DE2950720C2

DE2950720C2 - Dauermagneterregte elektrische Maschine

Info

Publication number: DE2950720C2
Application number: DE19792950720
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8740 Bad Neustadt Volkrodt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE2950720A1; JPS5694958A

Description

Die Erfindung bezieht sich aui eine dauermagneterregte elektrische Maschine, mit einem bewickelten ->5 Läufer und einem Ständer, dt. aus einem den magnetischen Rückschluß bildenden Jochrahmen besteht, an dem die Dauermagnete angeordnet sind und bei welcher Maschine die jeweils einen Pol bildenden Dauermagnete dem Läufer unmittelbar gegenüberlie- ίο gen.

Eine solche Maschine ist durch die DE-AS 27 38 175 bekannt. Bei dieser Maschine ist der Luftspalt zwischen dem Läufer und den Dauermagneten über die Länge der Dauermagnete konstant. Es besteht bei derartigen ⁴^ Maschinen die Gefahr, daß die Dauermagnete im Bereich zur neutralen Zone hin bei einer zu starken Ankerrückwirkung, z. B. infolge eines sehr hohen Einschaltstromes, abmagnetisierl werden. Daher versucht man, den Einschaltstrom durch elektronische ⁵" Beschallungen zu begrenzen, wobei solche Beschaltungen insbesondere für Maschinen mit Nennspannungen von 100 bis 200 V angewendet werden.

Um die Einflüsse der Ankerrückwirkung gering zu halten, ist es außerdem üblich, die Polbedeckung zu ⁵S reduzieren, wodurch allerdings die Leistungsfähigkeit der Maschine eingeschränkt wird.

Dies ist beispielsweise bei den durch die FR-OS 21 69 938 und die US-PS 40 91 300 bekannten dauermagneterregten Maschinen der Fall. Bei diesen bekannten Maschinen erstrecken sich die Dauermagnete nur über einen Teilbereich der Polteilung. Außerdem sind die Dauermagnete je Pol in zwei bzw. drei Magnetblöcke unterteilt. Dies führt dazu, daß der Luftspalt über einer Polteilung abwechselnd enger und weiter wird. Ais Folge davon können Rastmoment« auftreten, die wiederum die Ursache für Geräusche sind, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrufide, eine dauermagneterregte elektrische Maschine zu schaffen, bei der ohne Einschränkung der Leistungsfähigkeit allein durch den mechanischen Aufbau eine Abmagnetisierung der Dauermagnete auch bei einer durch die direkte Einschaltung der Maschine bedingten starken Ankerrückwirkung verhindert ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer dauermagneterregten elektrischen Maschine der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß der Luftspalt zwischen dem Läufer und den am Jochrahmen angeordneten, sich über die volle Polteilung erstreckenden Dauermagneten jeweils von der Mitte der Dauermagnete ausgehend nach beiden Seiten bis zur neutralen Zone hin stetig erweitert ist. Dadurch, daß sich die Dauermagnete über die volle Polteilung erstrecken und der Luftspalt zur neutralen Zone hin erweitert ist, wird in der neutralen Zone der Weg zwischen den benachbarten Dauermagneten kürzer als der Weg über den Luftspalt zum Anker. Es bildet sich daher an dieser Stelle ein Streufluß aus, durch den der Einfluß der Ankerrückwirkung auf die Dauermagnete herabgesetzt wird.

Einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau der Maschine wird dadurch erzielt, daß der Jochrahmen als Vieleck ausgeführt ist, dessen Eckenzahl der Polzahl der Maschine entspricht, daß ferner die Dauermagnete plattenförmig ausgebildet sind und sich jeweils bis in die Ecken des Jochrahi lens erstrecken. Durch die Plattenform der Dauermagnete ergibt sich gegenüber dem runden Läufer ein von der Mitte zu den in die neutrale Zone reichenden Enden der Dauermagnete stetig zunehmender Luftspalt. Bei dieser Ausgestaltung wird die geometrisch einfache und daher auch kostengünstige Ajsfuhrungsform der Dauermagnete zur Erzielung des gewünschten magnetischen Feldverlaufes genutzt.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, daß der Jochrahmen sechseckig ausgebildet ist. Für die Herstellung des Jochrahmens ist es dabei günstig, daß diener aus drei gleichen abgewinkelten und untereinander ver schweißten Blechschalen besteht.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Aiineldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.

Mi: 1 ist der Läufer der Maschine bezeichnet, der eine in Nuten 2 eingelegte Wicklung 3 besitzt. Der Läufer I ist in einem Ständer drehbar angeordnet, welcher aus einem Jochrahmen 4 und an diesem angeordneten Dauermagneten 5 besteht. Der Jochrahmen 4 selbst ist aus drei gleichen abgewinkelten Blechschalen 6 aufgebaut, die an den Stellen 7 miteinander verschweißt sind. Die Dauermagnete 5 sind mit abwechselnder Polarität an der Innenseite des Jochrahmens 4 befestigt.

Die Dauermagnete 5 sind plattenförmig ausgebildet. Durch diese geometrische Gestalt der Dauermagnete 5 ergibi sich gegenüber dem runden Läufer ein von der Mitte der Dauermagnete ausgehend nach beiden Seiten hin stetig erweiternder Luftspalt 8. Dieser Luftspalt 8 erreicht in der neutralen Zone 9 seine größte Länge. Da sich die Dauermagnete 5 über die volle Polteilung erstrecken, grenzen sie in der neutralen Zone 9 unmitielbar aneinander, so daß zwischen benachbarten Dauermagneten 5 verschiedener Polarität für den magnetischen Fluß ein kürzerer Weg besteht als über den Luftspalt zum Anker. Dies hat zur Folge, daß sich in der neutralen Zone 9 zwischen den Dauermagneten 5 ein Streufluß ausbildet, welcher den Einfluß der Ankerrückwirkung auf die Dauermagnete reduziert. Hierdurch wird eine Abmagnetisierüng der Dauerma-

gnete im Bereich der neutralen Zone verhindert

Der geometrische Aufbau des Jochrahmens 4 als Vieleck stellt außerdem sicher, daß die Dauermagnete 5 mechanisch besser den hohen Zug- und Scherkräften bei Stromstößen standhalten können als bei einer runden * Ausführung des Gehäuses und der Magnete. Plattenförmige Magnete sind auSsrdem preisgünstiger als schalenförmige und können darüber hinaus bessere magnetische Werte erreichen. Die Oberflächen der plattenförmig".! Dauermagnete 5 können in einfacher Weise geschliffen werden, so daß die Höhe der Dauermagnete 5 eng toleriert ist, wodurch das Einhalten vorgegebener Luftspalt- und Jochanlagetoleranzen relativ einfach ist Damit ist eine wesentliche Voraussetzung für geringe Exemplarstreuungen bei kostengünstiger Fertigung gegeben. Die polygone Bauweise des Jochrahmens 4 bringt außerdem mit sich, daß sich die plattenförmigen Dauermagnete 5 in der neutralen Zone 9 berühren und somit ein sich selbst fixierendes Gewölbe bilden.

Es wurde bereits ausgeführt daß eine reduzierte Polbeöeckung die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschinen einschränkt Zusätzlich kann es durch den plötzlichen Abbruch der Dauermagneterregung im Zusammenwirken mit den bei Niederspannungsmaschinen oft weitgeöffneten Ankernuten zu unerwünschten Drehmomentpulsationen und Geräuschen kommen. Diese Gefahr besteht bei der erfindungsgemäßen Maschine nicht da sich der Luftspalt bis zur neutralen Zone hin stetig erweitert und die LuftspalMnduktion damit ebenfalls einen stetigen Verlauf aufweist, wobei im Bereich des Polwechsels die Luftspaltinduktion zu null wird.

Berechnungen haben gezeigt daß bei einer Maschine mit konstantem Luftspalt und einer Polbedeckung von zwei Drittel die Länge der Dauermagnete in Magnetisierungsrichtung etwa das l,5fache der Länge gegenüber einer Maschine mit sich stetig erweiterndem Luftspalt betragen muß um der Gefahr der Abmagnetisierung zu widerstehen Wird eine Polbedeckung von 80% gewählt, wie man sie zwecks guter Modellausnutzung bei kleinen, batteriegespeisten Gleichstrommotoren oder netzgespeisten Positionierantrieben häufig antrifft, so muß die Länge der Dauermagnete sogar verdoppelt werden. Derartige Dauermagnetlängen sind häufig aus preß- und sintertechnischen Gründen nicht mer r ausführbar bzw. wirtschaftlich kaum tragbar.

Die vorgeschlagene Bauweise mit sich stetig erweiterndem Luftspalt 8 zwischen dem Läufer 1 und den Dauermagneten 5 erweist sich somit bei der Bemessung von dauermagneterregten elektrischen Maschinen, bei denen infolge eines direkten Anschaltens an eine Batterie hohe Ankergegenfelder auf die Dauermagnete einwirken, den bisher üblichen Ausführungsformen überlegen.

Zusammenfassung
Dauermagneterregte elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft eine dauerrrsagneterregte elektrische Maschine, mit einem bewickelten Läufer und einem Ständer, der aus einem den magnetischen Rückschluß bildenden Jochrahmen (4) und an diesem angco^rdneten Dauermagneten (5) besteht Die Dauermagnete (5) liegen dem Läufer unmittelbar gegenüber und bilden jeweils einen Pol. Um bei einer solchen Maschine eine Abmagnetisierung der Dauermagnete im Bereich der neutralen Zone info'ge einer hohen Ankerrückwirkung zu verhindern, wird vorgeschlagen, daß der Luftspalt (8) zwischen dem Läufer (1) und den am Jochrahmen (4) angeordneten, sich über die volle Polteilung erstreckenden Dauermagneten (5) jeweils von der Mitte der Dauermagnete (5) ausgehend nach beiden Seiten bis zur neutralen Zone (9) hin stetig erweitert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichjjiungen

Claims

Patentansprüche:

I. Dauermagneterregte elektrische Maschine, mit einem bewickelten Läufer und einem Ständer, der aus einem den magnetischen Rückschluß bildenden jochrahmen besteht, an dem die Dauermagnete angeordnet sind und bei welcher Maschine die jeweils einen Pol bildenden Dauermagnete dem Läufer unmittelbar gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (8) zwi- to sehen dem Läufer (1) und den am Jochrahmen (4) angeordneten, sich über die volle Polteilung erstreckenden Dauermagneten (5) jeweils von der Mitte der Dauermagnete (5) ausgehend nach beiden Seiten bis zur neutralen Zone (9) hin stetig erweitert ^|S ist.
2 Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Jochrahmen (4) als Vieleck ausgeführt ist, dessen Eckenzahl der Polzahl der Maschine entspricht, daß ferner die Dauermagnete (5) platteriKirmig ausgebildet sind und sich jeweils bis in die Ecken des Jochrahmens erstrecken.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Jochrahmen (4) sechseckig ausgebildet ist.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Jochrahmen (4) aus drei gleichen abgewinkelten und miteinander verschweißten Blechschalen (6) besteht.

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