DE2538320B2 - DC motor rotor with inverted structure and method of manufacture - Google Patents
DC motor rotor with inverted structure and method of manufactureInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Läufer für Gleichstrommotoren mit invertiertem Aufbau, dessen Polstücke aus lamelliertem, magnetisch weichem Material bestehen und dessen Magnetfeld von Permanentmagneten aus der Klasse der Seltene Erden enthaltenden Magnetmaterialien, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit Magneten aus anderen bekannten magnetischen Materialien, er/eugbai ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Läufers.The invention relates to a rotor for DC motors with an inverted structure, the Pole pieces consist of laminated, magnetically soft material and its magnetic field from permanent magnets from the class of rare earth-containing magnetic materials, optionally in combination with magnets made from other known magnetic materials, he / eugbai is, as well as on one Method of manufacturing such a rotor.
Ein derartiger Läufer ist aus der ER-PS 12 72 067 bekannt. Bei diesem Läufer sind in die Polstiicke Permanentmagnete eingesetzt und von diesen durch Verklammerung gehallen. Der Querschnitt der Polsiükke ist so groll gewählt, daß der von dem Permanentmagneten gelieferte magnetische Fluß ohne Sätligimgserscheiniingen aufgenommen und weilergeleitet werden kann. Is haben sich auch Probleme bei der Bearbeitung derartiger Läufer gezeigt, wenn die Permanentmagnete bereits in die Polstücke eingesetzt waren und danach eine mechanische Bearbeitung crlotderlich war. Die bei der Bearbeitung anfallenden Späne waren nur in langwierigen und unwirtschaftlichen Prozessen zu entfernen.Such a runner is from ER-PS 12 72 067 known. In this rotor, permanent magnets are inserted into the pole pieces and run through them Bracketing. The cross section of the Polsiükke is chosen so grudgingly that that of the permanent magnet supplied magnetic flux without saturation certificates can be received and guided through. Is also have editing problems such runner shown when the permanent magnets were already inserted into the pole pieces and thereafter mechanical processing was necessary. The at The machining chips were only allowed in lengthy and uneconomical processes remove.
Es ist auch bekannt, daß Permanentmagnete aus der Klasse der Seltene Erden enthaltenden Magnetmaierialien im jungfräulichen oder pseudojungfräulichen Zustand vor oder nach dem Einbau in magnetisch weiches Material bearbeitet und anschließend --nagnetisiert werden können. Es hat sich aber gezeigt, daß bei den bekannten Läuferkonstruktionen diese Permanent-It is also known that permanent magnets from the class of rare earths containing Magnetmaierialien in virgin or pseudo-virgin state before or after installation in magnetic processed soft material and then --nagnetized can be. It has been shown, however, that in the known rotor designs this permanent
IU magnete im eingebauten Zustand nicht in dem gewünschten Maße magnetisierbar waren. Formstücke aus Seltene Erden enthaltenden Magnetmaterialien werden nach dem Stand der Technik nur in relativ kleinen Abmessungen hergestellt. Typische Größen 12,5 χ 12,5 χ 0,25 mm oder kleinen Um zu Gleichstrommotoren mit größerer Leistung zu gelangen, ist es daher erforderlich, eine größere Anzahl solcher Formstücke zu benutzen und diese ausreichend sicher in der Läuferkonstruktion geometrisch zu verankern. Ein Verkleben der Formstücke in dem Läufer an den Polstücken mit Kunstharzen hat sich als ungeeignet erwiesen. Aus der FR-PS 11 50 327 ist es bekannt, die Formstücke in dem Läufer durch Vergießen mit einer Aluminiumlegierung zu verankern. Bei dieser Konsiruk-IU magnets were not magnetizable to the desired extent when installed. Fittings Magnetic materials containing rare earths are only used in a relative manner according to the prior art made of small dimensions. Typical sizes 12.5 χ 12.5 χ 0.25mm or small order to DC motors To get with greater power, it is therefore necessary to have a greater number of such To use fittings and to anchor them geometrically sufficiently securely in the runner construction. A Gluing the fittings in the rotor to the pole pieces with synthetic resins has proven to be unsuitable proven. From FR-PS 11 50 327 it is known that Anchoring fittings in the runner by casting with an aluminum alloy. At this consortium
2--, tion zeigten sich aber die oben geschilderten Schwierigkeiten bei einer anschließenden mechanischen Bearbeitung. 2--, tion, however, showed the difficulties described above during subsequent mechanical processing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Läufer der eingangs genannten Art sowie ein VerfahrenThe invention is based on the object of a rotor of the type mentioned at the outset and a method
id zu seiner Herstellung zu entwickeln, der mit eingebauten Permanentmagneten im jungfräulichen oder pseudojungfräulichen Zustand ohne Schwierigkeiten bearbeitet und dessen Permanentmagnete anschließend in dem gewünschten Maß magnetisiert werden können.id to develop its manufacture that with built in Permanent magnets in virgin or pseudo-virgin state processed without difficulty and whose permanent magnets can then be magnetized to the desired extent.
i) Erfindungsgemäß ist ein derartiger Läufer dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Polstücke 2 bis 3 mal größer dimensioniert is; als jener, der /ur Aufnahme und Weiterleitung des s<)ii den Permanentmagneten im magnclisicrten Zustand gelieferten ma· gnetischen Flusses ohne Sättigungserscheinungen erforderlich ist, und der zur Magnetisierung ties im jungfräulichen oder pseudojungfräulichen Zustand eingebauten permanenimagnetisierbaren Materials unter Benutzung der Polslücke zur Weiterleitung ties Magneiisierflusses und ohne Behinderung durch Sattigungserscheiniingcii in situ ausreicht, und das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Läufers ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der weichmagnetische Teil des Läufers aus Zuschnitten aus lamcllierlem. magnetisch weichem Material zusammengesetzt wird, d:·; erste öffnungen zur Aufnahme des pcrmanenlmagnelisicrbaren Materials sowie eine zweite Gruppe von öffnungen besitzen, und daß Formstücke aus pcrinanentmagnetisierbarem Material. d;is sich im jiingfräulichen oder pseudojungfräulichen Zustand befindet, in die ersten öffnungen eingesetzt werden, und daß in an sich bekannter Weise niehtmagnetisdies. gießfahiges Male rial in die Gruppe der /weilen Öffnungen gegossen und zum Eistarren gebracht wird, und daß der so gebildete l.äuferrohling mechanisch bearbeilei wird, um unter Ausbildung von diskreten Polstückcn in seine Endform gebracht /υ werden, und daß anschließend das perm.incntniagnetisierbare Material des Läufers in situ und unter Benutzung der Polstucke bzw. des wciihma gnetischen Materials des Läufers magnetisiert wird, um so Permanentmagnete gewünschter Stärke herzustellen. i) According to the invention, such a runner is thereby characterized in that the cross-section of the pole pieces is dimensioned 2 to 3 times larger; than the one who / ur Recording and forwarding of the s <) ii the permanent magnet Magnetic flux supplied in the magnified state without symptoms of saturation is required is, and the magnetization deep in the virgin or pseudo-virgin state built-in permanent magnetizable material using the pole gap for forwarding ties Magnifying flow and without hindrance from saturation notes in situ is sufficient, and the method of making such a rotor is according to the invention characterized in that the magnetically soft part of the runner is made from blanks of lamcllierlem. magnetically soft material is composed, d: ·; first openings to accommodate the permanent magnetisable Material and a second group of openings have, and that molded pieces made of pcrinanentmagnetisbaren Material. d; is in the young woman or pseudo-virgin state is to be inserted into the first openings, and that in itself as is known, niehtmagnetisdies. pourable paint rial is poured into the group of temporary openings and made to freeze, and that the so formed l. rotor blank is mechanically machined to under Formation of discrete Polstückcn brought into its final shape / υ, and that then the perm.incntniagnetisbaren material of the runner in situ and using the pole pieces or the wciihma Magnetic material of the rotor is magnetized, so as to produce permanent magnets of the desired strength.
Durch die Erfindung ist es in vorteilhafter WeiseWith the invention it is advantageous
möglich, nach der mechanischen Bearbeitung die im jungfräulichen bzw. pseudojungfräulichen Zustand befindlichen Formslücke aus permanentmagneiisierbarem Material in situ mit 12 000 Oersted und einem Feld von 10 000 Gauss zu magnetisieren, ohne daß der Magnetisierungsvorgang in den f'olstücken durch Sätiigungserscheinungen begrenzt wird. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Läuferachse aus magnetisch leitfühigem Material besteht und vor dem Vergielien eingesetzt und so beim Vergießvorgang mit verankert wird. Als gießfähiges Material hat sich geschmolzenes Aluminium als besonder« vorteilhaft erwiesen.possible, after the mechanical processing those in the virgin or pseudo-virgin state Form gap made of permanently magnetizable material in situ with 12,000 Oersteds and a field of Magnetize 10,000 Gauss without stopping the magnetization process is limited in the f'ol pieces by saturation phenomena. It has been found to be beneficial exposed when the rotor axis is made of magnetically conductive material and before the Vergielien used and so anchored during the casting process. Melted material has proven to be a pourable material Aluminum proved to be particularly beneficial.
Durch den Gießvorgang wird eine geometrisch eindeutige und zuverläsige Verankerung der Formsiükke aus magnetisierbarem Material erreicht. Da dieses Material im jungfräulichen bzw. pseudojungfräulichen Zustand zum Einbau gelangt, werden auch alle Schwierigkeiten bei den nachfolgenden mechanischen Bearbeitungen vermieden. Schließlich erlaubt die Dimensionierung des Materials der Holstücke zu· ammen mit deren l.amellierung die gewünschte Magnetisierung des Magnetmaterials ohne Behindeung durch Sättigungserscheinungen.The casting process creates a geometrically clear and reliable anchoring of the form siükke made of magnetizable material. Since this material is in the virgin or pseudo-virgin When the state arrives at the installation, all the difficulties in the subsequent mechanical Edits avoided. Finally, the dimensioning of the material allows the pieces of wood to be dammed the desired magnetization with their l. lamellierung of the magnet material without being hindered by saturation phenomena.
Im nachfolgenden ist ein Ausluhrungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigtIn the following an example is described, which is shown in the drawing. In the drawing shows
Fi g. I einen Längsschnitt einer Gleichstrommaschine mit invertiertem Aufbau;Fi g. I a longitudinal section of a DC machine with inverted structure;
Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Lamelle aus weichem, magnetischem Material; und2a shows a plan view of a lamella made of soft, magnetic material; and
F ig. 2b einen Querschnitt durch einen Läufer, der mittels der Lamellen nach F i g. 2a aufgebaut '.t.Fig. 2b shows a cross section through a runner which by means of the lamellae according to FIG. 2a built '.t.
Fig. I zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Gleich Strommaschine mit invertiertem Aufbau und einem permanentmagnetischen Läufer. Hierbei sind Il und 12 Gehauseteile mit Öffnungen I in und 12,/ zur Aufnahme der Läuferachse 15. Der Ständer 16 besteht aus einem aus weichem magnetischem Blech aufgebauten Korn und einer Mehrzahl von Standerwicklungsspulen 17. die aus Cjründen der Übersichtlichkeit nicht im ein/einen dargestellt sind. Die Sländcrspulenwicklungscnden sind in bekannter Weise mit den Kommutatorlamellen 19 einer Schalteinrichtung 18 verbunden. In der vereinfachten Darstellung der F i g. I bedeu'en 21 eine auf der Achse 15 befestigte Hülse, auf der sich das Trägerslück JO befindet, das einerseits die Halterung 22 für die Kontaktrollen 35 trägt. Auf der gleichen Hiilse 21 befinden sich isoliert angebrachte Schleifringe 2? und 24. die über Leitungen <7 und 57,; verbunden sind. Auf den Schleifringen gleiten Stroniziiiührungsbürstenan Ordnungen 25 und 26, die ihrerseits stationär mit dem .Ständeraufbau verbunden sind und (nicht dargestellt) die elektrische Verbindung mit je einem der Pole der Gleichstromquelle darstellen. Gleichfalls stationär auf dem Träger 20 verankert ist der Kommutator mit dem Kommutatorlamellen 19. Die Öffnungen Ha und 12a im Gehäuse dienen als Halterung für die Lager 13 und 14 der Läuferachse 15.Fig. I shows an embodiment of a DC machine with an inverted structure and a permanent magnet rotor. Here II and 12 are housing parts with openings I in and 12, / for receiving the rotor axis 15. The stator 16 consists of a grain made of soft magnetic sheet metal and a plurality of stator winding coils 17, which are not shown in one for the sake of clarity are. The switching coil winding ends are connected in a known manner to the commutator segments 19 of a switching device 18. In the simplified representation of FIG. I mean 21 a sleeve fastened on the axis 15, on which the carrier gap JO is located, which on the one hand carries the holder 22 for the contact rollers 35. On the same sleeve 21 there are insulated slip rings 2? and 24. those via lines <7 and 57 ,; are connected. Power brushes slide on the slip rings in arrangements 25 and 26, which in turn are connected in a stationary manner to the stand structure and (not shown) each represent the electrical connection to one of the poles of the direct current source. The commutator with the commutator segments 19 is also anchored in a stationary manner on the carrier 20. The openings Ha and 12a in the housing serve as a holder for the bearings 13 and 14 of the rotor axis 15.
Der Läufer 44 enthält Polschuhe aus magnetisch weichem, lamelliertem Material, sowie Pernu'.iicntinagnete aus Material, das Seltene Erden enthält, sowie andere geeignete Bauteile, die gleichfalls aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt sind.The rotor 44 contains pole pieces made of magnetic soft, laminated material, as well as Pernu'.iicntinagnete made of material that contains rare earths, as well as other suitable components, which are also used for reasons of simplification are not shown.
F ι g. 2a zeigt einen Zuschnitt einer Lamelle aus weichmagnetischem Material 200. Diese weist eine erste Gruppe von öffnungen 201 zur Aufnahme von Formstücken 203 aus permanentmjgnetischein Material auf, fiowie eine zweite Gruppe von öffnungen 202 und eine zentrale Ölfnung 206. Fig. 2a shows a cut of a lamella made of soft magnetic material 200. This has a first group of openings 201 for receiving shaped pieces 203 made of permanent magnetic material, as well as a second group of openings 202 and a central oil opening 206.
In F i g. 2a ist der Bereich des Zuschnittes mit 201 bezeichnet, der bei der Fertigstellung des Läufers zur Ausbildung der einzelnen Pohlschuhe 201" in Wegfall kommt, wie dies aus l·' i g. 2b ersichtlich ist.In Fig. 2a, the area of the blank is designated by 201, which comes at the completion of the rotor to form the individual Pohl shoes 201 "in elimination, as is apparent from l · 'i g. 2b.
h i t 2b zeigt einen Querschnitt durch einen fertig bearbeiteten Läufer. Hierbei sind die Polschuhe aus lamelliertem magnetisch weichem Material m:t 201 und die permanenimagnetischen Formstücke mit 203 sowie die Läuferachse mit 204 bezeichnet. Der nicht ausgefüllte Raum der öffnungen 201 sowie die hierlur vorgesehenen öffnungen 202 und der Raun; 205 zwischen der Läuferachse und der inneren Öffnung des eigentlichen Läufers sind vorzugsweise dur·. η Lingieiien von geschmolzenem Aluminium ausgegossen.hit 2b shows a cross section through a finished runner. Here, the pole shoes made of laminated, magnetically soft material m: t 201 and the permanent magnetic fittings with 203 and the rotor axis with 204 . The unfilled space of the openings 201 as well as the openings 202 provided here and the roughness; 205 between the rotor axis and the inner opening of the actual rotor are preferably dur ·. η Lingieiien poured out of molten aluminum.
Die Zuschnitte aus weichmagnetischem Material besitzen eine Dicke von 0,5 mm; die Formstücke aus Seltene Erden enthaltendem, permanentmagneiisierba rein Material weisen die Abines.ungcn 12 χ 20 χ 10 mm aufThe blanks made of soft magnetic material have a thickness of 0.5 mm; the fittings Permanent magnetization containing rare earths The Abines.ungcn show pure material 12 χ 20 χ 10 mm
Für eine l.äuferlänge von H) cm sind daher fur icclen Sciilitz 10 derartige Formstücke erforderlich. Diese bestehen vorzugsweise aus Kobalt'Seltene F.rden Mdgneimaterial bekannter Zusammensetzung. Ais Material lürdie Läuferachse wird Stahl verwendet.For a long runner length of H) cm are therefore for icclen Sciilitz 10 such fittings required. These are preferably made of cobalt's rare earth metal material known composition. Steel is used as the material for the rotor axis.
Wie beschrieben, werden die Forms; icke aus permanentmagnetisierbarem Material im lungfraulichen bzw. pseudojungfräulichen Zustand in die Schlitze eingesetzt, und erst nach dem Ausgießen und der mechanischen Behandlung durch Anlegen geeigneter Felder magnetisiert.As described, the Forms; icke out permanently magnetizable material in the lungfair or pseudo-virgin state inserted into the slots, and only after pouring and the mechanical treatment by applying suitable Fields magnetized.
Hierzu 2 Blatt Zuch.iunuenFor this purpose 2 sheets of Zuch.iunuen
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8228 | New agent |
Free format text: PFENNING, J., DIPL.-ING. MEINIG, K., DIPL.-PHYS., PAT.-ANW., 1000 BERLIN |
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| 8235 | Patent refused |