CH436451A - Polarized rotor for small electric motors - Google Patents

Polarized rotor for small electric motors

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CH436451A
CH436451A CH112966A CH112966A CH436451A CH 436451 A CH436451 A CH 436451A CH 112966 A CH112966 A CH 112966A CH 112966 A CH112966 A CH 112966A CH 436451 A CH436451 A CH 436451A
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CH
Switzerland
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rotor
carrier
electric motors
small electric
permanent magnets
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Application number
CH112966A
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German (de)
Inventor
Hans Dipl Phys Benzinger
Original Assignee
Siemens Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278Surface mounted magnets; Inset magnets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

  

  Polarisierter Läufer     für    elektrische     Kleinstmotoren       Für elektrische     Kleinstmotoren    mit polarisiertem  Läufer sind verschiedene Aufbauformen des Läufers be  kannt. Beispielsweise ist es bekannt, den Läufer aus  einem     zylinder-,        scheiben-    oder ringförmigen     Dauerma-          gnetkörper    herzustellen und auf seine     Umfangsfläche     magnetische Nord- und Südpole in abwechselnder Folge       aufzumagnetisieren.    Bekannt ist es aber auch,

   eine der  gewünschten     Polzahl    entsprechende     Anzahl        einzelner     Dauermagnete an einem Träger aus     unmagnetischem     Werkstoff, z. B. Kunststoff,     zu    befestigen.  



       Klesnstmotoren    haben zwar, wie ihr Name sagt,  kleine Aussenabmessungen, doch ist der Aussendurch  messer ihres Läufers im Vergleich zum Aussendurch  messer des den Läufer umgebenden Ständers des Motors  vielfach ziemlich gross. Bei Motoren mit Aussenläufer ist  der Aussendurchmesser des Läufers sogar grösser als der  Aussendurchmesser des Ständers. Ein grosser Läufer  durchmesser ist zur Erzielung einer möglichst grossen  Leistung, besonders zur Erzielung eines möglichst gro  ssen Synchrondrehmoments, häufig erwünscht. Je grösser  aber der Durchmesser des Läufers ist, um so grösser ist  seine Masse, und um so schwerer ist auch sein Anlauf.  



  Die Erfindung     ermöglicht    die Schaffung eines polari  sierten Läufers, der sich durch besonders guten Anlauf  auszeichnet, und betrifft einen polarisierten Läufer für  elektrische     Kleinstmotoren,    der eine Mehrzahl am Um  fang     eines    Trägers angeordneter einzelner Dauermagnete  besitzt und erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet  ist, dass der Träger aus einem Kunststoff, insbesondere  Schaumkunststoff, die Dauermagnete aus einem     aniso-          tropen    Magnetwerkstoff mit zum Läufer radialer Vor  zugsrichtung bestehen.

       Die    Erfindung geht von der  Überlegung aus, dass die     Selbstanlauf-Zeitkonstante     eines polarisierten Läufers mit       z    =     1/0/Mg.     



  gegeben ist, wobei O das     Trägheitsmoment    und     Ms"    das  Synchrondrehmoment ist. Die Zeitkonstante z ist     also     um so kleiner, je kleiner 0 und je grösser     M.    ist. Der  Erfindungsgegenstand entspricht somit sowohl der einen    wie der anderen dieser beiden Bedingungen vorteilhaft:  Kunststoff hat ein kleineres     Trägheitsmoment    0 als die  meist üblichen metallischen Träger; vorzugsweise     dann,     wenn ein leichter Kunststoff, insbesondere Schaumkunst  stoff, verwendet wird.

   Die Verwendung von Magnet  lamellen mit radialer Vorzugsrichtung aber ergibt ein       besonders    kräftiges Läuferfeld und     somit    eine Erhöhung  des Synchrondrehmoments     MS".    Durch die     Wirkungs-          summierung    dieser beiden Mittel beim Erfindungsgegen  stand ergibt sich eine besonders starke Verkleinerung  der Zeitkonstante z.  



  Als     Werkstoff    für die Magnetlamellen eignen sich  besonders     Ferrite,    insbesondere     Bariumferrite,    bei denen  eine radiale Vorzugsrichtung besonders leicht erzielbar  ist und besonders beständig erhalten bleibt. Ausserdem  bieten     Ferrite    zusätzlich den Vorteil, dass .sie, ähnlich  wie die für den Träger zu verwendenden Kunststoffe,  eine vergleichsweise kleine Dichte     o    und     damit    auch  ein entsprechend kleines     Trägheitsmoment    aufweisen,  was ebenfalls zur Verringerung der Zeitkonstante bei  trägt.  



       Ausführungsbeispiele    des     Erfindungsgegenstandes     sind in der Zeichnung dargestellt.  



  Bei dem in     Fig.    1 im geschnittenen Aufriss und in       Fig.    2 im Grundriss gezeigten     polarisierten    Läufer ist  auf der Läuferachse 1 ein zylindrischer Träger 2 aus  einem insbesondere     duroplastischen        Kunststoff    befestigt,  .in dessen     Mantelfläche        stäbchenförmige    Dauermagnete 3  mit radialer Vorzugsrichtung, beispielsweise aus Barium  ferrit, eingelassen sind. Die     einzelnen    Dauermagnete  können an den Träger angeklebt sein, sie können aber  auch     in    den Träger eingebettet oder in     beliebiger    ande  rer Weise, z.

   B. durch     Verzapfung,    mit     ihm    verbunden  sein.  



  In     Fig.    3     .sind        lamellenförmige        Dauermagnete    3  ebenfalls in die     Mantelfläche        eines    Trägers 2 aus Kunst  stoff eingelassen, doch ragen die Enden der Magnete  aus dem Träger heraus. In der achsparallelen     Richtung     ist also der Träger kürzer als die Magnete, wodurch die  Masse des Trägers vorteilhaft verringert ist.

   Zu dem      gleichen Zweck ist in     Fig.    3 die Dicke des mittleren Tei  les des Trägers bis auf eine dünne     Nabenscheibe    ver  ringert, wie es in     Fig.    4 in einem Schnittbild zu     Fig.    3  gezeigt ist; die linke     Hälfte    dieses Schnittbildes zeigt  einen     Radialschnitt    im Zwischenraum zweier Magnete,  die rechte     Hälfte    einen     Radialschnitt    durch eine Lamelle  hindurch. Die in     Fig.    3 überstehenden Enden der     lamel-          lenförmigen    Magnete dienen gleichzeitig der Kühlung  des Läufers.  



  Statt an den Enden oder auch zusätzlich können die  Magnete aus dem Träger auch an dessen Mantelfläche  herausragen, um eine noch     westere    Verringerung der  Masse und des     Trägheitsmoments    zu erzielen. In     Fig.    4       beispielsweise    ragen die     lamellenförmigen    Magnete auch       radialeinwärts    aus dem Ringwulst des Trägers 2 heraus.  



       Bei    dem Ausführungsbeispiel in     Fig.    5 sind die Ma  gnete 3 nur mit einem ihrer beiden Enden in die Stirn  seite eines     scheibenförmigen    Trägers 2 eingelassen.       Fig.    5 ist     mittig    unter     Fig.    2 gezeichnet, so dass     Fig.    2  gleichzeitig ein     Aufrissbild    zu     Fig.    5 bildet.

   Die Achse 1  ist in     Fig.    5     deutlichkeitshalber    nicht     mitgezeichnet.    Der    Träger des Läufers kann zur weiteren Verringerung  seines     Trägheitsmoments    beispielsweise auch die Form  eines Sternes     aufweisen,    der an den freien Enden seiner  Sternarme die Magnete trägt.



  Polarized rotor for small electric motors For small electrical motors with polarized rotor, various rotor designs are known. For example, it is known to manufacture the rotor from a cylindrical, disk-shaped or ring-shaped permanent magnet body and to magnetize magnetic north and south poles in alternating sequence on its circumferential surface. But it is also known

   a number of individual permanent magnets corresponding to the desired number of poles on a carrier made of non-magnetic material, e.g. B. plastic to attach.



       Micro-motors have, as their name suggests, small external dimensions, but the external diameter of their rotor is often quite large compared to the external diameter of the motor stator surrounding the rotor. In motors with an external rotor, the external diameter of the rotor is even larger than the external diameter of the stator. A large rotor diameter is often desirable in order to achieve the greatest possible performance, especially in order to achieve the greatest possible synchronous torque. But the larger the diameter of the runner, the greater its mass and the heavier its run-up.



  The invention enables the creation of a polarized runner, which is characterized by particularly good starting, and relates to a polarized runner for small electric motors, which has a plurality of individual permanent magnets arranged on the circumference of a carrier and is characterized according to the invention in that the carrier consists of a Plastic, in particular foam plastic, the permanent magnets consist of an anisotropic magnetic material with a radial direction of pull in front of the rotor.

       The invention is based on the consideration that the self-starting time constant of a polarized rotor with z = 1/0 / Mg.



  is given, where O is the moment of inertia and Ms "is the synchronous torque. The time constant z is therefore the smaller, the smaller 0 and the larger M. The subject matter of the invention thus advantageously corresponds to one of these two conditions: plastic has A lower moment of inertia 0 than the most common metallic supports; preferably when a light plastic, in particular foam plastic, is used.

   The use of magnetic lamellae with a preferred radial direction, however, results in a particularly strong rotor field and thus an increase in the synchronous torque MS ". The sum of the effects of these two agents in the subject matter of the invention results in a particularly strong reduction in the time constant z.



  Ferrites, in particular barium ferrites, are particularly suitable as the material for the magnetic lamellae, in which a preferred radial direction can be achieved particularly easily and remains particularly stable. Ferrites also offer the advantage that, similar to the plastics to be used for the carrier, they have a comparatively low density o and thus also a correspondingly small moment of inertia, which also contributes to reducing the time constant.



       Embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing.



  In the case of the polarized rotor shown in sectioned elevation in FIG. 1 and in plan view in FIG. 2, a cylindrical carrier 2 made of a particularly thermosetting plastic is fastened to the rotor axis 1, with rod-shaped permanent magnets 3 in its outer surface with a preferred radial direction, for example made of barium ferrite , are admitted. The individual permanent magnets can be glued to the carrier, but they can also be embedded in the carrier or in any other way, eg.

   B. be connected to him by mortise.



  In Fig. 3 .sind lamellar permanent magnets 3 are also embedded in the outer surface of a carrier 2 made of plastic, but the ends of the magnets protrude from the carrier. In the axially parallel direction, the carrier is therefore shorter than the magnets, whereby the mass of the carrier is advantageously reduced.

   For the same purpose, the thickness of the middle Tei les of the carrier is reduced to a thin hub disk in Fig. 3, as shown in Fig. 4 in a sectional view of Fig. 3; the left half of this sectional view shows a radial section in the space between two magnets, the right half a radial section through a lamella. The ends of the lamellar magnets protruding in FIG. 3 also serve to cool the rotor.



  Instead of at the ends or in addition, the magnets can also protrude from the carrier on its lateral surface in order to achieve an even greater reduction in mass and moment of inertia. In FIG. 4, for example, the lamellar magnets also protrude radially inward from the annular bead of the carrier 2.



       In the embodiment in FIG. 5, the Ma gnete 3 are let into the face of a disc-shaped carrier 2 with only one of their two ends. FIG. 5 is drawn in the middle under FIG. 2, so that FIG. 2 simultaneously forms an elevation image for FIG. 5.

   The axis 1 is not shown in Fig. 5 for the sake of clarity. To further reduce its moment of inertia, the carrier of the rotor can, for example, also have the shape of a star which carries the magnets at the free ends of its star arms.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Polarisierter Läufer für elektrische Kleinstmotoren, der eine Mehrzahl am Umfang eines Trägers angeord nete einzelne Dauermagnete besitzt, dadurch gekenn zeichnet, dass der Träger aus einem Kunststoff, die Dauermagnete aus einem anisotropen Magnetwerkstoff mit zum Läufer radialer Vorzugsrichtung bestehen. UNTERANSPRüCHE 1. Läufer nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Dauermagnete aus einem Ferrit be stehen. 2. Läufer nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem Schaumkunststoff besteht. PATENT CLAIM Polarized rotor for small electric motors, which has a plurality of individual permanent magnets angeord on the circumference of a carrier, characterized in that the carrier is made of a plastic, the permanent magnets are made of an anisotropic magnetic material with a radial preferred direction to the rotor. SUBClaims 1. Runner according to claim, characterized in that the permanent magnets are made of a ferrite. 2. Runner according to claim and dependent claim 1, characterized in that the carrier consists of a foam plastic.
CH112966A 1965-02-02 1966-01-27 Polarized rotor for small electric motors CH436451A (en)

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DES0095288 1965-02-02

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CH436451A true CH436451A (en) 1967-05-31

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CH112966A CH436451A (en) 1965-02-02 1966-01-27 Polarized rotor for small electric motors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009062688A1 (en) 2007-11-15 2009-05-22 Compact Dynamics Gmbh Permanently excited electrical machine
US9450472B2 (en) 2010-06-14 2016-09-20 Black & Decker, Inc. Rotor assembly for brushless motor for a power tool

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WO2009062688A1 (en) 2007-11-15 2009-05-22 Compact Dynamics Gmbh Permanently excited electrical machine
EP2448096A1 (en) * 2007-11-15 2012-05-02 Compact Dynamics GmbH Permanently excited electric machine
EP2448097A1 (en) * 2007-11-15 2012-05-02 Compact Dynamics GmbH Permanently excited electric machine
US9450472B2 (en) 2010-06-14 2016-09-20 Black & Decker, Inc. Rotor assembly for brushless motor for a power tool

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NL6516725A (en) 1966-08-03
BE675594A (en) 1966-05-16

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