DE1102898B - Field magnet system for small electrical machines - Google Patents

Field magnet system for small electrical machines

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DE1102898B
DE1102898B DEST14553A DEST014553A DE1102898B DE 1102898 B DE1102898 B DE 1102898B DE ST14553 A DEST14553 A DE ST14553A DE ST014553 A DEST014553 A DE ST014553A DE 1102898 B DE1102898 B DE 1102898B
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DE
Germany
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permanent magnets
ring segment
magnet system
field magnet
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Pending
Application number
DEST14553A
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German (de)
Inventor
Werner Dunker
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17Stator cores with permanent magnets

Description

Feldmagnetsystem für kleine elektrische Maschinen Der Bedarf an kleinen elektrischen Maschinen, insbesondere kleinen batteriebetriebenen Gleichstrommotoren, wächst seit einigen Jahren stetig an. Der Grund hierfür ist nicht zuletzt die Entwicklung des Transistors., der dem Wunsch nach Unabhängigkeit von ortsfesten Spannungsquellen nachkommt und die Herstellung batteriebetriebener tragbarer Geräte, beispielsweise Plattenspieler, Tonbandgeräte u. ä., ermöglicht. Die Antriebsmotoren solcher Geräte sind Motoren mit permanentmagnetischer Felderregung. Ihre Eigenschaften werden zum großen Teil vom Aufbau ihres Magnetsystems bestimmt, wobei sich die Verwendung von oxydischen Magnetwerkstoffen als besonders vorteilhaft erwiesen hat.Field magnet system for small electrical machines The need for small electrical machines, especially small battery-operated DC motors, has been growing steadily for several years. The reason for this is not least the development of the transistor., the desire for independence from stationary voltage sources and the manufacture of battery-powered portable devices, for example Record players, tape recorders and the like. The drive motors of such devices are motors with permanent magnetic field excitation. Your properties will be used to largely determined by the structure of your magnet system, the use of oxidic magnetic materials have proven to be particularly advantageous.

Ist der Wicklungsträger solcher Maschinen ein genutetes, aus Dynamo-Blechen geschichtetes Läuferpaket, dann werden, unter anderem wegen des einfachen Aufbaues und der dabei geringen Streuverluste, die Erregermagnete gern direkt am Luftspalt zwischen Ständer und Läufer angeordnet, wobei die Magnete in der Regel die Form von Kreisringsegmenten haben. Der magnetische Rückschluß der so angeordneten Ständermagnete erfolgt bei den bekannten Ausführungen fast immer durch einen geschlossenen, die Magnete umgebenden Ring aus ferromagnetischem Material. Die ringseggmentförmigen Magnete werden dabei mit entgegengesetzten Polen. einander gegenüber an die Innenwand des Rückschlußringes geklebt oder geklemmt. Oxydmagnete sind nun keramische Werkstoffe, die nur mit relativ großen Maßtoleranzen hergestellt werden können. Eine nachträgliche Bearbeitung ist nur durch Schleifen möglich und deshalb sehr teuer. Sollen also unbearbeitete ringsegmentförmige Magnete aus oxydischem Werkstoff in eine geschlossene Hülse geklebt oder geklemmt werden, dann muß der Innendurchmesser der Hülse so groß gewählt werden, daß unter Berücksichtigung eines Mindestluftspaltes zwischen Läufer und Magnet alle Krümmungs.- und Dickentoleranzen der Magnetsegmente abgefangen werden können. Dies führt zwangläufig zu stark schwankenden und einseitig sehr unterschiedlichen Luftspaltabmessungen und dementsprechend zu ungünstigen und stark streuenden Motoreigenschaften.The winding carrier of such machines is a grooved, made of dynamo sheets layered rotor package, then, among other things, because of the simple structure and the low leakage losses, the excitation magnets like directly at the air gap arranged between stator and rotor, the magnets usually having the shape of annulus segments. The magnetic return of the stator magnets arranged in this way is almost always done in the known designs by a closed, the Magnets surrounding ring made of ferromagnetic material. The ring segment-shaped Magnets are doing this with opposite poles. opposite each other on the inner wall of the return ring glued or clamped. Oxide magnets are now ceramic materials, which can only be manufactured with relatively large dimensional tolerances. A subsequent one Machining is only possible by grinding and is therefore very expensive. So should unprocessed ring segment-shaped magnets made of oxidic material in a closed Sleeve glued or clamped, then the inner diameter of the sleeve must be so large be chosen that taking into account a minimum air gap between runners and magnet all curvature and thickness tolerances of the magnet segments are intercepted can. This inevitably leads to strongly fluctuating and one-sidedly very different Air gap dimensions and, accordingly, unfavorable and widely scattered engine properties.

Es ist auch eine Anordnung bekannt, bei der die Magnete an den Schenkeln eines federnden Eisenrückschlußbügels befestigt sind, wobei der Bügel gegen einen Ring von festem Innendurchmesser auffedert. Auch diese Anordnung bietet keine Möglichkeit, die großen Magnettoleranzen und die damit verbundenen unterschiedlichen Luftspaltverhältnisse auszugleichen.An arrangement is also known in which the magnets are attached to the legs a resilient iron yoke bracket are attached, the bracket against a Ring of fixed inner diameter springs open. This arrangement also does not offer the possibility of the large magnet tolerances and the associated different air gap ratios balance.

Um die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden, wird ein Feldmagnetsystem für kleine elektrische Maschinen, insbesondere für Präzisionsmotoren, mit mindestens zwei ringsegmentförmi,gen Dauermagneten, vorzugsweise aus oxydischem Werkstoff, und mindestens zwei ringsegmentförmigen ferromagnetischen Rückschlußschalen, welche die Dauermagnete umgeben, vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß durch Umspritzen mit Kunststoff die Dauermagnete und Rückschlußschalen einen Bauteil bilden. Bei geeigneter Wahl der Biegeradien der ringsegmentförmigen Rückschlußschalen ist es auf diese Weise möglich, die Maßtoleranzen der ringsegmentförmigen Dauermagnete so abzufangen, daß stets .ein gleicher Luftspalt zwischen Läufer und Magnet vorhanden ist und daß der Gesamtluftspalt, der aus dem Luftspalt zwischen Läufer und Magnet und dem Luftspalt zwischen Magnet und Rückschluß gebildet wird, sich nur unbedeutend ändert. In Ausgestaltung der Erfindung werden die Stoßstellen der Rückschlußschalen in den Bereich der Dauermagnete - vorzugsweise in deren Mitte - gelegt. Die Dauermagnete sind außerdem in der Länge kleiner als die ringsegmentförmigen Rückschlußschalen. Die Rückschlußschalen weisen an ihren Stirnflächen Aussparungen auf, die dazu dienen, diese mit dein. Dauermagneten durch Kunststoff zu verankern. Außerdem ist bei Verwendung von zwei bzw. vier Polen der Zentrierwinkel, der die ringsegmentförmigen Dauermagnete einschließt, kleiner als 180° bzw. 90°.In order to avoid the disadvantages of the known arrangements, a Field magnet system for small electrical machines, especially for precision motors, with at least two ring segment-shaped permanent magnets, preferably made of oxidic Material, and at least two ring segment-shaped ferromagnetic yoke shells, which surround the permanent magnets, proposed in the case of the invention by overmolding the permanent magnets and yoke shells form one component with plastic. at It is a suitable choice of the bending radii of the ring segment-shaped return shells in this way possible, the dimensional tolerances of the ring segment-shaped permanent magnets to be intercepted in such a way that there is always an equal air gap between rotor and magnet and that the total air gap resulting from the air gap between rotor and magnet and the air gap between magnet and yoke is only insignificant changes. In an embodiment of the invention, the joints of the back yoke shells in the area of the permanent magnets - preferably in the middle - placed. The permanent magnets are also shorter in length than the ring segment-shaped back yoke shells. The return shells have recesses on their end faces which serve to this with your. Anchoring permanent magnets through plastic. Also, when using of two or four poles the centering angle, which the ring segment-shaped permanent magnets includes less than 180 ° or 90 °.

Fig. 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für ein zweipoliges Magnetsystem.Figs. 1 to 4 show an embodiment of the invention for a two-pole magnet system.

Fig. 1 zeigt in Grund- und Aufriß eine ringsegmentförmige Schale 3, die sogenannte Rückschlußschale, die beispielsweise durch Schneiden und Biegen von Tiefziehblech hergestellt sein kann. Die Aussparungen 1 dienen als Durchflußkanäle für den Kunststoff während des Spritzvorganges und ermöglichen eine mechanisch feste Verankerung zwischen den Dauermagneten4, den Rückschlußschalen3 und dem Kunststoff 5, wie dies Fig. 4 erkennen läßt, die das fertig umspritzte Magnetsystem zeigt.Fig. 1 shows in plan and elevation a ring segment-shaped shell 3, the so-called back yoke shell, which is made, for example, by cutting and bending Deep-drawn sheet can be made. The recesses 1 serve as flow channels for the plastic during the injection process and enable a mechanically firm anchoring between the permanent magnets4, the yoke shells3 and the plastic 5, as can be seen in FIG. 4, which is the finished, overmolded magnet system shows.

Fig. 2 zeigt in Grund- und Aufriß den Dauermagnetkörper4, der vorzugsweise im Preß- und Sinterverfahren aus oxydischem Werkstoff hergestellt ist.Fig. 2 shows in plan and elevation the permanent magnet body 4, which is preferably is made of oxidic material in the pressing and sintering process.

Fig.3 zeigt, wie die ringsegmentförmigen Dauermagnete4 und die ringsegmentförmigen Rückschlußschalen 3 vor dem Verspritzen zusammengefügt werden. Die Teile haften infolge der magnetischen Kräfte am ferromagnetischen Kern einer Spritzform. An den Stoßstellen 2 der Schalen 3 bleibt ein Luftspalt, der so groß gewählt sein muß, daß bei ungünstiger Lage der Masse der Magnete4 im zulässigen Toleranzfeld kein Spalt zwischen den Magneten 4 und den Schalen 3 entstehen kann, wenn die Magnete4 mit ihrer Innenfläche fest an dem Formkern anliegen. Ist die Spritzform so konstruiert, daß während des Spritzvorganges der Materialfluß von außen nach innen erfolgt, so werden die Schalen infolge des Flüssigkeitsdruckes so fest gegen die Magnete und diese wieder gegen den Formkern gedrückt, daß kein Kunststoff zwischen Formkern und Magnet bzw. Magnet und Schalen fließen kann.Fig.3 shows how the ring segment-shaped permanent magnets4 and the ring segment-shaped Back yoke shells 3 are joined together before spraying. The parts stick due to the magnetic forces on the ferromagnetic core of an injection mold. To the Joints 2 of the shells 3 remain an air gap, which must be chosen so large that that in the case of an unfavorable position of the mass of the magnets4 in the permissible tolerance field no Gap between the magnets 4 and the shells 3 can arise when the magnets 4 rest firmly against the mandrel with their inner surface. Is the injection mold designed in such a way that that during the spraying process the material flow takes place from the outside to the inside, so the shells become so tight against the magnets and due to the pressure of the liquid this again pressed against the mold core that no plastic between the mold core and magnet or magnet and shells can flow.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Feldmagnetsystem für kleine elektrische Maschinen, insbesondere Präzisionsmotoren, mit mindestens zwei ringsegmentförmigenDauermagneten, vorzugsweise aus oxydischem Werkstoff, und mindestens zwei ringsegmentförmigen ferromagnetischen Rückschlußschalen, welche die Dauermagnete umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umspritzen mit Kunststoff (5) die Dauermagnete (4) und Rückschlußschalen (3) einen Bauteil bilden. PATENT CLAIMS: 1. Field magnet system for small electrical machines, in particular precision motors, with at least two ring segment-shaped permanent magnets, preferably made of oxidic material, and at least two ring segment-shaped ferromagnetic yoke shells which surround the permanent magnets, characterized in that the permanent magnets (4 ) and yoke shells (3) form one component. 2. Feldmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen (2) der ringsegmentförmigen Rückschlußschalen (3) im Bereich der Dauermagnete (4), vorzugsweise in der Mitte derselben, liegen. 2. Field magnet system according to claim 1, characterized in that that the joints (2) of the ring segment-shaped back yoke shells (3) in the area the permanent magnets (4), preferably in the middle of the same, lie. 3. Feldmagnetsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Dauermagnete (4) kleiner als die der ringsegmentförmigen Rückschlußschalen (3) ist. 3. Field magnet system according to claim 1 and 2, characterized in that the length of the permanent magnets (4) is smaller than that of the ring segment-shaped back yoke shells (3). 4. Feldmagnetsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringsegmentförmigen Rückschlußschalen (3) an ihren Stirnflächen Aussparungen (1) aufweisen, die dazu dienen, diese mit den Dauermagneten (4) durch den Kunststoff (5) zu verankern. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 554 351, 804 694; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1766 609; österreichische Patentschrift Nr. 88 552; britische Patentschrift Nr. 792 400; USA.-Patentschrift Nr. 1958 043.4. Field magnet system according to claim 1 and 2, characterized in that the ring segment-shaped yoke shells (3) have recesses (1) on their end faces which serve to anchor them with the permanent magnets (4) through the plastic (5). Considered publications: German Patent Specifications No. 554 351, 804 694; German utility model No. 1766 609; Austrian Patent No. 88 552; British Patent No. 792,400; U.S. Patent No. 1958 043.
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