DE102011080671A1 - Rotor for a permanent magnetic machine - Google Patents
Rotor for a permanent magnetic machine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011080671A1 DE102011080671A1 DE201110080671 DE102011080671A DE102011080671A1 DE 102011080671 A1 DE102011080671 A1 DE 102011080671A1 DE 201110080671 DE201110080671 DE 201110080671 DE 102011080671 A DE102011080671 A DE 102011080671A DE 102011080671 A1 DE102011080671 A1 DE 102011080671A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- poles
- stator
- pole
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Rotor (1, 1’) für eine permanentmagnetische Maschine (14, 14’), umfassend mehrere im Inneren des Rotors (1, 1’) angeordnete, Pole (7) definierende Permanentmagnete (5), wobei – der Rotor (1, 1’) aus wenigstens zwei koaxial aufeinanderfolgenden, denselben Radius aufweisenden, insbesondere gleichen, einzelnen Rotorscheiben (8) mit einer gleichen Anzahl von Polen (7) gleicher Ausdehnung in Umfangsrichtung besteht, – wobei die Rotorscheiben (8) jeweils durch wenigstens eine magnetischen Fluss zwischen den Rotorscheiben (8) vermeidende magnetische axiale Flusssperre (11) getrennt sind und – wobei die Pole (7) benachbarter Rotorscheiben (8) in Umfangsrichtung um einen vorgegebenen Versetzungswinkel, der kleiner als die Winkelausdehnung eines Pols (7) in Umfangsrichtung ist, gegeneinander versetzt angeordnet sind.Rotor (1, 1 ') for a permanent magnetic machine (14, 14'), comprising a plurality of permanent magnets (5) arranged in the interior of the rotor (1, 1 '), defining poles (7), wherein - the rotor (1, 1 ') consists of at least two coaxial successive, the same radius having, in particular the same, individual rotor disks (8) with an equal number of poles (7) of the same extent in the circumferential direction, - wherein the rotor disks (8) by at least one magnetic flux between the Rotor discs (8) avoiding magnetic axial flux barrier (11) are separated and - wherein the poles (7) of adjacent rotor discs (8) in the circumferential direction by a predetermined displacement angle, which is smaller than the angular extent of a pole (7) in the circumferential direction, offset from each other are.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine permanentmagnetische Maschine, umfassend mehrere im Inneren des Rotors angeordnete, Pole definierende Permanentmagnete. Daneben betrifft die Erfindung eine permanentmagnetische Maschine, umfassend einen Stator mit insbesondere in Zahnspulentechnik gewickelten Polwicklungen und einen gegen den Stator drehbar gelagerten Rotor. The invention relates to a rotor for a permanent magnetic machine, comprising a plurality of permanent magnets arranged inside the rotor and defining poles. In addition, the invention relates to a permanent magnetic machine, comprising a stator with in particular wound in tooth coil technology pole windings and a rotatably mounted against the stator rotor.
Bei permanentmagnetischen Maschinen, deren Rotoren Permanentmagneten umfassen, die die Rotorpole definieren, sind im Wesentlichen zwei verschiedene Ausgestaltungen bekannt. Zum einen wurden sogenannte IPM-Rotoren vorgeschlagen, bei denen die Permanentmagnete nicht auf der Außenseite des Rotors angeordnet sind, sondern im Inneren des Rotors. Im Gegensatz dazu wurden auch sogenannte APM-Rotoren vorgeschlagen, also Rotoren mit außen liegenden Permanentmagneten, bei denen die Permanentmagnete auf der Oberfläche des Rotorkörpers vorgesehen sind. In permanent magnetic machines whose rotors comprise permanent magnets which define the rotor poles, essentially two different configurations are known. On the one hand, so-called IPM rotors have been proposed, in which the permanent magnets are not arranged on the outside of the rotor, but in the interior of the rotor. In contrast, so-called APM rotors have been proposed, so rotors with external permanent magnets, in which the permanent magnets are provided on the surface of the rotor body.
Das hauptsächliche Problem bei APM-Rotoren ist, dass die mechanische Stabilität sichergestellt werden muss, weshalb eine aufwändige Bandagierung erforderlich ist. Doch die IPM-Konstruktion weist auch weitere Vorteile gegenüber den APM-Rotoren auf. So werden die Permanentmagnete bei IPM-Rotoren üblicherweise in ihre entsprechenden Aufnahmen eingeschoben und dort verklebt bzw. vergossen. Hierdurch können Magnettoleranzen ausgeglichen werden und somit kostengünstige Permanentmagnete eingesetzt werden. Weiterhin kann im Vergleich zum APM-Design im Bereich der Feldschwächung mit kleineren Strömen gearbeitet werden. Zur Problematik der IPM-Rotoren, dass der Fluss der Permanentmagnete aufgrund des Polschubs nun nicht mehr zwangsläufig in den Polen exakt senkrecht austritt und magnetische Kurzschlüsse auftreten können, wurden bereits gangbare Lösungen vorgeschlagen. The main problem with APM rotors is that the mechanical stability has to be ensured, which requires elaborate bandaging. But the IPM design also has other advantages over the APM rotors. Thus, the permanent magnets are usually inserted in IPM rotors in their respective receptacles and glued or potted there. As a result, magnet tolerances can be compensated and thus inexpensive permanent magnets are used. Furthermore, it is possible to work with smaller currents compared to the APM design in the area of field weakening. For the problem of the IPM rotors, that the flux of the permanent magnets due to the Polschubs no longer inevitably exits in the poles exactly perpendicular and magnetic short circuits can occur, already viable solutions have been proposed.
Probleme treten bei IPM-Rotoren jedoch dann auf, wenn die Wicklungen des Stators in der Zahnspulentechnik gewickelt sind, das bedeutet, dass die Wicklungen um einzelne Zähne des Stators geführt sind. Bei solchen mit Hilfe der Zahnspulentechnik gewickelten permanentmagnetischen Maschinen (Zahnspulenmaschinen) hat das Statordrehfeld erhebliche Oberwellenanteile. Diese Oberwellenanteile können Schwankungen im Drehmoment des Rotors hervorrufen, die in der Fachsprache üblicherweise als Pendelmomente bezeichnet werden. Problems arise with IPM rotors, however, when the windings of the stator are wound in the tooth coil technique, which means that the windings are guided around individual teeth of the stator. In such wound with the help of Zahnspulentechnik permanent magnetic machines (tooth coil machines), the stator rotary field has significant harmonic components. These harmonic components can cause fluctuations in the torque of the rotor, which are commonly referred to in the technical language as pendulum moments.
Zur Lösung dieser Problematik, also zur Vermeidung bzw. Minimierung von Pendelmomenten bei Zahnspulenmaschinen, wurde vorgeschlagen, einen variablen Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator vorzusehen, um eine sinusförmige Flussverteilung zu erreichen. Dabei besteht allerdings das Problem, dass die örtliche Variation des Luftspalts hochexakt vorliegen muss, da ansonsten der positive Effekt nicht erreicht wird. Problematisch ist, dass der magnetische Fluss hier seitlich ausweichen kann und dann doch wieder zu Pendelmomenten führt. To solve this problem, ie to avoid or minimize pendulum moments in dental reel machines, it has been proposed to provide a variable air gap between the rotor and the stator in order to achieve a sinusoidal flux distribution. However, there is the problem that the local variation of the air gap must be highly accurate, otherwise the positive effect is not achieved. The problem is that the magnetic flux can escape laterally here and then leads again to pendulum moments.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache, demgegenüber verbesserte Möglichkeit anzugeben, Pendelmomente bei Verwendung der Zahnspulentechnik zu minimieren. The invention is therefore based on the object to provide a structurally simple, in contrast, improved way to minimize pendulum moments when using the dental coil technology.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Rotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- – der Rotor aus wenigstens zwei koaxial aufeinanderfolgenden, denselben Radius aufweisenden, insbesondere gleichen, einzelnen Rotorscheiben mit einer gleichen Anzahl von Polen gleicher Ausdehnung in Umfangsrichtung besteht,
- – wobei die Rotorscheiben jeweils durch wenigstens eine magnetischen Fluss zwischen den Rotorscheiben vermeidende magnetische axiale Flusssperre getrennt sind und
- – wobei die Pole benachbarter Rotorscheiben in Umfangsrichtung um einen vorgegebenen Versetzungswinkel, der kleiner als die Winkelausdehnung eines Pols in Umfangsrichtung ist, gegeneinander versetzt angeordnet sind.
- - The rotor consists of at least two coaxial successive, the same radius, in particular the same, individual rotor disks with an equal number of poles of the same extent in the circumferential direction,
- - Wherein the rotor disks are each separated by at least one magnetic flux between the rotor disks avoiding magnetic axial flux barrier, and
- - Wherein the poles of adjacent rotor disks are circumferentially offset by a predetermined displacement angle, which is smaller than the angular extent of a pole in the circumferential direction, offset from one another.
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zur Minimierung bzw. Vermeidung von Pendelmomenten den Rotor in eine Anzahl von wenigstens zwei, insbesondere drei, Teilrotoren (Rotorscheiben) zu zerlegen, die vorteilhafterweise in ihrer Ausgestaltung gleich sind und gestaffelt angeordnet sind. Das bedeutet also, nachdem die Polstruktur der Polscheiben dieselbe ist, dass die Pole in axialer Richtung nicht an gleicher Position in Umfangsrichtung aufeinanderfolgen, sondern dass axial benachbarte Pole benachbarter Rotorscheiben jeweils um den Versetzungswinkel in einer vorgegebenen Richtung gegeneinander verschoben angeordnet sind. Dabei sind im Wesentlichen zwei Varianten denkbar. Verlaufen die Begrenzungen der Pole exakt in axialer Richtung, sind auch die Randbegrenzungen der Pole gegeneinander um den Versetzungswinkel versetzt. Es kann jedoch auch eine insgesamte „Schrägung“ vorgesehen sein, wobei die in einem Winkel zu der Axialrichtung verlaufende Begrenzungen aufweisenden Pole so angeordnet sind, dass die Begrenzungen von Polen benachbarter Rotorscheiben fluchtend angeordnet sind. Letztlich ergibt sich dann ein Eindruck, dass der Rotorpol sich gegenüber der Axialrichtung schräg über den Rotor erstreckt, also nicht mehr der Axialrichtung folgt. Durch eine geeignete Wahl des Versetzungswinkels kann nun erreicht werden, dass durch diese Ausgestaltung Pendelmomente minimiert werden. Mit anderen Worten ist der Versetzungswinkel erfindungsgemäß so gewählt, dass Pendelmomente minimiert sind. According to the invention, therefore, it is proposed to disassemble the rotor into a number of at least two, in particular three, partial rotors (rotor disks) for minimizing or avoiding pendulum moments, which advantageously have the same design and are staggered. This means that after the pole structure of the pole disks is the same that the poles do not follow one another in the axial direction at the same position in the circumferential direction, but that axially adjacent poles of adjacent rotor disks are each offset by the offset angle in a predetermined direction against each other. Essentially, two variants are conceivable. If the boundaries of the poles run exactly in the axial direction, the marginal boundaries of the poles are offset from each other by the offset angle. However, it can also be provided an overall "skew", wherein the extending at an angle to the axial direction boundaries having poles are arranged so that the boundaries of poles of adjacent rotor disks are arranged in alignment. Ultimately, then gives an impression that the rotor pole extends obliquely relative to the axial direction over the rotor, so no longer follows the axial direction. By a suitable choice of the offset angle can now be achieved that pendulum moments are minimized by this design. In other words, the displacement angle inventively chosen so that pendulum moments are minimized.
In einer konkreten Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass das der Zahl der Rotorscheiben entsprechende Vielfache des Versetzungswinkels ein Vielfaches des halben Statorwinkels ist, der den Winkelabstand in Umfangsrichtung zweier benachbarter Statorpole eines mit dem Rotor zusammenwirkenden Stators beschreibt. Der genannte Statorwinkel, der sich als 360° geteilt durch die Zahl der Statorpole (Nutzahl) ergibt, wird häufig auch als „Nutteilung“ des Stators bezeichnet und wird in Formeln beispielsweise mit αPS bezeichnet. Sind also n Polscheiben vorgesehen, und bezeichnet man den Versetzungswinkel mit γ, so werden besonders vorteilhafte Ergebnisse in der Minimierung der Pendelmomente erreicht, wenn wobei m eine beliebige natürliche Zahl ist. In a specific embodiment can be provided that the number of rotor disks corresponding multiple of the displacement angle is a multiple of half the stator angle, which describes the angular distance in the circumferential direction of two adjacent stator poles of a cooperating with the rotor stator. Said stator angle, which results as 360 ° divided by the number of stator poles (number of slots), is often referred to as "slot pitch" of the stator and is denoted in formulas, for example, with α PS . Thus, if n pole disks are provided, and if the offset angle is denoted by γ, particularly advantageous results in the minimization of the pendulum moments are achieved if where m is any natural number.
Würde man es jedoch bei dieser einfachen Staffelung belassen, so träte das Problem auf, dass ein ungewollter axialer Fluss auftreten könnte, der deutliche Verluste im Betrieb der permanentmagnetischen Maschine zur Folge hätte. Überdeckt beispielsweise der Statorpol mit in axialer Richtung verlaufenden Begrenzungen lediglich einen Teil des insgesamt geschrägten Rotorpols, tendiert der magnetische Fluss der nicht überdeckten Permanentmagnete, die ja im Inneren des Rotors liegen, insbesondere durch die Rotorpolschuhe zu den bereits vom Stator überdeckten Anteil eines Pols gerichtet zu sein. Um dem entgegenzuwirken, wird erfindungsgemäß die Aufteilung in mehrere Rotorscheiben vorgeschlagen, wobei die einzelnen Rotorscheiben jeweils durch eine magnetischen Fluss zwischen den Rotorscheiben vermeidende magnetische axiale Flusssperre getrennt sind. Das bedeutet, es kann nicht mehr zu derartigen axialen Flussverläufen in größerem Maße kommen. However, leaving it at this simple staggering would create the problem that an unwanted axial flow could occur which would result in significant losses in the operation of the permanent magnetic machine. If, for example, the stator pole with boundaries extending in the axial direction covers only a part of the overall slanted rotor pole, the magnetic flux of the non-covered permanent magnets, which in fact lie inside the rotor, tends to be directed toward the portion of a pole already covered by the stator, in particular through the rotor pole shoes be. To counteract this, according to the invention, the division into a plurality of rotor disks is proposed, wherein the individual rotor disks are each separated by a magnetic flux between the rotor disks avoiding axial magnetic flux barrier. This means that it can no longer come to such axial flow paths to a greater extent.
Die Erfindung ermöglicht also eine Reduktion von Pendelmomenten, wobei durch die Verwendung von magnetischen axialen Flusssperren auch kein axiales Pendeln des magnetischen Flusses der Permanentmagneten zwischen den Rotorscheiben auftritt. Das bedeutet, der Fluss der Permanentmagneten kann an nahezu einer rotorfesten Position verankert werden. Ferner erlaubt es die vorliegende Erfindung, die mechanische Konstruktion ohne negative Einflüsse auf das magnetische Design zu verbessern. Das bedeutet, dass die Konstruktion für größere Drehzahlen als ein bekanntes IPM-Design verwendet werden kann. Hierzu kommen die bei der Verwendung von IPM-Rotoren ohnehin gegebenen Vorteile. Thus, the invention makes it possible to reduce pendulum moments, with no axial oscillation of the magnetic flux of the permanent magnets between the rotor disks occurring due to the use of magnetic axial flow barriers. This means that the flux of the permanent magnets can be anchored at almost a rotor-fixed position. Furthermore, the present invention allows to improve the mechanical construction without negative influences on the magnetic design. This means that the design can be used for higher speeds than a known IPM design. These are the benefits given when using IPM rotors anyway.
Der Aufbau der Rotorscheiben kann dabei beispielsweise so gewählt sein, dass die Permanentmagnete zwischen einem insbesondere einstückig für die Rotorscheibe ausgebildeten Rückschlusselement, insbesondere aus Eisen, und einem Polschuh, insbesondere aus Eisen, angeordnet sind. Das Rückschlusselement kann, wie erwähnt, einstückig ausgebildet sein und eine Aufnahme für eine Rotorwelle aufweisen. Der Permanentmagnet bildet gemeinsam mit dem Rückschlusselement und dem Polschuh letztlich den rotorseitigen Teil des magnetischen Kreises. The construction of the rotor disks can be selected, for example, such that the permanent magnets are arranged between a return element, in particular made of iron, in particular in one piece for the rotor disk, and a pole shoe, in particular made of iron. The return element can, as mentioned, be integrally formed and have a receptacle for a rotor shaft. The permanent magnet together with the return element and the pole piece ultimately forms the rotor-side part of the magnetic circuit.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die axiale Flusssperre eine aus magnetisch nicht leitenden Blechen, insbesondere aus nichtmagnetischem Edelstahl, und/oder aus Kunststoff ausgebildete Flusssperrenscheibe umfasst. Eine derartige Flusssperrenscheibe kann beispielsweise dieselbe radiale Ausdehnung wie die Rotorscheibe aufweisen und somit stabilisierend zwischen den Rotorscheiben angeordnet sein. Bezüglich einer geblechten Flusssperrenscheibe können die Bleche bevorzugt aus nichtmagnetischem Edelstahl ausgebildet sein, als Kunststoff bietet sich besonders ein temperaturfester Kunststoff an. In a further embodiment of the present invention can be provided that the axial flow barrier comprises a magnetically non-conductive sheets, in particular made of non-magnetic stainless steel, and / or made of plastic flow barrier disk. Such a flow barrier disk may for example have the same radial extent as the rotor disk and thus be arranged stabilizing between the rotor disks. With regard to a laminated flow barrier disk, the metal sheets may preferably be made of non-magnetic stainless steel, and a plastic which is particularly suitable for temperature is particularly suitable as plastic.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Flusssperre wenigstens einen insbesondere ringförmigen Abstandshalter zur Bildung eines sperrend wirkenden Luftspalts umfasst. In diesem Fall sind also partielle axiale Abstandshalter zwischen den Rotorscheiben vorgesehen, die beispielsweise in einer Ringform ausgebildet sein können. Hierdurch wird ein axialer Luftspalt zwischen den Rotorscheiben als Flusssperre gebildet. Auf diese Weise kann die Menge an benötigtem Material reduziert werden. It can further be provided that the flow barrier comprises at least one in particular annular spacer for the formation of a blocking-acting air gap. In this case, so partial axial spacers between the rotor disks are provided, which may be formed for example in a ring shape. As a result, an axial air gap between the rotor disks is formed as a flow barrier. In this way, the amount of material needed can be reduced.
Die Permanentmagnete können vorzugsweise im Wesentlichen quaderförmig sein. Hierbei ist es denkbar, dass jeder Pol exakt einen Permanentmagneten umfasst, zweckmäßigerweise kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Pol wenigstens zwei insbesondere in einer V-Form angeordnete Permanentmagneten umfasst. Die mehreren Permanentmagneten sind, beispielsweise bei zwei Permanentmagneten in einer V-Form, dann so angeordnet, dass ein möglichst senkrechter Austritt des magnetischen Flusses an den Polen gefördert wird, mithin die Richtung des Flusses beispielsweise nach Art einer Fokussierung beeinflusst wird. Verschiedene Ausgestaltungen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. The permanent magnets may preferably be substantially cuboid. It is conceivable that each pole comprises exactly one permanent magnet, but it can also be expediently provided that one pole comprises at least two permanent magnets arranged in particular in a V-shape. The plurality of permanent magnets are, for example in the case of two permanent magnets in a V-shape, then arranged so that as perpendicular as possible exit of the magnetic flux is conveyed to the poles, and thus the direction of the flow is influenced, for example in the manner of focusing. Various embodiments are basically known in the art.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein den Permanentmagneten statorseitig abdeckender Polschuh den Fluss in Umfangsrichtung sperrende, radial verlaufende Umfangsrichtungsflusssperren aufweist. Durch eine Unterteilung des Rotorpolschuhs in Umfangsrichtung durch auch hier vorgesehene Flusssperren werden Flussverschiebungen bzw. ein Pendeln des Flusses in Umfangsrichtung vermieden, was ein verbessertes Weiterleiten des magnetischen Flusses der Permanentmagneten zur Oberfläche des Rotors erlaubt. Die Umfangsrichtungsflusssperren können dabei ähnlich wie die axialen Flusssperren durch nichtmagnetisch leitfähige Materialien oder im Zusammenhang mit Abstandshaltern durch Luftspalte gebildet werden. In a further advantageous embodiment of the present invention can be provided that the permanent magnet stator-covering Polschuh the flow in the circumferential direction blocking, radially extending Having circumferential direction flow barriers. By dividing the rotor pole piece in the circumferential direction by flow barriers also provided here, flux shifts or commutation of the flow in the circumferential direction are avoided, which allows an improved forwarding of the magnetic flux of the permanent magnets to the surface of the rotor. The circumferential direction flow barriers can be formed by non-magnetic conductive materials or in connection with spacers through air gaps similar to the axial flow barriers.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass zwei Pole einer Rotorscheibe trennend ein von dem magnetischen Fluss der Permanentmagneten gesättigter Steg zur Begrenzung eines magnetischen Kurzschlussflusses zwischen benachbarten Polen vorgesehen ist. Zwischen den Polen besteht die Gefahr, dass sich bereits im Rotor über den Rotorpolschuh und das Rückschlusselement ein geschlossener magnetischer Kreis bildet, mithin magnetischer Fluss verlorengeht. Entsprechend wird in den Bereichen zwischen den durch die Permanentmagneten definierten Polen in dieser Ausgestaltung nur ein schmaler Steg vorgesehen, der schnell gesättigt ist und mithin einen magnetischen Kurzschlussfluss stark begrenzt. Der Steg kann hierbei auch als Halterung des Rotorpolschuhs ausgebildet sein. It may further be provided that two poles of a rotor disk separating a saturable by the magnetic flux of the permanent magnet web is provided for limiting a magnetic short-circuit flux between adjacent poles. There is a danger between the poles that a closed magnetic circuit already forms in the rotor via the rotor pole piece and the return element, thus losing magnetic flux. Accordingly, only a narrow web is provided in the regions between the poles defined by the permanent magnets in this embodiment, which is rapidly saturated and thus severely limits a magnetic short-circuit flux. The web can in this case also be designed as a holder of the rotor pole piece.
In einer alternativen, erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die den Permanentmagneten und einen den Permanentmagneten statorseitig abdeckenden Polschuh umfassenden Polanordnungen wenigstens zwei in Richtung auf die benachbarten Pole angeordnete nichtmagnetische Abstandshalter zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlussflusses zwischen benachbarten Polen einer Rotorscheibe umfassen. Es kann also vorgesehen sein, dass der kurzgeschlossene Fluss durch einen magnetisch nichtleitenden Abstandshalter zwischen den Polen reduziert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Rückschlusselement eine speziell ausgebildete Aufnahme für die Polanordnung an seiner Außenseite aufweist. Die Polanordnung kann keilförmig mit der schmalen Seiten nach außen ausgebildet sein, so dass sie in der Aufnahme trotz des außen liegenden Polschuhs gehalten wird. Nach außen wird die Polanordnung dann mittels der Abstandshalter abgestützt, insbesondere dann, wenn die Aufnahme aus dem Rückschlusselement gebildet wird. In an alternative, preferred embodiment according to the invention, it can be provided that the pole arrangements comprising the permanent magnets and a pole shoe that covers the permanent magnet comprise at least two non-magnetic spacers arranged in the direction of the adjacent poles to avoid a magnetic short-circuit flux between adjacent poles of a rotor disk. It can therefore be provided that the short-circuited flux is reduced by a magnetically non-conductive spacer between the poles. It can be provided that the return element has a specially designed receptacle for the pole arrangement on its outer side. The pole arrangement may be wedge-shaped with the narrow sides outwards, so that it is held in the receptacle despite the outer pole piece. To the outside, the pole arrangement is then supported by means of the spacers, in particular when the receptacle is formed from the return element.
Im Gegensatz zur Verwendung eines Steges wird der magnetische Kurzschluss hier sehr viel deutlicher reduziert oder gar gänzlich vermieden, so dass der Permanentmagnet optimal ausgenutzt werden kann und somit beispielsweise die Kosten für die Permanentmagneten gesenkt werden können. In contrast to the use of a web, the magnetic short circuit is much more clearly reduced or even completely avoided, so that the permanent magnet can be optimally utilized and thus, for example, the costs for the permanent magnets can be reduced.
Weiterhin kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Rotor an seiner Außenseite bandagiert ist. Auch der erfindungsgemäße Rotor kann also mit einer zusätzlichen Bandage versehen werden, um höhere Betriebsdrehzahlen des Rotors zu ermöglichen. Furthermore, it can be expediently provided that the rotor is bandaged on its outside. Also, the rotor according to the invention can therefore be provided with an additional bandage to allow higher operating speeds of the rotor.
Neben dem Rotor betrifft die vorliegende Erfindung auch eine permanentmagnetische Maschine, umfassend einen Stator mit insbesondere in Zahnspulentechnik gewickelten Polwicklungen und einen gegen den Stator drehbar gelagerten erfindungsgemäßen Rotor. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Rotors lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Maschine übertragen, so dass auch hier die bereits genannten Vorteile erreicht werden können. Die durch die in Zahnspulentechnik gewickelten Polwicklungen des Stators ausgelösten Oberwellenanteile werden durch die spezielle Ausgestaltung des Rotors derart aufgefangen, dass die Pendelmomente minimiert sind. In addition to the rotor, the present invention also relates to a permanent-magnetic machine, comprising a stator with pole windings, in particular wound in toothed coil technology, and a rotor according to the invention rotatably mounted against the stator. All embodiments relating to the rotor according to the invention can be analogously transferred to the machine according to the invention, so that here also the advantages already mentioned can be achieved. The harmonic fractions caused by the pole windings of the stator wound in tooth coil technology are absorbed by the special design of the rotor in such a way that the pendulum moments are minimized.
Dabei sei an dieser Stelle hervorgehoben, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich ist, vorteilhafterweise einen über die gesamte Oberfläche des Rotors konstanten Luftspalt zu dem Stator vorzusehen, das bedeutet, eine örtliche Variation des Luftspalts zur Minimierung von Pendelmomenten ist nicht mehr notwendig. Mithin entsteht kein erhöhter magnetischer Widerstand im Luftspalt, so dass sich im Permanentmagnet ein Arbeitspunkt mit maximalem Fluss einstellt und der Permanentmagnet somit optimal ausgenutzt werden kann. It should be emphasized at this point that it is possible in the context of the present invention advantageously to provide a constant over the entire surface of the rotor air gap to the stator, that is, a local variation of the air gap to minimize oscillating moments is no longer necessary. Consequently, there is no increased magnetic resistance in the air gap, so that adjusts an operating point with maximum flux in the permanent magnet and thus the permanent magnet can be optimally utilized.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator sich ortsabhängig zur weiteren Reduzierung von Pendelmomenten verändert. Es ist also auch denkbar, die beiden Methoden zur Minimierung von Pendelmomenten zu kombinieren und gemeinsam einzusetzen, was dann von Vorteil sein kann, wenn bezüglich der Staffelung der Rotorscheiben keine exakte Kompensation gewünscht ist. Bevorzugt wird jedoch, einen konstanten Luftspalt vorzusehen. Alternatively, however, it can also be provided that the air gap between the rotor and the stator changes in a location-dependent manner for the further reduction of pendulum moments. It is therefore also conceivable to combine the two methods for minimizing pendulum moments and to use them together, which can be of advantage if exact compensation is not desired with regard to the staggering of the rotor disks. However, it is preferred to provide a constant air gap.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Further advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:
Vorliegend ist der im Wesentlichen zylinderförmige Rotor
Ersichtlich ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch die Begrenzung
Um den Gesamtrotor
Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass, obwohl dies hier nicht näher dargestellt ist, als Flusssperre
Der Versetzungswinkel (und somit die Versetzungsstrecke
Während also durch die versetzten Pole den Pendelmomenten entgegengewirkt werden kann, reduzieren die Flusssperren
Aus
Die
Die
Die Begrenzungen
Die Rotorscheiben
Die
In
Ersichtlich ist der Polschuh
Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es auch möglich ist, mehr als einen Permanentmagneten
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (15)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110080671 DE102011080671A1 (en) | 2011-08-09 | 2011-08-09 | Rotor for a permanent magnetic machine |
PCT/EP2012/064858 WO2013020846A2 (en) | 2011-08-09 | 2012-07-30 | Rotor for a permanent-magnet machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110080671 DE102011080671A1 (en) | 2011-08-09 | 2011-08-09 | Rotor for a permanent magnetic machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011080671A1 true DE102011080671A1 (en) | 2013-02-14 |
Family
ID=46603952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201110080671 Pending DE102011080671A1 (en) | 2011-08-09 | 2011-08-09 | Rotor for a permanent magnetic machine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011080671A1 (en) |
WO (1) | WO2013020846A2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016036245A1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | Cicilia Beremundo Elsio | Synchronous rotation motor or generator provided with diverse rotors and/or stators |
CN108352744A (en) * | 2015-10-29 | 2018-07-31 | 爱信精机株式会社 | Permanent magnet type motor |
EP3282560A4 (en) * | 2015-04-09 | 2018-12-19 | Shenzhen Gam Shine Technology Co. Limited | Rotor and motor having rotor |
DE102020124127A1 (en) | 2020-09-16 | 2022-03-17 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Rotor for an electric machine, method for manufacturing a rotor for an electric machine and electric machine for a vehicle |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170229933A1 (en) * | 2016-02-10 | 2017-08-10 | Ford Global Technologies, Llc | Utilization of Magnetic Fields in Electric Machines |
CN107425630B (en) * | 2017-05-27 | 2020-01-10 | 南京航空航天大学 | Alternating-pole built-in permanent magnet motor rotor |
CN108768017A (en) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 广东威灵电机制造有限公司 | Rotor and Consequent pole permanent magnet motor |
CN112701820B (en) * | 2020-12-21 | 2022-06-17 | 珠海格力电器股份有限公司 | Motor rotor, motor and household appliance |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT184978B (en) * | 1954-08-14 | 1956-03-10 | Franz Dipl Ing Geyer | Pole wheel for synchronous machines |
JP2000278895A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Nissan Motor Co Ltd | Rotor of motor |
JP2000308287A (en) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Permanent magnet embedded reluctance motor |
JP2003284276A (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | Dynamo-electric machine |
DE102004036691A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor for a rotating machine of a reluctance type |
US20070001533A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-04 | Jansen Patrick L | System and method for protecting magnetic elements from demagnetization |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4089527B2 (en) * | 2003-06-27 | 2008-05-28 | 三菱電機株式会社 | Permanent magnet rotating electric machine |
JP2006060952A (en) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Permanent magnet embedded motor |
DE102004045939B4 (en) * | 2004-09-22 | 2010-10-07 | Siemens Ag | Permanent magnet synchronous machine with suppressing means for improving torque ripple |
ITBO20050437A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-01 | Spal Automotive Srl | ROTOR FOR ELECTRIC MACHINE |
EP2117102B1 (en) * | 2007-02-26 | 2018-01-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent magnet motor, hermetic compressor, and fan motor |
JP5321451B2 (en) * | 2007-05-07 | 2013-10-23 | パナソニック株式会社 | Permanent magnet embedded motor |
DE102008020779A1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor for electric machine, comprises flux guiding segment for guiding magnetic main flux, and shaft is provided, on which flux guiding segment is arranged |
-
2011
- 2011-08-09 DE DE201110080671 patent/DE102011080671A1/en active Pending
-
2012
- 2012-07-30 WO PCT/EP2012/064858 patent/WO2013020846A2/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT184978B (en) * | 1954-08-14 | 1956-03-10 | Franz Dipl Ing Geyer | Pole wheel for synchronous machines |
JP2000278895A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Nissan Motor Co Ltd | Rotor of motor |
JP2000308287A (en) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Permanent magnet embedded reluctance motor |
JP2003284276A (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | Dynamo-electric machine |
DE102004036691A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor for a rotating machine of a reluctance type |
US20070001533A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-04 | Jansen Patrick L | System and method for protecting magnetic elements from demagnetization |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016036245A1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | Cicilia Beremundo Elsio | Synchronous rotation motor or generator provided with diverse rotors and/or stators |
NL2013403B1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-09-26 | Elsio Cicilia Beremundo | Synchronous rotary motor or generator provided with various rotors and / or stators. |
EP3282560A4 (en) * | 2015-04-09 | 2018-12-19 | Shenzhen Gam Shine Technology Co. Limited | Rotor and motor having rotor |
CN108352744A (en) * | 2015-10-29 | 2018-07-31 | 爱信精机株式会社 | Permanent magnet type motor |
DE102020124127A1 (en) | 2020-09-16 | 2022-03-17 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Rotor for an electric machine, method for manufacturing a rotor for an electric machine and electric machine for a vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013020846A2 (en) | 2013-02-14 |
WO2013020846A3 (en) | 2013-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102011080671A1 (en) | Rotor for a permanent magnetic machine | |
EP1955426B1 (en) | Electrical machine and rotor for an electrical machine | |
DE2823208C2 (en) | Synchronous machine | |
EP2073352B1 (en) | Permanently excited synchronous machine with shell magnets | |
DE19633209A1 (en) | Reducing reluctance moment or cogging of electric motor | |
EP2192670A1 (en) | Permanent magnet synchronous machine comprising 10 poles, 12 grooves and an optimised rotor geometry | |
WO2003081748A1 (en) | Inner rotor motor | |
EP2639936A1 (en) | Electrical machine with permanently excited rotor and permanently excited rotor | |
EP2378627A1 (en) | Electric motor | |
DE102013213554A1 (en) | ELECTRICAL PERMANENT MAGNET ROTATION MACHINE | |
DE102012219003A1 (en) | Rotor assembly for, e.g. rotary inner rotor permanent magnet machine, has pole piece held obliquely to radial direction extending web at rear end region while a web extends to magnetic yoke portion from radial center axis of pole piece | |
DE102012104052B4 (en) | Electric motor with permanent magnets in its stator | |
DE102011054243A1 (en) | Rotating electrical machine | |
DE1488733A1 (en) | Permanently excited electrical machine with permanent magnet blocks in the runner | |
DE102016212022A1 (en) | rotor | |
DE102010038764A1 (en) | Winding tooth and component for an electric machine for reducing eddy currents | |
DE19900170A1 (en) | Permanent magnet motor | |
WO2018099541A1 (en) | Rotor for an electric machine excited by a permanent magnet | |
EP3261234B1 (en) | Electric machine with rotor | |
EP3525321A1 (en) | Permanently excited synchronous machine with reduced pendulum torque | |
DE102011089058A1 (en) | Rotor for brushless permanent magnet electric machine, has two annular portions that are separated by lining structure in which recesses and ridges are provided | |
DE1923586B2 (en) | Small synchronous motor with permanent magnet rotor | |
DE10037787B4 (en) | Permanent magnet synchronous machine | |
EP3830930B1 (en) | Electric machine | |
DE102012218995A1 (en) | Rotor assembly for permanent magnet-energized rotary electric machine, has permanent magnets whose tangential thickness of portion near to the rear end region is smaller than portion far from the rear end region |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DR. GASSNER & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VALEO EAUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE Owner name: VALEO SIEMENS EAUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DR. GASSNER & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VALEO EAUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VALEO SIEMENS EAUTOMOTIVE GERMANY GMBH, 91056 ERLANGEN, DE |