DE102011002327A1

DE102011002327A1 - Permanent magnet rotor for use in electromotor, has pole gap anchors and magnetic circuit base body with adjustment and assembly aids and safety devices for connecting anchors and base body in distributed and angle-precise force-fit manner

Info

Publication number: DE102011002327A1
Application number: DE102011002327A
Authority: DE
Inventors: Hans Kuss; Joachim Sabinski
Original assignee: Individual
Current assignee: Guthardt Uwe De; Kadletz Konrad De; KUSS, HANS, PROF. DR. ING., DE; Sabinski Joachim Dr Ing De
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-02-02

Abstract

The rotor has permanent magnets (1.9) aligned tangential to each other, and pole gap anchors (2.15) for fastening ferromagnetic pole shoes (5.3) on a magnetic circuit base body (5.2). The anchors and the base body have adjustment and assembly aids and foot safety devices (24.2) for connecting the anchors and the base body in a distributed and angle-precise force-fit manner. The anchors have a reinforcing unit made of non metallic high performance materials, where the reinforcing unit has reinforcing profiles made of non magnetic metallic materials. Plastic wedges and/or coated non magnetic metal inserts are provided in the anchors.

Description

Die Erfindung betrifft einen Permanentmagnetläufer mit geschützt und vergraben angeordneten, annähernd tangential ausgerichteten Permanentmagneten bei radialer Ausrichtung der Magnetpole rotierender elektrischer Maschinen nach Patentanmeldung DE 10 2010 036 716 .The invention relates to a permanent magnet rotor with protected and buried arranged, approximately tangentially oriented permanent magnet with radial alignment of the magnetic poles of rotating electrical machines according to patent application DE 10 2010 036 716 ,

Mit Permanentmagneten bestückte Läufer von Elektromotoren werden vorteilhaft mit geschützt und vergraben angeordneten Permanentmagneten ausgestattet. Dadurch lässt sich eine starke Erwärmung und eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete verhindern, die bei offen am Läufer liegenden Permanentmagneten auftreten können.With permanent magnets fitted rotor of electric motors are advantageously equipped with protected and buried arranged permanent magnets. This can prevent a strong heating and demagnetization of the permanent magnets, which can occur with the permanent magnet lying open on the rotor.

In der Patentanmeldung DE 10 2010 036 716 wird ein Permanentmagnetläufer beschrieben, bei dem ein ferromagnetischer Magnetkreisgrundkörper und ferromagnetische Polschuhe unmittelbar mit Permanentmagneten und amagnetischen Pollückenankern formschlüssig verbunden sind und die Pollückenanker und die Permanentmagnete in der Weise ausgebildet sind, dass um den Permanentmagnetläufer eine vorgegebene Luftspaltfeldform, insbesondere mit einem annähernd sinusförmigen Verlauf ausbildbar ist.In the patent application DE 10 2010 036 716 a permanent magnet rotor is described in which a ferromagnetic magnetic circuit main body and ferromagnetic pole shoes are positively connected directly to permanent magnets and magnetic pole back and the pole anchor and the permanent magnets are formed in such a way that around the permanent magnet rotor a predetermined air gap field shape, in particular with an approximately sinusoidal course can be formed ,

In einer Variante sind die Polschuhe als Blechpakete ausgebildet und die Blechpakete aus einer Vielzahl von wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildeten, im Wechsel gestapelt angeordneten Blechen gebildet, wobei wenigstens zwei unterschiedlich geformte Ausnehmungen in den Blechen vorgesehen sind, in denen jeweils eines von wenigstens zwei unterschiedlichen, den Ausnehmungen entsprechend geformten Blechen des als Blechpaket ausgebildeten Pollückenankers angeordnet sind.In one variant, the pole pieces are formed as laminated cores and the laminated cores formed from a plurality of at least two differently shaped, stacked arranged alternately sheets, wherein at least two differently shaped recesses are provided in the sheets, in each of which at least two different, the Recesses correspondingly shaped sheets of trained as a laminated core Pollückankers are arranged.

In einer weiteren Variante sind der Magnetkreisgrundkörper und die Polschuhe zusammen als Komplettschnitt ausgeführt, wobei die das Blechpaket bildenden Blechronden so ausgebildet sind, dass die Pollückenanker in Ausnehmungen des Magnetkreisgrundkörper und der Polschuhe eingreifen.In a further variant, the magnetic circuit main body and the pole shoes are designed together as a complete section, wherein the sheet metal blank forming sheet metal blanks are formed so that the pole back anchors engage in recesses of the magnetic circuit main body and the pole pieces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, modifizierbare permanenterregte Läuferbaugruppen mit annähernd tangentialer Anordnung der Permanentmagnete für unterschiedlichste Achshöhen, Drehzahlen und mechanische und elektromagnetische Beanspruchungen zu realisieren, wobei eine Minimierung der Permanentmagnetmasse sowie eine Erreichung einer hohen Luftspaltinduktion bei Verkleinerung des Streuflusses der Magnete sowie eine Verringerung der Läuferverluste und eine hohe mechanische Festigkeit des Läufers zur Realisierung hoher Umfangsgeschwindigkeiten des Läufers in Verbindung mit einem großen Feldstellbereich in einem weiten Bereich der Einsatztemperatur der elektrischen Maschine ohne zusätzliche Läuferbandage erreicht werden soll. Hierzu soll eine vereinfachte konstruktive Ausführung und Befestigung der Läuferpole geschaffen werden. Außerdem soll eine hohe Polteilungsgenauigkeit auch ohne Komplettschnitt gewährleistet werden. Weiterhin soll eine Verbesserung des Schutzes der Magnete gegen Entmagnetisierung bei Überlast der Maschine und im Störfall des Kurzschlusses erreicht werden.The invention is based on the object to realize modifiable permanent-magnet rotor assemblies with approximately tangential arrangement of the permanent magnets for different heights, speeds and mechanical and electromagnetic stresses, with a minimization of the permanent magnet mass and achieving a high air gap induction in reducing the leakage flux of the magnets and a reduction the rotor losses and a high mechanical strength of the rotor for the realization of high peripheral speeds of the rotor in conjunction with a large Feldstellbereich in a wide range of operating temperature of the electric machine without additional rotor bandage to be achieved. For this purpose, a simplified structural design and attachment of the rotor poles are to be created. In addition, a high pole pitch accuracy should be ensured even without a complete cut. Furthermore, an improvement of the protection of the magnets against demagnetization in case of overload of the machine and in case of fault of the short circuit to be achieved.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch einen Permanentmagnetläufer mit geschützt und vergraben, annähernd tangential angeordneten Permanentmagneten mit radialer Polung, wobei wenigstens ein ferromagnetischer Magnetkreisgrundkörper und ferromagnetische Polschuhe unmittelbar mit Permanentmagneten und amagnetischen Pollückenankern formschlüssig verbunden und die Pollückenanker und die Permanentmagnete in der Weise ausgebildet sind, dass um den Permanentmagnetläufer die Luftspaltfeldform beeinflussbar und in vorgegebener Form und Intensität, insbesondere mit einem annähernd sinusförmigen Verlauf, ausbildbar ist. Die Pollückenanker werden formschlüssig im Magnetkreisgrundkörper gehalten und nehmen, durch ihre Ankerform an ihren gegenüberliegenden Enden die Polschuhe auf und sichern diese in ihrer Position. Besonders vorteilhaft ist es, das die Polschuhe keinerlei Schwächung ihres Querschnitts erfahren, da Kanäle oder Bohrungen für ihre Versteifung oder für die Montage, das Setzen der Polschuhbleche, nicht erforderlich sind. Da Kanäle und Bohrungen wegfallen, kommt es auch nicht zu Inhomogenitäten des Magnetfelds im und am Polschuh. Allerdings können zur spezifischen Beeinflussung des Feldverlaufs spezielle Ausnehmungen im Polschuh erfindungsgemäß vorgesehen sein. Am Ende der Polschuhe greifen die Pollückenanker in eine Ausnehmung der Polschuhe ein. Während die Polschuhe bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material bestehen, ist das Material der Pollückenanker amagnetisch. In dem Bereich, in dem Polschuh und Pollückenanker ineinandergreifen, ist demnach eine abgeschwächte Permeabilität vorhanden, die Magnetfeldlinien durchdringen den Bereich teilweise, werden aber auch teilweise abgelenkt. Durch eine entsprechende Ausformung des Übergangsbereichs und die Auswahl der Materialstärken des ferromagnetischen und des amagnetischen Materials bezüglich der Feldlinien kann damit die Feldkurve des Magnetfelds beeinflusst werden. Dadurch lässt sich in den Randbereichen des Polschuhs in besonders vorteilhafter Weise die Feldkurve des Magnetfelds festlegen und beispielsweise eine nahezu sinusförmige Feldkurve erzeugen. Gleichzeitig wird durch die Gestaltung des Permanentmagnetläufers, dessen Polschuhe einen ungeschwächten und in einer Ausführungsform einen im Bereich des höchsten Biegemoments zusätzlich verstärkten Querschnitt besitzen, eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit gegen Verformung erzielt. Damit können im Einsatz hohe Motordrehzahlen ohne zusätzliche Läuferbandage je nach Entwurf auch ein kleiner Luftspalt zwischen dem Permanentmagnetläufer und dem Stator erreicht werden. Die bevorzugt im Bereich zwischen Magnetkreisgrundkörper und Polschuh angeordneten Permanentmagnete weisen in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine annähernd dem Radius des Permanentmagnetläufers angepasste Form auf.The object of the invention is achieved by a permanent magnet rotor with protected and buried, approximately tangentially arranged permanent magnet with radial polarity, wherein at least one ferromagnetic Magnetkreisgrundkörper and ferromagnetic Polschuh positively connected directly to permanent magnets and magnetic pole back anchors and the pole anchor and the permanent magnets are formed in such a way the air gap field shape can be influenced around the permanent magnet rotor and can be formed in a predetermined shape and intensity, in particular with an approximately sinusoidal profile. The pole-back anchors are positively held in the magnetic circuit main body and take, by their anchor shape at their opposite ends of the pole pieces and secure them in position. It is particularly advantageous that the pole shoes do not experience any weakening of their cross-section, since channels or bores are not required for their stiffening or for the installation, the setting of the pole shoe plates. Since channels and holes are eliminated, there is also no inhomogeneities of the magnetic field in and on the pole piece. However, specific recesses in the pole piece may be provided according to the invention for the specific influencing of the field profile. At the end of the pole shoes, the pole back anchors engage in a recess of the pole shoes. While the pole pieces are preferably made of a ferromagnetic material, the material of the pole back anchors is non-magnetic. Accordingly, in the region in which the pole piece and pole back anchors intermesh, a weakened permeability is present, the magnetic field lines partially penetrate the area, but are also partially deflected. By a corresponding shaping of the transition region and the selection of the material thicknesses of the ferromagnetic and the non-magnetic material with respect to the field lines, the field curve of the magnetic field can thus be influenced. As a result, the field curve of the magnetic field can be determined in a particularly advantageous manner in the edge regions of the pole shoe and, for example, generate a nearly sinusoidal field curve. At the same time, the design of the permanent magnet rotor, whose pole shoes have an unattenuated cross-section and, in one embodiment, an additionally reinforced cross-section in the region of the highest bending moment, has a high mechanical strength Strength and rigidity against deformation achieved. Thus, in use high engine speeds without additional rotor bandage depending on the design and a small air gap between the permanent magnet rotor and the stator can be achieved. The permanent magnets, which are preferably arranged in the region between the magnetic circuit main body and the pole shoe, in a particularly preferred embodiment have a shape which is approximately adapted to the radius of the permanent magnet rotor.

Es ist günstig, wenn eine Ebene des Blechpakets des Magnetkreisgrundkörpers mit Ausnehmungen besteht, wobei in den Ausnehmungen ein Teil eines Pollückenankers eingreift und damit mit dem Magnetkreisgrundkörper formschlüssig verbunden sind und ein weiterer Teil des Pollückenankers in einer Ausnehmung eines Polschuhs angeordnet ist und zwischen den mit dem Pollückenanker zusammengefügten Magnetkreisgrundkörper und Polschuh eine Ausnehmung bildet, in der später wenigstens ein Permanentmagnet vorgesehen ist.It is advantageous if a plane of the laminated core of the magnetic circuit main body consists of recesses, wherein in the recesses a part of a pole back anchor engages and thus positively connected to the magnetic circuit main body and another part of the pole back anchor is arranged in a recess of a pole piece and between the with the Pole bridge anchor assembled magnetic circuit main body and pole piece forms a recess in which later at least one permanent magnet is provided.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die annähernd tangential im Permanentmagnetläufer angeordneten Permanentmagnete für jeden Pol aus einen oder wenigstens zwei, durch ein Distanzelement oder eine Distanzhilfe getrennten Permanentmagnete ausgebildet. Als Distanzelemente oder Distanzhilfen kommen bevorzugt elektrisch isolierende Materialien infrage, die daneben obligatorisch amagnetische Eigenschaften aufweisen. Es ist mit besonderen Vorteilen verbunden, wenn das wenigstens eine Distanzelement als Polschuhanker ausgebildet ist, der den Polschuh mit dem Magnetkreisgrundkörper mechanisch verbindet. Diese Vorteile kommen vor allem dann zum Tragen, wenn es sich um einen sehr großen Polschuh handelt, der im Betrieb starke Radiallasten aufzunehmen hat. Dessen Belastbarkeit lässt sich durch die Anordnung wenigstens eines Polschuhankers verbessern, der den Polschuh mit dem Magnetkreisgrundkörper mechanisch verbindet. Besonders bevorzugt ist eine solche mechanische Verbindung als formschlüssige Verbindung, beispielsweise durch einen I-förmigen Polschuhanker, ausgeführt. Ist nur ein einziger Polschuhanker im Polschuh vorgesehen, wird dieser bevorzugt in der Mitte des Polschuhs angeordnet, da sich hier die Vorteile eines in der Mitte angeordneten Distanzelements und eines in der Mitte angeordneten Polschuhankers auf besonders günstige Weise ergänzen, insbesondere da in der Mitte das höchste Biegemoment im Polschuh auftritt. Es ist aber auch vorgesehen, mehr als einen Polschuhanker an einem Polschuh einzusetzen, insbesondere wenn diese auch mehr als zwei Permanentmagnete durch ihre Eigenschaft als Distanzelemente magnetisch trennen.According to a particularly advantageous embodiment, the approximately tangentially arranged in the permanent magnet rotor permanent magnets for each pole of one or at least two, separated by a spacer element or a spacer permanent magnets are formed. As spacers or spacers are preferably electrically insulating materials in question, which also have mandatory amagnetic properties. It is associated with particular advantages if the at least one spacer element is designed as a pole shoe anchor, which mechanically connects the pole piece with the magnetic circuit main body. These advantages are particularly important when it comes to a very large pole piece, which has to absorb strong radial loads during operation. Its load capacity can be improved by the arrangement of at least one Polschuhankers mechanically connecting the pole piece with the magnetic circuit main body. Such a mechanical connection is particularly preferably designed as a positive connection, for example by an I-shaped pole shoe anchor. If only a single Polschuhanker provided in the pole piece, this is preferably arranged in the middle of the pole piece, since here the advantages of a arranged in the middle spacer element and arranged in the middle Polschuhankers complement in a particularly favorable manner, especially as in the middle of the highest Bending moment in the pole piece occurs. But it is also envisaged to use more than one Polschuhanker on a pole piece, especially if they also magnetically separate more than two permanent magnets by their property as spacers.

Es können zur Lösung der Aufgabenstellung konstruktive Maßnahmen miteinander kombiniert werden. Eine erste konstruktive Maßnahme besteht darin, einen zusätzlichen Magneten in der Polmitte anzuordnen, so dass in diesem Bereich eine Verstärkung des Magnetfelds erfolgt. Ein Vorteil dieser Lösung besteht insbesondere in der Einfachheit, da in der besonders bevorzugten Ausgestaltung jeweils dieselbe Bauart von Permanentmagneten verwendet wird.It can be combined with each other to solve the task constructive measures. A first design measure is to arrange an additional magnet in the middle of the pole, so that in this area there is an amplification of the magnetic field. An advantage of this solution is in particular in the simplicity, since in the particularly preferred embodiment in each case the same type of permanent magnet is used.

Weiterhin sind die Polschuhe sind durch Pollücken voneinander getrennt. Bei herkömmlichen, bekannten Polschuhen bricht der magnetische Fluss unmittelbar am Ende des Polschuhs ab. Hieraus resultieren Effekte, wie bei der Würdigung des Stands der Technik bereits erwähnt, die die Laufeigenschaften eines mit einem solchen Anker ausgestatteten Elektromotors ungünstig beeinflussen. Erfindungsgemäß ist zur Überwindung dieser Nachteile daher ein Übergangsbereich vorgesehen, der in der besonders bevorzugten Ausgestaltung ein annähernd sinusförmiger Verlauf des magnetischen Flusses zwischen der Mitte des Polschuhs und der Mitte des Pollückenankers erzeugt. Pollückenanker und Polschuhe greifen in der Weise einander, dass sich die in Richtung des magnetischen Flusses überdeckenden und in der besonders bevorzugten Ausgestaltung zusätzlich ineinandergreifenden Materialien mit gegensätzlichen Eigenschaften unter Einfluss von Magnetfeldern, ferromagnetischen und amagnetischen Eigenschaften, den Übergangsbereich bilden. Im Übergangsbereich fallen die magnetischen Eigenschaften von ferromagnetisch am Beginn des Übergangsbereichs zu amagnetisch am Ende des Übergangsbereichs ab. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsformen ist dieser Verlauf sinusförmig, sind aber auch andere Möglichkeiten für die Gestaltung des Übergangsbereichs vorgesehen. So kann beispielsweise dieser Feldverlauf durch entsprechende Überdeckung der Materialien erzeugt werden.Furthermore, the pole pieces are separated by pole gaps. In conventional, known pole shoes, the magnetic flux breaks off directly at the end of the pole piece. This results in effects, as already mentioned in the assessment of the prior art, which adversely affect the running properties of an electric motor equipped with such an armature. According to the invention, therefore, a transition region is provided for overcoming these disadvantages, which in the particularly preferred embodiment produces an approximately sinusoidal course of the magnetic flux between the middle of the pole shoe and the center of the pole back anchor. Pole back anchors and pole shoes engage one another in such a way that the materials which overlap in the direction of the magnetic flux and which additionally engage one another in the particularly preferred embodiment form the transition region with opposing properties under the influence of magnetic fields, ferromagnetic and non-magnetic properties. In the transition region, the magnetic properties of ferromagnetic precipitate at the beginning of the transition region to be nonmagnetic at the end of the transition region. In a further particularly preferred embodiment, this course is sinusoidal, but other possibilities for the design of the transition area are provided. For example, this field profile can be generated by appropriate coverage of the materials.

Die zwischen den Polen liegenden Pollückeanker und die Polschuhanker haben die Aufgabe die Polschuhe mit dem Magnetkreisgrundkörper fest zu verbinden. Hierzu besitzen insbesondere die Pollückenanker im Fußbereich besondere konstruktive Lösungen, die eine Verankerung des Pollückenankers in entsprechenden Ausnehmungen des Magnetkreisgrundkörpers ermöglicht. Ausrichtungs- und Montagehilfen, wie z. B. keilförmige Ausbuchtungen der Ausnehmungen des Magnetkreisgrundkörpers und dazu passende keilförmige Aussparungen des Fußes des Pollückenankers ermöglichen ein automatisches Ausrichten und Verankern der Pollückenanker und damit auch der Polschuhe. Zum Festsetzen der Pollückenanker bzw. der Polschuhanker dienen Festsetzer z. B. in Keilform.The pole anchor between the poles and the pole shoe anchors have the task of firmly connecting the pole shoes to the magnetic circuit main body. For this purpose, in particular the pole-back anchors in the foot region have special constructive solutions which enable anchoring of the pole-back anchors in corresponding recesses of the magnetic-circuit main body. Alignment and assembly aids, such. B. wedge-shaped bulges of the recesses of the magnetic circuit main body and matching wedge-shaped recesses of the foot of Pollückenankers allow automatic alignment and anchoring the pole anchor and thus also the pole pieces. To set the pole anchor or the pole shoe anchors serve z. B. in wedge shape.

Insgesamt weist die vorliegende Erfindung den besonderen Vorteil auf, dass der Permanentmagnetläufer für hohe Umfangsgeschwindigkeiten geeignet ist und das um den Permanentmagnetläufer, insbesondere über den Polschuhen der einzelnen Pole, aufgebaute Luftspaltfeld in seiner Form und Ausprägung weitgehend vorgabengemäß eingestellt werden kann, sowie die Permanentmagnete gegen Entmagnetisierung infolge Überlast oder Kurzschluss geschützt sind. Daraus resultiert eine günstige Beeinflussung des Betriebsverhaltens der Maschine. Overall, the present invention has the particular advantage that the permanent magnet rotor is suitable for high peripheral speeds and the air gap field constructed around the permanent magnet rotor, in particular over the pole shoes of the individual poles, can largely be adjusted in terms of shape and design as well as the permanent magnets against demagnetization are protected due to overload or short circuit. This results in a favorable influence on the operating behavior of the machine.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den Ausführungsbeispielen und der Beschreibung der Figuren zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and embodiments of the present invention can be taken from the exemplary embodiments and the description of the figures. Show it:

1 die schematische Darstellung einer halbierten Ansicht einer Ausführungsform mit wellenförmiger Anordnung der Permanentmagnete, 1 2 is a schematic illustration of a halved view of an embodiment with a wavy arrangement of the permanent magnets;

2 die schematische Darstellung eines Permanentmagnetläufers mit quadratischen Querschnitt des Magnetkreisgrundkörpers mit unterschiedlichen Varianten der Polschuhe, Pollückenanker und Polschuhanker, 2 the schematic representation of a permanent magnet rotor with square cross-section of the magnetic circuit main body with different variants of the pole shoes, pole anchor and Polschuhanker,

3 die schematische Darstellung eines Permanentmagnetläufers mit einem sechseckigen Querschnitt des Magnetkreisgrundkörpers mit unterschiedlichen Varianten der Polschuhe, Pollückenanker und Polschuhanker und 3 the schematic representation of a permanent magnet rotor with a hexagonal cross-section of the magnetic circuit main body with different variants of the pole pieces, pole anchor and Polschuhanker and

4 die schematische Darstellung eines Permanentmagnetläufers mit einem vieleckigen Querschnitt des Magnetkreisgrundkörpers bzw. mit einem Magnetkreisgrundkörper mit Auswölbungen und Einschnitten mit unterschiedlichen Varianten der Polschuhe, Pollückenanker, Polschuhanker und Permanentmagnetanordnungen. 4 the schematic representation of a permanent magnet rotor with a polygonal cross section of the magnetic circuit main body or with a magnetic circuit main body with bulges and incisions with different variants of the pole pieces, pole anchor, Polschuhanker and permanent magnet arrangements.

1 zeigt die schematische Darstellung einer halbierten Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers 20.8, bei der an der Außenseite des Magnetkreisgrundkörpers 5.2 pro Pol zwei Permanentmagnete 1.9 und jeweils rechts und links ein weiterer Permanentmagnet 1.9, also insgesamt vier Permanentmagnete 1.9, in einer wellenförmigen Anordnung flach anliegend auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 durch die Polschuhe 5.3 über die Pollückenanker 2.15 arretiert sind. Zwischen den Permanentmagneten 1.9 sind Distanzhilfen 4.2 angeordnet. Der Pollückenanker 2.15 weist hier eine Fußsicherung 24.2 im Bereich der den Fuß des Pollückenankers 2.15 aufnehmenden Ausnehmung 22.2 auf. Diese Fußsicherung 24.2 entspricht einer Ausrichtungs- und Montagehilfe 10.1 bis 10.6, wie in den 2 bis 4 dargestellt, die den Pollückenanker 2.15 automatisch genau positioniert. Die erfindungsgemäßen, dreieckförmigen Auskrakungen mit unterschiedlichen Seitenlängen und Seitenwinkeln am Kopf des Pollückenankers 2.15 greifen in die Ausnehmungen 23.2 der rechts und links angeordneten Polschuhe 5.3. Neben den Ausnehmungen 22.2 am Fuß des Pollückenankers 2.15 können noch weitere Ausnehmungen, wie z. B. die Ausnehmungen 22.1, vorgesehen sein. Die Ausnehmungen 22.1 und 22.2 sind so groß und so gestaltet, dass mittels Festsetzer 7.8, z. B. Keile, eine Arretierung des Pollückenankers 2.15 im Magnetkreisgrundkörper 5.2 erfolgt. Der Pollückenanker 2.15 bildet also das Verankerungselement für den Polschuh 5.1 und damit auch für die Permanentmagnete 1.9 und der weiteren zwei kleinen Permanentmagnete 1.9 pro Pol. Neben der sehr stabilen mechanischen Lösung wird hier nochmals auf die guten magnetischen Wirkungen bzw. Effekte für eine rotierende elektrische Maschine, wie bereits oben beschrieben, hingewiesen. 1 shows the schematic representation of a halved view of an embodiment of a permanent magnet rotor according to the invention 20.8 in which on the outside of the magnetic circuit main body 5.2 two permanent magnets per pole 1.9 and in each case right and left another permanent magnet 1.9 , so a total of four permanent magnets 1.9 in a wave-shaped arrangement lying flat on the magnetic circuit main body 5.2 through the pole shoes 5.3 about the pole anchor 2.15 are locked. Between the permanent magnets 1.9 are distance aids 4.2 arranged. The pole anchor 2.15 here has a foot protection 24.2 in the area of the foot of the pole anchor 2.15 receiving recess 22.2 on. This foot protection 24.2 corresponds to an alignment and assembly aid 10.1 to 10.6 as in the 2 to 4 representing the pole anchor 2.15 automatically positioned exactly. The inventive triangular Auskrakungen with different side lengths and side angles at the head of Pollückenankers 2.15 reach into the recesses 23.2 the right and left pole pieces 5.3 , Next to the recesses 22.2 at the foot of the pole anchor 2.15 can still further recesses, such. B. the recesses 22.1 , be provided. The recesses 22.1 and 22.2 are so big and designed that by means of setter 7.8 , z. B. wedges, a locking of Pollückenankers 2.15 in the magnetic circuit main body 5.2 he follows. The pole anchor 2.15 thus forms the anchoring element for the pole piece 5.1 and thus also for the permanent magnets 1.9 and the other two small permanent magnets 1.9 per pole. In addition to the very stable mechanical solution, attention is again drawn here to the good magnetic effects or effects for a rotating electrical machine, as already described above.

Der Polschuh 5.3 kann zur spezifischen Beeinflussung des Feldverlaufs erfindungsgemäße Ausnehmungen 13 besitzen, die im Bedarfsfall zur Sicherung der Stabilität mit Kunststoff oder einem anderen amagnetischen Material ausgefüllt sind.The pole piece 5.3 can for specific influencing of the field profile recesses according to the invention 13 have, if necessary, to ensure the stability filled with plastic or other non-magnetic material.

Wie in den 2 bis 4 dargestellt, besitzen die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 vorzugsweise im Schnitt eine Dreieckform, wobei eine Dreieckspitze mit einer abgeflachten Form in Richtung Magnetkreisgrundkörper 5.2 gerichtet ist und die beiden anderen Dreieckspitzen die unterschiedlichsten Formen besitzen können. Z. B. als Pollückenanker 2.1 mit abgewinkelten Enden, die in den Polschuh 5.1 eingreifen, als Pollückenanker 2.2 mit abgewinkelten Enden und den Permanentmagneten 1 angepassten Seiten, als Pollückenanker 2.3, mit einer Keilbefestigung am Magnetkreisgrundkörper 5.2, als Pollückenanker 2.4 mit abgewinkelten Enden mit einer Mehrfachverzahnung am Polschuh 5.1, als Pollückenanker 2.5 mit abgewinkelten Enden, die den Polschuh 5.1 von Außen umfassen und zwischen Pollückenanker 2.5 und Permanentmagnet 1 einen dreieckförmigen, amagnetischen Füllkörper 8 besitzen, als Pollückenanker 2.6 mit unterhalb der Enden abgezweigten Verankerungsnasen, als Pollückenanker 2.7 mit einem durchgehenden Gewindeloch, als Pollückenanker 2.8 mit einem Gewindesackloch, als Pollückenanker 2.9 mit einer vogelschwingenartigen Form mit einem Durchgangsloch mit Innengewinde, wobei deren Enden in zu den Permanentmagneten 1 parallele Nuten des Polschuhs 5.1 eingreifen, als Pollückenanker 2.10 mit einer vogelschwingenartigen Form mit einem Durchgangsloch, wobei deren Enden in zu den Permanentmagneten 1 parallele Nuten des Polschuhs 5.1 eingreifen, als Pollückenanker 2.11 mit einer treppenartigen Montagehilfe mit integriertem Schwalbenschwanz, als Pollückenanker 2.12 mit abgewinkelten Enden und den Permanentmagneten 1 angepassten Seiten und zusätzlicher mechanischer Befestigung der Polschuhe, als Pollückenanker 2.13 mit einem Verankerungsfuß mit einer Keilbefestigung. Die Pollückenanker 2.1, 2.2, 2.4 bis 2,12 besitzen Schraubverbindungen zum Magnetkreisgrundkörper 5.2, mit den Varianten einer Verschraubung durch die Pollückenanker 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.10 bis 2.12 in Richtung Magnetkreisgrundkörper 5.2 und den Varianten einer Verschraubung durch die Pollückenanker 2.7 bis 2.9 in Richtung Luftspalt. Die Pollückenanker 2.3 und 2.13 sind durch Keile am Magnetkreisgrundkörper 5.2 arretiert.As in the 2 to 4 shown have the pole anchor 2.1 to 2.13 preferably in section a triangular shape, wherein a triangle tip with a flattened shape in the direction of the magnetic circuit main body 5.2 is directed and the other two triangle tips can have a variety of forms. For example, as Pollückanker 2.1 with angled ends in the pole piece 5.1 intervene, as Pollückanker 2.2 with angled ends and the permanent magnets 1 adapted sides, as Pollückanker 2.3 , with a wedge attachment to the magnetic circuit main body 5.2 , as Pollückanker 2.4 with angled ends with a multiple toothing on the pole piece 5.1 , as Pollückanker 2.5 with angled ends that hold the pole piece 5.1 embrace from the outside and between pole anchor 2.5 and permanent magnet 1 a triangular, non-magnetic packing 8th own, as Pollückanker 2.6 with anchoring lugs branched off below the ends, as polling anchor 2.7 with a continuous threaded hole, as Pollückanker 2.8 with a threaded blind hole, as Pollückanker 2.9 with a bird's wing-like shape with a through-hole with internal thread, with their ends in to the permanent magnets 1 parallel grooves of the pole piece 5.1 intervene, as Pollückanker 2.10 having a bird's wing-like shape with a through-hole, the ends thereof being in contact with the permanent magnets 1 parallel grooves of the pole piece 5.1 intervene, as Pollückanker 2.11 with a stair-like mounting aid with integrated dovetail, as pole-back anchor 2.12 with angled ends and the permanent magnets 1 adapted sides and additional mechanical attachment of the pole pieces, as Pollückanker 2.13 with a Anchoring foot with a wedge attachment. The pole-tie anchors 2.1 . 2.2 . 2.4 to 2 . 12 have screw connections to the magnetic circuit main body 5.2 , with the variants of a screw connection through the pole anchor 2.1 . 2.2 . 2.4 . 2.5 . 2.6 . 2.10 to 2.12 in the direction of the magnetic circuit main body 5.2 and the variants of a screwing through the pole anchor 2.7 to 2.9 in the direction of the air gap. The pole-tie anchors 2.3 and 2.13 are by wedges on the magnetic circuit main body 5.2 locked.

Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 und die Polschuhanker 3.1 bis 3.3 besitzen vorteilhaft Ausrichtungs- und Montagehilfen 10.1 bis 10.6 zur Ausrichtung und Verankerung in dazu komplementäre Aussparungen im Magnetkreisgrundkörper 5.2. Diese Ausrichtungs- und Montagehilfen 10.1 bis 10.6 können zylinderförmig 10.1, schwalbenschwanzförmig 10.2, dreieckförmig 10.3, 10.4 treppenförmig, abgewinkelt 10.5 oder dreieck-trapezförmig 10.6 ausgeführt sein und ziehen bei der Montage den Pollückenanker 2.1 bis 2.13 in die gewünschte Position.The pole-tie anchors 2.1 to 2.13 and the pole shoe anchors 3.1 to 3.3 have advantageous alignment and assembly aids 10.1 to 10.6 for alignment and anchoring in complementary recesses in the magnetic circuit main body 5.2 , These alignment and assembly aids 10.1 to 10.6 can be cylindrical 10.1 , swallowtail-shaped 10.2 , triangular 10.3 . 10.4 stepped, angled 10.5 or triangular-trapezoidal 10.6 be executed and pull during assembly the pole anchor 2.1 to 2.13 in the desired position.

Die Polschuhe 5.1 und 5.3 sind über die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 bzw. die Polschuhanker 3.1 bis 3.3 und den damit verbundenen Ausrichtungs- und Montagehilfen 10.1 bis 10.6 und Fußsicherungen 24.2 teilungs-, und winkelgenau kraftschlüssig, insbesondere durch Verschrauben oder Verkeilen, auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 befestigt.The pole shoes 5.1 and 5.3 are about the pole anchor 2.1 to 2.13 or the pole shoe anchors 3.1 to 3.3 and the associated alignment and assembly aids 10.1 to 10.6 and foot protections 24.2 non-positively, and angle-locked non-positively, in particular by screwing or wedging, on the magnetic circuit main body 5.2 attached.

Die Polschuhe 5.1 besitzen vorteilhaft Polschuhversteifungen 6.1. bis 6.3 in Form von verstärkten Polschuhseitenrändern 6.1, von Stäben 6.2 oder von flachen Leisten 6.3.The pole shoes 5.1 have advantageous Polschuhversteifungen 6.1 , to 6.3 in the form of reinforced pole side edges 6.1 , of bars 6.2 or from flat strips 6.3 ,

Bei Pollückenankern 2.1. bis 2.12 in geblechter Ausführung werden vorzugsweise Stabilisatoren bzw. Versteifer 7.1 bis 7.6 in Form von Stäben 7.1 oder Flachmaterial 7.2, 7.4 und 7.5 aus nichtmetallischen Hochleistungswerkstoffen mit Verstärkungsprofilen im Inneren oder aus amagnetischen metallischen Werkstoffen 7.3 eingesetzt und/oder an der Oberseite zum Luftspalt hin werden Kunststoffkeile 11 zur Gewichtsreduzierung und/oder es werden umhüllte amagnetische Metalleinlagen 12 zur zusätzlichen Versteifung der Pollückenanker 2.1 bis 2.12 aus faserverstärkten Hochleistungskunststoff eingesetzt.At Pollückenankern 2.1 , to 2.12 In the case of a lefthand design, it is preferable to use stabilizers or stiffeners 7.1 to 7.6 in the form of bars 7.1 or flat material 7.2 . 7.4 and 7.5 made of non-metallic high-performance materials with reinforcing profiles inside or made of non-magnetic metallic materials 7.3 used and / or at the top of the air gap are plastic wedges 11 for weight reduction and / or it will be enveloped non-magnetic metal inserts 12 for additional stiffening of pole anchor 2.1 to 2.12 made of fiber-reinforced high-performance plastic.

Die Läuferwelle 9 kann, mit Auswölbungen 9.1 und/oder Einschnitten 9.2 versehen sein, wie in 4 dargestellt. Der Magnetkreisgrundkörper 5.2 kann als geblechter Körper, als gesinterter oder als gegossener Körper komplementäre Auswölbungen und Einschnitte besitzen. Hierdurch sind sehr flach gehaltene Magnetkreisgrundkörper 5.2 möglich. An der Außenseite des Magnetkreisgrundkörpers 5.2 sind zwei Permanentmagnete 1 in geradliniger Anordnung je Läuferpol, getrennt durch ein amagnetisches Distanzelement 4, flach anliegend. Durch speziell ausgeformte Polschuhe 5.1 und diese Polschuhe 5.1 haltende Pollückenanker 2.13 sind die Permanentmagnete 1 auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 arretiert. Auch eine doppellagige Anordnung der Permanentmagnete 1 ist denkbar, wie in 3 dargestellt.The rotor shaft 9 can, with bulges 9.1 and / or incisions 9.2 be provided as in 4 shown. The magnetic circuit main body 5.2 may have as bulge body, as sintered or as a cast body complementary bulges and incisions. As a result, are kept very flat magnetic circuit main body 5.2 possible. On the outside of the magnetic circuit main body 5.2 are two permanent magnets 1 in a linear arrangement per rotor pole, separated by an amagnetic spacer element 4 , flat. By specially shaped pole shoes 5.1 and those pole shoes 5.1 holding pole anchor 2.13 are the permanent magnets 1 on the magnetic circuit main body 5.2 locked. Also a double-layer arrangement of the permanent magnets 1 is conceivable, as in 3 shown.

Der Permanentmagnetläufer besitzt mindestens einseitig eine abdichtende, amagnetische Läuferendplatte, die den gesamten Pollückenbereich axial abdichtet. Diese Läuferendplatte wird insbesondere beim Tränkprozess oder beim Verkleben der Permanentmagnete 1, 1.1, 1.9 benötigt.The permanent magnet rotor has at least one side a sealing, non-magnetic rotor end plate, which seals the entire pole gap region axially. This rotor end plate is in particular during the impregnation process or during bonding of the permanent magnets 1 . 1.1 . 1.9 needed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1.1, 1.2, 1.91, 1.1, 1.2, 1.9: Permanentmagnetpermanent magnet
2.1 bis 2.13, 2.152.1 to 2.13, 2.15: Pollückenanker, PollückenankerblechPollückenanker, Pollückenankerblech
3.1 bis 3.33.1 to 3.3: Polschuhanker, PolschuhankerblechPole anchor, Polschuhankerblech
44: Distanzelementspacer
4.24.2: DistanzhilfeDistance Help
5.1, 5.35.1, 5.3: Polschuh, PolschuhblechPole shoe, Polschuhblech
5.25.2: MagnetkreisgrundkörperMagnetic circuit body
6.1 bis 6.36.1 to 6.3: PolschuhversteifungPolschuhversteifung
7.1 bis 7.67.1 to 7.6: Versteiferstiffener
7.7 bis 7.97.7 to 7.9: Festsetzerfixed translator
88th: Füllkörperpacking
99: Läuferwellerotor shaft
9.19.1: Auswölbung der LäuferwelleBulge of the rotor shaft
9.29.2: Einschnitte der LäuferwelleIncisions of the rotor shaft
10.1 bis 10.610.1 to 10.6: Ausrichtungs- und MontagehilfenAlignment and assembly aids
1111: KunststoffkeilPlastic wedge
1212: umhüllte amagnetische Metalleinlagecoated non-magnetic metal insert
1313: Ausnehmung im PolschuhRecess in the pole piece
20.820.8: PermanentmagnetläuferPermanent magnet rotor
22.1, 22.222.1, 22.2: Ausnehmung für FestsetzerRecess for setter
23.223.2: Ausnehmung PolschuhRecess pole piece
24.224.2: Fußsicherung PollückenankerFoot safety pole anchor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010036716 [0001, 0003]

Claims

Permanent magnetic rotor with protected and buried arranged, approximately tangentially oriented permanent magnet with radial alignment of the magnetic poles of rotating electrical machines according to patent application DE 10 2010 036 716 , characterized in that ferromagnetic pole pieces ( 5.1 . 5.3 ) by means of pole anchor ( 2.1 to 2.13 . 2.15 ) on a magnetic circuit main body ( 5.2 ) are fastened in particular by screwing or wedging, the pole-back anchors ( 2.1 to 2.13 . 2.15 ) and the magnetic circuit main body ( 5.2 ) Alignment and assembly aids ( 10.1 to 10.6 ) and foot protections ( 24.2 ) have to divide, and angularly positive connection with each other.

Permanent magnetic rotor according to claim 1, characterized in that on the outside of the magnetic circuit main body ( 5.2 ) Permanent magnets ( 1 . 1.1 . 1.2 . 1.9 ) in a rectilinear, arcuate or wave-shaped arrangement with a uniform thickness or a thickness varying from one end to the other in an arcuate arrangement per rotor pole lying flat on the magnetic circuit main body ( 5.2 ) are locked.

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that between the permanent magnets ( 1 ) an I-shaped non-magnetic pole shoe anchor ( 3.1 to 3.3 ) arranged in the pole piece ( 5.1 ) and in the magnetic circuit main body ( 5.2 ) and is designed so that it receives a tensile stress from the pole piece ( 5.1 ) to the magnetic circuit main body ( 5.2 ) transmits.

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the pole shoes ( 5.1 ) Polschuhversteifungen ( 6.1 to 6.3 ) in the form of reinforced pole side edges ( 6.1 ), of bars ( 6.2 ) or flat strips ( 6.3 ).

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the pole-back anchors ( 2.1 , to 2.13 . 2.15 ) in a flat version stiffener ( 7.1 to 7.6 ) in the form of bars or sheets of high-performance non-metallic materials with reinforcing profiles in the interior or of non-magnetic metallic materials and / or on the top of the air gap plastic wedges ( 11 ) and / or coated non-magnetic metal inserts ( 12 ) for additional stiffening of the pole anchor ( 2.1 to 2.13 . 2.15 ) made of fiber-reinforced high-performance plastic.

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the pole-back anchors ( 2.1 to 2.13 . 2.15 ) and the pole shoes ( 5.1 . 5.3 ) are executed as a whole or over the runner length as segments and the pole anchor ( 2.1 to 2.13 . 2.15 ) in the magnetic circuit main body ( 5.2 ) or in the rotor shaft ( 9 ) are fixed by means of non-magnetic screws or wedges.

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the pole-back anchors ( 2.1 to 2.13 . 2.15 ) and the pole shoe anchors ( 3.1 to 3.3 ) consist of solid metallic or non-metallic or composite produced non-magnetic materials.

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the pole-back anchors ( 2.1 to 2.13 . 2.15 ) have in the head area triangular projections with different side lengths and side angles.

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft ( 9 ) with bulges ( 9.1 ) and / or incisions ( 9.2 ) and the magnetic circuit main body ( 5.2 ) has as bulge body, as sintered or as a cast body complementary bulges and incisions.

Permanent magnetic rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnetic rotor ( 20.8 ) has at least one side a sealing, non-magnetic rotor end plate, which seals the entire pole gap region axially has.