DE10144585A1

DE10144585A1 - Composite rotor for electrical machines has tangentially magnetized rectangular magnet per pole lying in a trapezoidal groove and enclosed by non-magnetic material in groove

Info

Publication number: DE10144585A1
Application number: DE2001144585
Authority: DE
Inventors: Vlado Ostovic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-04-30

Abstract

The device has a tangentially magnetized magnet (11) per pole lying in a trapezoidal groove. The rectangular magnet is enclosed by non-magnetic material in the groove. Alternatively, the rotor can have two tangentially magnetized magnets per pole that are arranged one above the other in the radial direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, Möglichkeiten zu schaffen, die von Permanentmagneten induzierte Ständerspannung in einer elektrischen Maschine nach Bedarf zu variieren. Diese Aufgabe wird durch Sonderkonstruktionen des Läufers gelöst. Als Ständer dieser Maschine kann jeder Dreh- oder Wechselstromständer benutzt werden. Der Betrag wie auch die Phasenverschiebung von jedem Phasenstrom sollten jedoch kontrollierbar sein. The object of this invention is to create possibilities by Permanent magnet induced stator voltage in an electrical machine Need to vary. This task is accomplished by special designs of the runner solved. Any three-phase or AC stand can be used as a stand for this machine to be used. The amount as well as the phase shift of each phase current should however be controllable.

Die Grundprinzipien der Flußkontrolle in permanentmagneterregten Synchronmaschinen sind schon in DE 198 14 759, DE 199 43 274 und DE 199 46 648 erläutert worden. Hier werden sie vertieft und an andere Läufergeometrien erweitert, und zwar mit dem Ziel, das Herstellungsverfahren für Läufer zu vereinfachen, und/oder die Flußkontrolle zu verbessern. The basic principles of flow control in permanent magnet excited Synchronous machines are already in DE 198 14 759, DE 199 43 274 and DE 199 46 648 have been explained. Here they are deepened and to other rotor geometries expanded, with the aim of increasing the manufacturing process for runners simplify, and / or improve flow control.

Kompositläufer für elektrische MaschinenComposite runner for electrical machines

Ein Läuferpol einer permanenterregten Synchronmaschine mit Kompositläufer ist in Fig. 1 dargestellt. Die Polsegmente aus weichmagnetischem Material 1 tragen den magnetischen Fluß aus dem tangential magnetisierten Permanentmagnet 3 weiter in den Ständer. Die Permanentmagnete 3 befinden sich in trapezförmigen Nuten aus unmagnetischem Material 2, dessen Rolle es ist, eine räumlich steuerbare Ummagnetisierung der Magnete 3 mit dem Ständerstrom zu ermöglichen. Der vom Ständerstrom erzeugte Ummagnetisierungsfluß ist am stärksten auf der inneren Seite des Läufers, wo die Breite des unmagnetischen Materials 2 am kleinsten ist, und am schwächsten auf der Oberfläche des Läufers, wo das unmagnetische Material 2 am breitesten ist. A rotor pole of a permanently excited synchronous machine with a composite rotor is shown in FIG. 1. The pole segments made of soft magnetic material 1 carry the magnetic flux from the tangentially magnetized permanent magnet 3 further into the stand. The permanent magnets 3 are located in trapezoidal grooves made of non-magnetic material 2 , the role of which is to enable spatially controllable remagnetization of the magnets 3 with the stator current. The magnetic flux generated by the stator current is strongest on the inner side of the rotor, where the width of the non-magnetic material 2 is smallest, and weakest on the surface of the rotor, where the non-magnetic material 2 is widest.

Ein Pol eines Kompositläufers einer permanentmagneterregten Synchronmaschine ist in Fig. 2 dargestellt. Die Polsegmente aus weichmagnetischem Material 4 tragen den magnetischen Fluß aus Permanentmagneten 5 und 6. Das magnetische Material für die Magnete 5 ist so gewählt, daß sie mit Ständerstrom einfach ummagnetisiert werden können. Das magnetische Material, wie auch die Maße der Magnete 6 sollten so gewählt werden, daß diese Magnete unter keinen Umständen ummagnetisiert werden können. Damit ist ermöglicht, daß im Gegensatz zum Läufer in Fig. 1, nur ein Teil des Läuferflusses durch den Ständerstrom geändert werden kann, nämlich derjenige, der von Magneten 5 erzeugt wird. Der von Magneten 6 erzeugte Fluß bleibt in allen Betriebspunkten vom Ständerstrom unberührt. A pole of a composite rotor of a permanent magnet excited synchronous machine is shown in FIG. 2. The pole segments made of soft magnetic material 4 carry the magnetic flux from permanent magnets 5 and 6 . The magnetic material for the magnets 5 is chosen so that they can be easily remagnetized with stator current. The magnetic material, as well as the dimensions of the magnets 6 should be chosen so that these magnets can under no circumstances be remagnetized. This makes it possible that, in contrast to the rotor in FIG. 1, only part of the rotor flux can be changed by the stator current, namely that which is generated by magnets 5 . The flux generated by magnets 6 remains unaffected by the stator current in all operating points.

Ein Pol eines Kompositläufers einer permanentmagneterregten Synchronmaschine in Fig. 3 enthält Polsegmente aus weichmagnetischem Material 7, einen Permanentmagnet 10, der nicht unmagnetisierbar ist, einen Permanentmagnet 9 der mit Ständerstrom ummagnetisiert werden kann, und trapezförmige unmagnetische Segmente 8. Das magnetische Material für Magnete 9 ist so gewählt, daß sie mit Ständerstrom einfach ummagnetisiert werden können. Das magnetische Material, wie auch die Maße der Magnete 10 sollten so gewählt werden, daß diese Magnete unter keinen Umständen ummagnetisiert werden können. Damit ist gesichert, daß nur ein Teil des Läuferflusses durch den Ständerstrom geändert werden kann, nämlich derjenige, der von Magneten 9 erzeugt wird. Der von Magneten 10 erzeugte magnetische Fluß bleibt in allen Betriebspunkten vom Ständerstrom unberührt. A pole of a Kompositläufers a permanent magnet synchronous machine in Fig. 3 includes pole segments of soft magnetic material 7, a permanent magnet 10 which is not unmagnetisierbar, a permanent magnet 9 can be re-magnetized by the stator current, and trapezoidal nonmagnetic segments 8. The magnetic material for magnets 9 is chosen so that they can be easily remagnetized with stator current. The magnetic material, as well as the dimensions of the magnets 10 should be chosen so that these magnets can under no circumstances be remagnetized. This ensures that only part of the rotor flux can be changed by the stator current, namely that which is generated by magnets 9 . The magnetic flux generated by magnets 10 remains unaffected by the stator current in all operating points.

Ein vierpoliger Kompositläufer einer permanentmagneterregten Synchronmaschine ist in Fig. 4 dargestellt. Er enthält einen tangential magnetisierten Magnet 11 pro Pol, flußführende Segmente 12 und unmagnetische Barrieren 13. Der ganze Läufer ist an Welle 14 befestigt. Der vom Ständerstrom erzeugte magnetische Fluß kann im Kompositläufer in Fig. 4 nur durch flußführende Segmente 12 fließen. Wenn die Phasenverschiebung des Ständerstroms geändert wird, ändert sich gleichzeitig die Flußverteilung im Läufer, und zwar so, daß die Magnetisierung der Permanentmagnete 11 in radialer Richtung variiert werden kann. Mit entsprechend hohen Beträgen des Ständerstroms kann bei gegebenem Leistungsfaktor nur ein Teil der Magnete 11 gezielt ummagnetisiert werden, und die Magnetisierung vom Rest des magnetischen Materials bleibt unverändert. A four-pole composite rotor of a permanent magnet-excited synchronous machine is shown in FIG. 4. It contains a tangentially magnetized magnet 11 per pole, flux-carrying segments 12 and non-magnetic barriers 13 . The whole rotor is attached to shaft 14 . The magnetic flux generated by the stator current can only flow in the composite rotor in FIG. 4 through flux-carrying segments 12 . If the phase shift of the stator current is changed, the flux distribution in the rotor changes at the same time, in such a way that the magnetization of the permanent magnets 11 can be varied in the radial direction. With correspondingly large amounts of the stator current, only a part of the magnets 11 can be specifically remagnetized for a given power factor, and the magnetization of the rest of the magnetic material remains unchanged.

Claims

1. The rotor of a permanent magnet synchronous machine, characterized in that it has a tangentially magnetized magnet per pole, which lies in a trapezoidal groove.

2. The rotor according to claim 1, characterized in that the magnet is rectangular, and the material around the magnet in the trapezoidal groove is non-magnetic.

3. The rotor of a permanent magnet synchronous machine, thereby characterized in that he magnetized two tangentially, in the radial direction superimposed magnets per pole.

4. The rotor according to claim 3, characterized in that one magnet per pole rectangular, and the other is trapezoidal.

5. The rotor according to claim 3, characterized in that both magnets per Pole are rectangular, and that is one of the magnets in the trapezoidal part of the groove lies.

6. The runner according to claim 5, characterized in that the material around the magnet in the trapezoidal part of the groove is non-magnetic.

7. The rotor of a permanent magnet synchronous machine, thereby characterized in that it has a tangentially magnetized magnet per pole, and that the magnetic flux through each pole with the help of flux Controlled segments of magnetic material and non-magnetic barriers becomes.

8. The runner according to claim 7, characterized in that each flow leading Segment its beginning at the magnetic surface, and its end at Has runner circumference, with the direction of flux-carrying segments is predominantly radial.

9. The runner according to claim 7, characterized in that two adjacent flux-carrying segments with a non-magnetic barrier from each other are separated.