DE1147306B - Verfahren zum Zusammenbau einer permanentmagnetischen elektrischen Maschine mit axialem Luftspalt - Google Patents

Verfahren zum Zusammenbau einer permanentmagnetischen elektrischen Maschine mit axialem Luftspalt

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DE1147306B
DE1147306B DES72349A DES0072349A DE1147306B DE 1147306 B DE1147306 B DE 1147306B DE S72349 A DES72349 A DE S72349A DE S0072349 A DES0072349 A DE S0072349A DE 1147306 B DE1147306 B DE 1147306B
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Description

  • Verfahren zum Zusammenbau einer permanentmagnetischen elektrischen Maschine mit axialem Luftspalt Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau einer permanentmagnetischen elektrischen Maschine mit axialem Luftspalt, die wenigstens einen scheibenförmigen Anker enthält, der zwischen zwei ringförmigen magnetischen Ständemeilen eingeschlossen ist, von denen wenigstens einer einen Kranz von permanenten, abwechselnd gepolten Erregerpolen trägt, und die derart in Sektoren unterteilt sind, daß jeder Sektor eine ganze Zahl von Erregerpolen und an den beiden radialen Kanten je einen solchen Erregerpol aufweist.
  • Beim Herstellen von Axialluftspaltmaschinen dieser Art besteht das Problem, daß zunächst die Erreger bis zur Sättigung magnetisiert werden müssen und anschließend die Ankerscheibe zwischen die beiden ringförmigen magnetischen Ständerteile eingebracht werden muß. Bei den hierfür erforderlichen Montagearbeiten geht meist ein Teil der permanenten Magnetisierung wieder verloren; außerdem bietet die genaue gegenseitige Justierung der Erregerpole nach dem Einbau der Ankerscheibe Schwierigkeiten.
  • Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das eine sehr einfache Magnetisierung der Erregerpole ermöglicht und den Zusammenbau der Maschine erleichtert.
  • Zu diesem Zweck werden gemäß der Erfindung bei einer Maschine der eingangs angegebenen Art die beiden axial zusammengehörigen sektorförmigen Kränze jedes Sektorpaares in der richtigen Deckungslage derart in Berührung miteinander gebracht, daß zwischen den Erregerpolen kein Luftspalt besteht. In dieser Lage werden die Erregerpole des Sektorpaares bis zur Sättigung magnetisiert und dann die beiden sektorförmigen Kränze jedes Sektorpaares unter Aufrechterhaltung ihrer Deckungslage in axialer Richtung so weit voneinander entfernt, daß der gewünschte Luftspalt gebildet wird. Sodann werden die beiden sektorförmigen Kränze in dieser Lage zu einer sektorförmigen Teilschale starr miteinander verbunden und schließlich die so gebildeten Teilschalen derart über den bereits auf seiner Welle montierten scheibenförmigen Anker geschoben, daß sie sich an ihren radialen Kanten aneinanderfügen.
  • Mit dem Verfahren nach der Erfindung können die Erregerpole leicht und genau bis zur Sättigung magnetisiert werden, da die Ständerteile hierbei in direkter Berührung stehen. Anschließend werden die Ständerteile unter Aufrechterhaltung ihrer Deckungslage nur so weit voneinander entfernt, daß der endgültige Luftspalt entsteht, und die Teile werden in dieser Lage starr miteinander verbunden. Ein unnötiger Verlust an remanenter Magnetisierung wird dadurch vermieden, und die Erregerpole haben bereits genau die richtige endgültige gegenseitige Lage. Infolge des sektorförmigen Aufbaus können die so gebildeten Teilschalen nun seitlich über die Ankerscheibe geschoben werden, ohne daß dadurch die Magnetisierung oder die gegenseitige Lage der Erregerpole beeinträchtigt wird.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ist sowohl bei ausgeprägten Polen als auch bei Polen, die in ein glattes Ständerteil aus einem Material mit hoher Remanenz und großer Koerzitivkraft magnetisch eingeprägt sind, anwendbar.
  • Bei einer Axialluftspaltmaschine, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, entspricht jeder Sektor vorzugsweise einem Halbkreis.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielshalber erläutert. Darin zeigt Fig.1 zwei Halbkränze von zwei Halbschalen nach der Schnittlinie a-a von Fig. 3, Fig. 2 die Anordnung der Teile bei der Sättigungsmagnetisierung der Erregerpole ohne Luftspalt, wobei die beiden Halbkränze in jeder Halbschale in Berührung stehen und die ausgeprägten Pole mit provisorischen Magnetisierungswicklungen versehen sind, Fig. 3 die beiden nach der Magnetisierung gebildeten Halbschalen entlang der Schnittlinie b-b von Fig. 1, Fig. 4 eine Schnittansicht des Läufers nach dem Einbau in seinen Lagern, wobei die Ankerscheibe dem Luftspalt der Halbschalen von Fig.3 angepaßt ist, Fig. 5 eine fertige Maschine, bei der die beiden Halbschalen den Läufer umschließen und zwei Kränze von Erregerpolen den Luftspalt des Ankers begrenzen, Fig. 6 eine Erregeranordnung mit zwei Luftspalten, bei der die beiden Halbkränze der Erregerpole unter Einfügung eines magnetischen Halbringes in jeder Halbschale für die Sättigungsmagnetisierung ohne Luftspalt in Berührung miteinander stehen, Fig. 7 die unter Verwendung der Halbschalen von Fig. 6 gebildete Maschine mit Doppelanker, Fig. 8 die Halbschalen einer anderen Maschine mit nur einem Kranz von Erregerpolen und einem ringförmigen Joch während der Sättigungsmagnetisierung, Fig. 9 die fertige Maschine, die unter Verwendung der Erregeranordnung von Fig: 8 aufgebaut ist, Fig. 10 die Erregeranordnung einer Maschine mit glatten Polen, die durch Magnetisierung eines Ringes aus einem Material mit großer Remanenz und großer Koerzitivkraft, beispielsweise einem harten Ferrit, gebildet werden, während der Sättigungsmagnetisierung, Fig. 11 die Maschine, die unter Verwendung der Erregeranordnung von Fig. 10 gebildet ist.
  • Bei der in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung enthält die eine Halbschale Halbkränze mit den Magnetjochen 1 und 3, die einander gegenüberliegen und durch Querglieder 5 und 6 zusammengefügt sind. Die andere Halbschale enthält Halbkränze mit den Magnetjochen 2 und 4, die einander gegenüberliegen und durch Querglieder 7 und 8 zusammengehalten werden. Jeder sektorförmige Halbkranz trägt zwei geschlitzte Erregerpole 9 und 10 und zwei Halbpole 11 und 12, die mit den radialen Kanten des Halbkranzes abschließen. Die Polurig der Pole und Halbpole ist in der gleichen Halbschale für die beiden Halbkränze entgegengesetzt. Wenn die Halbschalen zusammengefügt sind, entstehen somit zwei Kränze von Erregerpolen, wie erkennbar ist, wenn die beiden Halbkränze von Fig. 1 einander so genähert werden, daß sich ihre diametralen Kanten berühren. Die dargestellte Zahl ist natürlich nur als Beispiel anzusehen.
  • Die beiden Kränze einer Halbschale werden zunächst in Berührung miteinander gebracht (Fig. 2), nachdem Magnetisierungswicklungen mit entgegengesetztem Wicklungssinn auf den Polen angebracht worden sind. Diese Wicklungen sind bei 13 angedeutet. Gegen die Joche 1 bis 4 werden zusätzliche Magnetplatten 14 angelegt, um die magnetische Sättigung in den Jochen zu vermeiden. Dann wird die Sättigungsmagnetisierung der Erregerpole durchgeführt, indem ein Strom durch die Wicklungen, die eine kleine Windungszahl und einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweisen, geschickt wird. Die Sättigungsmagnetisierung erfolgt somit ohne Luftspalt. Sobald die Magnetisierung vollendet ist, werden in jeder der provisorischen Anordnungen von Fig. 2 die Platten 14 abgenommen, und die einander gegenüberliegenden Joche werden so weit voneinander entfernt (wobei sie so geführt werden, daß sie die richtige Lage beibehalten), bis der erforderliche Abstand erreicht ist, der durch die einzusetzenden Querglieder bestimmt ist. Dann werden die Magnetisierungswicklungen abgenommen, und die in Fig. 3 dargestellte Halbschale ist fertig.
  • Inzwischen wurde der Läufer vorbereitet, der (Fig. 4) aus einer Scheibe besteht, die eine Wicklung der eingangs definierten Art trägt, die hier nicht im einzelnen erläutert zu werden braucht. Die Scheibe 15 ist auf einer Nabe 16 einer Welle 17 angebracht. Diese Anordnung wird in Lager 18, die in Trägerplatten 19 sitzen, eingesetzt. Letztere sind nur teilweise dargestellt und bilden einen Teil des nicht gezeigten Gehäuses der Maschine. Es genügt dann, die Ankerscheibe in die Halbschalen des Ständers einzusetzen (Fig. 5), um die vollständige Erreger- und Ankeranordnung der Maschine zu erhalten. Die Halbschalen werden anschließend mit Teilen des Gehäuses fest verbunden. Die Bürsten können entweder bei der Montage des Läufers an der Nabe oder später am äußeren Umfang der Scheibe angebracht werden, wobei sie dann zwischen den Quergliedern der Halbschalen liegen.
  • Maschinen der betrachteten Art können mit einem Mehrfachanker, beispielsweise einem Doppelanker, aufgebaut sein. Wenn es in diesem Fall unerwünscht ist, das Trägheitsmoment des umlaufenden Teils zu vergrößern, ist es vorteilhaft, magnetische Zwischenringe, die vom Ständer getragen werden, zwischen den Ankerscheiben anzuordnen. Zur praktischen Anwendung der Erfindung auf einen solchen Fall wird jeder magnetische Zwischenring dieser Art bei der Bildung der Halbschalen in Form eines Halbringes für jede Schale bereits bei der Magnetisierung ohne Luftspalt eingesetzt. Dies zeigt für eine Maschine mit einer doppelten Ankerscheibe das Magnetisierungsschema von Fig. 6, während die fertige Anordnung in Fig. 7 dargestellt ist. Die Halbringe sind bei 20 und 21 gezeigt, während die beiden Ankerscheiben mit 151 und 152 bezeichnet sind.
  • Es kann auch vorkommen, daß eine Maschine der betrachteten Art nur mit einem Kranz von Erregerpolen ausgestattet ist, während das andere Teil des Ständers nur aus einem einfachen Joch zum Schließen des Flusses besteht. Diese Anordnung wird dadurch erhalten, daß einfach einer der Halbkränze der Erregerpole in jeder Halbschale durch halbringförmige Joche 22 und 23 (Fig. 8 und 9) ersetzt wird.
  • Es ist ferner bekannt, daß eine derartige Maschine mit einer Erregeranordnung ausgestattet sein kann; die durch Ringe aus einem Material mit großer Remanenz und großer Koerzitivkraft gebildet ist, beispielsweise aus einem harten Ferrit, dem die körperlich nicht vorhandenen Pole durch magnetische Behandlung des Materials eingeprägt sind.
  • Zur Anwendung der Erfindung auf diesen Fall wird gemäß Fig. 10 vorgegangen: Die zu magnetisierenden Ferritteile sind in Form von Halbringen 24, 25 und 26,27 in Berührung miteinander und mit den Polen von Halbkränzen angeordnet, deren Joche bei 31, 33 und 32, 34 dargestellt sind. Die Anordnung wird durch Magnetisierungswicklungen 13 auf den Polen und durch zusätzliche Magnetplatten 14 vervollständigt. Das Verfahren der Sättigungsmagnetisierung ohne Luftspalt erzeugt dann die Einprägung der Magnetpole in die Halbringe aus Ferrit. Die Teile werden dann voneinander entfernt und die Halbringe aus Ferrit werden durch Querglieder 5, 6, 7, 8 (Fig. 11) in der Weise befestigt, wie dies für die Halbkränze mit ausgeprägten Erregerpolen bei der Anordnung nach Fig. 1 bis 5 der Fall war.
  • Aus vorstehender Beschreibung lassen sich weitere Konstruktionen ohne weiteres ableiten. So ist es beispielsweise offensichtlich, daß die Unterteilung des Ständers in zwei Halbschalen für den mit der Erfindung beabsichtigten Zweck ausreichend ist, daß aber nichts dagegen spricht, den Ständer allgemein in mehrere sektorförmige Teilschalen (Sektoren) zu unterteilen, die, axial zu Sektorpaaren zusammengefügt, nach dem Zusammenbau mit dem Anker die vollständige, den Anker umschließende Ständerschale bilden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Zusammenbau einer permanentmagnetischen elektrischen Maschine mit axialem Luftspalt, die wenigstens einen scheibenförmigen Anker enthält, der zwischen zwei ringförmigen magnetischen Ständerteilen eingeschlossen ist, von denen wenigstens einer einen Kranz von permanenten, abwechselnd gepolten Erregerpolen trägt, und die derart in Sektoren unterteilt sind, daß jeder Sektor eine ganze Zahl von Erregerpolen und an den beiden radialen Kanten je einen halben Erregerpol aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden axial zusammengehörigen sektorförmigen Kränze jedes Sektorpaares in der richtigen Deckungslage derart in Berührung miteinander gebracht werden, daß zwischen den Erregerpolen kein Luftspalt besteht, daß in dieser Lage die Erregerpole des Sektorpaares bis zur Sättigung magnetisiert werden, daß dann die beiden sektorförmigen Kränze jedes Sektorpaares unter Aufrechterhaltung ihrer Deckungslage in axialer Richtung so weit voneinander entfernt werden, daß der gewünschte Luftspalt gebildet wird, daß die beiden sektorförmigen Kränze in dieser Lage zu einer sektorförmigen Teilschale starr miteinander verbunden werden und daß schließlich die so gebildeten Teilschalen derart über den bereits auf seiner Welle montierten scheibenförmigen Anker geschoben werden, daß sie sich an ihren radialen Kanten aneinanderfügen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Zusammenbau einer Maschine mit ausgeprägten Polen, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeprägten Pole jedes Sektorpaares mit einer Magnetisierungswicklung versehen werden, die nach der Magnetisierung entfernt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Zusammenbau einer Maschine mit Polen, die in ein glattes Ständerteil aus einem Material mit hoher Remanenz und großer Koerzitivkraft magnetisch eingeprägt sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Magnetisierung der Pole ausgeprägte Hilfspole auf die freiliegende Seite des Sektors aufgesetzt werden, in dem die Pole gebildet werden sollen, und daß die Hilfspole durch Magnetisierungswicklungen erregt und nach der Magnetisierung abgenommen werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Magnetisierung der Erregerpole sektorförmige Teile aus magnetischem Material auf die beiden Joche der in Behandlung befindlichen Teile aufgelegt werden, damit in den die Pole verbindenden Jochteilen keine Sättigung eintritt.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Zusammenbau einer elektrischen Maschine mit mehreren Luftspalten, die durch magnetische Zwischenplatten voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Zwischenplatten sektorförmig unterteilt und während der Magnetisierung zwischen die Sektoren jedes Sektorpaares eingefügt werden und daß dann die Zwischenplattensektoren in der richtigen Lage starr mit den beiden Sektoren zu einer Teilschale zusammengefügt werden.
  6. 6. Elektrische Axialluftspaltmaschine, die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sektor einem Halbleiter entspricht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 731351, 368 820, 360533.
DES72349A 1960-02-25 1961-02-02 Verfahren zum Zusammenbau einer permanentmagnetischen elektrischen Maschine mit axialem Luftspalt Pending DE1147306B (de)

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