DE3339917C2 - Polanordnung für eine permanentmagneterregte elektrische Maschine - Google Patents

Abstract

Polanordnung für eine permanenterregte elektrische Maschine, bei der in einem Gehäuse angeordnete Dauermagnete radial und tangential an, den Aufnahmeraum für einen Anker umgebenden, weichmagnetischen Polschuhen angeordnet sind, die in der Mitte unter Bildung eines Luftspaltes geteilt sind, insbesondere nach Patentanmeldung P 3301014.5, wobei die Radial-Dauermagnete mittig unter Bildung eines Luftspaltes geteilt und die Teilstücke mit den Polschuhabschnitten und den dazwischenliegenden Tangential-Dauermagneten zu winkelförmigen Polgebilden vormontiert sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polanordnung für eine permanentmagneterregte elektrische Maschine gemaß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Einkleben der Polschuhe und Dauermagnetplatten in einteilige Joche bzw. Gehäuse erfordert hohe Paßgenauigkeit der Einzelteile, wenn man die geforderte Genauigkeit der Polbohrung und damit den notwendigen Luftspalt zum Anker einhalten will. Die am häufigsten für diese Zwecke eingesetzten Ferritmagnete sind aber Sinterteile, die Toleranzen von +2—2,5% aufweisen und damit nur durch aufwendiges Schleifen auf eine enge Toleranz gebracht werden können, die unterhalb ±0,1 mm liegen muß. Ähnliche Toleranzprobleme ergeben sich bei den weichmagnetischen Polschuhen und den umgebenden Gehäusejochen, die üblicherweise aus Einzelblechen gestanzt, geschichtet und paketiert werden. Ohne nachträgliche Bearbeitung sind auch hier die notwendigen geringen Toleranzen nicht einhaltbar. Schließlich führen etwaige Luftspalte zwischen den hart- und weichmagnetischen Teilen infolge zu großzügiger Toleranzen zu einem kleineren Nutzfluß und zu großer Streuung in den Kennlinien von Serienmaschinen.

Durch die bei bekannten Polanordnungen der eingangs genannten Art — man vergleiche hierzu beispielsweise die DE-AS 23 10 948 — vorgesehene Teilung der Polschuhe ist die bisher notwendige Nachbearbeitung der Dauermagnete und der Polschuhe zur Erzielung der hohen Paßgenauigkeit der Einzelteile — insbesondere im Hinblick auf den notwendigen exakten Luftspalt zum Anker hin — nicht mehr erforderlich. Anstelle des paßgenauen Schleifens der aneinander anliegenden Stirnflächen der Poischuhe und der tangential angeordneten Dauermagnete können nämlich die unvermeidlichen Toleranzen bei der Fertigung dieser Bauteile in den entsprechenden Abmessungen über die durch die Teilung der Polschuhe sich ergebenden Luftspalte aufgefangen werden. Die bloße Fertigung dieser Teile mit glatten, gegebenenfalls nachgeschliffenen, Stirnflächen ist erheblich einfacher, als wenn man eine Bearbeitung dieser Teile vorsehen muß, derart daß ihre Stirnflächen jeweils in engen Toleranzwerten liegende Abstände voneinander aufweisen müssen. Die geteilte Ausbildung der Polschuhe — der Zusammenbau der Polschuhe mit den Dauermagneten erfolgt mit Hilfe einer Lehre, insbesondere eines Dorns, auf dem die Teile zusammengesetzt und miteinander verklebt werden — bringt darüber hinaus auch noch den zusätzlichen Vorteil mit sich, daß durch den Luftspalt eine Verkleinerung des Ankerquerfeldes und damit eine Verminderung der Ankerrückwirkung und der von ihr verursachten Flußschwächung erzielt wird.

Insbesondere bei Polanordnungen für stärkere permanenterregte elektrische Maschinen hat es sich gezeigt, daß die Montage trotz der mit der Teilung der Polschuhe erzielten Vorteile immer noch erhebliche Schwierigkeiten bereiten kann, da aufgrund der beengten Platzverhältnisse und der großen Magnetkräfte das Einschieben und Justieren der Teile im Gehäuse Probleme bereitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Polanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der Aufbau und insbesondere die Montage der Teile noch einfacher erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zu dieser Lösung konnte dabei auch die deutsche Auslegeschrift 11 60 080 keine Anregungen geben, da bei ihr die Polanordnungen zwar Winkelgebilde umfassen, dort aber beide Pole eines solchen Winkelgcbildes gleichsinnig gepolt sind, während bei der anmeldungsgemäßen Struktur die Magnete eines winkelförmigen Polgebildes unterschiedlich gepolt sind.

Durch die Möglichkeit der Vormonticrung der vier winkelförmigen Polgebilde ist der anschließende Zusammenbau und insbesondere das Einbringen in das umgebende Gehäuse sehr viel einfacher als wenn jeweils einzelne Bauteile eingelegt und unter den beengten Platzbedingungen miteinander verklebt werden müssen.

Ganz besonders vorteilhaft und in konsequenter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fertigungsprinzips gestaltet sich dabei der Aufbau einer solchen Polanordnung, wenn darüber hinaus auch noch das Gehäuse entsprechend den Polschuh- und Dauermagnet-Trennstellen viergeteilt und die Gehäusewinkel an den Trennfugen miteinander verschweißt sind.

Die zunächst umständlich erscheinende Teilung des Gehäuses und ihre Wiederverschwcil.iung stellt in Wahrheit eine erhebliche zusätzliche Vereinfachung des Aufbaus einer solchen Polanordnung dar. Zum einen braucht nämlich selbstverständlich nicht ein fertiges Gehäuse in Form eines Rechteckrohrs zunächst geteilt

und dann wieder zusammengeschweißt zu werden, sondern man Jcann ja stattdessen nunmehr von vomeherein Winkelprofile verwenden, aus denen das Gehäuse zusammengesetzt wird. Darüber hinaus aber ist der Aufwand, der durch das Verschweißen verursacht ist, erheblich geringer als die Einsparung, die sich dadurch ergibt, daß die Magnete, auch wenn sie bereits zu winkelförmigen Polgebilden vormontiert sind, in das Gehäuse eingeschoben werden müssen. Gerade bei starken Magneten ergibt sich dabei eine so große Haftkraft, daß — insbesondere wenn die Anordnung komplettiert wird, durch Einschieben des letzten Bauteils — die notwendige Verschiebung der Polgebilde in die richtige Position fast nicht mehr möglich ist Die Teile sind durch die starken Haftkräfte praktisch nicht mehr verschiebbar, wobei durch die bereits mehrfach angesprochenen beengten Platzverhältnisse auch keine guten Angriffsmöglichkeiten bestehen, um dennoch eine Manipulation in dem gewünschten Sinn durchführen zu können. Durch den geteilten Aufbau auch des Gehäuses kann jedes Polgebilde zunächst problemlos mit seinem Gehäuseteil vormontiert werden, woraufhin die vier sich ergebenden Teile der fertigen Polanordnung auf einer Lehre, insbesondere einem Dorn, zusammengefügt werden. An dieser Stelle erkennt man nunmehr einen weiteren Vorteil, der durch die Teilung erzielt wird, nämlich die Möglichkeit des Auffangens von Toleranzen derart, daß die Kanten der Gehäuseteile in den Trennfugen Versetzungen gegeneinander aufweisen. Dies macht wegen der nachfolgenden Verschweißung überhaupt keine Schwierigkeiten, hat aber den Vorteil, daß auf diese Art und Weise eine weitere Kompensationsmöglichkeit für Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Einzelbauteile zur Verfügung steht.

Die Polgebilde können entweder in der Weise aufgebaut werden, daß von vomeherein vormagnetisierte Dauermagnete verwendet werden, oder aber daß die winkelförmigen Polgebiide nach dem Verkleben nachträglich aufmagnetisiert werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, sowie anhand der Zeichnung.

Der dargestellte Ständer besteht aus einem Gehäusejoch 1, welches ungeteilt sein kann, jedoch bevorzugt aus vier Winkclabschnitten la zusammengesetzt ist, die durch Schweißnähte \b miteinander verbunden sind, in welchem eine Polanordnung aus weichmagnetischen Polschuhen 2, tangential zwischen ihnen angeordneten Dauermagneten 3 und radial angeordneten Dauermagneten 4 liegt. Diese Polanordnung bildet innen einen Aufnahmeraum 5 für den Anker einer elektrischen Maschine. Die weichmagnetischen Polschuhe 2 sind in der Mitte unter Bildung von Luftspalten 6 geteilt, so daß ohne Abgleich der Toleranzen zwischen den Stirnflächen 7 eines Teilstücks eines Polschuhs 2 bzw. der daran anliegenden Stirnflächen 8 eines tangential angeordneten Dauermagneten 3 ein einfaches Zusammensetzen dieser Teile auf einem als Lehre dienenden Dorn und Dauermagneten gebildet werden. Diese vormontierten, bevorzugt fugenlos miteinander verklebten, winkelförmigen Polgebilde — es wäre auch möglich, die Gehäuseviertel erst nach dem Zusammenbau aufzumagnetisieren — ermöglichen eine sehr viel einfachere Montage, insbesondere wenn — wie durch die strichpunktierten Schweißnähte Xb angedeutet ist — auch das Gehäuse 1 entsprechend viergeteilt ist

Dann kann nämlich jedes winkelförmige Polgebilde gemeinsam mit dem zugehörigen Gehäusewinkel la vormontiert und in dieser vormontierten Stellung auf den als Lehre dienenden Dorn aufgebracht werden. Die anschließende Verschweißung oder Verklebung längs der Nähte \b stellt einen erheblich kleineren Fertigungsaufwand dar, als der schwierige Einbau der Magnete, auch in Form der winkelförmigen Polgebilde in ein ungeteiltes Gehäuse 1, da wegen der großen Haftkraft und der beengten Platzverhältnisse die Magnete nur sehr schlecht verschiebbar sind.

Homtt iintftr Pinhnltnnor Hpr nr»tu/i»nHiapn Tnlpran?

60

Aufnahmeraums 5 für den Anker möglich ist. Ein Schleifen der radialen Magnete oder Polschuhe ist allenfalls in einer Richtung erforderlich.

Erfindungsgemäß ist über die Teilung der Polschuhe 2 hinaus auch eine mittige Teilung der Radial-Dauermagnetc 4 in Abschnitte 4a vorgesehen. Dies ermöglicht es, winkelförmige Polgebilde vorzumontieren, die jeweils aus einem Dauermagnet 3 und den beiden daran ancrenzenden Teilstücken 2a eines Polschuhs und 4a eines Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Polanordnung für eine permanentmagneterregte elektrische Maschine, bei der in einem Gehäuse s angeordnete Dauermagnete radial und tangential an, den Aufnahmeraum für einen Anker umgebenden, weichmagnetischen Polschuhen angeordnet sind, die in der Mitte unter Bildung eines Luftspaltes geteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Radial-Dauermagnete (4) mittig unter Bildung eines Luftspaltes (6) geteilt und die Teilstücke (4a) mit den Polschuhabschnitten (2a) und den dazwischenliegenden Tangential-Dauermagneten (3) zu winkelförmigen Polgebilden vormontiert sind. is

2. Polanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (2a, 4a) der PoI-schuhe (2) und die Dauermagnete (3,4) nahtlos miteinander verklebt sind.

3. Polanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) entsprechend den Polschuh- und Dauermagneten-Trennstellen viergeteilt und daß die Gehäusewinkel (ta) an den Trennfugen (\b) miteinander verschweißt oder verklebt sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer Polanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Montage vormagnetisierte Dauermagnete verwendet werden.

5. Verfahren zur Herstellung einer Polanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelförmigen Polgebilde nachträglich aufmagnetisiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelförmigen Polgebilde mit den Gehäusewinkeln vormontiert und auf einer Lehre zuammengesetzt und anschließend die Gehäusewinkel auf der Lehre miteinander verschweißt oder verklebt werden.

40