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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Motorentechnik und insbesondere eine Rotorstruktur eines Permanentmagnetmotors.
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Stand der Technik
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In der zuvor eingereichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
102019130986.7 wurde vom Erfinder die technische Lehre angegeben, ein Halbach-Array für die Anordnung der Magneten des Motorrotors zu verwenden, um das Drehmoment des Motors zu erhöhen, den Magnetflussverlust zu reduzieren und den Eisenverlust zu verringern. Der Erfinder gibt sich jedoch mit dem Erreichten nicht zufrieden und widmet sich weiterhin der Forschung und hat nun die vorliegende Erfindung hervorgebracht, welche Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist..
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotorstruktur des Permanentmagnetmotors bereitzustellen, durch die die Leistungsdichte verbessert werden kann, der Eisenverlust verringert werden kann und die Kosten gesenkt werden können.
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Technische Lösung
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Zur Lösung der Aufgabe werden mehrere hintereinander entlang der Umfangsrichtung im Rotor des Motors angeordnete erste Permanentmagneten an verschiedenen Magnetpolen des Magnetfelds angeordnet, wobei die Austrittsrichtungen der Magnetflüsse aller ersten Permanentmagneten zur Führung des Magnetflusses der jeweiligen Magnetpole auf den Kreismittelpunkt des Rotors des Motors gerichtet sind.
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Die erfindungsgemäße Rotorstruktur eines Permanentmagnetmotors umfasst einen Rotor und mehrere im Rotor befindliche Magnetgruppen, wobei der Rotor einen ringförmigen Körperabschnitt aufweist, wobei alle Magnetgruppen hintereinander entlang des Umfangs des Rotors im Körperabschnitt angeordnet sind und ferner jeweils einen ersten Permanentmagneten aufweisen, wobei alle ersten Permanentmagneten hintereinander im Körperabschnitt entlang der Umfangsrichtung des Körperabschnitts angeordnet sind und die erste Richtung, in der der Magnetfluss des jeweiligen ersten Permanentmagneten austritt, auf den Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts gerichtet ist.
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Ferner besteht eine jeweilige Magnetgruppe aus einem ersten Permanentmagneten, einem zweiten Permanentmagneten und einem dritten Permanentmagneten, wobei bei der jeweiligen Magnetgruppe der zweite Permanentmagnet und der dritte Permanentmagnet in einem vorgegebenen Winkel voneinander beabstandet um den Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts herum radial im Körperabschnitt angeordnet sind und sich zwischen dem ersten Permanentmagneten der zugehörigen Magnetgruppe und dem ersten Permanentmagneten der benachbarten Magnetgruppe befinden, wobei gleichzeitig die zweite Richtung, in der der Magnetfluss des jeweiligen zweiten Permanentmagneten austritt, auf den jeweiligen dritten Permanentmagneten gerichtet ist und die dritte Richtung, in der der Magnetfluss des jeweiligen dritten Permanentmagneten austritt, auf den jeweiligen zweiten Permanentmagneten gerichtet ist, sodass bei der jeweiligen Magnetgruppe der Magnetfluss durch die durch den jeweiligen zweiten Permanentmagneten und den jeweiligen dritten Permanentmagneten bewirkte Führung in Richtung weg vom Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts austritt. Anschließend tritt der Magnetfluss durch die durch den jeweiligen ersten Permanentmagneten bewirkte Führung in Richtung hin zum Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts aus, um die oben genannten vorteilhaften Effekte der Erhöhung der Leistungsdichte, der Verringerung des Eisenverlusts und der Senkung der Kosten zu erzielen.
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Zur Steuerung der Konzentration der Magnetkraft liegt ferner bei der jeweiligen Magnetgruppe der Winkelursprung des jeweiligen zweiten Permanentmagneten und des jeweiligen dritten Permanentmagneten zwischen der jeweiligen Magnetgruppe und dem Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts, wobei ferner die Rotorstruktur des Permanentmagnetmotors mehrere Räume für die magnetische Barriere umfassen kann, die jeweils im Körperabschnitt vorgesehen sind und die dem Zentrum nahen Enden des jeweiligen zweiten Permanentmagneten und des jeweiligen dritten Permanentmagneten, die sich in der Nähe des Krümmungsmittelpunkts des Körperabschnitts befinden, aufnehmen, wobei ferner bei der jeweiligen Magnetgruppe der Mindestabstand zwischen den vom Zentrum entfernten Enden des zweiten Permanentmagneten und des dritten Permanentmagneten, die weit vom Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts entfernt sind, als erster Abstand definiert ist, wobei in der gleichen radialen Position des Körperabschnitts der nächste Abstand zwischen dem jeweiligen zweiten Permanentmagneten und dem dritten Permanentmagneten der jeweiligen anderen benachbarten Magnetgruppe als zweiter Abstand definiert ist, wobei das Verhältnis zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand zwischen 1 zu 1 und 1 zu 2 liegt.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Vorderansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine teilweise Vorderansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 4 ein Magnetfelddiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 5 ein Magnetfelddiagramm gemäß dem Stand der Technik.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Es wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Rotorstruktur des Permanentmagnetmotors (10) primär einen Rotor (20), mehrere Magnetgruppen (30) und mehrere Räume für die magnetische Barriere (40).
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Der Rotor (20) weist einen herkömmlichen Aufbau auf und besteht aus mehreren Siliziumstahlblechen, die hintereinander gestapelt sind. Beim Aufbau ist ein Körperabschnitt (21) vorgesehen, wobei der Körperabschnitt (21) ein ringförmiger Körper mit einer geeigneten axialen Länge ist, wobei ein zwischen der inneren Ringfläche und der äußeren Ringfläche befindlicher Wandkörper zur Anordnung der Magnetgruppen (30) und der Räume für die magnetische Barriere (40) dient.
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Alle Magnetgruppen (30) sind hintereinander entlang des Umfangs des Körperabschnitts (21) im Wandkörper des Körperabschnitts (21) eingebettet und weisen jeweils einen ersten Permanentmagneten (31) auf, wobei alle ersten Permanentmagneten (31) hintereinander entlang des Umfangs des Körperabschnitts (21) im Wandkörper des Körperabschnitts (21) eingebettet sind, wobei die erste Richtung (D1), in der der Magnetfluss des jeweiligen ersten Permanentmagneten (31) austritt, auf den Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts (21) gerichtet ist. Auf diese Weise kann das jeweilige Magnetfeld während der Rückkehr durch den jeweiligen ersten Permanentmagneten (31) geführt werden, wodurch die Leistungsdichte einer Motorvorrichtung, bei der die Rotorstruktur des Permanentmagnetmotors (10) als Bestandteil verwendet wird, erhöht werden kann.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht eine jeweilige Magnetgruppe (30) aus einem ersten Permanentmagneten (31), einem zweiten Permanentmagneten (32) und einem dritten Permanentmagneten (33), wobei der jeweilige zweite Permanentmagnet (32) und der jeweilige dritte Permanentmagnet (33) jeweils in einem spitzen Winkel voneinander beabstandet in dem Wandkörper des Körperabschnitts (21) eingebettet sind, wobei sich deren jeweiliger Winkelursprung (C) zwischen der jeweiligen Magnetgruppe (30) und dem Krümmungsmittelpunkt des Körperabschnitts (21) befindet, sodass sich der jeweilige zweite Permanentmagnet (32) und der jeweilige dritte Permanentmagnet (33), die eine V-Form bilden, auf einer Seite des ersten Permanentmagneten (31) befinden, wobei sich der jeweilige zweite Permanentmagnet (32) zwischen dem jeweiligen ersten Permanentmagneten (31) und dem jeweiligen dritten Permanentmagneten (33) befindet. Insgesamt befinden sich der zweite Permanentmagnet (32) und der dritte Permanentmagnet (33) einer jeweiligen Magnetgruppe (30), die zusammen eine V-Form bilden, zwischen dem ersten Permanentmagneten (31) der zugehörigen Magnetgruppe (30) und dem ersten Permanentmagneten (31') der benachbarten anderen Magnetgruppe (30').
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Ferner haben ein jeweiliger zweiter Permanentmagnet (32) und ein jeweiliger dritter Permanentmagnet (33) in radialer Richtung des Körperabschnitts (21) jeweils eine rechteckige Form mit geeigneter Länge, wobei ein jeweiliger erster Permanentmagnet (31) eine rechteckige Form mit einer etwas kürzeren Länge in derselben Richtung aufweist, wobei die lange Achse eines jeweiligen ersten Permanentmagneten (31) senkrecht zur radialen Richtung des Körperabschnitts (21) ist und jeweils ein spitzer Winkel zwischen der langen Achse eines jeweiligen zweiten Permanentmagneten (32) bzw. eines jeweiligen dritten Permanentmagneten (33) und der radialen Richtung des Körperabschnitts (21) ausgebildet ist.
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Bei der jeweiligen Magnetgruppe (30) ist die zweite Richtung (D2), in der der Magnetfluss des jeweiligen zweiten Permanentmagneten (32) austritt, auf den jeweiligen dritten Permanentmagneten (33) gerichtet, wobei die dritte Richtung (D3), in der der Magnetfluss des jeweiligen dritten Permanentmagneten (33) austritt, auf den zweiten Permanentmagneten (32) gerichtet ist, sodass das Magnetfeld der jeweiligen Magnetgruppe (30) - wie in 3 durch die gepunktete Linie gezeigt - so sein kann, dass es zwischen dem jeweiligen zweiten Permanentmagneten (32) und dem jeweiligen dritten Permanentmagneten (33) austritt und dann durch den jeweiligen ersten Permanentmagneten (31) und den ersten Permanentmagneten (31) der dem jeweiligen dritten Permanentmagneten (33) benachbarten anderen Magnetgruppe (30) geführt wird und zurückkehrt, sodass für das Magnetfeld der jeweiligen Magnetgruppe (30) ein besserer Konzentrationseffekt erzielt wird.
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Ferner ist bei der jeweiligen Magnetgruppe (30) der nächste Abstand zwischen den vom Zentrum entfernten Enden (321), (331) des zweiten Permanentmagneten (32) bzw. des dritten Permanentmagneten (33), die weit vom Winkelursprung (C) entfernt sind, als erster Abstand (L1) definiert, wobei in der gleichen radialen Position des Körperabschnitts (21) der nächste Abstand zwischen dem vom Zentrum entfernten Ende (321) des jeweiligen zweiten Permanentmagneten (32) und dem vom Zentrum entfernten Ende (331") des dritten Permanentmagneten (33") der anderen benachbarten Magnetgruppe (30") als zweiter Abstand (L2) definiert ist, wobei das Verhältnis zwischen dem ersten Abstand (L1) und dem zweiten Abstand (L2) zwischen 1 zu 1 und 1 zu 2 liegt, d. h. L2/L1 = 1 bis 2.
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Der jeweilige Raum für die magnetische Barriere (40) ist ein Durchgangsloch, das sich entlang der axialen Richtung des Körperabschnitts (21) erstreckt und durch den Wandkörper des Körperabschnitts (21) hindurchgeht, wobei sich jedes Paar von Räumen für die magnetische Barriere (40) zwischen den jeweiligen benachbarten ersten Permanentmagneten (31) befindet, wobei gleichzeitig die dem Zentrum nahen Enden (322), (332) des jeweiligen zweiten Permanentmagneten (32) und des jeweiligen dritten Permanentmagneten (33), die sich in der Nähe des jeweiligen Winkelursprungs (C) befinden, in die entsprechenden Räume für die magnetische Barriere (40) hineinragen.
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Durch die Zusammensetzung der obigen Komponenten tritt bei der Rotorstruktur des Permanentmagnetmotors (10) zum einem der jeweilige Magnetfluss durch den jeweiligen zweiten Permanentmagneten (32) und den jeweiligen dritten Permanentmagneten (33) aus und zum anderen wird der jeweilige Magnetfluss durch den jeweiligen ersten Permanentmagneten (31) zurückgeführt, sodass für das Magnetfeld der jeweiligen Magnetgruppe (30) jeweils ein besserer Konzentrationseffekt erzielt wird. Der Vergleich zwischen dem in 4 gezeigten Magnetfelddiagramm des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem in 5 gezeigten Magnetfelddiagramm einer herkömmlichen Technik beweist, dass mit der Erfindung tatsächlich der vorteilhafte Effekt der Erhöhung der Motorleistung erzielt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- (10)
- Rotorstruktur eines Permanentmagnetmotors
- (20)
- Rotor
- (21)
- Körperabschnitt
- (30), (30'), (30")
- Magnetgruppe
- (31), (31')
- erster Permanentmagnet
- (32)
- zweiter Permanentmagnet
- (33), (33")
- dritter Permanentmagnet
- (321), (331), (331")
- vom Zentrum entferntes Ende
- (322), (332)
- dem Zentrum nahes Ende
- (40)
- Raum für die magnetische Barriere
- (C)
- Winkelursprung
- (D1)
- erste Richtung
- (D2)
- zweite Richtung
- (D3)
- dritte Richtung
- (L1)
- erster Abstand
- (L2)
- zweiter Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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