DE112011102663T5

DE112011102663T5 - Mounting a permanent magnet in the rotor of a hybrid synchronous electric motor

Info

Publication number: DE112011102663T5
Application number: DE112011102663T
Authority: DE
Inventors: Mirko Petrovcic; Bojan Lapanja
Original assignee: Hidria Institut Klima doo
Current assignee: Hidria Rotomatika doo
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2012021110A2; WO2012021110A3; SI23463A

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind die Montierung und der Schutz von Dauermagneten, die in den Rotor eines Synchronmotors eingeführt sind, um das Start- bzw. Anlaufdrehmoment und die Ausbeute bzw. das Leistungsvermögen des Synchronmotors zu vergrößern. Magnete (5) sind frei in Nuten (3) des Rotors eingeführt, wobei deren Bewegung in axialer Richtung wenigstens auf einer Seite eines Rotorkernes (1) durch einen inneren Sicherungsring (6), der in den Sicherungsring (6) eingeführt ist, und eine Nut (10), die für eine etwaige Federunterlegscheibe (7) vorgesehen ist, begrenzt wird, wobei die Nut (10) in dem Käfigabschnitt vor den Nuten für die Magnete (5) angeordnet ist.The invention relates to the mounting and protection of permanent magnets which are inserted into the rotor of a synchronous motor to increase the starting torque and the performance of the synchronous motor. Magnets (5) are freely inserted in grooves (3) of the rotor, wherein their movement in the axial direction at least on one side of a rotor core (1) by an inner locking ring (6) which is inserted into the locking ring (6), and a Groove (10), which is provided for a possible spring washer (7) is limited, wherein the groove (10) in the cage portion in front of the grooves for the magnets (5) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft die Montierung eines Dauermagneten in dem Rotor eines Hybridsynchron-Line-Start-Elektromotors und insbesondere den Aufbau und die Herstellung des Rotors eines Synchron-Line-Start-Elektromotors mit einem Läuferkäfig und Dauermagneten mit Anordnung in dem Rotor und Montierung mit zwei inneren Sicherungsringen entsprechend dem Standard DIN 472 (60) .The invention relates to the mounting of a permanent magnet in the rotor of a hybrid synchronous line-start electric motor, and more particularly to the construction and manufacture of the rotor of a synchronous line-start electric motor with a rotor cage and permanent magnet with arrangement in the rotor and mounting with two inner Circlips according to the Standard DIN 472 (60) ,

Bekannte Lösungen sind in den Patentdruckschriften US 6,954,018 B2 , US 5,350,958 A , US 5,581,140 A , US 5,936,323 A , US 6,727,627 B offenbart. Diese Lösungen sehen jedoch keine zerlegbare Baugruppe bzw. Anordnung aus dem Rotor und den Dauermagneten vor. Die in diesen Patenten bereitgestellten Lösungen beinhalten keine Variante mit dem inneren Sicherungsring der vorliegenden Erfindung.Known solutions are in the patent documents US 6,954,018 B2 . US 5,350,958 A . US 5,581,140 A . US 5,936,323 A . US 6,727,627 B disclosed. However, these solutions do not provide a demountable assembly or arrangement of the rotor and the permanent magnet. The solutions provided in these patents do not involve a variant with the inner snap ring of the present invention.

Zweck und Ziel des vorliegenden Patentes ist eine Lösung hinsichtlich eines Aufbaus des Rotors mit Permanentmagneten, wobei die Lösung zwei innere Sicherungsringe umfasst, die Nachfolgendes sicherstellen: einen nicht verringerten Querschnitt des Rotorkernes infolge der ausgewählten Montiertechnik, die Unabhängigkeit des Querschnittes und des Widerstandes bzw. der Beständigkeit von Rotorläuferkäfigringen von der ausgewählten Montiertechnik der inneren Sicherungsringe, die Entfernung aller ferromagnetischen Verunreinigungen, die vorhanden sind oder während der technologischen Verfahren zur Rotorherstellung vor der Montierung der Dauermagneten auftreten, die Montierung von vormagnetisierten Dauermagneten in dem Rotorkern, nachdem der gesamte Rotor hergestellt und sämtliche mechanischen Vorgänge an dem Rotor vorgenommen worden sind, die Montierung von inneren Sicherungsringen ohne Beeinträchtigung des Querschnittes des Rotorkernes, zerlegbare koppelnde Rotormagnete und ein dadurch mögliches Warten, das heißt Ersetzen von Rotormagneten ohne Verwendung irgendwelcher technologischer Verfahren, die ökologische Zerlegung des Rotors, das heißt die Trennung der Dauermagneten von den übrigen Komponenten oder der Rotoranordnung bzw. Rotorbaugruppe ohne aufwändige Zerlegetechniken oder energieaufwändige Verfahren und gegebenenfalls unter Verwendung von Feder- oder anderen Stützplatten zur Beseitigung des Zwischenraumes infolge von Herstellungstoleranzen zwischen der Rotorkernlänge und der Länge der Dauermagneten.The purpose and aim of the present patent is a solution with respect to a structure of the rotor with permanent magnets, wherein the solution comprises two inner circlips ensuring the following: an unreduced cross section of the rotor core as a result of the selected mounting technique, the independence of the cross section and the resistance Resistance of rotor rotor cage rings from the selected mounting technique of the inner circlips, the removal of any ferromagnetic contaminants present or encountered during the rotor manufacturing technological process prior to the permanent magnets mounting, the mounting of pre-magnetized permanent magnets in the rotor core after the entire rotor has been manufactured and all mechanical operations on the rotor have been made, the mounting of inner circlips without affecting the cross section of the rotor core, separable coupling rotor magnets and a dadu rch possible waiting, that is replacement of rotor magnets without using any technological methods, the ecological decomposition of the rotor, that is the separation of the permanent magnet from the other components or the rotor assembly or rotor assembly without complex disassembly techniques or energy-consuming processes and optionally using spring or other support plates to eliminate the gap due to manufacturing tolerances between the rotor core length and the length of the permanent magnet.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst.The object of the invention is achieved by the independent claim.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und der begleitenden Zeichnung beschrieben und dargestellt, die sich wie folgt zusammensetzt.The invention will be described and illustrated by means of an embodiment and the accompanying drawing, which is composed as follows.

1 ist ein Aufriss eines Motorrotors mit einem veränderten Läuferkäfigring, der für die Montierung eines Magneten und eines inneren Sicherungsringes ausgelegt ist. 1 is an elevation of a motor rotor with a modified rotor cage ring, which is designed for the mounting of a magnet and an inner retaining ring.

2 ist ein Querschnitt des Rotorkernes zur Darstellung einer Nut für den Sicherungsring. 2 is a cross section of the rotor core to illustrate a groove for the retaining ring.

3 ist eine Rotoranordnung bzw. Rotorbaugruppe mit Magneten, die mit einem inneren Sicherungsring gesichert sind. 3 is a rotor assembly or rotor assembly with magnets secured with an inner snap ring.

4 ist eine Rotoranordnung bzw. Rotorbaugruppe mit Magneten, die mit einem inneren Sicherungsring und einer Federunterlegscheibe gesichert sind. 4 is a rotor assembly or rotor assembly with magnets secured with an inner circlip and a spring washer.

Der Motorrotor besteht aus einem laminierten bzw. schichtartigen Rotorkern 1, der der Form nach an die Form des Kernes mittels eines Schweißprozesses und/oder mittels ineinandergreifender Rippen und/oder wechselseitig verklebter Lamellen und/oder wechselseitig mit einem anderen Bindemittel gekoppelter Lamellen angepasst ist. Der Kern 1 des Rotors weist eine Mehrzahl von Rotornuten 2 auf, in die elektrische Leiter aus Kupferprofilen eingeführt und mittels Druckguss (pressure moulding) aus Aluminium oder anderen elektrisch leitfähigen Aluminiumlegierungen eingeformt sind. Kupfer- oder Aluminiumrotorleiter sind wechselseitig an beiden vorderen Rotoroberflächen mit einer Läuferkäfigplatte oder einem Läuferkäfigring 4 verbunden. In den Rotorkern 1 ist eine Mehrzahl von Dauermagneten 5 in axialer Richtung in zusätzliche Nuten 3 eingeführt. Die Dauermagnete 5 können eine optionale Geometrie, Magnetgüte und geometrische Orientierung aufweisen. Die Magnete 5 sind in axialer Richtung entlang dem laminierten bzw. schichtartigen Rotorkern 1 mittels der Nuten 3 gekantert bzw. zentriert (cantered). Wenigstens auf einer Seite, gegebenenfalls auch auf beiden Seiten des Rotors kann der Läuferkäfigring 4 auf eine Weise ausgestaltet sein, dass ein Einführen der Magneten 5 in die Nuten 3 möglich wird. Gleichzeitig ist in dem Käfigschnitt vor den Nuten für die Magnete, das heißt an Stellen ohne Nuten für Magnete und wo der Käfig einen kleineren Durchmesser aufweisen kann, eine Nut 10 vorzugsweise entsprechend DIN 472 für einen inneren Sicherungsring 6 entsprechend demselben Standard in Bezug auf den verfügbaren Rotordurchmesser vorgesehen. Die Nut 10 weist eine Abmessung und Form auf, durch die sie in der Lage ist, den inneren Sicherungsring 6 aufzunehmen. Dieselbe Gegebenheit liegt an einem oder beiden Enden des Rotors vor. Der innere Sicherungsring 6 – vorzugsweise entsprechend DIN 472 – verhindert, dass die Magnete 5 sich in axialer Richtung bewegen oder aus dem Rotor fallen. Für den Fall eines zu großen axialen Zwischenraumes infolge verschiedener Koeffizienten der linearen Temperaturausdehnungen und der damit einhergehenden Wärmeausdehnungen und/oder infolge von Herstellungstoleranzen bei der Länge des Rotorkernes 1 und der Magneten 5 können zwei Federunterlegscheiben 7 unter den inneren Sicherungsringen 6, das heißt in den Raum zwischen den beiden Sicherungsringen 6 und den Magneten 5 eingeführt sein. Die Federunterlegscheiben 7 beseitigen den möglichen axialen Zwischenraum der Magneten. Die Nut 10 ist in diesem Fall entsprechend breiter, um die Aufnahme des Sicherungsringes 7 und der Unterlegscheibe 7 zu ermöglichen. Eine weitere Federunterlegscheibe ist in der Mehrzahl von Fälle nicht von Nöten, da die richtige Position der Magneten durch ihre magnetische Kraft sichergestellt wird. Die Rotormitte in axialer Richtung ist mit einem Bohrungsloch für eine Rotorwelle 8 versehen. Das Bohrungsloch für die Rotorwelle 8 kann auf einer Seite oder auf beiden Seiten erweitert sein, um den Einbau des Rotors an der Welle zu ermöglichen, an der ein oder beide Motorlager in dem Bereich 9 (Gegenbohrungslöcher) unter dem Kern 1 des Rotors angeordnet sind. In diesen Fällen ist in dem Bereich der vergrößerten Rotorbohrungslöcher der Querschnitt des laminierten bzw. schichtartigen Rotorkernes 1 magnetisch-leitfähig auf das zulässige Minimum verkleinert.The motor rotor consists of a laminated or layered rotor core 1 , which is adapted in shape to the shape of the core by means of a welding process and / or by means of intermeshing ribs and / or mutually bonded lamellae and / or mutually coupled with another binder lamellae. The core 1 of the rotor has a plurality of rotor grooves 2 into which electrical conductors are introduced from copper profiles and molded by means of die-casting (pressure molding) of aluminum or other electrically conductive aluminum alloys. Copper or aluminum rotor conductors are alternately on both front rotor surfaces with a rotor cage plate or a rotor cage ring 4 connected. In the rotor core 1 is a plurality of permanent magnets 5 in the axial direction in additional grooves 3 introduced. The permanent magnets 5 may have optional geometry, magnet quality, and geometric orientation. The magnets 5 are in the axial direction along the laminated rotor core 1 by means of grooves 3 edged or centered (cantered). At least on one side, possibly also on both sides of the rotor, the rotor cage ring 4 be configured in such a way that an insertion of the magnets 5 into the grooves 3 becomes possible. At the same time in the cage cut in front of the grooves for the magnets, that is, in places without grooves for magnets and where the cage may have a smaller diameter, a groove 10 preferably accordingly DIN 472 for an inner circlip 6 provided in accordance with the same standard in relation to the available rotor diameter. The groove 10 has a dimension and shape by which it is capable of the inner snap ring 6 take. The same situation exists at one or both ends of the rotor. The inner circlip 6 - preferably accordingly DIN 472 - prevents the magnets 5 to move in the axial direction or fall out of the rotor. For the Case of too large an axial clearance due to different coefficients of the linear temperature expansions and the associated thermal expansions and / or due to manufacturing tolerances in the length of the rotor core 1 and the magnet 5 can use two spring washers 7 under the inner circlips 6 that is, in the space between the two circlips 6 and the magnet 5 be introduced. The spring washers 7 eliminate the possible axial gap of the magnets. The groove 10 in this case is correspondingly wider to accommodate the retaining ring 7 and the washer 7 to enable. Another spring washer is not necessary in the majority of cases, since the correct position of the magnets is ensured by their magnetic force. The rotor center in the axial direction is provided with a bore hole for a rotor shaft 8th Mistake. The hole for the rotor shaft 8th may be flared on one side or on both sides to allow installation of the rotor on the shaft, at the one or both engine mounts in the area 9 (Counterbore holes) under the core 1 of the rotor are arranged. In these cases, in the area of the enlarged rotor bore holes, the cross section of the laminated rotor core is 1 magnetically conductive reduced to the permissible minimum.

Für den Fall, dass nur ein Sicherungsring verwendet wird, sind die Magnete auf der entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seite auf bekannte Weisen durch den Aufbau des Rotorkernes selbst begrenzt.In the event that only one circlip is used, the magnets on the opposite side are confined in known manners by the structure of the rotor core itself.

Die Montierung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Magnete 5 frei in die Nuten 3 des Rotors eingeführt sind und deren Bewegung in axialer Richtung wenigstens auf einer Seite des Rotorkernes 1 durch den inneren Sicherungsring 6, der in den Sicherungsring 6 eingeführt ist, und gegebenenfalls durch die Nut 10, die für die Federunterlegscheibe 7 vorgesehen ist, begrenzt wird, wobei die Nut 10 in dem Käfigabschnitt vor den Nuten für die Magnete 5 vorgesehen ist.The mounting of the invention is characterized in that the magnets 5 free in the grooves 3 of the rotor are introduced and their movement in the axial direction at least on one side of the rotor core 1 through the inner circlip 6 in the circlip 6 introduced, and optionally through the groove 10 for the spring washer 7 is provided, is limited, wherein the groove 10 in the cage section in front of the grooves for the magnets 5 is provided.

Die Arretierung der Nuten 3 für Dauermagnete mit eingeführten Magneten 5 unter Verwendung der inneren Sicherungsringe 6 der Erfindung ist bei allen Rotoren anwendbar, bei denen Dauermagnete als unabhängiges Rotorteil angeordnet sind.The locking of the grooves 3 for permanent magnets with inserted magnets 5 using the inner circlips 6 The invention is applicable to all rotors in which permanent magnets are arranged as an independent rotor part.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6954018 B2 [0002]
US 5350958 A [0002]
US 5581140 A [0002]
US 5936323 A [0002]
US 6727627 B [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard DIN 472 (60) [0001]
DIN 472 [0010]
DIN 472 [0010]

Claims

Mounting of a permanent magnet in a rotor of a hybrid synchronous electric motor with a rotor cage and permanent magnet with an arrangement in the rotor, characterized in that magnets ( 5 ) free in grooves ( 3 ) of the rotor are introduced and their movement in the axial direction on one side of the rotor core ( 1 ) by an inner retaining ring ( 6 ), which is in the circlip ( 6 ), and optionally by a groove ( 10 ), which are suitable for a spring washer ( 7 ) is limited, wherein the groove ( 10 ) in the cage section in front of the grooves for the magnets ( 5 ) is arranged.