DE69007244T2

DE69007244T2 - Motor mit Magneten der Flusskonzentrationsbauart.

Info

Publication number: DE69007244T2
Application number: DE69007244T
Authority: DE
Inventors: Bendahmane Bouziane; Alain Cuenot
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Parvex Dijon Fr
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1990-12-03
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2010-12-04
Also published as: EP0431514A1; JPH04340340A; ES2050917T3; EP0431514B1; DK0431514T3; FR2655784A1; FR2655784B1; DE69007244D1; US5091668A; ATE102765T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor mit Magneten und mit Flußkonzentration.
Der nächstliegende Stand der Technik auf diesem Gebiet wird von der Druckschrift EP-A-0 327 470 gebildet.
Diese Druckschrift beschreibt einen Rotor einer elektrischen drehenden Maschine mit Dauermagneten und mit Flußkonzentration, wobei der Rotor eine Buchse aus unmagnetischem Material aufweist, die von der Antriebswelle durchquert wird, mit der sie fest verbunden ist, indem diese feste Verbindung mittels Rändelung auf der Antriebswelle erhalten wird, die mit der Oberfläche der Buchse aus unmagnetischem Material zusammenwirkt, die mit Gewalt auf die Antriebswelle aufgeschoben wird.
Bei einer solchen Konstruktion ist die Buchse Beanspruchungen unterworfen, die die elastischen Grenzen der verwendbaren unmagnetischen Materialien überschreiten. Daraus entstehen kurzfristig Abstände, die zur Beschädigung des Motors führen können. Diese Erscheinung wird bei hohen Geschwindigkeiten verstärkt, so daß der bekannte Motor unfähig zum Betrieb bei diesen Geschwindigkeiten wird. Andererseits erzeugen die unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten der unmagnetischen und magnetischen Materialien bei der unvermeidlichen Erwärmung des Motors im Betrieb sehr störende positive Montageabstände.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Motor herzustellen, bei dem der Rotor nicht die erwähnten Nachteile aufweist.
Ein anderes Ziel ist die Herstellung eines Motors in Modulbauweise, um mit den gleichen mechanischen Elementen, die in mehr oder weniger großer Anzahl zusammengebaut werden, Motoren zu bilden, deren Leistungen sich über einen großen Bereich erstrecken.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines elektromagnetisch optimierten Motors, unter Beibehaltung einer sehr großen Robustheit, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten.
Alle diese Ziele werden durch die Erfindung erreicht, die einen Motor mit Magneten und Flußkonzentration zum Gegenstand hat, der einen bewickelten Stator und einen Rotor mit einer Welle, einer die Welle umgebenden und die Rotorbleche haltenden Muffe und mit Dauermagneten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Muffe aus durch Scheiben getrennten Muffeneinheiten besteht, wobei die Muffeneinheiten und die Scheiben durch Spannstangen verspannt sind, die mit mindestens einer mit der Welle fest verbundenen Endbacke verbunden sind.
Vorzugsweise werden die einzelnen Muffeneinheiten aus einem Stapel von Blechen hergestellt, die aus einem unmagnetischen Material ausgeschnitten und vormontiert sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die einzelnen Muffeneinheiten eine ebene Auflagefläche für die Dauermagneten auf.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weisen die Muffeneinheiten zwei einander gegenüberliegende Oberflächen beliebigen oder ebenen Profils auf, die mit zwei konjugierten Oberflächen der Rotorblechpakete zusammenwirken und ihnen radialen Halt verleihen.
Vorteilhafterweise sind die Scheiben aus unmagnetischem Material wie unmagnetischem Stahl hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Muffeneinheiten einfach mit geringem Spiel auf die Welle aufgeschoben.
In einer Variante werden die Muffeneinheiten mit geringem Spiel auf die Welle aufgeschoben und an der Welle mit Hilfe von Toleranzringen befestigt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen axialen Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Motors mit sechs Polen.
Figur 2 ist ein Querschnitt durch den Rotor desselben Motors.
Figur 3 zeigt in Perspektive eine Muffeneinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
Figur 4 ist ein schematischer Axialschnitt durch eine Hälfte eines Rotors des Motors gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung.
Figur 5 ist ein Detail eines Rotors des Motors im Axialschnitt, das die Verwendung von Vorrichtungen zur Annulierung des Spiels zeigt.
In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 die Welle des Motors; auf diese Welle ist eine Muffe 2 aufgeschoben, die als Träger für die Rotorbleche 3 dient.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird diese Muffe durch das Nebeneinanderbringen mehrerer Muffeneinheiten 2 hergestellt; diese Muffeneinheiten haben eine gegebene Länge, was es ermöglicht, sie preisgünstig per Fließband herzustellen; der erfindungsgemäße Motor ist modular aufgebaut, da es möglich ist, Motoren verschiedener Leistungen herzustellen, indem auf einer Welle einzelne Muffeneinheiten in geeigneter Anzahl aufgeschoben werden, wobei diese Anzahl von eins bis zehn gehen kann. Man erhält so mit den gleichen Elementen (Rotorbleche, Magneten, usw.) eine Reihe von Motoren mit Leistungen, die vom Einfachen bis zum Zehnfachen einer gegebenen Einheitsleistung gehen können.
Vorzugsweise bestehen die Muffeneinheiten, wie in Figur 3 dargestellt, aus ausgeschnittenen und in Paketen zusammengefaßten Blechen, zum Beispiel gemäß dem unter dem Namen Fastec bekannte Verfahren, bei dem jedes Blech eine kleine halb ausgeschnittene Verformung erhält, die auf einer Seite eine Vertiefung und auf der anderen Seite ein Relief erzeugt; um ein Paket zu bilden, setzt man diese Bleche derart zusammen, daß das Relief eines Blechs sich in die Vertiefung des benachbarten Blechs einfügt.
Dieses Herstellungsverfahren der Muffe ist das wirtschaftlichste; man kann in einer Variante die Muffen durch Strangpressen erhalten.
Das für die stranggepreßten Muffen gewählte Material ist ein unmagnetisches Metall oder eine unmagnetische Legierung, wie z.B. Aluminium oder eine Legierung auf der Basis von Aluminium.
Es ist anzumerken, daß jede Rillenbildung oder Rändelung der Muffe vermieden wird. Weiter unten wird man sehen, wie die Muffen und die Welle fest miteinander verbunden werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Muffen 2 flache Auflageflächen 2A für die Magneten auf; es gibt soviele Auflageflächen wie Pole des Motors.
Außerdem weisen die Muffen für jeden Pol zum Halt der Rotorbleche 3 zwei gegenüberliegende ebene oder mit beliebigem Profil versehene Oberflächen auf, die entsprechenden Profilen des Pols konjugiert werden können. Weiter unten wird gezeigt, daß diese Anordnung ausreicht, wenn die Statorbleche zwei den Oberflächen 2B und 2C konjugierte Oberflächen aufweisen, um ihren Halt zu bewirken.
Vorteilhafterweise bestehen die Rotorbleche aus Paketen, gleicher Dicke wie die Muffen, vorzugsweise vormontiert gemäß dem oben beschriebenen Fastec-Verfahren.
Dauermagneten 4 sind in bekannter Weise in den Räumen angeordnet, die von den Rotorblechen 3 und den Muffen 2 begrenzt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden zwischen den Blechpaketen und den einzelnen Muffeneinheiten Scheiben 5 angeordnet, die mit Montagespannstangen 6 zusammenwirken. Diese Scheiben, vorzugsweise aus unmagnetischem Material, dienen als Versteifer für die Montagespannstangen und hindern diese daran, sich zu stark zu krümmen.
Die Spannstangen 6 liegen vorzugsweise in gleicher Anzahl wie die Pole vor.
Die Spannstangen 6 dienen dazu, die Rotorblechpakete zwischen zwei Backen 7 und 8 einzuspannen. Die Spannstange 6 ist vorzugsweise in eine Gewindebohrung der Backe 7 eingeschraubt und von einer Mutter 9 gegen die Backe 8 verspannt.
Die Backen 7 und 8 sind vorzugsweise aus unmagnetischem Material, vorzugsweise aus unmagnetischem Stahl.
Das Antriebsmoment wird auf die Welle durch die Spannstangen 6 und die Backe 7 übertragen; diese letztere ist fest mit ein?m Ring 10 verbunden, der heiß auf die Welle aufgeschoben und verkeilt wird.
Diese Anordnung, die eine perfekte Übertragung des Drehmoments zur Welle bewirkt, ermöglicht eine sehr leichte Montage des Motors, da die Muffen nicht mit Gewalt auf die Welle aufgeschoben sind, die so keine Rillen und keine Rändelung aufweist.
Es ist anzumerken, daß man, wie Figur 4 zeigt, eine Montage verwenden kann, bei der die Muffe 2 Zapfen 19 aufweist, die mit komplementären Zapfenlöchern in den Rotorblechen zusammenwirken (umgekehrte Profile in Bezug auf die Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3).
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform gleich der der Figuren 1 bis 3, in der das Spiel 20 zwischen dem Rotorblechpaket 3 und der Muffe 2 beseitigt wird durch elastische Stifte 21, zum Beispiel von der Art llmecaninous1 oder in Spiralform.
Man sieht außerdem, daß der perfekte Halt der Rotorbleche in axialer Richtung gesichert ist und daß die oben erwähnten konjugierten Oberflächen der Muffen und der Bleche ausreichen, um den radialen Halt der Rotorbleche sicherzustellen.
Man kann fakultativ zwischen jeder Muffeneinheit und der Welle eine Befestigungsvorrichtung 11 von der Art Toleranzring anbringen, wie zum Beispiel jene, die unter dem Namen "Star"-Ring bekannt ist.
Die Montage solcher Ringe erfordert nicht unbedingt Längsnuten, benötigt aber die Herstellung von Querkehlen auf der Welle oder in der Bohrung der Muffeneinheiten.
Die anderen Teile des Motors werden in bekannter Weise hergestellt: man sieht in Figur 1 den Stator mit einem Magnetkreis 12, Spulen 13, Endflanschen 14 und Lagern 16 und 17.

Claims

1. Motor mit Magneten und Flußkonzentration, der einen bewikkelten Stator und einen Rotor mit einer Welle, einer die Welle umgebenden und die Rotorbleche haltenden Muffe und mit Dauermagneten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Muffe aus durch Scheiben (5) getrennten Muffeneinheiten (2) besteht, wobei die Muffeneinheiten und die Scheiben durch Spannstangen (6) verspannt sind, die mit mindestens einer mit der Welle (1) fest verbundenen Endbacke (7) verbunden sind.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffeneinheiten (2) aus einem Stapel von Blechen hergestellt sind, die aus einem unmagnetischen Material ausgeschnitten und vormontiert sind.

3. Motor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffeneinheiten (2) eine ebene Auflagefläche (2A) für die Dauermagneten aufweisen.

4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffeneinheiten (2) zwei einander gegenüberliegende Oberflächen (2B, 2C) beliebigen oder ebenen Profils aufweisen, die mit zwei konjugierten Oberflächen der Rotorblechpakete zusammenwirken und ihnen radialen Halt verleihen.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (5) aus unmagnetischem Material wie unmagnetischem Stahl hergestellt sind.

6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffeneinheiten (2) einfach auf die Welle (1) mit geringem Spiel aufgeschoben sind.

7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffeneinheiten (2) auf die Welle (1) mit geringem Spiel aufgeschoben und an dieser Welle mit Hilfe von Toleranzringen (11) befestigt sind.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel (20) zwischen den Rotorblechen (3) und der Muffe (2) durch elastische Stifte beseitigt wird.