FI117458B - Sähkökoneen roottori - Google Patents

Description

SÄHKÖKONEEN ROOTTORI

1 117458

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen roottoriin.

Sähkökoneen staattorin ja roottorin magneettiosat muodostetaan yleensä magneettisesti johtavista levyistä, jotka on pinottu päällekkäin muodostamaan levypakan. Levymäisellä 5 rakenteella varmistetaan hyvä magneettivuon kulku ja estetään esimerkiksi pyörrevirtahä-viöiden muodostumista. Valmistusteknisesti levyistä valmistettu staattori ja roottoripakka on edullinen, koska pakkaan järjestettävät moottorin akselin suuntaiset reiät tai urat, kuten akselia, käämitysuria, jäähdytysputkia ja pituussuuntaisia kiinnityspultteja varten, on helppo valmistaa stanssaamalla levyihin vastaavat reiät tai kolot. Samoin staattorin ja roottorin 10 kehäpinta on yksinkertaista muodostaa ympyränmuotoiseksi tai haluttaessa hieman siitä ; poikkeavaksi.

Kestomagnetoiduissa sähkökoneissa kestomagneetit sovitetaan yleisesti roottoriin joko upottamalla roottorin levypakkaan tai kiinnittämällä roottorin kehäpinnalle. Upotettaessa kestomagneettipalat roottorin levypakan sisään tulee levypakassa olla tunnetulla tavalla 15 sitä vastaavat urat. Tehokkaat kestomagneetit valmistetaan nykyisin neodyymirautaboo-rista (NdFeB), joka on magneettisilta ominaisuuksiltaan erinomainen. Vaikka se ei ole niin haurasta kuin samariumkoboltti, jota käytettiin yleisesti aikaisemmin, niin myös siitä val-luistettujen kestomagneettipalojen käsittelyjä niiden sovittaminen niitä varten muodostet- • · ·’·_· tuihin uriin on hyvin tarkkuutta ja aikaa vievää. Uusien kestomagneettien suuri magneetti- • ·1·.. 20 nen voima on myös omiaan vaikeuttamaan niiden käsittelyä silloin, kun ne sovitetaan pai- :2; koilleen valmiiksi magnetoituna.

• · · • · ·

Roottorin magneettipiirin tulee olla mitoitettu siten, että magneettivuo ohjautuu ilmavälin • · kautta mahdollisimman optimaalisella tavalla sähkökoneen ilmaväliin ja edelleen staatto-,·, riin. Samalla roottorin tulee olla riittävän luja kestämään siihen kohdistuvat rasitukset.

• · t · ,···. 25 Pyörivänä osana roottorin on myös valmistettava mahdollisimman kevyeksi. Magneetti- • · • m · . 1. sesti johtavista rautalevyistä koostuvan levypakan ja kestomagneettimateriaalin sekä root- • 1 m • · · *!!,1 torin mahdollisen muun runkorakenteen ja akselin tulee muodostaa valmiissa koneessa .

• « • · myös riittävän luja ja yhtenäinen kokonaisuus. Valmistusteknisesti koneen tulee myös olla • · • · 3 helppo ja edullinen toteuttaa.

• 1 2 * 1· * · 3 • · · 2 117458 7

Julkaisusta WO 00/62399 tunnetaan staattorin sisältävä sähkökone, jossa on kestomagneetteja upotettuna roottoriin. Julkaisun mukaisessa ratkaisussa on kuitenkin merkittäviä puutteita edellä kuvatuissa ominaisuuksissa.

Hakemuksen kohteena olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi kestomagnee-5 teillä magnetoitu moottori, joka on edullinen ja helppo valmistaa ja joka magneettisilta ominaisuuksilta kilpailukykyinen ja nykyiset vaatimukset täyttävä. Tämän saavuttamiseksi keksintö tunnetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan ominaispiirteistä. Keksinnön muiden edullisten toteutusmuotojen osaltaan viitataan epäitsenäisiin patenttivaatimuksiin.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan aikaiseksi kestomagnetoitu sähkökone, jonka 10 roottori on edullinen valmistaa ja jonka osia on helppo käsitellä valmistusvaiheessa ja jonka osat on vaivattomasti yhdistettävissä toisiinsa. Roottorin magneettipiirin muodostava magneettilevypaketti tai osalevypaketti on oma kompakti kokonaisuutensa ennen kuin kestomagneetit sovitetaan siihen. Kestomagneettien asennus ja paikalleen kiinnittäminen on helppo suorittaa ilman erikoistyökaluja. Kestomagneettien kiinnityksen varmistaminen 15 roottorin säteen suunnassa on yksinkertainen toimenpide, eikä vaadi erikoisvälineitä tai -osia.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan roottori muodostuu useasta akselin suuntaisista moduuleista. Suurenkin moottorin valmistaminen on tämän johdosta mahdol- • · • * : lista ilman monimutkaisia järjestelyjä. Moduulimitoitus helpottaa suunnittelua ja luo mu- • * | *·· 20 kanaan valmistusteknisiä etuja. Tuotantotiloja voidaan käyttää tarkoituksenmukaisesti ja ' • * * · ·* kestomagneettien magnetointi voidaan tehdä erillisesti kullekin moduulille.

Iti ····': .···. Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaan roottori ilmaväliä kohden oleva • · • * · ulompi levypakka ja roottorin akseliin kiinnitettävä sisempi levypakka on valmistettu eri-laisista levyistä. Levyt voidaan tällöin valita kumpaankin pakkaan erilaisten, siihen osaan • · * · 25 erityisesti sopivien ominaisuuksien perusteella teknisten ja taloudellisten tekijöiden perus- M* . *· teella.

* · · • · · ··· · • · · * ·

Vielä erään suoritusmuodon mukaan osamoduulien väliin on järjestetty yhtenäiset levyt, ·» j joissa ei ole kestomagneetteja varten aukkoja. Roottorin mekaaniset ominaisuudet saadaan näin vieläkin paremmiksi. - · 30 Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla piirustuksiin, joissa 3 117458

Kuvio 1 esittää roottorin poikkileikkausta, - Kuvio 2 esittää osittaista halkileikkausta roottorin levypakasta.

Sähkökoneen roottorin 2 poikkileikkaus on kuvattu kuviossa 1, jossa on esityksen selvyyden vuoksi näkyvissä vain neljännessektori roottorista. Magneettisesti johtavista levyistä 5 5 on muodostettu sisempi levypakka 4, joka on sovitettu akselille 6. Levypakan levyihin on meistetty paitsi akselin varten reikä, myös muutamia muita reikiä 8 rakenteen keventämiseksi. Lisäksi levypakan ulompaan osaa on meistetty reiät 10, joihin sovitetaan levypakan valmistuksen aikana tangot levyjen asemoimiseksi ja valmiissa roottorissa levyjen kiinnittämiseksi toisiinsa nähden. Sisemmän levypakan uloin, kauimpana akselista oleva reuna on 10 muodostettu sakaramaiseksi. Kunkin kolmiomaisen sakaran 12 kärki 14 ulottuu roottorin ulkokehälle lähelle koneen ilmaväliä. Sakaran kärjen välittömään läheisyyteen on meistetty urat 16 sakaran kummallekin sivulle. Sakaran pohja on meistetty niin, että siihen muodostuu pieni ulkonema 18. Sisemmän levypakan 4 levyt on valmistettu sinänsä tunnetulla ta- · valla esimerkiksi piiseostetusta raudasta. Ulommat levypakat 20 on muodostettu kol-15 miomaisista levyistä 22, joita ladotaan päällekkäin samalla tavalla kuin sisemmän levypakan levyt. Ulommat levypakat 20 muodostavat roottorin magneettinavat ja ne on valmistettu samasta materiaalista kuin sisemmän levypakan levyt. Koneen ominaisuuksia voi edelleen parantaa käyttämällä magneettisilta ominaisuuksiltaan parempaa ja ohuempaa le- • · · *·'·* vyä. Kun sisempi levypakka ja napa ovat erillistä rakennetta, saadaan hajavuota pienen- • · · " 20 nettyä. Levyihin 22 on asennuksen ja kohdistamisen helpottamiseksi meistetty reiät 24, ja * * • t · *... levyjen koko on sellainen, että levyjen 22 ja sisemmän levypakan levyjen sakaroiden 12 • · * *** väliin jää suorakaiteen muotoinen aukko 21, joka avoin roottorin ulkokehälle, siis mootto- * · · ”.‘.l rin ilmaväliin päin. Levyn 22 kummallekin sivulle on meistetty ura 25, joka tulee samalle • * ♦ · kohtaa kuin ura 16 sakarassa 14. Kun roottorin levypakat 4 ja 20 on kasattu, sovitetaan nii-25 den välin jääviin aukkoihin 21 olennaisesti aukon kokoiset kestomagneettipalat 26. Kesto- * · * · .···. magneettipalat 26 työnnetään roottorin ulkokehältä päin ja sen jälkeen sovitetaan levypä- • · • · » . *. koissa oleviin uriin 16 ja 25 lukituspalat 28 roottorin akselin suunnassa. Lukituspalat toi- φ · · "I,· mivat kestomagneetit vastaanottavien aukkojen 21 sulkuvälineinä. Roottorin kunkin mag- * « • · ”* neettinavan kummallakin puolella on siten roottorin pyörimissuunnassa ja roottorin säteen • · • « : 1 30 suunnassa paikalleen asemoidut magneetit, jotka kussakin navassa ovat V-asennossa root- · • · ♦ *! torin akselin suunnassa katsottuna.

4 117458

Kuviossa 1 esitetyllä tavalla muodostetaan roottorimoduuleita, joita voi olla yhdessä roottorissa yksi tai useampi. Kuviossa 2 on roottorin osittainen halkilcikkaus A - A, josta ilmenee myös moduulirakenteisuus. Roottori koostuu akselinsa suunnassa neljästä moduulista 30 eli osaroottoreista, jotka on muodostettu ensimmäisestä ja toisista levypakoista, 5 jotka on kasattu edellä kuvatulla tavalla. Kuviossa 2 on roottori halkileikattu yhden mag-neettikappalcen 26 kohdalta, jolloin siinä näkyy magneetin päällä oleva lukituspala 28 leikattuna ja vastaavasti viereisen magneetin lukituspala 28’ koneen ilmavälistä päin.

Roottorimoduuleiden välissä on välilevyt 32, jotka ulottuvat akselilta 6 roottorin ulkokehälle ja jotka erottavat roottorimoduulit toisistaan. Samalla ne kiinnittävät ja tukevat mag-10 neetteja 26 ja magneettien lukituspalat paikoilleen. Magneettilevypakkoihin 4 ja 20 stanssattujen reikien 10 ja vastaavasti 24 kohdalla on reiät myös välilevyissä 32. Koko roottorin läpi ulottuvat tangot 34, joista vain yksi on kuvattu ja jotka toimivat kytkentävälineinä, joilla kiinnitetään roottorin päistä pulteilla sinänsä tunnetulla tavalla roottorin pääty levyihin (ei esitetty).

15 Keksintöä on edellä kuvattu esittämällä sen erään edullisen suoritusmuodon toteutus.

Edellä olevaa esitystä ei kuitenkaan ole katsottava patenttisuojaa rajoittavaksi, vaan kek- ^ sinnön toteutusmuodot voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten määritteiden mukaisesti. : ί * t • * · » · · * » * · *♦* • ·? • · • * • · • ·· • ·, " > • · · • · 1 • · * * » *·· ' • · · #·.·.·· • · • · « /· * · · ···· • · · • « ♦ · • · · • · ····-' • · · ··· ♦ • · · • ♦ ····.-.· ··· ·· • · ♦ « • * · • ·« ♦ ·

Claims (9)

1. Sähkökoneen roottori, joka on muodostettu päällekkäin asetetuista levyistä (5,22), jotka ovat olennaisesti kohtisuorassa roottorin akseliin (6) nähden, joka roottori koostuu ainakin yhdestä ensimmäisestä levypakasta (4), joka on sovitettu roottorin akselille (6) ja jossa on 5 roottorin kehän puolella kolmiomaiset sakarat, joiden kärki ulottuu olennaisesti roottorin kehälle, sekä ainakin yhdestä toisesta roottorin navan muodostavasta levypakasta (20), joka ulottuu olennaisesti roottorin kehälle muodostaen roottorin navan ulkopinnan, jolloin ensimmäisen ja toisen levypakan väliin on järjestetty tila (21) sähkökoneen magnetoimi-seen tarkoitetuille kestomagneeteille (26), tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen levy-10 pakan väliin jäljestetty kestomagneeteille tarkoitettu tila (21) tila ulottuu roottorin ulkokehälle siten, että kestomagneetit on työnnettävissä siihen roottorin ulkokehältä päin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että ensimmäinen (4) ja toinen levypakka (22) ulottuu olennaisesti roottorin kehälle ja levypakkojen kehän puoleiselle reunalle on järjestetty urat (16,25), joihin kestomagneetin lukituspalat (28) on sovitettavis- 15 sa. . ' j

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen roottori, tunnettu siitä, että lukituspala (28) on muo- l dostettu roottorin akselin (6) suuntaisesta teräslevystä, joka on sovitettavissa levypakkojen ; uriin (16,25).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen roottori, tunnettu siitä, että ensimmäinen 20 levypakan (4) muodostavat levyt (5) ovat olennaisesti paksumpia kuin toisen levypakan : 1·· (20) muodostavat levyt (22). ··· • · • · ···

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen roottori, tunnettu siitä, että toiseen levy- • · · · .·**. pakkaan (20) on sovitettu kytkentävälineet (34) pakan pitämiseksi roottorin säteen suun- * 1 1 nassa paikallaan. ··♦ "t 25

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen roottori, tunnettu siitä, että roottorin päissä on pääty- * · • · levyt, joihin levypakat on kiinnitettävissä akselin (6) ja/tai kytkentävälineiden (34) avulla ·» · : 1 : 1 • ·

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen roottori, tunnettu siitä, että toisen levypä- • 1·. kan (20) muoto kehäpinnalla on sinimuotoinen. • · · II· t t 1 117458

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen roottori, tunnettu siitä, että ensimmäisistä 4 (4) ja toisista levypakoista (20) on muodostettavissa aksiaalisuuntaisia moduuleita (30), joista kootaan täyspitkä roottori.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen roottori, tunnettu siitä, että kestomagnee-5 tit (26) ovat roottorissa V-asennossa. • .1 • 1 • 1 · • · · • · • · ···'' · ... • · • · · • tt • · * 1 · • « • · 1 1 • · ♦ * · • · • · · • » · ·1· ·2 .... • t · • · • * 1 1 , ··· • · 1 • 1 i • 1 * · · • · • · ··· · 2 ··· • · · * · · · . ·" * • · · t · • · PATENTK.RAV - 7 117458