DE19804488A1 - Electrical machine with stator and rotor - Google Patents
Electrical machine with stator and rotorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.The invention relates to an electrical machine according to the preamble of the patent saying 1.
Es sind bereits einen Stator und einen mit Dauermagneten bestückten Rotor umfassen de elektrische Maschinen bekannt. Für leistungsstarke, einen geringen Bauraum bean spruchende elektrische Maschinen werden die Rotoren zur Bereitstellung einer hohen Feldstärke mit Magneten mit einer hohen Energiedichte bestückt, beispielsweise mit Neodym-Eisen-Bor-Magneten der Firma Vac Vacuumschmelze GmbH mit Namen Vaco dym bezeichnet. Magneten aus diesem Material stellen ein hohes magnetisches Feld bei geringem Volumen bereit. Damit es zu keinem Wirbelstromverlusten kommt, bzw. sol che Verluste minimal sind, werden Dauermagneten mit geringen Abmessungen in min destens einer zur Magnetisierungsrichtung senkrechten Richtung eingesetzt. Mehrere dieser Dauermagnetsegmente werden zu einem Magnetblock mittels eines die Dauer magnetsegmente voneinander isolierenden Klebstoff zusammengeklebt oder mit Ab stand zueinander aufgeklebt. Ein mit Dauermagnetsegmenten bestückter Rotor ist bei spielsweise auf Seite 7 des Firmenprospektes von "Selten-Erd-Dauermagnete Vacodym, Vacomax" von VAC Vacuumschmelze GmbH von 1996 dargestellt. Würde man auf die Segmentierung der einem Magnetpol der elektrischen Maschine bildenden Dauerma gnete verzichten, so kommt es im Betrieb aufgrund der Wirbelstromverluste zu einer starken Erwärmung des Rotors. Infolge dieser Erwärmung kann es zu einer Entmagneti sierung der Magnete kommen, womit zumindest ein starker Leistungseinbruch der elek trischen Maschine einhergehen würde oder es sogar zum Totalausfall der elektrischen Maschine kommen kann.It already includes a stator and a rotor equipped with permanent magnets de electrical machines known. For powerful, small installation space Talking electrical machines are used to provide high rotors Field strength equipped with magnets with a high energy density, for example with Neodymium-iron-boron magnets from Vac Vacuumschmelze GmbH with the name Vaco dym called. Magnets made from this material provide a high magnetic field low volume ready. So that there is no eddy current loss, or sol che losses are minimal, permanent magnets with small dimensions in min at least one direction used perpendicular to the direction of magnetization. Several these permanent magnet segments become a magnetic block by means of a duration Adhesive magnet segments from each other glued together or with Ab stood glued to each other. A rotor equipped with permanent magnet segments is included for example on page 7 of the company brochure of "Rare Earth Permanent Magnets Vacodym, Vacomax "from VAC Vacuumschmelze GmbH from 1996 Segmentation of the permanent period forming a magnetic pole of the electrical machine waive gnete, there is one in operation due to the eddy current losses strong heating of the rotor. As a result of this heating, demagnetization can occur magnetization, which means that the elec machine would go hand in hand or even lead to total failure of the electrical Machine can come.
Aus diesen Gründen ist es erforderlich die Magnete aus Dauermagnetsegmenten zu bilden, was jedoch mit hohen Herstellungskosten verbunden ist. Zur Gewährleistung minimaler Wirbelstromverluste weisen die Dauermagnetsegmente in einer zu einer be reits im Herstellungsprozeß ausgebildeten, vorbestimmten Vorzugsrichtung eine minima le Abmessung auf. Die Dauermagnetsegmente weisen somit in der Vormagnetisie rungsrichtung, sowie in einer dazu senkrechten Richtung nahezu identische minimale Abmessungen auf. Aufgrund der nahezu identischen Abmessungen kann es im Herstel lungsprozeß leicht zu einer fehlerhaften Anordnung einzelner Dauermagnetsegmente kommen. Sind Dauermagnetsegmente fehlerhaft angeordnet, so verläuft die Vorzugs richtung senkrecht zur gewünschten Richtung. Demzufolge sind diese Dauerma gnetsegmente bei einem Magnetisierungsvorgang nahezu nicht magnetisierbar. Infol gedessen geht bei falscher Anordnung einzelner Dauermagnetsegmente eine Minde rung der Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine einher.For these reasons it is necessary to close the magnets from permanent magnet segments form, which is associated with high manufacturing costs. To guarantee The permanent magnet segments demonstrate minimal eddy current losses in one already in the manufacturing process, predetermined preferred direction a minimum le dimension. The permanent magnet segments thus have a pre-magnetization direction, as well as in a direction perpendicular to it almost identical minimum Dimensions on. Due to the almost identical dimensions, it can be manufactured development process easily to a faulty arrangement of individual permanent magnet segments come. If permanent magnet segments are incorrectly arranged, preference is given direction perpendicular to the desired direction. As a result, these are permanent gnet segments almost non-magnetizable during a magnetization process. Info if the individual permanent magnet segments are arranged incorrectly, a minde will work performance of the electrical machine.
Aufgabe der Erfindung ist es die Herstellungssicherheit zu erhöhen und die Herstellung eines Rotors, der mit einer hohen Energiedichte aufweisenden Magneten bestückt ist, zu vereinfachen und somit die Herstellungskosten zu reduzieren.The object of the invention is to increase manufacturing reliability and manufacture a rotor that is equipped with magnets with a high energy density, to simplify and thus reduce manufacturing costs.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features given in claim 1.
Durch die Maßnahme mindestens einen Verbindungsabschnitt vorzusehen, durch den mindestens zwei Dauermagnetsegmente miteinander verbunden sind, ist eine Einheit, im folgenden mit Magnetmodul bezeichnet, geschaffen. Es ist vorgesehen, die über den Verbindungsabschnitt verbundenen Dauermagnetsegmenten mit dem Verbindungsab schnitt einstückig auszubilden. Durch das Zusammenfassen mindestens zweier Dauer magnetsegmente ist die Richtung der im Herstellungsprozeß der Dauermagnetsegmente vorbestimmten Vorzugsrichtung eindeutig in Richtung der minimalen Abmessung fest vorbestimmten Vorzugsrichtung eindeutig in Richtung der minimalen Abmessung fest gelegt, wobei eine Verwechslung aufgrund der Gestaltungsform des Dauermagnetmo dules, das mindestens zwei Dauermagnetsegmente umfaßt, ausgeschlossen ist.By the measure to provide at least one connecting section through which at least two permanent magnet segments are connected to one another, is a unit, hereinafter referred to as a magnetic module. It is envisaged that over Connecting section connected permanent magnet segments with the Verbindungsab to cut in one piece. By combining at least two durations magnet segments is the direction of the process of manufacturing permanent magnet segments predetermined preferred direction clearly in the direction of the minimum dimension predetermined preferred direction clearly in the direction of the minimum dimension placed, a confusion due to the design of the permanent magnet mo dules, which comprises at least two permanent magnet segments, is excluded.
Der Verbindungsabschnitt erstreckt sich nur über einen Bruchteil der miteinander ver bundenen Kanten der Dauermagnetsegmente. Dieser Bereich, über den die Dauerma gnetsegmente in Verbindung stehen, weist eine derart minimale Querschnittsfläche auf, daß die Ausbildung eines Wirbelstromes auch in diesem Bereich aufgrund der gewähl ten minimalen Abmessung unterbunden bzw. nahezu unterbunden ist. Sind zwei Dau ermagnetsegmente miteinander verbunden und einstückig ausgebildet, so reduziert sich die Anzahl der zu verklebenden Magnete bereits um die Hälfte.The connecting section extends only over a fraction of the ver bound edges of the permanent magnet segments. This area over which the permanent gnet segments in connection has such a minimal cross-sectional area, that the formation of an eddy current in this area due to the chosen minimum dimension is prevented or almost prevented. Are two dhows Magnet segments connected to each other and formed in one piece, so reduced the number of magnets to be glued by half.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die über den Verbindungsabschnitt verbun denen Dauermagnetsegmente mittels eines ihre Höhe übersteigenden Verbindungsab schnittes voneinander beabstandet. Durch Vorsehen dieses Abstandes ist ein Dauerma gnetsegment zwischen den beabstandeten Dauermagnetsegmenten anordbar. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, zwei Dauermagnetmodule zu einer Einheit zusammen zufügen, wobei die Dauermagnetsegmente der Dauermagnetmodule, vorzugsweise alternierend, ineinandergreifen.In an advantageous embodiment, they are connected via the connecting section those permanent magnet segments by means of a connection exceeding their height cut apart from each other. Providing this distance is permanent gnetsegment can be arranged between the spaced apart permanent magnet segments. It has turned out to be advantageous to combine two permanent magnet modules into one unit add, the permanent magnet segments of the permanent magnet modules, preferably alternating, interlocking.
Vorzugsweise sind die einstückig ausgebildeten Dauermagnetmodule derart ausgebil det, daß durch Drehung um 180° und einem axialen Versatz um die Höhe eines Dauer magnetsegmentes zuzüglich eines vorzusehenden Mindestabstandes für eine elektrische Isolierung der Dauermagnete voneinander, zu einer quaderförmigen Einheit zusammen fügbar. Zwischen den Segmenten kann ein elektrisch isolierender Klebstoff vorgesehen sein. Da beliebige Magnetformen durch Verwendung von entsprechenden Preßformen mit geringem Aufwand herstellbar sind, ist die Realisierung der neuen Magnetformen mit geringen Kosten verbunden.The one-piece permanent magnet modules are preferably designed in this way det that by rotation through 180 ° and an axial offset by the amount of a duration magnet segment plus a minimum distance to be provided for an electrical Isolation of the permanent magnets from each other to form a cuboid unit available. An electrically insulating adhesive can be provided between the segments be. Since any magnetic forms by using appropriate molds can be produced with little effort, is the realization of the new magnetic forms associated with low costs.
Als weiterer vorteilhafter Ausführungsform hat sich herausgestellt einen Dauermagnet block mit Ausnehmungen in Form von Spalten zu versehen. Durch diese Spalten wird der Magnetblock in einzelne Segmente unterteilt, wobei die Segmente noch jeweils über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. Die Spalten sind vor zugsweise derart ausgebildet, daß die Dauermagnetsegmente durch den Spalt über des tionsmaterials in den Spalt ist somit nicht erforderlich. Durch Vorsehen der Verbin dungsabschnitte in der Mitte des Magnetblockes ist die Bruchempfindlichkeit der Ma gnetmodule geringer, da bei endseitiger auf ein Magnetsegment wirkender Kraft die Kraft über einen kürzeren Hebelarm an dem Verbindungsabschnitt angreift.A permanent magnet has been found to be a further advantageous embodiment block with recesses in the form of columns. Through these columns the magnetic block is divided into individual segments, with the segments still each are connected to one another via a connecting section. The columns are in front preferably designed such that the permanent magnet segments through the gap over the tion material in the gap is therefore not necessary. By providing the verb Sections in the middle of the magnetic block is the fracture sensitivity of the Ma gnetmodule lower, since the force acting on the end of a magnetic segment Force acts on the connecting section via a shorter lever arm.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrie ben. Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben. Es zeigt:The invention is described in more detail below with the aid of a few exemplary embodiments ben. Further advantageous measures are described in further subclaims. It shows:
Fig. 1 einen als Außenläufer ausgebildeter Rotor; Fig. 1 a formed as an external rotor rotor;
Fig. 2 eine aus zwei Magnetmodulen gebildete Einheit; Fig. 2 is a unit formed by two magnetic modules;
Fig. 3 einen mit Spalten ausgebildeter Magnetblock. Fig. 3 shows a magnetic block formed with columns.
In Fig. 1 ist exemplarisch der prinzipieller Aufbau eines als Außenläufer ausgebildeten Rotors dargestellt, wobei auch andere wie Innenläufermotoren oder Linearmotoren mit Dauermagnetmodulen bestückbar sind. Auf der radialen Innenseite des Rotors sind Dauermagnete angeordnet, durch die dargestellte Magnetpole 25 gebildet werden. Ein Magnetpol 25 umfaßt seinerseits eine Mehrzahl an in Fig. 2 und Fig. 3 näher dargestell ten Dauermagnetsegmenten 3.In Fig. 1, the basic structure is shown as an example of a formed as an external rotor the rotor, as well as other internal rotor motors or linear motors can be equipped with permanent magnet modules. Permanent magnets are arranged on the radial inside of the rotor, by means of which magnetic poles 25 are formed. A magnetic pole 25 in turn comprises a plurality of in Fig. 2 and Fig. 3 in more detail dargestell th permanent magnet segments 3.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Magnetmodul 13, das vier Dauermagnetsegmente 3 aufweist, dargestellt. Die Dauermagnetsegmente 3 sind über jeweils zwischen ihnen vorgesehene Verbindungsabschnitte 5 miteinander verbunden. Die Verbindungsabschnitte 5 sind in Form von Stegen 6 ausgebildet. Durch die Stege 6 sind die Dauermagnetsegmente 5 eines Magnetmoduls 13 voneinander beabstandet. Dieser Abstand der Dauermagnetsegmente 3 überschreitet die Höhe eines Dauerma gnetsegmentes 3 Von den zwischen den Dauermagnetsegmenten 3 ausgebildeten Aus nehmungen 16 sind Dauermagnetsegmente eines weiteren Dauermagnetmoduls 13 aufgenommen. Bevor die Dauermagnetmodule zusammengefügt werden, kann vorge sehen sein, einen elektrisch isolierenden Klebstoff einzubringen. Nach Zusammenfügen der Dauermagnetmodule 13 zu einer Einheit, kann es zur Gewährleistung glatter Ober flächen erforderlich sein, die Vorder- und Rückseite durch Schleifen von Klebstoffrück ständen zu befreien. Ein Pol kann mehrere solcher Einheiten aufweisen. In the embodiment shown in FIG. 2, a magnet module 13 , which has four permanent magnet segments 3 , is shown. The permanent magnet segments 3 are connected to each other via connection sections 5 provided between them. The connecting sections 5 are designed in the form of webs 6 . The permanent magnet segments 5 of a magnet module 13 are spaced apart from one another by the webs 6 . This distance of the permanent magnet segments 3, the height exceeds a Dauerma gnetsegmentes 3 Of the recesses formed between the permanent magnet segments 3 of 16 are permanent magnet segments of a permanent magnet module 13 further added. Before the permanent magnet modules are put together, it can be seen to introduce an electrically insulating adhesive. After assembling the permanent magnet modules 13 into one unit, it may be necessary to ensure that the front and back surfaces are freed by grinding adhesive residues to ensure smooth upper surfaces. A pole can have several such units.
In Fig. 3a und 3b sind Magnetmodule 13 dargestellt, die eine Mehrzahl an Dauerma gnetsegmenten 3 umfassen. Diese Dauermagnetsegmente 3 sind über einen Verbin dungsabschnitt 5 fest miteinander verbunden und einstückig ausgebildet und durch die zwischen ihnen angeordneten Ausnehmungen 16 in Form von Spalten 17 voneinander isoliert. Diese Spalten 17 sind beispielsweise nach Herstellung eines Magnetblockes mit tels einer Schneidevorrichtung in einem einzigen Arbeitsschritt erzeugbar. Durch den Abstand 18 der Spalten 17 voneinander ist die Höhe 7 der Dauermagnetsegmente vor bestimmt.In Fig. 3a and 3b are shown magnet 13 modules, a plurality of the gnetsegmenten Dauerma comprise from 3. These permanent magnet segments 3 are connected to each other via a connec tion section 5 and are formed in one piece and isolated from one another by the recesses 16 arranged between them in the form of columns 17 . These columns 17 can be produced in a single step, for example after the production of a magnetic block by means of a cutting device. The height 7 of the permanent magnet segments is determined by the distance 18 of the columns 17 from one another.
Ist beispielsweise ein Rotor mit einer Baulänge von 120 mm mit Magneten zu bestücken, so kann jeweils ein Pol durch drei Magneteinheiten von je 40 mm Länge gebildet wer den.For example, if a rotor with a length of 120 mm is to be equipped with magnets, one pole can be formed by three magnet units, each 40 mm long the.
11
Rotor
rotor
33rd
Dauermagnetsegmente
Permanent magnet segments
55
Verbindungsabschnitt
Connecting section
66
Stege
Walkways
77
Höhe
height
99
Breite
width
1111
Dicke
thickness
1313
Magnetmodul
Magnet module
1515
Dauermagnetblock
Permanent magnet block
1616
Ausnehmung
Recess
1717th
Spalt
gap
1818th
Abstand
distance
2121
Richtung der Vormagnetisierung
Direction of bias
2323
Begrenzungsseite
Boundary side
2525th
Magnetpol
Magnetic pole
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19804488A DE19804488A1 (en) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Electrical machine with stator and rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19804488A DE19804488A1 (en) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Electrical machine with stator and rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19804488A1 true DE19804488A1 (en) | 1999-08-19 |
Family
ID=7856697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19804488A Ceased DE19804488A1 (en) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Electrical machine with stator and rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19804488A1 (en) |
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Date | Code | Title | Description |
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8131 | Rejection |