DE202011001529U1

DE202011001529U1 - Permanentmagnetanordnung für einen Motor oder einen Generator

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Publication number: DE202011001529U1
Application number: DE202011001529U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-15
Filing date: 2011-01-15
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2021-01-16

Abstract

Permanentmagnetanordnung für einen Motor oder einen Generator mit einer vorzugsweisen Ausbildung als Scheibenläufer, einer mindestens auf einer Seite einer ringförmigen stehenden Wicklung als geschlossenen Ring angeordneter Einzelpermanentmagnete, die direkt aneinandergereiht mit einer abwechselnden Polarität einen, im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und einen gerichteten, verstärkten magnetischen Fluss zu der Wicklung beinhalten, wobei die Einzelpermanentmagnete (3, 4, 5 und 6) unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtungen (8) beinhalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Permanentmagnetanordnung für einen Motor oder einen Generator mit deren Ausbildung als Scheibenläufer oder Linearantrieb.
Bei einem Scheibenläufermotor ist der Rotor und damit die Wicklung in Form einer Scheibe ausgebildet. Dabei ist in der Regel der Durchmesser größer als die Länge, woran derartige Scheibenläufer gut äußerlich zu erkennen sind. Eine derartige Vorrichtung weist ein konstantes Drehmoment über den gesamten Drehzahlbereich auf. Das Laufverhalten ist sehr gleichmäßig und ruhig, selbst bei niedrigen Drehzahlen. Ein solcher Motor oder Generatortyp weist eine sehr dünne stehende eisenlose Wicklung auf, die über eine hohe Leistungsdichte verfügt.
Einen solchen nuten- und bürstenlosen Motor, insbesondere als Antriebsmotor, der direkt mit einer rotierenden Trommel eines Videoaufnahmegerätes verbunden ist, beschreibt die DE 29 31 650 A1 .
Ein Linearantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass er einen lang gestreckten, stationären Stator und einen mit diesem zusammenwirkenden ortsveränderlichen Läufer aus Dauermagneten aufweist.
Ein solcher Linearantrieb wird in der DE 36 35 258 C1 mit einem Magnetkraftsystem für den reibungslosen Transport von Lasten, mit mindestens einem an der Last befestigten Magneten, der einen ferromagnetischen Tragkörper aufweist, beschrieben. Dabei ist wesentlich, dass die Magnete mit mindestens einer vertikalen Polwand zusammenwirken und zu dieser Wand im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Die Magnete sind dabei in Längsrichtung jeweils paarweise angeordnet, was bedeutet, dass stets zwei Magnete als ein Paar angesehen werden, die durch eine ferromagnetische Platte einseitig kurzgeschlossen werden. Die Magnete sind dabei in einer eisernen U-Schiene angeordnet. Direkt verbunden mit dem Magneten ist die zu tragende und verfahrbare Last in Form einer Tür.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Permanentmagnetanordnung für derartige elektrische Maschinen, wie Motoren oder Generatoren der vor beschriebenen Art so weiter zu bilden, dass neben einer sehr kleinen Bauform diese auch wartungsfrei arbeiten und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Ferner soll eine kostengünstige Herstellbarkeit gegeben sein.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
Die erfindungsgemäße Permanentmagnetanordnung für einen Motor oder einen Generator, der beispielsweise eine Ausbildung als Scheibenläufer aufweist und eine ringförmige stehende Wicklung beinhaltet, die mit mindestens einem ringförmig angeordneten Permanentmagnetsystem aus einer Vielzahl von Einzelmagneten besteht, hat einen sehr großen Wirkungsgrad. Diese Permanenteinzelmagnete sind direkt zu den Permanentmagnetsystemen aneinandergereiht und weisen jeweils eine unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtung auf. Der Querschnitt derartiger Einzelmagnete ist im Wesentlichen dreieckförmig. Ein derartiger Einzelmagnet ist in unterschiedlicher Vorzugsmagnetisierungsrichtung magnetisiert worden. Die zu einer Permanentanordnung zusammengefassten Magnete weisen durch die Vorzugsmagnetisierung einen gerichteten, verstärkten magnetischen Fluss zu der Seite der Spule auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können derartige dreieckförmige Magnete auch bei einem Linearmotor für den Läufer verwendet werden. Diese Magnetanordnung, die hier auch aus einzelnen, direkt ohne Eisen aneinander geordneten Einzelpermanentmagneten mit unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierungsrichtungen besteht, wirkt mit einer stationären Wicklung, die als Stator bezeichnet wird, über einen Luftspalt zusammen. Während bei der ersten bevorzugten Ausführungsform die Einzelpermanentmagnete mit der jeweils unterschiedlichen Magnetisierungsrichtung auf einer Kreisbahn angeordnet sind und in der Draufsicht eine im Wesentlichen trapezförmige Form aufweisen, sind diese bei einer Ausbildung als Linearantrieb quadratisch oder rechteckförmig in der Draufsicht ausgebildet.
Eine derartige Permanentmagnetanordnung kann auf der Rückseite, d. h. an der Seite, wo der magnetische Fluss schon wesentlich geringer ist, als zu der Wicklung hin gerichtet, mit einer Abschirmung bzw. mit einem magnetischen Rückschluss ausgestattet werden.
Es versteht sich, dass auch derartige Permanentmagnetanordnungen bei einem Scheibenläufer in zweifacher Ausfertigung links und rechts neben der stehenden Wicklung angeordnet sein können.
Die vor beschriebene Permanentmagnetanordnung wird aus einzelnen Segmenten von anisotropem Dauermagnetmaterial bzw. isotropem Dauermagnetmaterial vorzugsweise aufgebaut. Ein derartiges Magnetmaterial weist einen im zweiten Quadranten annähernd linearen Kurvenverlauf auf bzw. solche Materialien können verwendet werden, bei denen die Koerzitivfeldstärke wesentlich größer ist als das Verhältnis der Remanenz zur magnetischen Feldkonstanten. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Permanentmagnetanordnung liegt darin, dass diese preisgünstig hergestellt und auch montiert werden kann. Der Montageaufwand ist sehr gering.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen in der 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Darstellung der 1 zeigt im Querschnitt eine Permanentmagnetanordnung 1, die sowohl für einen Linearantrieb als auch einen Scheibenläufer oder dergleichen einsetzbar ist. Dabei ist zu einer Polfläche 2 ein gerichteter magnetischer Fluss aufgrund der unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierungen 8 gegeben. Betrachtet man beispielsweise den Permanentmagnet 3, der eine dreieckige, vorzugsweise gleichschenklige Querschnittsform aufweist, so ist die Basis dieses Permanentmagneten 3 an der Polfläche 2 vorhanden. Innerhalb der Darstellung der 1 sind durch Pfeile die Vorzugsmagnetisierungsrichtungen gekennzeichnet. So kann beispielsweise die Pfeilspitze als Südpol und das Pfeilende als Nordpol angesehen werden. In dem Beispiel der 1 zeigt die Nordpolspitze zu der Spitze des Permanentmagneten 3. Ein rechts neben dem Permanentmagnet 3 angeordneten Permanentmagnet 4 weist in dem Ausführungsbeispiel eine Vorzugsmagnetisierungsrichtung 8 auf, die um 90° gegen den Uhrzeigersinn versetzt ausgeführt worden ist. Ein weiterer dreieckförmiger Permanentmagnet 5, der rechts neben dem Permanentmagnet 4 angeordnet ist, weist dagegen eine Vorzugsmagnetisierungsrichtung 8 auf, die ebenfalls um 90° gegenüber der, der Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten 4 ausgeführt ist. Es zeigt sich somit, dass an der Polfläche 2 abwechselnd ein Süd- und Nordpol entsteht. Verstärkt wird der magnetische Fluss noch durch den Permanentmagnet 6, der ebenfalls in dreieckige Querschnittsform rechts neben dem Permanentmagnet 5 sich befindet. Hier zeigt auch die Pfeilspitze in Richtung des Permanentmagneten 5. Dieses bedeutet, dass die Feldlinien des Permanentmagneten 5 auch von den Feldlinien der Permanentmagnete 4 und 6 verstärkt werden.
Durch diese abwechselnde Anordnung der im Querschnitt dreieckigen Permanentmagnete 3, 4, 5 und 6 in wiederholter Ausführung macht deutlich, dass an der Polfläche 2 in abwechselnder Folge Nord- und Südpol sich abwechseln und hier auch ein verstärkter magnetischer Fluss vorliegt.
Auf der, der Polfläche 2 gegenüberliegenden Seite ist ein magnetischer Rückschluss 7 oder eine Abschirmung in Form eines weichmagnetischen Werkstoffes angebracht. Je nach Ausführung der elektrischen Maschine kann auf dieses Rückflussblech 7 verzichtet werden und es kann dort auch nur eine magnetische Abschirmung in Form eines dünnen weichmagnetischen Werkstoffes angebracht werden.
Bezugszeichenliste

1: Permanentmagnetanordnung
2: Polfläche
3: Permanentmagnet
4: Permanentmagnet
5: Permanentmagnet
6: Permanentmagnet
7: Rückschluss
8: Vorzugsmagnetisierungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2931650 A1 [0003]
DE 3635258 C1 [0005]

Claims

Permanentmagnetanordnung für einen Motor oder einen Generator mit einer vorzugsweisen Ausbildung als Scheibenläufer, einer mindestens auf einer Seite einer ringförmigen stehenden Wicklung als geschlossenen Ring angeordneter Einzelpermanentmagnete, die direkt aneinandergereiht mit einer abwechselnden Polarität einen, im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und einen gerichteten, verstärkten magnetischen Fluss zu der Wicklung beinhalten, wobei die Einzelpermanentmagnete (3, 4, 5 und 6) unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtungen (8) beinhalten.
Permanentmagnetanordnung für einen Linearmotor mit einer als Stator ausgebildeten stehenden Wicklung, die über einen Luftspalt mit der Magnetanordnung eines ortsveränderbaren Läufers zusammenwirkt, wobei die Magnetanordnung aus einzelnen, direkt aneinander gereihten Einzelpermanentmagneten (3, 4, 5, 6) mit abwechselnder Polarität besteht, die im Querschnitt im Wesentlichen eine dreieckförmige Form und dabei einen gerichteten, verstärkten magnetischen Fluss an ihrer Polfläche (2) zu der Wicklung dadurch aufweisen, dass die Einzelpermanentmagnete (3, 4, 5, 6) unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtungen (8) beinhalten.
Permanentmagnetanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinander gereihten Magnete an ihrer, der Polfläche (2) abgewandten Seite eine magnetische Abschirmung aufweisen.
Dauerpermanentmagnetanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinander gereihten Magnete an ihrer, der Polfläche (2) abgewandten Seite eine magnetische Rückschluss aufweisen.
Permanentmagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Wicklung auf jeder Seite eine Permanentmagnetanordnung (1) vorhanden ist.
Permanentmagnetanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetmaterial der Permanentmagnete (3, 4, 5, 6) eine Koerzitivfeldstärke aufweist, die wesentlich größer ist als das Verhältnis von Remanenz zur magnetischen Feldkonstanten.