomponenten im Wesentlichen
beseitigt. Als Ergebnis kann für
die dynamoelektrische Maschine eine kostengünstigere Rechtecksignalregelung
bzw. -steuerung (nicht gezeigt) genutzt werden.
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In
der in 3 dargestellten Ausführungsform umschließen die
Permanentmagnethaltegebilde 30 den Scheibenabschnitt des
ersten Rotorblechs 22. Die Permanentmagnethaltegebilde
können
jedoch am Umfang des Scheibenabschnitts der Rotorbleche herum zueinander
beabstandet angeordnet sein (nicht veranschaulicht). Zusätzlich soll
klar sein, dass die Anzahl der Permanentmagnethaltegebilde an einem
Rotorblech größer oder
kleiner als vier sein kann.
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Bei
dem in 1 dargestellten Rotor 20 ist es nicht
notwendig, dass die Stege 46 in den ersten Rotorblechen 22 ausreichend
dünn sind,
um magnetische Sättigungspunkte
innerhalb der Stege zu erzeugen. In der Ausführungsform nach 1 werden Streufluss
und Reluktanzkomponenten entlang des Rotors 20 durch das
Vorhandensein der zweiten Rotorbleche 24 (4)
verringert, die maximale diametrale Abmessungen aufweisen, die kleiner
sind als die maximalen diametralen Abmessungen der ersten Rotorbleche 22.
Vorzugsweise sind die zweiten Rotorbleche 24 im Wesentlichen
von der gleichen Größe wie Scheibenabschnitte 42 der
ersten Rotorbleche 22. Wenn der Rotor 20 mit einem
Stator und anderen Komponenten zur Bildung einer dynamoelektrischen
Maschine zusammengebaut wird (z.B. zu einem in 2 allgemein
mit 48 gekennzeichneten Kompressormotor), wird es keinen
Streufluss von den Permanentmagneten 26 an Stellen in dem
Rotor geben, an denen die zweiten Rotorbleche 24 vorhanden
sind. Zu dem Ausbleiben eines Streuflusses kommt es, weil die zweiten
Rotorbleche 24 kein Material aufweisen, das zwischen den
Permanentmagneten 26 und dem Stator angeordnet ist, um
Magnetflusslinien von den Permanentmagneten und weg von dem Stator
anzuziehen. Obwohl ein Streufluss von den Permanentmagneten 26 dort
auftritt, wo die Flüsse
die Permanentmagnethaltegebilde 20 der ersten Rotorbleche 22 durchdringen,
wird der effektive Streuflusspfad des gesamten Rotors durch das
Vorhandensein der zweiten Rotorbleche 24 reduziert.
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Die
Gegenwart der ersten Rotorbleche 22 in dem Stapel, der
den Rotorkern bildet, ist vorzugsweise auf das Maß beschränkt, das
durch die Stärke
bestimmt ist, die zum Halten der Permanentmagnete 26 an
dem Rotor 20 benötigt
wird. Zum Beispiel können zur
weiteren Reduktion des effektiven Streuflusspfads die ersten Rotorbleche 22 nicht
mehr als eines in jeweils vier (1) oder
fünf aufeinander
folgenden Rotorblech in dem Stapel ausmachen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird eine dynamoelektrische Maschine, wie z.B. der in 2 gezeigte
Kompressormotor, durch Ausstanzen der ersten Rotorbleche 22 aus
einer im Wesentlichen dünnen,
magnetisch permeablen Materialbahn (nicht gezeigt) gebildet wobei
die zweiten Rotorbleche 24 in ähnlicher Weise durch Ausstanzen
aus der gleichen Materialbahn gebildet werden. Das erste und das zweite
Rotorblech 22, 24 werden dann in einer vorbestimmten
Reihenfolge gestapelt, um einen Rotorkern mit den mittigen Wellenaufnahmeöffnungen 40 der ersten
und der zweiten Rotorbleche, die im Wesentlichen fluchtend zueinander
ausgerichtet sind, und entsprechenden Permanentmagnethaltegebildeöffnungen 28,
die an den ersten Rotorblechen 22 fluchtend ausgerichtet
sind, zu bilden.
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Die
Rotorbleche 22, 24, die den Rotorkern bilden,
werden miteinander durch Bolzen 32 gesichert, und die Permanentmagnete 26 werden
durch die jeweiligen fluchtend angeordneten Öffnungen 28 der ersten
Rotorbleche eingeführt.
Es versteht sich, dass die Rotorbleche 22, 24 auf
andere Arten als durch Bolzen 32 miteinander gesichert
sein können und
immer noch in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen. Die
Rotorwelle 28 (1) wird zur Bildung des Rotors 20 in
dem Durchgang montiert, der durch die fluchtend zueinander angeordneten
mittigen Wellenaufnahmeöffnungen 28 der
ersten Rotorbleche gebildet ist. Der Rotor 20 wird in einer
Zentralbohrung eines Stators montiert (z.B. eines allgemein durch 50 in 2 gekennzeichneten
Stators), der Windungen 52 aufweist, die wahlweise erregbar
sind, um mit den Permanentmagneten 26 an dem Rotor magnetisch
wechselzuwirken. Die Rotor/Stator-Einheit wird auf einem Rahmen
(z.B. dem Rahmen 54 des Kompressormotors 48) montiert,
und alle notwendigen Verdrahtungs- oder sonstigen Endbearbeitungsschritte
zur Fertigstellung des Motors werden durchgeführt. Die Reihenfolge des Zusammenbaus des
Motors kann von der vorgenannten abweichen.
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Bezugnehmend
nun auf 5A-5D können Rotorbleche
einer zweiten Ausführungsform (die
allgemein mit 122 gekennzeichnet ist) als im Wesentlichen
gleich mit den ersten Rotorblechen 22 der ersten Ausführungsform
angesehen werden, mit der Ausnahme der vorhandenen Aussparungen
oder Kerben 158 (5B), die
mit dem entfernten Ende jeder Rippe 144 der Permanentmagnethaltegebilde 130 im
Wesentlichen ausgerichtet sind. Entsprechende Teile der zweiten
und folgenden Ausführungsformen
der Rotorbleche gemäß der vorliegenden
Erfindung sind mit dem gleichen Bezugszeichen wie in der ersten
oder nachfolgenden Ausführungsformen,
jedoch mit dem Zusatz von „100" oder dem entsprechenden
Vielfachen hiervon gekennzeichnet. Ein Rotorkern gemäß der zweiten
Ausführungsform
(nicht veranschaulicht) wird vorzugsweise durch das ausschließliche Stapeln
von Rotorblechen 122 der zweiten Ausführungsform hergestellt. Es
müssen
keine einen verminderten Durchmesser aufweisenden Rotorbleche (d.h.
die zweiten Rotorbleche 24) in dem Stapel benutzt werden,
obwohl solche zweiten Bleche 24 in dem Stapel verwendet
werden können. Eine
Reduktion des Streuflusses und eine Verhinderung der Bildung von
Reluktanzkomponenten wird in jedem Rotorblech 122 durch
die Gegenwart der Kerben 158 erreicht.
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Die
Rotorbleche 122 werden vorzugsweise unter Verwendung von
konventionellem Stanzwerk gebildet, das Material aus einer Bahn
eines im Allgemeinen dünnen,
magnetisch durchdringbaren Materials (nicht gezeigt) entfernt, um
einen Scheibenabschnitt 142 mit einer im Wesentlichen mittigen
Wellenaufnahmeöffnung 140 zu
bilden. Weiteres Material wird zur Bildung eines Permanentmagnethaltegebildes 130 entfernt,
das durch die Rippen 144 und die Stege 146 definiert
ist. Die Weite der Stege 146 (d.h. deren Dimension in radialer
Richtung) vor der Bildung der Kerben 158 ist vorzugsweise
groß genug bemessen,
so dass sie mit konventionellen Stanzverfahren zur Massenfertigung
genau geformt werden können.
Die Weite des so gebildeten Stegs 146 ist groß genug,
um eine beträchtliche
Menge eines Magnetflusses durchzuleiten, so dass, wenn die Rotorbleche 122 in
einem Rotor ohne die Bildung von Nocken 158 eingebaut wären, eine
signifikante Flussstreuung und ein Wirkungsverlust auftreten würden.
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Wie
in 5B gezeigt, sind die Kerben 158 an den
Kreuzungen benachbarter Stege mit den entfernten Enden der Rippen 144 aus
den Stegen 146 ausgestanzt und an einer äußeren Kante
der Stege radial nach außen
geöffnet.
Die Weite jedes Stegs 146 an der Kerbe 158 ist
so bemessen, dass die Querschnittsfläche des Stegs (5C)
kleiner ist als die Querschnittsfläche des Stegs an irgendeiner
anderen Stelle (wie sie in 5D veranschaulicht
ist) ist. Die Weite des Stegs 146 in der Kerbe 158 ist
ausreichend klein, so dass, wenn das Rotorblech 122 in dem
Rotor eingebaut ist, ein magnetischer Sättigungspunkt in dem Steg an
der Kerbe erreicht wird, wodurch der Streufluss von den Permanentmagneten
(nicht gezeigt), der durch das Vorhandensein des Stegs verursacht
wird, substantiell vermindert wird. Die Kerbe 158 kann
mit dem gleichen Werkzeug gebildet werden, das das Rotorblech 122 aus
dem Stapelmaterial ausstanzt. Auf diese Weise wird ohne zusätzliche
Fertigungsschritte, wie eine Befestigung der Permanentmagnete an
dem Rotorkern unter Benutzung von Hülsen aus nichtrostendem Stahl
oder das Drehen eines Rotorkerns auf einer Drehbank, um die Stegdicke
zu reduzieren, ein höherer
Motorwirkungsgrad erzielt. Es versteht sich, dass die genaue Reihenfolge
der Bildung des Scheibenabschnitts 142, des Magnethaltegebildes 130 und
der Kerbe 158 in dem Rotorwerkzeug anders sein kann als
hierin beschrieben.
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Eine
bevorzugte Form eines Rotorblechs 222 gemäß einer
dritten Ausführungsform
ist in 6 anhand durchgezogener Linien veranschaulicht
und weist einen Scheibenabschnitt 242 und ein einzelnes Magnethaltegebilde 230 mit
zwei Rippen 244 und einem einzelnen sich zwischen ihnen
erstreckenden Steg 246 auf. Es ist angedacht, dass ein
Rotorblech (nicht gezeigt) der dritten Ausführungsform mehr als ein Permanentmagnethaltegebilde
aufweisen kann, so lange ein Teil des Umfangs des Scheibenabschnitts
in radialer Richtung geöffnet
ist, so dass sich eine in Radialrichtung erstreckende Ebene (deren Kante
als Linie P in 6 sichtbar ist), die senkrecht zu
dem Rotorblech verläuft
und durch den offenen Teil des Umfangs hindurchgeht, kein Rotorblechmaterial
radial außerhalb
des Umfangs des Scheibenabschnitts kreuzt. Folglich sind, in dem
Falle, dass mehrere Permanentmagnethaltegebilde vorgesehen sind,
die Gebilde um den Umfang des Scheibenabschnitts herum zueinan der
beabstandet angeordnet. Der Abstand zwischen den Permanentmagnethaltegebilden
ergibt einen Zwischenraum in dem Rotorblech, in dem es keinen magnetischen
Streufluss und keine Bildung von Reluktanzkomponenten geben wird.
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Zur
Bildung eines Rotorkerns aus den Rotorblechen 222 gemäß der dritten
Ausführungsform, werden
die Rotorbleche so gestapelt, dass das einzige Permanentmagnethaltegebilde 230 winkelmäßig gegenüber den
Permanentmagnethaltegebilden zumindest einiger anderer im Wesentlichen
identischer Rotorbleche in dem Stapel (wie sie in 6 mit Strichlinie
veranschaulicht sind) versetzt und mit einem Permanentmagnethaltegebilde
zumindest eines Rotorblechs in dem Stapel ausgerichtet ist. Die Öffnungen 228 der
Permanentmagnethaltegebilde 230, die zueinander fluchtend
angeordnet sind, definieren vier Durchgänge, in denen Permanentmagnete, bspw.
die in 1 veranschaulichten Permanentmagnete 26,
aufgenommen sind. Entlang einer beträchtlichen Länge eines jeden Permanentmagneten
ist kein magnetisch durchlässiges
Material vorhanden, das sich radial außen von dem Permanentmagneten befindet.
Folglich ist, wenn ein Rotor, der den Rotorkern enthält, in einer
Statorbohrung eingeführt
ist (nicht gezeigt), kein Rotorblechmaterial zwischen dem Permanentmagneten
und dem Stator entlang einer beträchtlichen Länge eines jeden Permanentmagneten
angeordnet. Entsprechend ist der effektive Streuflusspfad entlang
der Längserstreckung
des Rotorkerns kleiner als die Weite des Steges 246 des Permanentmagnethaltegebildes 230.
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Es
ist vorgesehen, dass ein Rotorkern, der aus den Rotorblechen 222 gemäß der dritten
Ausführungsform
hergestellt ist, in dem Rotorwerkzeug gebildet werden kann, indem
der den Rotorkern bildende Stapel um eine sich durch ein Zentrum
C der Wellenaufnahmeöffnungen 240 der
Rotorbleche in dem Stapel und senkrecht zu der Ebene der Rotorbleche in
dem Stapel erstreckende Achse gedreht wird. Die Drehung des Stapels
könnte
zwischen der Hinzufügung
eines jeden neuen zusätzlichen
Rotorblechs 222 zu dem Stapel oder nach der Hinzufügung einer vorbestimmten
Anzahl von Rotorblechen stattfinden. Die genaue Anordnung der Rotorbleche 222 in
dem Stapel hängt
von einem Kompromiss ab, der zwischen der notwendigen Stärke zum
Halten eines jeden Permanentmagneten an dem Rotorkern bei den Betriebsdrehzahlen
des Motors und dem gewünschten
Wirkungsgrad des Motors erzielt wird.
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Rotorbleche,
die nicht Teil der Erfindung sind, wie sie in Ansprüchen 1-11
definiert ist, und die zur Dämpfung
von Schwingungen in dem Rotorkern benutzt werden, sind in den 7-13 veranschaulicht.
Diese Bleche sind zur Verwendung zur Bildung von Rotorkernen konstruiert,
die die Übertragung
einer Schwingung, wie z.B. der Schwingung, die durch die Drehmomentschwankung
in einem bei veränderlichen
Drehzahlen betreibbaren ECM-Gebläsemotor 62 verursacht
wird, auf eine den Motor mit einem Kurzschlussläufergebläse 66 (14)
verbindende Rotorwelle 64 verhindern. Solch eine Gebläseeinheit
(wie sie allgemein durch das Bezugszeichen 68 gekennzeichnet
ist) kann in Heizungs- und Kühlsystemen
benutzt werden, um die erhitzte oder gekühlte Luft aus dem System zu
verdrängen.
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Wie
in den 7 und 8 dargestellt, enthält ein Rotorblech 322 einen
Scheibenabschnitt 342, der ein radial inneres Glied 370 mit
einer im Wesentlichen mittigen Wellenaufnahmeöffnung, ein radial äußeres Glied 372,
das im Wesentlichen das radial innere Glied umgibt, und längliche Abschnitte 374 aufweist,
die sich zwischen den inneren und äußeren Gliedern des Scheibenabschnitts
befinden und diese miteinander verbinden. Permanentmagnethaltegebilde 330 von
im Wesentlichen identischer Bauart wie die Permanentmagnethaltegebilde 30, 130 der
Rotorbleche 22, 122 der ersten oder der zweiten
Ausführungsform
weisen Rippen 344 und Stege 346 auf und befinden
sich am Umfang des Scheibenabschnitts 342. Es soll verständlich sein,
dass das vibrationshemmende Rotorblech 322 ein oder mehrere winkelmäßig voneinander
beabstandete Magnethaltegebilde aufweist (nicht gezeigt, aber ähnlich dem Permanentmagnethaltegebilde 230 des
Rotorblechs 222 gemäß der dritten
Ausführungsform)
oder keine Permanentmagnethaltegebilde aufweist, wie das Rotorblech 422 in 10.
In der Abwesenheit irgendwelcher Permanentmagnethaltegebilde können (nicht
veranschaulichte) Permanentmagnete an dem Rotorkern in passender
Weise, z.B. durch Ankleben oder mittels Hülsen aus nichtrostendem Stahl,
angebracht sein. Selbstverständlich
sind die Prinzipien des schwingungsisolierenden und -dämpfenden
Aspekts der vorliegenden Erfindung auch auf Rotoren anwendbar (z.B.
Reluktanzschrittrotoren), die keine Permanentmagnete benutzen.
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Die
länglichen
Segmente oder Abschnitte 374 sind für elastische Durchbiegung bemessen,
um eine relative Bewegung zwischen dem radial äußeren Glied 372 und
dem radial inneren Glied 370 des Rotorblechs 322 zu
erlauben. Um die Durchbiegung zu unterstützen, sind die länglichen
Abschnitte 374 entlang ihrer Längen gekrümmt und sind weg von ihren
Kreuzungsstellen mit den inneren und äußeren Gliedern 370, 372 im
Querschnittsmaß schmäler. Wie
man in 8 sehen kann, ist das Querschnittsmaß D des
länglichen
Abschnitts 374 neben seinen Kreuzungen mit den radial inneren
und äußeren Gliedern 370, 372 größer als
sein Querschnittsmaß d weiter
weg von den Kreuzungen mit den inneren und äußeren Gliedern. Der elastische
Speicher der länglichen
Abschnitte 374 spannt das radial äußere Glied 372 des
Scheibenabschnitts 342 in Richtung auf eine Position vor,
in der der Außenumfang
des Außenglieds
im Wesentlichen konzentrisch zu dem inneren Glied 370 (d.h.
bezüglich
des Zentrums C der mittigen Wellenaufnahmeöffnung 340) angeordnet
ist. Die länglichen
Abschnitte 374 sind so bemessen und geformt, dass die Konzentrizität zwischen
dem inneren und dem äußeren Glied 370, 372 über die
Lebensdauer des Elektromotors (d.h. des Lüftungsmotors 62) hinweg,
in dem die Rotorbleche 322 eingebaut sind, im Wesentlichen
aufrechterhalten wird.
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Die
radial inneren und äußeren Glieder 370, 372 definieren
eine im Wesentlichen ringförmige Öffnung (allgemein
mit dem Bezugszeichen 376 bezeichnet), die durch die die
inneren und äußeren Glieder
des Scheibenabschnitts 342 verbindenen länglichen
Abschnitte 374 in bogenförmige Abschnitte aufgebrochen
sind. Die Öffnung 376 erstreckt
sich entlang des inneren Umfangs des Außenglieds 372 und
des Außenumfangs
des inneren Glieds 370 und weist enge Abschnitte 376A und
breite Abschnitte 376B auf. Einige der breiten Abschnitte 376B sind durch
einander radial gegenüberliegende,
im Wesentlichen teilkreisförmige
Ausschnitte 378 in den inneren und äußeren Gliedern 370, 372 gebildet,
während
die verbleibenden die länglichen
Abschnitte 374 beinhalten.
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Bezugnehmend
nun auf 9. ist ein schwingungsdämpfender
Rotorkern 380 durch Aufstapelung von Rotorblechen 322 gebildet.
Zur Verdeutlichung ist der Rotorkern schema tisch als massiv dargestellt,
obwohl er tatsächlich
aus mehreren dünnen
Rotorblechen 322 aufgebracht ist. Wo der Rotorkern 380 in 9 aufgebrochen
dargestellt ist, ist er im Längsschnitt
veranschaulicht, der im Wesentlichen einem Längsschnitt des Rotorblechs 322 entspricht,
der in der Ebene durchgeführt
wurde, die die Linie 9-9 und 7 enthält. Ein
schwingungshemmender Rotorkern (nicht gezeigt) kann auch durch Stapeln
von Rotorblechen 422 (10) oder
durch abwechselndes Anordnen von Rotorblechen 322 mit vibrationshemmenden
Rotorblechen, wie sie in 11 allgemein
mit 522 gekennzeichnet sind, konstruiert werden. Es ist
ebenso möglich,
Rotorbleche 422 abwechselnd mit Rotorblechen (nicht gezeigt) anzuordnen,
die ähnlich
dem Rotorblech 522 sind, aber keine Permanentmagnethaltegebilde 530 aufweisen.
Das Rotorblech 522 wird vorzugsweise zunächst gemeinsam
mit seinen inneren und äußeren Gliedern 570, 572 ausgebildet,
die über
(nicht veranschaulichte) Verbindungsabschnitte miteinander verbunden
sind, die später
aufgebrochen werden, wie z.B. nachdem das Rotorblech zu dem Stapel
hinzugefügt
wurde. Die Verwendung von Rotorblechen 522, die keine Verbindung
zwischen radial inneren und äußeren Gliedern 570, 572 aufweisen,
erhöht
die gesamte Flexibilität
des Rotorkerns. Die inneren und äußeren Glieder 570, 572 der
Rotorbleche 522 hängen
von ihren Verbindungen mit den Rotorblechen 322 ab, die
zur Beibehaltung ihrer im Allgemeinen konzentrischen Anordnung längliche
Abschnitte 374 in dem Kern haben. Die radial inneren und äußeren Glieder
der Rotorbleche 522 definieren auch eine Öffnung 576 zwischen
ihnen, die enge Abschnitte 576A und breite Abschnitte 576B aufweist,
die durch radial einander gegenüberliegende,
im Wesentlichen halbkreisförmige
Ausschnitte 578 gebildet sind.
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Unabhängig davon,
ob ein Rotorkern durch das ausschließliche Stapeln von Rotorblechen 322 oder 422 oder
durch die abwechselnde Hintereinanderanordnung von Rotorblechen 322 mit
Rotorblechen 522 gebildet wird, sind die breiten Abschnitte (376B, 476B, 576B)
der Öffnungen
der vibrationshemmenden Rotorbleche, die durch die radial gegenüberliegenden,
im Wesentlichen teilkreisförmigen Ausschnitte 378, 478, 578 definiert
sind, im Allgemeinen zueinander fluchtend ausgerichtet. Wie in 9 veranschaulicht,
definieren die breiten Abschnitte 376B, die durch die zueinander
fluchtend ausgerichteten Ausschnitte 378 gebildet sind,
Schwingungsabsorberaufnahmeabschnitte 382 (von denen lediglich einer
veranschaulicht ist, in denen im Wesentlichen zylindrische Elastomereinsätze (allgemein „schwingungsabsorbierende
Mittel") platziert
sind. Die Elastomereinsätze 384 können zur
Verwendung in (nicht veranschaulichten) schwingungsdämpfenden
Rotorkernen, die verschiedene Stapelhöhen haben, standardisiert sein.
Die Einsätze 384 können eine
Länge haben,
die ausgewählt
ist, um die gesamte Länge des
Rotorkerns, der die kürzeste
Stapelhöhe
hat, zu vergrößern und
immer noch in Rotorkernen größerer Höhe verwendet
zu werden.
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Die
Rotorwelle 64 ist von den fluchtend ausgerichteten mittigen
Wellenaufnahmeöffnungen 340 der
Rotorbleche 322 in dem Rotorkern 380 aufgenommen,
und die radial inneren Glieder 370 sind fest mit der Welle
verbunden. Die Permanentmagnete 326 werden durch die fluchtend
zueinander ausgerichteten Permanentmagnethaltegebilde 330 der
Rotorbleche 322 eingeführt.
Ein vervollständigter
Rotor wird mit einem Stator (nicht gezeigt) durch Einführen des
Rotors in die Statorbohrung zusammengebaut, und die beiden werden
an einem Halterahmen, wie z.B. einem Gebläsemotorgehäuse 62 (14),
befestigt. Es werden alle notwendigen Verdrahtungs- und Endfertigungsmontagen
durchgeführt,
um den kompletten Motor zu fertigen.
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Wie
oben beschrieben, werden die verschiedenen Merkmale der Rotorbleche
(322, 422, 522) vorzugsweise durch Entfernen
von Material aus einer Bahn eines im Wesentlichen dünnen, magnetisch durchdringbaren
Vorratsmaterials (nicht gezeigt), bspw. durch Ausstanzen in einem
Rotorwerkzeug, gebildet.
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Während des
Betriebs eines bei veränderlicher
Drehzahl betreibbaren Gebläsemotors 62 ist
der Rotorkern 380 Drehmomentschwankungen ausgesetzt. Wenn
der Rotorkern in dem Motor von konventioneller, starrer Bauart wäre, würde die
durch diese Schwankungen hervorgerufene Schwingungswirkung durch
den Rotorkern mit wenig Dämpfung
auf die Rotorwelle 64 und schließlich auf das Kurzschlussläufergebläse 66,
das mit der Rotorwelle verbunden ist, sowie andere Komponenten des
Gebläsemotors 62 übertragen
werden. Im Allgemeinen variiert die Frequenz der Schwingungen mit
der Drehzahl des Motors. Wenn die Schwingungen bei der Resonanzfrequenz
des Kurzschlussläufergebläses 66 oder
anderer Komponenten des Gebläsemotors auftreten,
wird dieses bzw. diese unter Erzeugung eines unerwünschten
Geräusches
ertönen.
Bei dem Rotorkern 380 verlässt jedoch die durch Drehmomentschwankungen
eingeleitete Schwingung, die radial äußeren Glieder 372 der
Rotorbleche 322 in dem Kern, in Folge der Elastizität der länglichen
Abschnitte 374 zu vibrieren. Die Schwingungen der äußeren Glieder 372 werden
zu den Elastomereinsätzen 384 in
dem Rotorkern 380 übertragen,
die die Schwingungen absorbieren und dämpfen und die radial inneren Glieder 370 und
die Rotorwelle im Wesentlichen von ihnen isolieren. Auf diese Weise
wird ein leiser Betrieb der Gebläseeinheit 68 in
ihrem gesamten Drehzahlbereich aufrechterhalten.
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Wenn
die Vibrationsbewegung in dem Rotorkern aufhört, werden die Rotorbleche
aufgrund des elastischen Speichers der länglichen Abschnitte 374 der
Rotorbleche 322 zu einer Anordnung zurückkehren, in der die inneren
und äußeren Glieder 370, 372 der
Rotorbleche in dem Rotorkern 380 im Wesentlichen konzentrisch
sind. Die inneren Glieder 370 sind starr mit der Rotorwelle 64 verbunden,
so dass auf diese Weise der Abstand zwischen der äußeren Fläche des
Rotorkerns 380 und dem Stator genau beibehalten wird. Es
ist deshalb möglich,
einen engen Abstand zwischen dem äußeren Umfang des Rotors 386 und
dem Stator aufrechtzuerhalten, obwohl der Rotorkern 380 zur
Dämpfung
von Schwingungen konstruiert ist. Darüber hinaus kann die Konzentrizität zwischen
den inneren und äußeren Gliedern 370, 372 während der
Fertigung des Rotors 386 genau beibehalten werden.
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Schwingugnsdämpfende
Rotorbleche 622 und 622', wie sie in 12 und 13 veranschaulicht
sind, sind den schwingungshemmenden Rotorblechen 322, 422 und 522 insofern ähnlich,
als jedes von ihnen ein radial inneres Glied 670 und ein
radial äußeres Glied 672 aufweist,
die eine Öffnung 676 definieren,
die enge Abschnitte 676A und weite bzw. breite Abschnitte 676B aufweist.
Die Rotorbleche 622, 622' können ebenso mit einem oder
mehreren Permanentmagnethaltegebilden (nicht gezeigt) gebildet werden.
Das in 12 veranschaulichte Rotorblech 622 weist
längliche
Segmente oder Abschnitte 674 auf, die sich zwischen den
radial inneren und äußeren Gliedern 670, 672 erstrecken
und diese miteinander verbinden. Die länglichen Abschnitte 674 werden
von ihren Kreuzungen mit bzw. Überlängen zu den
inneren und äußeren Gliedern 670, 672 weg
verjüngt
ausgebildet, um unter Aufrechterhaltung der Festigkeit die Elastizität zu erhöhen. Das
Rotorblech 622' in 13 ist ähnlich dem
Rotorblech 522 nach 11, indem
es keine länglichen
Abschnitte 674 oder andere Strukturen gibt, die die radial
inneren und äußeren Glieder
miteinander verbinden. Das Rotorblech 622' in 13 ist
identisch mit dem Rotorblech 622 und 12 aufgebaut,
ausgenommen dass die länglichen
Abschnitte 674 fehlen.
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Die
länglichen
Abschnitte 674 der Rotorbleche 622 sind gerade,
nicht gekrümmt
wie die länglichen
Abschnitte 374, 474 der vierten und fünften Ausführungsform
und neigen deshalb dazu, ein wenig starrer zu sein als die Rotorbleche 322, 422,
die gekrümmte
längliche
Abschnitte aufweisen. Es ist deshalb wünschenswerter zur Herstellung
eines Stapels mit größerer Elastizität einen
Rotorkern zu bilden (nicht veranschaulicht), indem die länglichen
Abschnitte 674 einer vorbestimmten Anzahl von Rotorblechen 622 in
dem Stapel ausgebrochen werden. Das Herausbrechen der länglichen
Abschnitte 674 kann während
des Stapelns der Rotorbleche 622 in dem Rotorwerkzeug oder
in einer anderen passenden Weise durchgeführt werden. Die breiten Abschnitte 676B der Öffnungen,
die keine länglichen Abschnitte 674 aufweisen,
sind in dem Rotorkern fluchtend angeordnet, um Durchgänge zur
Aufnahme von Elastomereinsätzen
(nicht gezeigt, aber im Wesentlichen identisch mit den Elastomereinsätzen 384)
zu bilden.
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Bezugnehmend
nun auf 15. ist ein Ausgleichsrotorblech 722 einer
weiteren Ausführungsform
gezeigt, das einen Scheibenabschnitt 742 aufweist, in dem
eine im Wesentlichen mittige Wellenaufnahmeöffnung 740 vorgesehen
ist. Es sind auch drei zusätzliche Öffnungen 790 in
dem Rotorblech 722 vorhanden, die radial nach außen von
der Wellenaufnahmeöffnung 740 beabstandet
angeordnet sind. Alle zusätzlichen Öffnungen 790 des
Rotorblechs 722 sind in einer Anordnung angeordnet, die bezüglich des
Zentrums C der Wellenaufnahmeöffnung 740 asymmetrisch
ist. Somit ist für
die zusätzlichen Öffnungen 790 kein
entsprechender Satz von Öffnungen
an der diametral gegenüberliegenden Seite
von dem Zentrum der Wellenaufnahmeöffnung vorhanden. Es sollte
verständlich
sein, dass gesagt werden kann, dass die Öffnung 228, die durch
das Permanentmagnethaltegebilde 230 des Rotorblechs 222 gemäß der dritten
Ausführungsform
(6) definiert ist, eine „zusätzliche Öffnung" darstellt, die asymmetrisch bezüglich des
Zentrums C der Wellenaufnahmeöffnung 240 des
Bleches angeordnet ist. Darüber
hinaus ist es vorgesehen, dass das Auswuchtrotorblech 722 ferner
Permanentmagnethaltegebilde aufweisen kann (nicht gezeigt), die
radial außerhalb
des Scheibenabschnitts 742 angeordnet sind.
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Die Öffnungen 790 sind
vorzugsweise derart geformt, dass sie die Unwucht der Ausgleichsrotorbleche 722 maximieren,
während
sie die benötigte magnetische
Leistungsfähigkeit
des Rotorbleches beibehalten. Die Unwucht wird durch das Entfernen von
so viel Material von einer Hälfte
des Rotorbleches 722 wie möglich erzielt. Es ist jedoch
ein magnetisches Rotorblechmaterial zur Durchleitung des Flusses
von den Polen der an dem Rotor 720 montierten Permanentmagnete 726 (2)
erforderlich. Die Permanent magnete 726 sind in Durchsicht
in 15 gezeigt, um die Beziehung zwischen den Polpositionen 726A der
Permanentmagnete und den Öffnungen 790 zu
zeigen, wenn das Rotorblech 722 in den Rotor 720 eingebaut
ist. Die Flussdichte des magnetischen Feldes der Permanentmagnete
ist an ihren Polen 726A am größten und nimmt gegen die Mitte
des Magneten ab. Die Fluss sammelnde vereinnahmende Eigenschaft
des Rotorblechmaterials wird an den Polen 726A der Permanentmagnete
am meisten benötigt,
aber nicht notwendigerweise anvon den Polen entfernten Stellen.
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In
dieser Hinsicht weisen die Öffnungen 790 radial äußere Kanten 790A auf,
die sich zwischen den seitlich gegenüberliegenden Enden 790B der Öffnungen
erstrecken. Die äußere Kante 790A jeder Öffnung 790 ist
an zumindest einem der seitlichen Enden 790B radial weiter
innen in Bezug auf die Außenflächenkante
des Rotorblechs 722 im Abstand zu dieser angeordnet und
nähert
sich der Außenflächenkante
in ihrem Verlauf von dem einen seitlichen Ende weg zu dem gegenüberliegenden
seitlichen Ende hin. Wie in 15 ersehen
werden kann, liegt die mittlere der drei Öffnungen 790 im Wesentlichen unter
einem der Permanentmagnete 726 und hat eine Außenkante 790A,
die sich in einem Abstand zu der Außenflächenkante des Rotorblechs 722 an
beiden seitlichen Enden 790B neben den Polen 726A des
Permanentmagnets befindet. Die anderen beiden Öffnungen 790 liegen
jeweils unterhalb von lediglich einer Hälfte eines Permanentmagnets 726 und
sind im Wesentlichen in Form einer halben Mittelöffnung ausgestaltet. Es ist
ersichtlich, dass somit die Form der Öffnungen 790 mehr
Rotorblechmaterial neben den Polen 726A der Permanentmagnete übrig lässt als
in der Mitte. Auf diese Weise wird so viel Material wie möglich entfernt,
während
die magnetische Funktion des Rotorblechs 722 aufrechterhalten
wird.
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Es
sollte verständlich
sein, dass, obwohl die Polen 726A als mit den physikalischen
Enden der Magnete zusammenfallend dargestellt sind, eine derartige
Beziehung nicht erforderlich ist. In einigen Rotoren (nicht gezeigt)
entsprechen die magnetischen Pole der Permanentmagnete nicht den
physikalischen Enden der Magnetmaterialstücke, die den Permanentmagneten
bilden. In diesem Falle werden die Öffnungen 790 so positioniert,
dass zusätzliches
Material neben den Polen der Permanentmagnete, aber nicht den physikalischen
Enden der Materialstücke, die
die Permanentmagnete bilden, angeordnet ist.
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Das
Ausgleichsrotorblech 722 ist so konstruiert, dass sein
Schwerpunkt im Abstand zu der senkrecht zu dem Rotorblech verlaufenden
Achse, die die Mitte C der Wellenaufnahmeöffnung 740 des Bleches durchdringt,
angeordnet ist. Das Ausgleichsrotorblech 722 ist auf diese
Weise bei der Rotation um die Achse unausgewuchtet, die im Wesentlichen
mit der Drehachse des Rotors 720 (2) unter
Einschluss der Ausbalancierrotorbleche übereinstimmt. Der so konstruierte
Rotor 720 ist bei der Drehbewegung um ein vorbestimmtes
Maß unausgewuchtet,
um die unausgewuchtete Drehbewegung einer Welle 738, mit der
er verbunden ist, zu kompensieren. Die alternativen Bezeichnungen 20, 720 und 38, 738,
die in 2 erscheinen, zeigen an, dass für die Zwecke
dieser Beschreibung entweder der in 1 gezeigte
Rotor 20 oder der unausgewuchtete Rotor 720 in
dem Kompressormotor eingebaut sein kann. Der Rotor 720 kann
mit dem Rotor 20 im Wesentlichen identisch sein, wobei
die Auswuchtrotorbleche 722 einige der zweiten Rotorbleche 24 ersetzen.
Die Ausgleichsrotorbleche 722, wie die der vorstehenden Ausführungsformen,
können
durch Entfernen vom Material aus einer im Wesentlichen dünnen, magnetisch
permeablen Materialbahn, wie z.B. durch Ausstanzen in einem Rotorwerkzeug,
gebildet werden.
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Die
Ausgleichsrotorbleche 722 können z.B. zum Auswuchten der
unausgewuchteten Drehung eines Kompressors 92 einer hermetischen
Kompressor/Motor-Einheit verwendet werden, wie sie allgemein mit 94 in 2 gekennzeichnet
ist. Um die ausgewuchtete Drehbewegung des/der Kompressors/Motor-Einheit 94 zu
erzielen, ist es notwendig, die Unwucht des Kompressors 92 zu
kompensieren. Mit allgemein bekannten Methoden kann die Menge und
die Lage des Ausgleichsgewichts ohne Weiteres bestimmt werden. Mit
dieser Information kann ein Rotorkern, der zum Einreichen der benötigten Kompensation
konstruiert ist, hergestellt werden. Verallgemeinert gesagt, sind
die Ausgleichsrotorbleche 722 mit den ausgewuchteten Rotorblechen
(z.B. den Rotorblechen 22 und 24) abwechselnd
hintereinander angeordnet, um den Ausgleichsrotorkern zu bilden. Insbesondere
werden eine erste Anzahl von Ausgleichsrotorblechen 722 und
eine zweite Anzahl von ausgewuchteten Rotorblechen 22, 24 ausgewählt. Die
Ausgleichsrotorbleche 722 und die ausgewuchteten Rotorbleche 22, 24 werden
in einer vorbestimmten Reihenfolge abwechselnd aufeinander gestapelt,
um einen Rotorkern zu bilden, der eine Unwucht in einem Maße aufweist,
das zum Auswuchten der unausgewuchteten Rotation des Kompressors 94 ausgewählt ist.
Die Auswahl kann durch Steuerung eines Rotorwerkzeugs derart durchgeführt werden, dass
zwischen dem Stanzen ausgewuchteter und der Auswuchtung dienender
Rotorblicke umgeschaltet wird. Es sollte verständlich sein, dass Ausgleichsrotorbleche
mit den Rotorblechen 222, 322, 422, 622 oder
konventionellen Rotorblechen (nicht dargestellt) abwechselnd hintereinander
angeordnet werden können.
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Der
Rotorkern wird mit den Permanentmagneten 726 versehen,
mit dem Stator 50 zusammengebaut und mit der Welle 738 in
einer zu der Welle relativen Ausrichtung verbunden, die den nicht
ausgewuchteten Zustand der Welle ausgleicht. Der Rotor 720 und
der Stator 50 werden an einem Rahmen 54 befestigt.
In der dargestellten Ausführungsform
werden der Kompressor 92 und der Rotor 720 an
der gleichen Welle 738 montiert. Die Kompressoreinheit 94 wird
dann in einer Hülle
oder einem Gehäuse 96 platziert,
die bzw. das hermetisch versiegelt ist. Es sollte verständlich sein,
dass die Verwendung von Ausgleichsrotorblechen 722 nicht
auf den Entwurf von Kompressormotoren 62 beschränkt ist.