CH676069A5 - - Google Patents

Description

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CH676 069 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor, insbesondere für Servoantriebe, mit einem in einem Gehäuse angeordneten Stator und einem mit einer Vielzahl von Permanentmagneten bestückten und in den Gehäusedeckeln gelagerten Rotor.

Derartige Motoren sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt und kommen in sehr vielen Bereichen zum Einsatz. Insbesondere beim Einsatz als Servomotor werden hohe Anforderungen an Stellgenauigkeit, Positionsinformation der Rotorsteliung und Positionshaltung des Rotors bei Stillstand gestellt. Es werden nach Möglichkeit kurze Reaktionszeiten angestrebt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, all diese Funktionen auf möglichst kleinem Raum zu vereinigen. Herkömmliche Motoren benötigen relativ viel Raum, wenn neben dem Rotor noch eine Bremse oder ein Geber (Sensor) einzubauen sind. Dabei werden diese Zusatzeinrichtungen normalerweise an die Motorachse angekuppelt, was zu einer grossen Einbaulänge führt.

Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, dass der Rotor einen an einem Ende offenen, dünnwandigen zylindrischen Topf aufweist, welcher über seinen Boden mit der Rotorachse drehfest, Jedoch lösbar verbunden ist, wobei auf der Aussenwand des zylindrischen Topfes eine Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten Ringen aus magnetisierbarem Material aufgereiht und festgehalten sind, auf deren Aussen-seite die Vielzahl stabförmiger Permanentmagneten parallel zur Rotorachse angeordnet sind.

Dadurch erzielt man einen trägheitsarmen Rotor, welcher auf seiner Innenseite genügend Platz für den Einbau von speziellen Einrichtungen frei hält.

Eine besondere Ausbildungsform der Erfindung besteht darin, dass im Innern des zylindrischen Topfes, zwischen der Innenwand des zylindrischen Topfes und der Rotorwelle, eine Einrichtung zum bremsen des Rotors angeordnet ist, welche über Bremsbeläge auf den zylindrischen Topf einwirken kann.

Eine weitere besondere Ausführungsform besteht darin, dass zwischen der Innenwand des zylindrischen Topfes und der Rotorwelle ein Sensor angebracht ist, der zur Erkennung und Weiterieitung von Markierungen auf der Rotorwelle oder der Innenseite des zylindrischen Topfes bzw. zur Ermittlung der Stellung des Rotors dient.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Rotors kann beispielsweise eine Bremse in das Motorgehäuse integriert werden, ohne dass dadurch die Abmessungen des Motors vergrössert werden. Im weiteren bringt die Reduktion der Rotorträgheit weitere Vorteile mit sich, beispielsweise wird die Anfahr- und Bremszeit verringert, ein besseres Schwingungsverhalten erreicht und das Gewicht reduziert.

Eine besondere Ausführungsform der Bremseinrichtung besteht darin, dass sie einen festen mit dem Gehäuse verbundenen Teil, welcher eine axiale Wicklung enthält, und einen axial beweglichen Teil aufweist, an welchem Bremsbeläge angebracht sind, und der bei Unterbruch der Stromzuführung zum Motor mittels Federkraft an einen Bremsbelag am zylindrischen Topf angedrückt wird, jedoch durch Induktion des Erregerstroms des Stators in der Wicklung des festen Teils der Bremseinrichtung axial gegen den Federdruck derart verschiebbar ist, dass die Bremsbeläge der Bremseinrichtung und des Topfes voneinander gelöst werden und somit als Stillstandsbremse wirkt.

Die Erfindung wird aufgrund eines Ausführungsbeispiels im folgenden noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen erfindungs-gemässen Synchronmotor mit einer Bremseinrichtung.

Der in Fig. 1 gezeigte Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Synchronmotor zeigt in seiner oberen Hälfte die Bremseinrichtung 7 im gebremsten Zustand, in der unteren Hälfte die Bremseinrichtung 7 in offenem, ungebremsten Zustand. Der Stator ist an der Innenwand des Motorgehäuses 1a angebracht und ist in bekannter Weise aufgebaut. Der Rotor 3 ist in den beiden Gehäusedeckeln 1b gelagert, wobei auf einer Seite die Rotorwelle 3 verlängert aus dem Gehäusedeckel herausragt und als Abtriebswelle dient. Ein dünnwandiger, zylindrischer Topf 4 ist über seinen Boden 4a drehfest mit der Rotorwelle 3 verbunden. Auf seiner äusseren Oberfläche sind eine Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten Ringen 5 aufgereiht und festgehalten. Wiederum auf der durch die Ringe 5 gebildeten Oberfläche sind eine Vielzahl von stabförmigen Permanentmagneten 6 aufgereiht. Diese besitzen jeweils, radial betrachtet, alternierende Polarität. Dieser derart aufgebaute Synchronmotor besitzt nun innerhalb des zylindrischen Topfes 4 bis zur Rotorweile 3 genügend Raum zum Einbau von speziellen Zusatzeinrichtungen.

Insbesondere eignet sich dieser Raum zum Einbau einer Bremseinrichtung 7, wie er in dieser Figur dargestellt ist. Die Bremseinrichtung besteht aus einem feststehenden Teil, der am rechten Gehäusedeckel 1 b angebracht wird, und aus einem axial verschiebbaren Teil 10, welcher die Bremsbeläge 11 zum Bremsen des Rotors 3 aufweist. Im feststehenden Teil der Bremseinrichtung 7 ist eine radiale Wicklung 9 angebracht. Wird zum Betrieb des Motors Spannung an die Statorwicklung angelegt, so wird in der Wicklung 9 Spannung induziert und ein Magnetfeld aufgebaut, welches den Kopf 10a des beweglichen Teils der Bremseinrichtung 10 in axialer Richtung derart verschiebt, dass sich die Bremsbeläge 11 der Bremseinrichtung und die Beläge 12 des Topfes 4 voneinander lösen und den Rotor 3 freigeben, wie in der unteren Hälfte von Fig. 1 dargestellt.

Wird die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen, wird auch das induzierte Magnetfeld aufgehoben und der bewegliche Teil 10 der Bremseinrichtung wird durch die Feder 14 axial in die andere Richtung verschoben, wodurch die Bremsbeläge 11, 12 zum Eingriff kommen und der Rotor abgebremst wird. Dadurch wird eine Stillstandbremsung erreicht und der Rotor lässt sich nur noch mit grossem Kraftaufwand auf die Abtriebswelle bewegen. Durch die raumsparende Ausbildung des Motorrotors 3, 4 ist

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dabei der Platzbedarf trotz einer zusätzlichen Funktion des Motors im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen mit angekoppelten Bremseinrichtungen und dergleichen nicht gestiegen.

Selbstverständlich können auch andere Einrichtungen wie zum Beispiel ein optischer Sensor anstelle oder zusätzlich zu der Bremseinrichtung in einem derart ausgebildeten Synchronmotor entsprechend dem Verwendungszweck eingebaut werden.

Dank der erfindungsgemässen Konstruktion des Motors ist es mit geringstem Aufwand möglich, die Rotorwelle oder ggf. den Rotor entsprechend den gestellten Anforderungen auszuwählen und einzubauen. Dies erlaubt eine optimale Lagerhaltung der Motorkomponenten, welche einen Zusammenbau der Motoren mit den jeweils gewünschten Rotoren erlaubt.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Synchronmotor (1), insbesondere für Servoantriebe, mit einem in einem Gehäuse (1 a) angeordneten Stator (2) und einem mit einer Vielzahl von Permanentmagneten (6) bestückten und in den Gehäusedeckeln (1b) gelagerten Rotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) einen an einem Ende offenen, dünnwandigen zylindrischen Topf (4) aufweist, welcher über seinen Boden (4a) mit der Rotorachse lösbar verbunden ist, wobei auf der Aussenwand des zylindrischen Topfes (4) eine Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten Ringen (5) aus magnetisierbarem Material aufgereiht und festgehalten sind, auf deren Aussenseite die Vielzahl stabförmiger Permanentmagneten (6) parallel zur Rotorachse angeordnet sind.

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (5) aus Dynamoblech bestehen und mit einem elektrisch isolierenden Belag versehen sind.

3. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (5) aus gesintertem, magnetisierbarem Material bestehen.

4. Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des zylindrischen Topfes (4), zwischen der Innenwand des zylindrischen Topfes (4) und der Rotorwelle (3), eine Einrichtung (7) zum Bremsen des Rotors angeordnet ist, welche über Bremsbeläge (11) auf den zylindrischen Topf (4) einwirken kann.

5. Synchronmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) zum Bremsen des Rotors (3) einen festen, mit dem Gehäuse (1b) verbunden Teil, welcher eine axiale Wicklung (9) enthält, und einen axial beweglichen Teil (10) aufweist, an welchem Bremsbeläge (11) angebracht sind, und der bei Unterbruch der Stromzuführung zum Motor mittels Federkraft an einen Bremsbelag (12) am zylindrischen Topf (4) angedrückt wird, jedoch durch Induktion des Erregerstroms des Stators in der Wicklung (9) des festen Teils der Bremseinrichtung (7) axial gegen den Federdruck derart verschiebbar ist, dass die Bremsbeläge der Bremseinrichtung (11) und des Topfes (12) voneinander gelöst werden und somit als Stillstandsbremse wirkt.

6. Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenwand des zylindrischen Topfes (4) und der Rotorwelle (3) ein Sensor angebracht ist, der zur Erkennung und Weiterleitung von Markierungen (14) auf der Rotorwelle (3) oder der Innenseite des zylindrischen Topfes (4) bzw. der Stellung des Rotors dient.

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