專利名稱：尤其是用于水族缸泵的同步電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的前序部分所述的尤其是用于水族缸泵的同步電機。
背景技術：
同步電機通常用于這樣的應用場合，其中重要的是電機的堅固的和不易發(fā)生故障的結構以及電機的低噪音運行。對于這種類型的電機的典型的應用領域是用于水族缸泵的驅(qū)動電機。
對于同步電機公知的是，電機從靜止狀態(tài)起動的運行方向不是可容易地預先規(guī)定的。根據(jù)轉(zhuǎn)子相對于定子的相對位置不同，電機在接入饋電電壓時按一個或另一個旋轉(zhuǎn)方向起動。對于電機必須按確定的旋轉(zhuǎn)方向起動的應用場合，已知機械起動裝置，該起動裝置按正確的轉(zhuǎn)動方向使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生例如微小的起動運動。這種由同步時鐘已知的起動裝置可以是通過棘輪傳動裝置作用在與定子相連的齒輪上而進行工作的驅(qū)動桿。
但是這種機械起動裝置易發(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裝置的同步電機，該同步電機具有簡單的機械結構，并且也適用于可導致污染的環(huán)境條件下。
根據(jù)本發(fā)明該目的通過具有權利要求1中所述特征的同步電機來實現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明的同步電機中，當轉(zhuǎn)子以錯誤的方向起動時，則會沿軸向?qū)⑥D(zhuǎn)子從定子中拉出。拉出進行到定子和轉(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保持運動。根據(jù)轉(zhuǎn)子的工作負荷較大或較小，該軸向(拉出)行程可以較小或較大。
如果轉(zhuǎn)子達到靜止狀態(tài)，則通過作用在轉(zhuǎn)子上的磁場的軸向分量重新將轉(zhuǎn)子拉回到定子磁場中。所述返回運動與磁場非同步地進行，從而存在這樣的可能性，即當在轉(zhuǎn)子和定子之間存在當定子和轉(zhuǎn)子之間的磁耦合重新足以在角度方向上進行驅(qū)動時存在的相對角度位置時，所述相對位置是使起動按正確的旋轉(zhuǎn)方向進行的相對位置。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誤嘗試之后-在正確的方向上運轉(zhuǎn)。
在此根據(jù)本發(fā)明的同步電機具有機械上非常簡單的構造。所述電機沒有機械上復雜的部件，這種部件的功能由于如在水族缸水中會出現(xiàn)污染而容易受到損害。
本發(fā)明的有利的改進方案在從屬權利要求中給出。
利用根據(jù)權利要求2的本發(fā)明的改進方案，可簡單地確保轉(zhuǎn)子低摩擦的支承結構，在轉(zhuǎn)子在軸上按一定的(時間)間隔進行軸向移動并且繼續(xù)進行旋轉(zhuǎn)運動時，這種支承結構還可進行自清潔。
根據(jù)權利要求3，在起動方向錯誤時使用用于產(chǎn)生軸向力的螺旋槳輪以使轉(zhuǎn)子軸向移動，反正為了流體-輸送的目的也要設置該螺旋槳輪。因此，由權利要求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動地并且不是軸向剛性地進行的。由此實際上并不會增加成本。
根據(jù)權利要求4的本發(fā)明的改進方案允許將轉(zhuǎn)子和螺旋槳設計成整體構件。特別是當將轉(zhuǎn)子直接注塑形成在塑料-螺旋槳中時，這簡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，這樣還能自動地確保這兩個部件在共同的軸上的良好對中。因此可基本上避免不平衡而不需要機械精加工。
根據(jù)權利要求5的本發(fā)明的改進方案適用于使用用于驅(qū)動機械負荷的同步電機的應用場合。根據(jù)該改進方案，通過一種允許轉(zhuǎn)子和從動軸之間進行軸向的和角度上的相對運動的螺旋/推力裝置提供軸向的相對運動。
根據(jù)權利要求6所述螺旋/推力裝置可由螺紋連接結構形成，其中螺紋的斜率確保，在錯誤旋轉(zhuǎn)方向上進行小角度的起動行程之后就已經(jīng)可以中止驅(qū)動運動。
利用根據(jù)權利要求7的本發(fā)明的改進方案，可良好地保護螺旋/推力裝置不受污染影響，因為共同作用的螺旋面處于一套筒的內(nèi)部。
根據(jù)權利要求8的本發(fā)明的改進方案確保，當在螺旋槳或與負荷相連的軸上施加外力時，則轉(zhuǎn)子沿軸向距定子就不會很遠，即到達與定子之間這樣的距離，在這個距離處，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的轉(zhuǎn)子復位裝置。
當選擇根據(jù)權利要求9的止擋裝置時，一方面確保，在軸向移出位置處，轉(zhuǎn)子與定子進行這樣程度的磁去耦，即轉(zhuǎn)子在相對于定子的其它相對角位置處被移回到定子。另一方面確保，沿軸向作用的磁復位力仍足夠大。
對于由于較高的摩擦力或其它結構上的原因而不能確保軸向磁力足以將轉(zhuǎn)子拉回定子中的應用場合，可根據(jù)權利要求10設置專門的復位裝置，以使轉(zhuǎn)子返回定子中。


下面參考附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
其中圖1示出在正常運行中的包含同步電機的、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)子沿錯誤方向起動時的位置中的轉(zhuǎn)子；圖3示出與圖1類似的視圖，但其中同步電機用于驅(qū)動可與機械負荷接合的電機軸，其中示出轉(zhuǎn)子在按正確的旋轉(zhuǎn)方向起動后所占據(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)子按錯誤的旋轉(zhuǎn)方向起動后所占據(jù)的軸向位置。
具體實施例方式
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和電機殼體22。
定子24布置在電機殼體22中，該定子具有疊片組(Lamellenpaket)26和勵磁線圈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在周向上分布的磁極。
當由未示出的外部交流電源向勵磁線圈28加載信號時，則轉(zhuǎn)子34開始在交變磁場中旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子34有一個可旋轉(zhuǎn)地坐靠在軸38上的中心孔36。
軸38在一個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的一個一體形成的段形成。
此外泵殼體20在到電動殼體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行。螺旋槳54具有轂部分56，它支承三個相對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)動時，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?shù)剡@樣進行，即，將已設有孔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關于定子24的中間面是對稱的。
如上所述，由轉(zhuǎn)子34和螺旋槳54所組成的整個單元不僅是可旋轉(zhuǎn)地而且還可軸向移動地布置在軸38上。
當螺旋槳式泵10在轉(zhuǎn)子34和螺旋槳54按箭頭60方向的轉(zhuǎn)動的情況下工作時，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量的反作用力獲得在圖1中向右的力。該力由軸向支承結構或向內(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)方向運動時，轉(zhuǎn)子因此具有規(guī)定的軸向位置并且如由軸向/徑向-支承結構所支承的轉(zhuǎn)子一樣而運行。
相反，如果在給勵磁線圈28加載電壓時轉(zhuǎn)子34按錯誤的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，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。
當定子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克服水的負荷旋轉(zhuǎn)時，所述向左的移動結束。在這種條件下，不再存在轉(zhuǎn)子34和交變磁場之間角度上的同步化。但是還存在磁場的軸向分量，該分量試圖沿軸向?qū)⑥D(zhuǎn)子34拉回分隔斗32中。
在這種返回運動時，定子24和轉(zhuǎn)子之間的磁耦合就會重新增強，其中，當轉(zhuǎn)子處于對在正確方向上起動有利的相對于定子的相對位置時，所述耦合是否重新達到對于驅(qū)動目的足夠的大小，完全是隨機的。
如果轉(zhuǎn)子和定子之間的相對位置是對按正確旋轉(zhuǎn)方向的起動有利的位置，則轉(zhuǎn)子以正確的方向起動，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軸向復位到定子24的磁場中時，對螺旋槳54的葉片58的沖流用于使轉(zhuǎn)子34與此前起動的旋轉(zhuǎn)方向相反地-即按正確的旋轉(zhuǎn)方向-微小地轉(zhuǎn)動。當定子24和轉(zhuǎn)子34之間重新建立可獲得驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的磁耦合時，這能夠提高轉(zhuǎn)子34按正確的旋轉(zhuǎn)方向起動的機率。
對于在根據(jù)圖3和4的實施例中，對應于上面所述的螺旋槳式泵10的組件的、總體用10’表示的電機的部件，也用相同的參考標號表示。
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10’在起動上與上述螺旋槳式泵10相類似地工作。只是將轉(zhuǎn)子沿錯誤的旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子軸向向外的運動的螺旋/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/推力傳動裝置形成。在所述螺旋/推力傳動裝置中與電機軸66相連/關聯(lián)的負荷相對于陡螺紋棱70對螺紋套筒68起制動作用，因此可獲得能產(chǎn)生所期望的軸向力的螺旋運動-滑動(Schraub-Schlupf)。
如果電機沿正確的旋轉(zhuǎn)方向運行，則獲得轉(zhuǎn)子34和電機軸66之間規(guī)定的軸向相對位置，并由此獲得所述兩個部件之間的轉(zhuǎn)矩鎖合的連接。
與此相反，在轉(zhuǎn)子34沿錯誤的方向運行時，轂部分56以其陡螺紋棱70旋入由與電機軸66相連的負荷制動的螺旋套筒68。因此轉(zhuǎn)子34從定子24磁場中移出直至轉(zhuǎn)子的運動停止，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，如上面所述的那樣。
對于在軸向遠離定子24的轉(zhuǎn)子34的位置處所獲得的磁復位力不足以將轉(zhuǎn)子34拉回到定子24的情況，為了確保較強的復位力，可設置復位彈簧72，所述復位彈簧設計成螺旋彈簧并布置在轂部分56和支承壁44相對的端面之間。
為了保證電機對潮濕影響良好的不敏感性，可給電動殼體22的內(nèi)部填充填料/隔離物76。
權利要求
1.尤其是用于水族缸的同步電機，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)方向起動的起動裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子(34)可軸向運動地支承，并與在按錯誤的旋轉(zhuǎn)方向運行時可將轉(zhuǎn)子從定子(24)中移開的螺旋/推力裝置共同作用。
2.根據(jù)權利要求1的同步電機，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地在一固定的軸(38)上運行。
3.根據(jù)權利要求1或2的同步電機，其特征在于，所述螺旋/推力裝置具有與轉(zhuǎn)子(34)轉(zhuǎn)動地接合的螺旋槳(54)。
4.根據(jù)權利要求3的同步電機，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)權利要求1或2的同步電機，其特征在于，所述螺旋/推力裝置包括轉(zhuǎn)子(34)和電機軸(66)之間的螺紋連接結構(68，70)。
6.根據(jù)權利要求5的同步電機，其特征在于，所述螺紋連接結構包括陡螺紋(68，70)。
7.根據(jù)權利要求5或6的同步電機，其特征在于，所述螺旋連接結構包括與定子(54)相連的螺紋棱(70)和與電機軸(66)相連的螺紋套筒(66)，或相反。
8.根據(jù)權利要求1至7的任一項的同步電機，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)的方向的軸向移動路程。
9.根據(jù)權利要求8的同步電機，其特征在于，所述止擋裝置(44，56)將轉(zhuǎn)子(34)的軸向移動路程限定在一個路段上，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)權利要求1至9中的任一項的同步電機，其特征在于，具有回拉裝置，通過該裝置可將轉(zhuǎn)子(34)預緊到和定子(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和可轉(zhuǎn)地布置在軸(38)上。當沿錯誤方向起動時，所述單元并且由此還有轉(zhuǎn)子(34)從定子(24)的磁場中軸向移出，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)進行驅(qū)動。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的可能性。最后，在幾次的起動嘗試之后，確保轉(zhuǎn)子(34)按正確的方向轉(zhuǎn)動。
文檔編號H02K7/118GK1829048SQ200610058070
公開日2006年9月6日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2005年2月28日
發(fā)明者A·通澤, C·胡格 申請人:通澤養(yǎng)魚技術有限公司