DE19943274A1

DE19943274A1 - Synchronous motor with permanent magnet excitation and control of stator induced voltage by adjusting magnetic behaviour of one magnet per pole

Info

Publication number: DE19943274A1
Application number: DE1999143274
Authority: DE
Inventors: Vlado Ostovic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-04-19

Abstract

The machine rotor consists of dynamo grade sheet (1) and two permanent magnets per pole. The thickness of the magnets is such that the magnetomotive force developed by the supplementary stator current (to control the voltage induced in the stator by the rotating magnetic field) is greater than the magnetic voltage of magnet (3) but less than the total of that and magnet (2). This magnetizes that portion of the first mentioned magnet close to the rotor centre in the same direction as, and supports, the field generated by the stator current

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, Möglichkeiten zu schaffen, die durch Permanentmagnete induzierte Ständerspannung in einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine nach Bedarf zu variieren, und zwar diskret, als auch kontinuierlich. Diese Aufgabe wird durch Sonderkonstruktionen des Läufers, wie in Fig. 1 (diskrete Steuerung der induzierten Spannung) und Fig. 2 (kontinuierliche Steuerung der induzierten Spannung) gelöst.The object of this invention is to provide possibilities for varying the stator voltage induced by permanent magnets in a permanent magnet-excited electrical machine as required, specifically, discretely and continuously. This task is solved by special designs of the rotor, as in Fig. 1 (discrete control of the induced voltage) and Fig. 2 (continuous control of the induced voltage).

Der in Fig. 1 dargestellte Läufer einer mehrpoligen permanentmagneterregten (PM) Maschine enthält das magnetische Material, wie z. B. Dynamoblech (1), als auch tangential magnetisierte Permanentmagnete (2) und (3), jeweils ein Stück pro Pol. Die Größe und magnetischen Eigenschaften der Permanentmagnete müssen so gewählt werden, daß die bei einem gegebenen Ständerstrom teilweise ummagnetisierbar sind.The rotor of a multi-pole permanent magnet excited (PM) machine shown in FIG. 1 contains the magnetic material, such as, for. B. dynamo sheet ( 1 ), as well as tangentially magnetized permanent magnets ( 2 ) and ( 3 ), one piece per pole. The size and magnetic properties of the permanent magnets must be selected so that they can be partially remagnetized for a given stator current.

Als Ständer dieser Maschine kann jeder Dreh- oder Wechselstromständer benutzt werden. Die Phasenströme müssen jedoch kontrollierbar sein, und zwar im Betrag als auch in Phasenverschiebung.Any three-phase or AC stand can be used as a stand for this machine become. However, the phase currents must be controllable, namely as also in phase shift.

In normalem Betrieb erzeugen Magnete 2 und 3 in jedem Pol einen Magnetischen Fluß, der zusammen mit dem Läufer rotiert und in den Ständerwicklungen Wechselspannungen induziert.In normal operation, magnets 2 and 3 generate a magnetic flux in each pole, which rotates together with the rotor and induces alternating voltages in the stator windings.

Um den Fluß von Magneten ändern zu können, muß eine zusätzliche Komponente des Ständerstroms durch alle Phasenwicklungen fließen. Dieser Strom baut ein Magnetfeld auf, das dem Feld der Permanentmagnete entgegengesetzt ist, d. h., er hat einen Entmagnetisierungseffekt. Wenn die Dicke von Magneten 2 und 3 so gewählt ist, daß die Durchflutung des zusätzlichen Ständerstroms stärker als die magnetische Spannung von Magneten 3, aber kleiner als die Gesamtspannung von Magneten 2 und 3 ist, werden die Teile der Magnete 3, die nah an der Läufermitte liegen, in derselben Richtung magnetisiert wie die Richtung des Magnetfeldes des zusätzlichen Stromes. Gleichzeitig bleiben die Reste der Magnete 3, als auch die ganzen Magnete 2 nicht ummagnetisiert, weil der zusätzliche Ständerstrom dafür immer noch zu klein ist.In order to change the flow of magnets, an additional component of the stator current must flow through all phase windings. This current builds up a magnetic field that is opposite to the field of permanent magnets, ie it has a demagnetizing effect. If the thickness of magnets 2 and 3 is chosen so that the flow of the additional stator current is stronger than the magnetic voltage of magnet 3 , but less than the total voltage of magnets 2 and 3 , the parts of the magnets 3 that are close to the The center of the rotor is magnetized in the same direction as the direction of the magnetic field of the additional current. At the same time, the remnants of the magnets 3 and the entire magnets 2 do not remain magnetized because the additional stator current is still too small for this.

Als Ergebnis erhält man, daß nach der Wirkung des zusätzlichen Stromes der von Magneten 3 erzeugte Fluß kleiner als vorher ist. Deswegen ist auch die induzierte Spannung in Ständerwicklungen in diesem Fall Meiner als vor der Wirkung des Zusatzstromes.As a result, it is obtained that after the effect of the additional current, the flux generated by the magnet 3 is smaller than before. Therefore, the induced voltage in stator windings is mine in this case than before the effect of the additional current.

Es ist leicht vorstellbar, mehr als zwei Magnete pro Pol zu benutzen, um die induzierte Spannung feiner zu steuern.It is easily imaginable to use more than two magnets per pole to make the to control induced voltage more finely.

Bei dem Läufer für kontinuierliche Spannungssteuerung (Fig. 2) werden die Magnete 2 mit dem Ständerzusatzstrom teilweise ummagnetisiert. Die Breite (in radialer Richtung) des Bereichs mit Magnetenpolarisierung in einer, bzw. in entgegengesetzter Richtung, ist davon abhängig, wie groß die Amplitude des Ummagnetisierungsstroms ist. In the rotor for continuous voltage control ( FIG. 2), the magnets 2 are partially remagnetized with the additional stator current. The width (in the radial direction) of the area with magnet polarization in one or in the opposite direction depends on how large the amplitude of the magnetic reversal current is.

Die vorgeschlagene Lösung kann für elektrische Maschinen mit innerem, als auch mit äußerem Läufer verwendet werden. Sie ermöglicht es, die induzierte Spannung in einer PM Maschine diskret (Fig. 1), als auch kontinuierlich (Fig. 2) nur mit einer zusätzlichen Komponente des Ständerstroms zu ändern.The proposed solution can be used for electrical machines with internal as well as external rotor. It enables the induced voltage in a PM machine to be changed discretely ( FIG. 1) and continuously ( FIG. 2) only with an additional component of the stator current.

Die vorgeschlagene Lösung kann in elektrischen Antrieben mit PM Maschinen eingesetzt werden, deren Drehzahl im weiteren Bereich geändert werden muß. Ein niedriger Magnetfluß in höherem Drehzahlbereich resultiert in einer niedrigeren induzierten Spannung, und dadurch in einem erweiterten Drehzahlbereich.The proposed solution can be used in electrical drives with PM machines are used, the speed of which must be changed in the wider range. On low magnetic flux in a higher speed range results in a lower one induced voltage, and thereby in an extended speed range.

Claims

1. Permanent magnet excited electrical machine, characterized in that its stator has a conventional three-phase or alternating current winding, and there are more than one magnet per pole on its rotor ( Fig. 1).

2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the magnets are magnetized tangentially ( Fig. 1).

3. Electrical machine according to claim 1, characterized in that each magnet has a different radial length under one pole, as shown for two magnets in Fig. 1.

4. Permanent magnet excited electrical machine, characterized in that its stand has a conventional three-phase or AC winding, and on its rotor there is a magnet per pole ( Fig. 2), which is magnetized tangentially.

5. Electrical machine according to claim 2, characterized in that the magnet width changes in the radial direction ( Fig. 2).