DE102005041352A1

DE102005041352A1 - Permanently excited synchronous machine, has permanent magnets arranged in axially aligned magnet slots of rotor, where two permanent magnets are provided on each pole of rotor in circumferential direction

Info

Publication number: DE102005041352A1
Application number: DE200510041352
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Jöckel; Thomas Koch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-01
Also published as: WO2007025829A1

Abstract

The machine has permanent magnets (8) arranged in an axially aligned magnet slots (3) of a rotor (1), where two permanent magnets are provided on each pole (2) of the rotor in the circumferential direction. The magnet slots and the poles of the rotor are separated from one another by bars (4, 5). The bar (4) between the magnet slots of the poles and the bar (5) between the poles have different thickness. The magnet slots of the poles are arranged adjacent to one another and radially one above the other in the circumferential direction.

Description

Permanenterregte Synchronmaschine mit in Taschen des Läufers angeordneten Permanentmagneten.permanent-magnet Synchronous machine with arranged in pockets of the rotor permanent magnets.

Permanenterregte Synchronmaschinen weisen in ihrem Läufer vergrabene, d.h. im Inneren des Läuferblechpakets befindliche Permanentmagnete oder an der Oberfläche des Läufers angeordnete Permanentmagnete auf. Bei vergrabenen Magneten müssen diese von der Stirnseite axial in das Blechpaket des Läufers in entsprechende Öffnungen bzw. Ausnehmungen oder auch Magnettaschen genannt, eingeschoben werden.permanent-magnet Synchronous machines have buried in their rotor, i. internally of the rotor core located permanent magnets or arranged on the surface of the rotor permanent magnets on. For buried magnets need this from the front side axially in the laminated core of the rotor in corresponding openings or recesses or magnetic pockets called inserted become.

Aus Kostengründen wird nur eine Magnettasche pro Pol vorgesehen, in die üblicherweise quaderförmige Permanentmagnetplatten mit oder ohne Kantenverrundung hintereinander, über die axiale Länge des Läufers gesehen, eingeschoben werden. Das Einbringen der magnetisierten Permanentmagnetplatten in die entsprechenden Taschen des Läufers ist aufwendig, da aufgrund der vergleichsweise großen Abmessungen der Permanentmagnete entsprechende Magnetkräfte auftreten, die u.a. die Handhabung erschweren.Out cost reasons only one magnetic pocket per pole is provided, in the usual cuboid Permanent magnet plates with or without edge rounding in succession, over the axial length of the runner seen, be pushed. The introduction of the magnetized Permanent magnet plates in the corresponding pockets of the rotor is consuming, because due to the relatively large dimensions of the permanent magnets corresponding magnetic forces occur, the u.a. make handling difficult.

Ein weiteres Problem bei der Verwendung von vergleichsweise großen Permanentmagnetplatten sind Wirbelströme, die sich aufgrund der Abmessungen dieser Platten relativ ungestört ausbilden können. Die dadurch entstehenden Wirbelstromverluste führen zu einer unzulässigen Erwärmung der Permanentmagnete und können diese zum Teil entmagnetisieren. Aufgrund dieser Abhängigkeit müssen derartige Läufer verstärkt gekühlt werden.One Another problem with the use of relatively large permanent magnet plates are eddy currents, which can form relatively undisturbed due to the dimensions of these plates. The The resulting eddy current losses lead to an impermissible heating of the permanent magnets and can demagnetize them in part. Because of this dependence have to such runners reinforced chilled become.

Diese Wirbelstromverluste werden bei Verwendung einer Zahnspulenwicklung oder einer Bruchlochwicklung mit großen subharmonischen Drehfeldwellen sogar noch zusätzlich verstärkt.These Eddy current losses occur when using a tooth coil winding or a break hole winding with large subharmonic rotating field waves even more strengthened.

Des Weiteren erschwert die Läuferausführung nur einer Tasche pro Pol, die elektromagnetische und mechanische Läuferauslegung, da diese gegenläufige Anforderungen erfüllen müssen. Aus mechanischer Sicht sollten die Stege über und neben den Permanentmagneten möglichst groß sein, um die dementsprechenden Fliehkräfte aufzunehmen und aus elektromagnetischer Sicht sollten diese Stege möglichst klein sein, um die Streuflüsse der Permanentmagnete zu reduzieren.Of Further complicates the runner execution only one bag per pole, the electromagnetic and mechanical rotor design, because these are contrary meet requirements have to. From a mechanical point of view, the bars should be above and beside the permanent magnets preferably be great around the corresponding centrifugal forces from electromagnetic point of view, these bars should be preferably be small to the leakage fluxes to reduce the permanent magnets.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Permanentmagneten in einem Läufer einer permanenterregten Synchronmaschine zu schaffen, die sowohl den oben genannten mechanischen als auch den aufgeführten elektromagnetischen Anforderungen genügt.outgoing It is the object of the invention to provide an arrangement of Permanent magnets in a rotor a permanent magnet synchronous machine to create both the above-mentioned mechanical as well as the listed electromagnetic Requirements are sufficient.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine permanenterregte Synchonmaschine, bei der die Permanentmagnete in axial ausgerichteten Taschen des Läufers positioniert sind und wobei jeder Pol des Läufers in Umfangsrichtung betrachtet zumindest zwei Permanentmagnete pro Pol aufweist.The solution The task is accomplished by a permanent-magnet synchronous machine, in which the permanent magnets in axially aligned pockets of runner are positioned and wherein each pole of the rotor viewed in the circumferential direction, at least has two permanent magnets per pole.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden nunmehr vergleichsweise kleine Permanentmagnete in die jeweiligen Taschen des Läufers eingesteckt, so dass pro Pol mehrere Magnettaschen vorhanden sind. Die Magnettaschen sind schalenförmig, sekantenartig bzgl. der Umfangsrichtung ausgerichtet, sie können genauso in Flusskonzentrationsanordnung oder in mehrschichtigen Anordnungen pro Pol nebeneinander ausgeführt sein.By the arrangement according to the invention now comparatively small permanent magnets in the respective Bags of the runner plugged in, so that more pole pockets are available per pole. The magnetic pockets are cupped, Seekantenartig respect. The circumferential direction aligned, they can do the same in flux concentration arrangement or in multilayer arrangements executed per pole next to each other be.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Läufers wird nunmehr die Drehmomentenwelligkeit positiv beeinflusst, d.h. die Welligkeit des abgegebenen Drehmoments reduziert sich gegenüber herkömmlichen Anordnungen. Des Weiteren werden die mechanischen Anforderungen hinsichtlich Fliehkraftbeanspruchung erfüllt. Auch eine Erwärmung der Permanentmagnete und damit des Läufers wird reduziert, da sich in den vergleichs weise kleinen Permanentmagneten wesentlich weniger Wirbelstromverluste ausbilden können.By the embodiment of the invention runner Now, the torque ripple is positively influenced, i. the ripple of the output torque is reduced compared to conventional Arrangements. Furthermore, the mechanical requirements satisfied with respect to centrifugal stress. Also, a warming of Permanent magnets and thus the rotor is reduced because in the comparatively small permanent magnet can form much less eddy current losses.

Die erfindungsgemäße verteilte Anordnung der Permanentmagnete führt zu einer Wabenstruktur und damit zu einer erhöhten mechanischen Festigkeit des Läufers. Damit lassen sich derartige Läufer auch im hochtourigen Bereich, d.h. über 10000 Umdrehungen pro Minute einsetzen.The distributed according to the invention Arrangement of the permanent magnets leads to a honeycomb structure and thus to an increased mechanical strength of the runner. Thus, such runners can also in the high-speed range, i. above Use 10000 revolutions per minute.

Die Erfindung sowie weitere Vorteile der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden anhand der folgenden schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen:The Invention and other advantages of the invention according to features the dependent claims will be described with reference to the following schematically illustrated embodiments explained in more detail. In this demonstrate:

1, 2 jeweils einen Teilquerschnitt eines Läufers. 1 . 2 each a partial cross section of a runner.

1 zeigt einen Teilquerschnitt eines Blechschnitts eines Läufers 1 der pro Pol 2, zwei Magnettaschen 3 aufweist. Die Magnettaschen 3 sind bezüglich ihrer Ausrichtung achsparallel zum Läufer 1 ausgerichtet und weisen in Richtung Mittelpunkt des Läufers 1 eine Verjüngung auf. Stege 4 zwischen den Magnettaschen 3 eines Pols 2 sind vergleichsweise dünn gegenüber den Stegen 5, die zwischen den Polen 2 vorgesehen sind. Die Stege 4 zwischen den Magnettaschen 3 und die Stege 5 zwischen den Polen 2 sind bei dieser Ausführungsform auch mit gleicher Dicke ausgeführt werden. 1 shows a partial cross section of a sheet section of a rotor 1 the per pole 2 , two magnetic pockets 3 having. The magnetic bags 3 are parallel to the rotor with respect to their orientation 1 aligned and point towards the center of the runner 1 a rejuvenation on. Stege 4 between the magnetic pockets 3 of a pole 2 are comparatively thin compared to the webs 5 between the poles 2 are provided. The bridges 4 between the magnetic pockets 3 and the footbridges 5 between the poles 2 are in this embodiment also with the same thickness can be performed.

Ebenso ist es möglich, dass pro Pol 2 auch mehrere Schichten von Magnettaschen vorgesehen sind, die z.B. in einer zweiten Schicht 6 weitere Magnettaschen 7 aufweisen.It is also possible that per pole 2 Also, several layers of magnetic pockets are provided, for example, in a second layer 6 more magnetic pockets 7 exhibit.

2 zeigt in einer anderen Ausführungsform eines Läuferblechpakets 1 drei Magnettaschen 3 pro Pol 2, wobei die Stege 4 sowohl zwischen den Magnettaschen 3 eines Pols 2 als auch die Stege 5 zwischen den Polen 2 die gleiche Dicke aufweisen. 2 shows in another embodiment of a Läufererblechpakets 1 three magnetic pockets 3 per pole 2 , where the webs 4 both between the magnetic pockets 3 of a pole 2 as well as the footbridges 5 between the poles 2 have the same thickness.

In die Magnettaschen 3 werden Permanentmagnete 8 axial eingesetzt und durch geeignete an sich bekannte Mittel, z.B. Ver gussmasse in ihrer jeweiligen Position fixiert. Eine axial verlaufende Magnettasche 3 weist dabei vorteilhafterweise axial hintereinander angeordnete Permanentmagnete 8 auf.In the magnetic pockets 3 become permanent magnets 8th used axially and fixed by suitable per se known means, such as casting compound in their respective position. An axially extending magnet pocket 3 in this case advantageously has axially arranged one behind the other permanent magnets 8th on.

Claims

Permanent magnet synchronous machine in which the permanent magnets ( 8th ) in axially oriented magnetic pockets ( 3 ) of the runner ( 1 ) and each pole ( 2 ) of the runner ( 1 ) viewed in the circumferential direction at least two permanent magnets ( 8th ) per pole ( 2 ) side by side.

Permanent magnet synchronous machine according to claim 1, characterized in that the magnetic pockets ( 3 ) of the respective poles ( 2 ) and the poles ( 2 ) by webs ( 4 . 5 ) are separated from each other.

Permanent magnet synchronous machine according to claim 2, characterized in that the webs ( 4 ) between the magnetic pockets ( 3 ) of a pole ( 2 ) and the webs ( 5 ) between the poles ( 2 ) have different thicknesses.

Permanent magnet synchronous machine according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic pockets ( 3 ) of a pole ( 2 ), viewed in the circumferential direction, are arranged side by side and radially one above the other.