DE102011089417B4

DE102011089417B4 - Active part for an electrical machine with a connecting fiber

Info

Publication number: DE102011089417B4
Application number: DE102011089417.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Ballauf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: DE102011089417A1

Abstract

Aktivteil (1, 21, 41, 51, 58, 61, 62, 63, 81) für eine elektrische Maschine (30, 80), das eine Anordnung von Schichten aufweist, wobei die Anordnung
– eine erste magnetisch aktive Schicht (2, 22, 42, 52) und
– eine durch Fasern (3) verstärkte Schicht (4, 44, 74, 441) aufweist, die an der ersten magnetisch aktiven Schicht (2) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die erste magnetisch aktive Schicht (2, 22, 42, 52) Aussparungen (7, 9, 27, 29, 87, 89, 871, 872, 89, 891, 892) aufweist,
– die erste magnetisch aktive Schicht (2, 22, 42, 52) zwischen einer ersten Aussparung (7, 27, 87, 871, 872) und einer zweiten Aussparung (9, 29, 529, 89, 891, 892) einen ersten Verbindungsbereich (10, 20) aufweist, um den eine durch die verstärkte Schicht (4, 44, 74, 441) verlaufende Verbindungsfaser (5, 55, 65, 501, 502, 651, 652) so angeordnet ist, dass die Verbindungsfaser (5, 55, 65, 501, 502, 651, 652) von einer ersten Seite (6) der ersten magnetisch aktiven Schicht (2, 22, 42, 52) durch die erste Aussparung (7, 27, 87, 871, 872) auf eine zweite Seite (8) der ersten magnetisch aktiven Schicht (2, 22, 42, 52) und von der zweiten Seite (8) der ersten magnetisch aktiven Schicht (2, 22, 42, 52) durch die zweite Aussparung (9, 29, 529, 89, 891, 892) auf die erste Seite (6) der ersten magnetisch aktiven Schicht (2, 22, 42, 52) in die verstärkte Schicht (4, 44, 74, 441) geführt ist.An active part (1, 21, 41, 51, 58, 61, 62, 63, 81) for an electric machine (30, 80) having an arrangement of layers, the arrangement
- A first magnetically active layer (2, 22, 42, 52) and
A layer (4, 44, 74, 441) reinforced by fibers (3), which is arranged on the first magnetically active layer (2),
characterized in that
The first magnetically active layer (2, 22, 42, 52) has recesses (7, 9, 27, 29, 87, 89, 871, 872, 89, 891, 892),
- The first magnetically active layer (2, 22, 42, 52) between a first recess (7, 27, 87, 871, 872) and a second recess (9, 29, 529, 89, 891, 892) has a first connection region (10, 20) around which a connecting fiber (5, 55, 65, 501, 502, 651, 652) passing through the reinforced layer (4, 44, 74, 441) is arranged such that the connecting fiber (5, 55, 65, 501, 502, 651, 652) from a first side (6) of the first magnetically active layer (2, 22, 42, 52) through the first recess (7, 27, 87, 871, 872) to one second side (8) of the first magnetically active layer (2, 22, 42, 52) and of the second side (8) of the first magnetically active layer (2, 22, 42, 52) through the second recess (9, 29, 529, 89, 891, 892) is guided on the first side (6) of the first magnetically active layer (2, 22, 42, 52) in the reinforced layer (4, 44, 74, 441).

Description

Die Erfindung betrifft ein Aktivteil für eine elektrische Maschine, das eine Anordnung von Schichten aufweist, wobei die Anordnung eine erste magnetisch aktive Schicht aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, die ein Aktivteil aufweist und ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivteils.The invention relates to an active part for an electrical machine, which has an arrangement of layers, wherein the arrangement has a first magnetically active layer. Furthermore, the invention relates to an electrical machine having an active part and a method for producing an active part.

Ein derartiges Aktivteil ist Bestandteil von elektrischen Maschinen, insbesondere in der Form eines Antriebsmotors oder Generators, die zur Energiewandlung eingesetzt werden.Such an active part is part of electrical machines, in particular in the form of a drive motor or generator, which are used for energy conversion.

Bei der Energiewandlung in der elektrischen Maschine treten im Aktivteil Kräfte auf, die auf elektromagnetisch passive Komponenten der elektrischen Maschine übertragen werden müssen.In the energy conversion in the electric machine occur in the active part forces that must be transferred to electromagnetically passive components of the electric machine.

Hierzu müssen das Aktivteil und eine Tragstruktur, die die Verbindung zwischen dem Aktivteil und den elektromagnetisch passiven Komponenten bildet, eine über die Lebensdauer der elektrischen Maschine zuverlässige Konstruktion sein. Dies bedeutet, dass die Kräfte innerhalb des Aktivteils und zwischen Aktivteil und Tragstruktur ohne Energieverluste übertragen werden, ohne dass dabei eine Schädigung des Aktivteils oder der Verbindung zwischen dem Aktivteil und der Tragstruktur auftritt.For this purpose, the active part and a support structure that forms the connection between the active part and the electromagnetically passive components must be a reliable construction over the life of the electrical machine. This means that the forces are transmitted within the active part and between active part and support structure without energy losses, without causing damage to the active part or the connection between the active part and the support structure occurs.

Die EP 0141 187 A1 beschreibt in diesem Zusammenhang ein Elektroblech zur Herstellung von lamellierten Eisenkernen für elektrische Maschinen, das mit einer dünnen, aushärtbaren Klebstoffschicht versehen ist. Auf einer oder auf beiden Oberflächen des Blechs ist ein netzartiges Stützskelett aus einem faserförmigen, den Klebstoff aufnehmenden Material aufgebracht, in dem die Klebstoffschicht mindestens teilweise verankert ist.The EP 0141 187 A1 describes in this context an electrical sheet for the production of laminated iron cores for electrical machines, which is provided with a thin, curable adhesive layer. On one or both surfaces of the sheet, a net-like supporting skeleton of a fibrous, the adhesive-receiving material is applied, in which the adhesive layer is at least partially anchored.

Weiterhin wurden hierfür im Maschinenbau übliche Verbindungen eingesetzt. Elektrobleche des Aktivteils können dabei über eine Presspassung zwischen zwei Anschlägen zusammengehalten werden und in ein Gehäuse eingepresst oder auf einen Rotor aufgepresst sein. Bei elektrischen Maschinen höherer Leistung weisen Blechpakete aus den Elektroblechen Bohrungen auf. Diese Bohrungen dienen dazu, das Blechpaket mit Schrauben oder Nieten zusammenzuhalten bzw. im Gehäuse oder auf dem Rotor der elektrischen Maschine zu befestigen.Furthermore, this usual connections were used in mechanical engineering. Electrical sheets of the active part can be held together by a press fit between two stops and pressed into a housing or pressed onto a rotor. In electrical machines of higher performance have laminated cores from the electrical sheets holes. These holes serve to hold the laminated core together with screws or rivets or to fix it in the housing or on the rotor of the electrical machine.

Die Verwendung einer Presspassung erfordert Materialien ausreichender Festigkeit. Die Verwendung von Schraub- oder Nietverbindungen erfordert neben einer ausreichenden Festigkeit der Schrauben der Blechpakete des Gehäuses und des Rotors der elektrischen Maschine einen zusätzlichen Platzbedarf. Die Materialien, wie z. B. Stahl, die aufgrund der Festigkeitsanforderungen eingesetzt werden müssen, weisen eine Masse auf, die zur Gesamtmasse der elektrischen Maschine beiträgt.The use of a press fit requires materials of sufficient strength. The use of screw or rivet requires in addition to a sufficient strength of the screws of the laminations of the housing and the rotor of the electric machine requires additional space. The materials, such. As steel, which must be used due to the strength requirements, have a mass that contributes to the total mass of the electric machine.

Eine elektrische Maschine ist umso effizienter, je höher ihre abgebbare Leistung im Verhältnis zu ihrer Masse bzw. im Verhältnis zu ihrem Volumen ist.An electric machine is more efficient, the higher their deliverable power in relation to their mass or in relation to their volume.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Aktivteil bereitzustellen, das die in einer elektrischen Maschine auftretenden Kräfte zuverlässig und effizient aufnimmt und an die elektromagnetisch passiven Komponenten der elektrischen Maschine weiterleiten kann.The invention is therefore based on the object to provide an active part that reliably and efficiently absorbs the forces occurring in an electrical machine and can forward to the electromagnetically passive components of the electrical machine.

Diese Aufgabe wird durch ein Aktivteil für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by an active part for an electrical machine with the features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Aktivteil weist eine Anordnung von Schichten auf, wobei die Anordnung

– eine erste magnetisch aktive Schicht und
– eine durch Fasern verstärkte Schicht aufweist, die an der ersten magnetisch aktiven Schicht angeordnet ist,
– wobei die erste magnetisch aktive Schicht Aussparungen aufweist,
– wobei die erste magnetisch aktive Schicht zwischen einer ersten Aussparung und einer zweiten Aussparung einen ersten Verbindungsbereich aufweist, um den eine durch die verstärkte Schicht verlaufende Verbindungsfaser so angeordnet ist, dass die Verbindungsfaser von einer ersten Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht durch die erste Aussparung auf eine zweite Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht und von der zweiten Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht durch die zweite Aussparung auf die erste Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht in die verstärkte Schicht geführt ist.

The active part according to the invention has an arrangement of layers, wherein the arrangement

A first magnetically active layer and
A fiber-reinforced layer disposed on the first magnetically active layer,
- wherein the first magnetically active layer has recesses,
Wherein the first magnetically active layer between a first recess and a second recess has a first connection region around which a connection fiber extending through the reinforced layer is arranged such that the connection fiber extends from a first side of the first magnetically active layer through the first recess a second side of the first magnetically active layer and from the second side of the first magnetically active layer is guided through the second recess on the first side of the first magnetically active layer in the reinforced layer.

Die Aufgabe wird auch durch eine elektrische Maschine nach Anspruch 12 gelöst.The object is also achieved by an electric machine according to claim 12.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst einen Stator, der ein erfindungsgemäßes Aktivteil aufweist oder einen Rotor, der ein erfindungsgemäßes Aktivteil aufweist.The electric machine according to the invention comprises a stator which has an active part according to the invention or a rotor which has an active part according to the invention.

Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivteils für eine elektrische Maschine gelöst.Furthermore, the object is achieved by a method for producing an active part for an electrical machine.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Aktivteils für eine elektrische Maschine

– werden die Fasern an der ersten magnetisch aktiven Schicht angeordnet und
– wird die Verbindungsfaser von der ersten Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht durch die erste Aussparung der ersten magnetisch aktiven Schicht auf eine zweite Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht geführt und von der zweiten Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht durch die zweite Aussparung der ersten magnetisch aktiven Schicht auf die erste Seite der ersten magnetisch aktiven Schicht in die verstärkte Schicht geführt.

In the inventive method for producing an active part for an electrical machine

- The fibers are arranged on the first magnetically active layer and
- The connecting fiber from the first side of the first magnetically active layer through the first recess of the first magnetically active layer is guided to a second side of the first magnetically active layer and guided from the second side of the first magnetically active layer through the second recess of the first magnetically active layer on the first side of the first magnetically active layer in the reinforced layer ,

Eine elektrische Maschine besitzt einen magnetischen Kreis, der Aktivteile aufweist. Aufgrund der in dem magnetischen Kreis zumindest im Betrieb der elektrischen Maschine vorhandenen Magnetfelder tritt eine Kraftwirkung auf die Aktivteile auf. Der magnetische Kreis ist mit mindestens einem elektrischen Stromkreis verkoppelt und eines der Aktivteile ist relativ zu dem anderen Aktivteil bewegbar. Damit kann durch Bewegen des bewegbaren Aktivteils mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden, die dem elektrischen Stromkreis entnommen werden kann. In umgekehrter Weise kann elektrische Energie im Stromkreis zur Bewegung des bewegbaren Aktivteils verwendet werden und so über das bewegbare Aktivteil mechanische Energie entnommen werden. Im Betrieb der elektrischen Maschine findet somit eine Energieumwandlung statt, die mit an den Aktivteilen angreifenden Kräften verbunden ist.An electric machine has a magnetic circuit having active parts. Due to the magnetic fields present in the magnetic circuit at least during operation of the electric machine, a force action is exerted on the active parts. The magnetic circuit is coupled to at least one electrical circuit and one of the active parts is movable relative to the other active part. Thus, mechanical energy can be converted into electrical energy by moving the movable active part, which can be removed from the electrical circuit. Conversely, electrical energy in the circuit can be used to move the movable active part and so mechanical energy can be removed via the movable active part. During operation of the electric machine, an energy conversion thus takes place, which is connected to forces acting on the active parts.

Die Aktivteile bilden im Betrieb der elektrischen Maschine magnetische Pole. Ein magnetischer Pol ist ein Ort, in dessen Umgebung die magnetische Feldstärke besonders hoch ist. Dies wird bei den Aktivteilen dadurch erreicht, dass die Aktivteile eine bestimmte geometrische Form aufweisen und/oder ein Material umfassen, welches magnetisch besser leitend ist als die Umgebung des magnetischen Pols. Ein Teil eines magnetischen Pols, ein magnetischer Pol oder mehrere magnetische Pole werden von einem Aktivteil durch die Anordnung der Schichten gebildet.The active parts form magnetic poles during operation of the electric machine. A magnetic pole is a place in which the magnetic field strength is particularly high. This is achieved in the active parts in that the active parts have a certain geometric shape and / or comprise a material which is magnetically more conductive than the environment of the magnetic pole. A part of a magnetic pole, a magnetic pole or a plurality of magnetic poles are formed by an active part through the arrangement of the layers.

Die erste magnetisch aktive Schicht des Aktivteils kann ein Permanentmagnet sein oder aus ferromagnetischen Materialien sein, wie z. B. Eisen, Kobalt, Nickel oder Ferrite, um das Magnetfeld in einem oder mehreren magnetischen Polen zu konzentrieren. Die relative Permeabilitätszahl ferromagnetischer Stoffe ist deutlich größer als 1. Die Ferrite haben z. B. eine Permeabilitätszahl von 4. Der bevorzugte Einsatz von Eisen ist darin begründet, dass Eisen eine relative Permeabilitätszahl von > 300 hat. In der Regel werden Eisenwerkstoffe oder Eisenlegierungen mit speziellen Eigenschaften, wie z. B. Eisen-Silicium-Legierungen oder Eisen-Kobalt-Legierungen, für die Aktivteile bzw. für die magnetischen Pole verwendet.The first magnetically active layer of the active part may be a permanent magnet or be made of ferromagnetic materials, such as. As iron, cobalt, nickel or ferrites to concentrate the magnetic field in one or more magnetic poles. The relative permeability of ferromagnetic substances is significantly greater than 1. The ferrites have z. For example, the preferred use of iron is that iron has a relative permeability of> 300. In general, iron materials or iron alloys with special properties, such. As iron-silicon alloys or iron-cobalt alloys, used for the active parts or for the magnetic poles.

Ein oder mehrere magnetische Pole können darüber hinaus mithilfe elektrischer Leiter, die an einem oder mehreren Aktivteilen befestigt sind, erzeugt werden. Die elektrischen Leiter können als eine Windung um einen magnetischen Pol oder um mehrere magnetische Pole geführt sein. Mehrere Windungen bilden eine Wicklung. Die Wicklungen können als verteilte Wicklungen oder als konzentrierte Wicklung ausgebildet sein. Die elektrischen Leiter können dabei in Nuten des Aktivteils geführt sein. Konzentrierte Wicklungen haben unter anderem den Vorteil, dass sie gegenüber verteilten Wicklungen weniger Bauraum beanspruchen.One or more magnetic poles may also be created using electrical conductors attached to one or more active parts. The electrical conductors can be guided as a turn around a magnetic pole or around several magnetic poles. Several turns form a winding. The windings may be formed as distributed windings or as a concentrated winding. The electrical conductors can be guided in grooves of the active part. Concentrated windings have the advantage, among other things, that they require less installation space than distributed windings.

Die erste magnetisch aktive Schicht ist eine durchgehend an der durch Fasern verstärkten Schicht verlaufende Schicht. Dies bedeutet, dass die Aussparungen so in der ersten magnetischen aktiven Schicht angebracht sind, dass sie die erste magnetisch aktive Schicht nicht in zwei Teile teilen. Die Aussparungen können dabei beliebige geometrische Formen aufweisen.The first magnetically active layer is a continuous layer on the fiber reinforced layer. This means that the recesses are mounted in the first magnetic active layer so as not to divide the first magnetically active layer into two parts. The recesses may have any geometric shapes.

Die Fasern die zu Verstärkung der verstärkten Schicht dienen, können in der verstärkten Schicht beliebig orientiert sein und beliebige Länge aufweisen, solange diese die Funktion einer Verstärkung der verstärkten Schicht erfüllen.The fibers serving to reinforce the reinforced layer may be randomly oriented in the reinforced layer and have any length as long as they perform the function of reinforcing the reinforced layer.

Das erfindungsgemäße Aktivteil und die erfindungsgemäße elektrische Maschine ermöglichen eine effiziente Übertragung der Kräfte von einer ersten magnetisch aktiven Schicht in eine durch Fasern verstärkte Schicht, indem die Verbindungsfaser die erste magnetisch aktive Schicht formschlüssig gegen ein Verschieben sichert und das Entfernen der ersten magnetisch aktiven Schicht von der durch Fasern verstärkten Schicht verhindert, indem die Verbindungsfaser in die verstärkte Schicht geführt ist. Die durch Fasern verstärkte Schicht nimmt die auf die erste magnetisch aktive Schicht einwirkenden Kräfte auf und kann diese an die elektromagnetisch passiven Komponenten der elektrischen Maschine weiterleiten. Dadurch, dass die verstärkte Schicht mit Fasern verstärkt ist, kann der restliche Bestandteil der verstärkten Schicht eine geringere Festigkeit und damit ein geringeres Gewicht als die erste magnetisch aktive Schicht aufweisen. Es ist vorteilhaft möglich, die verstärkte Schicht zumindest teilweise aus einem magnetisch inaktiven Material auszuführen, so dass die durch Fasern verstärkte Schicht keinen Einfluss auf die elektromagnetischen Eigenschaften der ersten magnetisch aktiven Schicht bzw. des Aktivteils hat und die verstärkte Schicht auch nicht zusätzlich durch Kräfte belastet wird, wie dies der Fall wäre wenn die verstärkte Schicht aus einen magnetisch aktiven Material wäre.The active part according to the invention and the electrical machine according to the invention enable an efficient transmission of forces from a first magnetically active layer into a fiber-reinforced layer in that the connecting fiber positively locks the first magnetically active layer and prevents the first magnetically active layer from being removed fiber reinforced layer prevented by the connecting fiber is guided in the reinforced layer. The fiber-reinforced layer absorbs the forces acting on the first magnetically active layer and can pass these on to the electromagnetically passive components of the electrical machine. Because the reinforced layer is reinforced with fibers, the remaining constituent of the reinforced layer may have a lower strength and thus a lower weight than the first magnetically active layer. It is advantageously possible to make the reinforced layer at least partially made of a magnetically inactive material, so that the fiber-reinforced layer has no influence on the electromagnetic properties of the first magnetically active layer or the active part and the reinforced layer is not additionally burdened by forces as would be the case if the reinforced layer were of a magnetically active material.

Unter elektromagnetisch passiven Komponenten wird verstanden, dass diese bezüglich Ihrer elektrischen und magnetischen Wirkungen nicht wesentlich zu der Energieumwandlung in der elektrischen Maschine beitragen. Beispiele für elektromagnetisch passive Komponenten sind ein Gehäuse, eine Welle, eine zu bewegende Last, eine Strebe oder ein Träger. Diese Aufzählung von Beispielen erfasst nicht alle elektromagnetisch passiven Komponenten, da diese aufgrund der Vielzahl an verschiedenen Konstruktionen und Einbausituationen für das Aktivteil oder der elektrischen Maschine nicht alle aufgezählt werde können.Under electromagnetically passive components is understood that these with respect to their electrical and magnetic effects not essential to the energy conversion in the contribute to electrical machine. Examples of electromagnetically passive components are a housing, a shaft, a load to be moved, a strut or a carrier. This list of examples does not cover all electromagnetically passive components, since they can not all be enumerated due to the large number of different constructions and installation situations for the active part or the electrical machine.

Die bei dem Aktivteil benötigten Aussparungen für die Anordnung der Verbindungsfaser bieten zusätzlich den Vorteil einer weiteren Gewichtsersparnis.The required for the active part recesses for the arrangement of the connecting fiber also offer the advantage of further weight savings.

Jede in der verstärkenden Schicht verlaufende Faser trägt nicht nur zur Verstärkung der Schicht bei, sondern behindert auch das Verschieben der Verbindungsfaser, so dass die Fasern zu einer effizienteren Kraftübertragung von der ersten magnetisch aktiven Schicht in die verstärkte Schicht beitragen.Each fiber extending in the reinforcing layer not only contributes to the reinforcement of the layer, but also hinders the shifting of the connecting fiber so that the fibers contribute to a more efficient transmission of force from the first magnetically active layer into the reinforced layer.

Die Verbindungsfaser bildet mit der verstärkten Schicht mindestens zwei formschlüssige Verbindungen. Die Verbindungsfaser ermöglicht durch Vorsehen weiterer Aussparungen in der ersten magnetisch aktiven Schicht und das Hindurchführen der Verbindungsfaser durch diese Aussparungen vorteilhaft zahlreiche formschlüssige Verbindungen zwischen der ersten verstärkten Schicht und der Verbindungsfaser, so dass die an die erste magnetisch aktive Schicht angreifenden Kräfte auf viele formschlüssige Verbindungen zwischen der Verbindungsfaser und der ersten magnetisch aktiven Schicht aufgeteilt werden.The connecting fiber forms at least two positive connections with the reinforced layer. Advantageously, by providing further recesses in the first magnetically active layer and passing the interconnecting fiber through these recesses, the interconnecting fiber provides numerous positive connections between the first reinforced layer and the interconnecting fiber such that the forces acting on the first magnetically active layer correlate with many interlocking interconnections the connection fiber and the first magnetically active layer are divided.

Die an der ersten magnetisch aktiven Schicht angreifende Kraft wird von der ersten magnetisch aktiven Schicht auf die Verbindungsfaser im ersten Verbindungsbereich übertragen. Die Übertragung kann durch eine kraftschlüssige, formschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung übertragen werden. Eine kraftschlüssige Verbindung kann dadurch vorhanden sein, dass die Verbindungsfaser um den Verbindungsbereich mit einer Vorspannung angebracht ist. Eine weitere formschlüssige Verbindung kann, neben der, die durch die Anordnung der Verbindungsfaser um den ersten Verbindungsbereich vorhanden ist, dadurch erfolgen, dass die Verbindungsfaser in der Aussparung an der ersten magnetisch aktiven Schicht direkt oder indirekt über einen weiteren Bestandteil des Aktivteils, z. B. einer Füllung der Aussparung anliegt. Eine stoffschlüssige Verbindung liegt dann vor, wenn Anteile der Grenzflächen der ersten magnetisch aktiven Schicht und der Verbindungsfaser eine stoffschlüssige Verbindung eingegangen sind, die insbesondere durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten wird.The force acting on the first magnetically active layer is transferred from the first magnetically active layer to the connection fiber in the first connection region. The transmission can be transmitted by a non-positive, positive or cohesive connection. A frictional connection may be provided by attaching the connection fiber around the connection area with a bias. Another positive connection can, in addition to the, which is provided by the arrangement of the connecting fiber to the first connection area, characterized in that the connecting fiber in the recess on the first magnetically active layer directly or indirectly via another component of the active part, for. B. a filling of the recess is present. A cohesive connection is present when portions of the interfaces of the first magnetically active layer and the connecting fiber have entered into a cohesive connection, which is held together in particular by atomic or molecular forces.

Es können erfindungsgemäß weitere Verbindungsbereiche zwischen weiteren Aussparungen zur Übertragung der an der ersten magnetisch aktiven Schicht angreifenden Kraft von der ersten magnetisch aktiven Schicht auf die Verbindungsfaser im ersten Verbindungsbereich genutzt werden. Dies ermöglicht eine höhere zulässige Kraftübertragung bei gleichen Materialeigenschaften der Verbindungsfaser.According to the invention, further connection regions between further recesses for transmitting the force acting on the first magnetically active layer from the first magnetically active layer to the connecting fiber in the first connection region can be used. This allows a higher allowable power transmission with the same material properties of the connecting fiber.

Die Verbindungsfaser kann in der verstärkten Schicht kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig gegen Verschieben in Richtung ihrer Längsachse gehalten sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindungsfaser so ausgebildet sein, dass sie kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig im Aktivteil gehalten wird. Als Beispiele für das Halten der Verbindungsfaser durch die verstärkte Schicht oder/und durch das Aktivteil könnte man eine Verdickung der Verbindungsfaser, einen Knoten in der Verbindungsfaser, ein Verknoten von Enden oder Teilbereichen der Verbindungsfaser, ein Ankleben der Verbindungsfaser, ein Verschweißen der Verbindungsfaser oder ein Verklemmen der Verbindungsfaser durch Kräfte, die auf die Verbindungsfaser einwirken, nennen.The connecting fiber may be held in the reinforced layer non-positively, positively or materially against displacement in the direction of its longitudinal axis. Alternatively or additionally, the connecting fiber may be designed such that it is held in a non-positive, positive or cohesive manner in the active part. As examples of holding the connecting fiber through the reinforced layer and / or by the active part could be a thickening of the connecting fiber, a node in the connecting fiber, a knotting of ends or portions of the connecting fiber, an adhesion of the connecting fiber, a welding of the connecting fiber or a Jamming of the connecting fiber by forces acting on the connecting fiber call.

Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine weist die im Zusammenhang mit dem Aktivteil beschriebenen Vorteile auf. Aufgrund des geringeren Gewichts oder was gleichbedeutend ist, aufgrund der geringeren Masse ist die erfindungsgemäße elektrische Maschine bei gleicher Masse leistungsfähiger als eine elektrische Maschine, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der geringere Platzbedarf des Aktivteils führt dazu, dass die erfindungsgemäße elektrische Maschine gegenüber einer elektrischen Maschine aus dem Stand der Technik mit gleichem Volumen leistungsfähiger und damit effizienter ist.An electric machine according to the invention has the advantages described in connection with the active part. Due to the lower weight or what is equivalent, due to the lower mass, the electric machine according to the invention with the same mass is more efficient than an electric machine, as it is known from the prior art. The smaller footprint of the active part causes the electrical machine according to the invention over a prior art electric machine with the same volume more efficient and thus more efficient.

Wenn bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine die elektromagnetisch passiven Komponenten, mit denen das Aktivteil verbunden ist, durch Fasern verstärkte Schichten aufweist, können die elektromagnetisch passiven Komponenten auf einfache Weise mit dem aktiven Teil verbunden werden. Somit kann als ein zusätzlicher Vorteil angeführt werden, dass ein Teil der elektromagnetisch passiven Komponenten einstückig mit der durch Fasern verstärkten Schicht verbunden sein kann.In the electric machine according to the invention, when the electromagnetically passive components to which the active part is connected have layers reinforced with fibers, the electromagnetically passive components can be easily connected to the active part. Thus, as an added advantage, it may be stated that a portion of the electromagnetically passive components may be integrally connected to the fiber reinforced layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Aktivteils für eine elektrische Maschine weist, neben den bereits angeführten Vorteilen unter anderem auch den Vorteil auf, dass die Verbindungsfaser aus magnetisch inaktivem Material bestehen kann. Dies hat den Vorteil, dass Permanentmagneten, die an dem Ort, wo das Verfahren durchgeführt wird, vorhanden sind, das Anbringen der Verbindungsfaser, insbesondere das ungehinderte Führen der Verbindungsfaser nicht stören.The inventive method for producing an active part for an electrical machine has, in addition to the advantages already mentioned, inter alia, also the advantage that the connecting fiber may consist of magnetically inactive material. This has the advantage that permanent magnets, which are present at the location where the process is performed, attaching the Connecting fiber, in particular the unimpeded guiding the connecting fiber do not disturb.

Wenn die durch Fasern verstärkte Schicht magnetisch inaktiv ist, kann bei Verwendung eines Permanentmagneten, der Permanentmagnet in einfacher Weise ohne Behinderung relativ zu der durch Fasern verstärkten Schicht angeordnet werden.When the fiber-reinforced layer is magnetically inactive, when a permanent magnet is used, the permanent magnet can be easily disposed without hindrance relative to the fiber-reinforced layer.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. So ist insbesondere eine Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, bei der die verstärkte Schicht einen Verbundwerkstoff mit den Fasern als Bestandteil des Verbundwerkstoffs aufweist. Verbundwerkstoffe sind eine Kombination von mindestens zwei oder mehreren verschiedenen Werkstoffen, welche eindeutig unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften besitzen. So kann als Faser ein Werkstoff verwendet werden, der eine hohe Bruchdehnung aufweist und die am Aktivteil angreifenden Kräfte elastisch aufnehmen kann. Ein zweiter Werkstoff kann die Fasern schützend umgeben, so dass diese gegen physikalische und chemische Einwirkungen geschützt sind. Der zweite oder ein weiterer Werkstoff definiert die Dicke der verstärkten Schicht und bildet deren Außengrenzen.Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. Thus, in particular, an embodiment of the invention is advantageous in which the reinforced layer has a composite material with the fibers as part of the composite material. Composites are a combination of at least two or more different materials which have distinctly different physical and / or chemical properties. Thus, as a fiber, a material can be used which has a high elongation at break and can absorb the forces acting on the active part elastically. A second material can protect the fibers so that they are protected against physical and chemical influences. The second or another material defines the thickness of the reinforced layer and forms its outer boundaries.

Die Verbindungsfaser kann vorteilhaft in der gleichen Weise wie die Fasern in der verstärkten Schicht als Bestandteil des Verbundwerkstoffes gehalten werden.Advantageously, the bonding fiber may be held in the same manner as the fibers in the reinforced layer as part of the composite.

Bei der Verwendung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen kann die verstärkte Schicht aus glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen bestehen. Neben den bereits beschriebenen für die Erfindung vorteilhaften Eigenschaften der Verbundwerkstoffe haben diese eine gute elektrische Isolationswirkung und werden bereits für viele Erzeugnisse eingesetzt.When using fiber reinforced composites, the reinforced layer may consist of glass fiber or carbon fiber reinforced plastics. In addition to the already described for the invention advantageous properties of the composite materials, these have a good electrical insulation effect and are already used for many products.

Vorteilhaft ist auch der Einsatz von vorimprägnierten Fasern, die für die Fertigung von Erzeugnissen aus Verbundwerkstoffen in Form einer reinen unidirektionalen Schicht, als Gewebe oder als Gelege vorgefertigt zur Verfügung stehen. Als Beispiel hierfür sei ein Prepreg angeführt, das sämtliche duroplastische Fasermatrix-Halbzeuge umfasst.Also advantageous is the use of preimpregnated fibers, which are available prefabricated for the manufacture of composite products in the form of a pure unidirectional layer, as a fabric or as a scrim. An example of this is a prepreg comprising all thermoset fiber matrix semi-finished products.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Fasern in der verstärkten Schicht in einer ersten Richtung entlang der ersten magnetisch aktiven Schicht geführt. Dies gewährleistet, dass eine Verbindungsfaser, die durch die verstärkte Schicht geführt ist, eine Faser der verstärkten Schicht kreuzt. Somit kann die Faser die Verbindungsfaser in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung formschlüssig halten.In a further advantageous embodiment of the invention, the fibers are guided in the reinforced layer in a first direction along the first magnetically active layer. This ensures that a connection fiber passed through the reinforced layer crosses a fiber of the reinforced layer. Thus, the fiber can hold the connecting fiber in a direction perpendicular to the first direction positively.

Die Fasern der verstärkten Schicht können dabei unverbunden nebeneinander bzw. übereinander angeordnet sein. Die Fasern können dabei in Lagen angeordnet sein, die übereinander geschichtet sind. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der verstärkten Schicht, indem die einzelnen Lagen nacheinander übereinander geschichtet werden. Dabei kann zwischen den Lagen ein weiterer Werkstoff eingebracht werden, der ein weiterer Bestandteil der verstärkten Schicht ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Lagen keine vorimprägnierten Fasern aufweisen.The fibers of the reinforced layer can be arranged unconnected next to each other or one above the other. The fibers can be arranged in layers that are stacked on top of each other. This allows easy production of the reinforced layer by stacking the individual layers one after the other. In this case, another material can be introduced between the layers, which is a further component of the reinforced layer. This is particularly advantageous if the layers do not have preimpregnated fibers.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in der verstärkten Schicht weitere Fasern in einer zweiten Richtung, die zur ersten Richtung linear unabhängig ist, entlang der ersten magnetisch aktiven Schicht geführt. Dies ermöglicht, dass die Verbindungsfaser durch die weiteren Fasern in der verstärkten Schicht in einer weiteren Richtung formschlüssig gehalten werden. Die weiteren Fasern können unverbunden nebeneinander oder übereinander angeordnet sein, so dass diese gemäß der Kräfteverteilung im Aktivteil angeordnet werden können.In a further embodiment of the invention, in the reinforced layer further fibers are guided in a second direction, which is linearly independent of the first direction, along the first magnetically active layer. This allows the connection fiber to be held in a positive direction by the further fibers in the reinforced layer in a further direction. The other fibers can be arranged unconnected next to each other or one above the other, so that they can be arranged according to the distribution of forces in the active part.

Die weiteren Fasern können in Lagen angeordnet sein. Diese Lagen können übereinander geschichtet sein. Dabei können Lagen mit den weiteren Fasern und Lagen mit den Fasern in beliebiger Reihenfolge übereinander angeordnet werden. Die Lagen mit den Fasern und die Lagen mit den weiteren Fasern können auch miteinander formschlüssig verbunden sein, um die auf sie einwirkenden Kräfte gleichmäßig in den Lagen zu verteilen. Die Lagen der Fasern und der weiteren Fasern können für eine formschlüssige Verbindung ein Gewebe oder ein Gelege bilden.The further fibers can be arranged in layers. These layers can be stacked on top of each other. In this case, layers with the other fibers and layers with the fibers can be arranged one above the other in any order. The layers with the fibers and the layers with the other fibers can also be positively connected to each other in order to distribute the forces acting on them evenly in the layers. The layers of the fibers and the further fibers may form a fabric or a scrim for a positive connection.

Eine stärkere Verbindung zwischen den Lagen der Fasern oder weiteren Fasern kann durch eine kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung erfolgen. Die kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen den Fasern kann dabei unter Mitwirkung eines weiteren Materials der verstärkten Schicht entstehen.A stronger connection between the layers of the fibers or other fibers can be done by a non-positive or cohesive connection. The frictional or positive connection between the fibers can thereby arise with the cooperation of a further material of the reinforced layer.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Verbindungsfaser zwischen der ersten und der zweiten Aussparung in einer Richtung einer im Betrieb der elektrischen Maschine auftretenden Kraft. Dies hat zur Folge, dass die auftretende Kraft die an der ersten magnetisch aktiven Schicht angreift, im Bereich der ersten und der zweiten Aussparung in gleichen Teilen über die Verbindungsfaser auf die verstärkte Schicht übertragen wird. Durch diese Ausrichtung der Verbindungsfasern wird somit die geringste Belastung für die Bestandteile des Aktivteils erreicht. In a further advantageous embodiment of the invention, the connecting fiber runs between the first and the second recess in a direction of a force occurring during operation of the electrical machine. This has the consequence that the occurring force acting on the first magnetically active layer is transmitted in the region of the first and the second recess in equal parts via the connecting fiber on the reinforced layer. By this orientation of the connecting fibers thus the lowest load for the components of the active part is achieved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste magnetisch aktive Schicht einen zweiten Verbindungsbereich auf, an dem eine größere Anzahl von durch die verstärkte Schicht verlaufenden Verbindungsfasern angeordnet ist, als um den ersten Verbindungsbereich. Dadurch, dass an dem zweiten Verbindungsbereich eine größere Anzahl von Verbindungsfasern angeordnet ist, kann das Aktivteil an dem zweiten Verbindungsbereich größere Kräfte aufnehmen, ohne beschädigt zu werden. Es ist somit möglich, mit einer Verbindungsfaser mit einer bestimmten Festigkeit Verbindungen unterschiedlicher Kraftbeständigkeit auszuführen. Da bei einem Aktivteil eine inhomogene Kraftverteilung vorhanden ist, können hierdurch bei der Konstruktion und der Herstellung des Aktivteils große Vorteile erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the first magnetically active layer has a second connection region, on which a larger number of connecting fibers extending through the reinforced layer are arranged, than around the first connection region. By arranging a larger number of connecting fibers at the second connecting region, the active part can absorb larger forces at the second connecting region without being damaged. It is thus possible to carry out connections of different strength with a connecting fiber with a certain strength. Since an inhomogeneous force distribution is present in an active part, this can be achieved in the design and manufacture of the active part great advantages.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Anordnung von Schichten eine zweite magnetisch aktive Schicht auf, so dass die verstärkte Schicht zwischen der ersten und der zweiten magnetisch aktiven Schicht angeordnet ist,

– wobei die zweite magnetisch aktive Schicht Aussparungen aufweist,
– wobei die zweite magnetisch aktive Schicht zwischen einer ersten und einer zweiten Aussparung einen ersten Verbindungsbereich aufweist, um den eine durch die verstärkte Schicht verlaufende Verbindungsfaser so angeordnet ist, dass die Verbindungsfaser von einer zweiten Seite der zweiten magnetisch aktiven Schicht durch die erste Aussparung auf eine erste Seite der zweiten magnetisch aktiven Schicht geführt ist und von der ersten Seite durch die zweite Aussparung auf die zweite Seite der zweiten magnetisch aktiven Schicht in die verstärkte Schicht geführt ist.

In a further advantageous embodiment of the invention, the arrangement of layers has a second magnetically active layer, so that the reinforced layer is arranged between the first and the second magnetically active layer,

- wherein the second magnetically active layer has recesses,
Wherein the second magnetically active layer between a first and a second recess has a first connection region around which a connection fiber extending through the reinforced layer is arranged such that the connection fiber is directed from a second side of the second magnetically active layer through the first recess first side of the second magnetically active layer is guided and is guided from the first side through the second recess on the second side of the second magnetically active layer in the reinforced layer.

Die Anordnung der verstärkten Schicht zwischen der ersten und der zweiten magnetisch aktiven Schicht ermöglicht eine platzsparende und gleichmäßige Kraftübertragung von der ersten und der zweiten magnetisch aktiven Schicht in die verstärkte Schicht. Die verstärkte Schicht hält die erste magnetisch aktive Schicht und die zweite magnetisch aktive Schicht auf einem gleichmäßigen Abstand. Dies ist vorteilhaft, da Aktivteile elektrischer Maschinen in der Regel in Schichten aufgebaut sind, die gegeneinander isoliert sind, um Wirbelstromverluste zu verringern.The arrangement of the reinforced layer between the first and second magnetically active layers enables space-saving and uniform force transmission from the first and second magnetically active layers into the reinforced layer. The reinforced layer keeps the first magnetically active layer and the second magnetically active layer at a uniform distance. This is advantageous because active parts of electrical machines are usually constructed in layers that are insulated from each other to reduce eddy current losses.

Im Aktivteil können in der Anordnung von Schichten neben der ersten magnetisch aktiven Schichten und zweiten magnetisch aktiven Schichten noch weitere magnetisch aktive Schichten und mit Fasern verstärkte Schichten angeordnet sein.In the active part, further magnetically active layers and layers reinforced with fibers can be arranged in the arrangement of layers in addition to the first magnetically active layers and second magnetically active layers.

Sollte es notwendig sein, dass die verstärkte Schicht dicker ausgeführt werden muss, um die auf die magnetisch aktiven Schichten wirkenden Kräfte zuverlässig über die verstärkte Schicht weiterzuleiten, treten bei einer Ausführung des Aktivteils oder einer elektrischen Maschine gemäß der Patentanmeldung DE 10 2011 079 843 A1 der Erfinder Z. Jajtic und G. Matscheko keine merklichen Verschlechterungen in der Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mit einem derartigen Aktivteil auf. Die entsprechenden korrespondierenden Patentanmeldungen mit den Prioritätsaktenzeichen DE 10 2011 079 843.9 beschreiben dies in gleicher Weise.Should it be necessary that the reinforced layer has to be made thicker in order reliably to pass the forces acting on the magnetically active layers over the reinforced layer, this occurs in an embodiment of the active part or an electrical machine according to the patent application DE 10 2011 079 843 A1 the inventor Z. Jajtic and G. Matscheko no noticeable deterioration in the performance of the electric machine with such an active part. The corresponding corresponding patent applications with the priority file characters DE 10 2011 079 843.9 describe this in the same way.

In der genannten Patentanmeldung steht die magnetisch inaktive Schicht für die verstärkte Schicht der hier beschriebenen Erfindung.In the cited patent application, the magnetically inactive layer stands for the reinforced layer of the invention described here.

In der genannten Patentanmeldung werden eine elektrische Maschine und ein Aktivteil beansprucht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Anordnung der Schichten magnetisch inaktive Schichten mit einem Gesamtvolumen V_i umfasst, die eine geringere gemittelte Massendichte als die magnetisch aktiven Schichten aufweist, und eine Reihenfolge in der Anordnung der magnetisch inaktiven Schichten und der magnetisch aktiven Schichten im Wesentlichen durch eine Wiederholung einer Periode p vorgegeben ist, die eine festgelegte Folge von magnetisch aktiven Schichten und magnetisch inaktiven Schichten aufweist, wobei ein räumlicher Anteil k, der durch die Gleichung k = V_a/(V_a + V_i); definiert ist, die Bedingung 0,5 ≤ k ≤ 0,8; erfüllt, wobei die Anordnung von Schichten magnetisch aktive Schichten mit einem Gesamtvolumen V_a umfasst.In said patent application, an electrical machine and an active part are claimed, which is characterized in that the arrangement of the layers comprises magnetically inactive layers having a total volume V _i , which has a lower average mass density than the magnetically active layers, and an order in the Arrangement of the magnetically inactive layers and the magnetically active layers is substantially given by a repetition of a period p, which has a fixed sequence of magnetically active layers and magnetically inactive layers, wherein a spatial proportion k, by the equation k = V _a / (V _a + V _i ); is defined, the condition 0.5 ≤ k ≤ 0.8; fulfilled, wherein the arrangement of layers comprises magnetically active layers having a total volume V _a .

In einer in der genannten Patentanmeldung beschriebenen Ausgestaltung wird auch beschrieben, dass für einen bestimmten Maschinentyp einer elektrischen Maschine eine geringe Verringerung der Leistungsfähigkeit erreicht wird, indem zusätzlich die magnetisch aktiven Schichten Dicken b_Ai aufweisen, die im Wesentlichen alle die Bedingung b_Ai ≤ l_S/4 ... l_S/20 erfüllen,

– wobei ein Spalt eine Länge l_S in einer Richtung parallel zu einer der Schichten von einem einen Spalt begrenzenden Ende eines ersten magnetischen Pols zu einem den Spalt begrenzenden Ende des zweiten magnetischen Pols aufweist,
– wobei in einem Betriebszeitpunkt der elektrischen Maschine der magnetische Kreis den ersten magnetischen Pol, den Spalt mit der Länge l_S und den zweiten magnetischen Pol umfasst, die von einem gemeinsamen magnetischen Nutzfluss zur elektromechanischen Energieumwandlung durchflutet werden.

In an embodiment described in said patent application, it is also described that for a certain type of machine of an electrical machine, a small reduction of the performance is achieved by additionally having the magnetically active layers thicknesses b _Ai that substantially all the condition

b _Ai ≤ l _S / 4 ... l _S / 20

fulfill,

Wherein a gap has a length l _S in a direction parallel to one of the layers from a gap defining end of a first magnetic pole to a gap defining end of the second magnetic pole,
- In an operating time of the electric machine, the magnetic circuit, the first magnetic pole, the gap with the length l _S and the second magnetic pole, which are flooded by a common magnetic flux for the electromechanical energy conversion.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste magnetisch aktive Schicht und die zweite magnetisch aktive Schicht so angeordnet, dass die Verbindungsfaser senkrecht zu den Fasern durch die zweite Aussparung der ersten magnetisch aktiven Schicht durch die verstärkte Schicht und durch die erste Aussparung der zweiten magnetisch aktiven Schicht geführt ist. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Aktivteils. So können zur Herstellung des Aktivteils die Schichten auf einer Ebene angeordnet werden und in der Weise einfach ausgerichtet werden, dass die Aussparungen eine senkrecht durchgehende Öffnung von der ersten magnetisch aktiven Schicht bis zur zweiten magnetisch aktiven Schicht bilden. Anschließend kann die Verbindungsfaser senkrecht zu der Ebene in die Öffnung eingeführt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the first magnetically active layer and the second magnetically active layer are arranged so that the connecting fiber perpendicular to the fibers through the second recess of the first magnetically active layer through the reinforced layer and through the first recess of the second magnetic active layer is guided. This allows for easy production of the active part. Thus, for the production of the active part, the layers can be arranged on one level and aligned in such a way that the recesses form a perpendicular through opening from the first magnetically active layer to the second magnetically active layer. Subsequently, the connecting fiber can be inserted perpendicular to the plane in the opening.

Die senkrechte Führung der Verbindungsfaser ermöglicht außerdem, dass die Verbindungsfaser auf kurzem Wege Verlustwärme, die im Aktivteil entsteht, abführen kann. Hierzu kann die Verbindungsfaser aus einem Material sein, dass eine bessere Wärmeleitfähigkeit als die Faser oder als der neben der Faser als Hauptbestandteil vorhandene Teil der verstärkten Schicht aufweist.The vertical guidance of the connection fiber also allows the connection fiber to dissipate heat lost in the active part over a short distance. For this purpose, the connecting fiber may be made of a material that has a better thermal conductivity than the fiber or as the part of the reinforced layer in addition to the fiber as a main component.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und die zweite magnetisch aktive Schicht so angeordnet, dass die Verbindungsfaser senkrecht zu einer Richtung einer im Betrieb der elektrischen Maschine auftretende Kraft durch die zweite Aussparung der ersten magnetisch aktiven Schicht, durch die verstärkte Schicht und durch die erste Aussparung der zweiten magnetisch aktiven Schicht geführt ist. Dies hat zur Folge, dass die im Betrieb der elektrischen Maschine auftretende Kraft die Verbindungsfaser in allen Aussparungen gleichmäßig belastet.In a further advantageous embodiment of the invention, the first and the second magnetically active layer are arranged so that the connecting fiber perpendicular to a direction of a force occurring during operation of the electrical machine through the second recess of the first magnetically active layer, through the reinforced layer and through the first recess of the second magnetically active layer is guided. This has the consequence that the force occurring during operation of the electrical machine evenly loads the connecting fiber in all recesses.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite magnetisch aktive Schicht ein Aktivteil gemäß dem Erfindungsgedanken, insbesondere gemäß den beschriebenen Ausgestaltungen eines Aktivteils. Dies ermöglicht vorteilhaft, an einem zumindest teilweise vorgefertigten Aktivteil eine weitere magnetisch aktive Schicht als erste magnetisch aktive Schicht anzubringen. Diese weitere magnetisch aktive Schicht kann eine magnetisch aktive Schicht sein, die gegenüber den anderen magnetisch aktiven Schichten besondere Eigenschaften aufweist. Dies können geometrische Eigenschaften oder Materialeigenschaften sein. So kann diese weitere magnetisch aktive Schicht ein Permanentmagnet sein, der aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften in einer Fertigung schwierig zu handhaben ist. Der Permanentmagnet kann in dieser Ausgestaltung zu einem sehr späten Zeitpunkt in der Fertigung an das Aktivteil angebracht werden, so dass er die vorherigen Verfahrensschritte bei der Herstellung des Aktivteils nicht behindert.In a further advantageous embodiment of the invention, the second magnetically active layer is an active part according to the concept of the invention, in particular according to the described embodiments of an active part. This advantageously makes it possible to attach a further magnetically active layer as the first magnetically active layer to an at least partially prefabricated active part. This further magnetically active layer may be a magnetically active layer which has special properties compared to the other magnetically active layers. These can be geometric properties or material properties. Thus, this further magnetically active layer may be a permanent magnet, which is difficult to handle due to its magnetic properties in a production. The permanent magnet can be attached in this embodiment at a very late stage in the production of the active part, so that it does not hinder the previous process steps in the production of the active part.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste magnetisch aktive Schicht ein Aktivteil gemäß dem zugrunde liegenden Erfindungsgedanken, insbesondere einer beschriebenen Ausgestaltung des Aktivteils. Diese Ausgestaltung ermöglicht nicht nur, einzelne magnetisch aktive Schichten an ein bestehendes Aktivteil anzubinden, sondern auch, zwei erfindungsgemäße Aktivteile über eine Verbindungsfaser miteinander zu verbinden.In a further advantageous embodiment of the invention, the first magnetically active layer is an active part according to the underlying concept of the invention, in particular a described embodiment of the active part. This embodiment not only allows to bind individual magnetically active layers to an existing active part, but also to connect two active parts according to the invention via a connecting fiber with each other.

Im Betrieb einer elektrischen Maschine treten im Aktivteil inhomogene Kraftverteilungen auf. Diese Ausgestaltung des Aktivteils ermöglicht es individuell für Teilbereiche des Aktivteils ein Aktivteil anzufertigen, das den dortigen Kraftverhältnissen angepasst ist. Diese einzelnen Aktivteile können dann gemäß der Ausgestaltung zu einem Aktivteil verbunden werden. Hierzu kann eine Verbindungsfaser oder mehrere Verbindungsfasern so durch die Aussparungen geführt werden, dass die vorhandenen verstärkten Schichten und Verbindungsfasern in möglichst gleicher Weise belastet werden, auch wenn die Kraftverteilung im Betrieb der elektrischen Maschine inhomogen ist.During operation of an electric machine, inhomogeneous force distributions occur in the active part. This embodiment of the active part makes it possible to produce an active part individually for subregions of the active part, which is adapted to the local power relations. These individual active parts can then be connected according to the embodiment to an active part. For this purpose, a connecting fiber or a plurality of connecting fibers are guided through the recesses so that the existing reinforced layers and connecting fibers are loaded in the same way possible, even if the force distribution is inhomogeneous during operation of the electrical machine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste magnetisch aktive Schicht ein Permanentmagnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, einen Permanentmagneten an eine verstärkte Schicht anzubinden, so dass Kräfte, die auf den Permanentmagneten wirken, effizient und zuverlässig an die verstärkte Schicht geleitet werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the first magnetically active layer is a permanent magnet. This configuration makes it possible to connect a permanent magnet to a reinforced layer, so that forces acting on the permanent magnet are efficiently and reliably conducted to the reinforced layer.

Somit kann auch ein Aktivteil, aus mehreren Permanentmagneten, die als erste, zweite magnetisch aktive Schicht und gegebenenfalls weiteren magnetisch aktiven Schichten verwendet werden, erfindungsgemäß gebildet werden. Dieses Aktivteil kann auch zusätzlich magnetisch aktive Schichten aufweisen, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen.Thus, an active part, made of a plurality of permanent magnets, which are used as first, second magnetically active layer and optionally further magnetically active layers, according to the invention can be formed. This active part may also have additionally magnetically active layers, which consist of a ferromagnetic material.

Die Herstellung eines Aktivteils in dieser Ausgestaltung ist mit weniger Schwierigkeiten verbunden, da der Permanentmagnet aufgrund der geringeren magnetischen Anziehungskraft der verstärkten Schicht, der Fasern in der verstärkten Schicht oder der Verbindungsfaser einfacher auf der verstärkten Schicht angeordnet werden kann. Selbst wenn einige Bestandteile des Aktivteils aus magnetisch aktivem Material bestehen, ist die Anordnung des Permanentmagneten auf der verstärkten Schicht einfacher möglich, als wenn alle Bestandteile magnetisch aktiv wären. Wenn die Verbindungsfaser aus einem magnetisch inaktiven Material besteht, kann diese auch ungehindert durch die Aussparungen des Permanentmagneten geführt werden.The production of an active part in this embodiment is associated with less difficulty since the permanent magnet can be more easily placed on the reinforced layer due to the lower magnetic attraction of the reinforced layer, the fibers in the reinforced layer or the connecting fiber. Even if some constituents of the active part are made of magnetically active material, the arrangement of the permanent magnet on the reinforced layer is simpler possible, as if all components were magnetically active. If the connecting fiber consists of a magnetically inactive material, it can also be passed unhindered through the recesses of the permanent magnet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Aktivteils kann eine beliebige Kombination der beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen.A further advantageous embodiment of the active part may have any combination of the described embodiments.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der elektrischen Maschine weist ein erfindungsgemäßes Aktivteil auf.An advantageous embodiment of the electric machine has an inventive active part.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist diese eine Linearmaschine. Bei einer Linearmaschine wird der Stator in einer Ebene relativ zum Rotor bewegt. Es ist bei der Linearmaschine auch möglich, dass der Rotor relativ zum Stator in einer Ebene bewegt wird. Ein Unterscheidungsmerkmal zwischen Stator und Rotor der Linearmaschine ist häufig deren unterschiedliche Masse. Um den Energieverbrauch gering zu halten, strebt man an, die bewegte Masse möglichst niedrig zu halten. Deshalb ist es vorteilhaft, dass der bewegte Teil einer Linearmaschine ein erfindungsgemäßes Aktivteil aufweist. Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung der Linearmaschine mit dem erfindungsgemäßen Aktivteil, da bei einer Linearmaschine sich die angreifenden Kräfte hochdynamisch ändern. Das bewegte Teil der Linearmaschine trägt in der Regel eine zu transportierende Last, die von einem Ende der Strecke zu einem anderen Ende transportiert werden muss, was zu hohen Belastungen bei Anfahrvorgängen und Anhaltevorgängen führt.In a further advantageous embodiment of the electric machine, this is a linear machine. In a linear machine, the stator is moved in a plane relative to the rotor. It is also possible with the linear machine that the rotor is moved in a plane relative to the stator. A distinguishing feature between stator and rotor of the linear machine is often their different mass. In order to keep the energy consumption low, one strives to keep the moving mass as low as possible. It is therefore advantageous for the moving part of a linear machine to have an active part according to the invention. Also advantageous is an embodiment of the linear machine with the active part according to the invention, since in a linear machine, the attacking forces change highly dynamically. The moving part of the linear machine usually carries a load to be transported, which must be transported from one end of the track to another end, resulting in high loads during start-ups and stopping operations.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Maschine ist die elektrische Maschine eine rotierende elektrische Maschine. In einer solchen rotierenden elektrischen Maschine rotiert der Rotor relativ zum Stator. Der Rotor besitzt eine Drehachse, um die er sich im Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine dreht. Der Rotor ist bezüglich der Drehachse im Stator gelagert. Zwischen den magnetischen Polen des Rotors und denen des Stators befindet sich der Spalt l_S. Die Drehachse des Rotors ist insbesondere als Welle ausgebildet, so dass die elektrische Maschine Bewegungsenergie abgeben oder durch Drehen des Rotors durch eine externe Kraft elektrische Energie erzeugen kann. Die rotierende elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Aktivteil ermöglicht eine effiziente Übertragung der Kräfte von den Aktivteilen auf die elektromagnetisch passiven Komponenten der rotierenden elektrischen Maschine.In a further advantageous embodiment of the electric machine, the electric machine is a rotating electrical machine. In such a rotating electric machine, the rotor rotates relative to the stator. The rotor has an axis of rotation around which it rotates during operation of the rotating electrical machine. The rotor is mounted with respect to the axis of rotation in the stator. Between the magnetic poles of the rotor and those of the stator is the gap l _S. The axis of rotation of the rotor is designed in particular as a shaft, so that the electric machine can give off kinetic energy or can generate electrical energy by rotating the rotor by means of an external force. The rotating electrical machine with an active part according to the invention enables efficient transmission of the forces from the active parts to the electromagnetically passive components of the rotating electrical machine.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden; es zeigenThe above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments which will be described in connection with the figures; show it

1 eine Ausführung eines Aktivteils mit einer ersten magnetisch aktiven Schicht, 1 an embodiment of an active part with a first magnetically active layer,

2 einen Ausschnitt einer Aufsicht auf die verstärkte Schicht einer Ausführung des Aktivteils, 2 a detail of a plan view of the reinforced layer of an embodiment of the active part,

3 eine Ausführung einer Linearmaschine, 3 an embodiment of a linear machine,

4 eine Ausführung eines Aktivteils mit einer ersten und einer zweiten magnetisch aktiven Schicht, 4 an embodiment of an active part having a first and a second magnetically active layer,

5 eine Ausführung des Aktivteils für eine im Betrieb der elektrischen Maschine auftretende Kraftrichtung, 5 an embodiment of the active part for a direction of force occurring during operation of the electric machine,

6 eine Ausführung eines Aktivteils, das aus mehreren Aktivteilen besteht, 6 an embodiment of an active part, which consists of several active parts,

7 den Querschnitt entlang der Linie VII-VII der Linearmaschine aus 3, 7 the cross section along the line VII-VII of the linear machine 3 .

8 eine Ausführung einer rotierenden elektrischen Maschine. 8th an embodiment of a rotating electrical machine.

1 zeigt eine Ausführung eines Aktivteils 1 für eine elektrische Maschine 30, 80. Das Aktivteil 1 weist eine Anordnung von Schichten auf, die eine erste magnetisch aktive Schicht 2 und eine durch Fasern 3 verstärkte Schicht 4 umfasst. Die verstärkte Schicht 4 ist auf einer ersten Seite 6 der ersten magnetisch aktiven Schicht 2 angeordnet. In der verstärkten Schicht 4 sind Fasern 3 zur Verstärkung der verstärkten Schicht 4 angeordnet. In dieser Ausführung wird als Faser 3 eine Kohlenstofffaser verwendet. Die erste magnetisch aktive Schicht 2 weist eine erste Aussparung 7 und eine zweite Aussparung 9 auf. Zwischen der ersten Aussparung 7 und der zweiten Aussparung 9 weist die erste magnetisch aktive Schicht 2 einen Verbindungsbereich 10 auf. Um diesen Verbindungsbereich 10 ist eine Verbindungsfaser 5 so angeordnet, dass die Verbindungsfaser 5 von der ersten Seite 6 der ersten magnetisch aktiven Schicht 2 durch die erste Aussparung 7 auf eine zweite Seite 8 der ersten magnetisch aktiven Schicht 2 und von der zweiten Seite 8 der ersten magnetisch aktiven Schicht 2 durch die zweite Aussparung 9 auf die erste Seite 6 der ersten magnetisch aktiven Schicht 2 in die verstärkte Schicht 4 geführt ist. Die Verbindungsfaser 5 verläuft dabei auf der ersten Seite 6 der ersten magnetisch aktiven Schicht 2 in der verstärkten Schicht 4. Die Verbindungsfaser 5 ist in dieser Ausführung ebenfalls eine Kohlenstofffaser. Die verstärkte Schicht 4 weist einen Verbundwerkstoff auf, der ein kohlenstofffaser-verstärkter Kunststoff ist. Die Verbindungsfaser 5 wird in der gleichen Weise wie die Fasern 3 von dem Kunststoff des kohlenstofffaser-verstärkten Kunststoffs in seiner Position in der verstärkten Schicht 4 gehalten. 1 shows an embodiment of an active part 1 for an electric machine 30 . 80 , The active part 1 has an array of layers comprising a first magnetically active layer 2 and one through fibers 3 reinforced layer 4 includes. The reinforced layer 4 is on a first page 6 the first magnetically active layer 2 arranged. In the reinforced layer 4 are fibers 3 to reinforce the reinforced layer 4 arranged. In this embodiment is called fiber 3 a carbon fiber used. The first magnetically active layer 2 has a first recess 7 and a second recess 9 on. Between the first recess 7 and the second recess 9 has the first magnetically active layer 2 a connection area 10 on. To this connection area 10 is a connecting fiber 5 arranged so that the connecting fiber 5 from the first page 6 the first magnetically active layer 2 through the first recess 7 on a second page 8th the first magnetically active layer 2 and from the second page 8th the first magnetically active layer 2 through the second recess 9 on the first page 6 the first magnetically active layer 2 in the reinforced layer 4 is guided. The connecting fiber 5 runs on the first page 6 the first magnetically active layer 2 in the reinforced layer 4 , The connecting fiber 5 is also a carbon fiber in this embodiment. The reinforced layer 4 has a composite material that is carbon fiber reinforced Plastic is. The connecting fiber 5 becomes in the same way as the fibers 3 of the plastic of the carbon fiber reinforced plastic in its position in the reinforced layer 4 held.

Die 2 zeigt einen Ausschnitt einer Aufsicht auf eine verstärkte Schicht 4 eines Aktivteils 21, von der hier nur die Fasern 3 gezeigt sind. Die restlichen Bestandteile der verstärkten Schicht 4 sind in 2 nicht vorhanden, damit die dahinter liegende erste magnetisch aktive Schicht 22 sichtbar ist.The 2 shows a section of a plan view of a reinforced layer 4 an active part 21 , from here only the fibers 3 are shown. The remaining components of the reinforced layer 4 are in 2 not present, so that the underlying first magnetically active layer 22 is visible.

In dieser Ausführung sind neben den Fasern 3 in der verstärkten Schicht 4, die in einer ersten Richtung 24 entlang der ersten magnetischen Schicht 22 geführt sind, zusätzlich weitere Fasern 23 in der verstärkten Schicht 4 in einer zweiten Richtung, die zu der ersten Richtung 24 senkrecht ist, entlang der ersten magnetisch aktiven Schicht 2 geführt. Da die Fasern 4 und die weiteren Fasern 23 aus Kohlenstofffasern durch die zweite Komponente eines Verbundwerkstoffs in der verstärkten Schicht 4 in einer festen Position gehalten werden, können die Fasern 3 und die weiteren Fasern 23 die Verbindungsfasern 5 zusätzlich formschlüssig in deren Position halten. Die Verbindungsfasern 5 sind erfindungsgemäß durch die Aussparungen 27, 29 geführt. Die 2 zeigt zwei Verbindungsbereiche, und zwar den ersten Verbindungsbereich 20 und den zweiten Verbindungsbereich 25. Da an der ersten magnetisch aktiven Schicht 22 im zweiten Verbindungsbereich 25 eine größere Kraft im Betrieb der elektrischen Maschine 30, 80 auftritt, sind dort drei Verbindungsfasern 5 angebracht, um die Kräfte, die dort auf die erste magnetisch aktive Schicht 22 wirken, zuverlässig in die verstärkte Schicht 4 zu übertragen. Im Verbindungsbereich 22 treten weniger starke Kräfte auf, so dass dort eine Verbindungsfaser 5 ausreichend ist.In this design are next to the fibers 3 in the reinforced layer 4 that in a first direction 24 along the first magnetic layer 22 are guided, in addition to other fibers 23 in the reinforced layer 4 in a second direction, leading to the first direction 24 is perpendicular, along the first magnetically active layer 2 guided. Because the fibers 4 and the other fibers 23 carbon fiber through the second component of a composite in the reinforced layer 4 held in a fixed position, the fibers can 3 and the other fibers 23 the connecting fibers 5 additionally hold positively in their position. The connecting fibers 5 are according to the invention by the recesses 27 . 29 guided. The 2 shows two connection areas, the first connection area 20 and the second connection area 25 , Because at the first magnetically active layer 22 in the second connection area 25 a greater force in the operation of the electric machine 30 . 80 occurs, there are three connecting fibers 5 attached to the forces that there on the first magnetically active layer 22 act reliably in the reinforced layer 4 transferred to. In the connection area 22 less strong forces occur, so there is a connecting fiber 5 is sufficient.

3 zeigt eine Ausführung einer Linearmaschine 30 mit einem Aktivteil 21 als Stator 32. Das Aktivteil 21 umfasst eine Anordnung von Schichten, die eine erste magnetisch aktive Schicht 22 und eine zweite magnetisch aktive Schicht 77 sowie eine dazwischen angeordnete verstärkte Schicht 4 aufweist. Dies kann 7 entnommen werden, die weiter unten noch erläutert wird. 7 kann des Weiteren entnommen werden, dass die Anordnung von Schichten des Aktivteils 21 weitere magnetisch aktive Schichten und weitere durch Fasern verstärkte Schichten aufweist. Die verstärkten Schichten 74 weisen an ihren Enden eine kammartige Struktur 78 auf, die es ermöglicht, Kräfte von den magnetisch aktiven Schichten, wie z. B. der ersten magnetisch aktiven Schicht 22, an eine elektromagnetisch passive Komponente der Linearmaschine 30 weiterzuleiten. Die elektromagnetisch passive Komponente ist bei der Linearmaschine 30 aus der 3 eine Last 301. Die kammartige Struktur 78 kann auch eine Kraft von der Last 301 auf die magnetisch aktiven Schichten, insbesondere die erste magnetisch aktive Schicht 22, übertragen. Die magnetisch aktiven Schichten und die verstärkten Schichten bilden das Statorjoch 38 der Linearmaschine 30 und bilden Zähne 35 aus. An diesen Zähnen sind Zahnspulen 36 angebracht, wie dies in 3 beispielhaft für einen Zahn gezeigt wird. Die magnetisch aktiven Schichten weisen eine Aussparung 28 auf, durch die keine Verbindungsfaser 5, 501, 502 geführt ist. Diese Aussparung 28 trägt zur Gewichtsreduzierung des Aktivteils 21 bei. Die Verbindungsfaser 5, die eine Kohlenstofffaser ist, ist durch die Aussparungen der magnetisch aktiven Schichten so geführt, dass sie aus der Aussparung 27 herausgeführt ist, um dann am Verbindungsbereich 20 der ersten magnetisch aktiven Schicht 22 entlang geführt zu werden. Die Verbindungsfaser 5 wird dann durch die Aussparung 29 und die dahinter liegenden Aussparungen der magnetisch aktiven Schichten geführt. Anschließend ist sie auf der Rückseite des Aktivteils 21 an der zweiten magnetisch aktiven Schicht 77 entlang geführt, bis sie durch übereinander liegende Aussparungen aus der Aussparung 27 nach vorne geführt wird. Die Verbindungsfaser 5 verläuft dann im Verbindungsbereich 25 weiter zu der Aussparung 29, durch die sie wieder bis zur zweiten magnetisch aktiven Schicht 77 geführt wird. 3 shows an embodiment of a linear machine 30 with an active part 21 as a stator 32 , The active part 21 comprises an array of layers comprising a first magnetically active layer 22 and a second magnetically active layer 77 and a reinforced layer disposed therebetween 4 having. This can 7 will be taken, which will be explained below. 7 can be further found that the arrangement of layers of the active part 21 having further magnetically active layers and further fiber-reinforced layers. The reinforced layers 74 have at their ends a comb-like structure 78 on, which allows forces from the magnetically active layers, such. B. the first magnetically active layer 22 , to an electromagnetically passive component of the linear machine 30 forward. The electromagnetically passive component is in the linear machine 30 from the 3 a burden 301 , The comb-like structure 78 can also be a force from the load 301 on the magnetically active layers, in particular the first magnetically active layer 22 , transfer. The magnetically active layers and the reinforced layers form the stator yoke 38 the linear machine 30 and form teeth 35 out. Tooth teeth are on these teeth 36 attached, as in 3 is shown as an example of a tooth. The magnetically active layers have a recess 28 on, through which no connecting fiber 5 . 501 . 502 is guided. This recess 28 contributes to the weight reduction of the active part 21 at. The connecting fiber 5 , which is a carbon fiber, is guided through the recesses of the magnetically active layers so that they leave the recess 27 led out, then at the connection area 20 the first magnetically active layer 22 to be guided along. The connecting fiber 5 is then through the recess 29 and the underlying recesses of the magnetically active layers out. Then it is on the back of the active part 21 at the second magnetically active layer 77 Run along until they pass through overlying recesses from the recess 27 is led to the front. The connecting fiber 5 then runs in the connection area 25 continue to the recess 29 through which they return to the second magnetically active layer 77 to be led.

Die Linearmaschine 30 weist einen Rotor 33 auf, der ein Rotorjoch 39 und Permanentmagnete 37 umfasst. Die Permanentmagnete 37 sind dabei in einem Spalt l_S, der durch die Zähne 35 und dem Rotorjoch 39 begrenzt wird, am Rotorjoch 39 angeordnet und am Rotorjoch 39 befestigt.The linear machine 30 has a rotor 33 up, a rotor yoke 39 and permanent magnets 37 includes. The permanent magnets 37 are doing in a gap l _S , through the teeth 35 and the rotor yoke 39 is limited, at the rotor yoke 39 arranged and on the rotor yoke 39 attached.

Durch entsprechende Bestromung von Zahnspulen bewegt sich der Stator 32 relativ zum Rotor 33. Beispielhaft ist in 3 die Zahnspule 36 eingezeichnet, die durch einen elektrischen Stromkreis 79 – wie in 7 gezeigt – bestromt werden kann. In 7 ist dabei die Zahnspule 36 symbolisch durch einen elektrischen Leiter 76 dargestellt.By appropriate energization of tooth coils, the stator moves 32 relative to the rotor 33 , Exemplary is in 3 the tooth coil 36 drawn by an electrical circuit 79 - as in 7 shown - can be energized. In 7 is the tooth coil 36 symbolically by an electrical conductor 76 shown.

Beispielhaft ist in 3 die Richtung 34 einer im Betrieb der Linearmaschine 30 auftretenden Kraft eingezeichnet. In 3 wird beispielhaft angenommen, dass auf den Zahn 35 mit der eingezeichneten Zahnspule 36 eine größere Kraft wirkt, als bei den anderen Zähnen 35. Deshalb sind weitere Verbindungsfasern 501, 502 um den Verbindungsbereich 25 angeordnet.Exemplary is in 3 the direction 34 one during operation of the linear machine 30 drawn force occurring. In 3 is exemplified that on the tooth 35 with the indicated tooth coil 36 a greater force acts than with the other teeth 35 , That's why there are more connecting fibers 501 . 502 around the connection area 25 arranged.

4 zeigt eine Ausgestaltung eines Aktivteils 41 mit einer ersten magnetisch aktiven Schicht 42 und einer zweiten magnetisch aktiven Schicht 47. Die Schichten des Aktivteils 41 sind so angeordnet, dass die verstärkte Schicht 4 zwischen der ersten magnetisch aktiven Schicht 42 und der zweiten magnetisch aktiven Schicht 47 angeordnet ist. Die Verbindungsfaser 5, welche eine Kohlenstofffaser ist, ist durch die Aussparung 7 der ersten magnetisch aktiven Schicht 42 auf eine zweite Seite 8 der ersten magnetisch aktiven Schicht 42 geführt. Von der zweiten Seite 8 der ersten magnetisch aktiven Schicht 42 ist die Verbindungsfaser 5 senkrecht zu den Fasern 3 der verstärkten Schicht 4 durch die Aussparung 9 der ersten magnetisch aktiven Schicht 42 und die Aussparung 49 der zweiten magnetisch aktiven Schicht 47 geführt. Unter der senkrechten Führung zu den Fasern 3 wird hier verstanden, dass bei der Herstellung des Aktivteils 41 durch Ausrichten der Verbindungsfaser 5 die Länge der Verbindungsfaser zwischen dem Eintritt der Verbindungsfaser 5 in die Aussparung 9 von der zweiten Seite 8 der ersten magnetisch aktiven Schicht 42 bis zum Austritt der Verbindungsfaser 5 aus der Aussparung 49 der zweiten magnetisch aktiven Schicht 47 so klein wie möglich ausgeführt wird. 4 shows an embodiment of an active part 41 with a first magnetically active layer 42 and a second magnetically active layer 47 , The layers of the active part 41 are arranged so that the reinforced layer 4 between the first magnetically active layer 42 and the second magnetically active layer 47 is arranged. The connecting fiber 5 which is a carbon fiber is through the recess 7 the first magnetic active layer 42 on a second page 8th the first magnetically active layer 42 guided. From the second page 8th the first magnetically active layer 42 is the connecting fiber 5 perpendicular to the fibers 3 the reinforced layer 4 through the recess 9 the first magnetically active layer 42 and the recess 49 the second magnetically active layer 47 guided. Under the vertical guide to the fibers 3 It is understood here that in the preparation of the active part 41 by aligning the connection fiber 5 the length of the link fiber between the entrance of the link fiber 5 in the recess 9 from the second page 8th the first magnetically active layer 42 until the exit of the connecting fiber 5 from the recess 49 the second magnetically active layer 47 as small as possible.

Die auf der ersten Seite 46 des zweiten magnetisch aktiven Teils 47 austretende Verbindungsfaser verläuft entlang eines ersten Verbindungsbereichs 40 der zweiten magnetisch aktiven Schicht 47 bis zu einer Aussparung 45 der zweiten magnetisch aktiven Schicht 47. Dort ist die Verbindungsfaser 5 durch die Aussparung 45 des zweiten magnetisch aktiven Teils 47 wieder in die verstärkte Schicht 4 geführt.The first page 46 of the second magnetically active part 47 Exiting connection fiber runs along a first connection area 40 the second magnetically active layer 47 up to a recess 45 the second magnetically active layer 47 , There is the connecting fiber 5 through the recess 45 of the second magnetically active part 47 back into the reinforced layer 4 guided.

In dieser Ausführung des Aktivteils 41 ist repräsentativ für weitere Schichten eine verstärkte Schicht 44 mit Fasern 3 und eine weitere magnetisch aktive Schicht 43 zwischen der ersten magnetisch aktiven Schicht 42 und der zweiten magnetisch aktiven Schicht 47 angeordnet. 'Repräsentativ' ist in der Weise zu verstehen, dass verstärkte Schichten und magnetisch aktive Schichten wechselweise angeordnet sind, wobei mehrere magnetisch aktive Schichten nebeneinander angeordnet sein können, ohne dass eine verstärkte Schicht zwischen ihnen angeordnet ist.In this version of the active part 41 is representative of further layers a reinforced layer 44 with fibers 3 and another magnetically active layer 43 between the first magnetically active layer 42 and the second magnetically active layer 47 arranged. 'Representative' is to be understood as meaning that reinforced layers and magnetically active layers are arranged alternately, wherein a plurality of magnetically active layers may be arranged next to one another without a reinforced layer being arranged between them.

5 zeigt eine Ausführung eines Aktivteils 51 unter Berücksichtigung einer im Betrieb der elektrischen Maschine 30, 80 auftretenden Kraft in einer Richtung 54. Eine erste magnetisch aktive Schicht 52 und eine zweite magnetisch aktive Schicht 57 sind so angeordnet, dass die Verbindungsfaser 55 senkrecht zu der Richtung 54 der im Betrieb der elektrischen Maschine 30, 80 auftretenden Kraft durch eine zweite Aussparung 529 der ersten magnetisch aktiven Schicht 52, durch eine verstärkte Schicht 4 und durch eine erste Aussparung 549 der zweiten magnetisch aktiven Schicht 57 geführt ist. Dies bewirkt, dass die Kraft, die in Richtung 54 wirkt, gleichmäßiger auf alle formschlüssigen Verbindungen zwischen Verbindungsfaser 55, den Fasern 3 der verstärkten Schicht 4 und den anderen Bestandteilen der verstärkten Schicht 4 aufgeteilt wird, wie wenn die Verbindungsfaser 5 senkrecht zu den Fasern 3 verlaufen würde. 5 shows an embodiment of an active part 51 taking into account one during operation of the electric machine 30 . 80 occurring force in one direction 54 , A first magnetically active layer 52 and a second magnetically active layer 57 are arranged so that the connecting fiber 55 perpendicular to the direction 54 in the operation of the electric machine 30 . 80 occurring force through a second recess 529 the first magnetically active layer 52 , through a reinforced layer 4 and through a first recess 549 the second magnetically active layer 57 is guided. This causes the force in the direction 54 acts more evenly on all positive connections between connection fiber 55 , the fibers 3 the reinforced layer 4 and the other components of the reinforced layer 4 is split, as if the connecting fiber 5 perpendicular to the fibers 3 would be lost.

Die Ausführung des Aktivteils 51 gemäß 5 ist auch ein Ausführungsbeispiel dafür, dass eine zweite magnetisch aktive Schicht ein Aktivteil 58 sein kann. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Aktivteil 58 eine erste magnetisch aktive Schicht 53 und eine zweite magnetisch aktive Schicht 57 sowie eine mit Fasern 3 verstärkte Schicht 44 auf. Das Aktivteil 58 weist Verbindungsfasern 5 auf, die erfindungsgemäß durch die verstärkte Schicht 44, die erste magnetisch aktive Schicht 53 und die zweite magnetisch aktive Schicht 57 geführt sind.The execution of the active part 51 according to 5 is also an embodiment for a second magnetically active layer to be an active part 58 can be. In this embodiment, the active part 58 a first magnetically active layer 53 and a second magnetically active layer 57 and one with fibers 3 reinforced layer 44 on. The active part 58 has connecting fibers 5 on, according to the invention by the reinforced layer 44 , the first magnetically active layer 53 and the second magnetically active layer 57 are guided.

6 zeigt eine Ausführung eines Aktivteils 61, bei der die erste magnetisch aktive Schicht ein Aktivteil 63 ist, und die zweite magnetisch aktive Schicht ein Aktivteil 62 ist. Die beiden Aktivteile 62, 63 sind so angeordnet, dass zwischen ihnen eine mit Fasern 3 verstärkte Schicht 441 angeordnet ist. Die beiden Aktivteile 62, 63 sind dann gemäß ihrer Rolle als erste magnetisch aktive Schicht und zweite magnetisch aktive Schicht erfindungsgemäß durch die Verbindungsfaser 65 verbunden. 6 shows an embodiment of an active part 61 in which the first magnetically active layer is an active part 63 and the second magnetically active layer is an active part 62 is. The two active parts 62 . 63 are arranged so that between them one with fibers 3 reinforced layer 441 is arranged. The two active parts 62 . 63 are then according to the invention by the connection fiber according to their role as the first magnetically active layer and the second magnetically active layer 65 connected.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die magnetisch aktiven Schichten der Aktivteile so angeordnet, dass die Verbindungsfasern 65, 651, 652 nicht senkrecht zu den Fasern 3 verlaufen.In this embodiment, the magnetically active layers of the active parts are arranged so that the connecting fibers 65 . 651 . 652 not perpendicular to the fibers 3 run.

Die Verbindungsfaser 65 verläuft im Aktivteil 61 in etwa in der Form einer Pfeilspitze, wobei die Pfeilspitzen in der verstärkten Schicht 441 liegen. Dieses Ausführungsbeispiel kann somit sehr gut Kräfte aufnehmen, die in der Mitte des Aktivteils 63 in Richtung 64 angreifen. Unter der 'Mitte des Aktivteils 63' wird die Umgebung der verstärkten Schicht 441 verstanden.The connecting fiber 65 runs in the active part 61 approximately in the shape of an arrowhead, with the arrowheads in the reinforced layer 441 lie. This embodiment can thus very well absorb forces in the middle of the active part 63 in the direction 64 attack. Below the 'center of the active part 63 'becomes the environment of the reinforced layer 441 Understood.

7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII der Ausführung einer Linearmaschine 30 gemäß 3. Die einzelnen Bestandteile der Linearmaschine 31, die in 7 gezeigt sind, wurden schon im Zusammenhang mit der 3 beschrieben. In 7 sind im Spalt 75 des magnetischen Kreises 31 noch symbolisch Pfeile für das Magnetfeld eingezeichnet. Des Weiteren sind in 7 die Bezeichnungen, die in den Formeln der oben genannten Patentanmeldung DE 10 2011 079 843 A1 (bzw. den korrespondierenden Patentanmeldungen mit den Prioritätsaktenzeichen DE 10 2011 079 843.9 ) der Erfinder Z. Jajtic und G. Matscheko verwendet werden. 7 shows a cross section along the line VII-VII of the embodiment of a linear machine 30 according to 3 , The individual components of the linear machine 31 , in the 7 have already been shown in connection with the 3 described. In 7 are in the gap 75 of the magnetic circuit 31 still symbolically drawn arrows for the magnetic field. Furthermore, in 7 the terms used in the formulas of the above patent application DE 10 2011 079 843 A1 (or the corresponding patent applications with the priority record characters DE 10 2011 079 843.9 ) inventors Z. Jajtic and G. Matscheko.

8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer rotierenden elektrischen Maschine 80, die einen Stator 82 und einen Rotor 83 aufweist. Der Stator 82 umfasst ein Aktivteil 81. Dieses Aktivteil 81 weist magnetisch aktive Schichten und durch Fasern verstärkte Schichten auf. Diese Anordnung von Schichten bildet die Zähne 85 und ein Rotorjoch 86. In diesem Ausführungsbeispiel sind an den Zähnen 85 Zahnspulen angebracht, die symbolisch durch einen elektrischen Leiter 76 beispielhaft an einem Zahn 85 in 8 eingezeichnet sind. Die Zähne 85 weisen erste Aussparungen 87, 871 und zweite Aussparungen 89, 891 auf, durch die mehrere Verbindungsfasern 5 verlaufen, um dort im Betrieb der elektrischen Maschine 80 verstärkt auftretende Kräfte aufzunehmen. 8th shows an embodiment of a rotating electric machine 80 holding a stator 82 and a rotor 83 having. The stator 82 includes an active part 81 , This active part 81 has magnetically active layers and fiber reinforced layers. This arrangement of layers forms the teeth 85 and a rotor yoke 86 , In this embodiment are on the teeth 85 Toothed coils attached symbolically by an electrical conductor 76 exemplified by a tooth 85 in 8th are drawn. The teeth 85 have first recesses 87 . 871 and second recesses 89 . 891 on, through which several connecting fibers 5 run to there in the operation of the electric machine 80 absorb increasingly occurring forces.

Das Statorjoch 88 besitzt ebenfalls eine erste Aussparung 872 und eine zweite Aussparung 892, die dazu verwendet werden, Kräfte, die im Bereich des Statorjochs 88 auf die magnetisch aktiven Schichten wirken, an die verstärkten Schichten weiterzuleiten.The Stator yoke 88 also has a first recess 872 and a second recess 892 , which are used to forces in the area of the stator yoke 88 act on the magnetically active layers to forward to the reinforced layers.

Ein Gehäuse 801 der elektrischen Maschinen 80 ist mit der Anordnung von Schichten des Aktivteils verbunden, so dass Kräfte zwischen den magnetisch aktiven Schichten und dem Gehäuse 801 übertragen werden können. Hierzu besitzen das Gehäuse 801 und das Aktivteil 81 kammartige Strukturen, die ineinander greifen.A housing 801 the electrical machines 80 is associated with the arrangement of layers of the active part, so that forces between the magnetically active layers and the housing 801 can be transmitted. For this purpose own the housing 801 and the active part 81 comb-like structures that interlock.

Der Rotor 83 der elektrisch rotierenden Maschine 80 weist ein Rotorjoch 86 auf, auf dem Permanentmagnete 84 befestigt sind. Die Permanentmagnete 84 sind dabei in einem Spalt l_S, der durch die Zähne 85 und dem Rotorjoch 86 begrenzt wird, am Rotorjoch 86 angeordnet.The rotor 83 the electrically rotating machine 80 has a rotor yoke 86 on, on the permanent magnets 84 are attached. The permanent magnets 84 are doing in a gap l _S , through the teeth 85 and the rotor yoke 86 is limited, at the rotor yoke 86 arranged.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann durchaus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be readily made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) comprising an array of layers, the device comprising - a first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) and - one through fibers ( 3 ) reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) attached to the first magnetically active layer ( 2 ), characterized in that - the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) Recesses ( 7 . 9 . 27 . 29 . 87 . 89 . 871 . 872 . 89 . 891 . 892 ), - the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) between a first recess ( 7 . 27 . 87 . 871 . 872 ) and a second recess ( 9 . 29 . 529 . 89 . 891 . 892 ) a first connection area ( 10 . 20 ) around the one through the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) extending connection fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) is arranged so that the connecting fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) from a first page ( 6 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) through the first recess ( 7 . 27 . 87 . 871 . 872 ) on a second page ( 8th ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) and from the second page ( 8th ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) through the second recess ( 9 . 29 . 529 . 89 . 891 . 892 ) on the first page ( 6 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) in the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) is guided.

Active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to claim 1, wherein the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) a composite with the fibers ( 3 ) as a component of the composite material.

Active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to any one of the preceding claims, wherein the fibers ( 3 ) in the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) in a first direction ( 24 ) along the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) are guided.

Active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to claim 3, wherein further fibers ( 23 ) in the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) in a second direction to the first direction ( 24 ) is linearly independent, along the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) are guided.

Active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of the preceding claims, wherein the connecting fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) between the first recess ( 7 . 27 . 87 . 871 . 872 ) and the second recess ( 9 . 29 . 529 . 89 . 891 . 892 ) in one direction ( 24 ) one during operation of the electrical machine ( 30 . 80 ) occurring force runs.

Active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of the preceding claims, wherein the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) a second connection area ( 25 ) by a larger number of through the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) extending connecting fibers ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) is arranged as around the first connection area ( 10 . 20 ).

Active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of the preceding claims, - wherein the arrangement of layers comprises a second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ), so that the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) between the first magnetically active layer ( 22 . 42 ) and the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) is arranged - wherein the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) Recesses ( 45 . 49 . 549 . 89 . 891 . 892 ), wherein the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) between a first recess ( 49 . 549 . 89 . 891 . 892 ) and a second recess ( 45 ) a first connection area ( 40 ) around the one through the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) extending connection fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) is arranged so that the connecting fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) from a second page ( 48 ) of the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) through the first recess ( 49 . 549 . 89 . 891 . 892 ) on a first page ( 46 ) of the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) and from the first page ( 46 ) through the second recess ( 45 ) to the second page ( 48 ) of the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) in the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) is guided.

Active part ( 1 . 21 . 41 . 61 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to claim 7, wherein the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) and the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) are arranged so that the connecting fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) perpendicular to the fibers ( 3 . 23 ) through the second recess ( 9 . 29 . 89 . 891 . 892 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ), through the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) and through the first recess ( 49 ) of the second magnetically active layer ( 47 . 57 . 77 . 771 ) is guided.

Active part ( 1 . 21 . 51 . 58 . 61 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to claim 7, wherein the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) and the second magnetically active layer ( 47 . 57 ) are arranged so that the connecting fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) perpendicular to a direction ( 54 ) one during operation of the electrical machine ( 30 . 80 ) occurring force through the second recess ( 9 . 29 . 529 . 89 . 891 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ), through the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) and through the first recess ( 49 . 549 ) of the second magnetically active layer ( 47 . 57 ) is guided.

Active part ( 51 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of claims 7 to 9, wherein the second magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) an active part ( 1 . 21 . 41 . 62 . 58 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of claims 7 to 9.

Active part ( 61 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to claim 10, wherein the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) an active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 63 . 58 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of claims 7 to 10.

Electric machine ( 30 . 80 ) comprising a stator or a rotor, which is an active part for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of claims 1 to 11.

Electric machine ( 30 . 80 ) according to claim 12, wherein the electric machine ( 30 . 80 ) is a linear machine or a rotating electric machine.

Process for the preparation of an active part ( 1 . 21 . 41 . 51 . 58 . 61 . 62 . 63 . 81 ) for an electric machine ( 30 . 80 ) according to one of claims 1 to 11, - wherein the fibers ( 3 ) on the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ), the connection fiber ( 5 . 55 . 65 . 501 . 502 . 651 . 652 ) from the first page ( 6 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) through the first recess ( 7 . 27 . 87 . 871 . 872 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) on a second page ( 8th ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) and from the second page ( 8th ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) through the second recess ( 9 . 29 . 529 . 89 . 891 . 892 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) on the first page ( 6 ) of the first magnetically active layer ( 2 . 22 . 42 . 52 ) in the reinforced layer ( 4 . 44 . 74 . 441 ) to be led.