DE19849224A1

DE19849224A1 - Permanentmagnet

Info

Publication number: DE19849224A1
Application number: DE19849224A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Thoemen
Original assignee: SCHRAMBERG MAGNETFAB
Current assignee: SCHRAMBERG MAGNETFAB
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-05-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Permanentmagnet, der in Draufsicht im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Trapezes besitzt. Die Unterdrückung von Oberwellen und Vergleichmäßigung des magnetischen Rastmoments werden mit einfachen Maßnahmen dadurch verbessert, dass im Querschnitt im Bereich der beiden Basiswinkel jeweils eine Abschrägung (5) oder Abrundung von seiner in Draufsicht oberen Fläche (8) zu seiner unteren Fläche (9) vorgesehen ist (1B).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Permanentmagnet, der in Draufsicht im we sentlichen die Form eines gleichschenkligen Trapezes besitzt, sowie auf einen Läufer für eine elektrische Maschine mit derartigen Permanentmagneten.

Ein Permanentmagnet dieser Art im Zusammenhang mit einem Läufer für eine elektrische Maschine ist in der EP 0 544 310 A2 angegeben. Dieser bekannte Permanentmagnet besitzt im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Tra pezes, wobei ein Ausführungsbeispiel sinusförmig abgerundete Eckbereiche auf weist. Diese Permanentmagnete bringen Vorteile hinsichtlich der Unterdrückung von Oberwellen und auch der Verringerung des magnetischen Rastmoments und damit der Laufruhe bei derartigen elektrischen Maschinen.

Ein weiterer Rotor mit in Draufsicht trapezförmigen Permanentmagneten ist in der EP 0 532 769 A1 gezeigt, wobei die Probleme der Unterdrückung der Ober wellen und der Vergleichmäßigung des magnetischen Rastmoments nicht im einzelnen behandelt sind. In dieser Druckschrift geht es insbesondere um eine Vereinfachung der Magnetisierung auf dem Rotor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Permanentmagneten der ein gangs genannten Art bereitzustellen, der bei vereinfachter Herstellung bei An ordnung in einer elektrischen Maschine Vorteile hinsichtlich der Vergleichmäßi gung des magnetischen Rastmoments in Kombination mit einer gleichzeitigen Unterdrückung der Oberwellen ergibt und dabei noch zu einer Materialersparnis führt, die insbesondere bei großflächigeren Magneten hinsichtlich der Kosten verringerung stark ins Gewicht fällt.

Diese kombinierte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und auch des Anspruchs 9 gelöst. Hiernach ist also hinsichtlich des Permanentmagneten die Ausbildung derart, dass im Querschnitt im Bereich der beiden Basiswinkel je weils eine Abschrägung oder Abrundung von seiner in Draufsicht oberen Fläche zu seiner unteren Fläche hin vorgesehen ist. Hinsichtlich des Läufers ist vor gesehen, dass die Permanentmagnete mit ihren Seitenschenkeln parallel neben einanderliegend und voneinander beabstandet angebracht sind, wobei sie mit ihren Symmetrieachsen parallel zur Rotationsachse des Läufers ausgerichtet sind und abwechselnd bezüglich der Lage der Grundseite und kurzen Seite fluchtend nebeneinander liegen, und dass der Abstand so groß gewählt ist, dass die Grundseiten jeweils benachbarter Permanentmagnete an dieselbe zwischen ihnen liegende Parallele zur Rotationsachse grenzen. Die Trapezform läßt sich gegenüber einer Sinusform einfacher herstellen und dimensionieren. Sie besitzt Vorteile insbesondere hinsichtlich der Vergleichmäßigung des magnetischen Rastmoments gegenüber der Sinusform, ist andererseits an sich aber bezüglich der Unterdrückung der Oberwellen der Sinusform unterlegen. Mit der Abschrä gung der oberen Fläche zu der unteren Fläche hin im Bereich der beiden Basis winkel wird aber die Oberwellenunterdrückung gegenüber der Trapezform we sentlich verbessert und dabei die Vergleichmäßigung des Rastmoments der Tra pezform beibehalten. Dabei ist die Herstellung beispielsweise durch einen nach träglichen Schleifvorgang einfach, wobei insbesondere auch der Neigungswinkel der Abschrägung und deren Fläche auf einfache Weise optimiert werden kön nen, ohne aufwendige Änderungen an einer Form vornehmen zu müssen. Schleifvorgänge an derartigen Magneten sind ohnehin üblich. Bei dem Läufer gemäß Anspruch 9 sind die Permanentmagnete hinsichtlich der Vergleichmäßi gung des magnetischen Rastmoments und der gleichzeitigen Oberwellenunter drückung sowie einer erheblichen Materialersparnis infolge des großen Abstan des der Permanentmagneten besonders günstig angeordnet. In den Unteran sprüchen 2 bis 8 sind weitere Ausführungsformen angegeben, mit denen die genannten Vorteile begünstigt werden.

Die Permanentmagnete können im Vergleich zu ihrer Fläche relativ dünn z. B. zwischen 1,5 mm und 6 mm hergestellt werden, so dass sie die Baugröße der elektrischen Maschine relativ wenig beeinflussen und auch von daher Vorteile bezüglich der Materialersparnis bieten. Als Magnetmaterialien kommen übliche Werkstoffe in Betracht, wie z. B. Neodym-Eisen-Bor-Material, Kobalt-Samarium- Material oder ferromagnetisches Material, wobei die Permanentmagnete vor zugsweise durch Sintern hergestellt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Be zugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A einen Permanentmagneten von der Rückseite,

Fig. 1B den Permanentmagneten nach Fig. 1A in Draufsicht und

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Anordnung von Permanent magneten nach den Fig. 1A und 1B auf der Mantelseite ei nes Läufers.

Wie die Fig. 1A und 1B zeigen, besitzt ein Permanentmagnet 1 in Draufsicht im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Trapezes, wobei lediglich aus Gründen der Herstellung und mechanischen Stabilität die Ecken im Bereich der Basiswinkel symmetrisch und beispielsweise parallel zur Symmetrieachse 10 ge brochen sind. Die Seitenschenkel 2 sind im Bereich der Basiswinkel von einer in Draufsicht oberen Fläche 8 ausgehend zu einer unteren Fläche 9 hin mit einer Abschrägung 5 versehen, wobei der Abschrägungswinkel gegenüber der unte ren Fläche 9 z. B. zwischen 30 und 60° liegt. Der Übergang zwischen den Ab schrägungen 5 und der oberen Fläche 8 verläuft bei dem gezeigten Ausfüh rungsbeispiel etwa entlang einer zu der Symmetrieachse 10 des Permanent magneten 1 verlaufenden Geraden. Ein günstiges Längenverhältnis einer Basis seite 3 zu einer kurzen Seite 4 des Trapezes liegt bei 3 : 1. In Fig. 1B ist jedoch ein anderes Verhältnis gewählt. Die Abschrägung 5 braucht dabei nicht an die untere Fläche 9 zu grenzen, sondern kann an der Seitenfläche enden.

Anstelle der Abschrägung 5, die z. B. mittels eines einfachen Schleifvorgangs in einem optimalen Winkel hergestellt werden kann, kann auch eine in diesem Flächenbereich angeordnete Abrundung vorgesehen werden.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Permanentmagnete 1 auf der Umfangsfläche eines Läufers 6 abwechselnd mit der Grundseite 3 und der kurzen Seite 4 benachbart und über den Umfang miteinander fluchtend unter Einhaltung eines Abstandes 7 voneinander angeordnet. Hierbei grenzen die Grundseiten 3 der benachbarten Permanentmagnete 1 an eine (nicht gezeigte) gemeinsame Parallele zur Rota tionsachse des Läufers 6. Auf diese Weise wird das magnetische Rastmoment vergleichmäßigt und ein ruhiger Lauf der elektrischen Maschine erzielt, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Permanentmagneten 1 äußerst groß ist und damit eine erhebliche Menge an Magnetmaterial gespart wird. Durch die Abschrägung 5 werden störende Oberwellen zusätzlich wesentlich unterdrückt.

Claims

1. Permanentmagnet, der in Draufsicht im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Trapezes besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt im Bereich der beiden Basiswinkel jeweils eine Ab schrägung (5) oder Abrundung von seiner in Draufsicht oberen Fläche (8) zu seiner unteren Fläche (9) hin vorgesehen ist.

2. Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der Abschrägung (5) oder Abrundung und der oberen Fläche (8) parallel zur Symmetrieachse (10) des Trapezes ver läuft.

3. Permanentmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittswinkel zwischen der Abschrägung (5) und der un teren Fläche (9) zwischen 30° und 70° beträgt.

4. Permanentmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken des Trapezes im Bereich der Basiswinkel gebrochen sind.

5. Permanentmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die außerhalb der Abschrägung (5) oder Abrundung liegenden Sei tenflächen parallel zur Flächennormalen (11) über der Symmetrieachse (10) oder
dass die Seitenflächen der Seitenschenkel radial bezüglich eines den Permanentmagneten (1) aufnehmenden Läufer (6) gerichtet sind.

6. Permanentmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt außerhalb des Bereichs der Abschrägung (5) oder Abrundung gleichmäßige Dicke aufweist.

7. Permanentmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Fläche (8) und die untere Fläche (9) im Querschnitt kreis förmig gekrümmt sind.

8. Permanentmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge der Grundseite (3) und der kurzen Seite (4) 3 : 1 beträgt.

9. Läufer mit auf seiner Außenseite aufgebrachten Permanentmagneten (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (1) mit ihren Seitenschenkeln (2) parallel ne beneinanderliegend und voneinander beabstandet angebracht sind, wo bei sie mit ihren Symmetrieachsen (10) parallel zur Rotationsachse des Läufers (6) ausgerichtet sind und abwechselnd bezüglich der Lage der Grundseite (3) und kurzen Seite (4) fluchtend nebeneinander liegen, und dass der Abstand (7) so groß gewählt ist, dass die Grundseiten (3) je weils benachbarter Permanentmagnete (1) an dieselbe zwischen ihnen lie gende Parallele zur Rotationsachse grenzen.