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DE2252922A1 - Elektrische dauermagnetmaschine - Google Patents

Elektrische dauermagnetmaschine

Info

Publication number
DE2252922A1
DE2252922A1 DE2252922A DE2252922A DE2252922A1 DE 2252922 A1 DE2252922 A1 DE 2252922A1 DE 2252922 A DE2252922 A DE 2252922A DE 2252922 A DE2252922 A DE 2252922A DE 2252922 A1 DE2252922 A1 DE 2252922A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnets
magnet
runner
slot
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2252922A
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English (en)
Other versions
DE2252922B2 (de
DE2252922C3 (de
Inventor
Kenneth John Binns
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Liverpool
Original Assignee
University of Southampton
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Southampton filed Critical University of Southampton
Publication of DE2252922A1 publication Critical patent/DE2252922A1/de
Publication of DE2252922B2 publication Critical patent/DE2252922B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2252922C3 publication Critical patent/DE2252922C3/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278Surface mounted magnets; Inset magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/46Motors having additional short-circuited winding for starting as an asynchronous motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

f'ofenrqnwc'lt
K O Γ ' A >"' ;- /-j ς ö -'" ' · -
O-8023 Münch'j.) - :Ju!!ach '
v.Iw/sta - 4539 München-Pullach, den 27* Okt. 1972
THE UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON, Highfield, Southampton, England
; Elektrische Dauermagnetmaschine
Die Erfindung betrifft eine umlaufende Wechselstromsynchronmaschine mit einem Drehfeld und mit Dauermagneterregung. Man hat bereits vorgeschlagen, diese Art von Maschinen zu bauen, wobei Dauermagnete in den Schlitzen oder auf andere Weise in den
Stapeln von Blechpaketen, die Polteile formen, eingebettet
sind, und es ebenso bekannt ist, einen derartigen Motor als
selbstanlassenden Motor auszuführen, indem man den Läufer in
einen Käfig von Leitern schließt, u. zw.. unter Formung eines
Kurzschlußläufers wie bei einem Induktionsmotor.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine derartige Maschine zu verbessern, und insbesondere, sie hinsichtlich ihrer Fähigkeit beim Auftreten einer hohen Trägheitsbelastung zu starten, unter Verwendung einer neuartigen Konstruktionsform des
Läufers.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Dauermagnetläufer für eine Wechselstrommaschine vorgeschlagen, wie beispielsweise
einen Synchronmotor oder Generator, bestehend aus einem allgemein zylindrischen Teil mit.einer Anzahl von einheitlich umfangsmäßig im Abstand angeordneten Schlitzen, die sich vom
Außenumfang nach innen zu erstrecken, um Polteile zwischen ihnen zu formen und um Dauermagnete aufzunehmen; jeder Schlitz
enthält einen oder mehrere Magnete, die örtliche Pole mit entgegengesetzter Polarität vorsehen, u. zw. einen auf jeder
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Seite des Schlitzes über eine verminderte Umfangszone des Läufers, wobei auch jeder einen 'Fluß nach außen richtet, u. zw. in allgemein radial verlaufender Richtung.
Bei der Verwendung in einem Fotor wirken die örtlichen Pole, die durch die Magnete an den Seiten der Schlitze vorgesehen werden, mit dem sich drehenden Magnetfeld eines umgebenden Stators zusammen, wobei sich Kräfte ergeben, durch die die Magnete dem Feld folgen. Gleichzeitig versuchen die Polteile zwischen den Schlitzen, sich selbst mit dem sich drehenden magnetischen Feld in Lagen minimaler Reluktanz auszurichten, so daß als Folge die Polteile sich mit dem Feld drehen. Der Läufer dreht sich daher unter dem Einfluß zweier Wirkungen, . von denen die eine die Dauermagnetmotorwirkung der örtlichen Pole ist und die andere die Reluktanzmotorwirkung der Polteile. "Die kombinierte Wirkung dieser zwei Einflüsse ist dafür verantwortlich, daß der Motor die Fähigkeit erhält, auch bei Entgegenwirken einer hohen Trägheitslast zu starten, u. zw. verglichen mit reinen Reluktanz- oder Permanentmagnetmotoren.
j Die in den Schlitzen enthaltenen Magnete können so orientiert werden, daß deren Pole die genannten örtlichen Pole am Umfang des Läufers sind. Ss können beispielsweise zwei Magnete in jedem Schlitz vorgesehen sein, so daß die magnetische Achse jedes Magnets sich in einer allgemein radialen Richtung erstreckt, und die Magnete auf gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes angeordnet sind und entgegengesetzte Polaritäten aufweisen* jedoch die Anordnung so getroffen ist, daß jedes Polteil von zwei Magneten gleicher Polarität flankiert ist. Anstatt zweier Magnete kann auch nur ein einzelner in jedem Schlitz vorhanden sein, der jedoch so magnetisiert ist, daß seine zwei Pole an umfangsmäßig im Abstand angeordneten Stellen seiner äußeren Fläche gelegen sind, d. h. an der Außenseite des Läufers, so daß al30 der Fluß nach außen gelenkt wird. Der einzelne Magnet kann beispielsweise eine Hufeisenform haben, wobei die Krümmung bzw. der Krümmungsabschnitt zuinnerst gelegen ist, und die Schenkel des Hufeisenmagnetes
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nach, außen zu gerichtet verlaufen. Es ist jedoch nicht wesentlich, daß der Magnet äußerlich die Form eines Hufeisenmagneten hat, da auch die Möglichkeit besteht, daß dieser die Form eines einfachen Rechtecks oder Segmentblocks aufweist, wobei jedoch die Magnetisierung des Magnets so vorgenommen ist, daß die Hauptzonen des Austritts des Flusses an umfangsmäßig einen Abstand aufweisenden Stellen an seiner äußeren Fläche gelegen sind, also dann nicht 'mehr an zwei umfangsmäßig einen Abstand aufweisenden Enden, d. h. den Enden, welche an die Seiten der benachbarten Polteile angreifen.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, anstatt die Magnete so auszurichten, daß deren Pole am Umfang des Läufers gelegen sind, die Magnete mit Magnetschuhen auszustatten, die zumindest teilweise magnetisch von den Polschuhen isoliert sind, und in welchen die Magnete die genannten örtlichen Pole am Umfang des Läufers induzieren. Es kann beispielsweise ein Magnet in jedem Schlitz so angeordnet sein, daß seine magnetische Achse tangential zum Läufer verläuft, und sich dabei ein magnetischer Schuh nahe jedem Pol befindet, der sich radial zum Läufer erstreckt. Die magnetischen Schuhe können vom Läufer getrennt ausgebildet sein oder können aus Abschnitten des Läuferkörpers an den Seiten der Schlitze geformt sein, welche Abschnitte teilweise magnetisch von dem Übrigen des Läuferkörpers durch die in diesem ausgebildeten Schlitze isoliert sind. Eine magnetische Isolation der Schuhe und des Läufers vermindert die Querdurchflutungspermeanz des Läufers, was zu einer besseren Ausführungsform des Laufers beiträgt.
In bevorzugter Weise weist der Läufer einen Doppelkäfig (squirrel cage) auf, wie er an sich bekannt ist, um das Anlaßdrehmoment durch eine Induktionsmotorwirkung vorzusehen.
Auch der Läufer besteht in bevorzugter Weise aus einem sich in axialer Richtung erstreckenden Stapel aus scheibenförmigen Ein-otück-Lamellierungen, deren Ebenen senkrecht zur Drehachse verlaufen. Diese Konstruktion bietet in der Praxis
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bedeutende Vorteile, da durch sie eine mechanische Festigkeit sichergestellt wird, ohne daß man sich dabei auf den Doppelkäfig verlassen braucht, daß dieser das Eisen des Läufers zusammenhalt, und auch die Möglichkeit besteht, Eisen mit hoher Qualität zu verwenden, welches man bereits in Blechform erhalten kann. Der "Doppelkäfig oder Kurzschlußkäfig kann durch Eingießen einer Legierung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, in die Schlitze vorgesehen werden, die zur Aufnahme von Stäben am Umfang der Segmente vorgesehen sind, wobei 3ich auch gleichzeitig Kurzschlußendringe formen lassen. Gemäß einer anderen Möglichkeit können die Stäbe auch aus Kupfer oder aus einem anderen leitenden Material bestehen, die dann in die Schlitze eingeschoben werden und durch die Sndringe verbunden werden.
Wenn der Kurschlußkäfig durch Gießen hergestellt wird, werden die Magnete durch Aluminiumteile in Lage gehalten, die gleichzeitig mit dem Käfig gegossen werden, wobei man auch ein Klebemittel anwenden kann, um die Magnete während des Gießprozesses festzuhalten. Wenn der Kurzschlußkäfig aus Kupferstäben hergestellt wird, werden die Magnete durch Kupferstäbe oder durch Kombination auo Kupferstäben und einem Klebemittel in Lage gehalten, wobei das Klebemittel beispielsweise Epoxyharz sein kann und dazu verwendet werden kann, um die Magnete an dem Kern zu fixieren.
Die Magnete sind aus einem Material hergestellt, welches eine hohe Koerzitivkraft aufweist und aus einer keramischen oder Metallmischung bestehen kann, oder aus einer Mischung aus Ferritpuder, welcher durch Gummi oder Harz gebunden i3t. Die Magnete werden normalerweise vor ihrer Anordnung magnetisiert, es ist jedoch möglich, eine Läuferwicklung zu verwenden, um die Magnete zu magnetisieren oder um den Magnetisierungswert in ihnen einzustellen.
Die Welle wird normalerweise aus magnetischem Material zusammengesetzt, wie beispielsweise Stahl, es kann jedoch auch
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eine nicht magnetische Welle verwendet werden.
Ein mit einem Läufer des beschriebenen Typs ausgestatteter Motor arbeitet nicht nur als Synchronmotor während des stetigen Laufs, sondern arbeitet ebenso als Induktionsmotor beim Anlassen und bei Geschwindigkeitsübergangszuständen. Experimentelle Versuche bei einer Prototypmaschine haben gezeigt, daß eine derartige Ausführungsform einem Motor mit irgendeinem vergleichbaren "Rotor überlegen ist.
V/eitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. 3s zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, u. zw. in Richtung der Achse einer Ausführungsform des Läufers, die zwei Magnete in jedem Schlitz aufweist;
Fig. 2 eine Darstellung ähnlich derjenigen von Fig. 1, jedoch einer abgewandelten Ausführungsform des Läufers;
Fig. 3, 4 und 5 ähnliche Darstellungen, jedoch von anderen Ausführungsformen des Läufers, wobei ein Magnet in jedem Schlitz angeordnet ist; und
Fig. 6 und 7 Querschnittsdarstellungen noch weiterer Ausführungsformen eines Läufers, die magnetische Schuhe nahe den Seiten jedes Schlitzes aufweisen.
Der in Fig. 1 veranschaulichte Läufer weist vier Pole auf. Der Hauptabschnitt des Läufers besteht aus einem Stapel von scheibenförmigen Lamellierungen 1, deren Ebene senkrecht zur Drehachse verläuft, und von denen jede eine mittlere öffnung aufweist, so daß die Lamellierungen auf einer Läuferwelle 2
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~* D ■"
angeordnet werden können. Jede Lamellierung weist vier Schlitze 3 auf, die sich, vom Außenumfang ausgehend, nach innen zu erstrecken, so daß Polteile 4 zwischen ihnen geformt werden, und diese Schlitze jeweils Paare von Dauermagneten 5 aufnehmen können. Bei diesem Fall ist jeder Magnet sehr einfach geformt, d.h. er weist einen rechteckigen Querschnitt auf, so daß ein derartiger Magnet billig und einfach hergestellt werden kann. Jeder Magnet ist in der angezeigten Weise magnetisiert, so daß die magnetische Achse, die gegenüberliegende Nord- und Südflächen verbindet, sich nahezu radial verlaufend erstreckt, u. zw. relativ zur Drehachse. Es können Keramik-Magnete verwendet werden, obwohl jedoch auch andere magnetische Materialien mit hoher Koerzitivkraft verwendet werden können. Wie sich erkennen läßt, weisen die zwei Magnete in jedem Schlitz eine Polarität auf, die entgegengesetzt verläuft. Die Magnete auf gegenüberliegenden Seiten jedes Polteiles 4 weisen die gleiche Polarität auf. Daher weisen jedes Polteil und sein benachbarter Magnet eine Polarität auf, und das benachbarte Polteil und dessen Magnet v/eisen eine entgegengesetzt gerichtete Polarität auf.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Magnete durch einen Überzug aus einem Klebemittel in Lage gehalten, welches auf der Seite nahe dem Polteil und bei den Kupferkeilen 6 aufgetragen ist. Diese Keile sind mit den Kupferringen 7 durch Hartlöten, Löten oder auf andere Weise verbunden, wobei diese Endringe 7 zusammen mit Kupferstäben 8 einen Kurzschlußkäfig formen, bzw. die Kupferstäbe 8 ebenfalls mit den Endringen 7 verbunden sind. Die Keile 6 dienen als Teil des Kurzschlußkäfigs und auch dazu, die Magnete in Lage zu halten. Zwischen jedem Keil und dem zugeordneten Magnet sind dünne Asbeatbleche oder -blätter 9 vorgesehen, die auf beiden Seiten vermittels eines Klebemittels aufgezogen sind. Zusätzlich zur Funktion, die Magnete zu sichern bzw. festzuhalten, dienen die Asbestblätter auch dazu, die Magnete gegen eine übermäßige Erwärmung zu schützen, die in dem Kupfer, beispielsweise während eines Hartlötvorganges an der Anordnung, entstehen kann.
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In diesem Fall sind zwei Magnete.in jedem Schlitz angeordnet. Sie liegen an dem magnetischen Material der Lamellierungen 1 an, um einen magnetischen Hückführpfad vorzusehen. Für eine wirkungsvolle Konstruktion ist es erforderlich, daß die radial innen liegenden Enden der Magnete gut an den' Lamellierungen anliegen bzw. ansitzen. Die außen gelegenen Enden lenken den Fluß vorwiegend in radialer Richtung nach außen über den Spalt zwischen dem Läufer und dem diesen umgebenden Stator (nicht gezeigt).
15Ig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Auch hier sind die Dauermagnete einfach geformt, d. h. sie haben die G-estalt eines einfachen Blocks, sie werden jedoch durch einen Matrizenguß-Aluminiumlegierungskäfig 6' in Lage gehalten, mit welchem Käfig.auch die Kurzschlußläuferstäbe 81 gleichzeitig hergestellt werden. Die Läuferlameliierungen 1, die Welle 2, die Nuten oder Schlitze 3 und die Magnete 5 sind die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Eine dünne Schicht aus einem Klebemittel auf den Seiten der Magnete dient dazu, diese an den Seiten der Polteile " während des G-ießprozesses zu befestigen. Dünne Asbestschichten 91 verhindern, daß die Hitze der geschmolzenen Legierung das magnetische Material zerstört. Ein kleiner Abschnitt des Materials 10, welches aus Harz oder einem gebundenen Material bestehen kann, dient dazu,' die Magnetflächen zu schützen, und dient dazu, die Läuferfläche glatt zu gestalten. Dieses Material kann magnetisch sein und kann z. B. aus einem gummigebundenen magnetischen Material bestehen.
Der Matrizengießvorgang dient auch dazu, die Schlitze mit einer Legierung 61 aufzufüllen, womit die Magnete in Lage gehalten werden, um die Käfigstäbe 8' und um auch die Endringe 7' zu formen. Wenn erforderlich, 30 können Kühlrippen an den Sndringen ausgebildet werden, um den Kühlkreislauf des Läufers zu verbessern.
Die Notwendigkeit nach einem guten Sitz bzw. guter Anpassung
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zwischen den innen liegenden Enden der Magnete und den Schichtungen, um also einen magnetischen Rückführpfad vorzusehen, kann dadurch vermieden werden, indem man eine etwas kompliziertere Form für die Magnete wählt, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist.
Die LäuferSchichtungen 1 und die Welle 2 sind genau wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Nuten oder Schlitze 3' weisen jedoch eine unterschiedliche Form auf, um einen einzelnen Dauermagneten 5' aufzunehmen. Die Magnete sind einstückig ausgebildet bzw. sie bestehen aus einem einzigen Teil und weisen grundsätzlich die Form eine3 Hufeisens auf und sind magnetisch so polarisiert, wie dies gezeigt ist, so daß die Pole an den Enden der zwei Schenkel des Magnets den magnetischen 17IuS vorwiegend nach außen zum Stator hin (nicht gezeigt) lenken. Der magnetische Fluß hat nun einen Weg durch den Magnetkörper selbst, was bedeutet, daß ein guter Sitz am inneren Ende des Magneten nicht erforderlich ist.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Läufer einen Kupfer-Kurzschlußkäfig auf. Die Käfigstäbe 8 sind mit den Endringen verbunden, und die Kupferkeile 6 halten die Magnete in Lage wie bei Fig. 1. Dünne Asbestblätter 9 sind zwischen den Keilen und den Magneten angeordnet, um die Magnete gegen eine übermäßige Hitze zu schützen, die während des Zusammenbaus erzeigt werden kann.
Fig. 4 veranschaulicht eine abgewandelte Konstruktion unter Verwendung der gleichen Magnete. Die Lauferlameliierungen 1, die Welle 2 und die Schlitze oder Nuten 3 sind wie in Fig. 3 ausgebildet. Der Käfig ist jedoch hier durch Matrizenguß hergestellt. Klebeschichten 11 halten die Magnete 5' während des Matrizengußprozesses in Lage. Dünne Asbestblätter 9" schützen die Magnete gegen eine Hitze, die bei diesem Prozeß entsteht. Der Legierungsguß füllt die Schlitze oder Nuten aus, so daß die Magnete in Lage gehalten werden, und formt ebenso die Käfigstäbe 8' und die Endringe 71. Auch hier können Kühlrippen
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ausgebildet werden, wenn dies erforderlich ist.
Bei der Verwendung von einstückigen Magneten in jedem Schlitz können zusätzliche Flußbarrieren vorgesehen werden, um die Ausführung des Läufers zu verbessern, wie dies in Pig. 5 veranschaulicht ist. Die Lauferlamellierunge'n 1 und die Welle 2 sind wie zuvor ausgebildet. Die Schlitze oder Nuten 3" sind so gestaltet, daß sie Dauermagnete 5" aufnehmen können, die in der gezeigten Weise polarisiert sind. Die Magnete weisen keine Berührung mit dem Eisen des Läufers auf, da Flußsperren 12 vorgesehen sind. Diese dienen dazu, die Querdurchflutungspermanenz zu reduzieren, und tragen zur Verbesserung der Ausführung bei. Der gezeigte Läufer weist einen angefertigten Kupferkäfig auf, wobei die Käfigstäbe 8" mit den Endringen 7" verbunden sind. Die Magnete werden durch Klebemittel in Lage gehalten, welches in den Flußbarrieren enthalten ist, die aus Epoxyharz bestehen. Wenn es gewünscht wird, können Kupferstäbe (nicht gezeigt) in einem zentral gelegenen Schlitz 13 in den Magneten angeordnet werden und können mit den Endringen (nicht gezeigt) verbunden werden. Es. sei hervorgehoben, daß die Magnete gemäß Fig. 5 ebenfalls grundsätzlich Hufeisenform haben, wobei die Krümmungsabschnitte zuinnerst gelegen sind, und die Schenkel allgemein radial nach außen ragen, so daß die zwei Pole an umfangsmäßig im Abstand zueinander gelegenen Stellen der radial außen gelegenen Fläche des Magnets gelegen sind.
Fig. 6 veranschaulicht einen Läufer, bei dem ein Paar von Margnetschuhen 13' vorgesehen ist, u. zw. an den Seiten jedes Schlitzes oder jeder Nut 31'' in dem lamelliert aufgebauten Läuferkörper 1. Ein einzelner Dauermagnet 511S der in tangentialer !dichtung zur Drehachse magnetisiert ist, ist in jeder Nut oder jedem Schlitz 3''' angeordnet, und der Schuh jedes Paares greift an gegenüberliegenden Enden des Magnets an und weist radial nach außen zeigende Flächen H auf, in welchen ein entsprechendes Polpaar durch den Magnet induziert wird, wie dies gezeigt ist.
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Jeder Magnet 5'' ' weist eine einfache Form auf, d. h. er "besitzt einen rechteckigen Querschnitt, so daß er einfach hergestellt werden kann, wobei die Schuhe 13 so geformt sind, daß 3ie in einer guten Anpassung an die Enden des Magnets anliegen und sich dabei nach außen zu divergierend erstrecken, u. zw. parallel zu benachbarten Seiten des Schlitzes 3111» u. zw. bis zu den außen liegenden bzw. nach außen weisenden Flächen 14 an den äußeren radialen Enden. Die Schuhe sind auch mit Schulterabschnitten ausgestattet, durch die der Magnet in dem Schlitz in Lage gehalten wird, und darüber hinaus ist die ganze Anordnungaus Magnet und Schuh mit Hilfe einer Klebeschicht 12'·' in lage gehalten bzw. befestigt, welche Schicht z. B. aus Epoxyharz bestehen kann und alle Seiten des Schlitzes bedeckt. Diese Schicht 12'·' dient auch dazu, den Magneten und den Magnetschuh im Abstand von den Seiten des Schlitzes in Lage zu halten, um also als "Flußbarriere zu wirken, die den magnetischen Fluß in radialer Richtung lenkt und dadurch die Querdurchflutungspermeanz reduziert und die Konstruktion verbessert .
Fig. 7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Läufers mit einem Paar von Magnetschuhen 13» wobei jedoch bei dieser Anordnung die Schuhe durch Abschnitte des schichtmäßig aufgebauten Läuferkörpers 1 gebildet sind, u. zw. an den Seiten der Schlitze oder Nuten 31 ' ' · Radial verlaufende Schlitze 15 und kurze tangential verlaufende Schlitze 16 sind in den Lamellierungen ausgebildet, um die Grenzen der Schuhe 13 vorzusehen. Diese Schlitze 15, 16 wirken als Flußsperren oder -barrieren, die magnetisch die Schuhabschnitte 13 gegenüber dem übrigen Läuferkörper isolieren und den magnetischen Fluß in radialer Richtung führen, wodurch die Querdurchflutungspermeanz reduziert wird, und die Konstruktion in der gleichen Weise verbessert wird, wie dies durch die Schicht 12' ·' bei dem Läufer gemäß Fig. 6 der Fall ist.
Die Schlitze 15 und 16 werden in bevorzugter Weise zur gleichen Zeit mit den Umfangsschlitzen hergestellt, welch letztere
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die Leiter 811' des Kurzschlußkäfigs aufnehmen, u. zw. kann dies durch einen einfachen Stanzvorgang erfolgen. Es wird dann Aluminium in diese Schlitze gegossen. Der Kurzschlußkäfig wird in bevorzugter Weise ebenfalls durch einen Aluminiumguß bzw. durch Eingießen von Aluminium in die Öffnungen 8I!I hergestellt, wobei dies gleichzeitig mit dem Eingießen von Aluminium in die Schlitze 15 und 16 durchgeführt wird. Auf diese '.Veise läßt sich die Konstruktion des Läufers einfach gestalten .
Jeder Magnet weist eine einfache Form auf', d. h. er besitzt einen rechteckigen Querschnitt, und seine tangential verlaufenden Seiten sind gut an die Seiten des Schlitzes oder der Hut angepaßt. Die Magnete werden dadurch in den Nuten festgehalten, indem man Material 6'1', beispielsweise Aluminium, in die äußeren Abschnitte der Schlitze, um diese zu schließen, gießt. Eine Asbestschicht oder eine Schicht aus einem anderen „ Wärmeisoliermaterial g11' ist an der äußeren Fläche jedes Magneten vorgesehen, um diesen gegen eine übermäßige Erhitzung während des Gießvorganges zu schützen, weiter ist eine Schicht aus nicht magnetischem Packmaterial 12'·' zwischen der inneren Fläche des Magneten und der Basis der Nut angeordnet, um die zwei im Abstand zueinander zu halten und um dadurch eine Flußbarriere vorzusehen. Das Packmaterial kann aus Epoxyharz bestehen, welches auch dazu dient, den Magnet während des Gießvorganges in Lage zu halten.
Anstelle der vierpoligen Konstruktion gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Läufer natürlich auch mit einer anderen Polzahl ausgestattet werden.
Es geht nunmehr hervor, daß die Konstruktion einfach ist und anpassungsfähig ist, und daß eine, enge Toleranz für die Abmaße der Magnete nicht erforderlich ist bzw. eingehalten werden braucht. -
Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung
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veranschaulichten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.
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Claims (16)

  1. Patentansprüche
    Dauermagnetläufer für eine Wechselstrommaschine, wie beispielsweise einen Synchronmotor oder Generator, bestehend aus einem allgemein zylindrisch gestalteten Abschnitt mit einer Anzahl von umfangsmäßig in einheitlichem Abstand angeordneten Nuten oder Schlitzen, die .sich vom Umfang ausgehend nach innen zu erstrecken, um Polteile zwischen ihnen zu formen und um Dauermagnete aufzunehmen, wobei jeder Schlitz oder jede Nut einen oder mehrere Magnete enthalten kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (5) örtliche Pole entgegengesetzter Polarität, auf jeder Seite des Schlitzes oder der !Tut (3) vorsehen, u. zw. über eine begrenzte Umfangszone des Läufers, und daß jeder Magnet einen magnetischen Fluß, in allgemein radialer Richtung nach außen lenkt.
  2. 2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (5), die in den Schlitzen oder Nuten (3) enthalten sind, so orientiert sind, daß deren Pole die genannten örtlichen Pole am Umfang des Läufers sind.
  3. 3. Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schlitz oder jeder Nut (3) zwei stabförmige Magnete (5) angeordnet sind, daß diese Magnete auf sich gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes oder der Nut gelegen sind, und daß die magnetischen Achsen dieser Magnete allgemein in radialer Richtung verlaufen, daß die Magnete jedoch entgegengesetzte Polarität aufweisen, jedoch die Magnete (5), die nahe jedem Polteil (4) gelegen sind, gleiche Polarität aufweisen, so daß aufeinanderfolgende Polteile (4) entgegengesetzte Polarität besitzen.
  4. 4. Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Magnet (5') hufeisenförmig gestaltet ist und in jedem Schlitz (3') angeordnet ist, so daß die Krümmung des Hufeisenmagnets zuinnerst gelegen ist, und die zwei
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    ochenkel des Magnets nach außen weisen.
  5. 5. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (5111) in jedem Schlitz oder jeder Nut (3111) vorgesehen ist, dessen magnetische Achse im wesentlichen tangential zur Läuferachse verläuft, und daß ein Paar von Magnet schuhe η (13) vorgesehen ist, u. zw. jeweils einer nahe jedem Pol des Magnets (5111) an den Seiten des Schlitzes oder der Nut, wobei beide Magnetschuhe zumindest teilweise von den Polteilen (4) magnetisch isoliert sind, so daß ein entsprechender magnetischer Pol in jedem Schuh an einer Umfangszone de3 Läufers induziert wird, welcher Pol einen der genannten örtlichen Pole darstellt.
  6. 6. Läufer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschuhe (13) getrennt vom Läuferkörper (1) hergestellt sind und in den Schlitzen oder Nuten (3111) anschließend befestigt sind.
  7. 7. Läufer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschuhe (13) durch ein Klebemittel (12111) in Lage gehalten sind, welches Klebemittel die Magnetschuhe (13) im Abstand vom Läuferkörper (1) hält und dadurch diese Magnetschuhe zumindest teilweise magnetisch gegen den Läuferkörper isoliert.
  8. 8. Läufer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der Magnetschuhe (13) das Pesthalten des zugeordneten Magnets (5111) in seinem Schlitz oder seiner Nut (3I!I) unterstützt.
  9. 9. Läufer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschuhe (13) durch Teile oder Abschnitte des Läuferkörpers (1) an den Seiten des Schlitzes oder der Nut (311') geformt sind, und daß diese Magnetschuhe teilweise von dem verbleibenden Abschnitt des Läuferkörpers durch Öffnungen (15, 16) in diesem Läuferkörper isoliert
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    sind.
  10. 10. Läufer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen, welche jeden Magnetschuh (13) formen, aus einem radial verlaufenden Schlitz (15) und einem kurzen tangential verlaufenden Schlitz (16) "bestehen.
  11. 11. Läufer nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer einen Kurzschlußkäfig (8) in sich aufweist.
  12. 12. Läufer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkäfig (8) direkt durch Gießen im Läufer hergestellt ist.
  13. 13. Läufer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkäfig (8) aus Kupferstäben besteht.
  14. 14. Läufer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkäfig (8) aus einer Aluminiumlegierung besteht,
  15. 15. Läufer nach den Ansprüchen 9 und 14* dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnungen (15* 16), welche den Magnetschuh (13) formen, eine Aluminiumlegierung gleichzeitig mit dem Gießen des Kurzschlußkäfigs (8) eingegossen ist.
    j
  16. 16. Läufer nach den Ansprüchen 12, 14 oder 15, dadurch ge-] kennzeichnet, daß Mittel (6) zum Festhalten der Magne- ! te (5) in den Nuten oder Schlitzen (3). gleichzeitig mit ! der Herstellung des Kurzschlußkäfigs (8) in Lage gegossen
    werden.
    17. Läufer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus thermisch isolierendem Material (9) zwischen jedem Magnet (5) und dem zugeordneten und eingegossenen Pesthaltemittel (6) angeordnet ist.
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    13. Läufer nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete durch ein Klebemittel in lage gehalten sind.
    19. Läufer nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkörper (1) au3 einem
    sich axial ausdehnenden Stapel aus ein3tückigen scheibenförmigen Schichtungen besteht, deren Ebenen senkrecht zur Drehachse verlaufen.
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DE2252922A 1971-12-09 1972-10-27 Dauermagneterregter Schenkelpolläufer einer Synchronmaschine Expired DE2252922C3 (de)

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Family

ID=10478560

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