DE102007013090A1 - Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte - Google Patents

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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/246—Variable reluctance rotors

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Abstract

Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Luftspaltfluss in der magnetischen Längsachse überwiegend über mehrere, magnetisch gut leitende, achsparallele Weicheisenbleche geführt wird, welche voneinander durch amagnetische Abstandhalter getrennt sind.

Description

  • 1. Beschreibung
  • Elektromechanische Energiewandler nach dem Reluktanzprinzip sind seit mehr als einem Jahrhundert bekannt und überwiegend im Bereich kleinerer Leistungen als Synchronantrieb – d.h. für Betrieb bei annähernd konstanter Frequenz und Spannung – im Einsatz und meistens durch eine besondere Läufergestaltung auch für asynchronen Selbstanlauf bei hohem „Intrittfallmoment" geeignet.
  • Bei Anwendung kostengünstiger Frequenzumrichter steht auch der Reluktanzmaschine – als Alternative zur dauermagneterregten Synchronmaschine – das Gebiet drehzahlveränderbarer Antriebe ohne funktionsbedingte Stromwärmeverluste im Läufer offen; gegenüber anderen Synchronmaschinen ist allerdings eine gravierende Einschränkung zu beachten:
    Wegen des Reluktanzprinzips ist der erreichbare Drehschub (Kraftdichte) bei sonst gleichen Randbedingungen deutlich geringer.
  • Eine Möglichkeit, diese Gegebenheit quantitativ zu verbessern, besteht darin, den magnetischen Widerstand (Reluktanz) in
    • – der magnetischen Querachse der Maschine zu erhöhen und/oder
    • – in der Längsachse zu reduzieren.
  • Erfindungsgemäß kann dies erreicht werden, wenn zufolge entsprechender Gestaltung und Bemessung des magnetisch aktiven Weicheisen im Läufer (Reaktionssystem) der, von einem entsprechenden längsmagnetisierenden Anteil des Ständerstrombelages erregte Luftspaltfluss in der Längsachse ohne nennenswerte Unterbrechung über achsparallele Blechpakete in radialer und tangentialer Richtung geführt wird, welche aus abwechselnd magnetisch gut leitenden und nicht oder schlecht leitenden Blechen aufgebaut sind.
  • Bild 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines derartigen Läufers in abgerollter Darstellung bzw. als Beispiel einer einseitigen Linearanwendung:
    Der Stator ist in herkömmlicher Art mit einer – nicht dargestellten – Mehrphasenwicklung der Polteilung τp versehen.
  • Der vom Ständer durch einen Luftspalt δ getrennte Rotor (Reaktionssystem) ist im Bild 1 ohne konstruktive Bauteile ausschließlich durch das „aktive" Weicheisen dargestellt:
    Dieses besteht pro Pol aus zwei unterschiedlichen Blechpakten Rp und Rj die ihrerseits aus zwei verschiedenartigen Blechen (Lamellen) 1 und 2 aufgebaut sind, welche normal zur Darstellungsebene (achsparallel) verlaufen und wovon das eine (1 in Bild 1) aus magnetisch gut leitendem Weicheisen besteht und das andere (2) lediglich der Abstandshaltung zwischen den Blechen 1 dient und aus magnetisch nicht oder schlecht leitendem Material besteht.
  • Einen anderen möglichen Aufbau des Läufers zeigt – nach einem weiteren Merkmal der Erfindung – Bild 2:
    Danach erfolgt die Führung des Luftspaltflusses im Läufer über ein Blechpaktet pro Polteilung, welches gleichfalls aus (abwechselnd) magnetisch gut (1 in Bild 2) und schlecht (2 in Bild 2) leitenden achsparallelen Blechen besteht, wozu die Bleche nicht in einer Ebene, sondern mit Hilfe entsprechender Biegungen vom Luftspalt ausgehend zunächst radial, im Jochbereich tangential und dann wieder radial verlaufen.
  • Derartige Blechpakte können z.B. nach der sogenannten "Methode der aufgeschnittenen Schnittbandkerne" hergestellt werden, wenn für den Schnittbandkern nicht ein zylinderförmiger, sondern ein entsprechender prismatischer Wickelkern(-dorn) Anwendung findet.
  • Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der Wirkungsgrad der Reluktanzmaschine im oberen Drehzahlbereich (Feldschwächung) deutlich angehoben werden, wenn die magnetisch leitenden Bleche "1" in Bild 1 und 2 eine erhebliche Koerzitivkraft (Remanenzinduktion) aufweisen und/oder – wie im Bild 3 beispielsweise angedeutet – im Jochbereich und quer (normal) zur Walzrichtung der Läuferbleche "1 und 2" prismatische Flachmagnete eingefügt werden, welche die Luftspaltflussdichte weiter erhöhen.

Claims (6)

  1. Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Luftspaltfluss in der magnetischen Längsachse überwiegend über mehrere, magnetisch gut leitende, achsparallele Weicheisenbleche geführt wird, welche voneinander durch amagnetische Abstandhalter getrennt sind.
  2. Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch aktive Weicheisen pro Pol aus einem achsparallelen und normal zur Lufspaltfläche angeordetem Blechpaket Rp sowie einem gleichfalls achsparallelem und parallel zur Luftspaltebene angeordnetem Blechpaket Rj nach Bild 1 besteht.
  3. Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch aktive Eisen nach Bild 2 pro Pol von einem Blechpaket gebildet wird, welches im Polschaftbereich achsnormal und im Jochbereich achsparallel (tangential) verlaufend ausgebildet ist.
  4. Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Bleche 1 und 2 nach Bild 1 und Bild 2 nicht wesentlich größer als der Maschinenluftspalt in der magnetischen Längsachse ist.
  5. Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch gutleitenden Bleche "1" in Bild 1 und Bild 2 in Walzrichtung eine nennenswerte Koerzitivstärke aufweisen
  6. Rotor einer elektrischen Reluktanzmaschine hoher Kraftdichte nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und/oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass nach Bild 3 und im Unterschied zu Bild 2 quer zur Walzrichtung der Läuferbleche "1" und "2" prismatische Flachmagnete eingefügt werden, welche die Luftspaltflussdichte verstärken.
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