DE1257954B - Durch Permanentmagnete synchronisierte Asynchronmaschine - Google Patents

Description

• Durch Permanentmagnete synchronisierte Asynchronmaschine Die Erfindung geht von einer durch Permanentmagnete synchronisierten Asynchronmaschine aus, die ein geblecktes, mit einer Kurzschlußwicklung versehenes und durch radial verlaufende unmagnetische Schlitze in der Polzahl entsprechende Segmente unterteiltes Läuferpaket aufweist, und bei der die Permanentmagnete im Läufer in der Weise angeordnet sind, daß die Polfolge in Umfangsrichtung wechselt und jeder Pol mit dem zugehörigen Segment des Läuferpaketes in magnetischer Verbindung steht. Bei einer bekannten Maschine dieser Art, wie sie die USA.-Patentschrift 2 525 455 zeigt, sind die Magnete radial magnetisiert, und der Magnetfluß verläuft in der Blechebene.
• Die zwischen den Läufersegmenten vorgesehenen radialen Schlitze sind so dimensioniert, daß bei synchronem Lauf des Motors der magnetische Streufluß möglichst klein ist, beim Anlauf des Motors und kurzzeitiger Opposition des Ständerhauptfeldes mit dem Permanentmagnetfeld der Streufluß aber so groß werden kann, daß der Permanentmagnet nicht zu stark entmagnetisiert wird.
• Gemäß der Erfindung sind nun bei einer Maschine der obengenannten Art die Permanentmagnete in der Weise stirnseitig am Läuferblechpaket angeordnet und axial entsprechend der genannten Polfolge magnetisiert, daß der aus den Magneten austretende Fluß, bevor er radial in den Luftspalt eintritt, im gebleckten Läufer quer zur Blechlamellierung fließt.
• Durch diese - zunächst axiale - Flußführung erhält man eine Konzentration des Luftspaltflusses und damit hohe Luftspaltinduktionen, wodurch wiederum der Einsatz von ferritischen Magneten möglich ist, die sehr preisgünstig und zudem gegenüber Entmagnetisierung sehr unempfindlich sind. Ferner ermöglicht die stirnseitige Anordnung der Magnete die Ausnutzung des Raumes unter den Ständerwickelköpfen im Gegensatz zu einer radialen Ausdehnung der Maschine bei im Läuferpaket selbst untergebrachten Magneten.
• Der Magnetfluß fließt also zunächst axial in das gemäß der Polzahl durch Trennfugen in Segmente aufgeteilte Läuferpaket, wird radial umgelenkt und geht über den Luftspalt in den Ständer des Motors, um schließlich um eine Polteilung versetzt auf dem Rückweg wieder über ein anderes Läufersegment zum Permanentmagnet zurückzukehren. Der Kreislauf wird zweckmäßig durch seitlich der Magnete angeordnete Kurzschlußscheiben geschlossen.
• Für die Permanentmagnete eignen sich ganz besonders keramische Dauermagnete sehr hoher Koerzitivkraft, wie Bariumferrit. Der Aufbau des Läuferkäfigs kann in gewohnter Weise mit Kupferstäben oder Leichtmetallspritzguß unter Verwendung der den Betriebsbedingungen am besten entsprechenden Nutform erfolgen.. Die Anordnung ist für zwei-, vier-und mehrpolige elektrische: Maschinen ausführbar.
• Nach dem der Erfindung zugrunde liegenden.Bauprinzip können analog Außenläufermotoren gebaut werden, d. h. der Läufer rotiert zusammen mit dem Permanentmagnetsystem um den bewickelten Ständer.
• In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Motors im Längsschnitt dargestellt. Das Motorgehäuse 1 und die beiden Lagerschilde 2 und 3 sind in üblicher Weise aufgebaut. Das Ständerpaket 4 mit der Ständerwicklung 5 entsprechen dem einer normalen Asynchronmaschine. Seitlich vom Läuferblechpaket 6 sind unter den Kurzschlußringen 7 liegend die beiden axial magnetisierten Permanentmagnete 8 und 9 angeordnet. Der magnetische Fluß schließt sich über die beiden scheibenförmigen magnetischen Rückschlußteile 10 und 11, welche gleichzeitig das gesamte Magnetsystem in axialer Richtung zusammenpressen, so daß der magnetische Widerstand an den Stoßstellen und innerhalb des normalerweise herkömmlich gebleckten Läuferpaketes möglichst klein ist. Bei der Verwendung keramischer Dauermagnete kleiner Flußdichten und hoher Feldstärken ist der magnetische Spannungsabfall beim Weg des Flusses quer zur Läuferblechung in einer durchaus tragbaren Größenordnung. Bei Verwendung einer magnetisierbaren Motorwelle 12 ist durch eine unmagnetische Hülse 13 ein unerwünschter magnetischer Nebenschluß zu vermeiden.
• Einer der axial magnetisierten Permanentmagnete ist in F i g. 2 in Draufsicht dargestellt. Er ist in axialer Richtung abwechselnd mit der geforderten Polzahl magnetisiert.
• F i g. 3 zeigt ein Läuferblech. Außer den Läufernuten-14 sind der Polzahl entsprechend radial verlaufende unmagnetische Schlitze 15 vorgesehen. Die einzelnen Segmente werden durch die Kurzschlußringe des Käfigs zusammengehalten, wobei z. B. in bekannter Weise für den Käfig Aluminiumdruckguß verwendet wird. Das gestanzte Blech kann die in F i g. 3 links dargestellte Gestalt haben. Erst nach dem Ausspritzen des Läuferkäfigs werden durch Aufbohren die Segmente magnetisch voneinander getrennt (F i g.:3 rechts).
• Die seitliche Anordnung der Permanentmagnete ermöglicht bei schmalen Ständer- und Läuferpaketen eine wirtschaftliche Typenausnutzung. Um bei vorgegebenen radialen Maschinenabmessungen größere Leistungen zu erzielen, können gemäß F i g. 4 mehrere Magnetsysteme nebeneinander auf der Motorwelle angeordnet werden, wobei dann das Ständerpaket iri'inehrere Teilpakete aufgegliedert wird. Bei Verwendung unmagnetischen Wellenstrahles erübrigt sich das Aufziehen der unmagnetischen Hülse 13.
• Eine gemäß vorliegender Erfindung gebaute Synchronmaschine läuft ebenso wie die eingangs er-=wähnte Synchronmaschine durch das Zusammenwirken des. Ständerdrehfeldes mit dem Läuferkäfig wie eine Asynchronmaschine hoch. Nahe der synchronen Drehzahl verketten sich das vom Ständer erregte Drehfeld und das Permanentmagnetfeld derart, daß die magnetische Energie des Systems ein Minimum wird. Der Läufer wird in den Synchronismus gezogen. Solche Maschinen lassen: sich gleichermaßen als Synchrongenerator betreiben, wobei insbesondere mit Hilfe von keramischen Magneten eine gute Spannungssteifigkeit und `Gberlastbarkeit erreicht wird.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Durch Permanentmagnete synchronisierte Asynchronmaschine mit geblechtem, mit einer Kurzschlußwicklung versehenem und durch radial verlaufende unmagnetische Schlitze . in der ' Polzahl entsprechende Segmente unterteiltem Läuferpaket, bei der die Permanentmagnete im Läufer in der Weise angeordnet sind, daß die Polfolge in Umfangsrichtung wechselt und jeder Pol mit dem zugehörigen Segment des Läuferpaketes in magnetischer Verbindung steht, d a -durch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (8, 9) in der Weise stirnseitig am Läuferblechpaket (6) angeordnet und axial entsprechend der genannten Polfolge magnetisiert sind, daß der aus den Magneten austretende Fluß, bevor er radial in den Luftspalt eintritt, im geblechten Läufer quer zur Blechlamellierung fließt.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (8, 9) durch magnetische Rückschlußteile (10,11) an den Läuferenden abgedeckt sind.
3. 3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewickelte Ständer innen angeordnet ist und der Läufer zusammen mit dem Permanentmagnetsystem als Außenläufer um den Ständer rotiert.
4. 4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Permanentmagnet-, Läufer- und Kurzschlußscheibensysteme nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und das Ständerpaket aus mehreren, den Läuferpaketen jeweils gegenüberliegenden Teilpaketen besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 642 303, 667 646, 826 767,1018143; britische Patentschrift Nr. 624 952; USA.-Patentschrift Nr. 2 525 455.