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Die Erfindung betrifft ein Ringelement für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Ringelements gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
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Die
WO 01/71892 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von aus Blechteilen bestehenden Paketen, insbesondere aus von in Kreisringsegmente zerlegten Dynamoblechen. Bei dem Verfahren werden durch Stanzen im Wesentlichen bogenförmige Blechteilsegmente mit einer gewissen Umfangslänge erzeugt. Diese Blechteilsegmente werden in einer Ebene zu einem Blechteil angeordnet und miteinander unter Ausbildung eines Kreisrings verbunden.
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Ferner ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, dass ein Rotor einer elektrischen Maschine wenigstens ein Ringelement mit einem Haltering umfasst. Der Haltering dient dazu, Magnete, insbesondere Permanentmagnete, des Rotors zu fixieren. Der Haltering kann dabei wenigstens zwei Ringsegmente umfassen, die unter Ausbildung des Halterings miteinander verbunden sind. Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung eines solchen Ringelements mit dem Haltering sehr aufwändig ist, was zu hohen Kosten führt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ringelement sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich eine einfachere und kostengünstigere Herstellung realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Ringelement sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Ringelement für eine elektrische Maschine, mit einem ersten Ringsegment und mit wenigstens einem zweiten Ringsegment. Die Ringsegmente sind dabei separat voneinander ausgebildet und unter Ausbildung wenigstens eines Halterings miteinander verbunden. Der Haltering dient zum Haltern wenigstens eines Magneten, insbesondere eines Permanentmagneten, der elektrischen Maschine. Es handelt sich dabei insbesondere um eine permanenterregte elektrische Maschine. Erfindungsgemäß sind die Ringsegmente mittels des wenigstens einen Magneten, insbesondere Permanentmagneten, miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist der wenigstens eine Magnet dem Ringelement zugeordnet und fungiert als Verbindungselement, mittels welchem die Ringsegmente zumindest in Umfangsrichtung des Halterings, in radialer und insbesondere auch in axialer Richtung des Halterings, miteinander verbunden sind. Diese Verbindung der Ringsegmente unter Verwendung des wenigstens einen Magneten als Fügeelement ermöglicht eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung des Halterings und damit des Ringelements.
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Zum Herstellen des Halterings werden die Ringsegmente beispielsweise aus einer Blechplatine einzeln ausgestanzt. Dadurch kann ein Verschnitt der Blechplatine insbesondere im Vergleich zum Ausstanzen eines einstückigen Halteringeinzelblechs besonders gering gehalten werden. Durch das Ausstanzen der einzelnen Ringsegmente kann dabei ein bis zu 50% geringerer Blechverschnitt anfallen als bei Ausstanzen des einstückigen Halteringeinzelblechs. Neben dieser hohen Materialersparnis birgt die Herstellung der einzelnen Ringsegmente elektromagnetische Vorteile wie beispielsweise geringere Hystereseverluste bei der Verwendung von isotropen Blechen. Die einzelnen Ringsegmente werden dann beispielsweise auf einem Drehteller in Umfangsrichtung des Halterings aneinander anschließend angeordnet, wobei sie sich berühren oder auch in einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Abstand voneinander angeordnet werden. Dabei wird beispielsweise eine in Umfangsrichtung des Halterings geschlossene Ringkontur des Halterings gebildet.
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Herkömmlicherweise werden die Ringsegmente, welche auch als Radialringsegmente bezeichnet werden, anschließend zur Ausbildung des Halterings miteinander gefügt. Daran anschließend wird herkömmlicherweise der wenigstens eine Magnet, insbesondere Permanentmagnet, an dem Haltering angeordnet und mit diesem gefügt. Dies bedeutet, dass somit herkömmlicherweise zwei Fügeprozesse vorgesehen sind. Der erste Fügeprozess ist das Fügen der einzelnen Ringsegmente zu dem Haltering. Der zweite Fügeprozess ist das Fügen des wenigstens einen Magneten mit dem Haltering. Das erfindungsgemäße Ringelement ermöglicht im Gegensatz dazu nun die Darstellung lediglich eines Fügeprozesses, da das Fügen der einzelnen Ringsegmente und das Fügen des wenigstens einen Magneten mit dem Haltering zeitgleich miteinander einhergehen. Dies bedeutet, dass durch das Fügen des Magneten mit dem Haltering das Fügen (Verbinden) der Ringsegmente mittels des Magneten bewirkt wird bzw. umgekehrt.
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Dadurch können besonders geringe Durchlaufzeiten bei der Herstellung des Ringelements realisiert werden. Ferner weist das erfindungsgemäße Ringelement einen nur sehr geringen Bauraumbedarf auf. Darüber hinaus kann mittels des erfindungsgemäßen Ringelements ein nur sehr geringer Logistikaufwand dargestellt werden. Dies führt zu einer hohen Kostenersparnis insbesondere gegenüber der herkömmlichen Herstellung des Ringelements.
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Bevorzugt ist der Magnet in jeweiligen ersten Aufnahmen der Ringsegmente aufgenommen, insbesondere gefügt. Dadurch ist der Magnet besonders definiert und fest mit dem Haltering verbunden. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die ersten Aufnahmen der Ringsegmente in zumindest bereichsweiser, gegenseitiger Überlappung angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die ersten Aufnahmen und damit das erste und das zweite Ringelement in axialer Richtung des Halterings aneinander anschließen, d. h. hintereinander angeordnet sind. So kann beispielsweise der Magnet in axialer Richtung des Halterings in die ersten Aufnahmen eingesteckt werden.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das erste Ringsegment eine zweite Aufnahme auf. Ferner ist wenigstens ein zweiter Magnet, insbesondere Permanentmagnet, vorgesehen. Darüber hinaus ist wenigstens ein drittes Ringsegment vorgesehen, welches eine dritte Aufnahme aufweist. Das dritte Ringsegment ist unter Ausbildung des Halterings mit dem ersten Ringsegment und mit dem zweiten Ringsegment mittels des zweiten Magneten, insbesondere Permanentmagneten, verbunden. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Magnet in der zweiten Aufnahme des ersten Ringsegments und in der mit der zweiten Aufnahme in zumindest bereichsweiser Überdeckung angeordneten dritten Aufnahme des dritten Ringelements aufgenommen, insbesondere gefügt, ist. Vorteilhafterweise sind das zweite und das dritte Ringsegment in axialer Richtung des Halterings auf der gleichen Seite des ersten Ringsegments angeordnet. Mit anderen Worten sind das zweite und das dritte Ringsegment bezogen auf die axiale Richtung des Halterings zumindest im Wesentlichen auf gleicher Höhe und in einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet, während sich des erste Ringsegment in axialer Richtung an das zweite und das dritte Ringsegment anschließt und in einer von der ersten Ebene unterschiedlichen, sich parallel zur ersten Ebene erstreckenden zweiten Ebene angeordnet ist.
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Dies bedeutet, dass die Ringsegmente nach dem sogenannten Ziegelsteinmauer-Prinzip angeordnet sind und über die als Verbindungselemente fungierenden Magnete miteinander verbunden sind. Dadurch ist eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung des Halterings und damit des Ringelements ermöglicht.
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Zum Verbinden des ersten und des zweiten Ringsegments ist der erste Magnet in der ersten Aufnahme des in der ersten Ebene angeordneten ersten Ringelements und in der ersten Aufnahme des in der zweiten Ebene angeordneten zweiten Ringsegments gefügt. Zum Verbinden des dritten Ringsegments mit dem ersten und dem zweiten Ringsegment ist der zweite Magnet in der zweiten Aufnahme des ersten Ringsegments und in der dritten Aufnahme des in der ersten Ebene angeordneten dritten Ringsegments gefügt. Dieses Ziegelsteinmauer-Prinzip kann auf eine als drei größere Anzahl an Ringsegmenten übertragen werden. Dabei sind eine Mehrzahl, also wenigstens zwei Ringsegmente in der zweiten Ebene in Umfangsrichtung aneinander anschließend angeordnet. Ferner sind eine Mehrzahl, also wenigstens zwei, drei oder mehr Ringsegmente in der ersten Ebene in Umfangsrichtung aneinander anschließend angeordnet. Die Ringsegmente der ersten Ebene sind dabei über jeweilige Magnete mit den Ringsegmenten der zweiten Ebene verbunden, so dass dadurch die Ringsegmente einer der Ebenen mit den Ringsegmenten der entsprechend anderen Ebene verbunden sind.
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Vorteilhaft kann auch an den Stoßstellen benachbarter Ringsegmente ein formschlüssiges Verbindungselement angeordnet sein, welche eine Verbindung der Ringsegmente weiter unterstützen. Insbesondere können zwei formschlüssige Verbindungselemente angeordnet sein, wobei ein erstes formschlüssiges Verbindungselement im radialen Erstreckungsbereich der ersten Aufnahmen angeordnet ist und ein zweites formschlüssiges Verbindungselement außerhalb des radialen Erstreckungsbereichs der ersten Aufnahmen angeordnet ist. Das erste formschlüssige Verbindungselement ist vorteilhaft als einfache Schwalbenschwanzverbindung ausgeformt, welche eine gute und einfache formschlüssige Verbindung auf kleiner Tiefe ermöglicht. Das zweite formschlüssige Verbindungselement ist vorteilhaft als Tannenbaumverbindung ausgeformt, welche insbesondere über drei formschlüssigen Zacken verfügt. Die Tannenbaumverbindung mit drei Zacken hat eine höhere formschlüssige Verbindungskraft als eine einfache Schwalbenschwanzverbindung, benötigt aber hierzu auch eine größere Formtiefe, welche sich so mit einer Erstreckung der ersten Aufnahme in Umfangsrichtung überdeckt und in radialer Richtung außerhalb der Erstreckung der ersten Aufnahme angeordnet ist.
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Der zweite Aspekt betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Ringelements für eine elektrische Maschine, bei welchem ein erstes Ringsegment und wenigstens ein zweites Ringsegment unter Ausbildung wenigstens eines Halterings zum Haltern wenigstens eines Magneten der elektrischen Maschine miteinander verbunden werden. Die Ringsegmente sind dabei separat voneinander ausgebildet. Erfindungsgemäß ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Ringsegmente mittels des Magneten miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten wird der Magnet als Verbindungselement verwendet, um die Ringsegmente unter Vermittlung des Magneten, welcher insbesondere ein Permanentmagnet ist, miteinander zu verbinden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die besonders zeit- und kostengünstige Herstellung des Halterings und damit des Ringelements, da das Verbinden (Fügen) der Ringsegmente insbesondere in Umfangsrichtung und bevorzugt auch in axialer Richtung des Halterings zeitgleich mit dem Anordnen und dem Verbinden (Fügen) des wenigstens einen Magneten an bzw. mit dem Haltering einhergeht. So ist zum Ausbilden des Halterings lediglich ein Fügeprozess durchzuführen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Draufsicht eines Ringelements für eine elektrische Maschine mit einem Haltering, welcher durch eine Mehrzahl von Ringsegmenten gebildet ist, die mittels dem Ringelement zugeordneten Permanentmagneten der elektrischen Maschine miteinander verbunden sind;
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2 eine schematische Draufsicht einer Mehrzahl von Ringsegmenten des Halterings gemäß 1;
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3a ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Halterings des Ringelements gemäß 1;
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3b ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Halterings gemäß 3a;
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4 eine schematische Perspektivansicht zweier Ringsegmente gemäß 2, welche über einen Permanentmagneten miteinander verbunden sind;
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5 eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Ringsegments eines Halterings gemäß 2;
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6 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht einer alternativen Ausführungsform des Ringelements gemäß 1, bei welchem die Ringsegmente in Umfangsrichtung zusätzlich mittels wenigstens einer Formschlussverbindung miteinander verbunden sind; und
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7 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Ringelements gemäß 6.
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Ein Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine umfasst wenigstens ein in der 1 gezeigtes Ringelement 10. Das Ringelement 10 umfasst dabei einen Haltering 12, der zum Fixieren von Permanentmagneten 14 der elektrischen Maschine dient.
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Wie insbesondere in Zusammenschau mit den 2 bis 5 erkennbar ist, ist der Haltering 12 durch eine Mehrzahl von einzelnen, separat voneinander ausgebildeten Ringsegmenten 16, 18 gebildet. Die Ringsegmente 16, 18 werden auch als Radialringsegmente bezeichnet. Die Ringsegmente 16, 18 weisen dabei jeweils eine erste Aufnahme 20 und eine zweite Aufnahme 22 auf. Die Aufnahmen 20, 22 werden auch als Slots bezeichnet. In den Aufnahmen 20, 22 werden die Permanentmagnete 14 angeordnet und gefügt, so dass sie an dem Haltering 12 fixiert sind.
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Zur Vermeidung eines unerwünscht hohen Materialverlusts werden die einzelnen Ringsegmente 16, 18 aus einer Blechplatine ausgestanzt. Bevorzugt werden bei dem Stanzen auch die Aufnahmen 20, 22 gebildet. Insbesondere anhand der 2 ist es ersichtlich, dass durch diese Segmentierung (Radialsegmentierung) des Ringelements 10 ein Blechverschnitt beim Ausstanzen besonders gering gehalten werden kann. Dies hält wiederum die Herstellungskosten gering. Nach dem Ausstanzen werden die Ringsegmente 16, 18 auf einen um eine Drehachse drehbaren Drehteller im sogenannten Ziegelsteinmauer-Design (Brick-Wall-Design) angeordnet.
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Wie insbesondere der 4 zu entnehmen ist, werden dabei die Ringsegmente 16, 18 in axialer Richtung des Halterings 12 aneinander anschließend, d. h. hintereinander, angeordnet. Dies bedeutet, dass die Ringsegmente 16 in einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet werden, und dass die Ringsegmente 18 in einer gemeinsamen zweiten Ebene angeordnet werden. Die Ebenen erstrecken sich dabei parallel zueinander und sind in axialer Richtung des Halterings 12 auf voneinander unterschiedlichen Höhen angeordnet. Bezogen auf die jeweilige Bildebene der 1 und der 4 ist die ersten Ebene in axialer Richtung vor der zweiten Ebene angeordnet. Somit stellen die Ringsegmente 16 die vorderen Ringsegmente 16 dar, während die Ringsegmente 18 die hinteren Ringsegmente 18 sind. Dabei bilden die Ringsegmente 18 eine untere, zumindest im Wesentlichen ringförmige Schicht, während die Ringsegmente 16 eine obere ringförmige Schicht bilden.
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Wie ferner zu erkennen ist, schließen sich zur Ausbildung des Halterings 12 die Ringsegmente 16 in Umfangsrichtung einander an. Ebenso schließen sich die Ringsegmente 18 in Umfangsrichtung aneinander an. Dabei sind die Ringsegmente 16, 18 derart relativ zueinander angeordnet, dass sich – bezogen auf die axiale Richtung des Halterings 12 – die ersten Aufnahmen 20 der Ringsegmente 16 in jeweiliger Überdeckung mit den zweiten Aufnahmen 22 der darunter angeordneten Ringsegmente 18 befinden, und so dass sich die zweiten Aufnahmen 22 der Ringsegmente 16 in Überdeckung mit den ersten Aufnahmen 20 der darunter angeordneten Ringsegmente 18 befinden. Eine Stoßstelle 24 zwischen zwei Ringsegmenten 16 bilden eine Mittellinie eines darunterliegenden Ringsegments 18 bzw. umgekehrt.
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Mit anderen Worten liegen die Slots jeweils deckungsgleich. Sind die Ringsegmente 16 in Umfangsrichtung aneinander anschließend angeordnet und sind entsprechend auch die Ringsegmente 18 in Umfangsrichtung aneinander anschließend angeordnet, so werden die Permanentmagnete 14 in axialer Richtung des Halterings 12 in den jeweiligen Aufnahmen 20, 22 angeordnet. Dazu werden die Permanentmagnete 14 beispielsweise in axialer Richtung in die Aufnahmen 20, 22 eingesteckt und in diesen gefügt. Dadurch werden die Permanentmagnete 14 mit dem Haltering 12 verbunden (gefügt), so dass die Permanentmagnete 14 durch den Haltering 12 fixiert werden.
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Gleichzeitig werden durch das Fügen der Permanentmagnete 14 mit dem Haltering 12 die Ringsegmente 16 mit den Ringsegmenten 18 verbunden, so dass gemäß dem Ziegelsteinmauer-Design auch die einzelnen Ringsegmente 16 untereinander sowie die einzelnen Ringsegmente 18 untereinander verbunden werden. Dies bedeutet, dass die Permanentmagnete 14 für eine radiale Verbindung sowie eine Verbindung in Umfangsrichtung der Ringsegmente 16, 18 sorgen. Bevorzugt sorgen die Permanentmagnete 14 auch für eine axiale Verbindung. Auf diese Weise werden die Fügeprozesse zum Verbinden der Ringsegmente zu dem Haltering sowie das Einsetzen der Permanentmagnete 14 in die Aufnahmen 20, 22 kombiniert, da die Permanentmagnete 14 als Fügeelement für die einzelnen Ringsegmente dienen.
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Zur Herstellung des Halterings 12 kann dabei vorgesehen sein, dass die einzelnen Ringsegmente 16, 18 aus einer Stanze, mittels welcher die Ringsegmente 16, 18 ausgestanzt werden, auf den Drehteller befördert und im Ziegelsteinmauer-Design um eine Matrize gestapelt werden. Ist der Haltering 12 fertig geschichtet, d. h. sind die untere Schicht der Ringsegmente 18 und die obere Schicht der Ringsegmente 16 fertig gebildet, so werden die Permanentmagnete 14 in die Aufnahmen 20, 22 eingepresst. Dadurch wird eine Klemmverbindung realisiert, die neben einer radialen auch die axiale Fixierung gewährleistet. Das Fügen der Ringsegmente 16, 18 durch die Permanentmagnete 14 ist dabei unabhängig von der Fixierungsmethode der Permanentmagnete 14.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die einzelnen, ausgestanzten Ringsegmente 16, 18 aus der Stanze auf den Drehteller befördert werden. Auf dem Drehteller sind die Permanentmagnete 14 bereits in ihrem erwünschten Endmuster angeordnet und fixiert. Die einzelnen Ringsegmente 16, 18 werden dann unter Verwendung der bereits an dem Drehteller fixierten Permanentmagnete als Matrize gestapelt bzw. geschichtet. Anschließend wird die Fixierung der Permanentmagnete 14 an dem Drehteller aufgehoben, so dass das fertige Ringelement 10 mit dem Haltering 12 und dem an diesem angeordneten Permanentmagneten 14 entnommen werden kann.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ringsegments 16. Die Ausführungsform des Ringsegments 16 gemäß 4 kann ohne weiteres auch auf das Ringsegment 18 übertragen werden. Wie der 5 zu entnehmen ist, weist das Ringsegment 16 Führungselemente 26 auf. Die Führungselemente 26 dienen zur besonders präzisen Positionierung des Ringsegments 16 bzw. der Ringsegmente 16 und/oder 18 auf dem Drehteller. Dabei weist die auf dem Drehteller angeordnete Matrize eine zu dem jeweiligen Führungselement 26 korrespondierende Nut auf, in welcher das korrespondierende Führungselement 26 aufgenommen werden kann.
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Die Führungselemente 26 können zusätzlich bei einer späteren Montage des Halterings 12 auf einem Rotortopf des Rotors zur Herstellung einer radialen, formschlüssigen Verbindung in Umfangsrichtung zur Sicherung gegen Durchrutschen verwendet werden.
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Zum Herstellen des Halterings 12 und insbesondere zum Fügen der Ringsegmente 16, 18 zum Haltering 12 können Verfahren wie Stanzpaketieren, Laserpaketieren, Backlack- und Glulockverwendung durchgeführt werden.
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Die Fertigung des Halterings 12 aus den einzelnen Ringsegmenten 16, 18 und deren formschlüssiges Fügen durch die Permanentmagnete 14 ermöglicht die zeit- und kostengünstige Herstellung des Ringelements 10, da das Verbinden der Ringsegmente 16, 18 und das Verbinden der Permanentmagnete 14 mit dem Haltering 12 zeitlich parallel durchgeführt wird. Diese Herstellung hält die Durchlaufzeit des Ringelements 10 gering, da insbesondere ein Logistikaufwand zum Transport des Halterings 12 zu unterschiedlichen Herstellungsmaschinen entfallen oder zumindest gering gehalten werden kann.
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Die Verbindungen der einzelnen Ringsegmente 16, 18 erfahren im Betrieb der elektrischen Maschine relativ hohe Belastungen. Die Verbindung der Ringsegmente 16, 18 mittels den Permanentmagneten 14 ist besonders fest und ermöglicht die Einhaltung geringer Toleranzen. Gleichzeitig weist die Verbindung eine sehr gute Wirtschaftlichkeit auf, da der fertigungstechnische Aufwand für das Ringelement 10 besonders gering gehalten werden kann.
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Die Permanentmagnete 14 sind dabei besonders druckfest, weswegen sie Umfangskräfte zwischen den Ringsegmenten 16, 18 besonders vorteilhaft übertragen und für einen tangentialen Zusammenhalt sorgen können.
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Zur Realisierung einer besonders hohen Festigkeit bei besonders geringem Bauraumvolumen ist bei einer in den 6 und 7 gezeigten, weiteren Ausführungsform des Ringelements zusätzlich vorgesehen, dass die Ringelemente 16, 18 mittels jeweils zweier Formschlussverbindungen in Umfangsrichtung formschlüssig miteinander verbunden sind. Die formschlüssigen Verbindungselemente an den Ringsegmenten 16, 18 sind beim Stanzen gleich mit stanzbar, so dass kein weiterer Prozessschritt notwendig ist.
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Eine erste dieser Formschlussverbindungen ist vorliegend als Schwalbenschwanzverbindung 28 ausgebildet, bei welcher eine positive Schwalbenschanzgeometrie in eine korrespondierende, negative Schwalbenschanzaufnahmegeometrie eingreift.
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Die zweite Formschlussverbindung liegt als Tannenbaumverbindung 30 vor, bei welcher eine positive Tannenbaumgeometrie in eine korrespondierende, negative Tannenbaumaufnahmegeometrie eingreift. Durch diese Kombination der Formschlussverbindungen wird eine sehr hohe Kraftübertragungsfläche realisiert. Wie in 6 und 7 dargestellt, ist die Schwalbenschwanzverbindung 28 an den Ringelementen 16, 18 im Bereich der radialen Erstreckung der ersten und zweiten Aufnahme 20, 22 angeordnet und die Tannenbaumverbindung 30 ist in radialer Richtung innerhalb der ersten und zweiten Aufnahme 20, 22 angeordnet. Die Tannenbaumverbindung 30 weist in der Darstellung insbesondere drei übereinander liegende Zacken zur formschlüssigen Verbindung auf, so dass eine Formtiefe der Verbindung in Umfangsrichtung wesentlich größer als bei der Schwalbenschanzverbindung 28 ist, welche nur über einen Zacken zur formschlüssigen Verbindung verfügt. Vorteilhaft ist deswegen die formschlüssige Verbindung des Schwalbenschwanzes 28 in der radialen Erstreckung der ersten und zweiten Aufnahme 20, 22 angeordnet und die Tannenbaumverbindung 30 in radialer Richtung innerhalb der ersten und zweiten Aufnahme 20, 22, da so die Tannenbaumverbindung 30 in Umfangsrichtung auch bis in den Erstreckungsbereich der ersten und zweiten Aufnahme 20, 22 angeordnet sein kann, ohne sich mit der ersten und zweiten Aufnahme 20, 22 stören. Die Tannenbaumverbindung 30 und die ersten und zweiten Aufnahme 20, 22 überdecken sich so in Umfangsrichtung ohne sich zu berühren.
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Die Schwalbenschanzverbindung 28, mit einer geringen Formtiefe, verstärkt die Verbindung zwischen zwei benachbarten Ringsegmenten 16, 18 ohne zusätzlichen Segmentlänge zur Ausformung zu erfordern und die Tannebaumverbindung 30 erhöht mit den drei formschlüssigen Zacken die Verbindungsstärke zwischen den zwei benachbarten Ringsegmenten 16, 18 zusätzlich.
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6 und 7 legen dabei auch eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Ringelementes mit vier Aufnahmen je Ringsegment nahe, wobei hier jeweils zwei Aufnahmen paarweise als erste Aufnahme 20 und zwei Aufnahmen paarweise als zweite Aufnahme 22 fungieren. Eine überlappende Anordnung der Ringsegmente erfolgt dabei wie zuvor beschrieben, entsprechend eines Ziegelsteinmauer-Prinzips, wobei die Ringsegmente abwechseln mittig angeordnet werden. Hierbei werden bei vier Aufnahmen in den Ringsegmenten die beiden linksseitig angeordneten Aufnahmen eines Ringsegmentes deckungsgleich zu den beiden rechtsseitig angeordneten Aufnahmen eines Ringsegmentes in einer nächsten Lage angeordnet und so kommt eine Stoßstelle eines Ringsegmentes über der Mitte eines Ringsegmentes in der nächsten Lage zur Anordnung.
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Die jeweiligen Geometrien führen zu einer Selbstzentrierung der Fügepartner (Ringelemente 16, 18) und dadurch zu einer sehr guten Toleranzeinhaltung. Als Resultat wird zusammen mit der Verbindung über die Permanentmagnete 14 eine Verbindungskombination mit hoher Festigkeit und Potential erzielt, die ohne Hilfsstoffe auskommt, einen sehr geringen Fertigungsaufwand aufweist und kostengünstig herzustellen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ringelement
- 12
- Haltering
- 14
- Permanentmagnet
- 16
- Ringsegment
- 18
- Ringsegment
- 20
- erste Aufnahme
- 22
- zweite Aufnahme
- 24
- Stoßstelle
- 26
- Führungselement
- 28
- Schwalbenschanzverbindung
- 30
- Tannenbaumverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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