DE102012007603A1

DE102012007603A1 - Permanentmagnet für einen Elektroantrieb und/oder Dynamo

Info

Publication number: DE102012007603A1
Application number: DE201210007603
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2013-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Permanentmagnet für einen Elektroantrieb und/oder Dynamo wobei sich der Permanentmagnet in einer weichmagnetischen rohrartigen Fassung befindet, derart, dass der in einer diametralen Richtung magnetisierte Permanentmagnet mit der Fassung einen Luftspalt zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung bildet, wobei der Permanentmagnet mindestens aus zwei permanentmagnetischen Kreisscheibenabschnitten besteht, die sich mit ihren Sehnenflächen gegenüberstehen, wobei die Kreisscheibenabschnitte aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Permanentmagnet gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Zur Erzielung hoher Werte von Energiedichte, Koerzitivfeldstärke und remanenter Flussdichte, die ein geringes Magnetvolumen und damit ein geringes Elektroantriebs- und/oder Dynamovolumen ermöglichen, besteht ein Permanentmagnet gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, im allgemeinen aus einer Seltenerdlegierung wie beispielsweise einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung, abgekürzt NdFeB-Legierung.
Die Kosten des Magnetwerkstoffs bilden einen hohen Anteil an den Herstellkosten des Elektroantriebes und/oder Dynamos.
Mit abnehmender verfügbarkeit und steigenden Preisen des Ausgangsmaterials, beispielsweise Neodym, muss mit steigenden Herstellkosten für den Permanentmagnet und damit für das Endprodukt Elektroantrieb und/oder Dynamo gerechnet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Permanentmagnet der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine deutliche Reduzierung der Materialkosten des Permanentmagneten erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die genannten Merkmale wird mit der Ausbildung des Permanentmagneten mindestens in zwei permanentmagnetischen Kreisscheibenabschnitten, die aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen, bevorzugt aus einem hochwertigen, die Eigenschaften des Permanentmagneten bestimmenden und einem kostengünstigen Permanentmagnetmaterial, eine deutliche Reduzierung der Materialkosten des Permanentmagneten insgesamt erzielt.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Unteransprüchen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen naher beschrieben. Darin zeigen, jeweils in schematischer Wiedergabe,
1 den Aufbau eines Magnetsystems mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagneten als Schnittdarstellung,
2 einen Schnitt A-B des Aufbaus gemäß 1,
3 einen Aufbau eines Magnetsystems mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagneten als Schnittdarstellung,
4 einen Schnitt C-D des Aufbaus gemäß 3,
5 einen Aufbau eines Magnetsystems mit einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagneten als Schnittdarstellung,
6 einen Schnitt E-F des Aufbaus gemäß 5,
7 einen Schnitt G-H des Aufbaus gemäß 5,
8 einen Aufbau eines Magnetsystems mit einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagneten als Schnittdarstellung,
9 einen Schnitt I-J des Aufbaus gemäß 8,
10 einen Schnitt K-L des Aufbaus gemäß 8.
1 zeigt eine Schnittdarstellung mit einem Permanentmagneten 1 für einen Elektroantrieb und/oder Dynamo, wobei sich der Permanentmagnet 1 in einer weichmagnetischen rohrartigen Fassung 3 als Flussrückschluss des Permanentmagneten 1 und bevorzugt aus einem Eisenwerkstoff, befindet, derart dass der in einer Richtung 1' bevorzugt diametral magnetisierte Permanentmagnet 1 mit der Fassung 3 einen Luftspalt 5 zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung 7 bildet.
2 zeigt einen Schnitt A-B des Aufbaus gemäß 1
Erfindungsgemäß besteht der Permanentmagnet 1 mindestens aus zwei permanentmagnetischen Kreisscheibenabschnitten 9 und 11 mit einer in 1 eingetragenen Scheibendicke d, die sich mit ihren Sehnenflächen 9' und 11' gegenüberstehen und vorteilhaft an diesen Sehnenflächen 9' und 11' miteinander verklebt sind. Der Permanentmagnet 1 weist vorteilhaft eine unmagnetische Hülse 17, beispielsweise aus Aluminium oder einem Kunststoffmaterial, auf, die die Kreisscheibenabschnitte 9 und 11 stabilitätsfördernd umschließt. Die Volumina der Kreisscheibenabschitte 9 und 11 sind magnetisch und mechanisch vorteilhaft mindestens annähernd gleich.
Die Sehnenflächen 9' und 11' sind parallel zueinander verlaufend senkrecht zur Magnetisierungsrichtung 1' des Permanentmagneten 1 angeordnet. In den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 weisen die Kreisscheibenabschnitte 9 und 11 und deren Sehnenflächen 9' und 11' Aussparungen 23' und 23'' auf.
Die Kreisscheibenabschnitte 9 und 11 bestehen aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien, beispielsweise aus einem mindestens eine Seltene Erde enthaltenden Seltenerdpermanentmagnetmaterial, bevorzugt einer NdFeB-Legierung, kurz NdFeB, und beispielsweise aus einem keine Seltene Erde enthaltenden Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial, besonders vorteilhaft einer kostengünstigen Alnico-Legierung, kurz Alnico.
Fertigungstechnisch vorteilhaft werden die Kreisscheibenabschnitte 9 und 11, aus Permanentmagnetmaterial bestehend, zunächst in nicht magnetisiertem Zustand in die unmagnetischen Hülsen 17 eingesetzt und klebetechnisch fixiert, und dann in der Fassung 3 angebracht, wo mit einem äusseren starken Impulsfeld der Permanentmagnet 1 mit seinen Kreisscheibenabschnitte 9 und 11 in der Richtung 1' aufmagnetisiert wird, die parallel zur Vorzugsachse 21 einer magnetischen Anisotropie ist, mit der der Permanentmagnet 1 vorteilhaft ausgebildet ist. Diese Vorgehensweise wird vorteilhaft auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angewandt.
Der Permanentmagnet 1 weist ein zentrisches Durchgangsloch 23 mit einer Antriebs-/Dynamowelle 25 auf, deren Achse in der Rohrachse 3' der Fassung 3 liegt. Die Welle 25 ist mit der Wicklung 7 oder mit dem Permanentmagnet 1 fest verbunden und für eine Dreh- und/oder Linearbewegung in der Fassung 3 vorgesehen. Das Durchgangsloch 23 wird von zwei Aussparungen 23' und 23'' in den Kreisscheibenabschnitten 9 und 11 und deren Sehnenflächen 9' und 11' gebildet.
3 und 4 als Schnitt C-D hierzu zeigen eine dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 entsprechende und gegenüber diesem Ausführungsbeispiel erweiterte Bauform, bei der die Sehnenflächen 9' und 11' an eine bevorzugt aus zwei Abschnitten 19' und 19'' bestehende weichmagnetische Platte 19, vorzugsweise aus einem Eisenwerkstoff, grenzen und dabei ein Durchgangsloch 24 mit der Antriebs-/Dynamowelle 25 bilden.
Dabei kann bei der Fertigung der Teile 9 und 11 vorteilhaft die Anbringung der in 1 und 2 dargestellten Aussparungen 23' und 23'' an diesen Teilen entfallen.
5 und 6 sowie 7 als Schnitte E-F und G-H hierzu zeigen eine dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 entsprechende und gegenüber diesem Ausführungsbeispiel erweiterte Bauform.
Erfindungsgemäß besteht hierbei der Permanentmagnet 1 aus vier permanentmagnetischen Kreisscheibenabschnitten 9, 11 und 13, 15, die sich mit ihren Aussparungen 23' und 23'' aufweisenden Sehnenflächen 9', 11' und 13', 15' gegenüberstehen, wobei die Kreisscheibenabschnitte 9 und 11 aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen, beispielsweise 9 aus NdFeB und 11 aus Alnico, und die Kreisscheibenabschnitte 13 und 15 aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen, beispielsweise 13 aus Alnico und 15 aus NdFeB.
Die Kreisscheibenabschnitte 9 und 15, die sich nicht mit Sehnenflächen gegenüberstehen, bestehen aus dem gleichen Permanentmagnetmaterial, beispielsweise NdFeB, wobei die Kreisscheibenabschnitte 11 und 13, die sich nicht mit Sehnenflächen gegenüberstehen, aus dem gleichen Permanentmagnetmaterial bestehen, beispielsweise Alnico.
Die Volumina der Kreisscheibenabschnitte 9, 11, 13, 15 sind vorzugsweise gleich.
In dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 5, 6 und 7 wird insbesondere dann, wenn die Welle 25 und der damit fest verbundene Permanentmagnet 1 für eine Drehbewegung in der Fassung 3 vorgesehen sind, sehr vorteilhaft eine Auswuchtung des gesamten Permanentmagneten 1 erzielt.
In dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 5, 6 und 7 sind die Sehnenflächen 9', 11', 13', 15' parallel zueinander verlaufend senkrecht zur Magnetisierungsrichtung 1' des Permanentmagneten 1 angeordnet. Auch hier weist der Permanentmagnet 1 eine unmagnetische Hülse 17 auf, wie auch das von den Aussparungen 23' und 23'' gebildete Durchgangsloch 23.
In dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 5, 6 und 7 ist vorzugsweise ein Permanentmagnetmaterial ein Seltenerdpermanentmagnetmaterial, beispielsweise eine NdFeB-Legierung und vorteilhaft ein Permanentmagnetmaterial ein Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial, beispielsweise eine Alnico-Legierung.
8 und 9 sowie 10 als Schnitte I-J und K-L hierzu zeigen eine Bauform, die dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 sowie 7 entspricht, bei der als Weiterführung die Sehnenflächen 9', 11', 13' und 15' an eine bevorzugt aus zwei ein Durchgangsloch 24 bildenden Abschnitten 19' und 19'' bestehende weichmagnetische Platte 19, vorzugsweise aus einem Eisenwerkstoff, grenzen, wodurch für die Fertigung der Teile 9, 11, 13 und 15 vorteilhaft die Anbringung von Aussparungen in diesen Teilen für ein die Welle 25 aufnehmendes Durchgangsloch entfallen.
In der obigen Beschreibung gemachte Angaben zu einer der offenbarten Ausführungsformen gelten, soweit sinnvoll und in sinnvoller Übertragung, jeweils auch für andere Ausführungsformen. Insbesondere liegt in diesen Angaben keine Einschränkung.

Claims

Permanentmagnet für einen Elektroantrieb und/oder Dynamo, wobei sich der Permanentmagnet (1) in einer weichmagnetischen rohrartigen Fassung (3) befindet, derart, dass der in einer Richtung (1') magnetisierte Permanentmagnet (1) mit der Fassung (3) einen Luftspalt (5) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (7) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (1) mindestens aus zwei permanentmagnetischen Kreisscheibenabschnitten (9), (11) besteht, die sich mit ihren Sehnenflächen (9'), (11') gegenüberstehen, wobei die Kreisscheibenabschnitte (9) und (11) aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen.
Permanentmagnet nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (1) aus vier permanentmagnetischen Kreisscheibenabschnitten (9), (11) und (13), (15) besteht, die sich mit ihren Sehnenflächen (9'), (11') und (13'), (15') gegenüberstehen, wobei die Kreisscheibenabschnitte (9) und (11) aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen und die Kreisscheibenabschnitte (13) und (15) aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen, wobei die Kreisscheibenabschnitte (9) und (15), die sich nicht mit Sehnenflächen gegenüberstehen aus gleichem Permanentmagnetmaterial bestehen und wobei die Kreisscheibenabschnitte (11) und (13), die sich nicht mit Sehnenflächen gegenüberstehen aus gleichem Permanentmagnetmaterial bestehen.
Permanentmagnet nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehnenflächen (9'), (11'), (13'), (15') parallel zueinander verlaufend senkrecht zur Magnetisierungsrichtung (1') des Permanentmagnet (1) angeordnet sind.
Permanentmagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (1) eine unmagnetische Hülse (17) aufweist.
Permanentmagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehnenflächen (9'), (11'), (13'), (15') an eine weichmagnetische Platte (19) grenzen.
Permanentmagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnetmaterial ein Seltenerdpermanentmagnetmaterial ist.
Permanentmagnet nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Seltenerdpermanentmagnetmaterial eine NdFeB-Legierung ist.
Permanentmagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnetmaterial ein Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial ist.
Permanentmagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial eine Alnico-Legierung ist.
Permanentmagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Permanentmagnet (1) die Volumina der Kreisscheibenabschnitte (9), (11), (13), (15) gleich sind.