WO1989002668A1 - Electric machine energized by permanent magnets - Google Patents

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WO1989002668A1
WO1989002668A1 PCT/EP1988/000810 EP8800810W WO8902668A1 WO 1989002668 A1 WO1989002668 A1 WO 1989002668A1 EP 8800810 W EP8800810 W EP 8800810W WO 8902668 A1 WO8902668 A1 WO 8902668A1
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pole
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ring
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Marlene Marinescu
Nicolae Marinescu
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Marlene Marinescu
Nicolae Marinescu
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    • H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine of the type specified in the preamble of claim 1.
  • the invention relates to an electric motor, namely a direct current motor or a synchronous motor.
  • the principles of the invention can advantageously also be used for other rotating or non-rotating electrical machines which serve to transmit forces, perform technically usable work or convert them into other forms of energy.
  • the invention can thus also be used for electrical generators, for converters and magnetic couplings and for electromagnets.
  • the invention can also be used for linear motors or for electrical measuring instruments. ⁇
  • the bowl-shaped permanent magnets with their magnetic north-south axis are arranged radially in the stator or in the rotor.
  • collector construction which "collects” the permanent magnetic flux via iron poles and leads to the air gap (the principle of a known “collector motor” is shown in Fig.I).
  • collector motor the principle of a known “collector motor” is shown in Fig.I.
  • the disadvantages of the collector design are known: in addition to the much higher manufacturing costs, the much stronger disadvantageous armature reaction (which must be suppressed with expensive measures) and the higher reluctance torques when idling are to be mentioned.
  • a motor only “collects” with relatively small pole positions, i.e. with large number of poles (under 6 poles, hardly a collector design is worthwhile).
  • the shell motor can also work without inference, but then the air induction drops drastically (Fig. 9) and of all things Q in the polar axis, where it should be high. Such a course is no longer interesting at all. This reduced air gap induction to increase, the permanent magnets must be designed extremely high, which is certainly disadvantageous.
  • the presence of a strong iron yoke is not desirable for several reasons: firstly, this requires a higher weight and (. With external excitation) larger overall dimensions of the motor., Secondly, the yoke reinforces the negative effect of the armature reaction, i.e. the distortion of the air gap induction with all its undesirable consequences. Especially with flat shell magnets - like
  • the invention is therefore based on the object of improving a generic electrical machine in such a way that the field distribution is optimized.
  • the problem is solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.
  • the position of the magnetization vectors, which coincide in direction with the magnetic preferred direction of the respective individual magnets, is achieved because the. Flux between the two pole faces of an associated pair of poles - is essentially closed via the permanent magnets, so that a magnetic conclusion about additional iron parts is not or only to a much lesser extent than previously required.
  • An optimal field distribution could be achieved if an infinite number of permanent magnets were strung together. For practical reasons, however, it is necessary to limit the number of individual magnets, and it has been found that three individual magnets per pole pair already ensure a substantial improvement in several respects.
  • the advantages of the shell magnet design very simple manufacture, low armature reaction, low raster moments
  • the advantages of the collector design high, flexibly designed air gap field
  • the permanent magnet excitation according to the invention can be used to implement electrical machines which do not require iron yoke for the permanent magnets, which has hitherto not been practicable in all known constructions.
  • the invention thus ensures a reduction in iron losses, because mostly no magnetic iron yoke is required.
  • the anchor reaction becomes much smaller for the same reason. Furthermore, an almost sinusoidal field can be achieved and the risk of irreversible demagnetization of the permanent magnets can be reduced.
  • Ring magnets have already been developed for nuclear medicine (nuclear magnetic resonance tomography) which have a homogeneous magnetic field inside. Also for electron focusing and other physical devices, “inner" magnetic fields were magnetized with different types
  • the invention is primarily intended for the creation of electric motors, in particular also those of high power with diameters of several meters, in which a reduced armature reaction and the absence of iron yoke are particularly advantageous.
  • Fig.I is a schematic view of a "collector magnet” motor representing the prior art
  • 1 to 3 are schematic representations of a ring magnet arrangement with an external field
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a rotating electrical machine with an internal armature
  • FIG. 6 to 8 embodiments of electrical machines with an external armature.
  • FIG. 9 shows a diagram of the comparison between the air gap induction in a known six-pole motor with radial magnetization and an excitation system according to the invention (in each case with a smooth armature);
  • FIG. 10 shows in a diagram the air gap induction in a six-pole motor according to the invention (with a smooth armature) with a different number of segments (2, 3, 10);
  • the sector-shaped individual magnets (10), which add up to form a ring, are provided with arrows. These arrows indicate the magnetization vector of the individual magnets, the direction of which coincides with the respective preferred direction of the magnets if they are isotropic.
  • the individual magnets adjoin one another in the circumferential direction or there are, as in the exemplary embodiment according to FIG. 2, between leave different gaps in different groups.
  • the ring (12) arranged inside the ring magnet in FIGS. 1 to 3 or the ring (14) lying outside in FIG. 4 form a conclusion which leads to the permanent magnetic flux. In many cases this conclusion can be dropped. In any case, the conclusion can be made with smaller dimensions than at
  • the magnetization vectors of which are arranged symmetrically obliquely.
  • the magnetization vector of the individual magnet lying in each case in the pole axis lies in the radial direction.
  • the direction of the magnetization vectors _._ in the i-th magnet segment results from the following relationship:
  • n 0,1,2, ...
  • n 2,3,4, ... "c- ' ⁇ - angle, which by connecting the center of gravity of the i -th
  • Magnetic sector with the axis of the motor is given with any but fixed radius vector.
  • - Angle that is to be counted in the same direction of rotation and from the same angular zero position as Lf.
  • 30th 5 shows a ring magnet arrangement corresponding to FIG. 4 in connection with an internally arranged armature (16) with twelve grooves and with four instead of eight poles. These grooves are provided with coils in the usual way. However, the windings can also lie directly in the air gap on a smooth armature.
  • FIGS. 6 to 8 show a ring-magnet arrangement corresponding to FIGS. 1 to 3 (but only with four poles) with an external armature (18), the grooves of which are also provided with coils in the usual way.
  • FIG. 7 shows how the same 4-pole excitation as in FIG. 6 can be generated with only twelve instead of 24 magnetic segments, namely with three segments per pole.
  • the polar axis coincides with the axis of a magnetic segment, in the embodiment according to Fig. 8, however, with the boundary between two segments.
  • the generated field distributions are different, which shows the flexibility of the field design »
  • FIGS. 3 and 4 show how the induction curve approaches the sinus shape with increasing number of segments. But even with three or two segments per pole, there are extensive advantages in terms of induction »
  • FIGS. 3 and 4 it is possible to arrange the ring magnet arrangements according to FIGS. 3 and 4 coaxially to one another such that an inner magnetic field (FIG. 4) interacts with an outer magnetic field (FIG. 3), ie the magnet arrangement according to FIG. 3 is of the 4 enclosed magnet arrangement. In this case, an effective magnetic coupling is obtained.
  • the individual magnetic modules are constructed essentially symmetrically with respect to their magnetization vectors in such a way that a relatively small number of differently magnetized modules can be used.
  • the individual magnetic modules are constructed essentially symmetrically with respect to their magnetization vectors in such a way that a relatively small number of differently magnetized modules can be used.
  • FIGS. 1, 3 and 4 only three differently magnetized segments are required in FIGS. 1, 3 and 4, and in the embodiment according to FIG. 2 four differently magnetized segments.

Landscapes

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

Abstract

In an electric machine, magnets are arranged in circle or in line, with their magnetization directions at an angle with respect to each other, in such a way that a polygonal field is created inside the magnet arrangement and stray fields on the sides opposite the polar faces are reduced. The angles of the magnetization vectors (4), i.e. the magnetization direction of each magnet, are arranged with a certain regularity, but very advantageous results can still be obtained even in the case of certain deviations from this regularity.

Description

Elektrische Maschine mit Permanentmagnet-Erregung Electrical machine with permanent magnet excitation
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Elektromotor, nämlich einen Gleichstrommotor oder einen Synchronmotor. Jedoch können die Prinzipien der Erfindung vorteilhaft auch für andere rotierende oder nicht rotierende elektrische Maschinen Anwendung finden, die zur Übertragung von Kräften dienen, eine technisch nutzbare Arbeit leisten oder in andere Energieformen umsetzen. So ist die Erfindung auch anwendbar für elektrische Generatoren, für Umformer und Magnet- kupplungen sowie für Elektromagneten. Darüberhinaus ist die Erfin¬ dung anwendbar auch für Linearmotoren oder für elektrische Meßinstrumente. ■ The invention relates to an electrical machine of the type specified in the preamble of claim 1. In particular, the invention relates to an electric motor, namely a direct current motor or a synchronous motor. However, the principles of the invention can advantageously also be used for other rotating or non-rotating electrical machines which serve to transmit forces, perform technically usable work or convert them into other forms of energy. The invention can thus also be used for electrical generators, for converters and magnetic couplings and for electromagnets. In addition, the invention can also be used for linear motors or for electrical measuring instruments. ■
Bei klassischen permanentmagneterregtem Elektromotoren, gleichgültig ob Gleichstrommotoren oder Synchronmotoren, sind die schalenförmigen Permanentmagnete mit ihrer magnetischen Nord-Süd-Achse radial im Ständer oder im Läufer angeordnet.In classic permanent magnet-excited electric motors, regardless of whether they are DC motors or synchronous motors, the bowl-shaped permanent magnets with their magnetic north-south axis are arranged radially in the stator or in the rotor.
Es ist auch bereits ein Elektromotor bekanntgeworden, bei dem die Magnetisierung nicht radial, sondern parallel zu der Polachse verläuft.An electric motor has also already become known in which the magnetization does not run radially but parallel to the polar axis.
Beide Magnetisierungsarten bewirken eine Leerlaufinduktion im Luftspalt des Motors, die ungefähr rechteckig verläuft (vgl. Fig. 9). Diese Induktion läßt sich bis zu einer gewissen Grenze erhöhen, indem man die radiale Höhe der Dauermagnetpole vergrößert. Von einer bestimmten Magnet- höhe an gewinnt man jedoch praktisch nichts mehr an LuftspaltinduktionBoth types of magnetization cause an idle induction in the air gap of the motor, which is approximately rectangular (see FIG. 9). This induction can be increased to a certain limit by increasing the radial height of the permanent magnet poles. From a certain magnet height, however, practically nothing is gained in air gap induction
(und somit an Erregerfluß im Motor). Dieser Grenzwert der Induktion liegt immer unter der remanenten Induktion des verwendeten dauermagnetischen Werkstoffs (vgl. Fig. 9 für einen 6-poligen Motor: die Luftspaltinduktion beträgt etwa 70% von der Remanenz) . Sowohl die Form als auch der Wert, der mit radial (oder achsparallel) magnetisierten Magneten erreichbaren Luftspaltinduktion sind nicht immer vorteilhaft. Ein Weg zur leichten Verbesserung des InduktionsVerlaufs - in Richtung eines sinusförmigen Verlaufs über den Polwinkel - besteht in einer teuren Gestaltung der Magnete: diese sind radial nicht mehr gleichmäßig hoch, sondern weisen in der Polmitte eine größere Höhe als an den Polrändern auf. Ein Weg die Luftspaltinduktion über die Remanenz hinaus zu erhöhen, ist die sogenannte "Sammler-Konstruktion", welche den Dauermagnetfluß über Eisenpole "sammelt" und zum Luftspalt führtl (Das Prinzip eines bekannten "Sammler-Motors" geht aus Fig.I hervor.) 0 Die Nachteile der Sammler-Konstruktion sind bekannt: Außer den viel höheren Herstellungskosten sind noch die viel stärkere unvorteilhafte Ankerrückwirkung (die mit kostspieligen Maßnahmen unter¬ drückt werden muß) und die höheren Reluktanz-Drehmomente im Leerlauf zu nennen. Außerdem "sammelt" so ein Motor nur bei verhältnismäßig - kleinen Polteiϊungen, also bei großen Polzahlen (unter 6 Polen lohnt ' ' sich kaum eine Sammlerkonstruktion) . Allerdings erreicht man mit einem Sammlermotor im (idealen) Grenzfall Luftspaltinduktionen bis zur Sättigungsinduktion des Weicheisens und somit größere Drehmomente als mit der Schalenkonstruktion. Auch kann man durch eine besondere Gestaltung Q der Eisenpole zwischen den Dauermagneten die Form der Luftspaltinduktion sehr elegant beeinflussen.(and therefore excitation flow in the motor). This limit value of the induction is always below the remanent induction of the permanent magnetic material used (see Fig. 9 for a 6-pole motor: the air gap induction is about 70% of the remanence). Both the shape and the value of the air gap induction that can be achieved with radially (or axially parallel) magnetized magnets are not always advantageous. One way to slightly improve the induction curve - in the direction of a sinusoidal curve over the pole angle - is to design the magnets in an expensive way: they are no longer radially uniformly high, but have a greater height in the center of the pole than at the pole edges. One way to increase the air gap induction beyond remanence is the so-called "collector construction", which "collects" the permanent magnetic flux via iron poles and leads to the air gap (the principle of a known "collector motor" is shown in Fig.I). The disadvantages of the collector design are known: in addition to the much higher manufacturing costs, the much stronger disadvantageous armature reaction (which must be suppressed with expensive measures) and the higher reluctance torques when idling are to be mentioned. In addition, such a motor only "collects" with relatively small pole positions, i.e. with large number of poles (under 6 poles, hardly a collector design is worthwhile). However, in a (ideal) limit case, air gap induction up to the saturation induction of soft iron and thus higher torques are achieved with a collector motor than with the shell construction. The shape of the air gap induction can also be influenced very elegantly by a special design Q of the iron poles between the permanent magnets.
Alle bekannten Permanentmagnet-Erregungen für Motoren bedingen einen magnetischen Rückschluß zwischen den entgegengesetzt magnetisierten ~ benachbarten Dauermagneten (der Sammler-Effekt basiert sogar auf der Wirkung dieser Weicheisenteile).All known permanent magnet excitations for motors require a magnetic yoke between the oppositely magnetized ~ adjacent permanent magnets (the collector effect is even based on the effect of these soft iron parts).
Der Schalenmotor kann zwar auch ohne Rückschluß arbeiten, doch fällt dann die Lufts altInduktion drastisch ab (Fig. 9) und zwar ausgerechnet Q in der Polachse, wo sie hoch sein sollte. Ein solcher Verlauf ist über¬ haupt nicht mehr interessant. Um diese verminderte Luftspaltinduktion zu erhöhen, müssen die Dauermagnete extrem hoch ausgelegt werden, was sicherlich unvorteilhaft ist.The shell motor can also work without inference, but then the air induction drops drastically (Fig. 9) and of all things Q in the polar axis, where it should be high. Such a course is no longer interesting at all. This reduced air gap induction to increase, the permanent magnets must be designed extremely high, which is certainly disadvantageous.
Das:Vorhandensein eines kräftigen Eisenrückschlusses ist jedoch aus mehreren Gründen nicht erwünscht: Erstens bedingt dieser ein höheres Gewicht und (.bei äußerer Erregung) größere Gesamtabmessungen des Motors., Zweitens verstärkt der Rückschluß den negativen Effekt der Ankerrückwirkung, d.h. die Verzerrung der Luftspaltinduktion mit allen ihren.unerwünschten Folgen. Vor allem bei flachen Schalenmagneten - wieThat: the presence of a strong iron yoke is not desirable for several reasons: firstly, this requires a higher weight and (. With external excitation) larger overall dimensions of the motor., Secondly, the yoke reinforces the negative effect of the armature reaction, i.e. the distortion of the air gap induction with all its undesirable consequences. Especially with flat shell magnets - like
101( die aus den hochenergetischen Werkstoffen SmCo und NdFeB immer sind - verstärkt der Rückschluß die Ankerrückwirkung sehr unvorteilhaft. Außerdem bedingt ein Eisenrückschluß eine höhere Induktivität der Ankerwicklung, was die dynamischen Vorgänge im System ebenfalls negativ beeinflussen kann. 5101 (which are always made of the high-energy materials SmCo and NdFeB - the inference reinforces the armature reaction very disadvantageously. In addition, an iron yoke causes a higher inductance of the armature winding, which can also have a negative effect on the dynamic processes in the system. 5
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße elektrische Maschine derart zu verbessern, daß die Feldverteilung optimiert wird.The invention is therefore based on the object of improving a generic electrical machine in such a way that the field distribution is optimized.
0:0:
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die Lage der Magnetisierungsvektoren, die richtungsmäßig mit der magnetischen Vόrzugsrichtung der jeweiligen Einzelmagnete zusammenfallen, wird erreicht, da der. Fluß zwischen den beiden Polflächen eines einander zugeordneten Polpaares - im wesentlichen über die Permanentmagnete geschlossen wird, so daß ein magnetischer Rückschluß über zusätzliche Eisenteile nicht oder nur in sehr vie geringerem Maße als bisher erforderlich ist. Eine optimale Feldverteilung könnte dann erreicht werden, wenn unendlich viele Permanentmagnete aneinander¬ gereiht werden. Aus praktischen Gründen ist es jedoch notwendig, die Zahl der Einzelmagnete zu begrenzen, und es hat sich herausgestellt, daß bereits drei Eiπzelmagnete pro Polpaar eine wesentliche Verbesserung in mehrfacherer Hinsicht gewährleisten.The problem is solved by the features specified in the characterizing part of claim 1. The position of the magnetization vectors, which coincide in direction with the magnetic preferred direction of the respective individual magnets, is achieved because the. Flux between the two pole faces of an associated pair of poles - is essentially closed via the permanent magnets, so that a magnetic conclusion about additional iron parts is not or only to a much lesser extent than previously required. An optimal field distribution could be achieved if an infinite number of permanent magnets were strung together. For practical reasons, however, it is necessary to limit the number of individual magnets, and it has been found that three individual magnets per pole pair already ensure a substantial improvement in several respects.
Durc die Erfindung werden die Vorteile der Schalenmagnet-Ausführung (sehr einfache Herstellung, geringe Ankerrückwirkung, geringe Raster¬ momente) und die Vorteile der Sammlerausführung (hohes, flexibel gestalt- bares Luftspaltfeld) in einer Konstruktion vereinigt. Außerdem kann man mit der erfindungsgemäßen Permanentmagneterregung elektrische Maschinen realisieren, die keinen Eisenrückschluß für die Permanentmagnete benötigen, was bei allen bekannten Konstruktionen bisher praktisch noch nicht durch¬ führbar war.Through the invention, the advantages of the shell magnet design (very simple manufacture, low armature reaction, low raster moments) and the advantages of the collector design (high, flexibly designed air gap field) are combined in one construction. In addition, the permanent magnet excitation according to the invention can be used to implement electrical machines which do not require iron yoke for the permanent magnets, which has hitherto not been practicable in all known constructions.
Die Erfindung gewährleistet also eine Verringerung der Eisenverluste, weil meist kein magnetischer Rückschluß aus Eisen erforderlich ist. Die Ankerrückwirkung wird aus dem gleichen Grunde wesentlich kleiner. Ferner kann ein nahezu sinusförmiges Feld erreicht und die Gefahr der irreversiblen Entmagnetisierung der Dauermagnete verringert werden.The invention thus ensures a reduction in iron losses, because mostly no magnetic iron yoke is required. The anchor reaction becomes much smaller for the same reason. Furthermore, an almost sinusoidal field can be achieved and the risk of irreversible demagnetization of the permanent magnets can be reduced.
Es sind zwar für die Nuklearmedizin (Kernmagnetresonanz-Tomographie) bereits Ringmagnete entwickelt worden, die im Inneren ein homogenes Magnetfeld aufweisen. Auch für Elektronen-Fokussierung und andere physikalisch Geräte wurden "innere" Magnetfelder mit verschiedenartig magnetisiertenRing magnets have already been developed for nuclear medicine (nuclear magnetic resonance tomography) which have a homogeneous magnetic field inside. Also for electron focusing and other physical devices, "inner" magnetic fields were magnetized with different types
Magnetsegmenten bereits entwickelt. In allen diesen Fällen sind jedoch keine elektrischen Leiter vorhanden, die relativ zu diesem Magnetfeld bewegt werden und mit ihm zusammenwirken, um eine Kraft oder eine Spannung zu erzeugen. Alle bekannten Ringmagnete (neuerdings "magic rings" genannt) erzeugten (fast) homogene Magnetfelder. Bei der Erfindung ergeben sich ganz andere Feldstrukturen, nämlich solche, die dann entstehen, wenn man in unmittelbarer Nähe eines solchen Ringmagneten Weicheisen anbringt (dies ist nicht der Rückschluß der Magnete, sondern das im Anker vorhandene Eisen, über das der Erregerfluß sich schließt). Oder es wird mit zwei Ringsystemen - das innere fü ein äußeres Feld und das äußere für ein inneres Feld - ein Luftspaltfeld erzeugt.Magnetic segments already developed. In all of these cases, however, there are no electrical conductors that are moved relative to and interact with this magnetic field to generate a force or a voltage. All known ring magnets (recently called "magic rings") generated (almost) homogeneous magnetic fields. Completely different results in the invention Field structures, namely those that arise when soft iron is attached in the immediate vicinity of such a ring magnet (this is not the conclusion of the magnets, but the iron present in the armature, via which the excitation flow closes). Or an air gap field is created with two ring systems - the inner one for an outer field and the outer one for an inner field.
Während bei den bekannten "magic rings" ein homogenes Magnetfeld erzeugt werden soll, geschieht in der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ein viel komplizierteres Phänomen: das von dem Ring erzeugte multipolare Magnetfeld wird an der Eisenoberfläche "reflektiert" und im Luftspalt der Maschine erscheint die Superposition des ursprünglichen und des reflektierten Feldes. Hat der Ring zusätzlich einen eigenen magnetischen Rückschluß, so wirkt auch dessen Oberfläche als Reflexionsfläche für die Felder, so daß das Luftspaltfeld als die Superposition unterschiedlich starker multipolarer Felder erscheint. Der Verlauf der Feldstärke über der Polbreite sieht bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine völlig anders aus als bei dem "magic ring".While in the known "magic rings" a homogeneous magnetic field is to be generated, a much more complicated phenomenon occurs in the electrical machine according to the invention: the multipolar magnetic field generated by the ring is "reflected" on the iron surface and the superposition of the original appears in the air gap of the machine and the reflected field. If the ring also has its own magnetic yoke, its surface also acts as a reflection surface for the fields, so that the air gap field appears as the superposition of multipolar fields of different strengths. The course of the field strength over the pole width looks completely different in the electrical machine according to the invention than in the "magic ring".
Die Erfindung ist primär vorgesehen zur Schaffung elektrischer Motoren, insbesondere auch solche hoher Leistung mit Durchmessern von mehreren Metern, bei denen eine verminderte Ankerrückwirkung und das Fehlen des Eisenrückschlusses besonders vorteilhaft sind.The invention is primarily intended for the creation of electric motors, in particular also those of high power with diameters of several meters, in which a reduced armature reaction and the absence of iron yoke are particularly advantageous.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Appropriate embodiments of the invention result from the subclaims.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele stellen sämtlich rotierende elektrische Maschinen dar. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch anwendbar ist für lineare Anordnungen, d.h. für abgewickelte Stator-Rotor-Anordnungen oder magnetische Hubvorrich¬ tungen oder dergleichen. In der Zeichnung zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. These exemplary embodiments all represent rotating electrical machines. However, it is clear that the invention can also be used for linear arrangements, ie for unwound stator-rotor arrangements or magnetic lifting devices or the like. The drawing shows:
Fig.I eine schematische Ansicht eines den Stand der Technik repräsentierende "Sammlermagnet"-Motors;Fig.I is a schematic view of a "collector magnet" motor representing the prior art;
Fig. 1 bis 3 schematische Darstellungen einer Ringmagnetanordnung mit außen liegendem Feld;1 to 3 are schematic representations of a ring magnet arrangement with an external field;
Fig. 4 eine Ringmagnetanordnung mit auf den Innenraum beschränktem Feld;4 shows a ring magnet arrangement with a field restricted to the interior;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine mit innen liegendem Anker;5 shows a schematic representation of a rotating electrical machine with an internal armature;
Fig. 6 bis 8 Ausführungsbeispiele elektrischer Maschinen mit außen liegendem Anker.Fig. 6 to 8 embodiments of electrical machines with an external armature.
Fig. 9 in. einem Diagramm den Vergleich zwischen der Luftspaltinduktion in einem bekannten sechspoligen Motor mit radialer Magnetisierung und einem erfindungsgemäßen Erregersystem (jeweils bei glattem Anker);9 shows a diagram of the comparison between the air gap induction in a known six-pole motor with radial magnetization and an excitation system according to the invention (in each case with a smooth armature);
Fig. 10 in einem Diagramm die Luftspaltinduktion in einem erfindungsgemäßen sechspoligen Motor (bei glattem Anker) bei verschiedener Anzahl der Segmente (2,3,10);10 shows in a diagram the air gap induction in a six-pole motor according to the invention (with a smooth armature) with a different number of segments (2, 3, 10);
In allen Figuren sind die sektorförmigen Einzelmagnete (10), die sich zu einem Ring ergänzen, mit Pfeilen versehen. Diese Pfeile geben den Magnetisierungsvektor der einzelnen Magnete an, dessen Richtung mit der jeweiligen Vorzugsrichtung der Magnete zusammenfällt, falls diese an isotrop sind. Die Einzelmagnete schließen sich in Umfangsrichtung luftspaltl aneinander oder es sind, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, zwischen verschiedenen Gruppen Luftspalte belassen. Der in den Figuren 1 bis 3 innerhalb des Ringmagneten angeordnete Ring (12) bzw. der bei Fig. 4 außen liegende Ring (14) bilden einen Rückschluß, der den Dauermagnetfluß führt. In vielen Fällen kann dieser Rückschluß wegfallen. In jedem Falle ka der Rückschluß mit geringeren Dimensionen hergestellt werden, als beiIn all the figures, the sector-shaped individual magnets (10), which add up to form a ring, are provided with arrows. These arrows indicate the magnetization vector of the individual magnets, the direction of which coincides with the respective preferred direction of the magnets if they are isotropic. The individual magnets adjoin one another in the circumferential direction or there are, as in the exemplary embodiment according to FIG. 2, between leave different gaps in different groups. The ring (12) arranged inside the ring magnet in FIGS. 1 to 3 or the ring (14) lying outside in FIG. 4 form a conclusion which leads to the permanent magnetic flux. In many cases this conclusion can be dropped. In any case, the conclusion can be made with smaller dimensions than at
_5 herkömmlichen Maschinen._5 conventional machines.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 3 und 4 liegt die Polachse1, 3 and 4, the polar axis lies
10 jeweils zwischen zwei Einzelmagneten, deren Magnetisierungsvektoren symmetri schräg verlaufend angeordnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt der Magnetisierungsvektor des jeweils in der Polachse liegenden Einzelmagneten in radialer Richtung.10 each between two individual magnets, the magnetization vectors of which are arranged symmetrically obliquely. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the magnetization vector of the individual magnet lying in each case in the pole axis lies in the radial direction.
Im einzelnen ergibt sich die Richtung der Magnetisierungsvektoren _._ im i-ten Magnetsegment durch die folgende Beziehung:Specifically, the direction of the magnetization vectors _._ in the i-th magnet segment results from the following relationship:
•Tfc * - ■ ^. wenn ein Magnetfeld außerhalb des Ringes zu erzeugen ist und durch • Tfc * - ■ ^. if a magnetic field is to be generated outside of the ring and by
•γi = v? fi• γi = v? fi
20 wenn ein Magnetfeld innerhalb des Ringes zu erzeugen ist. Dabei ist für das äußere Feld : n = 0,1,2,... für das innere Feld : n = 2,3,4,... „c- ' ~ - Winkel,der durch die Verbindung des Schwerpunktes des i-ten20 if a magnetic field is to be generated within the ring. Here is for the outer field: n = 0,1,2, ... for the inner field: n = 2,3,4, ... "c- '~ - angle, which by connecting the center of gravity of the i -th
Magnetsektors mit der Achse des Motors mit einem beliebigen, aber festen Radiusvektor gegeben ist. - = Winkel, der im gleichen Drehsinn und von der gleichen Winkel- Null-Lage ausgehend, wie Lf zu zählen ist.Magnetic sector with the axis of the motor is given with any but fixed radius vector. - = Angle that is to be counted in the same direction of rotation and from the same angular zero position as Lf.
30 Die Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Ringmagnetanordnung in Verbindung mit einem innen angeordneten Anker (16) mit zwölf Nuten und mit vier statt mit acht Polen. Diese Nuten sind in üblicher Weise mit Spulen versehen. Die Wicklungen können jedoch auch direkt im Luftspalt auf einem glatten Anker liegen.30th 5 shows a ring magnet arrangement corresponding to FIG. 4 in connection with an internally arranged armature (16) with twelve grooves and with four instead of eight poles. These grooves are provided with coils in the usual way. However, the windings can also lie directly in the air gap on a smooth armature.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine den Figuren 1 bis 3 entsprechende R ng-r magnetanordnung (jedoch nur mit vier Polen) mit außen liegendem Anker (18), dessen Nuten ebenfalls in üblicher Weise mit Spulen versehen sind. Fig. 7 zeigt, wie man die gleiche 4-polige Erregung, wie bei Fig.6 mit nur zwölf statt mit 24 Magnetsegmenten erzeugen kann, nämlich mit drei Segmenten pro Pol. Bei Fig. 7 fällt die Polachse mit der Achse eines Magnetsegmentes zusammen, bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.8 dagegen mit der Grenze zwischen zwei Segmenten. Die erzeugten Feldverteilungen sind unterschiedlich, was die Flexibilität der Feldgestaltung erkennen läßt»FIGS. 6 to 8 show a ring-magnet arrangement corresponding to FIGS. 1 to 3 (but only with four poles) with an external armature (18), the grooves of which are also provided with coils in the usual way. FIG. 7 shows how the same 4-pole excitation as in FIG. 6 can be generated with only twelve instead of 24 magnetic segments, namely with three segments per pole. In Fig. 7, the polar axis coincides with the axis of a magnetic segment, in the embodiment according to Fig. 8, however, with the boundary between two segments. The generated field distributions are different, which shows the flexibility of the field design »
Fig 9 zeigt den Unterschied zwischen dem Induktionsverlauf im Luftspalt bei der bekannten radialen Magnetisierung und bei dem erfindungsgemäßem Erregersystem. Mit dem erfindungsgemäßen System kann man einen praktisch sinusförmigen Verlauf erreichen, wobei der Maximalwert über der Remanenz liegt. Mit stärkeren Magneten kann man diesen Wert noch weiter erhöhen. Bei der radialen Magnetisierung wurde demgegenüber bereits der Höchstwert ( 70% der Remanenz) e eicht. Das erfindungsgemäße System ohne Eisenrückschluß ist für viele Anwendungen günstiger, als bekannte Systeme mit Eisenrückschluß da in den seitlichen Bereichen ohnehin kein Feld erwünscht ist.9 shows the difference between the induction curve in the air gap in the known radial magnetization and in the excitation system according to the invention. A practically sinusoidal curve can be achieved with the system according to the invention, the maximum value being above the remanence. This value can be increased even further with stronger magnets. In contrast, the maximum value (70% of the remanence) has already been calibrated for radial magnetization. The system according to the invention without iron yoke is cheaper for many applications than known systems with iron yoke since no field is desired in the lateral areas anyway.
Fig..10 zeigt, wie mit ansteigender Anzahl von Segmenten der Induktionsver¬ lauf sich immer weiter der Sinusform annähert. Aber selbst bei drei oder bei zwei Segmenten pro Pol ergeben sich weitgehende Vorteile hinsichtlich der Induktion» Außer diesen wenigen hier dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine große Variation weiterer Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung denkbar. Beispielsweise ist es möglich, die Ringmagnet-Anordnungen gemäß Fig. 3 und 4 koaxial zueinander derart anzuordnen, daß ein inneres Magnetfeld (Fig. 4) mit einem äußeren Magnetfeld (Fig. 3) zusammenwirkt, d.h. die Magnetanordnung gemäß Fig. 3 ist von der Magnetanordnung gemäß Fig. 4 umschlossen. In diesem Falle erhält man eine wirksame Magnet¬ kupplung.10 shows how the induction curve approaches the sinus shape with increasing number of segments. But even with three or two segments per pole, there are extensive advantages in terms of induction » In addition to these few exemplary embodiments shown here, a large variation of further exemplary embodiments is conceivable within the scope of the invention. For example, it is possible to arrange the ring magnet arrangements according to FIGS. 3 and 4 coaxially to one another such that an inner magnetic field (FIG. 4) interacts with an outer magnetic field (FIG. 3), ie the magnet arrangement according to FIG. 3 is of the 4 enclosed magnet arrangement. In this case, an effective magnetic coupling is obtained.
Es ist ferner möglich, bei einer derartigen konzentrischen Anordnung zweier Ringmagnetanordnungen dazwischen einen Spulenaufbau umlaufen zu lassen. Derartige Anordnungen können auch mehrfach konzentrisch ineinander geschachtelt sein.With such a concentric arrangement of two ring magnet arrangements, it is also possible to have a coil structure circulate between them. Such arrangements can also be nested concentrically several times.
Die Einzelmagnetbausteine sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich, im wesentlichen symmetrisch bezüglich ihrer Magnetisierungsvektoren derart aufgebaut, daß mit einer relativ geringen Zahl von unterschiedlich « magnetisierten Bausteinen ausgekommen wird. So sind bei den Figuren 1, 3 und 4 jeweils nur drei unterschiedlich magnetisierte Segmente erforderlich, und bei der Ausführungsform nach Fig. 2 vier unter- schiedlich magnetisierte Segmente. Durch Umkehren lassen sich die jeweils symmetrischen Teile in der dargestellten Weise einbauen.As can be seen from the drawing, the individual magnetic modules are constructed essentially symmetrically with respect to their magnetization vectors in such a way that a relatively small number of differently magnetized modules can be used. Thus, only three differently magnetized segments are required in FIGS. 1, 3 and 4, and in the embodiment according to FIG. 2 four differently magnetized segments. By reversing the symmetrical parts can be installed in the manner shown.
In den schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils nur Einzelmagnetsegmente ersichtlich. Es können jedoch in Achsrichtung hintereinander jeweils mehrere Magnete bzw. Magnetsegmente angeordnet werden, deren Magnetisierungsvektoren außer ihrer Radialkomponente und der in Umfangsrichtung verlaufenden Komponente auch noch eine Axialkomponente aufweisen. Die Erfindung ist nicht auf die mathematisch exakte Winkellage der Magnetisierungsvektoren beschränkt, und sie umfaßt auch gewisse Abweichungen von diesen Winkeln. Die angegebenen Formeln liefern- Richtlinien, es sind jedo Korrekturen möglich zur flexiblen Gestaltung des Feldes. In the schematically illustrated exemplary embodiments, only individual magnet segments can be seen in each case. However, a plurality of magnets or magnet segments can be arranged one behind the other in the axial direction, the magnetization vectors of which, in addition to their radial component and the component running in the circumferential direction, also have an axial component. The invention is not restricted to the mathematically exact angular position of the magnetization vectors, and it also includes certain deviations from these angles. The specified formulas provide guidelines, but corrections are possible for flexible design of the field.

Claims

1. Elektrische Maschine mit Permanentmagnet-Erregung, mit einem bewickelten Anker- und mit einer relativ zu diesem beweglichen Anordnung von Permanentmagneten, die aufeinanderfolgend Pole unterschiedlicher Polarität definieren und deren Magnetfeld über den Anker und 5 über den Luftspalt zwischen Anker und den Polflächen der Pole des zugeordnete Polpaares geschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Polflächen eines Polpaares entlang des Luftspaltes verlaufe nebeneinander mehrere Einzelmagnete angeordnet sind, deren -\o Magnetisierungsvektoren in einem Winkel gegeneinander derart angestellt sind daß an der den Polflächen abgewandten Seite der Einzelmagnete das Feld verdrängt und im wesentlichen direkt über benachbarte Einzelmagnete geschloss ist.1. Electrical machine with permanent magnet excitation, with a wound armature and with a relative to this movable arrangement of permanent magnets that successively define poles of different polarity and their magnetic field via the armature and 5 via the air gap between the armature and the pole faces of the poles assigned pole pair is closed, characterized in that between the pole faces of a pole pair along the air gap, several individual magnets are arranged side by side, the magnetization vectors of which are positioned at an angle to one another such that the field on the side of the individual magnets facing away from the pole surfaces displaces and essentially is closed directly via adjacent individual magnets.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1,2. Electrical machine according to claim 1,
15 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jedem Pol eine Gruppe von nebeneinanderliegenden Einzelmagneten zugeordne ist und daß wenigstens einige der Einzelmagnete einen Magnetisierungsvektor mit einer in Richtung der Polachse verlaufenden Komponente aufweisen. 15 characterized in that each pole is assigned a group of adjacent individual magnets and that at least some of the individual magnets have a magnetization vector with a component running in the direction of the pole axis.
3„-„Elektrische Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2,
Figure imgf000014_0001
däß die-Eiitzelmagnete gruppenweise unmittelbar aneinanderliegen und zwischen den.-Grupperr,ein Zwischenraum vorgesehen ist.3 "-" Electrical machine according to claims 1 and 2,
Figure imgf000014_0001
that the egg magnets lie directly on one another in groups and a space is provided between the groups.
4.--Elektrische- aschine nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u.r e hr. g; e k e n n z e i c h n e , daß -zwischen den zwei benachbarten Polen zugeordneten Gruppen wenigstens ein Einzelmagnet angeordnet ist, dessen Magnetisierungsvektor im wesentliche •JO senkrecht zu den Polachsen verläuft.4 .-- Electrical machine according to claims 1 and 2, dad ur ehr. G; ekennzeichne that -between the two adjacent poles associated groups of a single magnet is arranged at least its magnetization vector in substantial • JO perpendicular to the pole axes.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß mehrere Einzelmagnete in Richtung der Polachsen übereinander und/oder ' senkrecht zu der durch die.Polachsen aufgespannten Ebene hintereinander - angeordnet sind und daß die Magnetisierungsvektoren wenigstens einiger Magne in drei senkrecht aufeinander stehenden Ebenen-verlaufende Komponenten aufweisen;5. Electrical machine according to one of claims 1-4, characterized in that a plurality of individual magnets are arranged one above the other in the direction of the pole axes and / or 'perpendicular to the plane spanned by the pole axes - and that the magnetization vectors of at least some magnets in three are perpendicular to one another have standing level components;
20 6.. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1-5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Magnetisierungsvektoren der Einzelmagnete zwischen benachbarten Pole auf symmetrischen Polygonzügen verlaufend angeordnet sind.20 6 .. Electrical machine according to one of claims 1-5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the magnetization vectors of the individual magnets between adjacent poles are arranged to run on symmetrical polygon courses.
" 7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Stator und mit einem konzentrisch hierzu angeordneten Rotor, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelmagnete segmentartig einen geschlossenen Ring aufbauen, mit dem ein konzentrisch innerer oder konzentrisch äußerer Anker zu-"7. Electrical machine according to one of the preceding claims with a stator and with a rotor arranged concentrically therewith, so that the individual magnets form a closed ring in segments, with which a concentrically inner or concentrically outer armature is connected.
3" sammnenwirkt. 3 "has a collective effect.
8. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Dauermagnet-Segmentring an seiner den Polflächen abgewandten Seite einem Eisenrückschlußring versehen ist.8. Rotating electrical machine according to claim 7, so that the permanent magnet segment ring is provided on its side facing away from the pole faces with an iron yoke ring.
9. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehrere konzentrische Dauermagnet-Segmentringe mit dazwischenliegendem Ankerring vorgesehen sind.9. Rotating electrical machine according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t that several concentric permanent magnet segment rings are provided with an intermediate anchor ring.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelmagnete kreisringartig bezüglich der Magnetachse angeordnet sind und das i-te Magnetsegment in der Richtung10. Electrical machine according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the individual magnets are arranged in a ring shape with respect to the magnet axis and the i-th magnet segment in the direction
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
magnetisiert ist, wenn ein Magnetfeld außerhalb des Ringes zu erzeugen ist u in der Richtungis magnetized when a magnetic field is to be generated outside the ring u in the direction
?■- i-ψ? ■ - i-ψ
magnetisiert ist, wenn ein Magnetfeld innerhalb des Ringes entstehen soll, wobei n=0,l,2,.... für das äußere Feld und n=2,3,4,.... für das innere Feld f = Winkel, der durch die Verbindung des Schwerpunktes des i-ten Magn sektors mit der Achse des Motors und einem beliebigen, aber feste Radiusvektor gegeben ist; i,= Winkel,der im gleichen Drehsinn und von der gleichen Winkel-Null- Lage ausgehend wie y zu zählen ist. is magnetized if a magnetic field is to arise within the ring, where n = 0, 1, 2, .... for the outer field and n = 2,3,4, .... for the inner field f = angle, which is given by the connection of the center of gravity of the i-th Magn sector with the axis of the motor and an arbitrary but fixed radius vector; i, = angle to be counted in the same direction of rotation and from the same zero angle position as y.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Breite eines Einzelmagneten ausgedrückt als Sektorwinkel kleiner als "/2(n+l) bei äußeren Feldern und kleiner als // /2(n-l) bei inneren Feldern ist.11. Electrical machine according to claim 10, characterized in that the width of a single magnet expressed as a sector angle is less than " / 2 (n + l) for external fields and less than // / 2 (nl) for internal fields.
12. Elektrische Maschine, nach einem der Ansprüche 1-11, d' a~d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite der Einzelmagnete untereinander gleich oder unterschielich is12. Electrical machine, according to one of claims 1-11, d 'a ~ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the width of the individual magnets with each other is the same or different
,10, 10th
13. Rotierende elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß jeder Magnetpol (N,S) zwei Magnetsegmente mit symmetrisch im Winkel 15 zur Polachse angestellten Magnetisierungsvektoren aufweist.13. Rotating electrical machine according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e that each magnetic pole (N, S) has two magnet segments with symmetrically at an angle 15 to the pole axis magnetization vectors.
14. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Mittelabschnitt zwischen zwei Magnetpolen eines Polpaares wenigstens 20 ein Magnetsegment mit im wesentlichen in tangentialer Richtung verlaufendem Magnetisierungsvektor angeordnet ist.14. A rotating electrical machine according to claim 13, so that at least 20 a magnet segment with a magnetization vector running essentially in the tangential direction is arranged in the central section between two magnetic poles of a pole pair.
15. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 7 - 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,15. Rotating electrical machine according to one of claims 7-11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
25 daß jeder Magnetpol wenigstens einen Magnetsektor mit radial verlaufendem Magnetisierungsvektor aufweist.25 that each magnetic pole has at least one magnetic sector with a radially extending magnetization vector.
16. Rotierende elektrische Maschine nach den Ansprüchen 14 und 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,16. Rotating electrical machine according to claims 14 and 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
30 daß an jedem Pol mehrere, insbesondere drei Magnetsegmente zur einer Gruppe zusammengefaßt sind, die mit Zwischenraum zur nächsten Gruppe angeordnet si 30 that at each pole several, in particular three magnet segments are combined to form a group, which is arranged with a gap to the next group
17. Rotierende elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß. der Anker (16) konzentrisch innerhalb des Ringmagnetaufbaus angeordnet ist.17. Rotating electrical machine according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that. the armature (16) is arranged concentrically within the ring magnet structure.
5: 5 :
18.. Rotierende elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche d*a"d u r c h g e k e n n ze i c h n e t , daß der Anker (18) konzentrisch außerhalb des Ringmagnetaufbaus angeordnet ist.18 .. Rotating electrical machine according to one of the preceding claims d * a ", that the armature (18) is arranged concentrically outside the ring magnet assembly.
1010
19. Elektrische Maschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Ausbildung als magnetische Zentraldrehkupplung ein äußerer und ein19. Electrical machine, according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that when designed as a magnetic central rotary coupling an outer and a
* innerer- Dauermagnet-Segmentring-mit gleicher Anzahl der Magnetpole 15 vorgesehen sind, wobei die Anzahl der jedem Pol entsprechenden Segmente - entweder gleich oder unterschiedlich ist. * Inner permanent magnet segment ring with the same number of magnetic poles 15 are provided, the number of segments corresponding to each pole being either the same or different.
20. Rotierende elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,20. Rotating electrical machine according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
20. daß.- sie zwei Dauermagneterregersysteme und eine Wicklung zwischen den beiden Ringen besitzt, wobei das äußere und das 'innere Ringsystem mit oder ohne Eisenrückschluß ausgelegt sind und die Anzahl der jedem Pol entsprechenden Segmente entweder gleich oder unterschiedlich ist.20. dass.- it has two permanent magnet excitation systems and a winding between the two rings, the outer and the ' inner ring system being designed with or without iron yoke and the number of segments corresponding to each pole being either the same or different.
251 21. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Ausbildung als Linearmotor mit Permanentmagneten eine lineare Anordnung von Einzelmagneten vorgesehen ist, deren Magnetisierungen so zueinander angeordnet sind, daß sie das Magnetfeld entweder nach251 21. Electrical machine according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that in the case of training as a linear motor with permanent magnets a linear arrangement of individual magnets is provided, the magnetizations of which are arranged in such a way that they either follow the magnetic field
30 oben oder nach unten verdrängen, wobei an der den Polflächen abgewandten Seite fakultativ ein Eisenrückschluß angebracht ist. 30 at the top or at the bottom, with an iron yoke optionally attached to the side facing away from the pole faces.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5280209A (en) * 1989-11-14 1994-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Permanent magnet structure for use in electric machinery
DE19508384A1 (en) * 1995-03-13 1996-09-26 Baumueller Nuernberg Gmbh Magnet arrangement in magnetic bar for electric linear motor
RU2458421C2 (en) * 2010-10-26 2012-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Multipolar magnetic system
KR101493795B1 (en) 2008-07-22 2015-02-16 아레파 빈트 게엠베하 Permanently excited synchronous machine

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4216938A1 (en) * 1992-05-22 1993-11-25 Philips Patentverwaltung Permanent magnet excited electric motor - has radial cross=section of soft magnetic yoke areas dimensioned w.r.t. the cross=section of the pole cores
US5861696A (en) * 1996-09-04 1999-01-19 Quantum Corporation Methods and apparatus for improved DC motors and magnetic clutches
IT1320322B1 (en) 2000-04-28 2003-11-26 Filippis Pietro De PERMANENT MAGNET BRUSHLESS MOTOR.
GB0310639D0 (en) * 2003-05-08 2003-06-11 Corac Group Plc Rotary electric machine
WO2008074954A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-26 Valeo Equipements Electriques Moteur Rotating electric machine, in particular for the starter of an automotive vehicle
FR2910193B1 (en) * 2006-12-15 2010-10-15 Valeo Equip Electr Moteur ROTATING ELECTRIC MARKET, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE STARTER
FR2910192B1 (en) * 2006-12-15 2010-05-28 Valeo Equip Electr Moteur ROTATING ELECTRIC MACHINE, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE STARTER
FR2920259B1 (en) * 2007-08-22 2015-03-27 Valeo Equip Electr Moteur ROTATING ELECTRIC MACHINE, ESPECIALLY FOR A MOTOR STARTER
DE102007056116B4 (en) * 2007-11-15 2011-12-29 Compact Dynamics Gmbh Permanent-magnet electric machine
FR2932619B1 (en) * 2008-06-13 2015-11-13 Valeo Equip Electr Moteur ROTATING ELECTRIC MACHINE, IN PARTICULAR MOTOR VEHICLE STARTER
US8310123B2 (en) * 2008-07-28 2012-11-13 Direct Drive Systems, Inc. Wrapped rotor sleeve for an electric machine
DE102014203477A1 (en) * 2014-02-26 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement comprising a magnetic coupling and use of such an arrangement
DE102015210032A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Multiphase transversal flux machine
EP3451498A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-06 Lakeview Innovation Ltd. Multipolar rotor with loaf-shaped permanent magnets
DE102020111036A1 (en) 2020-04-23 2021-10-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotor topology with heterogeneously magnetized surface magnets, electrical machine and motor vehicle

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3168686A (en) * 1958-12-24 1965-02-02 Philips Corp Permanent magnet
DE1538800A1 (en) * 1965-06-03 1969-10-23 Garrett Corp Electric machine
US3768054A (en) * 1972-04-03 1973-10-23 Gen Electric Low flux leakage magnet construction
GB1428164A (en) * 1973-03-16 1976-03-17 Inst Wlokiennictwa Apparatus for the contactless handling of objects
FR2353165A1 (en) * 1976-05-28 1977-12-23 Klaus Union Franz PERMANENT MAGNET PUMP
GB1541211A (en) * 1974-11-12 1979-02-28 Pa Management Consult Electro - magnetic machines
US4355236A (en) * 1980-04-24 1982-10-19 New England Nuclear Corporation Variable strength beam line multipole permanent magnets and methods for their use

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3168686A (en) * 1958-12-24 1965-02-02 Philips Corp Permanent magnet
DE1538800A1 (en) * 1965-06-03 1969-10-23 Garrett Corp Electric machine
US3768054A (en) * 1972-04-03 1973-10-23 Gen Electric Low flux leakage magnet construction
GB1428164A (en) * 1973-03-16 1976-03-17 Inst Wlokiennictwa Apparatus for the contactless handling of objects
GB1541211A (en) * 1974-11-12 1979-02-28 Pa Management Consult Electro - magnetic machines
FR2353165A1 (en) * 1976-05-28 1977-12-23 Klaus Union Franz PERMANENT MAGNET PUMP
US4355236A (en) * 1980-04-24 1982-10-19 New England Nuclear Corporation Variable strength beam line multipole permanent magnets and methods for their use

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Revue Generale de l'Electricite, Nr. 3, Marz 1987, (Paris, FR) J.P. Pouillange: "Moteurs cylindriques a aimants permanents: de bonnes performances aux moyennes et grandes vitesses", Seiten 62-64 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5280209A (en) * 1989-11-14 1994-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Permanent magnet structure for use in electric machinery
DE19508384A1 (en) * 1995-03-13 1996-09-26 Baumueller Nuernberg Gmbh Magnet arrangement in magnetic bar for electric linear motor
KR101493795B1 (en) 2008-07-22 2015-02-16 아레파 빈트 게엠베하 Permanently excited synchronous machine
RU2458421C2 (en) * 2010-10-26 2012-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Multipolar magnetic system

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DE3730615A1 (en) 1989-03-30

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