DE69306743T2

DE69306743T2 - Rotor für synchronmotor

Info

Publication number: DE69306743T2
Application number: DE69306743T
Authority: DE
Inventors: Noboru Fanuc Mansion Harimomi 7-309 Yamanashi 401-05 Iwamatsu; Hideaki Fanuc Mansion Harimomi 4-30 Yamanashi 401-05 Oku; Hiroyuki Fanuc Mansion Harimomi 7-107 Yamanashi 401-05 Uchida; Tomonaga Fanuc Dai-3 Vira-Karamatsu Yamanashi 401-05 Yamamoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2013-06-08
Also published as: EP0598137A4; DE69306743D1; EP0598137A1; US5378953A; JPH05344668A; WO1993026076A1; KR0137910B1; EP0598137B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Synchronmotor und insbesondere eine Verbesserung eines Rotors für einen Synchronmotor, welcher eine Vielzahl von Permanentmagneten, die im wesentlichen in gleichen Abständen um eine Welle angeordnet und in Umfangsrichtung magnetisiert sind, und eine Vielzahl von Kerngliedern, die um die Welle angeordnet sind, um jeden Magnet zwischen den Kerngliedern in Umfangsrichtung zu halten, zur Ausbildung magnetischer Pole, umfaßt.

STAND DER TECHNIK

Ein Rotor in einem Synchronmotor mit einem Permanentmagnetfeld-System, der eine Vielzahl von Permanentmagneten umfaßt, die im wesentlichen in gleichen Intervallen um eine Welle angeordnet sind, und einer Vielzahl von Kerngliedern, die um die Welle angeordnet sind, um jeden Magnet zwischen den Kerngliedern in Umfangsrichtung zu halten, ist bereits aus der EP-A-0 381 769 bekannt. Bei dieser Anordnung sind die Permanentmagneten in Umfangsrichtung magnetisiert, wobei jedes der Kernglieder einen magnetischen Pol bildet. In einem solchen konventionellen Rotor wird jeder Permanentmagnet in engen Kontakt zu den Seitenflächen jedes benachbarten Kernglieds gebracht und ist im wesentlichen in Radialrichtung fest durch äußere und innere hakenförmige Vorsprünge gelagert, die jeweils an den äußeren und inneren Peripherien der Seitenflächen jedes Kerngliedes ausgebildet sind. Auf der anderen Seite umfaßt jedes Kernglied, das im wesentlichen aus einer Vielzahl von übereinandergestapelten magnetischen Materialien, wie z. B. Silikonstahlplatten, gebildet ist, eine im wesentlichen mittige, durchgängige Öffnung. Stangenglieder sind in entsprechende durchgängige Öffnungen eingefügt. Ringförmige Endplatten sind in engem Kontakt zu den axialen Endflächen der Permanentmagneten und der Kernglieder angeordnet. Jede ringförmige Endplatte ist auf der Welle über deren mittige Öffnung befestigt und weist Öffnungen um die mittige Öffnung auf. Die Stangenglieder erstrecken sich durch die Öffnungen jeder Endplatte und sind an der Endplatte zu beiden Seiten des Stangenglieds fixiert, wobei die Enden über die axialen Endflächen der Kernglieder vorspringen. Auf diese Weise sind die Permanentmagneten und die Kernglieder fest in einer Rotorkonstruktion gegenüber einer externen Kraft, wie z.B. eine Zentrifugalkraft, durch die Endplatten, die Stangenglieder und die hakenförmigen Vorsprünge, gehalten.
Die radial äußeren Oberflächen der Kernglieder stehen einem Statorkern gegenüber, wobei zwischen beiden ein kleiner Zwischenraum ausgebildet ist, und der magnetische Fluß, der durch die Permanentmagneten erzeugt wird, erstreckt sich durch die Kernglieder und den Zwischenraum hin zu dem Statorkern. Im Idealfall beschreibt die magnetische Flußverteilung in dem Zwischenraum, der zwischen den Kerngliedern und dem Statorkern ausgebildet ist, eine Sinuskurve, wobei die Scheitelpunkte in den Mittelpunkten der radialen äußeren Oberflächen der entsprechenden Kernglieder angeordnet sind. Bei dieser idealen Bedingung kann die Drehmomentfluktuation des Motors im wesentlichen eliminiert werden. Als Folge davon wird bei dieser Ausführungsform des Rotors ermöglicht, daß durch Formen der radialen äußeren Oberflächen der Kernglieder als speziell geformte Oberflächen nach vorgegebenen Regeln die Verteilung des Haupt-Magnetflusses in dem Zwischenraum auf einfache Weise die ideale Sinuskurve approximiert.
Die Verteilungskurve des Haupt-Magnetflusses weicht jedoch von der vorgegebenen optimalen Sinuskurve der Magnetflußverteilung aufgrund einer Ankerrückwirkung ab, die durch den Wicklungsstrom verursacht wird, der durch eine Wicklung auf einem Stator fließt, wenn der Rotor rotiert, wobei Drehmomentschwankungen (torque ripple) in dem Motor erzeugt werden. Dies ist insbesondere dann beträchtlich der Fall, wenn sehr viele Wicklungen vorhanden sind oder ein großer Strom durch die Wicklungen fließt. Die Figuren 6 und 7 zeigen schematisch die Abweichung des Magnetflusses durch die Ankerrückwirkung. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weist ein Ankerrückwirkungs- Magnetfluß Fr im wesentlichen eine Phasendifferenz von 90º zu einem Hauptmagnetfluß P auf. Auch kann das Kernglied C leicht magnetische Pfade des Ankerrückwirkungs-Magnetflusses Rr ausbilden, wie in Fig. 6 gezeigt, so daß die magnetischen Pfade des Hauptmagnetflusses F in den Kerngliedern in Umfangsrichtung abgelenkt werden aufgrund des Ankerrückwirkungs-Magnetflusses Fr, wobei die Abweichung eine Verteilungskurve des Hauptmagnetflusses F verursacht. Wie in Fig. 7 gezeigt, weicht die Verteilung eines Magnetflusses, der gebildet ist aus dem Hauptmagnetfluß F und dem Ankerrückwirkungs-Magnetfluß Fr beträchtlich von dem Hauptmagnetfluß F ab. Ferner wird eine lokale magnetische Sättigung in den Kerngliedern C erzeugt, wenn der Hauptmagnetfluß F gemäß der Ankerrückwirkung in Umfangsrichtung abgelenkt wird, wodurch das Spitzendrehmoment des Motors verschlechtert wird.
Wie oben erwähnt, wird der Hauptmagnetfluß, der symmetrische Pfade in bezug auf die symmetrische Ebene der Kernglieder bilden sollte, wobei sich die Ebene axial unter Einschluß einer zentralen Achse erstreckt, um eine magnetische Flußverteilung zu erhalten, die auf einer Sinuskurve zwischen den Kerngliedern und dem Statorkern basiert, von der symmetrischen Form ihrer magnetischen Pfade abgelenkt aufgrund einer z. B. Ankerrückwirkung, wodurch die magnetische Sättigung in den Kerngliedern verursacht wird. Solch ein resultierender asymmetrischer Zustand der magnetischen Pfade kann neben der Ankerrückwirkung durch verschiedene Faktoren verursacht werden. Die lokale magnetische Sättigung in den Kerngliedern erzeugt Probleme, wobei, z. B. das Spitzendrehmoment des Motors verschlechtert wird, die gleichmäßige Drehung des Rotors gestört wird, die Stromsteuerung destabilisiert wird, die Wärmeerzeugung anwächst durch Anwachsen des Wirbelstromverlusts.
Die US-A-4 658 165 offenbart ebenfalls eine Elektromaschine des Typs, in dem der Rotor eine Vielzahl von radialen Permanentmagneten umfaßt, die durch Polstücke in Form von Kreisbögen miteinander verbunden sind. Die Polstücke weisen Schlitze auf, die einer Bewegung der Magnetflüsse in irgendeine Richtung außer einer im wesentlichen radialen Richtung des konzentrierten Ankerflusses entgegenwirken.
Die FR-A-2 636 480 offenbart ferner einen Rotor für einen Synchronmotor, umfassend eine Welle, eine Vielzahl von Permanentmagneten, die im wesentlichen in gleichen Intervallen um die Welle angeordnet sind, eine Vielzahl von Kerngliedern, die um die Welle angeordnet sind, wobei die Kernglieder Öffnungen aufweisen, die sich axial durch die Kernglieder erstrecken und die Ausbreitung des magnetischen Flusses in vorgegebene Richtungen erzwingen.
Obwohl die Symmetrie des Magnetflusses in den aus der US- A-4 658 165 und FR-A-2 636 480 bekannten Rotorkernen verbessert ist, existieren dennoch einigen nachteilige Asymmetrien.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine präzise Anordnung und Positionierung der Öffnungen in dem Rotorkern zu vermitteln, um die Symmetrie der magnetischen Flüsse in dem Rotorkern zu verbessern und, wenigstens teilweise, zu verhindern, daß die Verteilung des magnetischen Flusses in den Kerngliedern ihren symmetrischen Zustand aufgrund z.B. einer Ankerrückwirkung verliert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für einen Synchronmotor zu vermitteln, der wenigstens teilweise den Verlust des symmetrischen Zustands der Verteilung des Hauptmagnetflusses in den Kerngliedern, z.B. durch eine Ankerrückwirkung verhindert.
Um dies zu erreichen, sieht die vorliegenden Erfindung einen Rotor für einen Synchronmotor vor, umfassend eine Welle; eine Vielzahl von Permanentmagneten, die im wesentlichen in gleichen Intervallen um die Welle angeordnet sind und in Umfangsrichtung magnetisiert sind; eine Vielzahl von Kerngliedern, die um die Welle angeordnet sind, während jeder der Permanentmagneten zwischen diesen gehalten ist, und die von einem von den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Fluß durchsetzt werden, um so magnetische Pole auszubilden; wobei jedes Kernglied mit einer sich im wesentlichen senkrecht erstreckenden Ebene versehen ist, die eine zentrale Achse der Welle einschließt, eine Stangenaufnahmeöffnung, die sich axial durch die Kernglieder erstreckt und Öffnungsmittel, die von der Stangeneinführungsöffnung entfernt sind und sich axial durch die Kernglieder entlang der symmetrischen Ebene erstrecken; ein Paar von Endplattengliedern, die zu beiden axialen Enden der Permanentmagneten und der Kernglieder angeordnet sind und auf der Welle befestigt sind; und Stangenglieder, die jeweils die Stangeneinführungsöffnungen der Kernglieder in der axialen Richtung durchsetzen und mit den Endplatten zu beiden Seiten der Stangenglieder verbunden sind.
Die in den Kerngliedern vorgesehenen Öffnungsmittel teilen die Kernglieder magnetisch in im wesentlichen symmetrische Bereiche in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene auf. Aus diesem Grunde können die Öffnungsmittel die Verteilung des durch die Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses, der durch die Kernglieder fließt, in einem im wesentlichen symmetrischen Zustand in bezug auf die im wesentlichen symmetrischen Ebenen aufrechterhalten. Daher sind die Öffnungsmittel separiert von der Stangeneinführungsöffnung angeordnet, so daß die Stabilität des Rotors nicht verschlechtert wird, und die Öffnungsmittel weisen keine Öffnungen an irgendeiner der inneren Oberfläche, der äußeren Oberfläche und der Seitenflächen auf, so daß die magnetischen Eigenschaften nicht beeinflußt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Öffnungsmittel der Kernglieder eine durchgängige Öffnung aufweisen, die benachbart zu einer radialen inneren, der Welle gegenüberliegenden Oberfläche des Kernglieds und benachbart zu der Stangeinführungsöffnung unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene ausgebildet ist. Die Stangeneinführungsöffnungen des Kernglieds können ferner im wesentlichen im Zentrum der Kernglieder unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebenen ausgebildet sein und die Öffnungsmittel können eine erste durchgängige Öffnung umfassen, die benachbart zu einer radialen inneren, der Welle gegenüberliegenden Oberfläche des Kernglieds und benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene ausgebildet ist und eine zweite durchgängige Öffnung, die benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung und benachbart zu einer radialen äußeren Oberfläche des Kernglieds unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Öffnungsmittel des Kernglieds eine Vielzahl von durchgängigen Öffnungen aufweisen, die benachbart zu einer Seitenfläche des Kernglieds, das in Kontakt mit den Permanentmagneten ist, und benachbart zu einer radialen äußeren Oberfläche des Kernglieds ausgebildet sind, wobei sie sich asymptotisch erstrecken und symmetrisch ausgebildet sind in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene. Ferner kann die Stangeneinführungsöffnung des Kernglieds im wesentlichen im Zentrum des Kernglieds unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene angeordnet sein und die Öffnungsmittel können eine erste durchgängige Öffnung aufweisen, die benachbart zu einer radialen inneren, der Welle gegenüberliegenden Oberfläche des Kernglieds und benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene ausgebildet ist und einer Vielzahl von zweiten durchgängigen Öffnungen, die benachbart zu einer Seitenfläche des Kernglieds, das in Kontakt mit den Permanentmagneten ist, und benachbart zu einer radialen äußeren Oberfläche des Kernglieds ausgebildet ist, wobei sie sich asymptotisch erstrecken und symmetrisch ausgebildet sind in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die voranstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Rotors für einen Synchronmotor gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I der Fig. 1;
Fig. 3 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Rotors zur Verdeutlichung der Verteilung des magnetischen Flusses, der in dem Statorkern und den Kerngliedern erzeugt wird;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Rotors für einen Synchronmotor gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 5 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 3 dargestellten Rotors zur Verdeutlichung der Verteilung des magnetischen Flusses, der in einem Statorkern und Kerngliedern erzeugt wird;
Fig. 6 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Rotors für einen bekannten Synchronmotor zur Verdeutlichung des Magnetflusses, der in einem Statorkern und Kerngliedern erzeugt wird, und
Fig. 7 ein Kurvenformschaubild, das die Verteilung eines Magnetflusses verdeutlicht, der in einem Statorkern und Kerngliedern eines Rotors für einen bekannten Synchronmotor erzeugt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Fig. 1 und 2 ist ein Rotor 10 für einen Synchronmotor gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Der Rotor 10 umfaßt eine Welle 12, eine Vielzahl (in der dargestellten Ausführungsform acht) von Permanentmagneten 14 mit einem im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt, die in im wesentlichen gleichen Intervallen um die Welle 12 angeordnet sind, und einer Vielzahl (in der dargestellten Ausführungsform acht) von Kerngliedern 16, mit einem im wesentlichen sektorförmigen Querschnitt, die um die Welle 12 angeordnet sind, wobei jeder Permanentmagnet 14 in Umfangsrichtung zwischen diesen Kerngliedern angeordnet ist. In dieser Ausführungsform sind die Permanentmagneten abwechselnd in Umfangsrichtung magnetisiert, wodurch jedes Kernglied 16 einen magnetischen Pol in dem Rotor 10 ausbildet. Die Permanentmagneten 14 können als durchgängige Körper ausgebildet sein, die sich axial über die im wesentlichen gesamte Länge der Kernglieder 16 erstrecken. Die Kernglieder 16 können als axial übereinandergestapelte magnetische Materialien, wie z. B. Silikon-Stahlplatten, ausgebildet sein.
Ringförmige Endplatten 18 sind zu beiden axialen Enden der Permanentmagneten 14 und der Kernglieder 16 angeordnet. Jede Endplatte 18 ist an der Welle 12 durch Aufschrumpfen befestigt. Jedes Kernglied 16 weist eine im wesentlichen symmetrische Ebene 5 auf, die sich axial erstreckt, wobei eine zentrale Achse O der Welle 12 eingeschlossen ist, und ist mit einer Stangeneinführungsöffnung 20 versehen, die sich axial erstreckt, wobei die im wesentlichen symmetrische Ebene S im Zentrum des Stangenglieds enthalten ist. Ein Stangenglied 22 ist in eine Stangeneinführungsöffnung 20 eingefügt. Jedes Stangenglied 22 ist an den Endplatten 18 zu dessen beiden Seiten befestigt und springt über die beiden axialen Enden der Kernglieder 16 hervor.
Jedes Kernglied 16 ist ferner mit einer ersten durchgängigen Öffnung 24 versehen, die in einem Bereich benachbart zu einer radialen inneren, der Welle 12 gegenüberliegenden Oberfläche und benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung 20 ausgebildet ist; die erste durchgängige Öffnung erstreckt sich axial unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene S, und eine zweite durchgängige Öffnung 28 ist benachbart der Stangeneinführungsöffnung 20 und benachbart zu der radialen äußeren Oberfläche 16b, die dem Statorkern 26 (siehe Fig. 3) gegenüberliegt, ausgebildet; die zweite durchgängige Öffnung erstreckt sich axial unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene S. Die ersten und zweiten durchgängigen Öffnungen 24, 28 bilden Luftöffnungen, um den magnetischen Fluß entlang der im wesentlichen symmetrischen Ebene S der Kernglieder 16 zu erschweren, wodurch es möglich ist, zu verhindern, daß der Magnetfluß, der von den Permanentmagneten 14 erzeugt wird und durch die Kernglieder 16 hindurchströmt, seinen symmetrischen Zustand in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene S verliert. Die ersten und zweiten durchgängigen Öffnungen 24, 28 sind auch vorgesehen an Stellen, die den magnetischen Weg des Magnetflusses F nicht unterbrechen. Die Funktion der ersten und zweiten durchgängigen Öffnungen 24, 28 werden als Beispiel anhand ihrer Wirkungsweise gegen eine Abweichung des magnetischen Flusses F gemäß der Kernwirkung in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.
Wie in Fig. 3 dargestellt, wird ein Ankerrückwirkungsmagnetfluß Fr erzeugt, wenn ein Strom durch eine Wicklung 30 (lediglich eine Windung ist dargestellt), die auf dem Statorkern 26 des Synchronmotors 10 vorgesehen ist, fließt, wie dargestellt. Die Verteilung des Ankerrückwirkungsmagnetflusses Fr weist eine Phasendifferenz von 90º in bezug auf die Verteilung des Hauptmagnetflusses F auf. Beim Stand der Technik wird der Hauptmagnetfluß F in Umfangsrichtung abgelenkt aufgrund des Ankerrückwirkungsmagnetflusses Fr, der durch das Kernglied 16 fließt, insbesondere wenn der Strom groß ist, so daß eine lokale magnetische Sättigung wie in Fig. 6 dargestellt, erzeugt wird, die eine Folge der obenerwähnten Probleme ist und durch die Asymmetrie der Magnetflußverteilung verursacht wird. Gemäß der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform vorliegender Erfindung unterbricht die zweite durchgängige Öffnung 28 die Ausbildung des magnetischen Weges des Ankerrückwirkungsmagnetflusses Fr, und die ersten und die zweiten durchgängigen Öffnungen 24, 25 verhindern die Ablenkung des Hauptmagnetflusses F in Umfangsrichtung, wodurch die magnetische Flußverteilung ihren symmetrischen Zustand in bezug auf die symmetrische Ebene S nicht verlieren kann. Als Folge davon kann die lokale magnetische Sättigung in dem Kernglied 16 erleichtert werden. Auf diese Weise können die obenerwähnten Probleme gelöst werden.
Fig. 4 zeigt einen Rotor 32 für einen Synchronmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche oder ähnliche Teile dieser Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet. Der Rotor 32 umfaßt, genauso wie der Rotor 10 der ersten Ausführungsform, eine Welle 12, eine Vielzahl von Permanemtmagneten 14, die im wesentlichen in gleichen Intervallen um die Welle 12 angeordnet sind, und eine Vielzahl von Kerngliedern 34, die um die Welle 12 angeordnet sind, während jeder Permanentmagnet 14 in Umfangsrichtung zwischen diesem gehalten ist. Die Kernglieder 34 sind als laminierte Körper magnetischer Materialien ausgebildet, wie beispielsweise Silikonstahlplatten, und werden von dem Hauptmagnetfluß der Permanentmagneten 14 durchquert, so daß sie magnetische Pole in dem Rotor 32 ausbilden. Jedes Kernglied 34 ist mit einer Stangeneinführungsöffnung 36 versehen, die sich axial unter Einschluß einer Symmetrieebene S erstreckt, die im wesentlichen im Zentrum des Kernglieds angeordnet ist. Ein Stangenmittel 22 ist in jede Stangeneinführungsöffnung 36 eingesetzt. Jedes Stangenglied 22 ist an den Endplatten 18 zu dessen beiden Seiten auf dieselbe Weise wie der Rotor 10 befestigt.
Jedes Kernglied 34 ist ferner mit einer ersten durchgangigen Öffnung 38 versehen, die in einem Bereich zwischen einer der Welle 12 gegenüberliegenden radialen inneren Oberfläche 34a und der Stangeneinführungsöffnung 36 ausgebildet ist, wobei sich die erste durchgängige Öffnung derart axial durch das Kernglied erstreckt, daß sie die Symmetrieebene S einschließt, und mit einem Paar von zweiten durchgängigen Öffnungen 40, die in einem Bereich zwischen den Seitenflächen 34c ausgebildet sind, die in Kontakt mit den Magneten 14 sind und sich der radial äußeren, dem Statorkern 26 (siehe Fig. 5) gegenüberliegenden Oberfläche 34b in einer im wesentlichen asymptotisch gekrümmten Weise in bezug auf die Symmetrieebene nähern; die zweiten durchgängigen Öffnungen erstrecken sich axial durch das Kernglied, so daß sie symmetrisch in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene S angeordnet sind. Die ersten und die zweiten durchgängigen Öffnungen 38, 40 wirken auf die gleiche Weise wie die ersten und die zweiten durchgängigen Öffnungen 24, 28 der ersten Ausführungsform und verhindern daher einen Verlust des symmetrischen Zustands in bezug auf die Symmetrieebene S der Verteilung des Magnetflusses F (siehe Fig. 5), der durch den Permanentmagneten 14 erzeugt wird und durch die Kernglieder 34 hindurchgelangt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, wird durch die durchgängige Öffnung 40 des Kernglieds 34 verhindert, daß ein Ankerrückwirkungsmagnetfluß Fr, der aus einem Strom resultiert, der durch eine Windung 30, die in dem Statorkern 26 vorgesehen ist, fließt, einen magnetischen Fluß durch den Statorkern 26 bildet. Gleichzeitig verhindern die ersten und zweiten durchgängigen Öffnungen 38, 40 die Ablenkung des Hauptmagnetflusses F in Umfangsrichtung, wodurch verhindert wird, daß die magnetische Flußverteilung ihren symmetrischen Zustand in bezug auf die Symmetrieebene S verliert. Als Folge davon kann auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform eine Abweichung der Verteilung des Magnetflusses S aufgrund eines Ankerrückwirkungsmagnetfluß Fr reduziert werden und die lokale magnetische Sättigung in dem Kernglied 34 kann abgeschwächt werden. Ferner sind in dem Rotor 32 die zweiten durchgängigen Öffnungen 40 entlang dem idealen magnetischen Weg des Hauptmagnetflusses F ausgebildet, wobei sie an zwei Stellen den Magnetfluß des Ankerrückwirkungsmagnetflusses Fr kreuzen. Aus diesem Grunde können die zweiten durchgängigen Öffnungen wesentlich effektiver verhindern, daß die Verteilung des Hauptmagnetflusses F seinen symmetrischen Zustand durch den Ankerrückwirkungsmagnetfluß Fr verliert, ohne den magnetischen Pfad des Hauptmagnetflusses zu unterbrechen.
In der oben erwähnten Ausführungsform sind die ersten durchgängigen Öffnungen 34, 38 und die zweiten durchgängigen Öffnungen 28, 40 separat von den Stangeneinführungsöffnungen 20, 36 für die Stangenglieder 22 ausgebildet, ohne daß eine Verbindung zwischen diesen existiert. Aus diesem Grund wird die Funktion der Stangenglieder 22 zur Befestigung der laminierten Struktur der Kernglieder 16, 34 oder zur Stützung der Kernglieder gegen eine Zentrifugalkraft nicht durch die durchgängigen Öffnungen beeinflußt, wobei die Stabilität des Rotors 10, 32 aufrechterhalten werden kann. Auch erreichen die durchgängigen Öffnungen 28, 40 der Ausführungsform nicht die äußeren Oberflächen 16a, 34a der Kernglieder 16, 34. Daher wird die magnetische Flußverteilung, die in dem Zwischenraum des Statorkerns 26 erhalten wird, nicht einer Störung unterworfen, die von der Diskontinuität der äußeren Oberflächen 16a, 34a herrührt und aus diesem Grunde kann der Rotor 10, 32 gleichmäßig rotieren. Darüber hinaus erreichen die zweiten durchgängigen Öffnungen 40 der zweiten Ausführungsform nicht die Seitenflächen 34c, die in Kontakt mit den Permanentmagneten 14 sind, so daß das Gesamtvolumen des Magnetflusses nicht reduziert wird.
Ferner sind die Stangenglieder 22 in den obenerwähnten Ausführungsformen aus beliebigem Material hergestellt, wie z. B. Kohlenstoffstahl. Anstelle dessen können die Stangenglieder 22 auch aus nicht magnetischen Materialien, wie z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt sein. In diesem Falle verhindern es die Stangenglieder 22, die auf der Symmetrieebene angeordnet sind, daß der magnetische Fluß durch sie hindurchströmt, ähnlich den durchgängigen Öffnungen. Aus diesem Grunde kann verhindert werden, daß die Verteilung des Magnetflusses F, der durch die Kernglieder 16, 34 strömt, seinen symmetrischen Zustand in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene S verliert.
Wie aus der obenerwähnten Beschreibung deutlich wird, sind die Kernglieder eines Rotors eines Synchronmotors gemäß vorliegender Erfindung mit Öffnungsmitteln versehen, die sich jeweils axial durch die Kernglieder erstrecken und von Stangeneinführungsöffnungen entlang einer im wesentlichen symmetrischen Ebene, welche eine zentrale Achse einschließt, separiert, so daß die Verteilung eines Magnetflusses, der von Permanentmagneten erzeugt wird und durch die Kernglieder hin zu dem Statorkern gelangt, in einem im wesentlichen symmetrischen Zustand in bezug auf die im wesentlichen symmetrischen Ebenen gehalten wird. Als Folge davon wird verhindert, daß die Verteilung des magnetischen Flusses ihren symmetrischen Zustand in den Kerngliedern aufgrund beispielsweise eines Ankerrückwirkungsmagnetflusses verliert. Demgemäß werden in einem Synchronmotor, der den Rotor der vorliegenden Erfindung verwendet, die Probleme, bei denen ein Spitzendrehmoment reduziert wird durch eine lokale magnetische Sättigung in den Kerngliedern des Rotors, bei denen die gleichmäßige Rotation des Rotors gestört wird, eine Stromsteuerung destabilisiert wird oder die Wärmeerzeugung anwächst durch Anwachsen von Verlusten, vermieden, wobei die Ausgangseigenschaften des Motors beträchtlich verbessert werden können.

Claims

1. Rotor (10, 32) für einen Synchronmotor, umfassend:

- eine Welle (12);

- eine Vielzahl von Permanentmagneten (14), die im wesentlichen in gleichen Intervallen um die Welle (12) angeordnet und in Umfangsrichtung magnetisiert sind;

- eine Vielzahl von Kernglieder (16, 34), die um die Welle (12) angeordnet sind, wobei zwischen ihnen die Permanentmagneten (14) gehalten sind und die von einem von den Permanentmagneten (14) erzeugten magnetischen Fluß durchsetzt werden, so daß sie magnetische Pole ausbilden; wobei jedes Kernglied (16, 34) versehen ist mit einer im wesentlichen symmetrischen Ebene (S) , die sich unter Einschluß einer zentralen Achse der Welle (12) erstreckt, wobei sich eine Stangeneinführungsöffnung (20) axial durch das Kernglied (16, 34) erstreckt und wobei Öffnungsmittel (24, 28, 38) von der Stangeneinführungsöffnung (20) separiert sind und sich axial durch das Kernglied (16, 34) entlang der symmetrischen Ebene (S) erstrekken;

- ein Paar von Endplattengliedern (18), die zu beiden axialen Enden der Permanentmagneten (14) und der Kernglieder (16, 34) angeordnet sind und auf der Welle (12) befestigt sind; und

- Stangenglieder (22), die sich jeweils durch die Stangeneinführungsöffnungen (20) der Kernglieder (16, 34) in axialer Richtung erstrecken und mit den Endplatten (18) zu beiden Enden der Stangen (22) verbunden sind.

2. Rotor (10, 32) für einen Synchronmotor nach Anspruch 1, bei dem die Stangeneinführungsöffnung (20) des Kernglieds (16, 34) im wesentlichen im Zentrum des Kernglieds (16, 34) unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene (S) angeordnet ist, und bei dem die Öffnungsmittel eine erste durchgängige Öffnung (24, 38) umfassen, die benachbart zu einer radialen inneren, der Welle (12) gegenüberliegenden Oberfläche (16a) des Kernglieds (16, 34) und benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung (20) unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene (S) ausgebildet ist und einer zweiten durchgängigen Öffnung (28), die benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung (20) und benachbart zu einer radialen äußeren Oberfläche (16b) des Kernglieds (14) unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene (S) ausgebildet ist.

3. Rotor (10) für einen Synchronmotor nach Anspruch 2, bei dem die Stangenglieder (22) aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt sind.

4. Rotor (32) für einen Synchronmotor nach Anspruch 2, bei dem die Öffnungsmittel des Kernglieds (34) eine Vielzahl von durchgängigen Öffnungen (40) aufweisen, die benachbart zu Seitenflächen des Kernglieds (34), die in Kontakt mit den Permanentmagneten (14) sind und benachbart zu einer radialen äußeren Oberfläche des Kernglieds (34) ausgebildet sind und sich asymptotisch und im wesentlichen symmetrisch in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene (S) erstrecken.

5. Rotor (32) für einen Synchronmotor nach Anspruch 2, bei dem die Stangeneinführungsöffnungen (20) des Kernglieds (34) im wesentlichen im Zentrum des Kernglieds (34) unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene (S) angeordnet ist, und bei dem das Öffnungsmittel eine erste durchgängige Öffnung (38) aufweist, die benachbart zu einer radialen inneren, der Welle (12) gegenüberliegenden Oberfläche des Kernglieds (34) und benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung (20) unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene (S) ausgebildet ist, und einer Vielzahl von zweiten durchgängigen Öffnungen (40), die benachbart zu einer Seitenfläche des Kernglieds (34), das in Kontakt mit den Permanentmagneten (14) ist, und benachbart zu einer radialen äußeren Oberfläche des Kernglieds (34) ausgebildet ist, wobei sie sich asymptotisch erstrecken und symmetrisch ausgebildet sind in bezug auf die im wesentlichen symmetrische Ebene (S) anstelle der zweiten durchgängigen Öffnung (28), die benachbart zu der Stangeneinführungsöffnung (20) und benachbart zu der radialen äußeren Oberfläche des Kernglieds (34) unter Einschluß der im wesentlichen symmetrischen Ebene (S) ausgebildet ist.

6. Rotor (32) für einen Synchronmotor nach Anspruch 5, bei dem die Stangenglieder (22) aus einem Nichteisenmaterial bestehen.