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Permanenterregte rotierende elektrische Maschine Die Erfindung betrifft
eine permanenterregte rotierende elektrische Maschine mit flachen Permanentmagnetplatten,
die großflächig an Weicheisenpolkernen anliegen.
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Werden derartige-Maschinen mit Permanentmagnetplatten hoher Koerzitivfeldstärke
mit relativ geringer Remanenzinduktion erregt, so muß die Magnetfläche wesentlich
größer gewählt werden als die Luftspaltfläche,.wenn man hohe Luftspaltinduktionen
erreichen will. Bei einer Verwendang-von Magnetplatten aus neuzeitlichen Magnetwerkstoffen
wie z.B. Oxydmagnete eignen sich hierbei schon verhältnismäßig dünne Platten, deren
Anordnung an den Weicheisenpolkernen Jedoch schwierig ist. Werden die Magnetplatten
senkrecht zur Polrichtung hinter den Polkernen angeordnet, kommt man zu Konstruktionen,
die nur kleine Magnetflächen ermöglichen oder die hohe Streuflüsse ergeben, sodaß
nur eine schlechte Ausnutzung des Magnetmaterials möglich ist.
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Um größere Magnetflächen unterbringen zu können ist es bekannt (siehe
OS 1 763 876), den Polfuß nach hinten keilförmig auszubilden und je zwei Magnetplatten
Je Pol an den keilförmigen Polschäften anzuordnen. Hierdurch läßt sich zwar die
Magnetfläche erhöhen, Jedoch ergeben sich auch hier hohe Streuflüsse.
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Eine noch weitergehende Vergrößerung der Magnetflächen wird möglich,
wenn die Magnetplatten radial zwischen den Polkernen angeordnet werden. Hierbei
entstehen jedoch noch größere - im Außenraum verlaufende - Streuflüsse, die sich
allerdings in
in bekannter Weise (siehe DAS 1 174 418) durch zusätzliche
Magnete an den Polfflßen kompensieren lassen. Ein derartiger Aufbau bedingt Jedoch
entweder eine hohe Polzahl, oder eine schlecht genutzte Vergr8Berung des Außendurchmesaers
der Maschine.
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Diese Nachteile lassen sich weitgehend vermeiden, wenn gemäß der Erfindung
an stark verbreiterten Polen kurzer Polkerne senkrecht zur Polrichtung großflächig
Hauptmagnetplatten anliegen und im Streuraum zwischen den Polkernen an den Polschäften
zusätzlich kleinere Magnetplatten derart angeordnet sind, daß sie wie Verlängerungen
der Hauptmagnetplatten wirken, die abgeknickt bis in die Luftspaltnähe reichen.
Hierdurch werden die sonst zwischen den Polkernen auftretenden Streuflüsse nicht
nur vermieden, sondern auch noch die sich bei kurzer Pollänge durch die Verbreiterung
der PolfUße ergebenden Polschaftflächen ausgenutzt, sodaß sich ein sehr günstiges
Verhältnis von Magnetfläche zu Luftspaltfläche bei geringen Außenabmessungen ergibt,
wobei gleichzeitig der Streufluß zwischen den Polen weitgehend und der Streufluß
außerhalb des Gehäuses nahezu vollständig unterbunden wird.
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Durch eine entsprechende Ausbildung der Pole und durch Einfügen von
kleinen Eisenkeilen zwischen den von den Polschäften abgewandten Oberflächen der
zusätzlichen kleineren Magnetplatten benachbarter Polkerne- lassen sich sehr flache
Magnetplatten mit größeren Abmessungstoleranzen verwenden und einfach montieren.
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Zur besseren Druckverteilung bei der Montage und bei W§rmespannungen
sowie zur Verringerung der magnetischen Übergangs widerstände können die Auflageflächen
und/oder die Magnetflächen plangeschliffen sein. Da bei einer derartigen Anordnung
die Magnetplatten den gesamten Polkernfuß nahezu völlig umschließen, werden störende
Streuflfisse weitgehend unterbuslden.
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Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen: Fig 1 einen Querschnitt durch eine vierpolige Maschine
mit erfindungsgemäßer Magne tp Iattenanörd nung', Fig 2 einen Eckausschnitt einer
vierpoligen Maschine und Fig. 3 eine sechspolige Maschine im Schnitt In einem Gehäusezylinder
1 mit quadratischem Querschnitt sind vier Weicheisenmagnetpole 2 angeordnet, die
mit einer tangential stark verbreitert ausgebildeten Fußfläche 3 auf flachen Hauptmagnetplatten
4 aufliegen. Diese Magnetplatten 4 liegen mit abwechselnd unterschiedlich gepolten
Magnetflächen, welche erforderlichenfalls planparallel geschliffen sind, an den
vier Innenflächen 5 des Gehäusezylinders 1 an. Die in das Innere ragenden Polenden
sind in bekannter Weise derart ausgebildet, daß sich zwischen dem Rotor 6 der erforderliche
Luftspalt 7 ergibt. Auf den sich durch die starke-Fußverbreiterung ergebenden langgestreckten
Polschäften 8 liegen weitere kleinere Magnetplatten 9 mit ihren polgleichen Magnetflächen
an. Zwischen den äußeren Magnetflächen dieser kleineren Magnetplatten 9 benachbarter
Polkerne 2 ist Je ein Eisenkeil 10 vorgesehen, der mit seinen Keilflächen auf den
gegebenenfalls plangeschliffenen äußeren Magnetflächen aufliegt. Die kleineren Magnetplatten
9 wirken wie Verlängerungen der Hauptmagnetplatten und ergeben bei gleichzeitiger
Vergrößerung der wirksamen Itagnetflächen eine günstige, gleichmEßige Feldverteilung
und Eisenausnutzung in den Polkernen, wie dies in Fig. 2 anhand der Feldlinien ii
zu erkennen ist.
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Die Magnetplatten weisen im Allgemeinen nach ihrer Herstellung
größere
Toleranzen auf und lassen sich schwer nachbearbeiten.
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Ein Planschliff der Magnetflächen ist noch verhältnismäßig einfach
durchzuftlhren, Jedoch lassen die verbleibenden Toleranzen z.B. eine Anordnung gemäß
der deutschen Patentanmeldung AS 1 174 418 mit einer Vielzahl radial angeordneter
Magnetplatten bei vorgefertigten Polkernen nicht zu. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung
hingegen wirkt sich Jeweils nur die Toleranz einer Hauptmagnetplatte auf die Lage
der Polkerne 2 aus, die sich durch nachträgliches Ausdrehen oder Honen auf das Luftspaltmaß,
leicht ausgleichen läßt . Da sich Bohrlöcher in den Magnetplatten schlecht vorsehen
lassen ist es bekanntes die Magnetplatten aufzukleben. Häufig führt dies Jedoch
nicht nur zu Fertigungsschwierigkeiten (der Klebstoff gelangt leicht an falsche
Stellen), sondern auch durch unterschiedliche Klebstoffzwischenschichten zu weiteren
Toleranzen und auch zu größeren unterschiedlichen magnetischen Übergangswiderständen.
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Um dies zu vermeiden können die den magnetischen RUckschluß bewirkenden
im Streufeldraum zwischen den Polkernen 2 angeordneten Eisenkeile 1o zur Halterung
der Polkerne sowie der Magnetplatten herangezogen werden. Eine Art dieser Halterung,
die zu einer wesentlichen Vereinfachung bei der Montage führt, ist in Fig. 2 dargestellt.
So können z.B. an über die Stirnseiten der Polkerne und Magnetplatten hinausragenden
Enden der Eisenkeile lo Verschraubungen 12 vorgesehen werden, welche sowohl die
kleineren und die Hauptmagnetplatten wie auch die Polkerne 2 gegen das Maschinengehäuse
1 pressen. Hierbei kann durch eine entsprechende Formgebung z.B. eine leichte Durchbiegung
vor der Montage im Mittenteil der langgestreckten Eisenkeile zum Gehäuse hin, ein
annähernd gleichverteilter Druck auf die sehr spröden Magnetplatten erzielt werden,
ohne daß ein Brechen bzw. Splittern der Magnetplatten erfolgt. Bei der Montage können
die Verlängerungen der Eisenkeile lo senkrecht in eine Montagehilfe eingesteckt
und an ihren anderen Enden durch einen Haltering in einer etwas nach innen versetzten
Lage
fixiert werden. Die kleineren Magnetplatten werden dann selbsthaftend an die Eisenkeile
lo angelegt, während die Hauptmagnetplatten 4 selbsthaftend mit den Polkernen 2
im Gehäuseinnern eingesetzt werden. Diese beiden Montagen werden dann ineinandergesteckt
und die Eisenkeile mittels der Verschraubung 12 mit dem Gehäuse verklemmt.
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In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Maschine mit sechs Polen dargestellt,
in der die Hauptmagnetplatten 34 und die zusätzlichen kleineren Magnetplatten 39
in gleicher Weise angeordnet sind. Die Eisenkeile 30 sind hier über Schrauben 42
mit einem im Querschnitt sechseckigen Gehäusezylinder 31 verschraubt, der einen
rechteckigen Flansch 43 aufweist. In diesem Flansch oder in einem getrennt hiervon
im Gehäuseinnern fest mit dem Gehäuse verbindbaren Haltering 44 sind Nuten oder
Schlitze 45 angebracht, in welche Verlängerungen an den Enden der Eisenkeile 30
hineinragen. Sie dienen der leichteren Montage und Führung der Keile 3o beim Festpressen
der Polkerne 32.
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Anstelle der Eisenkeile 30 können auch Eisenstreifen mit rechteckigem
Querschnitt Verwendung finden, wenn die Polschäfte derart ausgebildet sind, daß
die benachbarten Polschäfte parallele Ebenen bilden. Zum Toleranzausgleich können
dann zusEtzliche dünne Eisenstreifen dienen oder diese Toleranzausgleichsstreifen
allein zwischen den kleineren Magnetplatten vorgesehen werden, wenn ein Untermaß
auftritt.
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Insbesondere bei größeren Maschinen können die Magnetplatten z.B.
4; 34 auch aus mehreren Teilplatten bestehen, die in einer Ebene zu einer Gesamtplatte
zusammengefügt sind. Hierbei können dann die Außenkanten der einzelnen Teilplatten
insbesondere an ihren Ecken derart ausgebildet sein, daß sich zwischen den Fügestellen
Aussparungen ergeben, durch welche Befestigungselemente wie z.B. Schrauben von außen
in die Polkerne eingreifen, die eine sichere Befestigung der Polkerne und Magnetplatten
ermöglichen.