FI117582B - Kestomagneettikoneen roottorirakenne - Google Patents

Description

117582

KESTOMAGNEETTIKONEENROOTTORIRAKENNE

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen kestomagneeteilla magnetoidun tahtikoneen roottoriin.

Kestomagneeteilla magnetoiduissa tahtikoneissa on ehdotettu useita ratkaisuja kestomag-5 neettien sijoittamiseksi ja kiinnittämiseksi. Kestomagneetit on sovitettu joko roottorin pinnalle tai roottorin levypaketin sisään muodostettuihin aukkoihin, jolloin puhutaan vastaavasti pintamagneeteista tai upotetuista magneeteista. Pintamagneetit on asennettu olennaisesti roottorin kehän suuntaisesti, jolloin roottorin navan muodostaa olennaisesti kesto-magneetti. Upotetut magneetit on asennettu samalla tavalla roottorin kehän suuntaisesti tai 10 sellaiseen asentoon, että kahden tai useamman magneetin väliin ja yhteisvaikutuksesta syntyy roottorin napa. Kestomagneetit voivat olla esimerkiksi V-asennossa toisiinsa nähden.

Kestomagneettien asennoilla ja sijoittamisella pyritään tuottamaan paras magnetointiteho ja paras mekaaninen ratkaisu koneen sovelluskohteeseen. Synnytettävän kokonaismagne- tointitehon lisäksi olennaista on magnetointitehon tehokas hyödyntäminen halutun vaiku- 15 tuksen aikaansaamiseksi. Eräs erittäin merkityksellinen tekijä häiriöttömän ja tehokkaan toiminnan turvaamiseksi on koneen ilmaväliin kehitetyn magneettivuon vaihtelu. Yleisenä tavoitteena on muodostaa mahdollisimman sinimuotoisesti vaihteleva ilmavälivuo. Upote- ·*·,. tuilla magneeteilla toteutettu kestomagnetoitu tahtikone, jossa on ilmavälivuola saamaan ♦ : sinimuotoiseksi roottorin ulkokehää muotoilemalla on tunnettu esimerkiksi julkaisusta • * · v .

: 20 EP0955714. Roottorin muodostavat levyt on ulkoreunoiltaan leikattu aaltomaisiksi siten, *:**: että navan keskikohdalla ilmavälin pituus on pienempi kuin navan reunoilla.

• · ·

• -S

Koneissa, joissa kestomagneetit on sovitettu roottorin pinnalle, ei edellä kuvattu menettely • · • ♦ · ole mahdollista, koska uloimpana osana ovat kestomagneettikappalcct. Kestomagneettien muotoilu taas on vaikeaa ja kallista materiaalin kovuuden ja ominaisuuksien vuoksi. Toi- ··»· .*··. 25 saalta roottorin ulkokehän muotoileminen vastaavasti ja kestomagneettien kiinnittäminen • · · ,* . muotoiltuun pintaan on useimmiten hankalaa.

* · · * · · • · *:**: Keksinnön tarkoituksena on luoda uusi kestomagnetoidun tahtikoneen roottori, jossa ko- ·*·*. neen ilmaväliin syntyy mahdollisimman edullisesti jakautunut ilmavälivuo. Tämä aikaan- • t ·*·.: saamiseksi keksintö tunnetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan ominaispiirteistä.

* · 30 Keksinnön eräillä muilla edullisilla suoritusmuodoilla on epäitsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkit.

117582

2 ' I

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan napakenkä muotoiltua siten, että ilmavälivuo on olennaisen sinimuotoinen, jolloin koneen vääntömomentti on tasainen ja yliaallosta johtuvat tärinät ja äänet ovat pieniä. Napakengän muotoilu juuri halutuksi on helppoa komposiittimateriaalin ominaisuuksien johdosta. Valmistusteknisesti keksinnön mukainen ratkai-5 su on edullinen. Osat voidaan valmistaa erikseen ja osista voidaan koota roottorin navat ilman, että roottorin varsinaiseen runkorakenteeseen tai roottorilevypakkaan tarvitsee puut-tua.

Pulverimetallista valmistettu komposiittimateriaali on paitsi valettavissa haluttuun muotoon, myös muokattavissa edullisen magneettisen suuntauksen toteuttamiseksi. Ratkaisulla 10 saavutetaan osaltaan pienet rautahäviöt, koska komposiittimateriaalissa ei esiinny pyörre-virtoja.

Keksinnön mukainen kerrosrakenne suojaa kestomagneetteja demagnetoitumiselta esimerkiksi koneen oikosulkutilanteessa. Keksinnössä ehdotettu ratkaisu lisää korroosiosuojaa ja kestomagneettien kiinnitys on useissa sovelluksissa helpompaa. -

15 Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti sen erään suoritusmuodon avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa J

,, - kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen navan osia, ? * · * ·· :.j.: - kuvio 2 esittää keksinnön mukaista napaa kiinnitettynä roottoriin.

• « · • · · ···

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisen koneen kestomagneettinavan rakenne 2. Ra-20 kenne koostuu kestomagneetista 6, jonka alareuna 4 on vasten roottorin runko, jonka muo- • · · · dostaa esimerkiksi levyistä koottu levypakka. Kestomagneetin alareuna 4 kuvion csimer- 1 ♦ · * kissä on hieman kovera vastaten koneen roottorin ulkokehää. Kestomagneetti voi koostua * ··♦ useasta erillisestä palasta, jotka on asetettu vierekkäin, jolloin ne yhdessä muodostavat yh- ! • · * · i; :***: den kestomagneettinavan. Kestomagneettipaloja voi olla useita sekä roottori akselin suun- • · · : .·] : 25 nassa että roottorin kehän suunnassa. Yhden navan kestomagneettipalat on muodostettu j • · · • · siten, että kunkin palan N-napa on vasten roottorirunkoa ja S-napa kohden ilmaväliä δ (ku- f vio 2) ja staattoria kuten kuvassa on esitetty, tai vastaavasti S-napa vasten roottorirunkoa ja * · N-napa vasten ilmaväliä ja staattoria. Navan vierekkäiset kestomagneettipalat on liimattu * * * sopivalla liimalla toisiinsa sivupinnoistaan.

117582 3

Kestomagneettipalojen päälle asennetaan napakenkä 12, joka on valmistettu pulverimetal-lista ja joka omaa hyvän magneettisen permeabiliteetin ja pienet rautahäviöt. Edullisesti napakengät 12 on muodostettu useista, koneen aksiaalisuunnassa rinnakkaisista paloista, jolloin niiden käsittely on helppoa. Tangentiaalisuunnassa napakengän pituus on olennai-S sesti navan levyinen ja napakengän ilmavälin δ puoleinen ulkopinta on muotoiltu siten, että ilmavälivuo muodostuu halutuksi, so. mahdollisimman tarkoin sinimuotoa vastaavaksi.

Kun napakenkä 12 ulottuu usean kestomagneettipalan yli, napakenkä 12 sitoo myös kes-tomagneettipalat yläpuolelta yhteen. Kestomagneettipalat ja napakenkä 12 muodostavat siten yhdessä lujan kerrosrakenteen. Napakenkä suojaa myös kestomagneetteja demagnc-10 toitumiselta esimerkiksi koneen oikosulkutilanteessa. Napakenkä on edullisesti valmistettu pehmeämagneettisesta komposiitista (soft magnetic composite, SCM), jota myydään esimerkiksi nimellä SOMALOY®. Komposiittimateriaali on valmistettu pulverimetallitckmi-kalla ja sillä on suuri tiheys ja hyvät magneettiset ominaisuudet.

Napakengän päälle on sovitettu kuorirakenne 8, joka on muotoiltu napakengän muotoa 15 vastaavaksi, jolloin kuorirakenteen päällyspinta 10, joka on kohti koneen ilmaväliä, on samalla tavalla kaareva kuin napakengän ulkopinta. Kuorirakenteen reunaosat 14 ovat sisäpinnoiltaan vasten kestomagneetin 6 reunaa. Reunaosat 14 paksunevat hieman roottorin puoleisessa päässä, jolloin kiinnityspalkki vastaa kuvion 2 yhteydessä kuvatulla tavalla reunaosan 14 ulkopintaa. Kuorirakenne on valmistettu tarkoitukseen sopivasta kuituvahvis-: 20 teisestä muovista. Kuorirakenne on tehty esimerkiksi hakemusjulkaisussa WO02103882 | : kuvatulla tavalla.

• · * ····· • · .·. Kuviossa 2 on kuvattu kuvion 1 osista koottu rakenne kiinnitettynä roottorin 16 ulkokehäl- * »♦·* .···. le. Kestomagneetti 6 on liimattu koveralta alapinnaltaan vasten roottorin kuperaa ulkoke- * * ri ♦ · · . : : hää 18. Kuorirakenteen reunaosat 14 on levennetty ja niiden ulkopintaa 20 vasten on sovi- f 25 tettu kiinnitystanko 22, joka on pulteilla 24 kiinnitetty roottoriin 16. Myös tältä osin viita- ·»·· .***. taan hakemusjulkaisuun W002103882. Koneen staattorin sisäkehä on merkitty katkovii- « · · y . valla 26. Keksinnön mukaisesti kestomagneettinavan etäisyys staattorin sisäkehästä on • «· pienempi navan keskikohdalla, mitta C, kuin vastaava etäisyys navan reunalla, mitta E.

· :***: Keksintöä sovellettaessa monet variaatiot ovat mahdollisia. Kestomagneettipalat voivat :\i 30 olla muodostettu useasta osasta, jolloin eri koneissa voidaan navan kestomagneetit muo dostaa esimerkiksi moduulimittaisista paloista. Edullisesti kestomagneettinapa on valmis- , , : 4 117582 tettu yhtenäiseksi rakenteeksi etukäteen, joka konetta valmistettaessa kiinnitetään rootto-; riin. Roottori voi olla valmistettu levypakasta tai yhtenäisestä kappaleesta.

Kuvion 2 esimerkissä roottorin ulkokehä on kaareva. Roottorirunko voi olla myös valmistettu siten, että napojen kohdalla on tasomaiset pinnat, joihin naparakenne kiinnitetään.

5 Kestomagneetin alapinta on tällöin vastaavasti tasomainen. Kestomagneetin ja roottorin runkorakenteen välissä voi myös olla aluslevy, jonka välityksellä naparakenne liittyy roottorin runkoon. Edullisesti aluslevy tällöin kuuluu myös naparakenteeseen.

Keksintöä on edellä kuvattu sen eräiden suoritusmuotojen avulla. Esitystä ei kuitenkaan ole katsottava patentin suojapiiriä rajoittavana, vaan toteutusmuodot voivat vaihdella seuraavi- i 10 en patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

* · • * · ··· * · · • · « • · · • · · • « « ....

• φ * · « * * • · · • I ····' « * · • · • · ' '1, ···..

• .

* · * Φ Φ Φ Φ • * · ...

• · * * • · • * · Φ ΦΦ • * • · · · · • * Φ Φ • · · Φ * * * « « • Φ * Φ · · • ·

Claims (4)

117582

1. Kestomagneeteilla magnetoidun tahtikoneen roottori, jossa roottorin runkorakenteeseen ilmavälin (δ) puoleiselle pinnalle on sovitettu naparakenne (2), jolloin kussakin napa-rakenteessa (2) on ainakin yksi kestomagneetti (6) ja sen päälle sovitettu kuorirakenne (8), 5 tunnettu siitä, että kestomagneetin (6) ja kuorirakenteen (8) väliin on sovitettu magneettisesta komposiitista valmistettu välikerros (12).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että navan ulkopinta on muotoiltu niin, että kestomagneettien (6) ilmaväliin (δ) muodostama magneettivuo on jakautunut olennaisesti sinimuotoisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että kestomagneetit (6) on kiinnitetty suoraan roottorin runkorakenteeseen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että kestomagneetit (6) on kiinnitetty roottorin runkorakenteeseen (16) aluslevyn välityksellä. ·« i • · « ·· __ ·♦ · · • · · ... -¾ • · · • · · v1 * · · • · · · · * 1 ·· % • ···.£ • · · · ♦ · · ♦ • · · • · • · ‘1 ««» ··· ··♦· • · • · • # · « • · · • ·♦ • 1 • · · · · * · · · t 1 « « « « · • · • « · • «· • · 117582