DE8612858U1 - Permanent magnet rotors for electric motors - Google Patents
Permanent magnet rotors for electric motorsInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/11—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches
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Description
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Bauermagnetläufer für ElektromotorenBauer magnetic rotors for electric motors
Die Erfindung betrifft einen Dauermagnetläufer für Elektromotoren, der aus zwei gegeneinander um die Läuferachse drehbaren und miteinander kuppelbaren Teilen besteht, von denen der eine Teil mit der Läuferwelle zur drehenden Mitnahme mechanisch verbunden ist und von denen einer der Teile Dauermagnete trägt.The invention relates to a permanent magnet rotor for electric motors, which consists of two parts that can rotate relative to one another about the rotor axis and can be coupled to one another, one part of which is mechanically connected to the rotor shaft for rotational drive and one of the parts of which carries permanent magnets.
Ein derartiger Läufer ist aus dem DE-GM 73 44 638 bekannt. Zwischen den beiden gegeneinander drehbaren Teilen ist eine Rutschkupplung geschaltet, deren übertragbares Drehmoment größer als das statische Lastmoment und kleiner als das Anlaufmoment des Motors ist. Wenn ein solcher Läufer in einem Synchronmotor eingebaut ist, kann dieser sofort mit dem die Dauermagnete aufweisenden Teil anlaufen. Der andere Teil, der mit der Läuferwelle fest verbunden ist, wird von dem ersten Läuferteil über die Rutschkupplung allmählich auf die Nenndrehzahl beschleunigt. Da bei dem bekannten Läufer die Kupplung der beiden gegeneinander um die Läuferachse beweglichen Läuferteile mechanisch ist, tritt hier eine allmähliche Abnutzung an den Kupplungsflächen auf. Ebenso bewirkt die auftretende Reibung eine Wärmeentwicklung und eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Motors.Such a rotor is known from DE-GM 73 44 638. A slip clutch is connected between the two parts that rotate against each other, the transferable torque of which is greater than the static load torque and smaller than the starting torque of the motor. If such a rotor is installed in a synchronous motor, it can start immediately with the part containing the permanent magnets. The other part, which is firmly connected to the rotor shaft, is gradually accelerated to the nominal speed by the first rotor part via the slip clutch. Since the coupling of the two rotor parts that move against each other around the rotor axis is mechanical in the known rotor, gradual wear occurs on the coupling surfaces. The friction that occurs also causes heat to develop and the efficiency of the motor to deteriorate.
Damit der die Dauermagnete aufweisende Läuferteil, welcher drehbar auf der Welle gelagert ist, ein möglichst geringes Trägheitsmoment hat, ist zwischen den Dauermagneten und der Läuferwelle ein Innenring aus Kunststoff vorgesehen.To ensure that the rotor part containing the permanent magnets, which is rotatably mounted on the shaft, has as low a moment of inertia as possible, an inner ring made of plastic is provided between the permanent magnets and the rotor shaft.
Dadurch wird zwar das Trägheitsmoment verringert, aber wegen des fehlenden Rückschlusses zwischen den Dauermagneten und der Läuferwelle verschlechtert sich dadurch gleichzeitig der Wirkungsgrad.This reduces the moment of inertia, but due to the lack of feedback between the permanent magnets and the rotor shaft, the efficiency deteriorates at the same time.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einenThe invention is therefore based on the object of
Dauermagnetläufer für Elektromotoren der eingangs genannten
Art zu schaffen^ bei dem durch verbesserte Anlaüfbedingungen
ein geringerer Verschleiß auftritt«Permanent magnet rotor for electric motors of the type mentioned above
type^ in which less wear occurs due to improved starting conditions«
Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß dadurch gelöst> daß derThis object is achieved according to the invention in that the
Läufer nach Art ein&r magnetischen Zentraldrehkupplung aus- |Rotor in the form of a magnetic central rotary coupling |
gebildet ist mit zwei konzentrisch und koaxial angeordneten |is formed with two concentrically and coaxially arranged |
gegeneinander drehbaren Teilen, Von denen ein«? iüx'C Dauer·= &egr;mutually rotatable parts, of which a«? iüx'C duration·= &egr;
1Ö magneten bestückt ist und der andere den magnetischen Rück- I1Ö magnet and the other the magnetic return I
Schluß trägt oder bildet. Die beiden Teile sind also magne- fThe two parts are therefore magnetic
tisch gekuppelt. Damit entfällt die mechanische Kupplung und J5 This eliminates the need for a mechanical coupling and J 5
auch die damit verbundene Abnutzung. Die Wärmeentwicklung |also the associated wear and tear. The heat development |
aufgrund der Reibung wird vermindert. Idue to friction is reduced. I
II
Vorteilhaft ist der nicht mit der Welle sur drehenden Mit- | nähme verbundene Teil über Gleit- oder Wälzlager mit der |It is advantageous for the part not connected to the shaft by means of sliding or rolling bearings to be connected to the |
4 Welle verbunden. Dies ermöglicht eine besonders einfache | 4 shaft connected. This enables a particularly simple |
f Anordnung. |f arrangement. |
II
Der erfindungsgemäße Dauermagnetläufer kann sowohl in j bürstenlosen Gleichstrommotoren als auch in SynchronmotorenThe permanent magnet rotor according to the invention can be used in both j brushless DC motors and synchronous motors
Verwendung finden. Insbesondere für die Verwendung in , ! be used. Particularly for use in , !
Synchronmotoren ist es vorteilhaft, wenn der die Dauer- '■■ Synchronous motors, it is advantageous if the continuous '■■
magnete aufweisende Teil des Läufers drehbar auf und gegen- *·'magnets containing part of the rotor can be rotated on and off *·'
über der Welle gelagert ist und der den magnetischen Rück- | schluß aufweisende Teil des Läufers fest mit der Welle | verbunden ist. Damit erhält man einen besonders leichten | Anlauf des Motors.is mounted above the shaft and the part of the rotor with the magnetic return is firmly connected to the shaft. This makes starting the motor particularly easy.
fe
In der Anlaufphase wirkt der magnetische Rückschluß nur mit
einem schwachen Drehmoment, das durch Hysterese- oder Wirbelstromverluste bedingt ist, auf das umlaufende Dauermagnetsystem
des einen Läuferteils ein. Dieses Drehmoment.During the start-up phase, the magnetic return only works with
a weak torque, which is caused by hysteresis or eddy current losses, on the rotating permanent magnet system of one rotor part. This torque.
kann sehr klein gehalten werden und der Wirkungsgrad kanncan be kept very small and the efficiency can
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verbessert werden, Wenn der Rückschluß als Blechpaket ausbe improved, If the return path is a sheet metal package made of
verlüstarmem Weicheisen ausgebildet ist. j|made of low-loss soft iron. j|
Zwei,Aüsführüngsboispiele der Erfindung sind in den Zeich- |Two embodiments of the invention are shown in the drawings |
nungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrie- { ben. Es zeigen*tions and are described in more detail below. They show*
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Dauermagnetläufer imFig. 1 shows a permanent magnet rotor according to the invention in
TcIiSCuüi L.t j ucl uciii uSS uxc uaUSrüiäguSi/S uTSgSH-de Läuferteil fest mit der Welle verbunden ist,TcIiSCuüi L.t j ucl uciii uSS uxc uaUSrüiäguSi/S uTSgSH-de The rotor part is firmly connected to the shaft,
Fig. 2 eine weitere Ausführung der Erfindung im-Teilschnitt, in der der den Rückschluß aufweisende Läuferteil mit der Läuferwelle starr verbunden ist undFig. 2 shows a further embodiment of the invention in partial section, in which the rotor part with the yoke is rigidly connected to the rotor shaft and
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie &Idigr;&Idigr;&Igr;-&Igr;&Idigr;&Igr; in Fig. 2.Fig. 3 is a cross-section along the line &Idigr;&Idigr;&Igr;-&Igr;&Idigr;&Igr; in Fig. 2.
Der in Fig. 1 gezeigte Dauermagnetläufer besteht aus einem mit der Läuferwelle 5 verbundenen Teil A und einem diesem· gegenüber drehbaren Teil B. Auf der Läuferwelle 5 sind zwei Wälzlager 6 angeordnet, über die der den Weicheisenrückschluß 4 tragende Teil B drehbar auf der Läuferwelle 5 gelagert ist. Konzentrisch um den hohlzylindrischen Weicheisenrückschluß 4 herum sind z.B. schalenförmige Dauermagnete 1 auf einem dünnen Trägerrohr 2 am Teil A angeordnet. Die Dauermagnete 1, die auch durch einen radial magnetisierten Ring ersetzt sein können, und das Trägerrohr 2 sind über zwei an den Enden des Trägerrohrs 2 angeordnete Tragscheiben 3 starr mit der Läuferwelle 5 verbunden. Um das Gewicht der starr mit der Läuferwelle 5 verbundenen Teile so gering wie möglich zu machen, können die. Tragscheiben 3 vorteilhaft aus Leichtmetall oder Kunststoff bestehen und zusätzlich gewichtssparende Durchbrechungen 9 aufweisen.The permanent magnet rotor shown in Fig. 1 consists of a part A connected to the rotor shaft 5 and a part B that can rotate relative to it. Two roller bearings 6 are arranged on the rotor shaft 5, via which the part B carrying the soft iron yoke 4 is rotatably mounted on the rotor shaft 5. For example, shell-shaped permanent magnets 1 are arranged concentrically around the hollow cylindrical soft iron yoke 4 on a thin support tube 2 on part A. The permanent magnets 1, which can also be replaced by a radially magnetized ring, and the support tube 2 are rigidly connected to the rotor shaft 5 via two support disks 3 arranged at the ends of the support tube 2. In order to make the weight of the parts rigidly connected to the rotor shaft 5 as low as possible, the support disks 3 can advantageously be made of light metal or plastic and additionally have weight-saving openings 9.
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In der AniaUfphase eines den erfindungsgemäßen Dauermagnetlä.Ufer aufweisenden Elektromotors werden zunächst nur die Dauermagnete 1, das Trägerrohr 2, die Tragscheiben 3 und die damit Verbundene Läuferwelle 5 beschleunigt. Über das umlaufende Magnetfeld, welches in den Weicheisenrückschluß 4 eindringt, wird der relativ schwere Rückschluß 4 allmählich beschleunigt, bis er die Drehzahl der Läuferwelle 5 erreicht. Die in der Beschleunigungsphase auftretendenIn the start-up phase of an electric motor having the permanent magnet rotor according to the invention, initially only the permanent magnets 1, the support tube 2, the support disks 3 and the rotor shaft 5 connected to them are accelerated. The relatively heavy yoke 4 is gradually accelerated by the rotating magnetic field which penetrates into the soft iron yoke 4 until it reaches the speed of the rotor shaft 5. The
" bZvi. Wirbelstromverluste im WeiöheiSöFiPüük·= " bZvi. Eddy current losses in the WeiöheiSöFiPüük·=
schluß 4, die ohnehin sehr klein gehalten werden können, entfallen völlig, wenn der magnetische Rückschluß 4 die Drehzahl der Läuferwelle 5 erreicht.The magnetic return 4, which can be kept very small anyway, is completely eliminated when the magnetic return 4 reaches the speed of the rotor shaft 5.
Gegenüber einem Dauermagnetläufer mit einem starr mit der Läuferwelle 5 gekoppelten Rückschluß 4 ist bei dem erfindungsgemäßen Läufer in der Ausführung der Fig. 1 das Trägheitsmoment um den Faktor 2 bis 3 reduziert.Compared to a permanent magnet rotor with a return path 4 rigidly coupled to the rotor shaft 5, the moment of inertia of the rotor according to the invention in the embodiment of Fig. 1 is reduced by a factor of 2 to 3.
Eine andere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt.Another embodiment of the invention is shown in Fig. 2.
Diese Ausführung ist insbesondere für Synchronmotoren von Bedeutung, da hier das effektive Trägheitsmoment des ' Läufers beim Anlaufen noch weiter verringert ist. In -iieser Ausführung sind die schalenförmigen Dauermagnete 1 ebenso wie bei dem vorigen Beispiel auf dem dünnen Trägerrohr 2 befestigt und mit an den Enden des Trägerrohrs 2 angeordneten Tragscheiben 3 verbunden. In diesem Beispiel sind die Tragscheiben 3 jedoch über Wälzlager 7 drehbar auf der Läuferwelle 5 gelagert. Der innerhalb des aus den Dauermagneten 1, dem Rohr 2 und den Tragscheiben 3 bestehenden Hohlraums konzentrisch angeordnete magnetische Rückschluß ist starr mit der Läuferwelle 5 verbunden. Beim Anlaufen eines einen solchen Läufer aufweisenden Elektromotors erreicht das Dauermagnetsystem 1 sehr schnell die Nenndrehzahl, aber die Läuferwelle 5 mit dem starr damit verbundenen Rückschluß 4 beschleunigt nur relativ langsam. Daher kannThis design is particularly important for synchronous motors, since the effective moment of inertia of the rotor is further reduced when starting. In this design, the bowl-shaped permanent magnets 1 are attached to the thin support tube 2, just as in the previous example, and are connected to support disks 3 arranged at the ends of the support tube 2. In this example, however, the support disks 3 are rotatably mounted on the rotor shaft 5 via roller bearings 7. The magnetic yoke arranged concentrically within the cavity consisting of the permanent magnets 1, the tube 2 and the support disks 3 is rigidly connected to the rotor shaft 5. When starting up an electric motor with such a rotor, the permanent magnet system 1 reaches the nominal speed very quickly, but the rotor shaft 5 with the yoke 4 rigidly connected to it only accelerates relatively slowly. Therefore
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man an der Motorwelle nur ein Drehmoment abnehmen, das eine Art "asynchronem" vom Dauermagnetsystem auf defi Rückschluß übertragenen Drehmoment entspricht. Mit diesem Moment, welches unabhängig von der Drehzahl in etwa konstant ist, beschleunigt ein damit ausgestatteter Synchronmotor Massen beliebiger Größe, ebenso wie jeder "Hysteresemotor". Gegenüber dem klassischen Hysteresemotor hat er jedoch den großen Vorteil, daß die Magnetisierung des magnetischen Kreisesyou can only take a torque from the motor shaft that corresponds to a kind of "asynchronous" torque transmitted from the permanent magnet system to the feedback loop. With this torque, which is approximately constant regardless of the speed, a synchronous motor equipped with it accelerates masses of any size, just like any "hysteresis motor". Compared to the classic hysteresis motor, however, it has the great advantage that the magnetization of the magnetic circuit
L/auci uia5licoc <7i &khgr; uxg &ugr; uiiu iiiuuu uui uli ux? uuaiiuci'~ wicklung. Dadurch ergibt sich ein wesentlich höheres Drehmoment als beim Hysteresemotor gleicher Baugröße.L/auci uia5licoc <7i &khgr; uxg &ugr; uiiu iiiuuu uui uli ux? uuaiiuci'~ winding. This results in a significantly higher torque than with a hysteresis motor of the same size.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2. Darin ist besonders gut der Luftspalt 8 zwischen d3n Dauermagneten 1 bzw. dem dünnen Trägerrohr 2 Und dem ferromagnetischen Rückschluß 4 erkennbar. Durch diesen Rückschluß erstreckt sich das von den Dauermagneten erzeugte magnetische Feld über den Luftspalt in den Weicheisenrückschluß 4 ein und ermöglicht so die drehende Mitnähme des Rückschlußteils.Fig. 3 shows a cross section along the line III-III of Fig. 2. The air gap 8 between the permanent magnets 1 or the thin support tube 2 and the ferromagnetic yoke 4 can be seen particularly well. Through this yoke, the magnetic field generated by the permanent magnets extends across the air gap into the soft iron yoke 4 and thus enables the yoke part to be driven along in rotation.
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Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19868612858 DE8612858U1 (en) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | Permanent magnet rotors for electric motors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19868612858 DE8612858U1 (en) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | Permanent magnet rotors for electric motors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8612858U1 true DE8612858U1 (en) | 1987-10-01 |
Family
ID=6794529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19868612858 Expired DE8612858U1 (en) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | Permanent magnet rotors for electric motors |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE8612858U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0286905A1 (en) * | 1987-03-31 | 1988-10-19 | Alcatel SEL Aktiengesellschaft | Electronically commutated brushless DC motor |
EP0291417A1 (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Jacques Desfretier | Grouping device for bottles |
-
1986
- 1986-05-10 DE DE19868612858 patent/DE8612858U1/en not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0286905A1 (en) * | 1987-03-31 | 1988-10-19 | Alcatel SEL Aktiengesellschaft | Electronically commutated brushless DC motor |
US4841186A (en) * | 1987-03-31 | 1989-06-20 | Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft | Electronically commutated, collectorless directed-current motor |
EP0291417A1 (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Jacques Desfretier | Grouping device for bottles |
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