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.