DE3147102C2 - Permanent magnetic rotor for synchronous motors - Google Patents

Abstract

Ein Rotor für Synchronmotoren vom Permanentmagnettyp weist zur Erzielung eines verringerten Rotordurchmessers und von guten Überlasteigenschaften einen zylindrischen anisotropen Permanentmagneten auf, der koaxial mit der aus magnetischem Material bestehenden Rotorwelle gekoppelt ist.To achieve a reduced rotor diameter and good overload properties, a rotor for synchronous motors of the permanent magnet type has a cylindrical anisotropic permanent magnet which is coaxially coupled to the rotor shaft made of magnetic material.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen permanentmagnetischen Rotor für Synchronmoioren, mit einem zylindrischen anisotropen Permanentmagneten, der koaxial mit der Rotorwelle gekoppelt istThe invention relates to a permanent magnet rotor for synchronous moors, with a cylindrical one anisotropic permanent magnet that is coaxially coupled to the rotor shaft

Bekannte Rotoren für Synchronmotoren weisen relativ große Durchmesser auf, wobei der Raum mit Ausnahme der Drehwelle nicht vollständig ausgenutzt ist, was zu einem relativ hohen Trägheitsmoment führt So ist beispielsweise ein Rotor tekannt der eine aus magnetischem Material bestehende Rt ,orwelle aufweist an die längs zweier zueinander senkrechter Achsen Permanentmagnete mit einer anisotropen Eigenschaft und Magnetpolslücke derart angesetzt sind, daß sich ein vierpoliger Rotor ergibt.Known rotors for synchronous motors have relatively large diameters, with the exception of the space of the rotating shaft is not fully utilized, which leads to a relatively high moment of inertia So For example, a rotor is known the one made of magnetic Material existing Rt, orwelle has permanent magnets along two mutually perpendicular axes with an anisotropic property and magnetic pole gap are set in such a way that a four-pole rotor results.

Bei einem anderen bekannten Rotor wird eine Rotorweile aus nicht magnetischem Material verwendet, an dem vier Permanentmagnete mit einer anisotropen Eigenschaft angesetzt sind, so daß sich ebenfalls ein vierpoliger Rotor ergibt Der Raum zwischen den Permanentmagneten ist durch Magnetpolstücke aufgefüllt.Another known rotor is a rotor shaft Made of non-magnetic material used on which four permanent magnets with an anisotropic property are attached, so that there is also a four-pole rotor The space between the permanent magnets is filled with magnetic pole pieces.

Es ist weiterhin ein Rotor der eingangs genannten Art bekannt (DE-GM 19 38 162), der einen zylindrischen Rotor verwendet, dessen Anisotropie-Linien diametral und parallel zueinander verlaufen. Auf diese Weise kann jedoch lediglich ein zweipoliger Rotor gebildet werden.There is also a rotor of the type mentioned (DE-GM 19 38 162), which has a cylindrical Rotor used, whose anisotropy lines run diametrically and parallel to each other. That way you can however, only a two-pole rotor can be formed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringem Durchmesser eine optimale Materialausnutzung und verbesserte Überlasteigenschaften aufweist.The invention is based on the object of creating a rotor of the type mentioned at the beginning, which is in small diameter has an optimal material utilization and improved overload properties.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rotors ergibt sich ein vergleichsweise geringer Durchmesser und damit ein verringertes Trägheitsmoment, was zu verbesserten Beschleunigungseigenschaften führt, und die Oberlasteigenschaften werden wesentlich verbessert. Gleichzeitig ermöglicht der erfindungsgemäße Rotor die Ausbildung von mehr als zwei Polen.The design of the rotor according to the invention results in a comparatively small diameter and thus a reduced moment of inertia, which leads to improved acceleration properties, and the upper load properties are significantly improved. At the same time, the rotor according to the invention enables the training of more than two poles.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. In the drawing shows

Fig. IA eine Querschnittsansicht eines ersten bekannten Rotors,Fig. 1A is a cross-sectional view of a first known one Rotors,

F i g. 1B eine Darstellung, die die Richtungen der Anisotropie des Permanentmagneten nach F i g. IA zeigt,
F i g. 2A eine Querschnittsansicht eines weiteren bekannten Rotors,F i g. 1B is a diagram showing the directions of anisotropy of the permanent magnet of FIG. IA shows
F i g. 2A is a cross-sectional view of another known rotor;

F i g. 2B eine Darstellung, die die Richtung der Anisotropie des Permanentmagneten nach F i g. 2A zeigt
F i g. 3A eine Querschnittsansicht einer Ausfül.rungsform des Rotors,F i g. FIG. 2B is a diagram showing the direction of anisotropy of the permanent magnet of FIG. 2A shows
F i g. 3A is a cross-sectional view of one embodiment of the rotor;

F i g. 3B eine Darstellung der Richtung der Anisotropie des Permanentmagneten nach F i g. 3A,F i g. 3B is an illustration of the direction of anisotropy of the permanent magnet according to FIG. 3A,

F i g. 4A eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Rotors,F i g. 4A is a cross-sectional view of another embodiment of the rotor,

Fig.4B eine Darstellung der Richtungen der Anisotropie des Permanentmagneten nach F i g. 4A.4B shows a representation of the directions of the anisotropy of the permanent magnet according to FIG. 4A.

Der in Fig. IA gezeigte bekannte Rotor weist eine aus magnetischem Material bestehende Rotorwelle 1, einen anisotropen Permanentmagneten 2 und ein Magnetpolstück 3 auf. Die Richtung der Anisotropie des Permanentmagneten 2 fällt mit den dünnen Linien gemäß F i g. 1B zusammen.The known rotor shown in Fig. 1A has a made of magnetic material rotor shaft 1, an anisotropic permanent magnet 2 and a magnetic pole piece 3 on. The direction of the anisotropy of the permanent magnet 2 coincides with the thin lines according to FIG F i g. 1B together.

Bei dem weiteren bekannten Rotor nach F i g. 2A ist eine Rotorwelle 4 aus nicht magnetischem Material und ein anisotroper Permanentmagnet 5 sowie ein Magnetpolstück 6 vorgesehen. Auch hier ist die Richtung der Anisotropie des arisotropen Permanentmagneten durch die dünnen Linien in Fig. 2B dargestellt Bei diesen bekannten Rotoren ist der Raum mit Ausnahme der Drehweile nicht vollständig ausgenutzt so daß der Rotordurchmesser relativ groß ist und ein unerwünscht hohes Trägheitsmoment aufweist was zu verschlechterten Beschleunigungseigenschaften führt.
Eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des Rotors ist in Fig.3A gezeigt Dieser Rotor weist eine Rotorwelle 6 auf, die aus einem magnetischem Material hergestellt ist, während die Bezugsziffer 7 einen zylindrischen Permanentmagneten mit anisotropen Eigenschaften bezeichnet. Die Richtungen der Anisotropie des Permanentmagneten 7 verlaufen im wesentlichen parallel in Richtung auf den Mittelpunkt der Rotorwelle ausgehend von dem Mittelpunkt der Magnetpole am äußeren Umfang des Rotors, wie dies durch die dünnen Linien in F i g. 3B gezeigt ist Um die Forderung nach speziell scharfen Beschleunigungs- und Abbremseigenschaften in praktischen Anwendungen zu erfüllen, weist dieser Rotor ein minimales Trägheitsmoment und einen minimalen Rotordurchmesser bei einer vorgegebenen erforderlichen Stärke des Permanentmagneten auf, weil der gesamte zur Verfügung stehende Querschnitt des Rotors optimal ausgenutzt istIn the further known rotor according to FIG. 2A, a rotor shaft 4 made of non-magnetic material and an anisotropic permanent magnet 5 and a magnetic pole piece 6 are provided. Here, too, the direction of the anisotropy of the arisotropic permanent magnet is shown by the thin lines in FIG leads.
A cross-sectional view of a first embodiment of the rotor is shown in Fig.3A. This rotor has a rotor shaft 6 which is made of a magnetic material, while the reference numeral 7 denotes a cylindrical permanent magnet with anisotropic properties. The directions of the anisotropy of the permanent magnet 7 are essentially parallel in the direction of the center of the rotor shaft starting from the center of the magnetic poles on the outer circumference of the rotor, as indicated by the thin lines in FIG. 3B is shown

Die Darstellung nach F i g. 3 zeigt eine gegenüber F i g. 1 und 2 verbesserte Konstruktion, bei der der Permanentmagnet in effektiver Weise an allen Teilen mit Ausnahme der Rotorwelle 6 angeordnet ist, wobei die Richtungen der Anisotropie andererseits so berücksichtigt sind, daß Magnetflüsse gemäß den maximalen Eigenschaften des Permanentmagneten erzielbar sind, so daß der Durchmesser des Rotors verringert werden kann. Weiterhin wird aufgrund der Vergrößerung der Stärke des zylindrischen Permanentmagneten die Emmagnetisierungscharakteristik verbessert, so daß sich verbesserte Überlasteigenschaften ergeben.The representation according to FIG. 3 shows a comparison with FIG. 1 and 2 improved construction in which the permanent magnet is effectively arranged on all parts with the exception of the rotor shaft 6, the On the other hand, directions of anisotropy are taken into account so that magnetic fluxes according to the maximum properties of the permanent magnet can be achieved, so that the diameter of the rotor can be reduced can. Furthermore, due to the increase in the strength of the cylindrical permanent magnet, the emagnetization characteristic becomes improved, so that there are improved overload properties.

Eine weitere Ausführungsform des Rotors ist in den Fig.4A und 4B gezeigt. Aus Herstellungsgründen des Permanentmagneten sind bei dieser Ausführungsform vier Permanentmagnetstücke 8 miteinander kombiniert, um einen Rotor zu bilden. Die Bezugsziffer 9 bezeichnetAnother embodiment of the rotor is shown in FIGS. 4A and 4B. For manufacturing reasons of the In this embodiment, permanent magnets are four permanent magnet pieces 8 combined with one another, to form a rotor. The reference number 9 denotes

31 Al 31 al

eine Bandage zum Befestigen der Permanentmagnete 8. Die Richtungen der Anisotropie der Permanentmagnete 8 sind durch die dünnen Linien nach F i g. 4B dargestellt, die zu den dünnen Linien nach F i g. 3B identisch sind ~ 5a bandage for fixing the permanent magnets 8. The directions of anisotropy of the permanent magnets 8 are indicated by the thin lines according to FIG. 4B, which correspond to the thin lines of FIG. 3B identical are ~ 5

Es ist aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, daß bei den Ausführungstormen des Rotors Permanentmagnete in effektiver Weise über fast allen Bereiche des Rotors angeordnet sind und daß der Rotor so konstruiert ist, daß die Richtungen der Anisotropie der to Permanentmagnete berücksichtigt sind, so daß daß Magnetflüsse gemäß den maximalen Fähigkeiten und Eigenschaften der Permanentmagnete erzielt werden.It can be seen from the above description that permanent magnets are used in the embodiments of the rotor are effectively arranged over almost all areas of the rotor and that the rotor so is constructed that the directions of the anisotropy of the permanent magnets are taken into account, so that magnetic fluxes can be achieved according to the maximum capabilities and properties of the permanent magnets.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 15For this purpose 2 sheets of drawings 15

2020th

2525th

3030th

3535

4040

4545

5050

5555

6060

6565

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Permanentmagnetischer Rotor für Synchronmotoren, mit einem zylindrischen, anisotropen Permanentmagneten, der koaxial mit der Rotorwelle gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (6) aus magnetischem Material besteht und daß die Richtungen der Anisotropie des zylindrischen Permanentmagneten (7) ausgehend vom Mittelpunkt der Magnetpole am Außenumfang des Rotors in Richtung auf die Rotorwelle (6) in Querschnittsrichtung des Rotors auseinanderlaufend angeordnet sind.1. Permanent magnetic rotor for synchronous motors, with a cylindrical, anisotropic permanent magnet, which is coaxial with the rotor shaft is coupled, characterized in that the rotor shaft (6) is made of magnetic material consists and that the directions of anisotropy of the cylindrical permanent magnet (7) starting from the center of the magnetic poles on the outer circumference of the rotor in the direction of the rotor shaft (6) in Cross-sectional direction of the rotor are arranged diverging. 2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische anisotrope Permanentmagnet (7) einstückig ausgebildet ist2. Rotor according to claim 1, characterized in that the cylindrical anisotropic permanent magnet (7) is integrally formed 3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrischen anisotrope Permanentmagnet (7) durch eine !Combination einer Anzahl von Magneten (8) gebildet ist3. Rotor according to claim 1, characterized in that the cylindrical anisotropic permanent magnet (7) is formed by a combination of a number of magnets (8)