DE102009021703A1 - Verbesserte Axialflussmaschine - Google Patents

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Abstract

Bei einer elektrischen Axialflussmaschine, aufweisend einen Ständer und einen Läufer, wobei entweder der Ständer eine Spulenanordnung aufweist und der Läufer mit Permanentmagnet-Elementen versehen ist, oder der Läufer eine Spulenanordnung aufweist und der Ständer mit Permanentmagnet-Elementen versehen ist, ist der Ständer unter Bildung eines Luftspaltes von dem Läufer beabstandet angeordnet, hat jedes der Magnetfluss-Joche mehrere zueinander benachbarte Magnetfluss-Pole, hat die Spulenanordnung wenigstens eine von Magnetfluss-Jochen zumindest teilweise umgriffene hohlzylindrische Wicklung, haben die Magnetfluss-Pole jeweils eine zu den Permanentmagnet-Elementen jenseits des Luftspaltes hin orientierte Außenseite, haben zueinander in Umfangsrichtung benachbarte Permanentmagnet-Elemente jeweils eine zu dem Luftspalt hin abwechselnde magnetische Orientierung, sind in bestimmten Positionen des Läufers relativ zum Ständer wenigstens einige der Magnetfluss-Pole zumindest teilweise zu den Permanentmagnet-Elementen fluchtend ausgerichtet, sind die Magnetfluss-Joche aus mehreren Ringzylindersegmenten gebildet, ist in Richtung einer Mittellängsachse der Magnetfluss-Joche zwischen einander benachbarten Magnetfluss-Jochen jeweils eine Tragscheibe für die Ringzylindersegmente der Magnetfluss-Joche angeordnet, wobei die Tragscheibe Einrichtungen zur mechanischen Positionierung wenigstens zweier Ringzylindersegmente hat, einen thermischen Pfad zu einer Wärmesenke bildet und elektrisch ...

Description

  • Hintergrund
  • Vorgestellt wird eine Axialflussmaschine in Form einer permanenterregten elektrischen Maschine mit verbesserter Herstellbarkeit, höherer Effizienz und geringeren Kosten als bekannte Axialflussmaschinen. Insbesondere geht es um eine Axialflussmaschine mit einem Ständer und einem Läufer, von denen einer, zum Beispiel der Ständer, eine Spule zur Magnetfelderzeugung und der andere, zum Beispiel der Läufer, Permanentmagnet-Elemente zur Interaktion mit dem erzeugten Magnetfeld hat.
  • Begriffsdefinitionen
  • Unter dem Begriff ”elektrische Maschine” sind hier sowohl motorisch als auch generatorisch betriebene Maschinen verstanden, als auch Maschinen, die zwischen diesen beiden Betriebsarten wechselnd betrieben werden. Dabei ist es für die hier vorgestellte Anordnung unerheblich, ob eine solche Maschine als Innenläufermaschine oder als Außenläufermaschine ausgestaltet ist.
  • Stand der Technik
  • Die DE 195 47 159 A1 zeigt eine Transversalflussmaschine mit Leiterringen, die von U-förmigen, weichmagnetischen Körpern von drei Seiten umschlossen sind, wobei ein magnetischer Kreis von weich- und/oder hartmagnetischen Teilen periodisch geschlossen wird. Diese Teile sind durch zwei, radial außerhalb der Leiterringe angeordnete Luftspalte vom jeweiligen U-förmigen, weichmagnetischen Körper getrennt. Die magnetisch aktiven Teile des Rotors oder Stators sind teilweise axial innerhalb der Enden der U-förmigen weichmagnetischen Körper angeordnet.
  • Aus der EP 0 952 657 A2 ist eine Transversalflussmaschine mit einer Statoranordnung in einem Statorgehäuse bekannt, in dem ein sich in Umlaufrichtung erstreckendes Polsystem mit U-förmigem Querschnitt angeordnet ist. In der Ausnehmung zwischen den Schenkeln des U-förmigen Querschnitts ist eine sich in Umlaufrichtung erstreckende Ringwicklung aufgenommen. Eine Rotoranordnung hat Reihen von abwechselnd angeordneten Permanentmagneten und Weicheisen-Rückflusselementen. Statorseitig ist jeweils zwischen der Ringwicklung und der Rotoranordnung ein Tragring vorgesehen, der an beiden Randbereichen Ausnehmungen zur Aufnahme von in Richtung der Rotoranordnung vorstehenden Zähnen des Polsystems aufweist. Der Tragring dient zur Stabilisierung des Polsystems und der Ringspule. Jedes Pol system besteht aus einem ringförmigen Poljoch und zwei in dessen seitlichen Bereichen daran anschließenden Polringen. Die Polringe haben in ihren poljochseitigen Randbereichen Einschnitte oder Schlitze.
  • Aus der DE 39 04 516 C1 ist eine permanentmagnet-erregte elektrische Maschine bekannt, deren Polringe mit angeformten Polzähnen, Außenstator und Innenstator aus Segmentblechen zusammenzusetzen sind, die jeweils aus gegeneinander isolierten Blechen bestehen. Die Segmentbleche erstrecken sich beispielsweise über ein Sechstel des Umfangs.
  • Aus der DE 10 2005 036 041 A1 ist eine permanenterregte elektrische Maschine bekannt mit einem Ständer und einem Läufer, wobei entweder der Ständer eine Spulenanordnung aufweist und der Läufer mit Permanentmagnet-Elementen versehen ist, oder der Läufer eine Spulenanordnung aufweist und der Ständer mit Permanentmagnet-Elementen versehen ist. Zwischen dem Ständer und dem Läufer ist ein Luftspalt gebildet, der von den Permanentmagnet-Elementen und mit auf diese in bestimmten Positionen ausgerichteten magnetisch leitenden Zähnen des Ständers begrenzt ist. Die Spulenanordnung hat wenigstens eine hohlzylindrische Wicklung. Dieser Ständer oder dessen Teile können aus Blechen oder Blechabschnitten aufgebaut sein, oder aus zu der entsprechenden Gestalt gepressten und/oder gesinterten Eisenpartikeln geformt sein. Auch Mischformen dieser beiden Varianten sind beschrieben, bei denen Übergangsbereiche von radial orientierten Blechabschnitten zu axial orientierten Blechabschnitten aus gepressten und gesinterten Eisenpartikeln geformt sind.
  • Aus der DE 699 27 564 T2 ist ein Klauenpol-Dynamo für ein Fahrrad bekannt, bei dem das Statorjoch aus Reineisen-Magnetstahlblechen geformt ist.
  • Zugrunde liegendes Problem
  • Ziel ist es, eine kompakt bauende und hocheffiziente elektrische Maschine bereit zu stellen, die eine hohe Leistungsdichte bei für die Serienfertigung optimiertem Aufbau hat.
  • Lösung
  • Um dieses Ziel zu erreichen wird hier eine elektrische Axialflussmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Diese Axialflussmaschine hat einen Ständer und einen Läufer. Entweder hat der Ständer eine Spulenanordnung und der Läufer ist mit Permanentmagnet-Elementen versehen ist oder der Läufer hat eine Spulenanordnung und der Ständer ist mit Permanentmagnet-Elementen versehen. Der Ständer ist unter Bildung eines Luftspaltes von dem Läufer beabstandet angeordnet. Jedes der Magnetfluss-Joche hat (innere oder äußere) Seitenbereiche mit Magnetfluss-Polen. Die Spulenanordnung kann wenigstens eine von Magnetfluss-Jochen zumindest teilweise umgriffene hohlzylindrische Wicklung haben. Die Wicklung kann eine oder mehrere Windungen haben. Die Magnetfluss-Pole haben jeweils eine zu den Permanentmagnet-Elementen jenseits des Luftspaltes hin orientierte Außen- oder Innen-)seite. Zueinander in Umfangs- oder Umlaufrichtung des Läufers benachbarte Permanentmagnet-Elemente können jeweils zu dem Luftspalt hin magnetisch abwechselnd orientiert sein. In einigen Positionen des Läufers relativ zum Ständer können wenigstens einige der Magnetfluss-Pole zumindest teilweise mit den Permanentmagnet-Elementen fluchten. Die Magnetfluss-Joche sind aus wenigstens einem oder mehreren Ringzylindersegmenten gebildet. In Richtung einer Mittellängsachse der Magnetfluss-Joche zwischen einander benachbarten Magnetfluss-Jochen ist jeweils eine Tragscheibe aus thermisch gut leitendem Material vorgesehen. Die oder jede Tragscheibe weist Einrichtungen zur mechanischen Positionierung wenigstens zweier Ringzylindersegmente auf und bildet einen thermischen Pfad zu einer Wärmesenke. Zwischen der Tragscheibe und jedem an ihr positionierten Ringzylindersegment ist eine Isolierschicht zur elektrischen Isolierung angeordnet.
  • Vorteile, Ausgestaltungen und Weiterbildungen
  • Diese Anordnung hat gegenüber bekannten Axialflussmaschinen den Vorteil, dass sie sehr kompakt, mechanisch sehr stabil und hoch effizient ist, da sie durch die Tragscheibe(n) die Magnetfluss leitenden Teile des Joches und indirekt auch die Spulenanordnung gut entwärmt. In die Tragscheibe können auch die durch die Magnetkraft hervorgerufenen Kräfte sowie die durch das Umlaufen des Rotors hervorgerufenen Drehmomente eingeleitet werden. Außerdem erfordern die segmentierten Ringteile des Magnetfluss-Joches für ihre Herstellung einen geringeren Aufwand als komplette Ringe mit großem Durchmesser. Durch die Segmentierung kann auch die Wirbelstrombildung verringert sein. Die Isolierschicht kann entweder an der Tragscheibe angebracht sein oder an dem Ringzylindersegment angebracht sein oder als zwischen den beiden Komponenten angeordnete, nicht an einer der beiden Komponenten anhaftende Schicht ausgestaltet sein.
  • Bei Ringen kleinen Durchmessers (zum Beispiel im Bereich von wenigen Zentimetern bis etwa 15 cm oder 20 cm) ist es auch möglich das Magnetfluss-Joch als einen einzigen durchgehenden Ring, ggf. mit einer Unterbrechung entlang seines Umfangs auszugestalten.
  • Die segmentierten Ringteile des Magnetfluss-Joches können an der Außenwand oder an der Innenwand eines magnetisch nicht wirksamen Rohres (zum Beispiel aus Aluminium) herum angeordnet sein. An der entsprechenden anderen Wand (also der Innenwand bzw. der Außenwand) kann die Wärmesenke zum Beispiel in Form einer Fluidkühlung vorgesehen sein, bei der Kohlenwasserstoff, (zum Beispiel Öl oder Alkohol), Wasser, Luft oder dergl. durch einen oder mehrere entsprechend geformte Kanäle strömt.
  • Jede Tragscheibe kann als durchgehende kreisringförmige Scheibe aus einem Material mit guter Wärmeleitung, wie Aluminium oder dergl. gebildet sein. Ein Aspekt ist dabei, dass die Tragscheiben aus magnetisch nicht oder wenig wirksamem Material gebildet sind. Ein weiterer Aspekt kann sein, dass die Tragscheiben zwischen zwei Magnetfluss-Jochen angeordnet ist, die jeweils unterschiedliche Spulenanordnungen umgreifen. Weiterhin kann jeweils an beiden Stirnseiten der Magnetfluss-Joche ebenfalls eine Tragscheibe vorgesehen sein, die in diesem Fall nur mit einem Magnetfluss-Joch verbunden ist.
  • Jede Tragscheibe kann – durch entsprechende Formgebung und/oder durch andere Maßnahmen – gegen Verdrehen gesichert an einem Träger angeordnet sein. Der Träger kann ein magnetisch nicht wirksames Rohr sein, auf das die (ebenfalls aus magnetisch nicht wirksamem Material bestehende) Tragscheibe aufgeschrumpft oder anders verdrehgesichert gehalten sein kann. Als Einrichtungen zur mechanischen Positionierung der Ringzylindersegmente an der Tragscheibe können Ausnehmungen, Erhebungen, oder Vertiefungen für kraft- und/oder formschlüssige Verbindung vorgesehen sein, die zum Zusammenwirken mit korrespondierend gestalteten Einrichtungen an den Ringzylindersegmenten ausgebildet sind. Die Tragscheibe kann in radialer Richtung, aber auch in Umfangsrichtung, profiliert sein. Bei einer Variante ist der Tragring an seinem dem Tragrohr näheren Rand dicker als an seinem dem Tragrohr ferneren Rand.
  • Die Wärmesenke kann in einer Variante in dem Träger(rohr) angeordnet und als Fluidkühlung, als Peltieremelent-Anordnung, oder dergl. ausgebildet sein.
  • Jedes der Ringzylindersegmente kann eine Aufnahmestelle für zumindest einen Abschnitt der jeweiligen Tragscheibe aufweisen. Die Aufnahmestelle ist in diesem Fall so dimensioniert und an dem Ringzylindersegment so angeordnet, dass ein Entwärmen des Ringzylindersegmentes ermöglicht ist. Ein magnetischer Fluss längs einer Richtung einer Mittellängsachse der Magnetfluss-Joche durch diese ist dabei zumindest weitgehend unbeeinträchtigt.
  • Die Tragscheibe überdeckt in radialer Richtung etwa 10% bis etwa 80%, vorzugsweise etwa 25% bis etwa 40% der radialen Erstreckung des Ringzylindersegmentes.
  • Jedes der Ringzylindersegmente kann wenigstens eine (in axialer Richtung des Magnetfluss-Joches gerichtete) Stirnfläche aufweisen, mit der es wenigstens einem anderen der Ringzy lindersegmente zugewandt ist, wobei die/jede Stirnfläche eine Stufe aufweisen kann, so dass bei einander zugewandten Ringzylindersegmenten zwischen deren jeweiligen Stirnflächen ein Zwischenraum gebildet ist.
  • Weiterhin kann jedes der Ringzylindersegmente zwei (in Umfangsrichtung des Magnetfluss-Joches gerichtete) Seitenflächen aufweisen, mit denen es in Umfangsrichtung des Magnetfluss-Joches wenigstens einem anderen der Ringzylindersegmente zugewandt ist, wobei die Seitenflächen zweier aneinander angrenzender Ringzylindersegmente elektrisch gegeneinander isoliert sind.
  • Zum zumindest teilweisen Umgreifen der Spulenanordnung können aufeinander zu gerichtete Ringzylindersegmente einander mit ihren jeweiligen Stirnflächen teilweise in Umfangsrichtung der Magnetfluss-Joche überlappen. Als aufeinander zu gerichtete Ringzylindersegmente sind dabei solche verstanden, deren jeweilige Magnetfluss-Pole versetzt zwischen einander greifen. Damit wird das Auftreten von induzierten Strömen in Umfangsrichtung des Ständers bzw. von nennenswertem axialem magnetischem Fluss durch die Tragscheiben so gut wie vollständig ausgeschlossen. Jedes Magnetfluss-Joch kann einteilig oder mehrteilig, zum Beispiel zweiteilig, dreiteilig, vierteilig, fünfteilig, sechsteilig, siebenteilig, achteilig, etc. aus einem Reineisenblech mit einer Materialdicke zwischen etwa 1.5 Millimeter und etwa 5 Millimeter hergestellt sein wobei alle dazwischen liegenden Werte als hier offenbart gelten. Die Magnetfluss-Joche können auch aus gepresstem, gesintertem Reineisenpulver oder aus eisenhaltigem Pulver hergestellt sein.
  • Die Ringzylindersegmente können als Gleichteile gestaltet sein. Dies verringert den Fertigungsaufwand. Da die Segmente kompakter sind als ein vollständiger Magnet-Jochring, erfordert das Herstellen der Segmente im Pressverfahren auch nur Presseinrichtungen geringerer Presskraft.
  • Wenn der Ständer die Spulenanordnung trägt und der Läufer mit den Permanentmagnet-Elementen versehen ist, vermeidet dies die Notwendigkeit bewegter (zum Beispiel rotierender) Stromübergänge auf eine im Läufer vorhandene Spulenanordnung.
  • Der Luftspalt zwischen den Magnetfluss-Polen und den Permanentmagnet-Elementen kann zwischen etwa 0,1 Millimeter und etwa 1,5 Millimeter oder mehr betragen, wobei auch alle dazwischen liegenden Werte als hier offenbart gelten.
  • Die Seitenbereiche der Magnetfluss-Joche können voneinander beabstandete Stege haben, welche die Magnetfluss-Pole bilden. Stege eines Magnetfluss-Joches können dabei soweit von einander beabstandet sein, dass sie und entsprechend geformte Stege eines gegenüber befindlichen Magnetfluss-Joches wie Finger zweier Hände ineinander greifen. Stege eines Magnetfluss-Joches können eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt haben. Es ist auch möglich, ihnen eine sich zu ihren Enden hin in der Breite und/oder der Höhe verjüngende Gestalt zu geben. Diese Formgebung verringert oder minimiert die magnetischen Streuflüsse zwischen benachbarten Stegen der Magnetfluss-Joche.
  • Jedes Magnetfluss-Joch hat einen im Wesentlichen ebenen Bodenbereich mit einer zentralen Öffnung, um jedes Magnetfluss-Joch drehsicher auf einem Ständerträger anzuordnen. Dazu ist die Öffnung im Querschnitt nicht kreisrund und der Ständerträger als im Querschnitt annähernd gegengleich geformter Zylinder ausgestaltet. Der Ständerträger ist ein zylindrisches Rohr, das aus magnetisch nicht wirksamem Material (zum Beispiel Aluminium oder dergl.) geformt ist.
  • Die Permanentmagnet-Elemente können als Press-, Guss- oder Schnitt-Teile aus einer AlNi- oder AlNiCo-Legierung, aus Barium- oder Strontiumferrit, aus einer SmCo-, oder NdFeB-Legierung gebildet sein. Damit sind Energieprodukte (BH)max von Permanentmagneten im Bereich von etwa 30 bis etwa 300 Kilojoule/Kubikmeter – auch im erhöhten Temperaturbereich von etwa 150 bis etwa 180 Grad Celsius – erreichbar.
  • Die Permanentmagnet-Elemente können auch als Bauteile aus magnetischen Pulverteilchen eingebettet in temperaturbeständige Kunststoffbinder enthaltend zum Beispiel Polyamid, Polyphensulfid, Duroplast, Epoxidharz, oder dergl. gebildet sein. Es kann sich bei dem Kunststoffbinder auch um Methacrylatklebstoff, Epoxidharzklebstoff, Polyurethanklebstoff, Phenolharzklebstoff, Epoxidharz mit Faserverstärkung, oder hydrophobiertes Epoxidgießharz handeln.
  • Des Weiteren können die Permanentmagnet-Elemente eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt haben. Sie können eine Gestalt haben, die im Wesentlichen mit der Gestalt der Stege der Magnetfluss-Joche übereinstimmt; sie können in der Draufsicht zum Luftspalt hin also rechteckig, trapez- oder dreieck-, bzw. rautenförmig, oder dergl. sein. Dabei kann zum Erreichen eines im Spaltmaß im Wesentlichen konstanten Luftspaltes die Kontur der Magnetfluss-Joche (konkav oder konvex) gegengleich in die Permanentmagnet-Elemente eingearbeitet sein.
  • In dem Gehäuse der Axialflussmaschine oder außen daran angebracht kann eine elektronische Steuereinheit vorgesehen sein, die mit einer Stromversorgung zu verbinden und mit einem Positions- oder Winkelsollsignal zu speisen ist, und die mit einem Drehbewegungen der Axialflussmaschine erfassenden Drehpositions- oder Drehwinkelgeber zu verbinden ist, um die Spulenanordnung entsprechend anzusteuern. Auch eine sensorlose Pollageerfassung ist möglich.
  • Zur Bildung der Spulenanordnung können Kupferlackdraht, Kupferflachbänder, oder Kupferlitzen bestehend aus lackisolierten Einzelleitern verwendet werden, die miteinander verdrillt oder verflochten sind. Mit derartigen Litzen kann der Erhöhung des Leiterwiderstandes bei höheren Frequenzen entgegengewirkt werden.
  • Die Spulenanordnung kann in einem magnetisch nicht wirksamen Spulenkörper (zum Beispiel aus Kunststoff) aufgenommen sein, der einen bis zu einer Elektronikplatine im Innern oder außerhalb der Axialflussmaschine reichenden Anschlusskanal aufweist. Dies erleichtert die Montage erheblich.
  • Jedes der Magnetfluss-Joche kann mehrere zueinander benachbarte Magnetfluss-Pole aufwiesen, die entlang des Umfangs, außer an einer Stelle, an der ein Magnetfluss-Pol fehlt, gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Anstatt eines fehlenden Magnetfluss-Pols können auch mehrere Magnetfluss-Pole und/oder Teile eines Magnetfluss-Pols weggelassen werden, je nachdem, welchen Raumbedarf der Anschlusskanal bzw. die Anschlussleitung in Umfangsrichtung hat. Durch diese Ausgestaltung kann an der Stelle, an der der Magnetfluss-Pol fehlt, der Anschlusskanal von dem Kunststoffspulenkörper zwischen den Magnetfluss-Polen zu der Elektronikplatine führen.
  • Vorgestellt wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit Permanentmagnet-Elementen. Dieses Verfahren hat folgende Schritte:
    Bereitstellen eines weichmagnetischen Tragkörpers;
    Aufbringen einer die Position der Permanentmagnet-Elemente festlegenden Matrix auf den Tragkörper;
    Einfügen der Permanentmagnet-Elemente in die Matrix auf dem Tragkörper;
    Beschichten des Tragkörpers und der Permanentmagnet-Elemente mit einer zumindest eine Lage aufweisenden, magnetisch nicht wirksamen, die Permanentmagnet-Elemente zumindest teilweise aufnehmenden Tragschicht; und
    Entfernen des Tragkörpers.
  • Der Schritt des Aufbringens einer die Position der Permanentmagnet-Elemente festlegenden Matrix auf den Tragkörper kann das Aufbringen eines Rasters zum Beispiel aus Wachs, aus Kunststoff, oder dergl. umfassen. Wenn das Raster aus Kunststoff, aus Papier, Karton, oder dergl. geformt ist, können die Permanentmagnet-Elemente beim Aufbringen der Matrix bereits in dieser eingefasst sein, oder erst nachträglich durch einen Platzierschritt in die Matrix eingesetzt werden, wenn diese sich bereits auf dem Tragkörper befindet.
  • Die Matrix kann dabei die Position der Permanentmagnet-Elemente sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung des Tragkörpers festlegen. Es ist auch möglich, dass die Matrix die Position der Permanentmagnet-Elemente lediglich in Längsrichtung des Tragkörpers festlegt, während die Position der Permanentmagnet-Elemente in Umfangsrichtung sich dadurch einstellt, dass sich die Permanentmagnet-Elemente gegenseitig abstoßen und dabei in Umfangsrichtung auf dem weichmagnetischen Tragkörper verrutschen und dabei jeweils gleiche Abstände zueinander einnehmen. Dies erfordert einen reibungsarmen Kontakt der Permanentmagnet-Elemente mit dem weichmagnetischen Tragkörper.
  • Der Schritt des Entfernen des Tragkörpers kann das Verlorengeben der Matrix umfassen.
  • Der Schritt des Aufbringens der Matrix auf den Tragkörper kann das Aufbringen einer Matrix umfassen, welche die Position der Permanentmagnet-Elemente in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung des Tragkörpers festlegt.
  • In einer anderen Variante werden die Permanentmagnet-Elemente nicht als einzelne Magnetelemente in die Matrix auf den Tragkörper gebracht. Vielmehr sind entweder Ringe oder Stäbe mit in ihrer (Umfangs- bzw. Längs-)Erstreckung abwechselnder Magnetisierung versehen, so dass sich die Handhabung und Anbringung vereinfacht. Ungeachtet des Umstandes, ob es sich um einzelne Magnetelemente oder um abwechselnd magnetisierte Ringe oder Stäbe handelt, können diese erst kurz vor ihrer Montage an dem Tragkörper abschnitts- oder zonenweise mit entsprechender Polarisierung aufmagnetisiert werden.
  • Um die zur Aufmagnetisierung notwendigen, hohen magnetischen Feldstärken bereitzustellen, sind Induktoren erforderlich, die hohe Stromdichten bei geringem Bauraum bzw. seitlichen Abmessungen tragen können. Da herkömmliche Kupferinduktoren diese Anforderungen kaum erfüllen können, können auf einen Keramikträger, zum Beispiel aus Siliziumnitrid, aufgebrachte Kupferleitungen verwendet werden. Der Keramikträger kann sehr effizient an der von der Kupferleitungen abgewandten Seite oder mit darin verlaufenden Kühlkanälen gekühlt werden. Damit erlaubt eine derartige Anordnung auch sehr feine Strukturen zu magne tisieren, also eine sehr feine Polteilung (viele Nord-Süd-Magnete pro Streckeneinheit) zu realisieren.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auch auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.
  • 1 ist eine schematische Längsschnittdarstellung einer Axialflussmaschine.
  • 2 ist eine schematische seitliche Teildarstellung von Magnetfluss-Jochen.
  • 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Ringzylindersegmentes eines Magnetfluss-Joches.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Magnetfluss-Joches von oben.
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines Magnetfluss-Joches von unten.
  • 6 zeigt eine schematische vergrößerte Schnittdarstellung eines Magnetfluss-Joches mit zwei ineinander gesetzten Segmenten und einer darin aufgenommenen Spulenanordnung.
  • 7 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Tragscheibe.
  • 8 ist eine schematische Schnittdarstellung durch zwei benachbarte Magnetfluss-Joche mit jeweils zwei ineinander gesetzten Segmenten und darin aufgenommenen Spulenanordnungen, wobei die Segmente der Magnetfluss-Joche durch Tragscheiben an einem Tragrohr gehalten sind.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine als Axialflussmaschine ausgestaltete elektrische Maschine in Form einer Außenläufermaschine. Die Axialflussmaschine 10 hat einen Ständer 12 und einen Läufer 14. Der Läufer 14 hat einen becherförmigen Träger 14a für Permanentmagnet-Elemente N, S. Der Ständer 12 hat mehrere (hier zwei) Spulenanordnungen 28. Jede Spulenanordnung 28 des Ständers 12 hat eine kreisringzylindrische Wicklung und ist von zwei im Wesentlichen kreisringförmigen Magnetfluss-Jochen 30 umgriffen. Jedes der kreisringförmigen Magnetfluss-Joche 30 hat Seitenbereiche mit Magnetfluss-Polen 32. Die Außenseiten der Magnetfluss-Pole 32 sind zu den in Permanentmagnet-Elementen N, S des Läufers 14 hin orientiert.
  • Zwischen dem Läufer 14 und dem Ständer 12 ist ein ringzylindrischer Luftspalt 16 gebildet. Die magnetische Orientierung zueinander benachbarter Permanentmagnet-Elemente N, S des Läufers 14 ist zu dem Luftspalt 16 hin jeweils abwechselnd. In bestimmten Positionen des Läufers 12 relativ zum Ständer 14 sind die Permanentmagnet-Elemente N, S mit den Magnetfluss-Pole 32 des Läufers 12 fluchtend ausgerichtet. Die Permanentmagnet-Elemente sind hier zum Beispiel aus einer SmCo- oder NdFeB-Legierung gebildet. Die Magnetfluss-Joche 30 haben mehrere Segmente und sind als Press-/Sinterteile aus Reineisenpulver ausgebildet. Mit dem Läufer 14 ist eine Abtriebswelle 26 drehfest verbunden, zum Beispiel verschweißt.
  • Wie in den Fig. zu sehen ist, haben die Magnetfluss-Joche 30 im Querschnitt eine etwa U-förmige Gestalt mit einem äußeren und einem inneren Seitenbereich 32, 34, die zusammen mit einem zwischen diesen befindlichen ebenen Verbindungsbereich 36 das U-förmige Profil ergeben. In der vorliegenden Variante sind die äußeren Seitenbereiche 34 der Magnetfluss-Joche 30 als an ihrem Umfang angeformte Vielzahl voneinander beabstandeter Stege ausgestaltet, welche die Magnetfluss-Pole 34 bilden. Die Stege 34 eines Magnetfluss-Joches 20 sind soweit voneinander beabstandet, dass sie und entsprechend geformte Stege 34 eines dagegen gerichteten Magnetfluss-Joches 30 finger- oder krallenartig ineinander greifen und so die Spulenanordnung 28 an ihrer Außenseite umgreifen und einfassen. Jedes Magnetfluss-Joch 30 hat so einen im Wesentlichen ebenen Bodenbereich 36 mit einer zentralen Öffnung 38. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Gesamtanordnung kann neben der Spulenanordnung 28 zwischen die Magnetfluss-Joche 20 ein keilförmiger Ring 48 aus elastisch verformbarem Kunststoff eingelegt sein, der bei der Montage in axialer Richtung zusammengepresst wird (siehe 6).
  • Jedes der ringförmigen Magnetfluss-Joche 30, 30' ist aus mehreren, hier sechs, Ringzylindersegmenten 30a, 30b, ... 30f gebildet (siehe 2, 3). Zwischen einander benachbarten Magnetfluss-Jochen 30, 30' ist jeweils eine Tragscheibe 40 für die Ringzylindersegmente 30a, 30b, ... 30f der Magnetfluss-Joche angeordnet. Die Tragscheibe 40 hat Einrichtungen in Form von Ausnehmungen, Erhebungen 40' oder Vertiefungen 40''. In 7 sind nur einige der an jeder Tragscheibe 40 in regelmäßigen Abständen entlang des gesamten Umfangs an der Oberseite und der Unterseite vorgesehenen Erhebungen 40' oder Vertiefungen 40'' veranschaulicht. Sie reichen im montierten Zustand der Tragscheibe mit den Magnetfluss-Jochen in entsprechend dimensionierte Ausnehmungen 35 der Ringzylindersegmente 30a, 30b, ... 30f und dienen zur mechanischen Positionierung der Ringzylindersegmente 30a, 30b, ... 30f in radialer und in Umfangsrichtung. An den beiden Stirnseiten des Stapels aus Magnetfluss-Jochen 30, 30' ist ebenfalls jeweils eine Tragscheibe 40 angeordnet.
  • Jede Tragscheibe 40 ist zur Sicherstellung einer hohen mechanischen Stabilität der Gesamtanordnung der Magnetfluss-Joche 20, 20' als durchgehende kreisringförmige Scheibe ausgestaltet. Um die Magnetfluss-Joche 20, 20' – und die von ihnen eingefassten Spulenanordnungen 28 – während des Betriebes gut zu entwärmen, sind die Tragscheiben 40 aus einem Material mit guter Wärmeleitung, wie Aluminium oder dergl. gebildet ist. Weiterhin sind die Tragscheiben 40 aus magnetisch nicht oder wenig wirksamem Material gebildet – auch hier für ist Aluminium gut geeignet. Schließlich sind die Tragscheiben 40 jeweils zwischen zwei Magnetfluss-Jochen 20, 20' angeordnet, die jeweils unterschiedliche Spulenanordnungen 14, 14' umgreifen. Da die Tragscheibe 40 aus Aluminium eloxiert ist, wirkt sie außerdem auch elektrisch isolierend. Die Tragscheibe 40 kann auch mit Kunststoff, Lack, Glas, oder einem anderen elektrisch isolierenden aber Wärme gut leitenden Stoff beschichtet sein. Es ist auch möglich, die Magnetfluss-Joche 20, 20' mit einem dieser Stoffe zu beschichten, oder eine separate Isolierschicht zwischen die Magnetfluss-Joche 20, 20' und die Tragscheibe 40 einzubringen.
  • Jede Tragscheibe 40 ist gegen Verdrehen gesichert an einem Träger 42 angeordnet, der in den gezeigten Varianten ein Tragrohr 42 ist. Zum Sichern dient in der in 7 veranschaulichten Variante eine Nut 44 in der Tragscheibe 40, in die ein gegengleich geformter Vorsprung am (inneren oder äußeren) Umfang des Träger(rohr)s 42 eingreift. Alternativ dazu (siehe 1) kann auch eine Längsnut 44' in dem Träger 42 vorgesehen sein, in die ein gegengleich geformter Vorsprung 46' am (inneren oder äußeren) Umfang der Tragscheibe 40 eingreift.
  • Das Tragrohr 42 ist mit Kanälen 50 zur Durchleitung von Kühlflüssigkeit ausgestattet, damit über die Tragscheiben 40 abgeleitete Verlustwärme aus den Magnetfluss-Jochen 20 abgeführt werden kann. Dazu ist die Tragscheibe 40 in engem Wärme leitendem Kontakt mit den Magnetfluss-Jochen 20 ohne dabei die Magnetflussführung durch die Magnetfluss-Joche 20 nennenswert zu beeinträchtigen. Die Tragscheibe 40 reicht in der gezeigten Variante in radialer Richtung etwa 1/3 der radialen Erstreckung des Ringzylindersegmentes 20 von der Tragrohrwand. In der hier veranschaulichten Variante hat die Tragscheibe einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs von der Tragscheibe zu der Tragrohrwand kann der Querschnitt der Tragscheibe auch keilförmig sein, wobei die der Tragrohrwand zugewandte Flanke der Tragscheibe größer ist als die zwischen die Magnetfluss-Joche 20 reichende Flanke (siehe 8).
  • Jedes der Ringzylindersegmente 30a, 30b, ... 30f hat an seinem radial innen liegenden Seitenbereich 34 eine Stirnfläche 34a, in die an einem Ende eine Stufe 34b eingearbeitet ist (siehe 3). Wenn in montiertem Zustand der Ringzylindersegmente die Stirnflächen 34a einander zugewandt sind, entsteht zwischen deren jeweiligen Stirnflächen 34a ein Zwischenraum 37. Weiterhin hat jedes der Ringzylindersegmente zwei Seitenflächen 38a, 38b, mit denen es in Umfangsrichtung des Magnetfluss-Joches 20 jeweils einem anderen der Ringzylindersegmente zugewandt. Dabei sind die Seitenflächen 38a, 38b zweier aneinander angrenzender Ringzylindersegmente elektrisch gegeneinander isoliert, indem ein Luftspalt 39 zwischen ihnen vorgesehen ist. Nachdem die Ringzylindersegmente mit den in ihnen aufgenommenen Spulenanordnungen fertig montiert sind, können die Luftspalte und die Zwischenräume 37, aber auch andere Hohlstellen in der Anordnung mit Harz oder Klebstoff ausgefüllt werden.
  • Die Ringzylindersegmente sind als Gleichteile gestaltet. Ringzylindersegmente, deren Magnetfluss-Joche fingerartig ineinander greifen sind einander mit ihren jeweiligen Stirnflächen teilweise in Umfangsrichtung der Magnetfluss-Joche überlappend (etwa nach Art einer Ziegelmauerung) angeordnet, was die mechanische Stabilität der Gesamtanordnung weiter erhöht.
  • Die Permanentmagnet-Elemente N, S sind aus einem Magnetwerkstoff gebildet und haben eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt.
  • Die Spulenanordnung ist als Ringzylinderspule aus Litzen, bestehend aus miteinander verdrillten oder verflochtenen lackisolierten Einzelleitern, in einem Spulenkörper 50 aus Kunststoff gewickelt. Der Spulenkörper 50 hat einen Anschlusskanal 52, der von der Außenseite des Spulenkörpers 50 bis zu einer Steuerungs-Elektronikplatine 54 außerhalb der Axialflussmaschine reicht. Entlang des Umfangs der Magnetfluss-Joche fehlt jeweils an einer gleichen Stelle ein Magnetfluss-Pol. Dort führt der Anschlusskanal 52 von dem Kunststoffspulenkörper 50 zwischen den Magnetfluss-Polen zu der Steuerungs-Elektronikplatine 54.
  • Zur Bildung der Spulenanordnung können Litzen bestehend aus lackisolierten, miteinander verdrillten oder verflochtenen Einzelleitern verwendet werden. Dies wirkt der Erhöhung des Leiterwiderstandes bei höheren Frequenzen entgegen. In einem elektrischen Leiter entstehen durch magnetische Felder des Wechselstromes Wirbelströme, die dem Stromfluss entgegenwirken. Diese Wirbelströme nehmen bei höheren Frequenzen zu. Zum Gleichstromwiderstand addiert sich demnach ein von der Frequenz abhängiger Wechselstrom-Wirkwider stand. Die Wirbelstromverluste sind beim Grund der durch die Magnetfluss-Joche gebildeten Nut am größten und nehmen nach außen zum Luftspalt hin ab. Um die vorgenannten Verluste so gering wie möglich zu halten, wird der Leiterquerschnitt reduziert, was weniger Wirbelstromverluste hervorruft und führt dafür mehrere Leiter parallel. Um die Strom-Asymmetrie der einzelnen Leiter auszugleichen, werden die Leiter miteinander verdrillt oder verseilt. Die Verdrillung ist so gewählt, dass über die Länge der Litze gesehen die Position eines Drahtes gleichmäßig zwischen dem Nutgrund und der Nutöffnung abwechselt.
  • Der Einzelleiterquerschnitt sollte mit steigender Frequenz abnehmen; im Bereich um 1 kHz sollte der Einzelleiterquerschnitt etwa 0.4 mm betragen. Zur Verbesserung des Füllfaktors (Rauminhalt des Wickelraumes bezogen auf den Rauminhalt der elektrischen Leiters) setzt man vorzugsweise Litzen mit rechteckigem Profil ein. Der Füllfaktorgewinn ergibt sich aus der Verdichtung der Litze, der besseren Füllung des Wickelraumes durch die Rechteckgeometrie. Der Einzelleiter kann eine oder mehrere Umspinnungen/Umflechtungen mit unterschiedlichen Garnen, z. B. Polyamid, Baumwolle, Glas, Polyester, Aramid, usw. haben. Auch können eine oder mehrere Bandagierungen mit Polyesterfolien, Polyimidfolien, Aramidpapier, Glasbänder, etc. eingesetzt sein. Isolationen aus klebebeschichteten Folien wie Polyester und Polyimid werden wärmebehandelt, um eine gut verklebte Isolation zu erreichen. Kombinationen der vorgenannten Maßnahmen sind ebenfalls einsetzbar. Anstelle der Litzen kann auch eine massive Kupferleitung aus einem Kupferband die Wicklung bilden. Auch hierbei kann die Leitung verdrillt werden. Das Kupferband sollte in Richtung der Nut dünn sein.
  • Zur Herstellung einer Permanentmagnetanordnung für die vorstehend beschriebene elektrischen Axialflussmaschine wird vorgeschlagen, einen magnetisch wirksamen zylindrischen Tragkörper, zum Beispiel ein Rohr aus Eisen, bereitzustellen. Je nach dem, ob bei der Axialflussmaschine die Permanentmagnetanordnung in einer Außenläufer- oder in einer Innenläuferkonfiguration umlaufen soll, ist der Außendurchmesser oder der Innendurchmesser des Rohres auf den Durchmesser der Magnetfluss-Joche einschließlich des Luftspaltes abzustimmen. Auf in Innen- oder Außenwand des Rohres wird dann eine die Position der Permanentmagnet-Elemente in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung festlegenden Matrix auf den Tragkörper aufgebracht. Diese Matrix kann aus Wachs, aus Papier, aus Kunststoff, oder dergl. sein. Entweder sind die Permanentmagnet-Elemente in abwechselnder – schachbrettartiger – Orientierung bereits in die Matrix eingesetzt, wenn die Matrix auf den Tragkörper aufgebracht wird. Alternativ können die Permanentmagnet-Elemente auch in die Matrix eingebracht werden, wenn sich diese bereits auf dem Tragkörper befindet.
  • Anschließend wird der Tragkörper mit der Matrix und den Permanentmagnet-Elementen mit einer zumindest eine Lage aufweisenden, magnetisch nicht wirksamen, die Permanentmagnet-Elemente zumindest teilweise aufnehmenden Tragschicht umgeben. Dazu kann das bestückte Tragrohr in eine Gieß- oder Spritzform gebracht werden, die je nach Außen- oder Innenläuferkonfiguration das Tragrohr umgibt oder in dieses eingeführt wird. Dann wird die Tragschicht aufgebracht (gegossen oder gespritzt). Nach dem Aushärten wird das Tragrohr von der Gieß- oder Spritzform getrennt und das die ausgehärtete Tragschicht mit den Permanentmagnet-Elementen von dem Tragkörper entfernt. Die Matrix ist somit als verlorenes Formteil ausgestaltet.
  • Die Matrix legt in einer Variante die Position der Permanentmagnet-Elemente sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung des Tragkörpers festlegen. In einer anderen Variante legt die Matrix lediglich die Position der Permanentmagnet-Elemente in Längsrichtung des Tragkörpers fest. Die Position der Permanentmagnet-Elemente in Umfangsrichtung stellt sich bei dieser Variante dadurch ein, dass sich die Permanentmagnet-Elemente gegenseitig abstoßen und dabei in Umfangsrichtung auf dem weichmagnetischen Tragkörper verrutschen. Dazu ist der Kontakt der Permanentmagnet-Elemente mit dem weichmagnetischen Tragkörper reibungsarm realisiert, indem zum Beispiel der Tragkörper mit einem reibungsverringernden Belag (Tetraflouräthylen oder dergl.) beschichtet ist.
  • In einer anderen Variante werden die Permanentmagnet-Elemente nicht als einzelne Magnetelemente in die Matrix auf den Tragkörper gebracht, sondern als Ringe mit in ihrer Umfangserstreckung abwechselnder Magnetisierung versehen. Die einzelnen Ringe werden dann auf den Tragkörper auf- oder in den Tragkörper eingeschoben. Alternativ zu den Ringen können dies auch langgestreckte Stäbe oder Schraubenwendelabschnitte sein. Die einzelnen Magnetelemente oder die magnetisierten Ringe oder Stäbe können erst kurz vor ihrer Montage an dem Tragkörper abschnitts- oder zonenweise mit entsprechender Polarisierung aufmagnetisiert werden.
  • Dazu dienen Induktoren, die hohe Stromdichten bei geringem Bauraum bzw. seitlichen Abmessungen tragen können. Diese Induktoren haben auf einen Keramikträger, zum Beispiel aus Siliziumnitrid, aufgebrachte Kupferleitungen. Der Keramikträger kann an der von der Kupferleitungen abgewandten Seite (mit Wasser, Öl, flüssigem Stickstoff oder dergl.) gekühlt werden. Damit ist eine sehr feine Polteilung der Magnetelemente zu realisieren.
  • Die vorstehend erläuterten Details sind zwar im Zusammenhang dargestellt; sie sind jedoch auch unabhängig von einander und auch frei miteinander kombinierbar.
  • Die in den Fig. gezeigten Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (24)

  1. Elektrische Axialflussmaschine (10), aufweisend einen Ständer (12) und einen Läufer (14), wobei – entweder der Ständer (12) eine Spulenanordnung (14) aufweist und der Läufer (10) mit Permanentmagnet-Elementen (N, S) versehen ist, oder der Läufer eine Spulenanordnung aufweist und der Ständer mit Permanentmagnet-Elementen versehen ist, – der Ständer (12) unter Bildung eines Luftspaltes (16) von dem Läufer (14) beabstandet angeordnet ist, – jedes der Magnetfluss-Joche (20) mehrere zueinander benachbarte Magnetfluss-Pole (24) aufweist, – die Spulenanordnung (28) wenigstens eine von Magnetfluss-Jochen (20) zumindest teilweise umgriffen ist, – die Magnetfluss-Joche (20, 20') aus mehreren Ringzylindersegmenten (30a, 30b, ... 30f) gebildet sind, – in Richtung einer Mittellängsachse (M) der Magnetfluss-Joche (20) zwischen einander benachbarten Magnetfluss-Jochen (20) jeweils eine Tragscheibe (40) für die Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) der Magnetfluss-Joche (20) angeordnet ist, wobei – die Tragscheibe (40) – Einrichtungen zur mechanischen Positionierung wenigstens zweier Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) aufweist, und – einen thermischen Pfad zu einer Wärmesenke bildet, wobei – zwischen der Tragscheibe (40) und jedem an ihr positionierten Ringzylindersegment (30a, 30b, ... 30f) eine elektrisch isolierend wirkende Schicht angeordnet ist.
  2. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach Anspruch 1, bei dem die Isolierschicht entweder an der Tragscheibe (40) angebracht ist, oder an dem Ringzylindersegment (30a, 30b, ... 30f) angebracht ist, oder als zwischen der Tragscheibe (40) angebracht und dem Ringzylindersegment (30a, 30b, ... 30f) angeordnete Schicht ausgestaltet ist elektrisch isolierend wirkt.
  3. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jede Tragscheibe (40) • als durchgehende kreisringförmige Scheibe aus einem Material mit guter Wärmeleitung, wie Aluminium oder dergl. gebildet ist, und/oder • aus magnetisch nicht oder wenig wirksamem Material gebildet ist, und/oder • zwischen zwei Magnetfluss-Jochen (20, 20') angeordnet ist, die jeweils unterschiedliche Spulenanordnungen (28) umgreifen.
  4. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der jede Tragscheibe (40) • gegen Verdrehen gesichert an einem Träger (42) angeordnet ist, und/oder • als Einrichtungen zur mechanischen Positionierung der Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) Ausnehmungen, Erhebungen, oder Vertiefungen für kraft- und/oder formschlüssige Verbindung aufweist, die zum Zusammenwirken mit korrespondierend gestalteten Einrichtungen an den Ringzylindersegmenten (30a, 30b, ... 30f) ausgebildet sind.
  5. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Wärmesenke in dem Träger (42) angeordnet ist und als Fluidkühlung, als Peltieremelent-Anordnung, oder dergl. ausgebildet ist.
  6. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jedes der Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) eine Aufnahmestelle für zumindest einen Abschnitt der jeweiligen Tragscheibe (40) aufweist wobei die Aufnahmestelle so dimensioniert und an dem Ringzylindersegment (30a, 30b, ... 30f) so angeordnet ist, dass ein Entwärmen des Ringzylindersegmentes (30a, 30b, ... 30f) ermöglicht ist und/oder ein magnetischer Fluss in Richtung einer Mittellängsachse (M) der Magnetfluss-Joche (20) durch diese zumindest weitgehend unbeeinträchtigt ist.
  7. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Tragscheibe (40) in radialer Richtung etwa 10% bis etwa 80%, vorzugsweise etwa 25% bis etwa 40% der radialen Erstreckung der Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) überdeckt.
  8. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jedes der Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) eine Stirnfläche (34a) aufweist, mit der es wenigstens einem anderen der Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) zugewandt ist, und wobei die Stirnfläche (34a) eine Stufe (34b) aufweist, so dass bei einander zugewandten Ringzylindersegmenten (30a, 30b, ... 30f) zwischen deren jeweiligen Stirnflächen (34a) ein Zwischenraum (35) gebildet ist.
  9. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jedes der Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) zwei Seitenflächen (38a, 38b) aufweist, mit denen es in Umfangsrichtung des Magnetfluss-Joches (20) wenigstens einem anderen der Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) zugewandt ist, und wobei die Seitenflächen (38a, 38b) zweier aneinander angrenzender Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) elektrisch gegeneinander isoliert sind.
  10. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) als Gleichteile gestaltet sind und/oder zum zumindest teilweisen Umgreifen der Spulenanordnung (28) aufeinander zu gerichtete Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) einander mit ichren jeweiligen Stirnflächen (34a) teilweise in Umfangsrichtung der Magnetfluss-Joche (20) überlappen.
  11. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ringzylindersegmente (30a, 30b, ... 30f) aus eisenhaltigem Pulver gepresst sind.
  12. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Permanentmagnet-Elemente (N, S) aus einer AlNi- oder AlNiCo-Legierung, aus Barium- oder Strontiumferrit, aus einer SmCo-, oder NdFeB-Legierung, auch eingebettet in Kunststoffbinder enthaltend Polyamid, Polyphensulfid, Duroplast, Epoxidharz, oder dergl. gebildet sind.
  13. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Permanentmagnet-Elemente (N, S) eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweisen.
  14. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spulenanordnung (28) aus Litzen, bestehend aus miteinander verdrillten oder verflochtenen lackisolierten Einzelleitern, gebildet ist.
  15. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spulenanordnung (28) in einem magnetisch nicht wirksamen Spulenkörper aufgenommen ist, der einen Anschlusskanal aufweist, der bis zu einer Elektronikplatine im Innern oder außerhalb der Axialflussmaschine (10) reicht.
  16. Elektrische Axialflussmaschine (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei jedes der Magnetfluss-Joche (20) mehrere zueinander benachbarte Magnetfluss-Pole (24) aufweist, die entlang des Umfangs, außer an einer Stelle, an der ein Magnetfluss-Pol fehlt, gleichmäßig verteilt angeordnet sind, so dass an der Stelle, an der der Magnetfluss-Pol fehlt, der Anschlusskanal von dem Kunststoffspulenkörper zwischen den Magnetfluss-Polen zu der Elektronikplatine führt.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit Permanentmagnet-Elementen, mit den Schritten – Bereitstellen eines weichmagnetischen Tragkörpers, – Aufbringen einer die Position der Permanentmagnet-Elemente festlegenden Matrix auf den Tragkörper, – Einfügen der Permanentmagnet-Elemente in die Matrix auf dem Tragkörper, – Beschichten des Tragkörpers und der Permanentmagnet-Elemente mit einer zumindest eine Lage aufweisenden, magnetisch nicht wirksamen, die Permanentmagnet-Elemente zumindest teilweise aufnehmenden Tragschicht, und – Entfernen des Tragkörpers.
  18. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit den Schritten des Anspruchs 16, wobei der Schritt des Aufbringens einer die Position der Permanentmagnet-Elemente festlegenden Matrix auf den Tragkörper, das Aufbringen eines Rasters aus Papier, aus Wachs, aus Kunststoff, oder dergl. umfasst.
  19. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit einem der Schritte der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Schritt des Entfernen des Tragkörpers von der Permanentmagnet-Anordnung das Verlorengebens der Matrix umfasst.
  20. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit einem der Schritte der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Schritt des Aufbringens der Matrix auf den Tragkörper das Aufbringen einer Matrix umfasst, welche die Position der Permanentmagnet-Elemente in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung des Tragkörpers festlegt.
  21. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit einem der Schritte der Ansprüche 16 bis 20, bei dem die Matrix die Position der Permanentmagnet-Elemente sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung des Tragkörpers festlegt, oder die Matrix die Position der Permanentmagnet-Elemente in einer (Längs-)Richtung des Tragkörpers festlegt und die Position der Permanentmagnet-Elemente in einer anderen (Umfangs-)Richtung sich dadurch einstellt, dass sich die Permanentmagnet-Elemente gegenseitig abstoßen und dabei in Umfangsrichtung auf dem weichmagnetischen Tragkörper verrutschen.
  22. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit einem der Schritte der Ansprüche 16 bis 21, bei dem die Permanentmagnet-Elemente als Ringe mit in ihrer (Umfangserstreckung abwechselnder Magnetisierung versehen werden und dann die einzelnen Ringe dann auf den Tragkörper auf- oder in den Tragkörper eingeschoben werden.
  23. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit einem der Schritte der Ansprüche 16 bis 21, bei dem die Permanentmagnet-Elemente als langgestreckte Stäbe oder Schraubenwendelabschnitte ausgestaltet werden, die vor ihrer Montage an dem Tragkörper abschnitts- oder zonenweise mit entsprechender Polarisierung aufmagnetisiert werden.
  24. Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer elektrischen Axialflussmaschine mit dem Schritt des Anspruchs 23, bei dem die Permanentmagnet-Elemente mittels Induktoren hergestellt werden, die auf einen Keramikträger aus Siliziumnitrid aufgebrachte Kupferleitungen haben und deren Keramikträger an der von den Kupferleitungen abgewandten Seite gekühlt wird.
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