DE1538800A1 - Elektrische Maschine - Google Patents

Elektrische Maschine

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DE1538800A1
DE1538800A1 DE19661538800 DE1538800A DE1538800A1 DE 1538800 A1 DE1538800 A1 DE 1538800A1 DE 19661538800 DE19661538800 DE 19661538800 DE 1538800 A DE1538800 A DE 1538800A DE 1538800 A1 DE1538800 A1 DE 1538800A1
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permanent magnets
primary
magnetic
magnet
magnets
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DE19661538800
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William Kober
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Garrett Corp
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    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • HELECTRICITY
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

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  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

  • E L E K T R I S C H E M A S C H I N E Die Erfindung betrifft eine elektrische-Maschine, insbesondere einen Generator. Noch spezieller betrachtet, bezieht sich die Erfin-@ dung auf eine elektrische Maschine, bei der das Feld mit Permanentmagneten-erzeugt wird.
  • Eine Hauptaufgabe der Erfindung liegt in einer Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Verwendung von permanentmagnetischem Material zum Erzeugen des Feldes.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in einer besseren Ausnutzung des Querschnittes des permanentmagnetischen Materials bei gegebenem Volumen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, den Flußverlusten entgegenzuwirken, die auf den sogenannten Streupfaden auftreten. Diese Aufgäben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zusätzlich zu sogenannten primären Permanentmagneten, die einen Magnetfluß oder das Feld erzeugen, sekundäre Permanentmagnete vorgesehen sind, die im allgemeinen quer zu den Primärmagneten angeordnet und magnetisiert sind und deren Magnetfluß sich zudem der Primärmagnete zusetzt,und die sekundären PermanentirLagnete dem Streufluß entgegenwirken, der im allgemeinen mit den Primärmagneten verbunden ist.
  • Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen ward die Erfindung nun weiter erläutert. Dabei ist: Fig. l eine Teilseitenansicht eines Generators konventioneller Bauart mit radialem Luftspalt: unter besonderer Betonung der das Feld erzeugenden Elemente, Fig. 2 eine entsprechende Ansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Generators, Fig. 3 ein Teilschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Generator mit axialem Luftspa'lt entlang der Schnittlinie 3 - 3 in Fig4, wobei der Anker in gebrochenen Linien dargestellt ist, d Fig. 4 eine Teilaufsicht auf die Luftspalt-Arbeitsfläche derjenigen Elemente aus Fig. 3, die. das Feld erzeugen, Fig. 5 eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab auf-die das Feld erzeugenden Elemente eines Generators mit axialem Luftspalt unter Verwendung eines a:nmagnetischen Abstandhalters zwischen der Außenseite des den Fluß erzeugenden Magnetringes und dem Rand eines haltenden Gehäuses, Fig. 6 ein Teilschnitt entlang der Schnittlinie 5 - 6 in Fig. 5, Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 5 einer abgeänderten Ausführung gemäß oder Erfindung, Fig. 8 ein Teilschnitt entlang der Schnittlinie 8 - 8 in F ig. 7, Fig. 9 eine Ansicht entsprechend Fig. 7 einer abgeänderten Ausführungsform gemäß der Erfindung, Fig.10 ein Teilschnitt entlang der Schnittlinie 10 - 10 in Fig. 9, Fig.11, 12 und 13 Ansichten entsprechend Fig. 10 auf andere erfindungsgemäße Ausführungsformen, Fig.14 ein Teilschnitt entsprechend Fig. 8 einer abgeänderten-Aus:9-führungsform gemäß der Erfindung in vergrößertem Maßstab, Fig.15 eine Ansicht ähnlich Fig. 14 einer noch anderen Ausführungsform,.
  • Fig. 16 ein Schnitt ähnlich den Figuren 10 und 13 durch die in Fig. 15 gezeigte Ausführungsform, _ Fig. 17 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 15 auf eine andere Ausftihrungsform Fig. 18 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 16 auf eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 17 und Fig. 19 eine Ansicht ähnlich der der Figuren 15 und 17 auf eine noch andere Ausfngsform gemäß der Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Generator konventioneller Bauart mit Permanent- magnet und mit radialem oder zylindrischem Luftspalt. Die Permanentmagnete 1 sind, wie die Pfeile a andeuten, in radialer Rich- tung magnetisiert. Hierdurch ergeben sich abwechselnd Nord- und Südpole, die über den Luftspalt auf den Stator 4 einwirken. Zur Erhöhung der Übersichtlichkeit sind die Statorwicklungen, die üb-liche Bauart haben, weggelassen. Polschuhe 2 aus magnetisch perme- ablem Material sind vorgesehen: Ein Magrietfluß-RÜckführungsglied 3 aus ebenfalls magnetisch permeablem Material schließt den mag- netischen Kreis. Die Magnete 1,. die Polkchuhe 2 und das Magnetfluß-Rückführungsglied 3 bilden den Rotor, der in konventioneller Weise auf der Welle 5 befestigt ist.-Die Welle 5 ist mit nicht ge-zeigten Mitteln drehbar gelagert. -Wie allgemein bekannt ist, geht ein Teil des in die Basisflächen der Permanentmagnete 1 neben dem Rückführungsglied 3 einströmenden Magnetflusses durch Streuung entlang der gekrümmten Zwischen-' polpfade 6 verloren und erreicht niemals den Stator 4. Die benach-barten Seiten der Permanentmagnete l kann man auch nicht zu stark aneinanderrücken, da die Länge der Zwischenpolpfade 6 dabei abnimmt und: die Magnetflußverluste dabei so groß werden wie die Zu-nahme der Querschnitte der Permanentmagnete mit dem Ergebnis, daß der größere Magnet nicht mehr leistet als ein dünnerer oder klei- nerer Magnet. Die Fortsetzung der Zwischenpolpfadlinie 6 bis in - den mittleren Permanentmagneten 1 hinein zeigt, daß ein wesentli- cher Teil des Magneten unnütz für die Lieferung des Streuflusses verwendet wird. Ein besonderes Merkmal der Erfindung liegt darin, daß diese Ublichen Streuflußverluste in einen Gewinn umgewandelt werden. In ei- ner Ausführung der Erfindung geschieht dies dadurch, daß in dem Zwischenpolgebiet Magnete angeordnet werden, die so magnetisiert und ausgerichtet sind, daß sie sich dem Streufluß widersetzen.. Bei der in Fig. 2 gezeigten radialen Form werden Permanentmagnete 9 n das Zwischenpolgebiet gelegt.. Diese Magnete 9 sind in Umfangsrich- tung magnetisiert, wie die Pfeile 6' zeigen: Magnetisch betrachtet, sind die auf beiden Seiten eines Permanentmagneten l liegenden Per- manentmagnete 9 in entgegengesetzter Richtung magnetisiert und-so ausgerichtet, daß sie dem Streufluß, der normalerweise mit den Permanentmagneten 1 verbunden ist,-entgegenwtrken. An die Stelle der. Zwischenpolpfade 6, d. h. der- in Figä 1 aus den Permanentmagneten 1 austretenden Verlustpfade, treten die Zwischenpolpfade 7, die ei- nen Magnetflußgewinn darstellen. Sie nehmen den Raum zwischen den Polen ein, in dem eine Streuung auftrat. Durch die Verwendung ei- nes richtig polarisierten zusätzlichen magnetischen Elementes ist dieses Verlustgebiet in ein Gewinngebiet umgewandelt worden. Die- se zusätzlichen Permanentmagnete 9 können unmittelbar auf die Polschuhe 2-einwirken, wie auch auf die Seiten der Permanentmagnete 1. Ebenso können sie an ihren Außenkanten eingespart sein, um die Polschuhüberhänge 8 aufzunehmen. Die Figuren 3 und 4 zeigen: die Anwendung der Erfindung auf einen Generator mit axialem Luftspalt. Die Hauptpermanentmagnete 1 sind auf der Welle 5 befestigt. Eine MagnetfluB-Rückführungsplatte ist auf der dem Luftspalt abgewandten Seite auf den Permanentmagneten 1 befestigt. Die Permanentmagnete 1 sind in Richtung der Welle 5 axialj¢ magnetisiert und präsentieren dem Ständer 4 über dem axia- len Luftspalt abwechselnd Nord- und Südpole. Die auf den Luftspaltenden der Permanentmagnete l aufgebrachten Polschuhe 2 bilden eine Arbeitsfläche, die der Luftspalt-Arbeitsfläche des Stators 4 parallel liegt: Der Stator kann jede konventionelle Wicklung aufweisen. Die zwischen den Polen liegenden Permanentmagnete 9 erstrecken sich zwischen benachbarten Permanentmagneten l und sind in bezug auf diese in der gleichen Weise ausgerichtet wie die in Fig. 2 ge- zeigte radiale Konstruktion. Es leuchtet ein, daß sowohl diese Tei- le wie such ihre Funktion im wesentlichen genauso ist wie bei der in Fig: 2 gezeigten radialen Konstruktion. Die quermagnetisierten Zwischenpol-Permanentmagnete 9 bilden von den Magneten i ausgehen- de Arbeitsflußpfade. Zusätzlich ist es ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß der magnetische Zustand der Permanentmagnete 1 und 9 vor Überlastung und vor einer Ankerrückwirkung bei Kurzschlüssen geschützt werden kann. Dies geschieht dadurch, daß ein Pfad sehr hoher Leitfähigkeit die Magnete umschließt, wie es bei 10 und 11 in Fig. 3 gezeigt wird. Gepreßtes Aluminium, Magnesium und Kupfer sind Beispiele für Werk- stoffe, die sich hierfür eignen: Eine nähere Beschreibung findet sich in der USA-Patentschrift 2.719.931. Die von den elektrisch leitenden Materialstücken 10 eingenommene Fläche hat einen verhältnismäßig niedrigen Streufluß, da das magnetische Potential an den Seiten der Magnete 1 fast gleichmäßig mit der Entfernung von den Grundflächen der Magnete, die mit dem Rückführungsglied 3 in Kon- takt stehen, zunimmt. Die Entfernung zwischen den Seiten der Mag- riete bleibt gleich. Das Zwischenpolgebiet wird somit von den elek- trisch gut leitenden Materialstücken 10 und von den Permanentmagneten 9 aufgeteilt, so daß die unterstützenden Quermagnete 9 sich in dem für ihren Zweck besten Gebiet befinden. Die elektrisch gut leitenden Materialstücke 10 und 11 können aus einem einheitlichen Gußstück bestehen und sowohl die Permanentmagnete 9 als auch die Permanentmagnete 1 vollständig umschließen. Die Materialstücke 11 sind zum Schutz des magnetischen Zustandes der Permanentmagnete 1 und 9 besonders, wirksam, da die Materialstücke 10 noch die zusätz- liche Funktion einer mechanischen Abstützung der Permanentmagnete 1 erfüllen, die recht spröde sein können. Die Materialstücke 10 und 1l sind daher auch durch einen hohen Grad mechanischer Festig- keit gekennzeichnet. Eine andere Ausführung eines Generators mit Permanentmagnet und axialem Luftspalt, wie ihn die USA-Patentschrift 3.121.814 be- schreibt, wird in Fig. 5 gezeigt. Bei diesem Generator ist ein Ring 15 aus magnetischem Materials, der einstückig oder in Form von Sektoren vorliegt, axial mit sich abwechselnden Polen magne- tisiert. Das Magnetsystem wird axial durch eine dünne Sperrwand 16 gehalten, die über der Arbeitsfläche des Magnetringes 15 liegt. Der größte Teil der bei der hohen Drehgeschwindigkeit erzeugten Fliehkraft wird durch den Randstreifen 13 aufgenommen, der als ein integraler Teil des ringförmigen Körpers 12 ausgebildet ist, der gleichzeitig als hauptsächliche mechanische Abstützung und als magnetischer Rückschlußkreis wirkt. Sowohl der Körper 12 als auch der Randstreifen 13 bilden ein abstützendes Gehäuse aus mag- netisch permeablem Material, wie z: B. Stahl. Ein Ring 14 aus urimagnetischem Material umschließt den magnetischen Ring 15 und liegt zwischen diesem und dem magnetischen Randstreifen 13. Der Ring 14 bildet eine zusätzliche Abstützung gegen die Flieh- kraft. Seine Hauptfunktion liegt jedoch darin, daß er zwischen dem äußeren Rand des Magnetringes 15 und dem Stahlrandstreifen 13 ei- nen urmagnetischen Abstandhalter bildet und damit durch Streufluß bedingte Verluste herabsetzt,' wie sie bei 6 in Fg: 1 gezeigt wer- den. _ . : .
  • Die Sperrwand 16 kann eine nur.dünne Platte aus urimagnetischem Ma- terial sein, die auf. dem Randstreifen 13 befestigt ist. Sie schützt die Seite. des Ringes 15 vor einem Absplittern. Falls sie aus elektrech leitendem Material besteht, wirkt sie auch als Dämpfer. Das.erfindungsgemäße Prinzip kann auf die in Fig. 5 gezeigte Kon- struktion angewendet werden, wie die Figuren 7 und 8 zeigen. Hier werden Streuverluste durch Einsetzen eines Ringes 141 aus permanentmagnetischem Material, der gemäß der Darstellung magnetisiert ist, an Stelle eines-unmagnetischen@Ringes 14 bekämpft. Der Randstreifen--3, der aüs magnetischem Material besteht, bildet nun für den Ring 14' ein Xagnetfiue-Rückführungsglied. Der Ring 14' ist seitlich vom Magnetring 15 radial magnetisiert und bildet sich ab- wechselnde Nord- und Säidpole, die so orientiert sind, daß sie die sich abwechselnden Pole des Ringes 15 unterstützen und einem Streufluß entgegenwirken. Die Wirkung ist sehr stark die gleiche, wie Sie im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 für das. zwischen den Polen. liegende Materialbeschrieben wurde. Bei Fig. 2 z. H., wenn man eine Ebene A-A in die Mittellinie des Zwischenpol-Permanentmagneten g setzt, welches die Stelle magnetischer Neutralität ist, arbeitet die Hälfte des Magneten 9 von der neutralen Ebene zum Nordpol H auf der rechten Seite, und die andere Hälfte von der neu- tralen Ebene-zum Südpol S auf der linken Seite. Die Konstruktion nach Fig. 7 ist analog. Die Umfangsfläche eines Flußverlustes wird in eine Gewinnfläche umgewandelt. Die gleichen Maßnahmen können am Innendurchmesser getroffen werden, indem man einen magnetisch permeablen inneren Randstrelfcn;17 auf den Körper 12 aufsetzt und ein weiterer Ring 18 aus pera@ttnentanagnetischenm Material wird zwischen den Magnetring 15 und den Magnetfluß-Rückführungsring 17 gesetzt. In diesem Fall sind die Magnetringe 14' und 18 so magnetisiert und ausgerichtet, daß sie auf beiden Seiten des Magnetringes 15 gegeneinanderarbeiten und essen magnetische Durehflutung erhöhen. Die meisten permanentmagnetischen Werkstoffe entwickeln den größten Teil ihrer,magnetischen Eigenschaften auf einer Ausrichtungsachse. Der Magnetring 15 ist so ausgerichtet, wie es durch die S-N Pfeile gezeigt wird, die bei Fg. 7 senkrecht zur Zeichenebene liegen und senkrecht zu der Luftspalt-Arbeitsfläche des Feldes. Das Material der Ringe l4' und 18 müßte radial: orientiert sein, im allgemeinen parallel zurre Luftspalt, wie es durch die Pfeile gezeigt wird. Ebenso kann aber auch nichtorientiertes Magnetmaterial verwendet wer- den, falls der Preis oder die Verfügbarkeit hierfür sprechen: Ob- wohl die meisten nichtorientierten Magnetmaterialien ein schlechtes Verhalten zeigen, sind die durch die Verwendung der zugefügten Magnetringe 14' und 18 erzielten Ersparnisse so groß, daß sich immer noch große Vorteile beim Verhalten ergeben. ' Selbstverständlich ist es möglich, die Magnetringe 14' und 18 aus rechteck- oder sektorförmigen Teilen aufzubauen, falls dies ein günstiger Weg ist, um die erforderliche Orientierung auf wirtschaftliche Weise zu erreichen.
  • Fig. 9 zeigt die Anordnung nach den Figuren 7 und 8, die durch das Einfügen von quermagnetisieiten Zwischenpolmagneten 9 in die Zwischenpolgebiete abgewandelt ist. Die Zwischenpolmagnete 19 haben eine ähnliche Funktion wie die Magnete 9 der Figuren 2 und 3 und sind ähnlich angeordnet und ausgerichtet. Fig. 9 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der quermagnetisierte Körper angeordnet sind, um dem Streufluß über dem gesamten Umfang.eines primären Magnetpols entgegenzuwirken. zwischen jedem primären Magnet 15_und den ihn umgebenden neutralen Zonen, die durch die Linien A-A :der ßwischenpolmagnete 19 und der Randstreifen 13 und 17 begrenzt werden, sind Magnetkörper angeordnet, die eine Verstärkung des aus den vertikalen Flächen der Magnetringe 15 austretenden Flusses bewirken, was die Folge hat, daß die Grundfläche der gesamten auf jeden primären Magnetpol einwirkenden Magnetgruppe stark erhöht wird.
  • Die Zwischenpolmagnete 19 haben rechteckförmigen Querschnitt und berühren den Abstützkörper 12. Die Streuflußpfade 20 zeigen, daß der swischenpolmagnet 19 nicht mit maximalem Wirkungsgrad arbeitet, 'da seine Innen- oder Bodenfläche an dem permeablen Körper 12 anlegt. Dies wird beider Ausführung nach Fig. 11 vermieden, bei der derjenige Teil jedes Zwischenpolmagneten 19, der von dem Körper 12 überbrückt wird, vermieden und durch einen urmagnetischen Abstandhalter 21 ersetzt ist. Die Abstandhalter 21 können aus einem elektrisch gut leitendem Material bestehen. In diesem Fall sind sie den Materialstücken 10 aus Fig. 3 sehr ähnlich und sie können deshalb auch ein elektrisch leitendes Gebiet sein, welches einen Kurzschlußleiter bildet, der zum Schutz f vor Magnetisierungsverlusten bei Kurzschlüssen erforderlich ist. Auf ähnliche Weise kann ein ringförmiger Abstandhalter-21' aus urmagnetischem Material zwischen die Ringe 14°, 18 und den Körper 12 eingesetzt werden, wie Fig. 11 zeigt. Bei Fertigung aus elektrisch auf leitendem Material vervollständigen die Abstandhalter 21' zusammen mit den Abstandhaltern 21 die Leiterschleifen, die die Magnete 15 umschließen. Falls erwünscht, können diese Schleifen elektrisch mit leitendem Material verbunden werden, das sich über die Luft-Spaltflächen der Magnete 14', 15 und 19 erstreckt.
  • Fig. 12 zeigt einen sehr wirkungsvollen Weg der Anwendung sämtlicher Vorteile der Prinzipien der Erfindung und des gesamten Zwischenpolgebietes. Hier haben die nebeneinanderliegenden Primärmagnete 151 divergierende Seiten und die Zwischenpolmagnete 191 haben einen dreieckförmigen Querschnitt, der die Magnete 15' ergänzt und zwischen diese paßt. An der Mittellinie der Magnete 19' berühren sich die Hauptpolmagnete 15'. Da aber das magnetische Potential an diesem Beginnpunkt Null ist, treten keine Verluste auf. Ähnlich berühren die Zwischenpolmagnete 19' den Magnetfluß-Rückführungskörper 12. An dieser Berührungslinie haben sie jedoch keine magnetische Länge und es treten keine Verluste auf. Die Magnete 19' arbeiten von der neutralen Ebene aus und entwickeln Magnetfluß nach links und rechts in Richtung auf die Arbeitsfläche. Die sich abwechselnden Magnete 151 arbeiten von der ein neutrales: Potential aufweisenden Fläche des Körpers 12 aus und entwickeln einen Fluß nach oben in Richtung auf die Arbeitsfläche der oberen Polseite. Die Kontaktzone 22 zwischen den Magneten 19' und 15' ist um 450 geneigt. Dies kann jedoch schwanken und eine Berechnung der betreffenden'Arbeitspunkte des Materials in 19' und in dem benachbarten Gebiet der Magnete 15' ist erforderlich, um den für optimales Verhalten erforderlichen Winkel zu bestimmen. Die optimale Kontaktzone wird weiter im allgemeinen eine Kurve und nicht eine ebene Fläche sein. Es mag ratsam sein, für die Ringe 15' anderes magnetisches Material als für die: Körper 19' zu wählen und die Neigung der Kontaktzone kann wesentlich von 45o abweichen.
  • Die: Dreieckform der Magnete 19 bildet insofern ein Problem, als es darauf ankommt, die Magnete an ihrem Ort zu halten. Hierzu kann eine Sperrwand 16 verwendet werden, s wie sie in den Figuren 5 und 6 gezeigt wird. Eine andere Möglichkeit, um das Ergebnis von Fig. 12 ohne wesentliche magnetische Verluste und mit einem Gewinn an mechanischer Festgigkeit zu erzielen, wird in Fig. 13 gezeigt, bei der die Kontaktzone 22 aus Fig. 12 durch ein oder mehrere Stufenersetzt ist. Der Magnet 19" wirkt nun als mechanischer Abstand- . halter zwischen den Magneten 15'. Eine größere Sicherheit ergibt sich durch Ankitten an die Magnete 15'.
  • Dieser gleiche Plan läßt sich auch mit den Magnetringen 14# und 18 der Figuren 7 und 8 verwenden, wie es in Fig. 14 gezeigt wird.. Das Stufensystem ist hier besonders vorteilhaft, da der Körper 14" die Fliehkraft der Drehung zwischen dem Randstreifen 13 und dem Körper 15" aufnehmen kann, ohne daß er dabei auskeilt. Der magnetische Vorteil ist genau derjenige, der für die Figuren 12 und 13 über Fig. 10 beschrieben wurde.
  • Wie vorstehend ausgeführt; ist es bei allen diesen Anwendungen oft ratsam, für die Körper 9, 14', 19, 19' und 19" ein anderes magnetisches Material als für die Körper 1, 15, 15' und 15" zu wählen. Einige permanentmagnetische Werkstoffe, insbesondere keramische, haben eine Permeabilität nahe Eins und eine hohe Koerzitivkraft. Die niedrige Permeabilität ermöglicht die Gewinne der Erfindung mit praktisch keinem Anstieg in der Permeabilität des Magnetflusses der Rückwirkung vom Pol zum Anker. Die hohe Koerztivkraft ermöglicht ein verhältnismäßig kurzes Zwischenpolgebiet, das seinerseits eine Vergrößerung der Polbreite der Hauptpole 1, 15, 151 oder 15" ermöglicht, obwohl in den Zw&chenpolflächen immer noch ein Gewinn und kein Verlust erfolgt.
  • Falls sowohl der Hauptpol 1, 15, 15' und 15" als auch die zugefügten Körper 914', 19, 19' und 19" gerichtet sind, muß die gewünschte Gestalt mit einer zweckmäßigen Ausrichtung erreicht werden, und um mit einem Feld zu magnetisieren, welches eine wesentliche Sättigung in den gewünschten Richtungen bringt. Falls es das Material zuläßt, können die zugesetzten Körper in einigen Fällen vor dem Einbau in die Konstruktion getrennt magnetisiert werden.
  • Die Figuren 15 bis 19 zeigen eine andere allgemeine Ausführung der Erfindung. Diese Ausführung ist ähnlich den Ausführungen gemäß Fig. 7 und B. Es wird jedoch nicht-orientiertes Magnetmaterial verwendet. In Fig. 15 wird solches Material bei 150 gezeigt. Die Magnetisierung ist so, daß in dem Material Magnetflußlinien sowohl entlang dem primären Arbeitspfad als auch entgegengesetzt zu den.StreufluBFfaden entwickelt werden, wie es bei 23 gezeigt wird. Die Theorie ist ähnlich derjenigen, die oben für die zusam-mengesetzten Magnetwerkstoffe gegeben wurde. Der Mittelabschnitt jedes Poles ist im allgemeinen senkrecht zu der Luftspaltarbeitsfläche magnetisiert nach der Art der Magnete 1, 15, 15' und 15"; während die umgebenden Abschnitte jedes Poles auf einer zur Arbeitsfläche hingerichteten Kurve 23 quermagnetisiert sind, die den üblichen Streuflußpfaden in cbr Art der Magnete 9, 14', 18 19, 19' und 19" entgegengesetzt ist.
  • Fig. 16 zeigt den Magnetfluß in den Zwischenpolgebieten. Auf beiden Seiten der neutralen Ebene A-A ist dieser sowohl zum permeablen Körper 12 als auch zum Randstreifen 13 der gleiche. Auf dem inneren Magnetrand 24 wird kein permeables Material gezeigt, aber die Magnetflußlinien sind im wesentlichen genauso ausgerichtet, als wenn solches Material vorhanden wäre. - Ein Teilvorteil ergibt sich daraus, daß der in die Luft gehende Streufluß stark heräbgesetzt ist, wie die Luftpfade 25 zeigen. Dies ergibt sich aus er Herabsetzung des Potentials am Rand 24 durch die weggerichteten Magnetflußlinien, die eine Komponente aufweisen, die auf die Ar- beitspolfläche und vom Rand 24 weggerichtet ist.
  • Fig. 17 zeigt eine Verbesserung bei der Verwendung von Magnetma-terial, indem die tiefe Ecke in Fig. 15,in der der Randstreifen 13 auf den Körper 12 auftrifft, vermieden wird. Dies ist ein g Ge- biet, in dem der Magnet mit geringem wirkungsgrädarbeiten muß und die gebogene Außenfläche des Magneten 1501 braucht für im wesent- lichen das gleiche-Verhalten weniger Magnetmaterial. Die Innensei-te. des Randstreifens 1-3 hat eine leichte umgekehrte Krümmung, um den Magneten 150 mechanisch-zu halten und um ihn an einem Wegfallen, axial nach auswärts, d. h. in Fig. 17 nach rechts, zu hindern. Fig. 18 zeigt eine ähnliche Behandlung des Zwischenpolgebietes, in dem der vorspringende permeable Körper 12 in das Zwischenpolgebiet eingesetzt wird. Die sich gegenüberliegenden Seiten 25 des Zwischenpolgebietes sind ähnlich wie der Randstreifen 13 aus Fig. 17 bogenförmig. Der innere Randstreifen des Magnetkörpers 150 kann ebenso behandelt werden, indem ein innerer permeabler Randstrei- fen, der dem Randstreifen 17 der Figuren 7 und 8 entspricht, vorgesehen wird, aber. mit einer bogenförmigen Innenwand, die der des Randstreifens 13 in Fig. 17 entspricht.
  • Die in Fig. 19 gezeigte Ausführung verwendet auf dem Randstreifen 13 und auf dem Magneten 150" Stufen an Stelle einer glatten Kurve. Die Aufgabe ist ähnlich, wie sie für den Magnetring 14" in Fig. 14 beschrieben wurde, wobei die Stufe eine Annäherung an die in Fig. 17 gezeigte ideale Kurve darstellt. Bei, einem kleinen Verlust an magnetischem Verhalten ergibt sich ein Gewinn an größerer mechanischer Festigkeit in dem Randstreifen 13, größere Sicherheit bei der Verbindung der Teile, und geringere auf den Magneten 150" infolge der Fliehtkraft einwirkende Lagerdrucke: Die Umfangsflächen der Stufen sind nach hinten abgeschrägt, um beim axialen Zurückhalten des Magneten, insbesondere wenn die Einheit läuft, größere Sicherheit zu geben. Jede beliebige Anzahl von Stufen kann verwendet werden. Mehr Stufen ergeben ein besseres magnetisches Verhalten. Die Kosten erhöhen sich aber.
  • In den meisten Figuren ist der Anker 4 nicht daregestellt. Jedoch sollen alle gezeigten Felder einem Anker oder Stator über einem Luftspalt gegenüberliegen, wie-Fig. 3 zeigt: Man sieht weiter, daß die zahlreichen gezeigten Feldanordnungen ringförmig und im allgemeinen symmetrisch zu ihrer Drehachse sind. Sie sollen auf der Welle 5 befestigt sein und sich mit dieser drehen, wie in den USA-Patentschriften 2.719.931 und 3.121.814 gezeigt wird: Selbstverständlich kann bei Bedarf auch der Anker relativ zu der Feldanordnung umlaufen.

Claims (11)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E 7.. Elektrische Maschine mit einer Arbeitsfläche an einem Luftspalt und mit primären, einen Magnetfluß erzeugenden Permanentmagneten, die in einer zu der Arbeitsfläche senkrechten Richtung magnetisiert: sind, . d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sekundäre Permanentmagnete (9) vorgesehen sind,-die im allgemeinen quer zu den Primärmagneten (1) angeordnet und magnetisiert sind und deren Magnetfluß sich zu dem der Primärmagnete (1) zusetzt und die sekundären Permanentmagnete (9) dem Streufluß entgegenwirken, der im allgemeinen mit den Primärmagneten (1) verbunden ist.
  2. 2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Permanentmagnete (9) im Zwischenpolgebiet zwischen benachbarten primären Permanentmagneten (1) angeordnet sind.
  3. 3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Permanentmagnete (13) die primären Permanentmagnete (15) mindestens auf einem Teil von deren Länge im wesentlichen vollständig umschließen.
  4. 4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß elektrisch gut leitendes Material (10, 11) die primären und sekundären Permanentmagnete umschließt.
  5. 5. Elektrische Maschine nach Anspruch l bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Permanentmagnete (1) abwechselnd axial ausgerichtete Nord- und Südpole bilden und die sekundären Permanentmagnete (9, 19) quermagnetisierte Zwischenpolflächen bilden, welche die axial gerichteten Pole unterstützen.
  6. 6. Elektrische Maschine mit axialem Luftspalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Permanentmagnete zwei Gruppen bilden, die allgemein konzentrisch in der Drehachse angeordnet sind, und die primären Permanentmagnete zwischen diesen Gruppen angeordnet sind, weitere Permanentmagnete in den Zwischenpolgebieten angeordnet sind und die zwei Gruppen und die weiteren Permanentmagnete so angeordnet sind, daß sie dem Streufluß der primären Permanentmagnete entgegenwirken.
  7. 7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Permanentmagnete die sekundären Permanentmagnete in magnetischer Verbindung mit diesen umschließen, die sekundären Permanentmagnete eine ringförmige Struktur aus permanentmagnetischem Material enthalten, das die primären Permanentmagnete in magnetischer Verbindung mit diesen umschließt, und die sekundären Permanentmagnete abwechselnd allgemein radial gerichtete Nord- und Südpole aufweisen und dem Streufluß der primären Permanentmagnete entgegenwirken. B.
  8. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Permanentmagnete allgemein in Umfangsrichtung ausgerichtete Pole haben, Magnetflußrückführungsglieder mit den primären Permanentmagneten magnetisch an dem der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Ende verbunden sind und unmagnetische Abstandhalter X21, 21') zwischen den verschiedenen Gruppen der sekundären Permanentmagnete und den Magnetfluß-Rückführungsgliedern (12) angeordnet sind,
  9. 9. Elektrische Maschine nach Anspruch-8, dadurch gekennzeichnet, daß die unmagnetischen Abstandhalter aus elektrisch gut leitendem Material bestehen und die Pole der primären Permanentmagnete umschließen:
  10. 10. Elektrische Maschine nach Anspruch l bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die primären und die sekundären PFä°manentmagnete (14", 15'°) aneinander anstoßen und die Berührungszone (22) zwischen den primären und sekundären Permanentmagneten stufenförmig ist.,
  11. 11. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Permanentmagnete zu einem einzigen ringförmigen Permanentmagneten zusammengefaßt sind, der konzentrisch zu der Drehachse liegt, dieser Magnet axial gerichtete primäre Pole aufweist, ein ringförmiges den Magneten aufnehmendes und abstützendes Gehäuse vorgesehen ist, das Gehäuse eine äußere ringförmige Seitenwand aufweist, die im allgemeinen konzentrisch zu der Drehachse liegt und die äußere Mantelfläche des Magneten umschließt, um diesen gegen Fliehkräfte abzustützen, eine ringförmige Endwand sich von der Mantelflächc- aus Tiber eine Endfläche des Magneten erstreckt, die Verbindungslinie zwischen der Magnetfendfläche und der äußeren Umfangswand konvex gebogen ist und das Gehäuse in Übereinstimmung damit gebogen ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3625994A1 (de) * 1986-07-31 1988-02-04 Achim Goers Generator zur umwandlung von mechanischer energie in elektrische energie
WO1989002668A1 (en) * 1987-09-11 1989-03-23 Marlene Marinescu Electric machine energized by permanent magnets
EP2256909A3 (de) * 2004-12-09 2013-04-24 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotierende elektrische Maschine
WO2022248300A1 (de) * 2021-05-27 2022-12-01 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Permanentmagneterregte synchronmaschine

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3531670A (en) * 1968-09-16 1970-09-29 Bendix Corp Rotary electrical apparatus having metallic sleeve for embracing the peripheral sections of permanent magnet rotor
US3906268A (en) * 1971-05-28 1975-09-16 Kollmorgen Photocircuits High density flux magnetic circuit
FR2210036B1 (de) * 1973-05-30 1976-05-28 Chouinard Romeo
US4080542A (en) * 1974-04-08 1978-03-21 Photocircuits Division Of Kollmorgen Corporation High density flux magnetic circuit
US3984711A (en) * 1975-04-07 1976-10-05 Warner Electric Brake & Clutch Company Variable reluctance step motor with permanent magnets
DE2657892C2 (de) * 1975-12-23 1985-08-14 Micro Technology Laboratory Co. Ltd., Tokio/Tokyo Gleichstrommaschine
JPS5827747B2 (ja) * 1977-10-06 1983-06-11 株式会社マイクロテクノロジ−研究所 直流回転電機の固定子
CS213750B1 (en) * 1979-08-03 1982-04-09 Vaclav Landa Method of making the anizotropic permanent magnets
FR2476930A1 (fr) * 1980-02-26 1981-08-28 Jeumont Schneider Rotor a aimants permanents interpolaires pour machine dynamoelectrique
US4308479A (en) * 1980-08-28 1981-12-29 General Electric Company Magnet arrangement for axial flux focussing for two-pole permanent magnet A.C. machines
FR2499326A1 (fr) * 1981-02-04 1982-08-06 Advolotkin Nikolai Rotor d'une machine electrique a grande vitesse
US4433260A (en) * 1982-10-12 1984-02-21 The Singer Company Hysteresis synchronous motor utilizing polarized rotor
JPS59117451A (ja) * 1982-12-24 1984-07-06 Fanuc Ltd 同期電機
US4550697A (en) * 1983-12-20 1985-11-05 Tecumseh Products Company Flywheel mounting of permanent magnet group
US4517483A (en) * 1983-12-27 1985-05-14 Sundstrand Corporation Permanent magnet rotor with saturable flux bridges
US4712028A (en) * 1984-05-21 1987-12-08 Sigma Instruments, Inc. Magnetically assisted stepping motor
US4713570A (en) * 1986-06-04 1987-12-15 Pacific Scientific Co. Magnetically enhanced variable reluctance motor systems
WO1990002434A1 (en) * 1988-08-19 1990-03-08 Nauchno-Proizvodstvennoe Obiedinenie 'magneton' Multipole rotor of electric machine
US5008578A (en) * 1989-04-26 1991-04-16 Pace Sang H L Permanent magnet motor having diverting magnets
US5280209A (en) * 1989-11-14 1994-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Permanent magnet structure for use in electric machinery
SE463061B (sv) * 1989-11-20 1990-10-01 Svante Gustav Adolf Von Zweygb Permanentmagnetiserad synkronmaskin utformad enligt transversalfloedesprincipen
US5117141A (en) * 1990-07-30 1992-05-26 The United States Of America As Represented By Department Of Energy Disc rotors with permanent magnets for brushless DC motor
FI112296B (fi) * 1995-03-24 2003-11-14 Kone Corp Hissimoottorin vaimennuskäämi
US6157099A (en) * 1999-01-15 2000-12-05 Quantum Corporation Specially oriented material and magnetization of permanent magnets
US6441522B1 (en) * 2000-03-31 2002-08-27 Coleman Powermate, Inc. Electromagnetic apparatus employing high permeability low conductivity element
US6891299B2 (en) * 2000-05-03 2005-05-10 Moteurs Leroy-Somer Rotary electric machine having a flux-concentrating rotor and a stator with windings on teeth
US20020171305A1 (en) * 2001-04-17 2002-11-21 Moteurs Leroy-Somer Electric machine having an outer rotor
FR2823616B1 (fr) 2001-04-17 2008-07-04 Leroy Somer Moteurs Machine electrique comportant au moins un detecteur de champ magnetique
FR2823614B1 (fr) * 2001-04-17 2008-07-11 Leroy Somer Moteurs Machine tournante electrique comportant un stator forme de secteurs assembles
SE524861C2 (sv) * 2002-08-14 2004-10-12 Abb Ab En elektrisk maskin samt användning därav
US6879075B2 (en) * 2003-01-31 2005-04-12 Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation Trapezoidal shaped magnet flux intensifier motor pole arrangement for improved motor torque density
US6982498B2 (en) * 2003-03-28 2006-01-03 Tharp John E Hydro-electric farms
JP2006014473A (ja) 2004-06-25 2006-01-12 Aisin Seiki Co Ltd モータ
EP1624554A1 (de) * 2004-08-02 2006-02-08 Nissan Motor Co., Ltd. Rotierende elektrische Maschine
US20060043814A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Calfo Raymond M Trapezoidal field pole shape in salient machines
DE102004054277A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-24 Minebea Co., Ltd. Rotoranordnung für eine elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung
US20060158055A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Gennadii Ivtsenkov Tangential induction dynamoelectric machines
US8058762B2 (en) * 2005-01-19 2011-11-15 Daikin Industries, Ltd. Rotor, axial gap type motor, method of driving motor, and compressor
US7301310B2 (en) * 2005-08-24 2007-11-27 Honeywell International, Inc. Excitation controlled synchronous permanent magnet machine
FR2895844A1 (fr) * 2006-01-03 2007-07-06 Leroy Somer Moteurs Machine electrique tournante comportant des pieces polaires et des aimants permanents
US7557482B2 (en) * 2006-07-31 2009-07-07 Caterpillar Inc. Axial-flux electric machine
JP4623472B2 (ja) * 2007-01-30 2011-02-02 トヨタ自動車株式会社 回転電動機
AU2009296688A1 (en) * 2008-09-23 2010-04-01 Aerovironment, Inc. Flux concentrator for ironless motor
US8575871B1 (en) 2010-07-23 2013-11-05 Christopher Moore Modular component electric machine
JP5752177B2 (ja) * 2013-05-09 2015-07-22 三菱電機株式会社 磁石式回転電機
DE102017220662A1 (de) * 2016-11-30 2018-05-30 Aktiebolaget Skf Lageranordnung mit einem integrierten Generator
GB201717871D0 (en) * 2017-10-30 2017-12-13 Romax Tech Limited Motor
DE112018006830T5 (de) * 2018-01-11 2020-09-24 Pierburg Pump Technology Gmbh Hilfsaggregat-Elektromotor für ein Kraftfahrzeug
CN112152355B (zh) * 2020-08-19 2023-04-25 沈阳工业大学 一种内置磁钢切向充磁盘式电机转子

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3625994A1 (de) * 1986-07-31 1988-02-04 Achim Goers Generator zur umwandlung von mechanischer energie in elektrische energie
WO1989002668A1 (en) * 1987-09-11 1989-03-23 Marlene Marinescu Electric machine energized by permanent magnets
EP2256909A3 (de) * 2004-12-09 2013-04-24 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Rotierende elektrische Maschine
WO2022248300A1 (de) * 2021-05-27 2022-12-01 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Permanentmagneterregte synchronmaschine

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US3334254A (en) 1967-08-01

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