DE903115C

DE903115C - Magnetic circuit, especially for electrical machines with a permanent magnet runner

Info

Publication number: DE903115C
Application number: DEN2549D
Authority: DE
Inventors: Hendrik Abraham Wij Klinkhamer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1941-06-28
Filing date: 1942-06-26
Publication date: 1954-02-01

Description

Magnetischer Kreis, insbesondere für elektrische Maschinen mit einem permanentmagnetischen Läufer Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Kreis, insbesondere für elektrische Maschinen mit einem permanentmagnetischen Läufer, der aus einem Joch und einer Anzahl von Polen besteht, deren Polschuhflächen zusammen eine nahezu geschlossene Zylinderfläche bilden.Magnetic circuit, especially for electrical machines with a permanent magnet rotor The invention relates to a magnetic circuit, especially for electrical machines with a permanent magnet rotor, the consists of a yoke and a number of poles, their pole faces together form an almost closed cylinder surface.

Eine solche Bauanordnung wird z. B. zur Verhütung von einer Entmagnetisierung der Dauermagnete des Läufers verwendet, eine Maßnahme, die insbesondere bei der Verwendung moderner anisotroper Magnetstähle mit einer steil verlaufenden Entmagnetisierungskurve und (BH)max-Werten bis zu etwa 4 ooo ooo und 5 ooo ooo (und höher) praktisch unumgänglich ist.Such a structural arrangement is z. B. to prevent demagnetization the permanent magnets of the rotor are used, a measure that is particularly important in the Use of modern anisotropic magnetic steels with a steep demagnetization curve and (BH) max values up to about 4,000,000 and 5,000,000 (and higher) are practically unavoidable is.

Die Erfindung bezweckt einen wirtschaftlichen und einfachen Aufbau eines magnetischen Kreises der vorerwähnten Art mit insbesondere mehr als zwei Polen zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von Polpaaren mit Polkernen ermöglicht, deren Querschnitt über die ganze Länge und unter sich gleich der auf diesen Querschnitt grojizierten Polischuhoberfläche gewählt ist. Hierdurch können. billige Formspulen verwendet werden, und es kann mittels Blechen, ohne daß diese gekrümmt zu werden brauchen, ein magnetischer Kreis in sehr kurzer Zeit aufgebaut werden. weil die Polkerne von außen her in den Spulen angeordnet werden können.The invention aims at an economical and simple construction a magnetic circuit of the aforementioned type with in particular more than two poles to accomplish. According to the invention, this is achieved through the use of pole pairs with pole cores allows whose cross-section over the entire length and below is equal to that of this cross-section of the large-sized polo shoe surface is selected. This allows. cheap preformed coils are used, and it can by means of metal sheets without this need to be curved, a magnetic circuit can be built up in a very short time will. because the pole cores can be arranged in the coils from the outside.

Die Erfindung schafft ferner die Möglichkeit, diesen Aufbau, insbesondere für einen mehr als zweipoligen Kreis, mittels einer möglichst geringen Anzahl gleichförmiger Bleche zu erhalten.The invention also creates the possibility of this structure, in particular for a more than two-pole circuit, by means of the smallest possible number of uniform To receive metal sheets.

Es sei bemerkt, daß es an sich bekannt ist, Polkerne mit einem gegenseitig und über die ganze Länge gleichen Schnitt zu verwenden, auf die Formspulen geschoben werden. Dies bildet aber nur eines der Kennzeichen der Erfindung, das zur Erzielung des vorgenannten Zweckes zusammen mit anderen Kennzeichen verwendet wird. Dies wird an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.It should be noted that it is known per se, pole cores with one another and to use the same cut over the entire length, pushed onto the preformed bobbins will. But this is only one thing the characteristics of the invention, that is used together with other labels to achieve the aforementioned purpose will. This is explained in more detail with reference to the drawing.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung bestehen die Polkerne in bezug auf ihren Querschnitt nur teilweise, insbesondere zur Hälfte, aus magnetischem Material, was durch die auf Grund der obergenannten Maßnahme gewählten großen Breite der Polkerne möglich ist. Vorzugsweise wird die Konstruktion der Polkerne dann so steif gewählt, daß der übrige Teil des Querschnittes der Polkerne von einem oder mehreren Lufträumen eingenommen werden kann.According to a further characteristic of the invention, there are pole cores only partially, in particular half, of magnetic material with regard to its cross-section Material, which is due to the large width chosen on the basis of the above measure the pole cores is possible. The construction of the pole cores is then preferably so chosen stiff that the remaining part of the cross section of the pole cores of one or several air spaces can be occupied.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist jeder der Polkerne aus Blechen mit gegenseitigen Zwischenräumen von einer Blechstärke aufgebaut. Im Joch des magnetischen Kreises liegt dagegen Blech auf Blech. Vorzugsweise werden bei einem magnetischen Kreis mit vier Polen gleiche E-förmige Bleche verwendet, deren Mittelschenkel die Polkerne bilden und deren Form und Bemessung derart gewählt sind, daß jede Schicht des magnetischen Kreises aus zwei von solchen einander gegenüberliegenden Blechen aufgebaut ist, wobei zwei aufeinan der folgende Schichten um 9oo in bezug aufeinander versetzt sind.In one embodiment of the invention, each of the pole cores is off Sheets constructed with mutual gaps of one sheet thickness. In the yoke of the magnetic circuit, on the other hand, sheet metal lies on sheet metal. Preferably at A magnetic circuit with four poles uses the same E-shaped sheets, whose The center legs form the pole cores and their shape and dimensions are selected in such a way that that each layer of the magnetic circuit consists of two of these opposite one another Sheet metal is built up, with two aufeinan the following layers around 9oo in relation are offset on each other.

Eine solche Bauart ist in Form eines Dynamos in den Fig. I und 2 beispielsweise dargestellt.One such design is in the form of a dynamo in Figures I and 2, for example shown.

In Fig. I ist der Läufer I aus Magnetstahlbläcken 2 aufgebaut, die auf einem zentralen Weicheisenstück 3 angeordnet sind. Um eine Entmagnetisierung dieser Magnete, die vorzugsweise aus einem neuzeitlichen, dagegen sehr empfindlichen anisotropen Magnetstahl bestehen, zu verhüten, ist für den magnetischen Kreis eine Bauart gewählt, bei der die Polschuhflächen 4 zusammen eine nahezu geschlossene Zylinderoberfläche bilden. Im vorliegenden Fall, wo ein vierpoliger Dynamo gewählt wurde, beträgt jeder der Polbogen somit etwa 36o°. Die Pole der Dauermagnete werden infolge-4 dessen immer von einem solchen magnetischen Nebenschluß überbrückt, nämlich an den Stellen, an denen sich die Polschuhenden nähern, so daß eine schädliche Entmagnetisierung verhütet wird.In Fig. I, the rotor I is constructed from magnetic steel blocks 2, the are arranged on a central piece of soft iron 3. To a demagnetization these magnets, which are preferably made from a modern, but very sensitive anisotropic magnetic steel, prevention is one for the magnetic circuit Design chosen in which the pole shoe surfaces 4 together form an almost closed Form cylinder surface. In the present case where a four-pole dynamo was chosen each of the polar arcs is thus about 36o °. The poles of the permanent magnets will be consequently always bridged by such a magnetic shunt, namely at the points where the pole piece ends approach, so that damaging demagnetization is prevented.

Der Querschnitt der Polkerne 5 ist über die ganze Länge und gegeneinander gleich derauf diesen Querschnitt qrojizierten Polschuhoberfläche gewählt. Dies kommt also praktisch darauf hinaus, daß die Polschuhflächen 4, deren Bogenlänge den obengenannten Wert hat, nicht über die untereinander gleich starken Polkerne hervorragen, die Pole demnach keine Polhörner haben.The cross section of the pole cores 5 is over the entire length and against each other selected to be equal to the pole piece surface projected onto this cross-section. This is coming So practically on the fact that the pole shoe surfaces 4, the arc length of which is the above Has value, does not protrude above the equally strong pole cores that Poles therefore have no polar horns.

Auf den Polkernen sind zwei auf billige Weise herzustellende Formspulen 6 angeordnet, was dadurch ermöglicht wird, daß die Polkerne infolge des überall gleich großen Querschnittes, auch an den Polschuhen, von außen her durch die Spulen durchgesteckt werden können. Infolge des großen Querschnittes der Polkerne brauchen diese nur zum Teil, insbesondere zur Hälfte, aus magnetischem Material zu bestehen. Die Konstruktion wird dann vorzugsweise so steif gewählt, daß der übrige Teil des Querschnittes der Polkerne von einem oder mehreren Lufträumen eingenommen wird.On the pole cores are two molded coils which can be manufactured cheaply 6 arranged, which is made possible by the fact that the pole cores as a result of everywhere cross-section of the same size, also on the pole pieces, from the outside through the coils can be pushed through. Due to the large cross-section of the pole cores need only partially, in particular half, of magnetic material. The construction is then preferably chosen so rigid that the remaining part of the Cross section of the pole cores is occupied by one or more air spaces.

Im Ausführungsbeispiel werden zu diesem Zweck eine Anzahl von Blechen verwendet, die mit gegenseitigen Zwischenräumen von einer Blechstärke die Polkerne bilden.In the exemplary embodiment, a number of metal sheets are used for this purpose used, the pole cores with mutual gaps of a sheet metal thickness form.

Dies ist in Fig. 2 näher veranschaulicht.This is illustrated in more detail in FIG.

Der magnetische Kreis ist aus einer Anzahl gleicher E-förmiger Bleche aufgebaut, von denen jeweils zwei, nämlich 7 und 8, auf die in der Zeichnung dargestellte Art und Weise aneinander gelegt werden. Die Polkerne 5 werden dabei durch die beiden Spulen 6 durchgesteckt, die in Fig. 2 deutlichkeitshalber weggelassen sind.The magnetic circuit consists of a number of identical E-shaped sheets constructed, of which two, namely 7 and 8, on the one shown in the drawing Way to be placed next to each other. The pole cores 5 are thereby by the two Coils 6 inserted, which are omitted in Fig. 2 for the sake of clarity.

Darauf werden zwei andere Bleche 9 und Io auf die gleiche Art und Weise, aber in bezug auf die Bleche 7 und 8 um 90° versetzt, gegeneinandergelegt, so,daß die Polkerne 5' zwischen die Spulen zu liegen kommen. Darauf werden wieder zwei Bleche II und I2 entsprechend den Blechen 7 und 8 angeordnet, wobei die Polkerne 5'' wieder durch die Spulen durchgesteckt werden. Wenn man auf diese Weise weitergeht, so entstehen also vier Polkerne, die aus Blechen mit Zwischenräumen I3 von der Stärke eines Bleches aufgebaut sind. Die Bleche 5 und 5'' der Polkerne sind also, außer an dem jochseitigen Ende, nicht unterstützt. Die Konstruktion hat sich aber als hinreichend steif erwiesen, um nicht Anlaß zum Brummen zu geben. Grundsätzlich ist eine Unterstützung z. B. mittels dünner Plättchen aus nicht magnetischem Material zwischen den freien Enden der Polkerne natürlich möglich, aber dies macht die Ausführung unnötig verwickelt. Auf die beschriebene Art und Weise entstehen also Polkerne, die abwechselnd bewickelt und unbewickelt sind, wie in Fig. I dargestellt ist. Fernererhellt aus dieser Figur außerdem, daß die ganze Länge der Polkerne einschließlich der Polschuhe bewickelt werden kann, so daß ein sehr hoher Füllfaktor erreicht winr. Es ist dann aber unter Umständen erforderlich, den Läufer bereits beim Aufbau des magnetischen Kreises an der dazu bestimmten Stelle anzubringen. Wenn der Läufer nach dem Aufbau des magnetischen Kreises zwischen den Spulen eingeschlossen ist, so bildet dies keinen Nachteil dieser Konstruktion, weil der Läufer, zwecks Verhütung einer Entmagnetisierung der Dauermagnete, nicht aus dem magnetischen Kreis mit den überbrückenden magnetischen Nebenschlüssen entfernt wenden darf, es sei denn, daß der Läufer später nach seiner Wiederauf nahme in den Kreis aufs neue magnetisiert wird.Thereupon two other sheets 9 and Io are put in the same way and Way, but with respect to the sheets 7 and 8 offset by 90 °, placed against each other, so that the pole cores 5 'come to lie between the coils. Be on it again two plates II and I2 are arranged in accordance with the plates 7 and 8, the pole cores 5 '' through the coils again. If you go on like this thus four pole cores are created, which are made of sheet metal with gaps I3 of the thickness of a sheet are constructed. The plates 5 and 5 '' of the pole cores are, except at the end on the yoke side, not supported. The construction has turned out to be Proven sufficiently stiff so as not to give rise to a humming sound. Basically is a support z. B. by means of thin plates made of non-magnetic material between the free ends of the pole cores is of course possible, but this makes the execution unnecessarily tangled. In the manner described, pole cores are created, which are alternately wound and unwound, as shown in FIG. Also brightens from this figure also that the entire length of the pole cores including the pole pieces can be wound, so that a very high fill factor is achieved. It is then but it may be necessary to move the rotor when building the magnetic Circle at the designated point. When the runner after building of the magnetic circuit is enclosed between the coils, so this forms no disadvantage of this construction because of the rotor, in order to prevent demagnetization the permanent magnets, not out of the magnetic circuit with the bridging magnetic May turn shunts away, unless the runner later after his Resumption in the circle is magnetized again.

Wenn der Läufer aus besonderen Gründen herausnehmbar sein soll, so ist es möglich, z. B. die obere Spule 6 in der Mitte derart heraufzubiegen, daß das Polschuhende 4 an der Stirnseite frei wird und,der Läufer hindurchgehen kann.If the runner should be removable for special reasons, so is it possible, for. B. to bend the upper coil 6 in the middle so that the end of the pole piece 4 becomes free at the front and the rotor can pass through it.

Obwohl es grundsätzlich möglich ist, sämtliche Polkerne mit einer Wicklung zu versehen, geib:ührt der Verwendung vom, abwechselnd bewickelten und unibewickelten Polkernen der Vorzug -im Zusammenhang mit einer einfachen Spuleuform und einem hohen Füllfaktor sowie mit Rücksicht auf eine wirtschaftliche Herstellung, weil selbstverständlich eine einzige große Spule einfacher und billiger als zwei halbe Spulen herstellbar sind.Although it is basically possible to use all pole cores with one To provide winding, geib: it leads to the use of, alternately wound and Uni-wound pole cores are preferred - in connection with a simple coil shape and one high fill factor as well as with consideration for an economical Manufacture, because of course a single large spool is simpler and cheaper can be produced as two half coils.

In dieser Beziehung sei noch bemerkt, daß die geschilderte Bauanordnung in technischer Hinsicht einer Bauart identisch ist, bei der auf jedem Spulenkern eine Spule angeordnet ist.In this regard it should also be noted that the construction arrangement described from a technical point of view, one type of construction is identical, in the case of which on each coil core a coil is arranged.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Magnetic circuit, especially for, electrical Machines with a permanent magnet rotor, which consists of a yoke and a number consists of Poland, characterized in that the pole piece faces together one form almost closed cylinder surface and that one or more pole pairs are used whose pole cross-sections over the entire length of the poles and among each other equal to that projected onto the cross-sectional area. Pole shoe surface are selected.

2. Magnetic circuit according to claim I, characterized in that the sheet metal composite pole cores with respect to their cross-section only partially, in particular half made of magnetic material.

3. Magnetic circuit according to claim 2, characterized in that the remaining part of the pole cores of one or more Air spaces are occupied.

4. Magnetic circuit according to claim 2 or 3, characterized characterized in that each of the pole cores made of sheets with spaces of one Sheet thickness is built up.

5. Magneticher circuit according to one of the preceding claims with four poles, characterized in that it consists of the same E-shaped There is sheet metal, the middle legs of which form the pole cores and their shape and dimensioning are chosen such that each layer of the magnetic circuit consists of two of such opposing metal sheets is constructed, with two consecutive Layers are offset by 90 ° with respect to one another.

6. Magnetic circuit after one of the preceding claims, characterized in that the pole cores alternate are wrapped and unwound.

7. Magnetic circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that the pole cores including over the entire length the pole arch tip: zen are wound.