NL8502058A

NL8502058A - Electrische machine met magnetische lagervoorzieningen.

Info

Publication number: NL8502058A
Application number: NL8502058A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1985-07-17
Publication date: 1987-02-16
Also published as: JPH0733569Y2; DE3621962C2; GB2178247B; GB8617060D0; GB2178247A; DE3621962A1; FR2585199B3; FR2585199A3; US4755709A; JPS6219053U

Description

* 4 ' PHN 11.453 ^ N. V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Electrische machine met magnetische lagervoorzieningen".

De uitvinding heeft betrekking op een electrische machine omvattende een gestel met een aan het gestel bevestigde stator, een ro-toras met een daarop bevestigde met de stator electro-magnetisch samenwerkende rotor, en een lagering voor de rotoras met een aan het gestel 5 bevestigbaar axiaal lager, waarbij met elkaar samenwerkende eerste en tweede magnetische middelen aanwezig zijn voor het drukken van een met de rotoras draaivast verbonden lagerdeel tegen een lagervlak van het axiale lager.

Een dergelijke machine is in de vorm van een electrische mo-10 tor bekend uit de Japanse Kokai 56-35670. In de bekende motor is de rotoras in axiale richting gelagerd door een taatslager, waarbij de rotoras met een uiteinde tegen het lagervlak van het taatslager wordt gedrukt. De aandrukkracht waarmede dit plaatsvindt, wordt geleverd door een magnetische kracht die werkzaam is tussen de uit een permanente 15 magneet bestaande rotor en een magnetisch juk, dat aan het gestel is bevesigd en zich rondom het taatslager uitstrekt.

Bij de bekende machine is de aandrukkracht waarmede de rotoras tegen het taatslager wordt gedrukt afhankelijk van de breedte van de tussen de rotor en het magnetische juk aanwezige spleet. Een kleine 20 variatie in spleetbreedte heeft directe gevolgen voor de grootte van de magnetische kracht en derhalve voor de genoemde aandrukkracht. In vele toepassingen, zoals in optische platenspelers en met name in draagbare of inbouwbare audioplatenspeler met een op de rotoras van de toegepaste motor gemonteerde draaitafel, is het een vereiste, dat de aandrukkracht 25 een nauwkeurig vooraf bepaalde waarde heeft. Een te grote spleetbreedte heeft een te kleine aandrukkracht te gevolg, terwijl bij een te kleine spleetbreedte zo een grote magnetische kracht tussen de rotor en het juk aanwezig kan zijn, dat het axiale lager te zwaar wordt belast. In het laatste geval zal vroegtijdige slijtage van de lagering het gevolg 30 zijn, terwijl het voorts niet denkbeeldig is, dat de in het juk optredende wervelstroraen zo groot zijn, dat warmteafvoerproblemen ontstaan.

Optische platenspelers, waarin motoren van het hierboven E?C 2 C5 8 PHN 11.453 2 aangeduide type toegepast kunnen worden zijn voorzien van een opto-e-lectronische inrichting voor het met een stralingsbundel inschrijven en/of uitlezen van registratiesporen in een registratievlak van een optische plaat. Daarbij is een objectief aanwezig, dat de stralingsbundel tot een stralingsvlekje in de optische plaat concentreert. Een servo-5 systeem van de genoemde inrichting zorgt ervoor, dat tijdens het aftasten van de registratiesporen het objectief op een zekere afstand tot het registratievlak wordt gehouden. Daarbij is het echter van belang, dat, gezien de begrensde bandbreedte van de opto-electronisehe inrich-ting, de bewegingen van het gestel tijdens bedrijfsomstandigheden zo goed mogelijk worden doorgegeven aan de draaitafel en de daarop aanwezige optische plaat, zodat de optredende verstoringen tussen het met het gestel verbonden objectief en de op de draaitafel liggende plaat weggeregeld kunnen worden. Hoewel een verdere kennis over de genoemde opto-electronische inrichting voor een goed begrip van de uitvinding 15 niet noodzakelijk is, wordt volledigheidshalve vermeld, dat een dergelijke inrichting beschreven is in de Europese octrooiaanvrage 0070070.

Bewegingen van het gestel in radiale richting worden doorgaans probleemloos door de toegepaste radiale lagers van de rotoras-la-gering doorgegeven aan de rotoras. Bewegingen van het gestel in axiale richting kunnen daarentegen gemakkelijk aanleiding geven tot trillingen van de rotoras, indien de aandrukkracht waarmede de rotoras op het axiale lager wordt gedrukt niet voldoende groot is, waardoor de rotoras onder omstandigheden oncontroleerbare axiale verplaatsingen ten opzich- „„ te van het gestel kan gaan uitvoeren.

25

Doordat in de bekende electrische machine de genoemde aandrukkracht afhankelijk is van de spleetbreedte tussen de rotor en het magnetische juk en derhalve van de axiale positie van de rotor in de machine, is het een nadeel van de bekende machine, dat de rotor zeer nauwkeurig ten opzichte van het gestel gepositioneerd gemonteerd moet

JU

worden. Is het daarbij bovendien van belang, dat het uit de electrische machine stekend uiteinde van de rotoras of een daarop gemonteerd lichaam, zoals bijvoorbeeld de draaitafel van een optische platenspeler, nauwkeurig een bepaalde axiale positie ten opzichte van een referentie-35 vlak moet innemen, dan betekent dat tevens, dat hoge eisen gesteld moeten worden aan de afmetingen en positionering van een aantal machi-ne-onderdelen. In dit verband kunnen onder andere genoemd worden, de 8502058 ΡΗΜ 11.453 3 lengte van de rotoras, de juiste positie van de rotor op de rotoras en de juiste positie van het lagervlak van het taatslager.

De uitvinding beoogt nu een electrischè machine van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, die de genoemde nadelen niet be-5 zit, doch waarin door op zichzelf eenvoudige voorzieningen een reproduceerbare en zeer stabiele axiale lagering van de rotoras bereikbaar is.

De electrische machine volgens de uitvinding vertoont daartoe als kenmerk, dat het axiale lager het eerste magnetische middel omvat, en dat de rotoras is voorzien van het tweede magnetische middel.

IQ In de electrische machine volgens de uitvinding bevinden het eerste en het tweede magnetische middel zich op een vaste afstand tot elkaar, welke onafhankelijk is van de positie van de rotor ten opzichte van het gestel.

Opgemerkt wordt, dat uit het Duitse Offenlegungsschrift 32 15 13 418 een maatregel bekend is ter onderdrukking van axiale rotortril- lingen, waarbij een veerelement wordt toegepast, dat een flens van de rotoras tegen een kopvlak van een glijlager drukt. Deze mechanische oplossing heeft evenals de reeds genoemde stand van de techniek het nadeel, dat bij axiale verschuiving van de rotoras de aandrukkracht tus-20 sen rotoras en lager verandert. Bovendien zijn in die oplossing de optredende wrijvingskrachten relatief groot.

Bij voorkeur is de electrische machine volgens de uitvinding voorzien van een axiaal lager, dat in axiale richting instelbaar aan het gestel is bevestigd. Door deze maatregel ontstaat het bijzondere 25 voordeel, dat bij het verplaatsen van het axiale lager ten opzichte van het gestel, waarbij de rotoras axiaal verschoven kan worden teneinde deze nauwkeurig ten opzichte van een referentievlak te positioneren, de magnetische aandrukkracht waarmede het lagerdeel van de rotoras op het lagervlak van het axiale lager wordt gedrukt niet verandert. Door de 30 maatregelen volgens de uitvinding is derhalve een eenvoudige en goedkope vervaardigingsmethode mogelijk, voor het op reproduceerbare wijze creëren van elke gewenste aandrukkracht voor de rotoras.

Een voorkeursuitvoeringsvorm waarbij het axiale lager als een taatslager is uitgevoerd voor het ondersteunen van een als lager-35 deel fungerend uiteinde van de rotoras, heeft het kenmerk, dat het axiale lager in het gestel schroefbaar is, waarbij het eerste magnetische middel als een het lagervlak dragend lagerelement is uitgevoerd, en dat 8502 05 8 --!. .....Ml PHN 11.453 4 het tweede middel is gevormd door een tegenover het lagerelement op de rotoras aangebrachte ring.

Op deze wijze is een bijzonder efficiënte en compacte lage- ring mogelijk, omdat een gedeelte van het taatslager dat toch reeds aanwezig is, namelijk het genoemde lagerelement, gebruikt wordt als 5 eerste magnetisch middel. Hoewel het in principe raogelijk is om de gehele rotoras of het genoemde einde daarvan uit te voeren als magnetisch middel is het vanuit fabricage-oogpunt gezien voordeliger om het tweede middel als een op de rotoras bevestigde ring uit te voeren. In dit verband is het gunstig dat het eerste magnetische middel een axiaal gemag- 10 netiseerde permanente magneet is en het tweede magnetische middel uit ferro-magnetisch materiaal bestaat. Uit kostprijsoverwegingen is het bovendien gunstig, om het axiale lager door spuitgieten te vervaardigen uit een kunststof, waarbij het lagerelement geheel omspoten wordt met die kunstof. Het op deze wijze vervaardigde axiale lager heeft tevens het voordeel dat het lagerelement stevig is verankerd.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin de figuur een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van de electrische machine volgens de uitvinding is.

2{J De in de figuur met het cijfer 1 aangeduide uitvoeringsvorm is uitgevoerd als een collectorloze gelijkstroommotor, en is toegepast in een niet nader getekende optische platenspeler, bijvoorbeeld een draagbare Compact Disc speler, ten behoeve van het aandrijven van een draaitafel 3. De motor 1 omvat een gestel 5 met een stator 7, die van een blikpakket 7a en spoelen 7b is voorzien. In het gestel 5 is met een 25 geschikte perspassing een lagerbus 9 bevestigd, die is voorzien van een glijlager 9a. In het gestel 5 is voorts een kogellager 11 bevestigd.

Het glijlager 9a en het kogellager 11 dienen voor het radiaal lageren van een om een rotatieas 13 roteerbare rotoras 15. Op de rotoras 15 is de reeds genoemde draaitafel 3 alsmede een cilindrische rotor 17 onver-30 draaibaar bevestigd, waarbij in dit uitvoeringsvoorbeeld de rotor 17 via de draaitafel 3 op de rotoras 15 is bevestigd. De rotor 17 is aan de binnenzijde voorzien van een cilindrische radiaal gemagnetiseerde permanente rotormagneet 17a.

Voor de axiale lagering van de rotoras 15 is een taatslager 00 19 toegepast, dat een lagerelement 19a omvat en dat in een spuitgiet-proces is vervaardigd uit een slijtvaste kunststof, bijvoorbeeld nylon

S A O r\ X

v O -V i- *y J ö j& ......................'ïi.

PHN 11.453 5 met molybdeensulfide, Het lagerelement 19a, dat geheel door kunststof is omgeven, draagt aan de naar de rotoras 15 toegekeerde zijde een dun laagje kunststof met een lagervlak 19b, dat met een lagerdeel 15a aan een einde 15b van de rotoras 15 samenwerkt. Het lager 19 is voorzien g van een uitwendige schroefdraad en is schroefbaar in een van inwendige schroefdraad voorzien cilindrisch deel 5a van het metalen gestel 5.

De rotoras 15 wordt door een magnetische aandrukkracht tegen het taatslager 19 gedrukt. Deze magnetische kracht is aanwezig tussen het lagerelement 19a, dat als een in axiale richting gemagnetiseerde jg permanente magneet, bijvoorbeeld een NdFel3 magneet, is uitgevoerd, en een aan het einde 15b op de rotoras 15 geklemde ring 23 uit ferromagne-tisch materiaal. In afhankelijkheid van de toepassing van de motor 1 kan de grootte van de genoemde aandrukkracht worden vastgesteld. De gewenste grootte kan bereikt worden door een geschikte dimensionering en 15 materiaalkeuze van het lagerelement 19a en de ring 23 en een geschikte keuze van de axiale afstand d tussen het lagerelement 19a en de ring 23.

Zoals in de figuur duidelijk te zien is, verandert de gekozen axiale afstand d tussen het lagerelement 19a en de ring 23 niet bij 2o een axiale verplaatsing van het taatslager 19 door draaiing van de taatelager 19 ten opzichte van het gestel 5. Dit betekent derhalve, dat bij het positioneren van de rotoras 15 met de draaitafel 3 ten opzichte van een niet nader aangeduid referentievlak van het gestel 5 de vooraf bepaalde aandrukkracht waarmede de rotoras 15 op het taatslager 19 25 drukt niet wijzigt.

Aan het gestel 5 is nog een printplaat 25 met een niet weergegeven printpatroon met electronische componenten ten behoeve van de electrische commutatie en motorregeling bevestigd. Voorts zijn nog af-hechtpennen 27 aanwezig, die door de printplaat 25 steken en electrisch 30 aan het printpatroon daarvan, alsmede aan de spoelen 7b zijn bevestigd.

Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot het hier getoonde uitvoeringsvoorbeeld. Zo kan de electrische machine behalve als motor ook als dynamo uitgevoerd zijn.

35

85Q2 05 S

----

Claims

1. Electrische machine omvattende - een gestel met een aan het gestel bevestigde stator, - een rotoras met een daarop bevestigde met de stator electro-magne-tisch samenwerkende rotor, en 5. een lagering voor de rotoras met een aan het gestel bevestigbaar axiaal lager, waarbij met elkaar samenwerkende eerste en tweede magnetische middelen aanwezig zijn voor het drukken van een met de rotoras draaivast verbonden lagerdeel tegen een lagervlak van het axiale lager, 10 met het kenmerk, dat het axiale lager het eerste magnetische middel omvat, en dat de rotoras is voorzien van het tweede magnetische middel.

2. Electrische machine volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het axiale lager in axiale richting instelbaar bevestigd is aan het gestel. 15

3· Electrische machine volgens conclusie 1 of 2, waarbij het axiale lager als een taatslager is uitgevoerd voor het ondersteunen van een als lagerdeel fungerend einde van de rotoras, met het kenmerk, dat het axiale lager in het gestel schroefbaar is, waarbij het eerste magnetische middel als een het lagervlak dragend lagerelement is uitge-20 voerd, en dat het tweede middel is gevormd door een tegenover het lagerelement op de rotoras aangebrachte ring.

4. Electrische machine volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat het eerste magnetische middel een axiaal gemagnetiseerde permanente magneet is en het tweede magnetische middel uit ferro-raagne- 25 tisch materiaal bestaat.

5. Electrische machine volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het axiale lager door spuitgieten is vervaardigd uit een kunststof, waarbij het lagerelement omspoten is met die kunststof. 30 35 35 0 2 0 5 3