專利名稱：尤其是用于水族缸泵的同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的尤其是用于水族缸泵的同步電機(jī)。
背景技術(shù)：
同步電機(jī)通常用于這樣的應(yīng)用場(chǎng)合，其中重要的是電機(jī)的堅(jiān)固的和不易發(fā)生故障的結(jié)構(gòu)以及電機(jī)的低噪音運(yùn)行。對(duì)于這種類型的電機(jī)的典型的應(yīng)用領(lǐng)域是用于水族缸泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
對(duì)于同步電機(jī)公知的是，電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)的運(yùn)行方向不是可容易地預(yù)先規(guī)定的。根據(jù)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的相對(duì)位置不同，電機(jī)在接入饋電電壓時(shí)按一個(gè)或另一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)。對(duì)于電機(jī)必須按確定的旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合，已知機(jī)械起動(dòng)裝置，該起動(dòng)裝置按正確的轉(zhuǎn)動(dòng)方向使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生例如微小的起動(dòng)運(yùn)動(dòng)。這種由同步時(shí)鐘已知的起動(dòng)裝置可以是通過棘輪傳動(dòng)裝置作用在與定子相連的齒輪上而進(jìn)行工作的驅(qū)動(dòng)桿。
但是這種機(jī)械起動(dòng)裝置易發(fā)生故障并且也不適于在必須考慮污染的條件下使用，例如，在水族缸中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，通過本發(fā)明可提供一種帶有起動(dòng)裝置的同步電機(jī)，該同步電機(jī)具有簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且也適用于可導(dǎo)致污染的環(huán)境條件下。
根據(jù)本發(fā)明該目的通過具有權(quán)利要求1中所述特征的同步電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)中，當(dāng)轉(zhuǎn)子以錯(cuò)誤的方向起動(dòng)時(shí)，則會(huì)沿軸向?qū)⑥D(zhuǎn)子從定子中拉出。拉出進(jìn)行到定子和轉(zhuǎn)子之間的磁耦合變得如此之小，以致于轉(zhuǎn)子不再能夠通過磁場(chǎng)保持運(yùn)動(dòng)。根據(jù)轉(zhuǎn)子的工作負(fù)荷較大或較小，該軸向(拉出)行程可以較小或較大。
如果轉(zhuǎn)子達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，則通過作用在轉(zhuǎn)子上的磁場(chǎng)的軸向分量重新將轉(zhuǎn)子拉回到定子磁場(chǎng)中。所述返回運(yùn)動(dòng)與磁場(chǎng)非同步地進(jìn)行，從而存在這樣的可能性，即當(dāng)在轉(zhuǎn)子和定子之間存在當(dāng)定子和轉(zhuǎn)子之間的磁耦合重新足以在角度方向上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)存在的相對(duì)角度位置時(shí)，所述相對(duì)位置是使起動(dòng)按正確的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行的相對(duì)位置。如果不是這種情況，則重新沿軸向?qū)⑥D(zhuǎn)子移離定子，并且再次重復(fù)上述循環(huán)。以這種方法可以保證轉(zhuǎn)子-在一些情況下在幾次錯(cuò)誤嘗試之后-在正確的方向上運(yùn)轉(zhuǎn)。
在此根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)具有機(jī)械上非常簡(jiǎn)單的構(gòu)造。所述電機(jī)沒有機(jī)械上復(fù)雜的部件，這種部件的功能由于如在水族缸水中會(huì)出現(xiàn)污染而容易受到損害。
本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中給出。
利用根據(jù)權(quán)利要求2的本發(fā)明的改進(jìn)方案，可簡(jiǎn)單地確保轉(zhuǎn)子低摩擦的支承結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子在軸上按一定的(時(shí)間)間隔進(jìn)行軸向移動(dòng)并且繼續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種支承結(jié)構(gòu)還可進(jìn)行自清潔。
根據(jù)權(quán)利要求3，在起動(dòng)方向錯(cuò)誤時(shí)使用用于產(chǎn)生軸向力的螺旋槳輪以使轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)，反正為了流體-輸送的目的也要設(shè)置該螺旋槳輪。因此，由權(quán)利要求3限定的泵與常用的螺旋槳式泵的不同之處只是，轉(zhuǎn)子和與其相連的螺旋槳在軸上的支承是可軸向運(yùn)動(dòng)地并且不是軸向剛性地進(jìn)行的。由此實(shí)際上并不會(huì)增加成本。
根據(jù)權(quán)利要求4的本發(fā)明的改進(jìn)方案允許將轉(zhuǎn)子和螺旋槳設(shè)計(jì)成整體構(gòu)件。特別是當(dāng)將轉(zhuǎn)子直接注塑形成在塑料-螺旋槳中時(shí)，這簡(jiǎn)化了安裝和降低了制造成本。在以這種方式制造由螺旋槳和轉(zhuǎn)子形成的單元時(shí)，這樣還能自動(dòng)地確保這兩個(gè)部件在共同的軸上的良好對(duì)中。因此可基本上避免不平衡而不需要機(jī)械精加工。
根據(jù)權(quán)利要求5的本發(fā)明的改進(jìn)方案適用于使用用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)荷的同步電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合。根據(jù)該改進(jìn)方案，通過一種允許轉(zhuǎn)子和從動(dòng)軸之間進(jìn)行軸向的和角度上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋/推力裝置提供軸向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)權(quán)利要求6所述螺旋/推力裝置可由螺紋連接結(jié)構(gòu)形成，其中螺紋的斜率確保，在錯(cuò)誤旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行小角度的起動(dòng)行程之后就已經(jīng)可以中止驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
利用根據(jù)權(quán)利要求7的本發(fā)明的改進(jìn)方案，可良好地保護(hù)螺旋/推力裝置不受污染影響，因?yàn)楣餐饔玫穆菪嫣幱谝惶淄驳膬?nèi)部。
根據(jù)權(quán)利要求8的本發(fā)明的改進(jìn)方案確保，當(dāng)在螺旋槳或與負(fù)荷相連的軸上施加外力時(shí)，則轉(zhuǎn)子沿軸向距定子就不會(huì)很遠(yuǎn)，即到達(dá)與定子之間這樣的距離，在這個(gè)距離處，作用定子與轉(zhuǎn)子之間的軸向力不再足以將轉(zhuǎn)子重新拉回到定子。以這種方法就能省去沿軸向?qū)⑥D(zhuǎn)子壓回到定子的單獨(dú)的轉(zhuǎn)子復(fù)位裝置。
當(dāng)選擇根據(jù)權(quán)利要求9的止擋裝置時(shí)，一方面確保，在軸向移出位置處，轉(zhuǎn)子與定子進(jìn)行這樣程度的磁去耦，即轉(zhuǎn)子在相對(duì)于定子的其它相對(duì)角位置處被移回到定子。另一方面確保，沿軸向作用的磁復(fù)位力仍足夠大。
對(duì)于由于較高的摩擦力或其它結(jié)構(gòu)上的原因而不能確保軸向磁力足以將轉(zhuǎn)子拉回定子中的應(yīng)用場(chǎng)合，可根據(jù)權(quán)利要求10設(shè)置專門的復(fù)位裝置，以使轉(zhuǎn)子返回定子中。


下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
其中圖1示出在正常運(yùn)行中的包含同步電機(jī)的、用于水族缸的螺旋槳式泵的軸向剖視圖；圖2示出與圖1類似的剖視圖，但其中示出了處于轉(zhuǎn)子沿錯(cuò)誤方向起動(dòng)時(shí)的位置中的轉(zhuǎn)子；圖3示出與圖1類似的視圖，但其中同步電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)可與機(jī)械負(fù)荷接合的電機(jī)軸，其中示出轉(zhuǎn)子在按正確的旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)后所占據(jù)的軸向位置；和圖4示出與圖3類似的剖視圖，但其中示出了轉(zhuǎn)子按錯(cuò)誤的旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)后所占據(jù)的軸向位置。
具體實(shí)施例方式
在圖1中總體用10表示螺旋槳式泵，所述螺旋槳式泵布置在僅示意性示出的水族缸水的容積12中。螺旋槳式泵10按箭頭14所示的方向從水容積12中抽吸水，并按箭頭16所示的方向?qū)⑺匦螺斔徒o水族缸。
螺旋槳式泵10具有總體上用18表示的殼體，該殼體分為泵殼體20和電機(jī)殼體22。
定子24布置在電機(jī)殼體22中，該定子具有疊片組(Lamellenpaket)26和勵(lì)磁線圈28。
疊片組26具有接納分隔斗32的孔30。在分隔斗32中以徑向間隙布置由永磁材料制成的轉(zhuǎn)子34，所述材料例如可具有多個(gè)在周向上分布的磁極。
當(dāng)由未示出的外部交流電源向勵(lì)磁線圈28加載信號(hào)時(shí)，則轉(zhuǎn)子34開始在交變磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子34有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地坐靠在軸38上的中心孔36。
軸38在一個(gè)端部處具有貼合在分隔斗32底部的外側(cè)上的端部凸緣40，其中軸38穿過分隔斗32的中心孔。
軸38的第二端部支承在通過徑向臂46與出口接管48固定連接的星狀支承部44的轂部分42中，所述出口接管由泵殼體20的一個(gè)一體形成的段形成。
此外泵殼體20在到電動(dòng)殼體22的類似于截錐的過渡段中具有入口濾網(wǎng)50，所述入口濾網(wǎng)與泵殼體20的注射相結(jié)合地制成。
這樣泵殼體20就規(guī)定了位于入口濾網(wǎng)50和出口接管48之間的工作腔52，總體上用54表示的螺旋槳在該工作腔中運(yùn)行。螺旋槳54具有轂部分56，它支承三個(gè)相對(duì)于螺旋槳軸線傾斜的葉片58。葉片58的傾斜方向布置成，在螺旋槳54按由箭頭60所示的正確旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過入口濾網(wǎng)50吸入水并且通過出口接管50排出水。
如圖1所示，轉(zhuǎn)子34嵌入轂部分56中。這種嵌入可以適當(dāng)?shù)剡@樣進(jìn)行，即，將已設(shè)有孔36的轉(zhuǎn)子34放入注射模中，利用該注射模來注射形成由熱塑材料制成的螺旋槳54。這樣就確保了螺旋槳54的中心孔62與轉(zhuǎn)子的中心孔36的精確對(duì)齊。
此外，轂部分56位于圖中的右邊的部分可用作規(guī)定轉(zhuǎn)子34移入分隔斗32中的最大軸向位置的間隔件。相反，位于圖中左邊的轂部分56的端面與星狀出口部44的轂部分42一起規(guī)定了轉(zhuǎn)子34移出的最大軸向位置。
如圖1所示，在其最大移入位置的轉(zhuǎn)子34關(guān)于定子24的中間面是對(duì)稱的。
如上所述，由轉(zhuǎn)子34和螺旋槳54所組成的整個(gè)單元不僅是可旋轉(zhuǎn)地而且還可軸向移動(dòng)地布置在軸38上。
當(dāng)螺旋槳式泵10在轉(zhuǎn)子34和螺旋槳54按箭頭60方向的轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下工作時(shí)，在由轉(zhuǎn)子34和螺旋槳54所形成的單元上作為給水提供動(dòng)量的反作用力獲得在圖1中向右的力。該力由軸向支承結(jié)構(gòu)或向內(nèi)的止擋裝置所吸收，所述止擋裝置由轂部分56的右端面和分隔斗32的底部形成。
在轉(zhuǎn)子沿正確的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子因此具有規(guī)定的軸向位置并且如由軸向/徑向-支承結(jié)構(gòu)所支承的轉(zhuǎn)子一樣而運(yùn)行。
相反，如果在給勵(lì)磁線圈28加載電壓時(shí)轉(zhuǎn)子34按錯(cuò)誤的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2中箭頭64所示，則螺旋槳54通過星狀出口部44抽吸水，并通過入口濾網(wǎng)50將水壓回水族缸中。作為用于給水提供動(dòng)量的反作用力，獲得了作用在由轉(zhuǎn)子34和螺旋槳54形成的單元上的沿軸向向外的方向分布的軸向力，因此在圖2中將由轉(zhuǎn)子34和螺旋槳54形成的單元向左移動(dòng)。
當(dāng)定子24和轉(zhuǎn)子34之間的磁耦合變得很小，以致于不再足以使螺旋槳54克服水的負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述向左的移動(dòng)結(jié)束。在這種條件下，不再存在轉(zhuǎn)子34和交變磁場(chǎng)之間角度上的同步化。但是還存在磁場(chǎng)的軸向分量，該分量試圖沿軸向?qū)⑥D(zhuǎn)子34拉回分隔斗32中。
在這種返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，定子24和轉(zhuǎn)子之間的磁耦合就會(huì)重新增強(qiáng)，其中，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于對(duì)在正確方向上起動(dòng)有利的相對(duì)于定子的相對(duì)位置時(shí)，所述耦合是否重新達(dá)到對(duì)于驅(qū)動(dòng)目的足夠的大小，完全是隨機(jī)的。
如果轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置是對(duì)按正確旋轉(zhuǎn)方向的起動(dòng)有利的位置，則轉(zhuǎn)子以正確的方向起動(dòng)，并通過現(xiàn)在在圖1和圖2中向右的反作用力重新回移到與定子的完全的磁重疊(狀態(tài))(berlapp)中，其中螺旋槳54的轂部分56的端面貼合到分隔斗32的底部上。
在上述轉(zhuǎn)子34軸向復(fù)位到定子24的磁場(chǎng)中時(shí)，對(duì)螺旋槳54的葉片58的沖流用于使轉(zhuǎn)子34與此前起動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向相反地-即按正確的旋轉(zhuǎn)方向-微小地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)定子24和轉(zhuǎn)子34之間重新建立可獲得驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的磁耦合時(shí)，這能夠提高轉(zhuǎn)子34按正確的旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)的機(jī)率。
對(duì)于在根據(jù)圖3和4的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于上面所述的螺旋槳式泵10的組件的、總體用10’表示的電機(jī)的部件，也用相同的參考標(biāo)號(hào)表示。
在殼體件20’的支承壁44’中現(xiàn)在通過徑向/軸向支承件74支承電機(jī)軸66，該軸在其朝向轉(zhuǎn)子的端部上支承有螺紋套筒68。該螺紋套筒在其內(nèi)面設(shè)有陡螺紋槽。
螺紋套筒68的陡螺紋槽與一體注射形成在轂部分56的外表面上的陡螺紋棱70共同作用。
圖3和4中示出的電機(jī)10’在起動(dòng)上與上述螺旋槳式泵10相類似地工作。只是將轉(zhuǎn)子沿錯(cuò)誤的旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子軸向向外的運(yùn)動(dòng)的螺旋/推力裝置不是由帶有傾斜的葉片58的螺旋槳54形成-所述螺旋槳與作為負(fù)荷的水容積共同作用，而是由通過螺紋套筒68和陡螺紋棱70所形成的螺旋/推力傳動(dòng)裝置形成。在所述螺旋/推力傳動(dòng)裝置中與電機(jī)軸66相連/關(guān)聯(lián)的負(fù)荷相對(duì)于陡螺紋棱70對(duì)螺紋套筒68起制動(dòng)作用，因此可獲得能產(chǎn)生所期望的軸向力的螺旋運(yùn)動(dòng)-滑動(dòng)(Schraub-Schlupf)。
如果電機(jī)沿正確的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)行，則獲得轉(zhuǎn)子34和電機(jī)軸66之間規(guī)定的軸向相對(duì)位置，并由此獲得所述兩個(gè)部件之間的轉(zhuǎn)矩鎖合的連接。
與此相反，在轉(zhuǎn)子34沿錯(cuò)誤的方向運(yùn)行時(shí)，轂部分56以其陡螺紋棱70旋入由與電機(jī)軸66相連的負(fù)荷制動(dòng)的螺旋套筒68。因此轉(zhuǎn)子34從定子24磁場(chǎng)中移出直至轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)停止，并且然后轉(zhuǎn)子被拉回定子中并可按正確的旋轉(zhuǎn)方向重新起動(dòng)，如上面所述的那樣。
對(duì)于在軸向遠(yuǎn)離定子24的轉(zhuǎn)子34的位置處所獲得的磁復(fù)位力不足以將轉(zhuǎn)子34拉回到定子24的情況，為了確保較強(qiáng)的復(fù)位力，可設(shè)置復(fù)位彈簧72，所述復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)成螺旋彈簧并布置在轂部分56和支承壁44相對(duì)的端面之間。
為了保證電機(jī)對(duì)潮濕影響良好的不敏感性，可給電動(dòng)殼體22的內(nèi)部填充填料/隔離物76。
權(quán)利要求
1.尤其是用于水族缸的同步電機(jī)，具有定子(24)和轉(zhuǎn)子(34)以及保證轉(zhuǎn)子(34)按規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向起動(dòng)的起動(dòng)裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子(34)可軸向運(yùn)動(dòng)地支承，并與在按錯(cuò)誤的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)行時(shí)可將轉(zhuǎn)子從定子(24)中移開的螺旋/推力裝置共同作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的同步電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(34)具有支承孔(36)，轉(zhuǎn)子利用該支承孔可移動(dòng)地在一固定的軸(38)上運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的同步電機(jī)，其特征在于，所述螺旋/推力裝置具有與轉(zhuǎn)子(34)轉(zhuǎn)動(dòng)地接合的螺旋槳(54)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的同步電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(34)嵌入螺旋槳(54)的轂部分(56)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的同步電機(jī)，其特征在于，所述螺旋/推力裝置包括轉(zhuǎn)子(34)和電機(jī)軸(66)之間的螺紋連接結(jié)構(gòu)(68，70)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的同步電機(jī)，其特征在于，所述螺紋連接結(jié)構(gòu)包括陡螺紋(68，70)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的同步電機(jī)，其特征在于，所述螺旋連接結(jié)構(gòu)包括與定子(54)相連的螺紋棱(70)和與電機(jī)軸(66)相連的螺紋套筒(66)，或相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)的同步電機(jī)，其特征在于，包括止擋裝置(44，56)，所述止擋裝置限定轉(zhuǎn)子(34)沿離開定子(24)的方向的軸向移動(dòng)路程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的同步電機(jī)，其特征在于，所述止擋裝置(44，56)將轉(zhuǎn)子(34)的軸向移動(dòng)路程限定在一個(gè)路段上，該路段在轉(zhuǎn)子(34)和定子(24)之間最大軸向磁重疊量的30％和70％之間，優(yōu)選約為45％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)的同步電機(jī)，其特征在于，具有回拉裝置，通過該裝置可將轉(zhuǎn)子(34)預(yù)緊到和定子(24)軸向?qū)R的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于水族缸(12)的螺旋槳式泵(10)，其中轉(zhuǎn)子(34)沿正確的旋轉(zhuǎn)方向的起動(dòng)這樣來保證，即將由泵的螺旋槳(54)和轉(zhuǎn)子(34)形成的單元可軸向移動(dòng)和可轉(zhuǎn)地布置在軸(38)上。當(dāng)沿錯(cuò)誤方向起動(dòng)時(shí)，所述單元并且由此還有轉(zhuǎn)子(34)從定子(24)的磁場(chǎng)中軸向移出，直至定子(24)和轉(zhuǎn)子(34)之間的磁耦合不再足以在角度方向上的繼續(xù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后由轉(zhuǎn)子(34)和螺旋槳(54)形成的單元通過軸向的磁力分量重新被拉回定子(24)中，并且在這里獲得重新起動(dòng)的可能性。最后，在幾次的起動(dòng)嘗試之后，確保轉(zhuǎn)子(34)按正確的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K7/118GK1829048SQ200610058070
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者A·通澤, C·胡格 申請(qǐng)人:通澤養(yǎng)魚技術(shù)有限公司