NO117243B - - Google Patents

Description

Kortslutningsrotor, særlig for små elektromotorer.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en

kortslutningsrotor, særlig for små elektromotorer som drives med fler-faset veksel-strøm, f. eks. asynkronmotorer, fortrinnsvis for håndverktøy med stor hastighet, såsom roterende filer slipestifter bor og lignende, hvor rotoren består av en lamellert jernkjerne eller jernpulverkjerne hvis lengde er flere ganger dens diameter, og gjennom hvilken der er trukket elektriske ledere i form av metallstaver som er elektrisk for-bundet med hverandre på hver side av jernkjernen. Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en kortslutningsrotor som kan drives med høyt turtall og som har stort igangsetningsmoment og lav vekt.

De hittil fremstilte motorer oppfyller ikke disse krav. ,Dette gjelder først og

fremst like- eller vekselstrømsmotorer med kommutator, som alle må ha en rotor vik-let med forholdsvis tynn tråd. Selv med bakelittinnbakte ankere har driftssikker-heten vært dårlig og maskinens vekt pr. ef-fektenhet for høy. Ved de høye hastigheter som det her er tale om, har trykkluftdrevne maskiner vist seg å være tilstrekkelig kraf-tige, lette og holdbare. Disse maskiner er imidlertid mange ganger dyrere i drift enn elektriske maskiner på grunn av sitt bety-delige luftforbruk, bortsett fra den ulempe at turtallet er utsatt for for store forandrin-ger ved vekslende belastning. Trefasemoto-rer av typen som arbeider ved en frekvens høyere enn nettfrekvensen, dvs. 100—2 000 Hz, og kortsluttet rotor, har hittil vist seg mest egnet f. eks. for roterende filer av hårdmetall. Ved roterende filer bør imidlertid periferihastigheten holdes på om-

trent samme nivå som for slipestifter av samme diameter, dvs. 20—30 m/s, fordi filens og slipeskivens avvirkningsevne og levetid blir størst ved denne periferihastighet. For å oppnå denne periferihastighet bør en fil med f. eks. 6 mm diameter rotere med 60 000—100 000 eller 150 000 omdr./min. For ved de hittil kjente utførelser å tilveie-bringe en rotor med tilstrekkelig fasthet ved disse høye turtal, må akslen utføres temmelig grov, hvilket innebærer at rom-met for de elektriske kraftlinjer i platepakken blir altfor lite hvis rotoren har en så liten diameter (8—15 mm) som det er nød-vendig for de her tilsiktede formål.

De ovenfor nevnte ulemper unngåes ved foreliggende oppfinnelse og likevel får rotoren den nødvendige stivhet. Oppfinnelsen angår således en kortslutningsrotor, særlig for små elektromotorer, hvis lederstaver forbinder de endeskiver som bærer akseltappene med rotorkjernen av blikklameller, og oppfinnelsen utmerker seg ved at minst én del av lederstavene består av berylliumkobberlegering som er herdet ved varmebehandling etter sammenbygningen med rotoren.

Den ifølge oppfinnelsen utførte rotor oppfyller derved på tilfredsstillende måte

de krav som kan stilles til rotoren for en elektromotor for drift av roterende hånd-verktøy. Motoren kan utføres praktisk talt så liten man ønsker, og de gode egenskaper bibeholdes likevel både med hensyn til hurtighet, stor startmoment, fasthet m. m. Den kan til og med utføres så liten at den kan anvendes av en tannlege og behøver ikke å ha større diameter enn en blyant.

Hvis man anvender bor av hårdmetall, skulle tannbehandlinger kunne utføres nes-ten smertefritt som følge av den høye hastighet motoren ifølge oppfinnelsen når, fordi friksjonsvarmen da praktisk talt i sin helhet bortføres sammen med de bortslipte partikler av tannsubstansen.

Ved å utføre rotoren som angitt vil den lamellerte jernkjerne få en slik støtte av lederstavene, som samtidig virker som bol-ter som holder blikkpakken sammen, at den kan drives med de høye turtall som den store slipehastighet krever. Som følge av sakkingen som er meget stor (såsom 50

—100 pr./min.), er det også av særlig be-tydning å kunne bygge rotoren opp av en lamellert kjerne. Ved utførte forsøk med forskjellige materialer har det vist seg at de kjente kobberlegeringer med noen pro-sent beryllium er særlig godt egnet (f. eks. 98,2 % Cu, 0,3 % Be, 1,5 % Ni eller 97,75 % Cu, 1,95% Be, 0,3% Co). De kan herdes ved varmebehandling etter at de er inn-montert i motoren og oppnår derved en hårdhet på ca. 300 Brinell og er overordent-lig holdbare mot utmatningspåkjenninger. Som følge av at lederne trekker seg sammen når de avkjøles fra herdetemperatur, vil platepakken komme til å danne en meget kompakt masse, særlig hvis platene planeres ved slipning, en prosess som i og for seg er egnet til å forbedre platekvalite-ten ved at platens ytre hud, som alltid har høyere hysteresistap enn platens indre, fjernes. I dette tilfelle må en tynn isola-sjonsfilm eller oksydfilm anbringes på platene etter slipningen. Hvis man vil oppnå høyeste kvalitet av den fremstilte rotor med hensyn til fasthet likeoverfor meka-niske og elektriske påkjenninger, bør de to endestykker presisjonsfremstilles av umag-netisk stål. Berylliumbronse-stavene utfø-res av trukket eller rettet materiale da presstøpning alltid medfører fare for porø-sitet med derav følgende svekkelse av ma-terialet og høyere elektrisk motstand i en del av eller i alle stavene. Rotorstavene innlegges i hull i endestykkene og loddes derpå sammen med bronse i endene i en i hvert endestykke utdreiet renne, slik at der fåes en kortslutning i denne. Deretter var-mebehandles (aldres) rotoren, hvorved be-rylliumbronsen herdner og trekker rotorens platekjerne (platepakke) sammen med stor kraft til en kompakt masse. Tilslutt presi-sjonsslipes rotoren til nøyaktig mål og ut-balanseres i en utbalanseringsmaskin og rusprøves ved et passende turtall (75 000— 200 000 omdr./min.). Oppfinnelsen skal forklares under hen- visning til tegningene, hvor fig. 1 viser et lengdesnitt av rotoren, fig. 2 samme sett fra enden, fig. 3 i større målestokk et ra-dialsnitt av rotoren gjennom jernkjernen, fig. 4 et lengdesnitt av et elektrisk hånd-verktøy med en rotor ifølge fig. 1—3 og fig. 5 et lengdesnitt av en modifisert utførelse av rotoren.

Ved det på fig. 1 viste eksempel er jernkjernen betegnet med 1 og kan enten være bygget opp av en stabel av sirkulære plater med utstansede hull for lederne, eller være utført slik at rotorlederne i en form om-støpes med en masse som består av en syn-tetisk harpiks som inneholder en passende mengde jernpulver. Lederne er betegnet med 2 og består av elektrisk ledende staver med hensiktsmessig tverrsnittsform og kortsluttet i hver ende ved hjelp av delene 3 henh. 4, hvorav førstnevnte kan være utformet med et viftehjul 5 og et konisk hull 6, hvori kan innsettes en aksel som fastholdes ved hjelp av en skrue i det gjengede hull 7. Delen 4 er utformet med en lager-tapp. Delene 2, 3, 4 og 5 er utformet slik at de med fordel kan fremstilles i en eneste arbeidsgang, f. eks. ved støpning (presstøp-ning).

Ifølge fig. 3 er lederne utført med drå-peformet profil for at lederstavene skal få størst mulig overflate med bibehold av størst mulig jern tverrsnitt for den magnet-iske fluks.

Et lengdesnitt av et komplet elektrisk håndverktøy med variabel hastighet er vist på fig. 4. Motoren er utført i henhold til. oppfinnelsen og består fortrinnsvis av en to-polet tre-fasemotor med en spennhylse for å fastholde verktøyet. Motoren drives av en fortrinnsvis flerfaset vekselstrøm med variabel frekvens som kan frembringes av et omformeraggregat som kan tilsluttes et en-fasevekselstrømnett og bestå av en like-retterdel med glatningsinnretning, kom-muterings- (strømretter-) anordning og transformator. Den kortsluttede rotor er betegnet med 8 og er i ett med en vifte 9. Statorplatene er betegnet med 10 og stator-viklingen med 11. Motorens hus, som i sin ene ende er utformet for opptagelse av et kulelager 13 og på sin annen ende ved hjelp av lokket 14 bærer et kulelager 15, er betegnet med 12. En skiveformet fjær 16 tryk-ker over kulelagret 15 rotoren 8 frem mot kulelagret 13 for å eliminere slark. Viften 9 suger luft gjennom motoren, slik at kjøle-luft strømmer inn gjennom hullene 17 og blåses ut gjennom hullene 18.

Verktøyet som i det viste eksempel er en fil 19, fastholdes til rotoren 8 ved hjelp av en spennhylse som består av et hylse-legeme 20 med en konisk tapp 21 samt hylsen 22, fjærringen 23 og overfallsmut-teren 24. Fjærringen 23 tjener til å trekke ut hylsen 22 når verktøyet skal løsnes. For at verktøyet skal bli så kort som mulig og bøyemomentet fra verktøyet følgelig bli så litet som mulig, er fastspenningskonusen 21 anordnet innenfor kulelageret 13 i motorens indre, slik at rotoren vil understøttes av kulelageret 13 ved hjelp av fastspen-ningslegemets 20 tapp.

Ved utførelseseksemplet på fig. 5 har tilsvarende deler samme betegnelser som på fig. 1, idet platepakken er betegnet med 1, lederne med 2 og endestykkene med 3 og 4, hvilke hensiktsmessig er utført av stål. En påkrympet ring med vifteblad er betegnet med 3'. I endestykkene 3 og 4 er anordnet omkringløpende renner 5', og lederstavene 2 er innført i aksiale hull i endestykkene 3 og 4, slik at de med sine ender stikker inn i rennene 5, hvoretter de er blitt fastloddet til endestykkene ved lod-ning i rennene. Loddematerialet som f. eks. kan være bronse, danner altså kortslut-ningsringer 6'. Hullene for stavene 2 kan også være åpne ved endestykkenes 3 og 4 periferi. Stavene består av berylliumkob-ber.

Claims (4)

1. Kortslutningsrotor, særlig for små elektromotorer, hvis lederstaver forbinder de endeskiver som bærer akseltappene med rotorkjernen av blikklameller, karakterisert ved at minst én del av lederstavene består av berylliumkobberlegering som er herdet ved varmebehandling etter sammenbygningen med rotoren.

2. Rotor ifølge påstand 1, karakterisert ved at lederstavenes berylliumkobberlegering har i det vesentlige følgende sammen-setning: ca. 98,2 % Cu, ca. 0,3 % Be og ca. 1,5 % Ni.

3. Rotor ifølge påstand 1, karakterisert ved at lederstavenes berylliumkobberlegering har i det vesentlige følgende sam-mensetning: ca. 97,7 % Cu, ca. 2,0 % Be og ca. 0,3 % Co.

4. Rotor ifølge påstand 1, 2 eller 3, karakterisert ved at de blikklameller som danner rotorkjernen, er slipt planparallelt på sideflatene og forsynt med et tynt iso-lasjons- eller oxydskikt.