DE10261761A1

DE10261761A1 - Rotor for an electric motor

Info

Publication number: DE10261761A1
Application number: DE2002161761
Authority: DE
Inventors: Peter Scavenius Andersen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Danfoss Deutschland GmbH
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Also published as: AU2003287881A1; WO2004057726A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor, insbesondere einen Line-Start-Elektromotor, mit in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmeräumen (4 bis 6) für Leiterstäbe und in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmeräumen (10, 11) für Permanentmagnete (14, 15), die so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie ein Permanentmagnetfeld mit einer Permanentmagnetachse (22) und einer Neutralachse (23) erzeugen. DOLLAR A Um Drehmomentschwankungen im Betrieb des Elektromotors zu vermeiden, ist die Dicke der Permanentmagneten (14, 15), im Querschnitt durch den Rotor betrachtet, im Bereich der Permanentmagnetachse (22) am größten und nimmt, ausgehend von der Permanentachse (22), zur Neutralachse (23) hin insbesondere stetig ab.The invention relates to a rotor for an electric motor, in particular a line-start electric motor, with receiving spaces (4 to 6) extending in the axial direction for conductor bars and receiving spaces (10, 11) extending in the axial direction for permanent magnets (14, 15) are designed and arranged such that they generate a permanent magnetic field with a permanent magnet axis (22) and a neutral axis (23). DOLLAR A To avoid torque fluctuations in the operation of the electric motor, the thickness of the permanent magnets (14, 15), viewed in cross section through the rotor, is greatest in the area of the permanent magnet axis (22) and increases starting from the permanent axis (22) Neutral axis (23) in particular steadily.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor, insbesondere einen Line-Start-Elektromotor, mit in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmeräumen für Leiterstäbe und mit in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmeräumen für Permanentmagnete, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie ein Permanentmagnetfeld mit einer Permanentmagnetachse und einer Neutralachse erzeugen.The invention relates to a rotor for an electric motor, especially a line-start electric motor, with in the axial direction trending recording rooms for ladder bars and with axially extending receiving spaces for permanent magnets, so are designed and arranged so that they are a permanent magnetic field with a permanent magnet axis and a neutral axis.

Als Line-Start-Elektromotoren werden Hybrid-Drehstrommotoren bezeichnet, die eine Kombination eines Drehstromasynchronmotors mit einem Drehstromsynchronmotor darstellen. Ein solcher Line-Start-Elektromotor umfasst einen Stator, der auch als Ständer bezeichnet wird, mit mehreren Stator- oder Ständerwicklungen. Die Ständerwicklungen erzeugen ein Drehfeld, das in einem Läufer oder Rotor eine Spannung erzeugt, durch die der Rotor in Drehung versetzt wird. Der Rotor eines Line-Start-Elektromotors hat sowohl Merkmale des Rotors eines Drehstromasynchronmotors als auch Merkmale des Rotors eines Drehstromsynchronmotors. Line-Start-Motoren können auch für einphasige Netzversorgung ausgelegt werden, eventuell mit Betriebskondensator.As a line-start electric motors Hybrid three-phase motors are referred to as a combination of a three-phase asynchronous motor represent with a three-phase synchronous motor. Such a line start electric motor comprises a stator, which is also referred to as a stator, with several Stator or stator windings. Generate the stator windings a rotating field in a runner or rotor generates a voltage by which the rotor rotates is transferred. The rotor of a line start electric motor has both Features of the rotor of a three-phase asynchronous motor as well as features the rotor of a three-phase synchronous motor. Line start engines can too for single-phase power supply be designed, possibly with operating capacitor.

In dem Rotor eines Drehstromasynchronmotors, der auch als Induktionsmotor bezeichnet wird, sind Leiterstäbe zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer im Wesentlichen in axialer Richtung angeordnet. An den Stirnseiten des Rotors können die Leiterstäbe durch Kurzschlussringe verbunden sein. Die Leiterstäbe bilden zusammen mit den Kurzschlussringen die Läuferwicklung und können die Form eines Käfigs haben, weshalb ein solcher Rotor auch als Käfigläufer bezeichnet werden kann. In Betrieb bewirkt das Drehfeld der Statorwicklung eine Flussänderung in den Leiterschleifen des zunächst stillstehenden Rotors. Die Flussänderungsgeschwindigkeit ist proportional der Drehfelddrehzahl. Die induzierte Spannung lässt Strom in den durch die Kurzschlussringe verbundenen Rotorleiterstäben fließen. Das durch den Rotorstrom erzeugte Magnetfeld bewirkt ein Drehmoment, das den Rotor in Drehrichtung des Statordrehfelds dreht. Wenn der Rotor die Drehzahl des Statordrehfelds erreichen würde, dann wäre die Flussänderung in der betrachteten Leiterschleife Null und damit auch das die Drehung bewirkende Drehmoment. Die Rotordrehzahl ist daher bei Drehstromasynchronmotoren stets kleiner als die Drehfelddrehzahl. Der Rotor läuft also nicht mechanisch synchron mit der Drehfelddrehzahl.In the rotor of a three-phase asynchronous motor, which is also referred to as an induction motor are conductor bars for example made of aluminum or copper arranged essentially in the axial direction. Can on the end faces of the rotor the ladder bars be connected by short-circuit rings. Form the ladder bars together with the short-circuit rings the rotor winding and can Shape of a cage have, which is why such a rotor can also be called a squirrel cage. In operation, the rotating field of the stator winding causes a flux change in the conductor loops of the first stationary rotor. The rate of flow change is proportional to the rotating field speed. The induced voltage leaves current flow in the rotor conductor bars connected by the short-circuit rings. The magnetic field generated by the rotor current causes a torque, that rotates the rotor in the direction of rotation of the stator rotating field. If the Rotor would reach the speed of the stator rotating field, then would be the river change in the considered conductor loop zero and therefore also the rotation effecting torque. The rotor speed is therefore in three-phase asynchronous motors always lower than the rotating field speed. So the rotor is running not mechanically synchronous with the rotating field speed.

In dem Rotor eines Drehstromsynchronmotors können zum Beispiel Permanentmagnete angeordnet sein, die im Betrieb ein magnetisches Rotordrehfeld erzeugen. Wenn die Statorwicklung mit Drehstrom versorgt wird, werden die Pole des Rotors durch die Gegenpole des Statordrehfelds angezogen und kurz darauf von dessen gleichartigen Polen abgestoßen. Der Rotor kann in Folge seiner Massenträgheit nicht sofort der Statordrehzahl folgen. Wenn der Rotor aber annähernd die Drehzahl des Statordrehfelds erreicht hat, dann wird der Rotor sozusagen in die Statordrehfelddrehzahl hineingezogen und läuft mit dieser weiter. Das heißt, nach dem Anlaufen des Ro tors dreht sich dieser synchron mit der Statordrehfelddrehzahl.In the rotor of a three-phase synchronous motor can For example, permanent magnets can be arranged that are in operation generate magnetic rotating field. If the stator winding with three-phase current the poles of the rotor are supplied by the opposite poles of the Stator rotating field attracted and shortly afterwards by its similar Poland repelled. Due to its inertia, the rotor cannot immediately match the stator speed consequences. If the rotor comes close has reached the speed of the stator rotating field, then the rotor so to speak drawn into the stator rotating field speed and runs with it this further. This means, after the rotor starts up, it rotates synchronously with the Statordrehfelddrehzahl.

Der Rotor eines Line-Start-Elektromotors umfasst sowohl Permanentmagnete als auch Leiterstäbe. Die Leiterstäbe bilden eine Anlaufhilfe für den Rotor. Wenn annähernd die Drehzahl des Statordrehfelds erreicht worden ist, dann entfalten die Permanentmagnete ihre Wirkung. Der Line-Start-Elektromotor verbindet also die guten Anlaufeigenschaften eines Asynchronmotors, also das große Anlaufmoment, mit dem hohen Wirkungsgrad des Synchronmotors. Beim Anlaufen des Motors entfalten die Leiterstäbe ihre Wirkung, wohingegen die Dauermagnete beim Anlaufen des Motors eigentlich nur eine störende Rolle haben. Während des synchronen Betriebs, zum Beispiel bei 50 Hz oder 3000 U/min., entfalten dagegen die Dauermagnete ihre Wirkung, wohingegen die Leiterstäbe dann nicht mehr zur Erzeugung des Drehmoments beitragen, da im Synchronbetrieb in den Leiterstäben keine Spannung induziert wird.The rotor of a line start electric motor includes both permanent magnets and conductor bars. Form the ladder bars a start-up aid for the rotor. If anything the speed of the stator rotating field has been reached, then unfold the permanent magnets have their effect. The line start electric motor connects So the good starting properties of an asynchronous motor, that is size Starting torque, with the high efficiency of the synchronous motor. At the When the motor starts, the conductor bars have their effect, whereas the permanent magnets actually only play a disturbing role when the motor starts to have. While synchronous operation, for example at 50 Hz or 3000 rpm, The permanent magnets, on the other hand, have their effect, whereas the conductor bars then no longer contribute to the generation of the torque, since in synchronous operation in the ladder bars no voltage is induced.

Das im Betrieb des Line-Start-Elektromotors in einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator existierende magnetische Feld umfasst zwei Komponenten. Die erste Komponente des resultierenden Felds wird von den Statorwicklungen bewirkt. Dies wird auch als Drehfeld bezeichnet. Die zweite Komponente des resultierenden Felds wird von den Permanentmagneten bewirkt, die auch als Dauermagneten bezeichnet werden können. In Betrieb von herkömmlichen Line-Start-Elektromotoren, wie sie zum Beispiel aus der WO 01/06624A1 bekannt sind, können Drehmomentschwankungen auftreten, die unerwünscht sind.That in the operation of the line start electric motor in existing magnetic gap between the rotor and stator The field comprises two components. The first component of the resulting Felds is caused by the stator windings. This is also called the spin field designated. The second component of the resulting field is caused by the permanent magnets, which are also referred to as permanent magnets can. In operation of conventional line start electric motors, As they are known for example from WO 01 / 06624A1, torque fluctuations can occur that is undesirable are.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rotor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für einen Elektromotor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9, zu schaffen, der das Magnetfeld während synchronen Betriebs annähernd sinusförmig macht.The object of the invention is therefore a rotor according to the preamble of claim 1, in particular for an electric motor according to the preamble of Claim 9 to create, which makes the magnetic field approximately sinusoidal during synchronous operation.

Die Aufgabe ist bei einem Rotor für einen Elektromotor, insbesondere einen Line-Start-Elektromotor, mit in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmeräumen für Leiterstäbe und mit in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmeräumen für Permanentmagnete, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie ein Permanentmagnetfeld mit einer Permanentmagnetachse und einer Neutralachse erzeugen, dadurch gelöst, dass die Dicke der Permanentmagneten, im Querschnitt durch den Rotor betrachtet, im Bereich der Permanentmagnetachse am größten ist und ausgehend von der Permanentmagnetachse zur Neutralachse hin insbesondere stetig abnimmt. Die Höhe oder Dicke der Permanentmagneten wird also kleiner, je näher man an die Neutralachse kommt. Das führt dazu, dass das von den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld abgeschwächt wird. Mit einem im Querschnitt kreisförmigen Rotor in einem im Querschnitt ebenfalls kreisförmigen Rotoraufnahmeraum eines Stators führt dies zu einem annähernd sinusförmigen Verlauf der Feldstärke des zwischen Rotor und Stator während des synchronen Betriebs des Elektromotors existierenden Magnetfelds.The task is for a rotor for an electric motor, in particular a line-start electric motor, with receiving spaces for conductor bars running in the axial direction and with receiving spaces for permanent magnets running in the axial direction, which are designed and arranged such that they form a permanent magnetic field with a permanent magnet axis and generate a neutral axis, solved in that the thickness of the permanent magnets, viewed in cross section through the rotor, is greatest in the area of the permanent magnet axis and, in particular, decreases steadily from the permanent magnet axis to the neutral axis. The height or thickness of the permanent magnets becomes smaller the closer you are to the neutral axis. That leads to that of the permanent magnet th generated magnetic field is weakened. With a rotor that is circular in cross section in a rotor receiving space of a stator that is also circular in cross section, this leads to an approximately sinusoidal course of the field strength of the magnetic field existing between the rotor and the stator during the synchronous operation of the electric motor.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume für die Permanentmagneten im Wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen wie die Perma nentmagnete selbst. Somit sind die Permanentmagnete praktisch formschlüssig in den Aufnahmeräumen für die Permanentmagnete aufgenommen. Über den Verlauf der Dicke beziehungsweise Höhe der Permanentmagneten kann die Stärke und Form des Permanentmagnets gezielt beeinflusst werden.Another preferred embodiment The rotor is characterized in that the receiving spaces for the permanent magnets have essentially the same cross section as the permanent magnets itself. Thus, the permanent magnets are practically positive the recording rooms for the Permanent magnets added. about the course of the thickness or height of the permanent magnets the strenght and shape of the permanent magnet can be influenced specifically.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume für die Permanentmagneten eine konstante Dicke aufweisen. Die konstante Dicke oder Höhe der Aufnahmeräume für die Permanentmagneten führt zur Ausbildung mindestens eines Luftspalts zwischen den Aufnahmeräumen und den jeweils darin angeordneten Permanentmagneten. Dieser Luftspalt dämpft das aufgrund der Gestalt der Permanentmagneten bereits geschwächte Magnetfeld noch weiter ab. Indem man die Höhe beziehungsweise Dicke der Permanentmagneten und die Höhe beziehungsweise Dicke des Luftspalts variiert, kann die Stärke und Form des Permanentmagnetfelds gezielt beeinflusst werden.A preferred embodiment The rotor is characterized in that the receiving spaces for the permanent magnets have a constant thickness. The constant thickness or height of the receiving spaces for the permanent magnets leads to Formation of at least one air gap between the recording rooms and the permanent magnets arranged therein. This air gap dampens that already weakened magnetic field due to the shape of the permanent magnets even further. By adjusting the height or thickness of the permanent magnets and the height or thickness of the air gap varies, the strength and shape of the permanent magnetic field be influenced in a targeted manner.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume für Permanentmagnete und/oder die Permanentmagnete selbst gekrümmt ausgebildet sind. Obwohl im Prinzip im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch gerade Permanentmagnete verwendet werden können, wurden bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen mit gekrümmten Permanentmagneten die besten Ergebnisse erzielt.Another preferred embodiment The rotor is characterized in that the receiving spaces for permanent magnets and / or the permanent magnets themselves are curved are. Although in principle also within the scope of the present invention Straight permanent magnets can be used in the frame experiments performed with the present invention with curved permanent magnets achieved the best results.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnah meräume für Permanentmagnete und/oder die Permanentmagnete selbst unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen. Durch Verwendung von Permanentmagneten, die keinen konstanten Krümmungsradius, sondern unterschiedliche Krümmungsradien, zum Beispiel in Gestalt einer Ellipse aufweisen, wird erreicht, dass das von den Statorwicklungen erzeugte Magnetfeld den Rotor besser durchdringen kann. Es kann somit ausgehend von den Statorwicklungen ein stärkeres Magnetfeld durch den Rotor geleitet werden, was zu einem höheren Anlass- oder Anlaufdrehmoment führt. Zudem wird der Verlauf der magnetischen Feldstärke des Permanentmagnetfelds über dem Drehwinkel des Rotors weiter an die ideale Sinusform angenähert.Another preferred embodiment The rotor is characterized in that the receiving spaces for permanent magnets and / or the permanent magnets themselves have different radii of curvature. By Use of permanent magnets that do not have a constant radius of curvature, but different radii of curvature, for example in the form of an ellipse is achieved that the magnetic field generated by the stator windings is the rotor can penetrate better. It can thus start from the stator windings a stronger one Magnetic field through the rotor, resulting in a higher starting or starting torque. In addition, the course of the magnetic field strength of the permanent magnetic field over the Rotation angle of the rotor further approximated to the ideal sine shape.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume für Permanentmagnete und/oder die Permanentmagnete selbst so gekrümmt ausgebildet und um die Drehachse des Rotors herum angeordnet sind, dass der Abstand zwischen den Aufnahmeräumen für Permanentmagnete und/oder den Permanentmagneten selbst und den Aufnahmeräumen für Leiterstäbe, im Querschnitt durch den Rotor betrachtet, im Bereich der Permanentmagnetachse größer als im Bereich der Neutralachse ist. Dadurch wird ausreichend Raum für die Feldlinien des von dem Stator erzeugten Magnetfelds geschaffen. Außerdem wird dadurch der Verlauf der magnetischen Feldstärke des Permanentmagnetfelds über den Drehwinkel des Rotors weiter an die ideale Sinusform angenähert.Another preferred embodiment The rotor is characterized in that the receiving spaces for permanent magnets and / or the permanent magnets themselves are so curved and around the Rotation axis of the rotor are arranged around that the distance between the recording rooms for permanent magnets and / or the permanent magnet itself and the receiving spaces for conductor bars, in cross section viewed through the rotor, in the area of the permanent magnet axis larger than is in the area of the neutral axis. This creates enough space for the field lines of the magnetic field generated by the stator. Besides, will thereby the course of the magnetic field strength of the permanent magnetic field over the Rotation angle of the rotor further approximated to the ideal sinus shape.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume für die Permanentmagneten und/oder die Permanentmagnete selbst, im Querschnitt durch den Rotor betrachtet, die Gestalt von Bögen aufweisen, die in Form einer Ellipse angeordnet sind, deren Hauptachse mit der Neutralachse und deren Nebenachse mit der Permanentmagnetachse zusammenfällt. Diese Anordnung hat sich bezüglich der Verteilung der Magnetfeldlinien im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen.Another preferred embodiment The rotor is characterized in that the receiving spaces for the permanent magnets and / or the permanent magnets themselves, viewed in cross section through the rotor, the shape of arches have, which are arranged in the form of an ellipse, the main axis with the neutral axis and its minor axis coincides with the permanent magnet axis. This Order has changed with regard to Distribution of the magnetic field lines during operation of the device according to the invention proven to be particularly advantageous.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume für die Permanentmagneten und/oder die Permanentmagnete selbst, im Querschnitt durch den Rotor betrachtet, im Bereich der Schnittpunkte mit der Permanentmagnetachse schwächer gekrümmt sind als im Bereich der Schnittpunkte mit der Neutralachse. Dadurch wird erreicht, dass sich die Permanentmagneten nicht so stark um die Rotordrehachse krümmen, sondern sich in Richtung der Neutralachse erstrecken. Das führt dazu, dass sich das von den Permanentmagneten erzeugte Permanentmagnetfeld während des synchronen Betriebs des Elektromotors möglichst breit in dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator ausdehnt.Another preferred embodiment The rotor is characterized in that the receiving spaces for the permanent magnets and / or the permanent magnets themselves, viewed in cross section through the rotor, are less curved in the area of the intersections with the permanent magnet axis than in the area of the intersection with the neutral axis. This will achieved that the permanent magnets are not so strong around the Bend rotor axis of rotation, but extend in the direction of the neutral axis. As a result, the permanent magnetic field generated by the permanent magnets while the synchronous operation of the electric motor as wide as possible in the air gap between the rotor and stator.

Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Elektromotor, insbesondere einem Line-Start-Elektromotor, mit einem Stator, der eine Vielzahl von Wicklungen und einen Rotoraufnahmeraum mit einem insbesondere kreisförmigen Querschnitt aufweist, dadurch gelöst, dass ein vorab beschriebener Rotor drehbar in dem Rotoraufnahmeraum aufgenommen ist. Der erfindungsgemäße Rotor führt aufgrund des annähernd sinusförmigen Verlaufs der magnetischen Feldstärke des Permanentmagnetfelds über dem Rotordrehwinkel zu einem höheren Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Elektromotors.The above task is at an electric motor, in particular a line start electric motor, with a stator that has a variety of windings and a rotor receiving space with a particular circular Has cross section, solved in that a previously described rotor is rotatably received in the rotor receiving space. The rotor according to the invention leads due the approximate sinusoidal Course of the magnetic field strength of the permanent magnetic field the rotor rotation angle to a higher one Efficiency of the electric motor according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which two exemplary embodiments in detail with reference to the drawing are described. Show it:

1 einen Querschnitt durch einen Rotor gemäß einer ersten Ausführungsform und 1 a cross section through a rotor according to a first embodiment and

2 einen Querschnitt durch einen Rotor gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 a cross section through a rotor according to a second embodiment.

In 1 ist ein Rotoraufnahmeraum 1 eines Stators mit einem kreisförmigen Querschnitt dargestellt. In dem Rotoraufnahmeraum 1 ist ein Rotor 2 drehbar aufgenommen. Der Rotor 2 hat ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt. In der Nähe des äußeren Umfangs des Rotors 2 sind Aufnahmeräume 4, 5, 6 für Leiterstäbe gleichmäßig über den Umfang des Rotors 2 verteilt angeordnet. Die Aufnahmeräume 4, 5, 6 für Leiterstäbe haben jeweils einen kreisförmigen Querschnitt. Radial innerhalb der Aufnahmeräume 4 bis 6 für Leiterstäbe sind zwei Aufnahmeräume 10 und 11 für Permanentmagneten angeordnet. Die Aufnahmeräume 10 und 11 für Permanentmagnete erstrecken sich, ebenso wie die Aufnahmeräume 4 bis 6 für Leiterstäbe, in axialer Richtung des im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Rotors 2. Die Aufnahmeräume 10 und 11 für Permanentmagnete sind um die Drehachse des Rotors herum gekrümmt angeordnet und ausgebildet. Die Aufnahmeräume 10 und 11 haben die Gestalt von Bögen, die in Form einer Ellipse angeordnet sind.In 1 is a rotor receiving space 1 of a stator with a circular cross section. In the rotor receiving space 1 is a rotor 2 rotatably added. The rotor 2 also has a circular cross section. Near the outer periphery of the rotor 2 are recording rooms 4 . 5 . 6 for conductor bars evenly over the circumference of the rotor 2 distributed. The recording rooms 4 . 5 . 6 for conductor bars each have a circular cross section. Radially inside the recording room 4 to 6 there are two receiving spaces for ladder bars 10 and 11 arranged for permanent magnets. The recording rooms 10 and 11 extend for permanent magnets, as do the receiving spaces 4 to 6 for conductor bars, in the axial direction of the essentially circular cylindrical rotor 2 , The recording rooms 10 and 11 for permanent magnets are arranged and formed curved around the axis of rotation of the rotor. The recording rooms 10 and 11 have the shape of arcs, which are arranged in the shape of an ellipse.

Im Zentrum weist der Rotor 2 ein zentrales Durchgangsloch 17 auf, das zur Aufnahme einer (nicht dargestellten) Welle dient, die drehfest mit dem Rotor 2 verbunden werden kann. Über die Welle kann das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment abgegeben werden.The rotor points in the center 2 a central through hole 17 on, which serves to receive a (not shown) shaft, which rotatably with the rotor 2 can be connected. The torque generated by the electric motor can be output via the shaft.

In den Aufnahmeräumen 10 und 11 sind Permanentmagnete 14 und 15 aufgenommen, die ein Permanentmagnetfeld erzeugen. Das von den Permanentmagneten 14 und 15 erzeugte magnetische Feld ist durch Magnetfeldlinien 20, 21 angedeutet. Das von den Permanentmagneten 14 und 15 erzeugte Permanentmagnetfeld weist eine Magnetachse 22 und eine Neutralachse 23 auf. Entlang der Magnetachse 22 ist die Magnetfeldstärke am größten, da dort die Abstände zwischen den Magnetfeldlinien am geringsten sind. Entlang der Neutralachse ist die Magnetfeldstärke des Permanentmagnetfelds gleich null.In the recording rooms 10 and 11 are permanent magnets 14 and 15 added, which generate a permanent magnetic field. That of the permanent magnets 14 and 15 Magnetic field generated is by magnetic field lines 20 . 21 indicated. That of the permanent magnets 14 and 15 generated permanent magnetic field has a magnetic axis 22 and a neutral axis 23 on. Along the magnetic axis 22 the magnetic field strength is greatest because the distances between the magnetic field lines are the smallest. The magnetic field strength of the permanent magnetic field is zero along the neutral axis.

In 2 ist ein Rotor 2 im Querschnitt dargestellt, der dem in 1 dargestellten Rotor ähnelt. Allerdings sind die Aufnahmeräume 10' und 11' nicht, wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, vollständig mit den Permanentmagneten 14 und 15 ausgefüllt, sondern nur teilwei se. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform füllen die Permanentmagnete 14 und 15 nicht den gesamten Querschnitt der Aufnahmeräume 10' und 11' aus. Die leeren beziehungsweise mit Luft gefüllten Teile 40, 41, 42 und 43, die auch als Luftspalte bezeichnet werden, erzeugen kein Magnetfeld und dämpfen das von den Permanentmagneten 14, 15 erzeugte Magnetfeld.In 2 is a rotor 2 shown in cross section, which in 1 rotor shown is similar. However, the recording rooms 10 ' and 11 ' not like the one in 1 illustrated embodiment, completely with the permanent magnet 14 and 15 filled in, but only partially 2 illustrated embodiment fill the permanent magnets 14 and 15 not the entire cross section of the recording rooms 10 ' and 11 ' out. The empty or air-filled parts 40 . 41 . 42 and 43 , which are also called air gaps, do not generate a magnetic field and dampen that from the permanent magnets 14 . 15 generated magnetic field.

In 1 sieht man, dass die Dicke des Permanentmagnets 14 in einem durch Pfeile 50 markierten Bereich in der Nähe der Magnetachse 22 deutlich größer als in einem durch Pfeile 51 bezeichneten Bereich in der Nähe der Neutralachse 23 ist. Die Dicke des Permanentmagneten 14 nimmt von dem Bereich 50 zur Neutralachse 23 hin stetig ab. Der Permanentmagnet 14 ist, bezogen auf die Magnetachse 22 in sich symmetrisch und einstückig ausgebildet. Der Permanentmagnet 14 kann aber auch aus mehreren Permanentmagnetsegmenten gebildet sein. Der Permanentmagnet 15 ist, bezogen auf die Neutralachse 23, symmetrisch zu dem Permanentmagneten 14 ausgebildet. Die Aufnahmeräume 10 und 11 weisen den gleichen Querschnitt auf wie die Permanentmagneten 14 und 15.In 1 you can see that the thickness of the permanent magnet 14 in one by arrows 50 marked area near the magnetic axis 22 significantly larger than in one by arrows 51 designated area near the neutral axis 23 is. The thickness of the permanent magnet 14 takes from the area 50 to the neutral axis 23 steadily going down. The permanent magnet 14 is related to the magnetic axis 22 formed symmetrically and in one piece. The permanent magnet 14 but can also be formed from several permanent magnet segments. The permanent magnet 15 is related to the neutral axis 23 , symmetrical to the permanent magnet 14 educated. The recording rooms 10 and 11 have the same cross-section as the permanent magnets 14 and 15 ,

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die gleichen Permanentmagneten 14 und 15 verwendet, wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Allerdings weisen die Aufnahmeräume 10' und 11' bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine konstante Dicke auf. Dadurch ergeben sich die Luftspalte 40 bis 43.At the in 2 illustrated embodiment are the same permanent magnets 14 and 15 used as in the 1 illustrated embodiment. However, the recording rooms point 10 ' and 11 ' at the in 2 embodiment shown a constant thickness. This creates the air gaps 40 to 43 ,

Durch die abnehmende Dicke der Permanentmagneten 14 und 15 wird das von den Permanentmagneten erzeugte Permanentmagnetfeld bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen abgeschwächt. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sorgen die Luftspalte 40 bis 43 für eine zusätzliche Dämpfung des bereits geschwächten Magnetfelds. Die Dicke beziehungsweise Höhe der Permanentmagneten 14 und 15 und die Dicke beziehungsweise Höhe der Aufnahmeräume für die Permanentmagneten können nahezu beliebig variiert werden, um den Verlauf beziehungsweise die Verteilung der elektrischen Feldstärke des Permanentmagnetfelds in dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zu beeinflussen.Due to the decreasing thickness of the permanent magnets 14 and 15 is the permanent magnetic field generated by the permanent magnets in the in the 1 and 2 illustrated embodiments weakened. At the in 2 illustrated embodiment provide the air gaps 40 to 43 for additional damping of the already weakened magnetic field. The thickness or height of the permanent magnets 14 and 15 and the thickness or height of the receiving spaces for the permanent magnets can be varied almost arbitrarily in order to influence the course or the distribution of the electrical field strength of the permanent magnetic field in the air gap between the rotor and the stator.

Claims

Rotor for an electric motor, in particular a line-start electric motor, with receiving spaces running in the axial direction ( 4 to 6 ) for conductor bars and with receiving spaces running in the axial direction ( 10 . 11 ; 10 ' . 11 ' ) for permanent magnets ( 14 . 15 ), which are designed and arranged so that they have a permanent magnetic field with a permanent magnet axis ( 22 ) and a neutral axis ( 23 ) generate, characterized in that the thickness of the permanent magnets ( 14 . 15 ), viewed in cross section through the rotor, in the area of the permanent magnet axis ( 22 ) is largest and starting from the permanent magnet axis ( 22 ) to the neutral axis ( 23 ) decreases steadily in particular.

Rotor according to claim 1, characterized in that the receiving spaces ( 10 . 11 ) for the permanent magnets ( 14 . 15 ) have essentially the same cross-section as the permanent magnets ( 14 . 15 ) self.

Rotor according to claim 1, characterized in that the receiving spaces ( 10 ' . 11 ' ) for the permanent magnets ( 14 . 15 ) have a constant thickness.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving spaces ( 10 . 11 ; 10 ' . 11 ' ) for the permanent magnets ( 14 . 15 ) are curved.

Rotor according to claim 4, characterized in that the receiving spaces ( 10 . 11 ; 10 ' . 11 ' ) for permanent magnets ( 14 . 15 ) and / or the permanent magnets ( 14 . 15 ) themselves have different radii of curvature.

Rotor according to claim 5, characterized in that the receiving spaces ( 10 . 11 ; 10 ' . 11 ' ) for the permanent magnets ( 14 . 15 ) and / or the permanent magnets ( 14 . 15 ) are so curved and arranged around the axis of rotation of the rotor that the distance between the receiving spaces ( 10 . 11 ; 10 ' . 11 ' ) for the permanent magnets ( 14 . 15 ) and / or the permanent magnet ( 14 . 15 ) itself and the recording rooms ( 4 to 6 ) for the conductor bars, viewed in cross section through the rotor, in the area of the permanent magnet axis ( 22 ) larger than in the area of the neutral axis ( 23 ) is.

Rotor according to claim 6, characterized in that the receiving spaces ( 10 . 11 ; 10 ' . 11 ' ) for the permanent magnets ( 14 . 15 ) and / or the permanent magnets ( 14 . 15 ) itself, viewed in cross section through the rotor, have the shape of arcs arranged in the form of an ellipse, the main axis of which is aligned with the neutral axis ( 23 ) and its minor axis with the permanent magnet axis ( 22 ) coincides.

Rotor according to claim 6 or 7, characterized in that the receiving spaces ( 10 . 11 ; 10 ' . 11 ' ) for the permanent magnets ( 14 . 15 ) and / or the permanent magnets ( 14 . 15 ) itself, viewed in cross section through the rotor, in the area of the intersection with the permanent magnet axis ( 22 ) are less curved than in the area of the intersection with the neutral axis ( 23 ).

Electric motor, in particular line-start electric motor, with a stator that has a large number of windings and a rotor receiving space ( 1 ) with an in particular circular cross section, characterized in that a rotor according to one of the preceding claims is rotatable in the rotor receiving space ( 1 ) is included.