DE102009019977A1 - Ring magnet for rotor of electrical machine, has multiple pole regions rotating around circumferential direction, where magnetization of pole regions is asymmetrical along circumferential direction - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft Ringmagnete mit asymmetrischem Magnetisierungsverlauf zur Verwendung in Rotoren elektrischer Maschinen sowie entsprechende Magnetisieranlagen und Magnetisierungsverfahren.The The present invention relates to asymmetric magnetization ring magnets Use in rotors of electrical machines and corresponding Magnetizing systems and magnetization processes.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND AND PRIOR ART
Für die Magnetisierung von Ringmagneten für Rotoren elektrischer Maschinen sind sowohl Magnetisieranlagen mit eisenlosen Magnetisierspulen als auch Magnetisierspulen, die auf einen magnetischen Kern aufgebracht oder in diesem eingebettet sind, im Stand der Technik bekannt.For the magnetization of ring magnets for rotors electrical Machines are both Magnetisieranlagen with ironless Magnetisierspulen as also magnetizing coils, which are applied to a magnetic core or embedded in it, known in the art.
Magnetisierspulen
sind oft ähnlich wie eine Statorspule auf einen Spulenkörper
aufgebracht, der nach Art eines Statorkörpers eines Außenläufermotors
mit Nuten und Polen ausgebildet ist. Einzelne dicke Magnetisierdrähte
der Magnetisierspule sind in die Nuten eingelegt. Ein Beispiel für
eine solche Magnetisierspule ist in der
Zur
Vereinfachung der Darstellung ist in
Wie
aus
Zum
Vergleich zeigt
Ein
Vergleich der Magnetisierungsverläufe der
Die
in
Unter Verwendung von Magnetisierspulen mit magnetischem Kern und Rückschlüssen mit Einlagen lassen sich schmale Pollücken, d. h. steile Übergänge der Magnetisierung zwischen benachbarten Polbereichen, und damit ein hoher Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erzeugen.Under Use of magnetizing coils with magnetic core and recesses with deposits, narrow pole gaps, d. H. steep transitions the magnetization between adjacent pole areas, and thus generate a high efficiency of the electric machine.
Während
Magnetisierspulen in Verbindung mit magnetischen Rückschlüssen,
die Einlagen aufweisen können, für die Reproduzierbarkeit
des Magnetisierungsverfahrens günstig sind und den Wirkungsgrad
eines mit einem solchen Rotor ausgerüsteten Motors steigern,
reagieren solche Motoren allerdings im Betrieb sehr empfindlich
auf Diskontinuitäten des Stators, und zwar um so empfindlicher,
je steiler der Übergang zwischen benachbarten Polbereichen
des Ringmagnets ausgebildet ist: Bei der Drehung eines permanentmagnetischen
Rotors, welcher einen Ringmagneten mit dem in
Zur
Reduzierung des Nutruckens ist aus der
Es besteht angesichts der voranstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik Bedarf nach einem einfach zu fertigenden Ringmagneten mit einer Magnetisierung, welche beim Betrieb als Rotor einer elektrischen Maschine einen geräuschfreien, ruckfreien Lauf gewährleistet, sowie nach einer entsprechenden Magnetisieranlage und einem Magnetisierungsverfahren.It exists in view of the above-described disadvantages of PRIOR ART Need for an easy-to-manufacture ring magnet with a magnetization, which in operation as a rotor of an electric Machine ensures a noiseless, smooth running, as well as after a corresponding magnetizing system and a magnetization process.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Ringmagnet mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. eine Magnetisieranlage mit den Merkmalen von Anspruch 10 und Anspruch 23 sowie durch ein Verfahren zur Magnetisierung mit den Merkmalen von Anspruch 27. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen.These Task is solved by a ring magnet with the features of claim 1 or a Magnetisieranlage with the features of Claim 10 and claim 23 and by a method for magnetization with the features of claim 27. The dependent claims refer to advantageous embodiments.
Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass sich eine deutliche Reduzierung des Nutruckens in Abkehr vom Stand der Technik auch durch eine geeignetes asymmetrische Ausbildung der Magnetisierung längs der Umfangslinie eines Ringmagneten erreichen lässt, ohne dass dadurch eine nennenswerte Herabsetzung des Wirkungsgrads der elektrischen Maschine in Kauf genommen werden muss.Of the present invention is the surprising finding underlying that a significant reduction of the grooving in Departure from the prior art also by a suitable asymmetric Formation of the magnetization along the circumference of a Ring magnet can achieve without thereby a significant Reduction of the efficiency of the electric machine in purchase must be taken.
Ein erfindungsgemäßer Ringmagnet umfasst mehrere längs einer Umfangsrichtung abwechselnde Polbereiche, wobei die Magnetisierung der Polbereiche längs der Umfangsrichtung eine Asymmetrie aufweist.One Inventive ring magnet comprises several longitudinal a circumferential direction alternating pole regions, wherein the magnetization the pole portions along the circumferential direction an asymmetry having.
Unter einem asymmetrischen Verlauf der Magnetisierung bzw. der magnetischen Induktion wird in dieser Schrift ein Magnetisierungsverlauf entlang der Umfangsrichtung verstanden, welcher von dem vorstehend mit Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen gleichmäßigen, symmetrischen Verlauf unter Verschiebung entlang der Umfangslinie, beispielsweise um eine einem Polpaar entsprechende Strecke, abweicht.Under an asymmetric course of the magnetization or the magnetic Induction in this document is a magnetization course along the circumferential direction, which of the above with reference uniform, described in the prior art, symmetrical course under displacement along the circumference, for example differs by a pole pair corresponding route.
Aufgrund der asymmetrischen Magnetisierung der Polbereiche des Ringmagnets wird bei dessen Drehung relativ zu einem genuteten Stator das auftretende Reluktanzmoment herabgesetzt und das Nutrucken minimiert, ohne dass störende Axialkräfte auf den Rotor einwirken, die beispielsweise bei einer schrägen Magnetisierung entstehen. Dadurch lässt sich ein gleichmäßiger, rockfreier und geräuscharmer Lauf der elektrischen Maschine gewährleisten.by virtue of the asymmetric magnetization of the pole regions of the ring magnet is the occurring during its rotation relative to a grooved stator Reduced reluctance torque and minimizes grooving, without disturbing axial forces act on the rotor, which arise, for example, at an oblique magnetization. This allows a more even, Rock-free and low-noise operation of the electric machine guarantee.
Der asymmetrische Magnetisierungsverlauf führt im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik vorbekannten symmetrischen Magnetisierungsverläufen beim Betrieb des Ringmagnets als Rotor einer elektrischen Maschine zu einem Geräuschspektrum mit weniger scharfer Spitzenbildung (peaks): Der asymmetrische Magnetisierungsverlauf hebt die akustischen Seitenbänder im Vergleich zum Mittelband an. Aufgrund der dadurch bewirkten Verteilung der Geräuschemission über einen weiteren Frequenzbereich wird die Umdrehung des erfindungsgemäßen Ringmagnets erfahrungsgemäß als leiser und angenehmer empfunden.Of the asymmetric magnetization curve leads in comparison to the previously known from the prior art symmetric magnetization gradients during operation of the ring magnet as a rotor of an electric machine to a noise spectrum with less sharp peaking (peaks): The asymmetric magnetization curve raises the acoustic Sidebands compared to the middle band. Due to the thereby causing distribution of the noise emission Another frequency range is the revolution of the invention Ring magnet experience has shown as quieter and more pleasant felt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Magnetisierung des Ringmagnets unter Verschiebung längs der Umfangsrichtung um die Länge eines Polpaares asymmetrisch.In an advantageous embodiment is the magnetization of the ring magnet with displacement along the circumferential direction asymmetrical about the length of a pole pair.
In einer weiteren Ausführungsform unterscheidet sich die Magnetisierung in einer ersten Gruppe von Polbereichen, welche zwei einander benachbarte Polbereiche umfasst, von einer Magnetisierung in einer zweiten Gruppe von Polbereichen, welche zwei nachfolgende, einander benachbarte Polbereiche umfasst.In In another embodiment, the magnetization differs in a first group of pole regions which are two adjacent ones Polar ranges includes, of a magnetization in a second group pole regions, which two successive adjacent pole regions includes.
In einer Weiterbildung der Erfindung unterscheidet sich die Magnetisierung in einer dritten Gruppe von Polbereichen, welche zwei der zweiten Gruppe nachfolgende, einander benachbarte Polbereiche umfasst, von der Magnetisierung sowohl der ersten Gruppe als auch der zweiten Gruppe. Die einzelnen Gruppen von Polbereichen können auch mehr oder weniger als zwei sowie ungleich viele Polbereiche aufweisen.In a development of the invention, the magnetization is different in a third group of pole regions, which are two of the second group subsequent, adjacent pole regions comprises, of the Magnetization of both the first group and the second group. The individual groups of poles can also do more or have less than two and unequal many Polbereiche.
In Abkehr vom Stand der Technik umfasst der erfindungsgemäße Ringmagnet also Polbereiche mit unterschiedlich geformtem Magnetisierungsverlauf, und zwar zumindest zwei unterschiedliche Magnetisierungsverläufe, in Weiterbildungen der Erfindung auch drei oder mehr unterschiedliche Magnetisierungsverläufe, welche jeweils vorbestimmten Abschnitten des Ringmagnets zugeordnet sind und sich beispielsweise in der Steilheit der Flanken des Über gangs zwischen benachbarten Polen sowie im Anteil der gesättigten Bereiche unterscheiden können.In Departure from the prior art comprises the inventive Ring magnet thus pole regions with differently shaped magnetization curve, at least two different magnetization courses, in developments of the invention, three or more different Magnetization progressions, each predetermined sections are assigned to the ring magnet and, for example, in the steepness the flanks of the transition between adjacent poles as well can differ in the proportion of saturated areas.
Sowohl hinsichtlich der Ausgestaltung des Magnetisierungsverlaufs als auch der Anordnung der Gruppen gleicher oder ähnlicher Magnetisierung längs der Umfangsrichtung des Ringmagnets besteht im Rahmen der Erfindung eine große Variationsbreite.Either in terms of the design of the magnetization curve as well the arrangement of groups of equal or similar magnetization along The circumferential direction of the ring magnet is within the scope of the invention a wide variation.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ringmagnet in mehrere Gruppen von jeweils aufeinanderfolgenden Polbereichen unterteilt, wobei jede der Gruppen eine unterschiedliche Magnetisierung aufweist und die Gruppen einander längs der Umfangsrichtung zyklisch abwechseln.In In a preferred embodiment, the ring magnet is in subdivides a plurality of groups of respective successive pole regions, wherein each of the groups has a different magnetization and the groups are cyclically cycled along the circumferential direction alternate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen alle Polbereiche längs der Umfangsrichtung eine gleiche Länge auf.In another preferred embodiment, all Pole regions along the circumferential direction an equal length on.
Um beim Betrieb einen besonders gleichmäßigen und geräuscharmen Lauf des erfindungsgemäßen Ringmagnets zu erzielen, ist es vorteilhaft, dass sich auftretende Reluktanzmomente delokal kompensieren, so dass das in einer ersten Position entlang der Umfangslinie auftretende Reluktanzmoment von einem an einer zweiten Position auftretenden Reluktanzmoment kompensiert wird und sich Radialkräfte entlang des Umfangs gegenseitig aufheben. Die vorliegende Erfindung bietet dafür eine Vielzahl vorteilhafter Ausgestaltungsmöglichkeiten.In order to achieve a particularly uniform and quiet running of the ring magnet according to the invention during operation, it is advantageous that occurring reluctance moments compensate delocal, so that the reluctance occurring in a first position along the circumference line of a occurring at a second position Reluctance torque is compensated and cancel each other radial forces along the circumference. The present invention offers a variety of advantageous design options.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die resultierende Magnetisierung der Polbereiche punktsymmetrisch unter Spiegelung an dem Mittelpunkt des Ringmagnets. Unter Spiegelung an dem Mittelpunkt des Ringmagnets geht die Magnetisierung der Polbereiche also in eine Magnetisierung über, welche mit der ursprünglichen Magnetisierung übereinstimmt.In a preferred embodiment is the resulting Magnetization of the pole regions point-symmetric under reflection at the center of the ring magnet. Under reflection at the midpoint of the ring magnet is the magnetization of the pole areas so in a magnetization over, which coincides with the original one Magnetization matches.
Während eine vollständige Übereinstimmung bevorzugt ist, lassen sich fertigungsbedingt geringe Abweichungen im Magnetisierungsverlauf oft nur unter unverhältnismäßig großen Anstrengungen oder gar nicht vermeiden. In dieser Schrift wird daher grundsätzlich unter einer Übereinstimmung der Magnetisierung in zwei Teilbereichen des Ringmagnets eine Übereinstimmung im Rahmen solcher fertigungsbedingter Ungenauigkeiten verstanden. Insbesondere gelten in dieser Schrift zwei Magnetisierungsverläufe als übereinstimmend, wenn die relativen Abweichungen im Magnetisierungsverlauf kleiner als 10% und bevorzugt kleiner als 5% sind. Wann immer in dieser Schrift Symmetrien bzw. Übereinstimmungen beschrieben werden, sind sie in diesem Sinne zu verstehen und auszulegen.While a complete match is preferred can be due to production small deviations in the magnetization often only disproportionately large Efforts or not at all avoided. In this document is therefore basically under a match of magnetization in two Subareas of the ring magnet a match in the frame understood such production-related inaccuracies. Especially In this document, two magnetization courses are considered to correspond, when the relative deviations in the magnetization curve become smaller than 10% and preferably less than 5%. Whenever in this Writing symmetries or matches are described they are to be understood and interpreted in this sense.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die resultierende Magnetisierung unter Verschiebung längs der Umfangsrichtung um einen halben oder drittel Umfang symmetrisch.In Another preferred embodiment is the resulting Magnetization with displacement along the circumferential direction Symmetrical by half or third circumference.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die resultierende Magnetisierung der Polbereiche symmetrisch unter Spiegelung an einer Ebene, welche eine Axialrichtung des Ringmagnets und den Mittelpunkt des Ringmagnets enthält.In a development of the invention is the resulting magnetization the Polbereiche symmetrically under reflection at a level, which a Axial direction of the ring magnet and the center of the ring magnet contains.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Magnetisieranlage für die Magnetisierung von Ringmagneten mit einer Magnetisierspule mit Magnetisierdrähten, welche mit einer Stromquelle verbindbar sind, sowie einem magnetischen Rückschluss, welcher entlang einer Umfangslinie des magnetischen Rückschlusses in mehrere Rückschlusssegmente unterteilt ist, und einem Aufnahmeraum zur Aufnahme eines zu magnetisierenden Ringmagnets zwischen der Magnetisierspule und dem magnetischen Rückschluss. Dabei ist die Form und/oder die Zusammensetzung und/oder die Magnetisierung der Rückschlusssegmente dazu eingerichtet, in dem Aufnahmeraum eine resultierende magnetische Induktion zu erzeugen, welche längs einer Umfangslinie des Aufnahmeraums eine Asymmetrie aufweist, wenn die Magnetisierspule von einem elektrischen Strom durchflossen wird.The The present invention also relates to a magnetizing system for the magnetization of ring magnets with a magnetizing coil with Magnetisierdrähten, which can be connected to a power source are, as well as a magnetic inference, which along a circumferential line of the magnetic yoke in several Inference segments is divided, and a receiving space for Recording of a ring magnet to be magnetized between the magnetizing coil and the magnetic inference. The shape and / or the Composition and / or the magnetization of the return segments arranged to have a resulting magnetic in the receiving space Induction to produce, which along a circumferential line of the receiving space has an asymmetry when the magnetizing coil is traversed by an electric current.
Durch asymmetrische Manipulation des Feldanstiegs in den Rückschlusssegmenten des magnetischen Rückschlusses lässt sich ein Ringmagnet mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften und Vorteilen herstellen.By asymmetric manipulation of the field increase in the return segments of the magnetic yoke can be Ring magnet with the properties and advantages described above produce.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Rückschlusssegmente Aluminium, Kupfer oder unmagnetischen Stahl oder Luft. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen (alle oder einige) Rückschlusssegmente ferromagnetische Einlagen. Mit Hilfe ferromagnetischer Einlagen lässt sich die magnetische Induktion in vorbestimmten Rückschlusssegmenten an geeigneten Positionen verstärken, um eine asymmetrische resultierende Induktion zu erzeugen.In In a preferred embodiment, the return segments comprise Aluminum, copper or non-magnetic steel or air. In a another preferred embodiment (all or some) return segments ferromagnetic inserts. With the help of ferromagnetic inserts can be the magnetic Induction in predetermined return segments at appropriate Reinforce positions to an asymmetric resulting To produce induction.
In einer alternativen Ausführungsform umfassen die Rückschlusssegmente Eisen oder ferromagnetischen Stahl. In einer weiteren Ausführungsform umfassen (alle oder einige) Rückschlusssegmente unmagnetische Einlagen. Unter Verwendung unmagnetischer Einlagen lässt sich die magnetische Induktion bei der Magnetisierung des Ringmagnets an vorbestimmten Positionen geeignet abschwächen, um entlang der entsprechenden Umfangslinie einen asymmetrischen Verlauf der Induktion zu erzeugen.In an alternative embodiment include the return segments Iron or ferromagnetic steel. In a further embodiment include non-magnetic (all or some) return segments Insoles. Using non-magnetic inserts The magnetic induction in the magnetization of the ring magnet adequately attenuate predetermined positions to go along the corresponding circumference an asymmetrical course of To produce induction.
Die mit Bezug auf die vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Einlagen können in einer Vielzahl von Formen und aus einer Vielzahl von Materialien ausgebildet sein. Die Erfindung umfasst alle Einlagen, die geeignet sind, den Verlauf der magnetischen Induktion entlang der Umfangslinie des Aufnahmeraums geeignet zu manipulieren, um in einem Ringmagneten einen asymmetrischen Feldverlauf der Magnetisierung zu erzeugen.The described with reference to the above embodiments Inserts can come in a variety of forms and from one Be formed variety of materials. The invention includes all Deposits that are suitable to the course of magnetic induction appropriate to manipulate along the perimeter of the recording room, in an annular magnet an asymmetric field profile of the magnetization to create.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Einlagen einen Querschnitt auf, welcher von der Rechteckform abweicht. Bei dem Querschnitt handelt es sich insbesondere um eine Querschnittsfläche, welche durch Schnitt des entsprechenden Rückschlusssegmentes mit einer gedachten Ebene entsteht, die die Umfangsrichtung entlang der Umfangslinie des magneti schen Rückschlusses und eine Axialrichtung des magnetischen Rückschlusses und/oder des Aufnahmeraums umfasst.In In a preferred embodiment, the inserts have a Cross-section, which differs from the rectangular shape. In which Cross-section is in particular a cross-sectional area, which by cutting the corresponding return segment created with an imaginary plane that runs along the circumferential direction the circumference of the magneti rule conclusion and a Axial direction of the magnetic yoke and / or the Recording room includes.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Einlagen einen trapezförmigen Querschnitt auf. Insbesondere können die Einlagen einen rautenförmigen Querschnitt aufweisen. Durch Abweichung von der Rechteckform lassen sich geeignete asymmetrische Feldanstiege erzeugen.In In a preferred embodiment, the inserts have a trapezoidal cross section. In particular, you can the deposits have a diamond-shaped cross-section. By deviation from the rectangular shape can be appropriate asymmetric Create field increases.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen zwei benachbarte Rückschlusssegmente unterschiedlich geformte Einlagen und/oder Einlagen unterschiedlicher Größe und/oder Einlagen unterschiedlicher Zusammensetzung. Durch Variationen der Einlagen lassen sich geeignete Asymmetrien im Feldverlauf erzeugen.In a further preferred embodiment, two adjacent return segments comprise differently shaped inserts and / or Deposits of different sizes and / or inserts of different composition. Variations of the inserts make it possible to create suitable asymmetries in the field course.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform variiert die Breite der Rückschlusssegmente in einer Richtung quer zur ersten Umfangslinie. Bei dieser Richtung kann es sich insbesondere um eine Axialrichtung des magnetischen Rückschlusses bzw. des Aufnahmeraums zur Aufnahme des Ringmagnets handeln.In Another preferred embodiment varies Width of the return segments in a direction transverse to first circumference. In particular, this direction can be about an axial direction of the magnetic yoke or the Recording space for receiving the ring magnet act.
Der vorgenannten Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich ein geeigneter asymmetrischer Feldverlauf im Ringmagneten zusätzlich oder anstelle der Variationen der Einlagen auch dadurch erzeugen lässt, dass die Rückschlusssegmente selbst in geeigneten Formen ausgebildet werden.Of the the aforementioned embodiment is based on the knowledge that is a suitable asymmetric field profile in the ring magnet in addition to or instead of the variations of the insoles as well can be generated by the fact that the return segments even be formed in appropriate forms.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Rückschlusssegmente einen trapezförmigen oder rautenförmigen Querschnitt auf.In In a preferred embodiment, the return segments a trapezoidal or diamond-shaped cross-section on.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Rückschlusssegmente Aussparungen oder Ausnehmungen. Auch durch geeignet geformte Aussparungen oder Ausnehmun gen lässt sich der Verlauf der magnetischen Induktion derart manipulieren, dass die vollständige Symmetrie des Induktionsverlaufs entlang der entsprechenden Umfangslinie gebrochen wird.In Another preferred embodiment comprises Inference segments Recesses or recesses. Also by suitably shaped recesses or Ausnehmun conditions can be manipulate the course of magnetic induction such that the complete symmetry of the induction course along the corresponding circumference is broken.
In einer bevorzugten Ausführungsform variiert eine Querschnittsfläche der Aussparungen oder Ausnehmungen entlang einer Richtung senkrecht zur ersten Umfangslinie. Dabei kann es sich sowohl um die Axialrichtung des magnetischen Rückschlusses bzw. des Aufnahmeraums als auch um eine Richtung senkrecht zu der Axialrichtung oder eine zwischen diesen Richtungen liegende Richtung handeln.In In a preferred embodiment, a cross-sectional area varies the recesses or recesses in a direction perpendicular to the first circumference. This can be both the axial direction the magnetic yoke or the receiving space as also about a direction perpendicular to the axial direction or one between them Heading directions.
Vorzugsweise sind die Umfangslinie des Rückschlusses und die Umfangslinie des Aufnahmeraums konzentrisch.Preferably are the perimeter of the conclusion and the perimeter of the recording room concentric.
Der magnetische Rückschluss und/oder der Aufnahmeraum zur Aufnahme des Ringmagnets können bevorzugt zylinderförmig ausgebildet sein und insbesondere die Form senkrechter Kreiszylinder aufweisen. Der erfindungsgemäße Ringmagnet ist bevorzugt entsprechend geformt.Of the magnetic return and / or the receiving space for recording of the ring magnet can preferably be cylindrical be formed and in particular the shape of vertical circular cylinder exhibit. The ring magnet according to the invention is preferably shaped accordingly.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die resultierende magnetische Induktion unter Verschiebung längs der zweiten Umfangslinie um eine Länge, welche zwei Rückschlusssegmenten entspricht, asymmetrisch. Insbesondere kann die Verschiebung längs der Umfangslinie des Aufnahmeraums um eine Länge, die dem Winkelbereich zweier Rückschlusssegmente entspricht, asymmetrisch sein.In a development of the invention is the resulting magnetic Induction under displacement along the second circumferential line by one length, which two return segments corresponds, asymmetrically. In particular, the shift can be longitudinal the circumferential line of the receiving space by a length corresponding to the Angular range of two return segments corresponds to asymmetrical be.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen alle Rückschlusssegmente längs der entsprechenden Umfangslinie eine gleiche Länge auf.In another embodiment of the present invention have all return segments along the corresponding Circumference equal length.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die resultierende magnetische Induktion unter Verschiebung längs der Umfangslinie des Aufnahmeraums um einen halben Umfang symmetrisch. Insbesondere kann die magnetische Induktion unter der Verschiebung um einen halben Umfang in eine magnetische Induktion übergehen, welche mit der magnetischen Induktion vor der Verschiebung vollständig oder nahezu vollständig (im vorstehend beschriebenen Sinn) übereinstimmt. Wie vorstehend ausgeführt, lassen sich dadurch beim Betrieb des Ringmagnets auftretende Reluktanzmomente delokal kompensieren.In a preferred embodiment is the resulting magnetic induction with displacement along the circumferential line the receiving space by half a circumference symmetrical. Especially can the magnetic induction under the shift by half Circumference in a magnetic induction pass, which complete or with the magnetic induction before the shift almost completely (as described above). As stated above, this can be during operation compensate for the reluctance occurring torques of the ring magnet delocal.
Wie vorstehend beschrieben, sind auch Induktionsverläufe, welche punktsymmetrisch zum Mittelpunkt des Aufnahmeraums oder symmetrisch unter Spiegelung an einer Ebene durch den Mittelpunkt des Aufnahmeraums sind, für die Kompensation der Reluktanzmomente vorteilhaft.As described above, are also induction curves, which point symmetric to the center of the recording space or symmetrical Reflected on a plane through the center of the recording room are advantageous for the compensation of the reluctance torques.
Alternativ ist eine über den Umfang veränderte Breite des Luftspaltes zwischen der Magnetisieranlage sowie dem zu magnetisierenden Magnetmaterial und/oder zwischen dem Magnetmaterial und dem Rückschluss möglich.alternative is an over the circumference changed width of the Air gap between the magnetizing and the magnetizing Magnetic material and / or between the magnetic material and the conclusion possible.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Magnetisieranlage für die Magnetisierung von Ringmagneten mit einer Magnetisierspule mit Magnetisierdrähten, welche mit einer Stromquelle verbindbar sind, sowie einem Aufnahmeraum zur Aufnahme eines zu magnetisierenden Ringmagnets. Die Form und/oder die Anordnung und/oder die Zusammensetzung der Magnetisierspule und/oder der Magnetisierdrähte sind dabei eingerichtet, in dem Aufnahmeraum eine resultierende magnetische Induktion zu erzeugen, welche längs einer Umfangslinie des Aufnahmeraums eine Asymmetrie aufweist, wenn die Magnetisierspule von einem elektrischen Strom durchflossen wird.The The invention also relates to a magnetizing system for the magnetization of ring magnets with a Magnetisierspule with Magnetizing wires, which are connectable to a power source, and a receiving space for receiving a to be magnetized Ring magnet. The shape and / or the arrangement and / or the composition the magnetizing coil and / or the Magnetisierdrähte are set up in the receiving space a resulting magnetic Induction to produce, which along a circumferential line of the receiving space has an asymmetry when the magnetizing coil is traversed by an electric current.
Der vorstehend genannten Ausführung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich ein Ringmagnet mit asymmetrischem Magnetisierungsverlauf und den daraus resultierenden vorteilhaften Effekten auch unter Verwendung einer Magnetisieranlage ohne magnetischen Rückschluss herstellen lässt, indem die Magnetisierspule bzw. die Magnetisierdrähte in geeigneter Form und/oder Zusammensetzung angeordnet werden.Of the the aforementioned embodiment is based on the knowledge that that is a ring magnet with asymmetric magnetization and the resulting beneficial effects also under Use of a magnetizing system without magnetic return can be prepared by the magnetizing coil or the Magnetisierdrähte in suitable form and / or composition are arranged.
In einer bevorzugten Ausführungsform variiert der Abstand der Magnetisierdrähte vom Aufnahmeraum. Die Variation des Abstands zwischen den Magnetisierdrähten und dem den Ringmagnet aufnehmenden Raum führt zu einer entsprechenden Variation der Magnetisierung entlang seiner Umfangslinie. Durch asymmetrische Variation des Abstands entlang des Außendurchmessers der Spule lässt sich dem Ringmagneten eine entsprechend asymmetrische Magnetisierung mit den vorstehend beschriebenen Vorteilen aufprägen.In a preferred embodiment, vari The distance of the magnetizing wires from the receiving space. The variation of the distance between the magnetizing wires and the space receiving the ring magnet leads to a corresponding variation of the magnetization along its circumferential line. By asymmetrically varying the distance along the outer diameter of the coil, the ring magnet can be given a corresponding asymmetrical magnetization with the advantages described above.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Magnetisieranlage eine erste Gruppe von Magnetisierdrähten, welche sich von den Magnetisierdrähten einer zweiten Gruppe in ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterscheiden.In Another preferred embodiment comprises Magnetizing according to the invention a first Group of magnetizing wires extending from the magnetizing wires a second group in their electrical conductivity differ.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Magnetisieranlage Magnetisierdrähte unterschiedlichen Durchmessers und/oder unterschiedlicher Form. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Anordnung und Gestalt der Pole der Magnetisierspule variieren.In a development of the invention comprises the magnetizer Magnetizing wires of different diameters and / or different shape. Additionally or alternatively Also, the arrangement and shape of the poles of the magnetizing coil vary.
Durch Variation der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des Durchmessers oder der Geometrie der Magnetisierdrähte lässt sich mit der erfindungsgemäßen Magnetisieranlage längs der Umfangslinie ebenfalls ein asymmetrischer Induktionsverlauf erzeugen.By Variation of the electrical conductivity or the diameter or the geometry of the magnetizing wires with the Magnetisieranlage invention Along the circumferential line also an asymmetrical induction course produce.
Die beschriebenen Merkmale der Magnetisieranlage, können sowohl einzeln als auch in Kombination zur Anwendung kommen.The described characteristics of Magnetisieranlage, both individually or in combination.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Magnetisierung von Ringmagneten mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines zu magnetisierenden Ringmagnets entlang einer ring förmigen Umfangslinie; Erzeugen einer magnetischen Induktion am Ort des Ringmagnets derart, dass die magnetische Induktion längs der Umfangslinie eine Asymmetrie aufweist; und Erzeugen von Polbereichen vorgegebener Magnetisierung entlang der Umfangslinie.The The invention further includes a method for magnetizing ring magnets with the following steps: Provision of a ring magnet to be magnetized along a ring-shaped circumferential line; Create a magnetic induction at the location of the ring magnet such that the magnetic Induction along the circumferential line has an asymmetry; and generating pole regions of predetermined magnetization the circumference.
Wie vorstehend ausgeführt, erlaubt die Ausbildung eines asymmetrischen Verlaufs der magnetischen Induktion längs der Umfangslinie eine wirkungsvolle Verminderung von Reluktanzmomenten, so dass das Nutrucken vermindert wird.As stated above, allows the formation of an asymmetric Course of the magnetic induction along the circumferential line an effective reduction of reluctance moments, so that the Grooving is reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die magnetische Induktion unter Verschiebung längs der Umfangslinie um die Länge zweier Polbereiche asymmetrisch.In A preferred embodiment is the magnetic induction under displacement along the circumferential line around the length two pole areas asymmetrical.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die magnetische Induktion symmetrisch unter Spiegelung an einer Ebene, welche eine Axialrichtung des Ringmagnets und den Mittelpunkt des Ringmagnets enthält.In Another preferred embodiment is the magnetic Induction symmetrical under reflection at a plane, which is a Axial direction of the ring magnet and the center of the ring magnet contains.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die magnetische Induktion symmetrisch unter Verschiebung entlang der Umfangslinie um einen halben oder drittel Umfang.In a development of the method according to the invention Magnetic induction is symmetric under displacement along the circumferential line by half or third circumference.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Die Merkmale und zahlreichen Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand einer detaillierten Beschreibung der beigefügten Figuren verstehen, in denen:The Features and numerous advantages of the present invention The best way to understand this is to read a detailed description of the attached Understand figures in which:
Die
in den
In
der gezeigten Ausführungsform lassen sich die
Der gezeigte asymmetrische Magnetisierungsverlauf führt beim Betrieb der elektrischen Maschine auch dazu, dass das akustische Emissionsspektrum eine weniger ausgeprägte Spitze aufweist, sondern über einen weiteren Frequenzbereich verteilt ist. Das sogenannte Reintonverhältnis (pure tone ratio), welches das Verhältnis des Frequenzbereichs maximaler Emission (Mittelfrequenz) zu den Seitenbändern angibt, ist herabgesetzt, so dass die beim Betrieb der elektrischen Maschine entstehenden Geräusche im Vergleich zu Maschinen mit vorbekannten Ringmagneten hochsymmetrischer Magnetisierung als weniger laut und störend empfunden werden.Of the shown asymmetric magnetization course leads in Operation of the electric machine also causes the acoustic Emission spectrum has a less pronounced peak, but over a further frequency range is distributed. The so-called pure tone ratio (pure tone ratio), which is the ratio of the maximum frequency range Indicates emission (center frequency) to the sidebands is lowered, so that when operating the electric machine resulting noise compared to machines with previously known Ring magnets of highly symmetric magnetization as less loud and be distracting.
Wie
vorstehend ausgeführt, ist der in den
Eine ähnlich
wirkungsvolle Kompensation der auftretenden Reluktanzmomente lässt
sich außer mit der in den
Die vorstehend genannten beispielhaften Konfigurationen dienen lediglich der Illustration der Erfindung und sollen sie nicht beschränken.The The above exemplary configurations are merely illustrative The illustration of the invention and should not be limited.
Die
dargestellte Magnetisieranlage umfasst eine Magnetisierspule
Der
magnetische Rückschluss
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf den in
Der
in
Eine
perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Magnetisierspule
Wird
die Magnetisierspule
Die
Form und Gestaltung der Einlagen
In
der in
Ein
weiterer alternativer magnetischer Rückschluss
Wie
vorstehend ausgeführt, lässt sich ein asymmetrischer
Magnetisierungsverlauf des Ringmagnets jedoch auch in einer Magnetisieranlage ohne
Rückschluss
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Magnetisieranlage sowohl einen magnetischen Rückschluss als auch einen asymmetrisch ausgebildeten Spulenkörper.In a further embodiment comprises the inventive Magnetizing system both a magnetic return as well as an asymmetrically shaped bobbin.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und die illustrierenden Zeichnungen dienen allein der Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Magnetisieranlage sowie des erfindungsgemäßen Ringmagnets und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Magnetisierung von Ringmagneten und sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken. Der Umfang der Erfindung ergibt sich allein aus den nachfolgenden Ansprüchen.The The above-described embodiments and the illustrative Drawings are solely for the purpose of illustrating the invention Magnetizing and the invention Ring magnet and the method according to the invention for the magnetization of ring magnets and the invention in restrict no way. The scope of the invention gives alone from the following claims.
- 10, 1210 12
- Polbereichepole areas
- 1414
- Polgrenzepole boundary
- 1616
- Pollückepole gap
- 1818
- Magnetisierspulemagnetizing
- 2020
- magnetischer Rückschlussmagnetic conclusion
- 2222
- Aufnahmeraumaccommodation space
- 2424
- erste Umfangsliniefirst peripheral line
- 26/1–26/1226 / 1-26 / 12
- RückschlusssegmenteInference segments
- 28/1–28/1228 / 1-28 / 12
- Einlageninsoles
- 3030
-
zweite
Umfangslinie des Aufnahmeraums
22 ; Umfangsrichtungsecond circumferential line of the receiving space22 ; circumferentially - 32/1–32/1232 / 1-32 / 12
-
Polbereiche
des Ringmagnets
44 Pole areas of the ring magnet44 - 3434
-
zylindrischer
Rückschluss mit Einlagen
36 cylindrical return with inserts36 - 3636
-
Kupfer-Einlagen
des zylindrischen Rückschlusses
34 Copper inserts of the cylindrical yoke34 - 3838
-
zylindrischer
Rückschluss mit Ausnehmungen
40 cylindrical return with recesses40 - 4040
-
Ausnehmungen
des zylindrischen Rückschlusses
38 Recesses of the cylindrical yoke38 - 4242
- Rauten eines erfindungsgemäßen magnetischen Rückschlussesdiamonds a magnetic yoke according to the invention
- 4444
- Ringmagnetring magnet
- 4646
- Spulenkörperbobbins
- 4848
- MagnetisierdrähteMagnetisierdrähte
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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