SE500596C2 - Elektrisk synkronmotor - Google Patents

Description

2 axiell förspänning av magnetlaminatet till en spänningsnivå som är högre eller lika med förekommande böjspänningar förorsakade av belastning under arbete. Den hålformiga cylindern som bildas av laminatskivorna kommer härvid att fungera som om den vore av en solid kropp med samma styvhet och draghållfasthet som för tryckbelastning och böjning.

En förutsättning för att en sådan förspänning ska uppnås och kvarstå i magnetskivepaketet är att det mellan skivorna befintliga isoleringsmaterialet uppvisar en mycket hög och temperaturoberoende elasticitetsmodul och som inte kryper under hög belastning. Dessa egenskaper har endast oorganiska isoleringsmaterial, som exempelvis aluminiumoxid. Överföring av vridmoment från den aktiva delen hos en lång smal rotor till en spindel med liten diameter har också visat sig vara ett besvärligt problem för högt belastade motorer. Magnetskivor monterade med presspassning eller limning lossnar till följd av förvridning av spindeln i kombination med temperaturförändringar. Den axiella förspänningen löser detta problem också.

Rotorutformningen enligt uppfinningen är speciellt lämplig för s.k. spårlös synkronmaskin som medger hög rotationshastighet men som kräver ett tjockt magnetmaterial i magnetflödets riktning för att kompensera för det stora luftgapet. En tjock magnetkärna begränsar emellertid spindeldiametern.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till bifogade ritning. -~.._ LW Lø- \J kJ :J Ritningsförteckning: Fig 1 visar ett längdsnitt genom en elektrisk synkronmotor enligt uppfinningen.

Fig 2 visar separat ett längdsnitt genom rotorn i motorn i Fig 1.

Fig 3 är en delvy i större skala av rotorn.

Fig 4 är ett tvärsnitt av rotorn såsom indikeras av linjen IV-IV i Fig 2.

Motorn enligt uppfinningen innefattar en stator 10 vilken utgörs av ett cylindriskt hus 11, två ändväggar 12, 13, lindningar 14 och en rörformig kärna 15 som omger lindningarna 14, samt en rotor 16. Rotorn 16 är lagrad i lager 18, 19 i statorns ändväggar 12, 13 och består av en central spindel 20, ett antal magnetskivor 21 vilka är separerade av skikt 17 av isolerande material. Se Fig 3.

Vart och ett av de isolerande skikten 17 består av en folie av aluminiumoxid som uppvisar en mycket hög och temperaturoberoende elasticitetsmodul. Aluminiumoxiden tål dessutom mycket hög belastning utan att krypa.

Skivorna 11 har alla samma tjocklek vilken är så vald att att virvelströmsförlusterna med säkerhet understiger 40 % av de förluster som uppstår i en magnetkärna utformad i ett stycke. Den önskade tjockleken kan fås ur ekvationen: F = C å% 2 lf x där F är virvelströmsförlusterna i magneterna. :- f. fi- '~»~Ä'-4 4 C är en konstant som är beroende av geometrin, lindningarna och materialegenskaperna. å% är derivatan av strömmen vid switchning, J* är den kritiska längden hos virvelströmsbanan, dvs skivtjockleken. x är antalet skivor som täcker rotorns aktiva längd.

Skivorna 21 är axiellt sammanpressade mellan hylselement 23, 24 på spindeln 20 till en förspänningsnivå som är tillräckligt hög för att tillförsäkra att inga lokala dragspänningar till följd av böjkrafter uppstår i magnetmaterialet eller i de isolerande skikten 17.

Traven av förspända skivor 21 bildar en ihålig cylindrisk kärna 22 som har ett litet antal poler, företrädesvis två. Se Fig 4. I vissa tillämpningar kan två par poler vara lämpliga. Alla skivorna 21 är anordnade med polerna riktade åt samma håll.

Ett av hylselementen 23 är axiellt uppstött av en ansats 25 på spindeln 20, under det att den andra hylsan 24 uppbackas av en mutter 26 som samverkar med en gänga 28 på spindeln 20. Vid monteringen av rotorn 16, dras muttern 26 till så att sträckgränsen i spindelmaterialet uppnås för att därigenom åstadkomma den högsta möjliga förspänningen hos magnetkärnan 22. De obefintliga kryptendenserna hos det oorganiska isoleringsmaterialet tillförsäkrar att förspänningen i magnetkärnan 22 kvarstår.

Genom förspänning av magnetkärnan 22 som beskrivs ovan 5 kommer denna att fungera som ett böjstyvt konstruktione- element som tar upp de böjkrafter som verkar på rotorn 16. Detta innebär i sin tur att andelen magnetmaterial i förhållande till inaktivt rent konstruktionsmaterial i rotorn 16 innanför statorkärnan 15 överstiger 55 % i volym.

Såsom visas i Fig 1 och 2 har rotorn 16 ett högt längd/ diameterförhållande, företrädesvis överstigande 3, vilket innebär att den har ett lågt tröghetsmoment i förhållande till avgiven effekt. Detta gör motorn lämplig för användning i kraftverktyg, i synnerhet mutterdragare där ett lågt tröghetsmoment är viktigt för att reducera oönskade momentöverskott vid åtdragning av s.k. stumma skruvförband, dvs skruvförband med en brant momenttillväxt i förhållande till rotationen.

Claims (2)

f' fo. f". »_ ä) u 6 Patentkrav

1. Elektrisk synkronmotor, innefattande en stator (10) med elektriska lindningar (14), en rotor (16) innefattande en spindel (20) och en magnetkärna (22) i form av ett antal ringformiga magnetskivor (21) staplade på spindeln (20) och separerade elektriskt från varandra av skikt (17) av isolerande material a v att rotorn (16) har ett att nämnda k ä n n e t e c k n a d längd- diameterförhållande överstigande 3, isolerande material utgörs av ett oorganiskt material, och att nämnda magnetskivor (21) är axiellt förspända mot varandra genom inspänning mellan ansatser (23, 24) på spindeln (20) för åstadkommande av en rotor med hög böjstyvhet.

2. Motor enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda isolerande material består av en folie av aluminiumoxid.