DE69607103T2 - Einphasenasynchronmotor und Rotormontagevorrichtung - Google Patents
Einphasenasynchronmotor und RotormontagevorrichtungInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasenasynchronmotor in einem hermetischen Kompressor, der in einem Kühlschrank oder einem Luftverbesserungsgerät verwendet ist.
- Fig. 11 ist ein Querschnitt eines Rotors 9 eines bekannten Einphasenasynchronmotors, der in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 58-172015 offenbart ist. In Fig. 11 umfaßt der Rotor 9 einen Rotor-Umfang 9a, Schlitzteile 12, die mit spritzgegossenem Aluminium, das einen geschlossenen Raum in dem Rotor 9 darstellt, gefüllt sind, Zähne 13 zwischen den Schlitzteilen 12 und Brücken 14 zum Verbinden jedes Zahnes 13 an der Seite des Rotorumfangs 9a.
- Fig. 12 ist ein Querschnitt eines Rotors 9 eines bekannten Einphasenasynchronmotors, der in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 60-39352 offenbart ist. In Fig. 12 umfaßt der Rotor 9 einen Rotor-Umfang 9a, Schlitzöffnungsteile 12a und Zähne 13.
- Bei dem Rotor in Fig. 11 stellen die Schlitzteile 12 einen geschlossenen Raum im Rotor 9 dar. Das Innere des geschlossenen Raums ist mit spritzgegossenem Aluminium gefüllt. Da die Gestalt der Schlitzteile 12 geschlossen ist, werden diese allgemein als geschlossene Schlitze bezeichnet. Mit anderen Worten: Die Brücken 14 sind zwischen dem Rotor-Umfang 9a und die entsprechenden Schlitzteile 12 gelegt, um die jeweiligen Zähne 13 zu verbinden. Die Wirksamkeit eines Motors ist verbessert, wenn die Breite der Brücke 14 enger gemacht ist. Jedoch neigt eine engere Brücke 14 dazu, magnetische Sättigung zu erzeugen, und verursacht elektromagnetisches Geräusch. Ein großes elektromagnetisches Geräusch wird insbesondere während einer Hochlast-Betriebsweise erzeugt, wenn die Kapazität eines Steuerkondensators bzw. Antriebskondensators groß ist.
- Der Rotor 9 in Fig. 12 zeigt beispielhaft offene Schlitze, die Schlitzöffnungen 12a statt der Brücken 14 haben, wobei die Schlitzöffnungen die Zähne 13 zwischen den Schlitzteilen 12 und dem Rotor-Umfang 9a verbinden. Jedoch muß der Rotor-Umfang 9a nach dem Spritzgieß-Vorgang, der nach einem Kernschicht-Vorgang ausgeführt wird, beschnitten oder poliert werden, da während des Aluminium-Spritzgieß-Vorganges Aluminium aus den Schlitzöffnungen 12a an den Umfang spritzt.
- Ein bekannter Einphasenasynchronmotor, der in der vorher beschriebenen Weise gebaut ist, hat die nachfolgenden Schwierigkeiten.
- (1) Der die geschlossenen Schlitze aufweisende Rotor 9 neigt dazu, wegen der schmalen Brücken 14 während einer Hochlast-Betriebsweise bei großer Kapazität eines Steuerkondensators magnetische Sättigung zu erzeugen, und erzeugt elektromagnetisches Geräusch, das während des Betriebes großes Geräusch macht.
- (2) Der die offenen Schlitze aufweisende Rotor 9 verlangt ein Beschneiden oder Polieren des Rotor-Umfangs 9a nach dem Spritzgießen, da während des Aluminium- Spritzgieß-Vorganges Aluminium aus den Schlitzöffnungen 12a gegen den Umfang spritzt.
- Es ist wünschenswert, in der Lage zu sein, einen Einphasenasynchronmotor zu schaffen, der auch bei einer Hochlast-Betriebsweise bei großer Kapazität eines Steuerkondensators bzw. Antriebskondensators die Erzeugung von elektromagnetischem Geräusch unterdrücken kann.
- Es ist auch wünschenswert, eine Rotormontagevorrichtung zu schaffen, welche die Notwendigkeit des Beschneidens oder Polierens des Rotor-Umfanges nach dem bei Verwendung eines offene Schlitze aufweisenden Rotors erfolgenden Spritzgießen beseitigt, indem verhindert wird, daß Aluminium während des Aluminium-Spritzgieß- Vorgangs aus den Schlitzöffnungen spritzt.
- Die EP-A-0 570 672 offenbart einen Einphasenasynchronmotor mit einem Rotor, der Stromleiter aufnehmende Schlitze hat, die auf der Spaltseite (Umfangsseite) Öffnungen haben; es sind eine Hauptwicklung und eine Hilfswicklung vorgesehen, deren elektrische Winkel verschieden sind, und eine Vielzahl von Steuerkondensatoren, die parallel zueinander und in Serie zu der Hilfswicklung geschaltet sind. Einer der Steuerkondensatoren ist von einem veränderbaren Widerstand, einem Schalter oder einem Thermistor gesteuert, um die Drehgeschwindigkeit des Motors zu verändern.
- In einer Hinsicht schafft die Erfindung eine Rotormontagevorrichtung für einen Einphasenasynchronmotor, umfassend: eine Buchse, in welche zum Spritzgießen ein Rotorkernpaket in einer axialen Richtung eingesetzt ist, wobei das Rotorkernpaket Schlitze zum Aufnehmen von spritzgegossenen Stromleitern hat, wobei das Rotorkernpaket mit Preßsitz in die Buchse eingepaßt ist, so daß, obschon die Schlitze durch Schlitzöffnungen mit dem Umfang des Pakets verbunden sind, geschmolzenes Metall nicht in Folge eines Spalts zwischen der Buchse und dem Rotorkernpaket entweichen kann, während das Rotorkernpaket nach dem Spritzgießen herausnehmbar ist; und ein Kernband, das einen Spalt zwischen dem Kernband und der Buchse in Umfangsrichtung der Buchse bildet, wobei das Kernband mit der Buchse so in Eingriff steht, daß eine Bewegung davon in axialer Richtung eingeschränkt ist.
- In einer anderen Hinsicht schafft die Erfindung eine Rotormontagevorrichtung für einen Einphasenasynchronmotor, umfassend ein Öldruck-Spannfutter, in welches zum Spritzgießen ein Rotorkernpaket eingesetzt ist, wobei das Rotorkernpaket Schlitze zur Aufnahme von spritzgegossenen Stromleitern hat, wobei der Spalt zwischen dem Rotorkernpaket und dem Öldruck-Spannfutter durch Erniedrigen des Öldrucks während des Einsetzens des Rotorkernpakets weiter gemacht ist und durch Erhöhen des Öldrucks während des Spritzgießens enger gemacht ist; so daß, obschon die Schlitze durch Schlitzöffnungen mit dem Umfang des Pakets verbunden sind, geschmolzenes Metall nicht in Folge des Spalts entweichen kann.
- Die Erfindung schafft auch einen Einphasenasynchronmotor, umfassend: einen Rotor mit Schlitzen, welche Stromleiter aufnehmen und auf der Spaltseite (Umfangsseite) Öffnungen haben; eine Hauptwicklung; eine Hilfswicklung, die so angeordnet ist, daß ihr elektrischer Winkel von dem der Hauptwicklung verschieden ist; und eine Vielzahl von Steuerkondensatoren bzw. Antriebskondensatoren, die parallel zueinander und in Serie zu der Hauptwicklung geschaltet sind; gekennzeichnet durch: einen Startkondensator, der parallel zu den Steuerkondensatoren und in Serie zu der Hilfswicklung geschaltet ist; Mittel, um den Startkondensator unmittelbar nach dem In-Gang-Bringen des Motors abzuschalten; und ein Relais, um ein An/Aus eines Steuerkondensators in Abhängigkeit von einer Änderung bei einer Antriebsbelastung zu steuern.
- Fig. 1 ist eine Schaltung eines Einphasenasynchronmotors;
- Fig. 2 ist ein Diagramm eines Geräuschniveaus eines in dem Einphasenasynchronmotor erzeugten elektromagnetischen Geräuschs;
- Fig. 3 ist ein Diagramm einer Kurve des Geräuschniveaus in Abhängigkeit von der Frequenz und zwar für das elektromagnetische Geräusch, das in dem Einphasenasynchronmotor erzeugt ist;
- Fig. 4 ist ein Diagramm einer Kurve des Geräuschniveaus in Abhängigkeit von der Frequenz und zwar für das elektromagnetische Geräusch, das in dem Einphasenasynchronmotor erzeugt ist;
- Fig. 5 ist ein Querschnitt von Mitteln zum Preßsitz-Einpassen eins Rotorkernpakets in eine Buchse bei einem Rotor-Zusammenbau-Verfahren;
- Fig. 6 ist ein Querschnitt einer Spritzgießvorrichtung;
- Fig. 7 ist ein Querschnitt des Zustands der Herausnahme des Rotorkernpakets aus der Buchse;
- Fig. 8 ist eine Flußdarstellung der Herstellung des Rotorpakets unter Verwendung der Rotormontagevorrichtung gemäß Fig. 4 bis 7;
- Fig. 9 ist ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform einer Rotormontagevorrichtung;
- Fig. 10 ist eine Flußdarstellung der Herstellung des Rotorpakets unter Verwendung der Rotormontagevorrichtung gemäß Fig. 9;
- Fig. 11 ist ein Querschnitt eines (geschlossene Schlitze aufweisenden) Rotors eines bekannten Einphasenasynchronmotors;
- Fig. 12 ist ein Querschnitt eines (offene Schlitze aufweisenden) Rotors eines bekannten Einphasenasynchronmotors.
- Fig. 1 ist eine Schaltung eines Einphasenasynchronmotors, der einen elektrischen Motor 1, eine Hauptwicklung 2, die um den Stator des elektrischen Motors verläuft, eine Hilfswicklung 3, einen ersten Steuerkondensator 4 bzw. Antriebskondensator, der unter Spannung ist, während der elektrische Motor 1 unter Spannung ist, einen zweiten Steuerkondensator 6 bzw. Antriebskondensator, der nur bei Hochlast-Betrieb unter Spannung ist und mittels eines Relais 5 bei Niederlast-Betrieb abgeschaltet ist, einen Startkondensator 7 und einen PTC-Thermistor 8, der ein Startrelais zum Abschalten des Startkondensators 7 unmittelbar nach dem Anfahren des Motors ist, aufweist.
- Das elektromagnetische Geräusch bei Benutzung eines offene Schlitze aufweisenden Rotors gemäß Fig. 12 oder eines geschlossene Schlitze aufweisenden Rotors gemäß Fig. 11 in dem Einphasenasynchronmotor gemäß Fig. 1 ist nachfolgend erklärt. Fig. 2 ist eine Darstellung, die das Versuchsergebnis während eines Hochlast-Betriebs, (d. h. das Relais 5 schaltet an und sowohl der erste Steuerkondensator 4 als auch der zweite Steuerkondensator 6 ist unter Spannung) und eines Niedriglast-Betriebs (d. h. das Relais 5 ist abgeschaltet und nur der erste Steuerkondensator 4 ist unter Spannung) zeigt. Das von dem Offen-Schlitz-Rotor erzeugte elektromagnetische Geräusch ist niedriger als das von dem Geschlossen-Schlitz-Rotor erzeugte Geräusch und zwar während eines Niedriglast-Betriebs und auch während eines Hochlast-Betriebs. Für das elektromagnetische Geräusch während des Hochlast-Betriebs ist der Unterschied bemerkenswert groß.
- Die Darstellungen gemäß Fig. 3 und 4 zeigen das Geräuschniveau bei Benutzung von Rotoren 9, die jeweils verschiedene Breiten der Schlitzöffnungen 12a haben. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist dann, wenn die Breite der Schlitzöffnung 1 mm oder mehr ist, das elektromagnetische Geräusch des Offen-Schlitz-Rotors niedriger als das des Geschlossen-Schlitz-Rotors, bei ungefähr 400 Hz. Andererseits ist das elektromagnetische Geräusch des Offen-Schlitz-Rotors, wie es durch die Rillenharmonische erzeugt wird, höher als das des Geschlossen-Schlitz-Rotors, bei ungefähr 1.000 Hz. Jedoch ist ein Durchschnittsniveau des von dem Offen-Schlitz-Rotor erzeugten elektromagnetischen Geräusches niedriger als das des von dem Offen-Schlitz-Rotor erzeugten. Die Darstellung in Fig. 3 zeigt als Versuchsergebnis das elektromagnetische Geräusch, wenn die Breite der Schlitzöffnung 12a 0,5 mm ist. Das Niveau des von dem Offen-Schlitz-Rotor erzeugten elektromagnetischen Geräuschs ist niedriger als das des Geschlossen-Schlitz- Rotors, und zwar bei allen Frequenzen; insbesondere ist bei ungefähr 400 Hz der Niveauunterschied zwischen dem Geschlossen-Schlitz-Rotor und dem Offen-Schlitz-Rotor groß.
- Die Erfindung befaßt sich besonders mit dem elektromagnetischen Geräusch bei ungefähr 400 Hz, das im allgemeinen zu einem Niederfrequenz-Ton gehört. Da dieser Niederfrequenz-Ton z. B. von der Oberfläche des Kompressors abgestrahlt wird und von dem Kühlschrank-Hauptrahmen her durchdringt, ist es sehr schwer, das Geräusch vollständig zu unterdrücken. Daher ist der wirksamste Weg, das Niveau der Geräuschquelle zu senken, der, die Geräuschstrahlung und die Geräuschversetzung zu verhindern.
- Wenn die Antriebslast hoch ist, ist die Kapazität angewachsen, um ein hohes Drehmoment zu erhalten, und wenn die Antriebslast niedrig ist, ist die Kapazität abgesenkt, um ein niedriges Drehmoment zu erhalten. Demzufolge arbeitet der Motor während einer niedrigen Antriebslast sehr wirksam und ergibt sich insgesamt eine hochwirksame Betriebsweise. Weiterhin weist der Rotorkern Schlitzöffnungen 12a auf, die keine Brücken 14 haben, die zwischen den Schlitzen 17 und dem Rotor-Umfang 9a zur Verbindung der Zähne 13 existieren. Demzufolge ist es möglich, die magnetische Sättigung zu vermeiden und die Erzeugung des elektromagnetischen Geräuschs sogar während eines Hochlast- und Großdrehmoment-Betriebs zu unterdrücken. Im Ergebnis kann ein Einphasenasynchronmotor mit niedrigem Geräuschpegel erreicht werden.
- Fig. 5 verdeutlicht ein Verfahren zum Preßsitz-Einpassen eines Rotorkernpakets in eine Buchse bei einem Rotormontageverfahren. Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Spritzgießmittels. Fig. 7 ist eine Darstellung, die einen Zustand zum Abnehmen des Rotorkernpakets von der Buchse zeigt. Fig. 5 - Fig. 7 zeigen ein Rotorkernpaket 15, das aus gestanzten Stahlplatten einer Offen-Schlitz-Rotor-Form geschichtet ist, eine Buchse 16, in die das Rotorkernpaket 15 beim Spritzgießen eingefügt ist, ein konkaves Teil 16a, das am Umfang der Buchse 16 gebildet ist, ein entfernbares haltendes Mittel 17, ein feststehendes haltendes Mittel 18, ein Kernband 19, das mit der Buchse 16 unter Freilassung eines Spielraums zwischen deren Oberflächen zusammenwirkt, und einen konvexen Teil 19a, der mit dem konkaven Teil 16a der Kernbuchse 16 ineinandergreift.
- Fig. 8 ist eine Flußdarstellung, die zeigt, wie das Rotorpaket herzustellen ist. Bei Schritt 30 wird ein Kernpaket in die Buchse 16 eingefügt. Bei Schritt 31 werden das entfernbare haltende Mittel 17 und das feststehende haltende Mittel 18 in enge Berührung mit den entsprechenden Kanten des Kernpakets 15 gebracht. Im Schritt 32 wird auf das entfernbare haltende Mittel 17 eine Last aufgebracht, um die Stellung des Rotors festzulegen. Nach dem Spritzgießen des Schritts 33 wird nur noch bei Schritt 34 der Rotor herausgenommen.
- In der Zeichnung wirkt der konvexe Teil 19a des Kernbandes 19 mit dem konkaven Teil 16a der Buchse 16 zusammen, wobei zwischen diesen ein Spielraum gelassen ist. Da der konvexe Teil genau im Eingriff mit dem konkaven Teil ist, gleitet die Buchse 16 nie aus dem Kernband 19, wenn die Reibungskräfte an der Buchse 16 in axialer Richtung angreifen, wenn das Kernpaket eingefügt oder herausgenommen wird. Die gleiche Wirkung ergibt sich, wenn das Kernband 19 ein konvexes Teil und die Buchse ein konkaves Teil an dem Umfang hat.
- Wenn man den Spielraum zwischen dem Kernpaket 15 und der Buchse 16 enger macht, läßt sich verhindern, daß während des Spritzgießens Aluminium aus dem Spielraum zwischen dem Kernpaket 15 und der Buchse 16 herausspritzt. Folglich läßt sich das Kernpaket 15 nach dem Spritzgießen leicht herausnehmen. Dies beseitigt auch die Notwendigkeit, nach dem Spritzgießen am Rotor-Umfang 9a abzuschneiden oder zu polieren, da das Herausspritzen von Aluminium zwischen dem Kernpaket 15 und der Buchse 16 verhindert werden kann, und zwar sogar wenn der Offen-Schlitz-Rotor 9 verwendet wird. Im Ergebnis können die Kosten, die zur Herstellung des Offen-Schlitz- Rotors erforderlich sind, deutlich gesenkt werden. Da darüber hinaus die Buchse 16 zusammen mit dem Kernband 19 an der Spritzgieß-Maschine festgelegt ist, ist die Genauigkeit des Preßsitzes stabilisiert. Da weiterhin nur der Rotor 9 herausgenommen wird, sind Massenherstellung und Automation ermöglicht.
- Fig. 9 ist ein Querschnitt, der eine Zusammenbaustruktur zeigt, die ein Öldruck- Spannfutter-System gemäß einem anderen Rotorzusammenbauverfahren verwendet. Fig. 10 ist eine Flußdarstellung, die ein Rotorzusammenbauverfahren zeigt. Gemäß dem Herstellungsverfahren wird das Kernpaket 15 in das Öldruck-Spannfutter 20 in dem Kernband 19 eingefügt (Schritt 40). Das entfernbare haltende Mittel 17 und das feststehende haltende Mittel 18 berühren die entsprechenden Kanten des Kernpakets 15 dicht; dann wird der Öldruck in dem Öldruck-Spannfutter 20 erhöht (Schritt 41), was den Spielraum zwischen dem Kernpaket 15 und dem Öldruck-Spannfutter 20 verengt (Schritt 42). Dann wird das Aluminium spritzgegossen (Schritt 43). Nachfolgend wird der Öldruck in dem Öldruck-Spannfutter (Schritt 44) gesenkt. Dann wird nur der Rotor herausgenommen (Schritt 45), was das Aluminium daran hindert, aus den Schlitzöffnungen 12a des Umfangsteiles herauszuspritzen. Der innere Durchmesser des Öldruck- Spannfutters 20 wird durch Ändern des Öldrucks fein gesteuert, was es möglich macht, den Spielraum zwischen dem Kernpaket 15 und dem Öldruck-Spannfutter 20 zu null zu machen.
- Da andererseits der Spielraum zwischen dem Kernpaket 15 und dem Öldruck- Spannfutter 20 vor dem Anheben des Öldrucks groß ist, kann das Kernpaket 15 leicht in das Öldruck-Spannfutter 20 eingesetzt werden. Darüber hinaus kann bei dieser Ausführungsform ein Herausspritzen von Aluminium von zwischen dem Kernpaket 15 und dem Öldruck-Spannfutter 20 während des Spritzgießens verhindert werden und demzufolge kann das Kernpaket 15 durch Absenken des Öldrucks nach dem Spritzgießen leicht herausgenommen werden. Wie im vorhergehenden beschrieben ist, beseitigt dies die Notwendigkeit des Beschneidens oder Aufpolierens des Umfangs des Rotors 9 nach dem Spritzgießen. Daher kann ein Offen-Schlitz-Rotor kostengünstig hergestellt werden im Vergleich mit einem bekannten Verfahren, das Abschneiden oder Polieren nötig macht. Da darüber hinaus das Kernpaket 15 ziemlich leicht eingesetzt wird, ist es möglich, sowohl die Herstellungskosten als auch die Herstellungszeit zu senken. Weiterhin ist das Verfahren dieser Ausführungsform hinsichtlich der Dauerhaftigkeit der haltenden Mittel bevorzugt im Vergleich mit dem Verfahren, bei dem an der Buchse 16 angegriffen wird, da keines der haltenden Mittel abgenutzt wird.
Claims (7)
1. Rotormontagevorrichtung für einen Einphasenasynchronmotor, umfassend:
eine Buchse (16), in welche zum Spritzgießen ein Rotorkernpaket (15) in einer axialen
Richtung eingesetzt ist, wobei das Rotorkernpaket (15) Schlitze (12) zum Aufnehmen
von spritzgegossenen Stromleitern hat, wobei das Rotorkernpaket (15) mit Preßsitz
in die Buchse (16) eingepaßt ist, so daß, obschon die Schlitze durch Schlitzöffnungen
(12a) mit dem Umfang des Pakets verbunden sind, geschmolzenes Metall nicht in
Folge eines Spalts zwischen der Buchse (16) und dem Rotorkernpaket (15)
entweichen kann, während das Rotorkernpaket (15) nach dem Spritzgießen herausnehmbar
ist; und
ein Kernband (19), das einen Spalt zwischen dem Kernband (19) und der Buchse (16)
in Umfangsrichtung der Buchse (16) bildet, wobei das Kernband (19) mit der Buchse
(16) so in Eingriff steht, daß eine Bewegung davon in axialer Richtung eingeschränkt
ist.
2. Rotormontagevorrichtung für einen Einphasenasynchronmotor, umfassend ein
Öldruck-Spannfutter (20), in welches zum Spritzgießen ein Rotorkernpaket (15)
eingesetzt ist, wobei das Rotorkernpaket Schlitze (12) zur Aufnahme von spritzgegossenen
Stromleitern hat, wobei der Spalt zwischen dem Rotorkernpaket (15) und dem
Öldruck-Spannfutter (20) durch Erniedrigen des Öldrucks während des Einsetzen des
Rotorkernpakets (15) weiter gemacht ist und durch Erhöhen des Öldrucks während
des Spritzgießens enger gemacht ist, so daß, obschon die Schlitze (12) durch
Schlitzöffnungen (12a) mit dem Umfang des Pakets verbunden sind, geschmolzenes
Metall nicht in Folge des Spalts entweichen kann.
3. Einphasenasynchronmotor umfassend:
einen Rotor (9) mit Schlitzen (12), welche Stromleiter aufnehmen und auf der
Spaltseite (Umfangsseite) Öffnungen (12a) haben;
eine Hauptwicklung (2);
eine Hilfswicklung (3), die so angeordnet ist, daß ihr elektrischer Winkel von dem der
Hauptwicklung (2) verschieden ist; und
eine Vielzahl von Steuerkondensatoren (4, 6), die parallel zueinander und in Serie zu
der Hilfswicklung (3) geschaltet sind;
gekennzeichnet durch:
einen Startkondensator (7), der parallel zu den Steuerkondensatoren (4, 6) und in
Serie zu der Hilfswicklung (3) geschaltet ist;
Mittel (8), um den Startkondensator (7) unmittelbar nach dem In-Gang-Bringen des
Motors abzuschalten; und
ein Relais (5), um ein An/Aus eines Steuerkondensators in Abhängigkeit von einer
Änderung bei einer Antriebsbelastung zu steuern.
4. Einphasenasynchronmotor nach Anspruch 3, bei dem die Abschalt-Mittel (8) einen
PTC-Thermistor umfassen.
5. Einphasenasynchronmotor nach Anspruch 3 oder 4, bei dem es zwei
Steuerkondensatoren (4, 6) gibt und das Relais (5) ein An/Aus des einen Steuerkondensators (6)
steuert, wogegen der andere Steuerkondensator (4) beständig angeschaltet ist.
6. Einphasenasynchronmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der Rotor (9)
unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 gebaut ist.
7. Hermetischer Kompressor, der einen Einphasenasynchronmotor gemäß einem der
Ansprüche 3 bis 6 enthält.
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