WO2010081572A2 - Remanenztoleranzausgleich für elektrische maschine - Google Patents

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WO2010081572A2
WO2010081572A2 PCT/EP2009/065197 EP2009065197W WO2010081572A2 WO 2010081572 A2 WO2010081572 A2 WO 2010081572A2 EP 2009065197 W EP2009065197 W EP 2009065197W WO 2010081572 A2 WO2010081572 A2 WO 2010081572A2
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    • H02K21/028Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections

Definitions

  • the invention relates to a first component for an electrical machine, in particular for a rotor or stator, wherein the component comprises at least one permanent magnet for exciting the electric machine; wherein the component comprises a balancing member for influencing a reluctance of a magnetic circuit passing through the permanent magnet.
  • the invention relates to a second component for an electric machine, in particular for a rotor or stator, wherein the component comprises at least one permanent magnet for exciting the electric machine and a support for the permanent magnet; wherein the component comprises a balancing member for influencing a reluctance of a magnetic circuit passing through the permanent magnet.
  • the invention relates to an electrical machine.
  • the invention relates to two production methods for a component of an electrical machine, in particular for a rotor or stator.
  • DE 16 13 368 C3 describes a conventional electric machine in which a runner concentric to the rotor slot for positive insertion of a return plate is provided to allow by using different width segment shells and return plates an adaptive change of the magnetic circuit with otherwise identical engine parts.
  • Permanent magnetic segment shells are supported against holding webs, which are spread in the tangential direction for tolerance compensation with a pin-shaped spreading.
  • the spreading, the holding webs has the disadvantage that the segment shells are pressed by the spreading directly against the return plate and indirectly against a frame. This changes both a force distribution in the stator structure and a thickness of the air gap. Such side effects are undesirable in tolerance compensation.
  • an application of this conventional compensation concept to a rotor would lead to a mass shift in the rotor and thus change the moment of inertia of the rotor and / or cause an imbalance of the rotor.
  • the invention is based on the first generic component for an electrical machine, characterized in that the compensation part is arranged asymmetrically or alignable relative to the permanent magnet, in particular in the circumferential direction and / or in the direction of an axis of the rotor is arranged asymmetrically or displaceably.
  • the invention is based on the second generic component for an electrical machine in that the compensation part is arranged asymmetrically or alignably relative to the carrier for the permanent magnet, in particular in the circumferential direction and / or in the direction of an axis of the rotor is arranged asymmetrically or displaceably.
  • a preferred embodiment provides that the component also has the feature combination of a component according to claim 2.
  • the compensation part can detect a circumferential angle range which is approximately as large as a circumferential circumferential spacing between permanent magnets arranged adjacently on the carrier and / or that the component converts so many compensation parts. holds like permanent magnets.
  • Another preferred embodiment provides that adjacent compensating parts are connected to one another by webs, in particular in each case by means of a central web and / or by means of two side webs.
  • a further preferred embodiment provides that the compensating parts connected by webs form a structured ring, which is in particular interrupted at at least one point or has a connection point.
  • a preferred embodiment provides that the compensation part comprises ferromagnetic material and / or that the carrier for the permanent magnet comprises ferromagnetic material, wherein a predominant portion of the flow of the magnetic circuit passes through the carrier for the permanent magnet.
  • the invention is based on a generic electrical machine in that the electric machine comprises a component according to the invention, in particular a rotor according to the invention and / or a stator according to the invention.
  • the invention is based on a generic manufacturing method characterized in that the manufacturing method comprises the following steps: attaching a permanent magnet to a carrier for the permanent magnet, wherein the permanent magnet is provided for exciting the electric machine; Determining an actual remanence of the permanent magnet, this step being performed before and / or after the step of attaching the permanent magnet; and aligning a balance portion of the component relative to the permanent magnet to compensate for a deviation of the actual remanence from a desired remanence of the permanent magnet.
  • the invention is based on a generic manufacturing method characterized in that the manufacturing method comprises the following steps: attaching a permanent magnet to a support for the permanent magnet, wherein the permanent magnet is provided for exciting the electric machine; Determining a property of the component, wherein the property is affected by a magnitude of an actual remanence of the permanent magnet; and aligning an output the same part of the component relative to the permanent magnet to compensate for a deviation of the actual remanence of a desired remanence of the permanent magnet.
  • FIG. 2 shows a course of a normalized electromotive force (EMF) as a function of a rotor position (pole pitch) for two different remanences
  • FIG. 3 shows a course of a normalized torque as a function of a rotor position (pole pitch) for two different remanences
  • 4a and 4b is a sectional view in the axial direction of an inventive e- lectric machine with an additional iron ring in a first and in a second position;
  • FIGS. 6a to 6c calculate flux line distributions in three different circumferential positions of the compensating parts
  • FIG. 7 shows a dependence of a normalized maximum flow through a tooth as a function of a normalized remanence of the permanent magnet and the peripheral position of the compensation parts in the circumferential direction
  • FIG. 8 shows a dependency of a normalized maximum flow through a tooth as a function of a normalized remanence of the permanent magnet and the peripheral position of the compensation parts with a remanence-dependent optimally compensating position of the compensation parts in the circumferential direction;
  • Fig. 1a to 11f six embodiments of additional iron rings.
  • the variation in the remanence of permanent magnets 10 within a same batch of production is very small because all of the permanent magnets 10 are made at the same time and under identical production conditions.
  • the remanence of permanent magnets 10 may change from batch to batch due to small differences in the blend of permanent magnet powder, minor temperature differences of the furnace, and so on.
  • the tolerance of permanent magnets, in particular of neodymium-iron-boron (NdFeB) is usually +/- 3%.
  • the flux in a permanent-magnet-excited electric machine 12 is directly proportional to the permanent magnet remanence.
  • FIG. 1 shows a dependence of a normalized maximum flux (ordinate) by a tooth 14 as a function of a normalized remanence of the permanent magnet 10 (abscissa).
  • FIG. 2 shows, for a normalized remanence of 0.97 and for a normalized remanence of 1, 03, a progression of the normalized electromotive force as a function of a rotor pitch (pole pitch). The remanence also changes the torque behavior of the electric machine 12.
  • FIG. 3 shows a course of a normalized torque (ordinate) for the two remanences as a function of a rotor position (pole pitch) over an angular range which corresponds to a main harmonic of the torque (6 -th harmonic, 1/6 of the pitch of the pitch).
  • FIG. 4 a shows a sectional view in the axial direction of an electric machine 12 according to the invention with an additional iron ring 16 in a "zero position" in which the balancing parts 18 made of iron (webs 18) are arranged centrally underneath the permanent magnets 10.
  • the additional iron ring 16 is to be positioned so that the remanence reaches the upper tolerance limit.
  • the excessive flux of the permanent magnets 10 is reduced by means of the increased magnetic resistance of the magnetic circuit between the permanent magnets 10.
  • 4b shows a position of the additional iron ring 16, in which the compensation parts 18 are positioned centrally between two poles 20, 22. This position is used when the remanence has reached the lower tolerance limit.
  • balancing parts 18 of the magnetic resistance of the magnetic circuit is reduced, whereby the magnetic flux is increased.
  • FIG. 5a and 5b show a rotor 24 according to the invention in a perspective front and rear view.
  • the rotational position of the inserted in the permanent magnet carrier 26 and fixed there additional iron ring 16 may be changed or determined with respect to the permanent magnet carrier 26 at least during assembly within a setting range.
  • By turning the iron ring 16 relative to the permanent magnet carrier 26, remanence tolerances due to the unequal distribution of the amount of iron (equalizing part 18) in the iron ring 16 within one tooth pitch can be compensated.
  • a local saturation in the permanent magnet carrier 26 is reduced or increased.
  • the attachment can be carried out by means of common fastening methods such as gluing, screwing, riveting, soldering, welding or insertion of an iron ring 16 into a heated permanent magnet carrier 26.
  • Fig. 6a shows a flux line distribution in the case that the remanence of the permanent magnet 10 is at its lower tolerance limit of 0.97 and the compensation parts 18 - seen in the circumferential direction - located centrally between two permanent magnets 10.
  • Fig. 6b shows a flux line distribution in the event that the remanence of the permanent magnet 10 has its nominal value and the compensation parts 18 - seen in the circumferential direction - 0.34 Polrasterabturn is positioned away from their respective zero position.
  • Fig. 6c shows a flux line distribution in the event that the remanence of the permanent magnet 10 is at its upper tolerance limit of 1, 03 and the balancing parts 18 are in the zero position.
  • FIG. 7 shows a dependence of a normalized maximum flux (ordinate) by a tooth 14 as a function of a normalized remanence (characteristic curves) of the permanent magnet 10 and the position of the compensation parts 18 (teeth) in the circumferential direction. It can be seen that regardless of the permanent magnet remanence of the maximum flux in the stator tooth 14 by means of rotational positioning of the additional iron ring 16 can be kept constant.
  • Fig. 8 illustrates this context in summary.
  • FIG. 9 shows that the course of a normalized EMF (ordinate) as a function of a rotor pitch (abscissa) with optimally compensating position of the compensation parts 18 for a remanence at the upper tolerance limit is almost identical to the course of the EMF if the remanence is at the lower tolerance limit.
  • the same applies to the course of a normalized torque (ordinate) as a function of a rotor position (abscissa) with an optimally compensating position of the compensating parts 18 in the circumferential direction.
  • the difference in mean torques is only 0.6% despite a remanence variation of 6%.
  • Fig. 1a to 11f show six embodiments of an additional iron ring 16 having a polygonal pitch repeating shape.
  • the additional iron ring 16 for an n-pole machine 12 should have n segments.
  • the ring 16 may be formed from a sheet metal strip 28 which is punched out of a steel sheet.
  • the iron ring 16 may also be multi-piece.
  • the remanence of the permanent magnets 10 or the electromotive force of a phase of an electrical produced with the new permanent magnets 10 should Machine 12 are measured.
  • the additional iron ring 16 should be positioned at zero position. From the measurement data, the mean electromotive force of one phase of the electric machine 12 for a pole pitch should be calculated. In addition, so the circumferential angle can be determined, on which the additional iron ring 16 is to be positioned to compensate for the deviation of the remanence of the target value.

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Abstract

Eine Komponente (24) für eine elektrische Maschine (12), insbesondere für einen Läufer (24) oder Stator umfasst mindestens einen Permanentmagneten (10) zur Erregung der elektrischen Maschine (12). Die Komponente (24) weist ein Ausgleichsteil (18) zur Beeinflussung einer Reluktanz eines durch den Permanentmagneten (10) verlaufenden magnetischen Kreises auf. Das Ausgleichsteil (18) ist relativ zu dem Permanentmagneten (10) unsymmetrisch oder ausrichtbar angeordnet. In einer Alternative ist das Ausgleichsteil (18) relativ zu dem Träger (26) für den Permanentmagneten (10) unsymmetrisch oder ausrichtbar angeordnet ist. In zwei unterschiedlichen Herstellungsverfahren erfolgt ein Ausrichten eines Ausgleichsteils (18) der Komponente relativ zu dem Permanentmagneten (10), um eine Abweichung der Ist-Remanenz von einer Soll-Remanenz des Permanentmagneten (10) auszugleichen.

Description

Beschreibung
REMANENZTOLERANZAUSGLEICH FÜR ELEKTRISCHE MASCHINE
Die Erfindung betrifft eine erste Komponente für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Läufer oder Stator, wobei die Komponente mindestens einen Permanentmagneten zur Erregung der elektrischen Maschine umfasst; wobei die Komponente ein Ausgleichsteil zur Beeinflussung einer Reluktanz eines durch den Permanentmagneten verlaufenden magnetischen Kreises aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung eine zweite Komponente für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Läufer oder Stator, wobei die Komponente mindestens einen Permanentmagneten zur Erregung der elektrischen Maschine und einen Träger für den Permanentmagneten umfasst; wobei die Komponente ein Ausgleichsteil zur Beeinflussung einer Reluktanz eines durch den Permanentmagneten verlaufenden magnetischen Kreises aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine. Darüberhinaus betrifft die Erfindung zwei Herstellungsverfahren für eine Komponente einer elektrischen Maschine, insbesondere für einen Läufer oder Stator.
Stand der Technik
Die DE 16 13 368 C3 beschreibt eine konventionelle elektrische Maschine, in der ein zur Läuferwelle konzentrisch verlaufender Schlitz zum formschlüssigen Einlegen eines Rückschlussblechs vorgesehen ist, um mittels Verwendung verschieden breiter Segmentschalen und Rückschlussbleche eine anpassende Änderung des magnetischen Kreises bei sonst baugleichen Motorteilen zu ermöglichen. Dauermagnetische Segmentschalen stützen sich gegen Haltestege ab, die zum Toleranzausgleich mit einem stiftförmigen Spreizmittel in tangentialer Richtung gespreizt werden. Das Aufspreizen, der Haltestege hat den Nachteil, dass die Segmentschalen durch das Aufspreizen unmittelbar gegen das Rückschlussblech und mittelbar gegen einen Rahmen gepresst werden. Dadurch ändert sich sowohl eine Kraftverteilung im Ständeraufbau wie auch eine Dicke des Luft- spalts. Solche Nebenwirkungen sind bei einem Toleranzausgleichs unerwünscht. Insbesondere würde eine Anwendung dieses konventionellen Ausgleichskonzepts auf einen Rotor zu einer Massenverschiebung im Rotor führen und damit das Trägheitsmoment des Rotors verändern und/oder eine Unwucht des Rotors herbeiführen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Komponente für eine elektrische Maschine bereitzustellen, mit der ein Remanenztoleranzausgleich durchgeführt werden kann, ohne dass damit eine Änderung einer mechanischen oder geometrischen Eigenschaft der Komponente einhergeht, die die Funktion der Komponente innerhalb der elektrischen Maschine beeinflusst. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Komponente anzugeben. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalskombinationen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung baut auf der ersten gattungsgemäßen Komponente für eine elektrische Maschine dadurch auf, dass das Ausgleichsteil relativ zu dem Permanentmagneten unsymmetrisch oder ausrichtbar angeordnet ist, insbesondere in Umfangsrichtung und/oder in Richtung einer Achse des Läufers unsymmetrisch bzw. verschiebbar angeordnet ist.
Die Erfindung baut auf der zweiten gattungsgemäßen Komponente für eine elektrische Maschine dadurch auf, dass das Ausgleichsteil relativ zu dem Träger für den Permanentmagneten unsymmetrisch oder ausrichtbar angeordnet ist, insbesondere in Umfangsrichtung und/oder in Richtung einer Achse des Läufers unsymmetrisch bzw. verschiebbar angeordnet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Komponente auch die Merkmalskombination einer Komponente gemäß Anspruch 2 aufweist.
Das Ausgleichsteil kann einen Umfangswinkelbereich erfassen, der etwa so groß ist, wie ein Umfangswinkelrasterabstand zwischen auf dem Träger benachbart angeordneten Permanentmagneten und/oder dass die Komponente so viele Ausgleichsteile um- fasst wie Permanentmagnete.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass benachbarte Ausgleichsteile mittels Stegen, insbesondere jeweils mittels eines Mittelsteges und/oder mittels zweier Seitenstege miteinander verbunden sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die mittels Stegen verbundenen Ausgleichsteile einen strukturierten Ring bilden, der insbesondere an mindestens einer Stelle unterbrochen ist oder eine Verbindungsstelle aufweist.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass das Ausgleichsteil ferromagnetisches Material umfasst und/oder dass der Träger für den Permanentmagneten ferromagnetisches Material umfasst, wobei ein überwiegender Anteil des Flusses des magnetischen Kreises durch den Träger für den Permanentmagneten verläuft.
Weiterhin baut die Erfindung auf einer gattungsgemäßen elektrischen Maschine dadurch auf, dass die Elektrische Maschine eine erfindungsgemäße Komponente, insbesondere einen erfindungsgemäßen Läufer und/oder einen erfindungsgemäßen Stator umfasst.
Außerdem baut die Erfindung auf einem gattungsgemäßen Herstellungsverfahren dadurch auf, dass das Herstellungsverfahren folgende Schritte umfasst: Anbringen eines Permanentmagneten an einem Träger für den Permanentmagneten, wobei der Permanentmagnet zur Erregung der elektrischen Maschine vorgesehen ist; Ermitteln einer Ist-Remanenz des Permanentmagneten, wobei dieser Schritt vor und/oder nach dem Schritt des Anbringens des Permanentmagneten ausgeführt wird; und Ausrichten eines Ausgleichsteils der Komponente relativ zu dem Permanentmagneten, um eine Abweichung der Ist-Remanenz von einer Soll-Remanenz des Permanentmagneten auszugleichen.
Des Weiteren baut die Erfindung auf einem gattungsgemäßen Herstellungsverfahren dadurch auf, dass das Herstellungsverfahren folgende Schritte umfasst: Anbringen eines Permanentmagneten an einem Träger für den Permanentmagneten, wobei der Permanentmagnet zur Erregung der elektrischen Maschine vorgesehen ist; Ermitteln einer Eigenschaft der Komponente, wobei die Eigenschaft von eine Höhe einer Ist- Remanenz des Permanentmagneten beeinflusst wird; und Ausrichten eines Aus- gleichsteils der Komponente relativ zu dem Permanentmagneten, um eine Abweichung der Ist-Remanenz von einer Soll-Remanenz des Permanentmagneten auszugleichen.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Figuren anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Abhängigkeit eines normalisierten maximalen Flusses durch einen Zahn in Abhängigkeit von einer normalisierten Remanenz des Permanentmagneten;
Fig. 2 für zwei unterschiedliche Remanenzen je einen Verlauf einer normalisierten Elektromotorischen Kraft (EMK) in Abhängigkeit von einer Rotorposition (pole pitch);
Fig. 3 für zwei unterschiedliche Remanenzen je einen Verlauf eines normalisierten Drehmoments in Abhängigkeit von einer Rotorposition (pole pitch);
Fig. 4a und 4b eine Schnittansicht in Axialrichtung einer erfindungsgemäßen e- lektrische Maschine mit einem zusätzlichen Eisenring in einer ersten bzw. in einer zweiten Stellung;
Fig. 5a und 5b einen erfindungsgemäßen Läufer in einer perspektivischen Vorder- bzw. Rückansicht;
Fig. 6a bis 6c berechnete Flusslinienverteilungen in drei verschiedenen Um- fangsstellungen der Ausgleichsteile;
Fig. 7 eine Abhängigkeit eines normalisierten maximalen Flusses durch einen Zahn in Abhängigkeit von einer normalisierten Remanenz des Permanentmagneten und der Umfangsstellung der Ausgleichsteile in Umfangs- richtung; Fig. 8 eine Abhängigkeit eines normalisierten maximalen Flusses durch einen Zahn in Abhängigkeit von einer normalisierten Remanenz des Permanentmagneten und der Umfangsstellung der Ausgleichsteile bei remanenzabhängiger optimal ausgleichender Stellung der Ausgleichsteile in Umfangsrichtung;
Fig. 9 für zwei unterschiedliche Remanenzen je einen Verlauf einer normalisierten Elektromotorischen Kraft in Abhängigkeit von einer Rotorposition (pole pitch) bei optimal ausgleichender Stellung der Ausgleichsteile in Umfangsrichtung;
Fig. 10 für zwei unterschiedliche Remanenzen je einen Verlauf eines normalisierten Drehmoments in Abhängigkeit von einer Rotorposition (pole pitch) bei optimal ausgleichender Stellung der Ausgleichsteile in Umfangsrichtung; und
Fig. 1 1a bis 11f sechs Ausführungsbeispiele für zusätzliche Eisenringe.
Die Schwankung der Remanenz von Permanentmagneten 10 innerhalb einer selben Fertigungscharge ist sehr klein, weil alle Permanentmagneten 10 zur selben Zeit und unter identischen Produktionsbedingungen hergestellt werden. Die Remanenz von Permanentmagneten 10 kann sich allerdings von Charge zu Charge infolge von kleiner Unterschiede in der Mischung des Permanentmagnetpulvers, geringfügiger Temperaturunterschiede des Ofens usw. ändern. Die Toleranz von Permanentmagneten, insbesondere aus Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) beträgt üblicherweise +/- 3 %. Im ungesättigten Zustand ist der Fluss in einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine 12 direkt proportional zur Permanentmagnet-Remanenz.
Fig. 1 zeigt eine Abhängigkeit eines normalisierten maximalen Flusses (Ordinate) durch einen Zahn 14 in Abhängigkeit von einer normalisierten Remanenz des Permanentmagneten 10 (Abzisse). Fig. 2 zeigt für eine normalisierte Remanenz von 0,97 sowie für eine normalisierte Remanenz von 1 ,03 je einen Verlauf der normalisierten Elektromotorischen Kraft in Abhängigkeit von einer Rotorposition (pole pitch). Mit der Remanenz ändert sich auch das Drehmomentverhalten der elektrischen Maschine 12. Fig. 3 zeigt für die beiden Remanenzen je einen Verlauf eines normalisierten Drehmoments (Ordinate) in Abhängigkeit von einer Rotorposition (pole pitch) über einen Winkelbereich, der einer Hauptharmonischen des Drehmoments (6-te Harmonische, 1/6 des Polrasterabstand) entspricht.
Fig. 4a zeigt eine Schnittansicht in Axialrichtung einer erfindungsgemäßen elektrische Maschine 12 mit einem zusätzlichen Eisenring 16 in einer "Nullstellung", in der die Ausgleichsteile 18 aus Eisen (Stege 18) mittig unter den Permanentmagneten 10 angeordnet sind. Der zusätzliche Eisenring 16 ist so zu positionieren, wenn die Remanenz die obere Toleranzgrenze erreicht. Damit wird der zu starke Fluss der Permanentmagnete 10 mittels des erhöhten magnetischen Widerstands des magnetischen Kreises zwischen den Permanentmagneten 10 verringert. Fig. 4b zeigt eine Stellung des zusätzlichen Eisenrings 16, in der die Ausgleichsteile 18 mittig zwischen zwei Polen 20, 22 positioniert sind. Diese Stellung wird benutzt, wenn die Remanenz die untere Toleranzgrenze erreicht hat. Hierbei wird mittels der im magnetischen Kreis zwischen den Polen 20, 22 angeordneten Ausgleichsteile 18 der magnetische Widerstand des magnetischen Kreis verringert, wodurch der magnetische Fluss erhöht wird.
Fig. 5a und 5b zeigen einen erfindungsgemäßen Läufer 24 in einer perspektivischen Vorder- bzw. Rückansicht. Die Drehstellung des in den Permanentmagnetträger 26 eingelegten und dort befestigten zusätzlichen Eisenring 16 kann in Bezug auf den Permanentmagnetträger 26 zumindest beim Zusammenbau innerhalb eines Einstellbereichs verändert oder bestimmt werden. Durch Verdrehen des Eisenrings 16 gegenüber dem Permanentmagnetträger 26 können Remanenztoleranzen infolge der innerhalb eines Zahnrasterabstands ungleichen Verteilung der Eisenmenge (Ausgleichsteil 18) im Eisenring 16 ausgeglichen werden. Mit dem Verdrehen des Eisenrings 16 wird eine lokale Sättigung in dem Permanentmagnetträger 26 verringert oder erhöht. Die Befestigung kann mittels gängiger Befestigungsverfahren wie Kleben, Verschrauben, Vernieten, Verlöten, Verschweißen oder Einsetzen eines Eisenrings 16 in einen aufgeheizten Perma- nenmagnetträger 26 erfolgen.
Fig. 6a zeigt eine Flusslinienverteilung für den Fall, dass die Remanenz des Permanentmagneten 10 an ihrer unteren Toleranzgrenze von 0,97 ist und sich die Ausgleichsteile 18 - in Umfangsrichtung gesehen - mittig zwischen zwei Permanentmagneten 10 befinden. Fig. 6b zeigt eine Flusslinienverteilung für den Fall, dass die Remanenz des Permanentmagneten 10 ihren Sollwert hat und sich die Ausgleichsteile 18 - in Umfangsrichtung gesehen - 0,34 Polrasterabstände von ihrer jeweiligen Nullposition entfernt positioniert ist. Fig. 6c zeigt eine Flusslinienverteilung für den Fall, dass die Remanenz des Permanentmagneten 10 an ihrer oberen Toleranzgrenze von 1 ,03 ist und sich die Ausgleichsteile 18 in Nullposition befinden.
Fig. 7 zeigt eine Abhängigkeit eines normalisierten maximalen Flusses (Ordinate) durch einen Zahn 14 in Abhängigkeit von einer normalisierten Remanenz (Kennlinien) des Permanentmagneten 10 und der Stellung der Ausgleichsteile 18 (Ab- zisse) in Umfangsrichtung. Hieraus ist ersichtlich, dass unabhängig von der Permanentmagnet-Remanenz der maximale Fluss im Statorzahn 14 mittels Drehpositionierung des zusätzlichen Eisenrings 16 konstant gehalten werden kann. Fig. 8 verdeutlicht diesen Zusammenhang zusammenfassend.
Fig. 9 zeigt, dass der Verlauf einer normalisierten EMK (Ordinate) in Abhängigkeit von einer Rotorposition (pole pitch) (Abzisse) bei optimal ausgleichender Stellung der Ausgleichsteile 18 für eine Remanenz an der oberen Toleranzgrenze nahezu identisch zu dem Verlauf der EMK verläuft, wenn die Remanenz an der unteren Toleranzgrenze ist. Wie Fig. 10 zeigt, gilt entsprechendes auch für den Verlauf eines normalisierten Drehmoments (Ordinate) in Abhängigkeit von einer Rotorposition (Abzisse) bei optimal ausgleichender Stellung der Ausgleichsteile 18 in Umfangsrichtung. Damit beträgt der Unterschied der mittleren Drehmomente nur 0,6 % trotz einer Remanenzschwankung von 6 %.
Fig. 1 1a bis 11 f zeigen sechs Ausführungsbeispiele für einen zusätzlichen Eisenring 16 mit einer sich mit Polrasterabstand wiederholenden Formgebung. Der zusätzliche Eisenring 16 für eine n-polige Maschine 12 sollte n Segmente aufweisen. Der Ring 16 kann aus einem Blechstreifen 28 gebildet werden, der aus einem Stahlblech ausgestanzt wird. Der Eisenring 16 kann auch mehrstückig sein.
Mit jeder neuen Charge oder Lieferung von Permanentmagneten 10 sollte die Remanenz der Permanentmagnete 10 oder die Elektromotorische Kraft einer Phase einer mit den neuen Permanentmagneten 10 hergestellten elektrischen Maschine 12 gemessen werden. Bei dieser Messung sollte der zusätzliche Eisenring 16 in Nullstellung positioniert sein. Aus den Messdaten sollte die mittlere Elektromotorische Kraft einer Phase der elektrischen Maschine 12 für einen Polrasterabstand berechnet werden. Außerdem kann so der Umfangswinkel bestimmt werden, auf den der zusätzliche Eisenring 16 zu positionieren ist, um die Abweichung der Remanenz von dem Sollwert auszugleichen.

Claims

Ansprüche
1. Komponente (24) für eine elektrische Maschine (12), insbesondere Läufer (24) o- der Stator, wobei die Komponente (24) mindestens einen Permanentmagneten (10) zur Erregung der elektrischen Maschine (12) umfasst; wobei die Komponente (24) ein Ausgleichsteil (18) zur Beeinflussung einer Reluktanz eines durch den Permanentmagneten (10) verlaufenden magnetischen Kreises aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (18) relativ zu dem Permanentmagneten (10) unsymmetrisch oder ausrichtbar angeordnet ist, insbesondere in Umfangs- richtung und/oder in Richtung einer Achse des Läufers (24) unsymmetrisch bzw. unsymmetrisch verschiebbar angeordnet ist.
2. Komponente (24) für eine elektrische Maschine (12), insbesondere Läufer (24) o- der Stator, wobei die Komponente (24) mindestens einen Permanentmagneten (10) zur Erregung der elektrischen Maschine (12) und einen Träger (26) für den Permanentmagneten (10) umfasst; wobei die Komponente (24) ein Ausgleichsteil (18) zur Beeinflussung einer Reluktanz eines durch den Permanentmagneten (10) verlaufenden magnetischen Kreises aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (18) relativ zu dem Träger (26) für den Permanentmagneten (10) unsymmetrisch oder ausrichtbar angeordnet ist, insbesondere in Umfangsrichtung und/oder in Richtung einer Achse des Läufers (24) unsymmetrisch bzw. verschiebbar angeordnet ist.
3. Komponente (24) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (24) auch die Merkmalskombination einer Komponente (24) gemäß Anspruch 2 aufweist.
4. Komponente (24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (18) einen Umfangswinkelbereich erfasst, der etwa so groß ist, wie ein Umfangswinkelrasterabstand zwischen auf dem Träger (26) benachbart angeordneten Permanentmagneten (10) und/oder dass die Komponente (24) so viele Ausgleichsteile (12) umfasst wie Permanentmagnete (10).
5. Komponente (24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Ausgleichsteile (18) mittels Stegen, insbesondere jeweils mittels eines Mittelsteges und/oder mittels zweier Seitenstege miteinander verbunden sind.
6. Komponente (24) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Stegen verbundenen Ausgleichsteile (18) einen strukturierten Ring (16) bilden, der insbesondere an mindestens einer Stelle unterbrochen ist oder eine Verbindungsstelle aufweist.
7. Komponente (24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (18) ferromagnetisches Material umfasst und/oder dass der Träger (26) für den Permanentmagneten (10) ferromagnetisches Material umfasst, wobei ein überwiegender Anteil des Flusses des magnetischen Kreises durch den Träger (26) für den Permanentmagneten (10) verläuft.
8. Elektrische Maschine (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrische Maschine (12) eine Komponente (24), insbesondere einen Läufer (24) und/oder einen Stator, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
9. Herstellungsverfahren für eine Komponente (24) einer elektrischen Maschine (12), insbesondere für einen Läufer (24) oder Stator, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren folgende Schritte umfasst:
- Anbringen eines Permanentmagneten (10) an einem Träger (26) für den Permanentmagneten (10), wobei der Permanentmagnet (10) zur Erregung der elektrischen Maschine (12) vorgesehen ist;
- Ermitteln einer Ist-Remanenz des Permanentmagneten (10), wobei dieser Schritt vor und/oder nach dem Schritt des Anbringens des Permanentmagneten (10) ausgeführt wird; und
- Ausrichten eines Ausgleichsteils (18) der Komponente relativ zu dem Permanentmagneten (10), um eine Abweichung der Ist-Remanenz von einer Soll- Remanenz des Permanentmagneten (10) auszugleichen.
10. Herstellungsverfahren für eine Komponente (24) einer elektrischen Maschine (12), insbesondere für einen Läufer (24) oder Stator, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren folgende Schritte umfasst:
- Anbringen eines Permanentmagneten (10) an einem Träger (26) für den Permanentmagneten (10), wobei der Permanentmagnet (10) zur Erregung der elektrischen Maschine (12) vorgesehen ist;
- Ermitteln einer Eigenschaft der Komponente (24), wobei die Eigenschaft von eine Höhe einer Ist-Remanenz des Permanentmagneten (10) beeinflusst wird; und
- Ausrichten eines Ausgleichsteils (18) der Komponente (24) relativ zu dem Permanentmagneten (10), um eine Abweichung der Ist-Remanenz von einer Soll- Remanenz des Permanentmagneten (10) auszugleichen.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130090166A (ko) * 2012-02-03 2013-08-13 삼성전자주식회사 모터
DE102013220562A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Robert Bosch Gmbh Baugruppe für eine elektrische Maschine, Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe und elektrische Maschine mit einer Baugruppe
CN113014013B (zh) 2019-12-20 2023-06-09 新疆金风科技股份有限公司 转子支架、转子、电机及风力发电机组
CN111181452B (zh) * 2020-02-24 2024-04-16 沈阳工业大学 一种永磁电机批量生产中永磁励磁性能差异的补偿方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0023037A1 (de) * 1979-07-24 1981-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Gleichstrom-Kleinstmotor, insbesondere für den Antrieb zahnärtzlicher Werkzeuge
FR2675645A3 (fr) * 1991-04-20 1992-10-23 Bosch Gmbh Robert Moteur electrique a excitation par aimants permanents.
DE19514711A1 (de) * 1995-04-21 1996-10-24 Hagedorn Wolfgang Permanentmagnetischer Mehrfachrückschluß
US20040090135A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-13 Wavecrest Laboratories, Llc Permanent magnet motor rotor having magnetic permeable material for enhanced flux distribution
US20050001501A1 (en) * 2003-07-01 2005-01-06 Nidec Corporation Magnetizing Method and Permanent Magnet Magnetized Thereby

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1613368C3 (de) 1967-02-10 1975-08-28 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Ständeranordnung für einen Kollektor-Kleinstmotor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0023037A1 (de) * 1979-07-24 1981-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Gleichstrom-Kleinstmotor, insbesondere für den Antrieb zahnärtzlicher Werkzeuge
FR2675645A3 (fr) * 1991-04-20 1992-10-23 Bosch Gmbh Robert Moteur electrique a excitation par aimants permanents.
DE19514711A1 (de) * 1995-04-21 1996-10-24 Hagedorn Wolfgang Permanentmagnetischer Mehrfachrückschluß
US20040090135A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-13 Wavecrest Laboratories, Llc Permanent magnet motor rotor having magnetic permeable material for enhanced flux distribution
US20050001501A1 (en) * 2003-07-01 2005-01-06 Nidec Corporation Magnetizing Method and Permanent Magnet Magnetized Thereby

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