DE102012007726A1

DE102012007726A1 - Permanentmagnet für einen Elektromotor und / oder Dynamo

Info

Publication number: DE102012007726A1
Application number: DE201210007726
Authority: DE
Inventors: Otto Stemme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2013-10-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Permanentmagnet für einen Elektromotor und/oder Dynamo, wobei sich der Permanentmagnet in einer weichmagnetischen rohrartigen Fassung, bevorzugt aus einem Eisenwerkstoff, befindet, derart, dass der diametral magnetisierte Permanentmagnet mit der Fassung einen Luftspalt zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung bildet, wobei der Permanentmagnet aus einem permanentmagnetischen Kern und mindestens zwei permanentmagnetischen Schalen zusammengesetzt ist, wobei der Kern und die Schalen 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 Motor- 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 Elektromotors und/oder Dynamo.
Mit abnehmender Verfügbarkeit und steigenden Preisen des Ausgangsmaterials, beispielsweise Neodym, muss mit steigenden Herstellkosten für den Permanentmagnet und damit für das Endprodukt Elektromotor 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 Patentanspruch 1 gelöst. Durch die genannten Merkmale wird mit der Ausbildung des Kerns 9 oder der Schalen 11, 13 bevorzugt aus einem hochwertigen, die Eigenschaften des Permanentmagneten bestimmenden und einem kostengünstigen Permanentmagnetmaterial, eine deutliche Reduzierung der Materialkosten des Permanentmagneten 1 insgesamt erzielt.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Unteransprüchen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen, jeweils in schematischer Wiedergabe,
1 den Grundaufbau eines Magnetsystems mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagneten als Schnittdarstellung,
2 eine Draufsicht des Kerns gemäß 1 unter darstellungstechnisch vereinfachender Weglassung der Schalen, der elektrischen Wicklung und der weichmagnetischen Fassung,
3 den Grundaufbau eines Magnetsystems mit einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagneten als Schnittdarstellung,
4 einen Schnitt A-B der Ausführungsformen gemäß 1 und 3.
1 zeigt eine Schnittdarstellung mit einem Permanentmagneten 1 für einen Elektromotor 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' magnetisierte Permanentmagnet 1 mit der Fassung 3 einen Luftspalt 5 zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung 7 bildet.
Erfindungsgemäß ist der Permanentmagnet 1 aus einem permanentmagnetischen Kern 9 und mindestens zwei permanentmagnetischen Schalen 11 und 13 zusammengesetzt, wobei der Kern 9 und die Schalen 11, 13 aus unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien bestehen.
Der Kern 9 besteht vorteilhaft aus einem mindestens eine Seltene Erde enthaltenden Seltenerdpermanentmagnetmaterial, wobei die Schalen 11, 13 vorzugsweise aus einem keine Seltene Erde enthaltenden Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial bestehen, beispielsweise aus einer Alnico-Legierung. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagnet 1 weist der Kern 9 magnetisch vorteilhaft ein Volumen auf, das mindestens gleich dem Gesamtvolumen der Schalen 11, 13 ist. Das Seltenerdpermanentmagnetmaterial ist bevorzugt eine NdFeB-Legierung, oder vorteilhaft eine Dysprosium-Legierung oder eine Samarium-Legierung.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagnet 1 bestehen die Schalen 11, 13 aus einem Seltenerdpermanentmagnetmaterial, wobei der Kern 9 vorzugsweise aus einem Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial, beispielsweise aus einer Alnico-Legierung besteht. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Permanentmagnet 1 weisen die Schalen 11, 13 magnetisch vorteilhaft ein Gesamtvolumen auf, das mindestens gleich dem Volumen des Kerns 9 ist. Das Seltenerdpermanentmagnetmaterial ist bevorzugt eine NdFeB-Legierung, oder vorteilhaft eine Dysprosium-Legierung oder eine Samarium-Legierung.
Gemäß der erfindungsgemäßen Darstellung von 1 weist der Kern 9, zylinderförmig ausgebildete Flächen 9', 9'' auf, die an die Schalen 11, 13 grenzen, wobei der Kern 9 ein zu den Flächen 9', 9'' zentrisches bohrungsartig ausgebildetes Durchgangsloch 15 mit einer Motor-/Dynamowelle 15' aufweist, deren Achse in der Rohrachse 3' der Fassung 3 liegt. Die Welle 15' ist mit der Wicklung 7 oder mit dem Permanentmagnet 1 fest verbunden und für eine Dreh- und/oder Linearbewegung in der Fassung 3 vorgesehen.
In besonders vorteilhafter Ausbildung des erfindungsgemäßen Permanentmagneten 1 weist der Kern 9 Nocken 17, 19 auf, deren Deckflächen 17', 17'' und 19', 19'' an die Schalen 11, 13 grenzen.
Die Deckflächen 17', 17'' und 19', 19'' liegen vorzugsweise senkrecht zu einer Richtung 1', in der der aus Kern 9 und den Schalen 11, 13 zusammengesetzte Permanentmagnet 1 magnetisiert ist.
Der aus dem Kern 9 und den Schalen 11, 13 zusammengesetzte Permanentmagnet 1 weist besonders vorteilhaft eine magnetische Anisotropie auf, mit einer gemeinsamen Vorzugsachse 21, wobei die Richtung 1', in der der Permanentmagnet magnetisiert ist, in der Vorzugsachse 21 liegt.
In dem erfindungsgemäß aus dem Kern 9 und den Schalen 11, 13 zusammengesetzten Permanentmagnet 1 gemäß 1 wird eine starke magnetische Kopplung zwischen dem Kern 9 und den Schalen 11, 13 erzielt, durch die bei den Schalen 11, 13, beispielsweise aus einer Alnico-Legierung, weitgehend die magnetischen Eigenschaften des Kerns, vorteilhaft aus einer NdFeB-Legierung, erreicht werden.
Dabei wird durch den teilweisen Ersatz der NdFeB-Legierung durch eine kostengünstige Alnico-Legierung kostenintensives NdFeB-Volumen eingespart, beispielsweise etwa 50%, und eine deutliche Reduzierung der Materialkosten des Permanentmagnet 1 erzielt.
2 zeigt eine Draufsicht des Kerns 9 gemäß 1 mit den Nocken 17 und 19, unter darstellungstechnisch vereinfachender Weglassung der Schalen 11 und 13, der elektrischen Wicklung 7 und der Fassung 3.
3 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform des Permanentmagneten gemäß 1 bei dem die Nocken 17 und 19 weggelassen sind.
4 zeigt einen Schnitt A-B der Ausführungsformen gemäß 1 und 3.

Claims

Permanentmagnet für einen Elektromotor 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) aus einem permanentmagnetischen Kern (9) und mindestens zwei permanentmagnetischen Schalen (11, 13), aus gegenüber dem Kern (9) unterschiedlichen Permanentmagnetmaterialien zusammengesetzt ist.
Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (9) aus einem Seltenerdpermanentmagnetmaterial besteht.
Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (11, 13) aus einem Seltenerdpermanentmagnetmaterial bestehen.
Permanentmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (11, 13) aus einem Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial bestehen.
Permanentmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (9) aus einem Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial besteht.
Permanentmagnet nach einem der Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Seltenerdpermanentmagnetmaterial eine NdFeB-Legierung ist.
Permanentmagnet nach einem der Ansprüche 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtseltenerdpermanentmagnetmaterial eine Alnico-Legierung ist.
Permanentmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (9) ein Volumen aufweist, das mindestens gleich dem Gesamtvolumen der Schalen (11, 13) ist.
Permanentmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (11, 13) ein Gesamtvolumen aufweisen, das mindestens gleich dem Volumen des Kerns (9) ist.
Permanentmagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (9) Nocken (17, 19) aufweist, deren senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung (1') verlaufende Deckflächen (17', 17'', 19', 19'') an die Schalen (11, 13) grenzen.