DE102012105992A1 - Element of an electrical machine with a holder and a permanent magnet, component with at least one element and an electric machine - Google Patents

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    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets

Abstract

Erfindungsgemäß wird Element einer elektrischen Maschine mit einer Halterung, die eine erste Stirnfläche mit einem Verbindungsabschnitt zum Befestigen an einer Rotornabe und eine zweite Stirnfläche aufweist, und wenigstens einen in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine magnetisierten Permanentmagneten, welcher in eine Tasche der Halterung eingesetzt ist, vorgeschlagen, wobei die zweite Stirnfläche eine Vertiefung bei dem wenigstens einen Permanentmagnet aufweist, so dass die Ausbildung des magnetischen Felds der Permanentmagneten optimiert wird.According to the invention, the element of an electrical machine is provided with a holder which has a first end face with a connection section for attachment to a rotor hub and a second end face, and at least one permanent magnet magnetized in the circumferential direction of the electric machine which is inserted into a pocket of the holder. wherein the second end face has a recess in the at least one permanent magnet, so that the formation of the magnetic field of the permanent magnet is optimized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Element einer elektrischen Maschine mit einer Halterung, die eine erste Stirnfläche mit einem Verbindungsabschnitt zum Befestigen an einer Rotornabe und eine zweite Stirnfläche aufweist, und wenigstens einen in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine magnetisierten Permanentmagneten, welcher in eine Tasche der Halterung eingesetzt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere einen Rotor mit einer Rotornabe sowie eine elektrische Maschine.The invention relates to an element of an electrical machine with a holder, which has a first end face with a connecting portion for attachment to a rotor hub and a second end face, and at least one in the circumferential direction of the electric machine magnetized permanent magnet, which is inserted into a pocket of the holder. Furthermore, the invention relates to a component of an electrical machine, in particular a rotor with a rotor hub and an electric machine.

Ein solches Element ist bekannt aus der EP 1 166 423 B1 . Darin wird ein mehrpoliger, permanenterregter Rotor für eine rotierende elektrische Maschine diskutiert, bei dem zur Erzeugung von ausgeprägten Magnetpolen zwei quaderförmige, in Umfangsrichtung magnetisierte, flach ausgebildete Permanentmagnete radial zur Rotorachse in nutartigen Zwischenräumen zwischen jeweils zwei am Rotorkörper fixierten Halbjochen angeordnet sind. Jedes Rotorjoch bzw. Polelement ist in Umfangsrichtung in zwei sich jeweils über eine halbe Polteilung erstreckende Halbjoche aufgeteilt. Die jeweils beiden einander benachbarten Halbjoche zweier nebeneinander angeordneter Joche sind mittels Stirnplatten zu einem Polelement verbunden und jedes Polelement für sich ist an dem Rotorkörper bzw. Rotornabe fixiert, insbesondere verschraubt. Die Ausbildung der Joche ist ferner so gewählt, dass zwischen zwei in Umfangsrichtung angeordneten Polelementen ein Hohlraum ausgebildet ist, der den magnetischen Fluss der einzelnen Halbjoche beeinflussen kann. Die Formgestaltung der Joche weist jedoch Nachteile bei der Ausbildung des magnetischen Feldes sowohl im Bereich des Luftspalts zwischen Rotor und Stator als auch im Rotorkörper auf.Such an element is known from the EP 1 166 423 B1 , Therein, a multi-pole, permanent-magnet rotor for a rotating electrical machine is discussed in which two cuboid, magnetized in the circumferential direction, flat-shaped permanent magnets are arranged radially to the rotor axis in groove-like spaces between each two fixed to the rotor body half yokes to produce pronounced magnetic poles. Each rotor yoke or pole element is divided in the circumferential direction into two half yokes each extending over half a pole pitch. The respective two adjacent half yokes of two adjacently arranged yokes are connected by means of end plates to a pole element and each pole element is fixed to the rotor body or rotor hub itself, in particular screwed. The formation of the yokes is further selected such that between two circumferentially arranged pole elements, a cavity is formed, which can influence the magnetic flux of the individual Halbjoche. The shape of the yokes, however, has disadvantages in the formation of the magnetic field both in the region of the air gap between the rotor and stator and in the rotor body.

Beim Bau von elektrischen Maschinen, insbesondere von Synchronmaschinen, können Permanentmagneten anstatt Spulen im Rotor und/oder im Stator verwendet werden. Der Stator bezeichnet dabei den ruhenden Teil und der Rotor den sich bewegenden Teil der elektrischen Maschine. Bekannte Materialien für die Herstellung von Permanentmagneten sind unter anderem Bismut-Mangan-Magnete, Aluminium-Nickel-Cobalt-Magnete, Samarium-Cobalt-Magnete und Neodym-Eisen-Bor-Magnete. Bei einer Synchronmaschine wird zwischen einem Außenläufer und einem Innenläufer unterschieden. Ein Innenläufer ist eine Bauform einer Synchronmaschine, bei der sich der Rotor im Zentrum befindet und der Stator den Rotor umschließt. Der Rotor weist bei einem Innenläufer im Allgemeinen eine Mehrzahl von abwechselnd radial ausgerichteten, ringförmig um die Rotorachse angeordneten Permanentmagneten auf, die sich entsprechend der Rotorachse auf einer kreisförmigen Bahn bewegen. Das magnetische Feld, das sich bei dieser Anordnung der Permanentmagneten ergibt, wird auch als Erregerfeld bezeichnet. Bei einer Bewegung der Permanentmagneten wird nunmehr aufgrund der ständigen Änderung der magnetischen Felder, die auf die Statorspulen wirken, in den Statorspulen eine Spannung induziert, wodurch im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine ein elektrischer Strom in Abhängigkeit zur Bewegung des Rotors erzeugt wird.In the construction of electrical machines, in particular of synchronous machines, permanent magnets can be used instead of coils in the rotor and / or in the stator. The stator designates the stationary part and the rotor the moving part of the electric machine. Known materials for the production of permanent magnets include bismuth-manganese magnets, aluminum-nickel-cobalt magnets, samarium-cobalt magnets and neodymium-iron-boron magnets. In a synchronous machine, a distinction is made between an external rotor and an internal rotor. An internal rotor is a type of synchronous machine in which the rotor is in the center and the stator surrounds the rotor. In an internal rotor, the rotor generally has a plurality of alternately radially oriented, annularly arranged around the rotor axis permanent magnets, which move according to the rotor axis on a circular path. The magnetic field that results in this arrangement of permanent magnets is also referred to as exciter field. During a movement of the permanent magnets, a voltage is now induced in the stator coils due to the constant change of the magnetic fields which act on the stator coils, whereby an electric current is generated in generator operation of the electric machine in dependence on the movement of the rotor.

Die Permanentmagneten werden üblicherweise dergestalt an der Rotornabe des Rotors angeordnet, dass ihre Magnetisierungsrichtung bzw. Ausrichtung der Pole parallel zur Radialrichtung verläuft. Hierfür wurden für die Befestigung der Permanentmagneten bereits diverse Möglichkeiten in Betracht gezogen. Eine Möglichkeit ist es, die Magneten mittels speziell gefertigter Halterungen an der Rotornabe zu befestigen. Die Herausforderung ist dabei, dass die Rotorbleche während des Betriebs in Radialrichtung nicht nur die Fliehkräfte der Permanentmagneten aufnehmen müssen, sondern auch die Kräfte, die durch die magnetische Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten und den Statorspulen sowie auch anderen magnetischen Teilen des Rotors oder Stators entstehen. Es wirken also in Magnetisierungsrichtung der Permanentmagneten auf die Permanentmagneten selbst zusätzlich magnetische Kräfte, die die Rotorbleche aufnehmen müssen. Aus diesem Grund müssen die Rotorbleche massiv und stabil ausgebildet werden, um den angesprochenen Kräften Rechnung zu tragen. Meist werden die Permanentmagneten in Aussparungen des Rotorblechs eingesetzt, wodurch sich zwischen der Aussparung und dem Luftspalt zum Stator hin ein Steg erstreckt. Die Aufgabe dieser Stege ist es, die Kräfte in Radialrichtung aufzunehmen. Weiter ist der magnetische Widerstand des Stegs generell nicht groß und zudem umso kleiner, je breiter dieser ist. Dieser Steg muss zur Gewährleistung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit einerseits umso breiter gestaltet sein, je größer das magnetische Feld, das Gewicht des Permanentmagneten und die Drehzahl des Rotors ist, um eine ausreichende mechanische Festigkeit gewährleisten zu können, andererseits aber möglichst schmal gestaltet sein, da dieser sonst einen erheblichen Anteil des magnetischen Flusses der Permanentmagneten aufgrund seines niedrigen magnetischen Widerstands kurzschließen würde und demzufolge das auf die Statorspulen wirkende, verbleibende magnetische Feld erheblich schwachen würde. In anderen Worten bedeutet dies, dass der Steg möglichst schmal sein sollte, damit er einen größeren magnetischen Widerstand aufweist und damit die effektive Erregerflussdichte größer ist. Die Effizienz der elektrischen Maschine wird nun maßgeblich durch die effektive Erregerflussdichte und damit durch die Breite des Stegs beeinflusst. Insofern besteht ein wesentliches Problem darin, die Breite des Steges zu verschmälern, während gleichzeitig eine ausreichende mechanische Stabilität und eine geeignete Verteilung der Flussdichte gewährleistet sind. Darüber hinaus ist die Gestaltung der Rotorbleche, insbesondere im Verbindungsabschnitt, mit Blick auf die Flussdichte nachteilhaft.The permanent magnets are usually arranged on the rotor hub of the rotor in such a way that its magnetization direction or orientation of the poles runs parallel to the radial direction. For this purpose, various possibilities have already been considered for the attachment of permanent magnets. One possibility is to attach the magnets to the rotor hub using specially manufactured brackets. The challenge is that the rotor laminations during operation in the radial direction not only have to absorb the centrifugal forces of the permanent magnets, but also the forces resulting from the magnetic interaction between the permanent magnets and the stator coils and other magnetic parts of the rotor or stator. Thus, in the direction of magnetization of the permanent magnets, magnetic forces, which must be absorbed by the rotor laminations, additionally act on the permanent magnets themselves. For this reason, the rotor laminations must be made massive and stable in order to take account of the forces mentioned. Most permanent magnets are used in recesses of the rotor plate, which extends between the recess and the air gap to the stator through a web. The task of these webs is to absorb the forces in the radial direction. Furthermore, the magnetic resistance of the web is generally not large and, in addition, the smaller, the wider it is. To ensure adequate mechanical strength, this web must on the one hand be designed to be wider, the larger the magnetic field, the weight of the permanent magnet and the rotational speed of the rotor, in order to ensure sufficient mechanical strength, but on the other hand designed to be as narrow as possible otherwise it would short circuit a significant portion of the magnetic flux of the permanent magnets due to its low magnetic resistance, and consequently the residual magnetic field acting on the stator coils would be significantly weakened. In other words, this means that the web should be as narrow as possible, so that it has a greater magnetic resistance and thus the effective excitation flux density is greater. The efficiency of the electrical machine is now significantly influenced by the effective excitation flux density and thus by the width of the web. In this respect, a major problem is to narrow the width of the web, while at the same time a sufficient mechanical stability and a suitable distribution of the flux density are ensured. In addition, the design of the rotor laminations, in particular in the connecting portion, in view of the flux density is disadvantageous.

Ein weiterer Ansatz, um dieses Problem zu lösen, besteht darin, die in Erstreckungsrichtung magnetisierten Permanentmagneten unter einer V-Anordnung im Rotorblech angeordnet sind, wie dies aus der DE 10 2011 051 947 A1 zu erkennen ist. Dadurch, dass die Pole der Permanentmagneten nun nicht mehr radial, sondern schräg angeordnet sind, wirken in Radialrichtung zwar kleinere magnetische Kräfte zwischen den Permanentmagneten und dem Stator, gänzlich vermieden werden diese hingegen nicht. Im vorliegenden Fall treten zudem hohe Ankerrückwirkungen auf, wodurch der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine verringert wird.Another approach to solve this problem is that the magnetized in the direction of extension permanent magnet under a V-arrangement in the rotor plate are arranged, as shown in DE 10 2011 051 947 A1 can be seen. Due to the fact that the poles of the permanent magnets are no longer arranged radially but obliquely, smaller magnetic forces act between the permanent magnets and the stator in the radial direction, but they are not completely avoided. In the present case also occur high armature reactions, whereby the efficiency of the electric machine is reduced.

Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Permanentmagneten mit in Umfangsrichtung ausgerichtete Pole mit einer Halterung so zu halten, dass die Ausbildung des magnetischen Felds der Permanentmagneten optimiert wird.Accordingly, it is an object of the present invention to hold permanent magnets with circumferentially oriented poles with a holder so that the formation of the magnetic field of the permanent magnet is optimized.

Diese Aufgabe wird durch ein Element einer elektrischen Maschine mit einer Halterung und wenigstens einem Permanentmagneten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an element of an electric machine with a holder and at least one permanent magnet having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird ein Element einer elektrischen Maschine mit einer Halterung, die eine erste Stirnfläche mit einem Verbindungsabschnitt zum Befestigen an einer Rotornabe und eine zweite Stirnfläche aufweist, und wenigstens einen in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine magnetisierten Permanentmagneten, welcher in eine Tasche der Halterung eingesetzt ist, vorgeschlagen, wobei die zweite Stirnfläche eine Vertiefung bei dem wenigstens einen Permanentmagnet aufweist.According to the invention, an element of an electrical machine with a holder, which has a first end face with a connection section for attachment to a rotor hub and a second end face, and at least one magnet magnetized in the circumferential direction of the permanent magnet, which is inserted into a pocket of the holder, is proposed wherein the second end face has a recess in the at least one permanent magnet.

Zweck einer solchen Vertiefung der zweiten Stirnfläche ist, dass im radialen Bereich zwischen dem wenigstens einem Permanentmagneten und dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator möglichst wenig Material der Halterung ausgebildet ist, so dass dieser Bereich den magnetischen Fluss der Permanentmagneten nur geringfügig kurzschließt. Weiter wird mit der Formgebung der Vertiefung die Breite des Luftspalts zwischen Stator und Rotor definiert. Je breiter der Spalt, umso höher ist der magnetische Widerstand an dieser Stelle. So kommt der Formgebung des Übergangs zwischen der Vertiefung und der tatsächlichen zweiten Stirnfläche der Halterung eine entscheidende Bedeutung zu, denn dadurch kann die Charakteristik des magnetischen Feldes bzw. die Verteilung der Flussdichte im Spalt präzise festgelegt werden. Somit kann beispielsweise den Schwerpunkt der magnetischen Flussdichte auf eine geeignete Position beschränkt werden.The purpose of such a recess of the second end face is that in the radial area between the at least one permanent magnet and the air gap between the rotor and stator as little as possible material of the holder is formed, so that this area short circuits the magnetic flux of the permanent magnets only slightly. Further, the shape of the recess defines the width of the air gap between the stator and the rotor. The wider the gap, the higher the magnetic resistance at this point. Thus, the shaping of the transition between the recess and the actual second end face of the holder is of crucial importance, because thereby the characteristic of the magnetic field or the distribution of the flux density in the gap can be precisely determined. Thus, for example, the center of gravity of the magnetic flux density can be restricted to an appropriate position.

Dadurch, dass der wenigstens eine Permanentmagnet in eine Tasche eingesetzt ist, hält die Halterung den Permanentmagneten derart fest, dass er sich aufgrund der in der Maschine wirkenden Kräfte nicht aus der Halterung löst. In diesem Zusammenhang kann wirkungsvoll vermieden werden, dass sich die Permanentmagneten von der Rotornabe des Rotors lösen bzw. unbeabsichtigt bewegen und einen zwischen dem Rotor und einem Stator vorliegenden Luftspalt verkleinern oder sogar den Stator berühren, so dass die Permanentmagneten die elektrische Maschine zerstören.Characterized in that the at least one permanent magnet is inserted into a pocket, the holder holds the permanent magnet so firmly that it does not detach from the holder due to the forces acting in the machine. In this connection, it can be effectively avoided that the permanent magnets detach from the rotor hub of the rotor or move inadvertently and reduce an air gap existing between the rotor and a stator, or even touch the stator, so that the permanent magnets destroy the electric machine.

Mittels der Magnetisierungsrichtung der Permanentmagneten in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine kann die Halterung dergestalt ausgebildet sein, dass sich die Halterung nicht zwischen dem wenigstens einem Permanentmagneten und dem Luftspalt erstreckt. Die Vertiefung geht dabei in die den wenigstens einen Permanentmagneten aufnehmende Tasche über. So kann der geschlossene Pfad des magnetischen Flusses der Permanentmagneten bzw. der magnetische Kreis in Richtung der Statorspulen stärker sein, da aufgrund des höheren magnetischen Widerstands des ersten Stegs der magnetische Fluss der Permanentmagneten durch die Halterung nicht kurzgeschlossen wird. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Halterung führt weiter zu einer verbesserten Flussdichteverteilung, wodurch ein höherer Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erreicht wird. Da sich die Permanentmagneten in Radialrichtung des Rotors erstrecken und so die größten Flächen der Permanentmagneten parallel zur Radialrichtung sind, können diese Flächen der Permanentmagneten mit den radial erstreckenden Flächen der Tasche besonders gut mit Klebstoff, Haftmittel, usw. verklebt werden. Dadurch werden die bei der Rotation auftretenden Fliehkräfte als Schubkräfte von der Klebverbindung zwischen Permanentmagnet und Halterung übertragen. Schubspannungen können von Klebstoffen, usw. in der Regel besser als Normalkräfte übertragen werden. Demnach wird die Sicherheit gegen Versagen der Klebverbindung wesentlich erhöht.By means of the magnetization direction of the permanent magnets in the circumferential direction of the electric machine, the holder may be designed such that the holder does not extend between the at least one permanent magnet and the air gap. The recess goes over into the at least one permanent magnet receiving pocket. Thus, the closed path of the magnetic flux of the permanent magnet or the magnetic circuit in the direction of the stator coils may be stronger, since due to the higher magnetic resistance of the first land, the magnetic flux of the permanent magnet is not short-circuited by the holder. The advantageous embodiment of the holder further leads to an improved flux density distribution, whereby a higher efficiency of the electric machine is achieved. Since the permanent magnets extend in the radial direction of the rotor and so the largest surfaces of the permanent magnets are parallel to the radial direction, these surfaces of the permanent magnets with the radially extending surfaces of the pocket can be particularly well bonded with adhesive, adhesive, etc. As a result, the centrifugal forces occurring during rotation are transmitted as thrust forces from the adhesive bond between the permanent magnet and the holder. Shear stresses can be transmitted by adhesives, etc., usually better than normal forces. Accordingly, the security against failure of the adhesive bond is substantially increased.

Dadurch, dass die Ausrichtung der Pole des wenigstens einen Permanentmagneten in Umfangsrichtung verläuft, wirken auf den wenigstens einen Permanentmagneten beim Betrieb der elektrischen Maschine keine magnetischen Kräfte in Radialrichtung, so dass die Halterung in Radialrichtung lediglich die auf die Permanentmagneten wirkenden Fliehkräfte aufnehmen muss, während die verbleibenden magnetischen Kräfte in Umfangsrichtung von der Halterung aufgrund deren Orientierung einfacher aufgenommen werden können.Because the orientation of the poles of the at least one permanent magnet extends in the circumferential direction, no magnetic forces in the radial direction act on the at least one permanent magnet during operation of the electrical machine, so that the holder only has to absorb the centrifugal forces acting on the permanent magnets during the radial direction remaining magnetic forces in the circumferential direction of the holder due to their orientation can be easily absorbed.

Nach dem Einsetzen des wenigstens einen Permanentmagneten in die Tasche, kann dieser zusätzlich noch mittels eines Klebstoffs oder eines Haftmittels in der Tasche befestigt werden. After inserting the at least one permanent magnet in the pocket, this can additionally be secured by means of an adhesive or an adhesive in the bag.

Zusätzlich oder alternativ können die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche durch zwei wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise radial, nach innen gekrümmte Seitenflächen verbunden sein. Die zweite Stirnfläche der Halterung erstreckt sich im Bereich des Luftspalts zwischen dem Rotor und dem Stator, d. h. von der Rotornabe abgewandt. Mittels der nach innen gekrümmten Seitenflächen wird die Halterung so ausgebildet, dass sie von der zweiten Stirnfläche zu der ersten Stirnfläche trichterförmig bzw. trompetenförmig zusammenläuft. So kann im Bereich des Verbindungsabschnitts, d. h. an der Rotornabe, zwischen zwei in Umfangsrichtung des Rotors benachbarten Elementen ein wesentlich größerer Abstand ausgebildet sein als ein Abstand im Bereich der zweiten Stirnfläche. Durch den wesentlich größeren Abstand im Bereich des Verbindungsabschnitts zwischen den zwei in Umfangsrichtung des Rotors benachbarten Elementen herrscht in diesem Bereich aufgrund von Luft ein großer magnetischer Widerstand, wohingegen im Bereich, bei dem der Abstand im Bereich des Luftspalts zwischen Rotor und Stator zwischen den zwei in Umfangsrichtung des Rotors benachbarten Elementen geringer ist und somit wesentlich mehr ferromagnetisches Material der Halterung vorhanden ist, ein niedrigerer magnetischer Widerstand vorliegt. Hierbei kann wirkungsvoll der magnetische Fluss des wenigstens einen Permanentmagneten einer Halterung in Richtung Luftspalt zwischen Rotor und Stator bereitgestellt werden und somit der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine wesentlich erhöht werden. Es wird dem magnetischen Feld also eine Vorzugsrichtung vorgegeben, wobei die Formgebung der Stirnflächen die Flussdichteverteilung in Richtung des Luftspalts maßgeblich beeinflusst. Neben dieser Form ist weiter das Verhältnis aus Höhe und Breite der Halterung für diese Flussdichteverteilung entscheidend. Darüber hinaus begrenzt diese erläuterte Form der Halterung wesentlich die Ankerrückwirkung in der Halterung, da der von den Statorströmen erzeugte Ankerfeldanregung ein großer magnetischer Widerstand entgegenwirkt, wodurch der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine positiv beeinflusst wird. Darüber hinaus kann durch diese Formgestaltung der Halterung eine große Gewichtseinsparung durch Materialeinsparung erzielt werden.Additionally or alternatively, the first end face and the second end face may be connected by two side faces curved at least in sections, preferably radially, inwardly. The second end face of the holder extends in the region of the air gap between the rotor and the stator, d. H. turned away from the rotor hub. By means of the inwardly curved side surfaces, the holder is formed so that it converges in a funnel shape or trumpet shape from the second end face to the first end face. Thus, in the area of the connection section, i. H. on the rotor hub, between two elements which are adjacent in the circumferential direction of the rotor, a substantially greater distance may be formed than a distance in the region of the second end face. Due to the much larger distance in the region of the connecting portion between the two adjacent circumferentially of the rotor elements prevails in this area due to air, a large magnetic resistance, whereas in the area in which the distance in the air gap between the rotor and stator between the two in Circumferential direction of the rotor adjacent elements is lower and thus significantly more ferromagnetic material of the holder is present, a lower magnetic resistance is present. In this case, the magnetic flux of the at least one permanent magnet of a holder in the direction of the air gap between the rotor and the stator can be effectively provided and thus the efficiency of the electric machine can be substantially increased. Thus, a preferred direction is given to the magnetic field, wherein the shaping of the end faces decisively influences the flux density distribution in the direction of the air gap. In addition to this shape, the ratio of the height and width of the holder for this flux density distribution is crucial. In addition, this illustrated form of the bracket substantially limits the armature reaction in the bracket because the armature field excitation generated by the stator currents counteracts large magnetic resistance, thereby positively affecting the efficiency of the electric machine. In addition, a large weight saving can be achieved by saving material by this shape design of the holder.

Gerade bei Synchronmaschinen, die große Durchmesser aufweisen können, sowie der Tatsache, dass die Halterungen im äußersten Bereich des Rotors angeordnet sind und dort die Fliehkräfte am stärksten wirken, ist diese Formgestaltung besonders gut, um die auf den Rotor wirkenden Fliehkräfte zu reduzieren. Einhergehend damit können die Bauteile, insbesondere die Halterung, mit Materialien ausgebildet sein, die eine geringere Festigkeit aufweisen. Vorteilhaft ist gleichfalls, dass aufgrund eines niedrigeren Trägheitsmoments der Rotor beim Betriebsbeginn schneller anläuft. Mittels einer derartigen Ausbildung der beiden Seitenflächen kann ferner der magnetische Fluss derart bereitgestellt werden, dass eine besonders gut angenäherte sinusförmige Stromkurve bei Drehung des Rotors erzeugt wird.Especially in synchronous machines, which can have large diameters, as well as the fact that the brackets are located in the outermost region of the rotor and where the centrifugal forces act most, this shape design is particularly good to reduce the forces acting on the rotor centrifugal forces. Along with this, the components, in particular the holder, may be formed with materials which have a lower strength. It is also advantageous that, due to a lower moment of inertia, the rotor starts up faster at the start of operation. By means of such a configuration of the two side surfaces, the magnetic flux can also be provided in such a way that a particularly well-approximated sinusoidal current curve is generated upon rotation of the rotor.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann sich ein erster Steg parallel zur ersten Stirnfläche erstrecken. Indem sich der in Umfangsrichtung des Rotors magnetisierte Permanentmagnet radial erstreckt und in die Tasche eingesetzt ist, kann es jedoch vorkommen, dass sich die Halterung im Bereich der zweiten Stirnfläche unbeabsichtigt aufgrund der Fliehkräfte verformt. Um dem entgegenzuwirken, wird im Bereich zwischen Luftspalt und dem wenigstens einem Permanentmagnet ein erster Steg vorgesehen, welcher die Festigkeit und Stabilität der Halterung gewährleistet. Allerdings ist es vorteilhaft, den Steg möglichst schmal auszubilden, so dass dieser den magnetischen Fluss nur geringfügig kurzschließt. Ferner kann durch eine geeignete Länge des wenigstens einen Permanentmagneten in Radialrichtung die kurzschließende Wirkung des Permanentmagneten infolge des ersten Stegs kompensiert werden, da eine größere Länge in Summe einen größeren magnetischen Fluss des Permanentmagneten bedeutet.In a preferred embodiment, a first web may extend parallel to the first end face. Since the permanent magnet magnetized in the circumferential direction of the rotor extends radially and is inserted into the pocket, it may happen that the holder in the region of the second end face inadvertently deforms due to centrifugal forces. To counteract this, a first web is provided in the region between the air gap and the at least one permanent magnet, which ensures the strength and stability of the holder. However, it is advantageous to design the web as narrow as possible so that it only shorts the magnetic flux only slightly. Further, by a suitable length of the at least one permanent magnet in the radial direction, the short-circuiting effect of the permanent magnet due to the first land can be compensated because a larger length in total means a larger magnetic flux of the permanent magnet.

Zusätzlich oder alternativ kann die Halterung des erfindungsgemäßen Elements einen parallel zur ersten Stirnfläche erstreckenden zweiten Steg im Bereich des Verbindungsabschnitts aufweisen. Dadurch, dass das Material des Permanentmagneten und das Material der Halterung bei hohen Temperaturen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist der zweite Steg im Bereich des Verbindungsabschnitts vorgesehen. So kann wirksam vermieden werden, dass sich die Permanentmagneten und/oder die Halterung von der Rotornabe lösen/löst. Weiterhin ist es vorteilhaft, den zweiten Steg ebenfalls relativ schmal auszubilden, so dass dieser den magnetischen Fluss nur zu einem geringen Anteil kurzschließt.Additionally or alternatively, the holder of the element according to the invention may have a second web extending parallel to the first end face in the region of the connecting portion. Characterized in that the material of the permanent magnet and the material of the holder at high temperatures have different coefficients of expansion, the second web is provided in the region of the connecting portion. Thus, it can be effectively avoided that the permanent magnet and / or the holder of the rotor hub solve / dissolves. Furthermore, it is advantageous to form the second web also relatively narrow, so that it short-circuits the magnetic flux only to a small extent.

Werden wenigstens zwei Permanentmagneten, die sich vorzugsweise radial nach der Montage der Halterung an der Rotornabe erstrecken, in der Tasche aufgenommen, kann die Tasche wenigstens eine quer zur ersten Stirnfläche erstreckende Speiche aufweisen. Mittels dieser wenigstens einen Speiche wird die mechanische Festigkeit der Halterung weiter verbessert.If at least two permanent magnets, which preferably extend radially after the mounting of the holder on the rotor hub, are received in the pocket, the pocket can have at least one spoke extending transversely to the first end face. By means of this at least one spoke, the mechanical strength of the holder is further improved.

Vorzugsweise kann die zweite Stirnfläche abschnittsweise nach außen gekrümmt bzw. gewölbt ausgebildet sein. Mittels einer derartigen Ausbildung der zweiten Stirnfläche kann der magnetische Fluss derart bereitgestellt werden, dass eine besonders gut angenäherte sinusförmige Stromkurve bei Drehung des Rotors erzeugt wird. Bei der Verwendung der Halterung bei Innenläufern kann demnach eine kreisförmige Form des Rotors gebildet werden.Preferably, the second end face may be curved in sections outwardly or arched. By means of such training the second end face of the magnetic flux can be provided such that a particularly well approximated sinusoidal current curve is generated upon rotation of the rotor. When using the holder with internal rotors therefore a circular shape of the rotor can be formed.

Alternativ kann die zweite Stirnfläche abschnittsweise nach innen gekrümmt bzw. gewölbt ausgebildet sein. Mittels einer derartigen Ausbildung der zweiten Stirnfläche kann der magnetische Fluss derart bereitgestellt werden, dass eine besonders gut angenäherte sinusförmige Stromkurve bei Drehung des Rotors erzeugt wird. Bei der Verwendung der Halterung bei Außenläufern kann demnach eine kreisförmige Form des Stators gebildet werden.Alternatively, the second end face may be formed in sections curved inward or arched. By means of such a configuration of the second end face, the magnetic flux can be provided in such a way that a particularly well-approximated sinusoidal current curve is generated upon rotation of the rotor. When using the holder with external rotors can thus be formed a circular shape of the stator.

Des Weiteren kann der Verbindungsabschnitt als Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet sein. Gerade die korrespondierende Schwalbenschwanzform der Rotornabe, die aus nichtferromagnetischen Material ausgebildet ist, umhüllt und bettet den Verbindungsabschnitt magnetisch isolierend ein und weist somit für den magnetischen Fluss einen hohen Widerstand auf. Dieser magnetische Widerstand wird auch deshalb besonders groß, da aufgrund der dreiseitigen, beabstandeten Umschließung des radial inneren Endes des Magneten ein möglichst großer Anteil des den Permanentmagneten in Richtung der Rotorachse umgebenden Materials aus einem magnetisch schlecht leitenden Material ausgebildet ist. Umgekehrt wird dadurch für den magnetischen Fluss eine Vorzugsrichtung in Richtung des Stators geschaffen, denn in dieser Richtung weist die Halterung einen deutlich niedrigeren magnetischen Widerstand auf. Mit dieser Anordnung der Permanentmagnete wird die Symmetrie des magnetischen Feldes also derart gebrochen, dass sich das magnetische Feld bevorzugt in Richtung des Luftspalts entwickelt. Im Ergebnis erhöht diese Maßnahme die magnetische Flussdichte im Bereich des Luftspalts zwischen Stator und Rotor, was zu einer erhöhten Effizienz der Maschine führt.Furthermore, the connecting portion may be formed as a dovetail joint. Just the corresponding dovetail shape of the rotor hub, which is formed of non-ferromagnetic material, envelops and embeds the connecting portion magnetically insulating and thus has a high resistance to the magnetic flux. This magnetic resistance is also particularly large because due to the three-sided, spaced enclosure of the radially inner end of the magnet as large a proportion of the permanent magnet in the direction of the rotor axis surrounding material is formed from a magnetically poorly conductive material. Conversely, this creates a preferred direction for the magnetic flux in the direction of the stator, because in this direction, the holder has a much lower magnetic resistance. With this arrangement of the permanent magnets, the symmetry of the magnetic field is thus refracted such that the magnetic field preferably develops in the direction of the air gap. As a result, this measure increases the magnetic flux density in the region of the air gap between the stator and rotor, resulting in increased efficiency of the machine.

Mit Hilfe der an der am Verbindungsabschnitt vorgesehenen Schwalbenschwanzverbindung ist die Halterung robust mit der Rotornabe verbunden. Neben einer hohen Zuverlässigkeit sowie einer relativ einfachen Fertigung dieser Verbindung ist die Montage der beiden Komponenten auf einfache Weise durchzuführen. Die Schwalbenschwanzverbindung beeinflusst ferner auch die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten selbst nicht.With the help of the provided at the connecting portion dovetail connection, the holder is robustly connected to the rotor hub. In addition to a high reliability and a relatively simple production of this compound, the assembly of the two components is carried out in a simple manner. The dovetail connection also does not affect the magnetic properties of the permanent magnet itself.

Außerdem kann eine Aufnahme für wenigstens ein Verbindungsmittel zum kraftschlüssigen Verbinden von einer Mehrzahl an Halterungen an wenigstens einer Seitenfläche vorgesehen sein, wobei das Verbindungsmittel gegenüber der Halterung isoliert ist. Wird eine Mehrzahl an Halterungen in Axialrichtung der Rotornabe angeordnet, können diese Halterungen mittels des Verbindungsmittels in Axialrichtung miteinander verbunden werden und somit als Halterungspaket vorgesehen werden. Die Halterungen können sowohl vor als auch nach der Montage an die Rotornabe durch das Verbindungsmittel kraftschlüssig verbunden werden. Das Verbindungsmittel kann z. B. ein Stab sein und besteht, vorzugsweise aus einem nichtferromagnetischen Material, um die Erzeugung von Störmagnetfeldern zu verhindern. Um das Verbindungsmittel sowohl magnetisch als auch elektrisch gegenüber der Halterung zu isolieren, wird ein Isoliermittel, wie z. B. Klebstoff, Haftmittel, Harz, usw. in die Aufnahme eingebracht.In addition, a receptacle for at least one connecting means for frictionally connecting a plurality of holders may be provided on at least one side surface, wherein the connecting means is insulated from the holder. If a plurality of holders are arranged in the axial direction of the rotor hub, these holders can be connected to one another in the axial direction by means of the connection means and thus be provided as a holder package. The brackets can be positively connected by the connecting means both before and after assembly to the rotor hub. The connecting means may, for. B. a rod and is made, preferably of a non-ferromagnetic material to prevent the generation of interference magnetic fields. To isolate the connecting means both magnetically and electrically relative to the holder, an insulating means, such as. As adhesive, adhesive, resin, etc. introduced into the recording.

Besonders vorteilhaft kann die Aufnahme als ösenartige Aufnahme mit einem Schlitz ausgebildet sein. Mit Ausbildung einer ösenartigen Aufnahme kann das Verbindungsmittel besonders gut aufgenommen werden. Der, vorzugsweise sich über die ösensartige Aufnahme erstreckende, Schlitz ist ausgebildet, um ein mögliches um die ösenartige Aufnahme entstehendes magnetisches Störmagnetfeld zu vermeiden.Particularly advantageously, the receptacle can be designed as a loop-like receptacle with a slot. With the formation of a loop-like recording, the connecting means can be particularly well received. The slot, preferably extending over the socket-like receptacle, is designed to avoid a possible magnetic disturbance magnetic field arising around the eyelet-like receptacle.

Darüber hinaus kann die Halterung einen Nordpolabschnitt und einen Südpolabschnitt aufweisen, welche durch den ersten Steg miteinander verbunden sind. Mittels Einsetzen des wenigstens einen in Umfangsrichtung des Rotors magnetisierten Permanentmagneten in die Tasche der Halterung bewirkt der Permanentmagnet, dass sich der Nordpolabschnitt und der Südpolabschnitt der Halterung ebenso in Umfangsrichtung des Rotors befinden. Die Anordnung des Nordpolabschnitts bzw. des Südpolabschnitts ändert sich auch nicht, wenn mehrere, wie z. B. zwei Permanentmagneten, in die Tasche eingesetzt sind, da die Pole der Permanentmagneten immer gleichgerichtet in die Tasche eingesetzt sind. Überwiegend wird der erste Steg deshalb ausgebildet, um die Festigkeit der Halterung aufgrund der durch die Rotation hervorgerufenen Fliehkräfte zu gewährleisten. Die Anordnung von in Umfangsrichtung benachbarten Elementen ist ferner so zu wählen, dass gleiche Pole, also Nordpolabschnitt und Nordpolabschnitt von benachbarten Elementen bzw. Südpolabschnitt und Südpolabschnitt von benachbarten Elementen einander zugewandt sind, so dass der magnetische Fluss noch besser radial nach außen ausgebildet ist.In addition, the holder may have a north pole portion and a south pole portion which are connected to each other by the first land. By inserting the at least one permanent magnet magnetized in the circumferential direction of the rotor into the pocket of the holder, the permanent magnet causes the north pole section and the south pole section of the holder to also be in the circumferential direction of the rotor. The arrangement of the North Pole section or the Südpolabschnitts does not change when several, such. B. two permanent magnets are inserted into the pocket, since the poles of the permanent magnets are always rectified inserted into the pocket. Predominantly, the first bridge is therefore designed to ensure the strength of the holder due to the centrifugal forces caused by the rotation. The arrangement of circumferentially adjacent elements is further to be chosen so that the same poles, so north pole and north pole portion of adjacent elements or Südpolabschnitt and Südpolabschnitt of adjacent elements facing each other, so that the magnetic flux is even better formed radially outward.

Ferner kann die Halterung einstückig bzw. als ein integriertes Teil ausgebildet sein. Hierdurch kann ein besonders gutes homogenes magnetisches Feld erzeugt werden, da das magnetische Feld nicht durch die Mehrteiligkeit der Halterung unterbrochen wird. Hinsichtlich der mechanischen Stabilität der Halterung erweist sich ihre einstückige Ausbildung ebenfalls als vorteilhaft.Furthermore, the holder may be formed in one piece or as an integrated part. In this way, a particularly good homogeneous magnetic field can be generated, since the magnetic field is not interrupted by the multi-part of the holder. With regard to the mechanical stability of the holder, its one-piece design also proves to be advantageous.

Zusätzlich oder alternativ zum vorliegenden Erfindungsgedanken kann das Verhältnis der Länge des Permanentmagneten in Radialrichtung zur halben lichten Halterungsbreite in Umfangsrichtung so gewählt werden, dass Materialien der Halterung und/oder der Statorzähne den Bereich der magnetischen Sättigung gerade erreicht wird. Damit kann der Erregerfluss insbesondere in den Statorzähnen auf ein geeignetes Maximum justiert werden. In addition or as an alternative to the present inventive concept, the ratio of the length of the permanent magnet in the radial direction to half the clear holding width in the circumferential direction can be selected so that materials of the holder and / or the stator teeth is just reached the range of magnetic saturation. Thus, the excitation flux can be adjusted to a suitable maximum, in particular in the stator teeth.

Zusätzlich oder alternativ zum vorliegenden Erfindungsgedanken kann der Verbindungsabschnitt und der wenigstens eine Permanentmagnet so ausgebildet sein, dass sich eine zur Rotornabe zugewandte stirnseitige Fläche des wenigstens einen Permanentmagneten näher an der Drehachse eines Rotors befindet als die Manteloberfläche der Rotornabe. Diese Anordnung führt ebenso dazu, dass der Magnet an seinem radial inneren Ende dreiseitig von dem Material der Rotornabe mit einem hohen magnetischen Widerstand umgeben ist. Hierdurch wird insbesondere die Verteilung der magnetischen Flussdichte in dem der Rotornabe zugewandten Bereich des Permanentmagneten wirksam radial nach außen, in Richtung des Luftspalts zwischen Rotor und Stator gelenkt, wodurch die magnetische Flussdichte radial nach außen wesentlich erhöht wird. Mit dieser Anordnung der Permanentmagnete wird die Symmetrie des magnetischen Feldes in ähnlicher Weise gebrochen, wie bei der Schwalbenschanzverbindung.In addition or as an alternative to the present invention, the connecting section and the at least one permanent magnet may be configured so that an end face of the at least one permanent magnet facing the rotor hub is closer to the axis of rotation of a rotor than the lateral surface of the rotor hub. This arrangement also results in that the magnet is surrounded at its radially inner end on three sides by the material of the rotor hub with a high magnetic resistance. As a result, in particular, the distribution of the magnetic flux density in the region of the permanent magnet facing the rotor hub is effectively directed radially outward, in the direction of the air gap between the rotor and the stator, whereby the magnetic flux density is increased substantially radially outward. With this arrangement of the permanent magnets, the symmetry of the magnetic field is broken in a similar manner as in the Schwalbenschanzverbindung.

Zusätzlich oder alternativ zum vorliegenden Erfindungsgedanken kann die Halterung so ausgebildet sein, dass ihr geringster Querschnitt in Radialrichtung bei einem Abstand ausgebildet ist, der sich von der Drehachse des Rotors bis zur Manteloberfläche der Rotornabe erstreckt oder kleiner ist. Durch die Ausbildung des geringsten Querschnitts möglichst in Höhe oder näher in Richtung der Drehachse werden die magnetischen Feldlinien ebenfalls wirksam radial nach außen gelenkt und so die nutzbare magnetische Flussdichte erhöht. Je geringer der senkrechte Abstand zwischen der ersten Stirnfläche zum geringsten Querschnitt ist, desto mehr lässt sich die Symmetrie des magnetischen Feldes brechen und auf diese Weise die magnetischen Feldlinien radial nach außen lenken.In addition or as an alternative to the present inventive concept, the holder can be designed so that its smallest cross section is formed in the radial direction at a distance which extends from the axis of rotation of the rotor to the mantle surface of the rotor hub or is smaller. As a result of the formation of the smallest cross section, preferably as high as possible or closer in the direction of the axis of rotation, the magnetic field lines are also effectively deflected radially outward, thus increasing the useful magnetic flux density. The smaller the vertical distance between the first end face and the smallest cross section, the more the symmetry of the magnetic field can be broken and in this way the magnetic field lines can be directed radially outward.

Ferner kann der geringste Querschnitt höchstens fünf Mal die Dicke des Permanentmagneten, vorzugsweise höchstens vier Mal die Dicke des Permanentmagneten, und besonders bevorzugt höchstens drei Mal die Dicke des Permanentmagneten aufweisen. Dieses Verhältnis gilt insbesondere bei zwei in Radialrichtung angeordneten Permanentmagneten. Bei lediglich einem in eine Tasche eingesetzten Permanentmagneten kann der geringste Querschnitt auch höchstens drei Mal die Dicke des Permanentmagneten, vorzugsweise höchstens zwei Mal die Dicke des Permanentmagneten, und besonders bevorzugt höchstens eineinhalb Mal die Dicke des Permanentmagneten aufweisen. Je geringer der geringste Querschnitt ausgebildet ist, desto mehr magnetische Feldlinien werden radial nach außen gelenkt. Gleichzeitig tritt jedoch eine zunehmende mechanische Belastung im geringsten Querschnitt der Halterung auf.Furthermore, the smallest cross section may have at most five times the thickness of the permanent magnet, preferably at most four times the thickness of the permanent magnet, and more preferably at most three times the thickness of the permanent magnet. This ratio applies in particular in the case of two permanent magnets arranged in the radial direction. In the case of only one permanent magnet inserted into a pocket, the smallest cross section may also have the thickness of the permanent magnet at most three times, preferably at most twice the thickness of the permanent magnet, and more preferably at most one and one half times the thickness of the permanent magnet. The smaller the smallest cross section is formed, the more magnetic field lines are directed radially outward. At the same time, however, an increasing mechanical load occurs in the smallest cross section of the holder.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird nach Anspruch 17 ein Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere Rotor, mit einer Rotornabe, vorgeschlagen, wobei ein Spalt zwischen zwei in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung des Bauteils benachbarten Elementen vorgesehen ist, wobei der Spalt entweder ein Luftspalt ist oder darin ein elastisches Material eingebracht ist.According to a further aspect of the invention, a component of an electric machine, in particular rotor, with a rotor hub, is proposed according to claim 17, wherein a gap is provided between two elements adjacent in the circumferential direction and / or in the axial direction of the component, wherein the gap is either an air gap is or is incorporated in an elastic material.

In Anbetracht der entstehenden hohen Temperaturen, die durch die magnetischen Felder sowohl der Permanentmagneten als auch der Spulen des Stators erzeugt werden, kann der Luftspalt diese wirksam abführen und mithin die elektrische Maschine kühlen. Der Luftspalt von zwei in Umfangsrichtung benachbarten Elementen ist im Bereich der zweiten Stirnfläche geringer als im Bereich der ersten Stirnfläche. Dagegen ist der Luftspalt von zwei in Axialrichtung benachbarten Elementen konstant.In view of the resulting high temperatures generated by the magnetic fields of both the permanent magnets and the coils of the stator, the air gap can effectively dissipate them and thus cool the electric machine. The air gap of two circumferentially adjacent elements is less in the region of the second end face than in the region of the first end face. By contrast, the air gap of two elements adjacent in the axial direction is constant.

Wird der zwischen den zwei in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung des Bauteils benachbarten Elementen mit einem elastischen Material verfüllt, bewirkt dies eine gegenseitige elastische Abstützung zueinander.If the elements adjacent to one another in the circumferential direction and / or in the axial direction of the component are filled with an elastic material, this causes mutual elastic support to one another.

Indem die wenigstens zwei benachbarten Elemente mit einem Luftspalt voneinander getrennt sind, können auf einfache Weise mögliche in den Halterungen entstehende Wirbelstürme isoliert werden. Diese geschichtete Bauweise der Halterungen verbessert ebenso den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine.By the at least two adjacent elements are separated by an air gap, possible hurricanes arising in the brackets can be isolated in a simple manner. This layered construction of the brackets also improves the efficiency of the electric machine.

Durch die Ausbildung des Luftspalts kann zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarter Elemente, insbesondere Halterungen, auch die Ankerrückwirkung des magnetischen Feldes des Stators reduziert werden.By forming the air gap, the armature reaction of the magnetic field of the stator can be reduced between two circumferentially adjacent elements, in particular brackets.

Die Befestigung eines Elements an der Rotornabe kann neben einer Schwalbenschwanzverbindung auch mittels eines Klebstoffs bzw. Haftmittel oder eine Kombination von Beiden durchgeführt werden. Auch ein Verschrauben, Verschweißen sowie ein Vorsehen eines Pressitzes des Elements in der Rotornabe ist möglich. Es sei noch angemerkt, dass die Rotornabe aus einem nichtferromagnetischen Material besteht.The attachment of an element to the rotor hub can be performed in addition to a dovetail connection by means of an adhesive or a combination of both. A screwing, welding and providing a press fit of the element in the rotor hub is possible. It should be noted that the rotor hub is made of a non-ferromagnetic material.

Zudem können wenigstens zwei Elemente in Axialrichtung mittels eines Stützelements dazwischen beabstandet sein. Das Stützelement ermöglicht somit vorteilhaft, dass wenigstens zwei in Axialrichtung benachbarte Elemente zueinander positioniert sind und insofern Schwingungen, z. B. Flattern der Halterungen vermieden werden. Schwingungen können einerseits das magnetische Feld negativ beeinflussen sowie andererseits das Material des Elements, insbesondere der Halterung, ermüden und somit zum Versagen führen. Die Stützelemente können periodisch im gleichen Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sein. Das Stützelement kann ferner dergestalt in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sein, dass es jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte Elemente von zwei in Axialrichtung benachbarte Elemente, die ebenfalls in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet sind, beabstandet und zugleich stützt. So können besonders wenige Stützelemente im Luftspalt zwischen den zwei in Axialrichtung benachbarter Elemente vorgesehen werden, so dass die hohen Temperaturen der Elemente sowie der Rotornabe wirksam abgeführt werden können. Bei der Verwendung einer möglichst geringen Anzahl von Stützelementen können auch die Herstellkosten des Bauteils gesenkt werden. Das Stützelement kann ebenfalls mit einer Schwalbenschwanzverbindung an der Rotornabe des Rotors oder aber an einem speziell für die Stützelemente vorgesehenen Ring, der wiederum an der Rotornabe befestigt ist, verbunden sein. Es sei noch angemerkt, dass die Stützelemente so angeordnet sind, dass das in der Aufnahme vorgesehene Verbindungsmittel die Elemente in Axialrichtung kraftschlüssig verbindet, d. h. dass die Stützelemente die Verbindungsmittel nicht behindern.In addition, at least two elements may be axially spaced by means of a support member therebetween. The support element thus advantageously allows at least two adjacent elements in the axial direction are positioned to each other and insofar vibrations, z. B. flutter of the brackets can be avoided. On the one hand vibrations can adversely affect the magnetic field and on the other hand the material of the element, in particular of the holder, fatigue and thus lead to failure. The support elements may be arranged periodically at the same distance in the circumferential direction. The support member may further be arranged in the circumferential direction of the rotor such that it each spaced apart and at the same time supports two circumferentially adjacent elements of two adjacent elements in the axial direction, which are also adjacent to each other in the circumferential direction. Thus, particularly few support elements can be provided in the air gap between the two adjacent elements in the axial direction, so that the high temperatures of the elements and the rotor hub can be effectively dissipated. When using the smallest possible number of support elements and the manufacturing cost of the component can be reduced. The support element can also be connected to the rotor hub of the rotor by means of a dovetail connection or else to a ring which is in particular provided for the support elements and which in turn is fastened to the rotor hub. It should also be noted that the support elements are arranged so that the connecting means provided in the receptacle connects the elements in the axial direction non-positively, ie that the support elements do not hinder the connection means.

Überdies können jeweils an den Stirnseiten des Rotors und/oder der Rotornabe Pressringe vorgesehen sein, um die Elemente kraftschlüssig aneinanderzupressen.Moreover, pressing rings can be provided in each case on the end faces of the rotor and / or the rotor hub in order to press the elements against each other in a force-fitting manner.

Werden zusätzlich zu den in Axialrichtung von zwei benachbarten Elementen vorhandenen Stützelementen noch stirnseitig jeweils ein Pressring vorgesehen, werden die in Axialrichtung benachbarten Elemente derart fest fixiert, dass Schwingungen zum großen Teil oder sogar gänzlich vermieden werden. Um zwischen den Pressering und den dazu beabstandeten Halterungen einen Luftspalt zu ermöglichen, ist die Anordnung von weiteren Stützelementen möglich. Auch auf diese Weise wird das Kühlen des Rotors wirksam gefördert.If, in addition to the support elements present in the axial direction of two adjacent elements, in each case a pressing ring is also provided on the front side, the elements adjacent in the axial direction are fixed so firmly that vibrations are largely or even completely avoided. In order to allow an air gap between the press ring and the brackets spaced apart, the arrangement of further support elements is possible. In this way, the cooling of the rotor is effectively promoted.

Ferner kann das wenigstens eine Stützelement und/oder die Rotornabe aus einem nichtferromagnetischen Material ausgebildet sind. Indem die Rotornabe nichtferromagnetisch leitend bzw. mit einem hohen magnetischen Widerstand ausgebildet ist, kann der Schwerpunkt der magnetischen Flussdichte gezielt radial nach außen, in Richtung des Luftspalts zwischen Stator und Rotor gelenkt werden und so den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erhöhen. Die nichtferromagnetisch ausgebildeten Stützelemente stören das durch den Permanentmagneten und der Halterung ausgebildete magnetische Feld nicht weiter und stützen zugleich die Halterungen gegenseitig.Furthermore, the at least one support element and / or the rotor hub are formed from a non-ferromagnetic material. By the rotor hub is non-ferromagnetically conductive or formed with a high magnetic resistance, the center of gravity of the magnetic flux density can be specifically directed radially outward, in the direction of the air gap between the stator and rotor, thus increasing the efficiency of the electric machine. The non-ferromagnetically shaped support elements interfere with the magnetic field formed by the permanent magnet and the holder and at the same time support the holders mutually.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird nach Anspruch 21 eine elektrische Maschine, insbesondere ein Generator, vorgeschlagen, dass ein Bauteil, insbesondere einen Rotor mit einer Rotornabe, aufweist. Die Vorteile einer solchen elektrischen Maschine wurden bereits vorstehend bei dem Bauteil sowie bei dem Element dargelegt und somit wird der Einfachheit halber darauf verwiesen.According to a further aspect of the invention, according to claim 21, an electric machine, in particular a generator, proposed that a component, in particular a rotor with a rotor hub having. The advantages of such an electrical machine have already been set forth above in the component as well as the element and thus reference is made for simplicity.

Die vorstehend beschriebenen Merkmale und Funktionen der vorliegenden Erfindung sowie weitere Aspekte und Merkmale werden nachfolgend anhand einer detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren weiter beschrieben. Hierbei zeigt:The above-described features and functions of the present invention, as well as other aspects and features, will be further described below with reference to a detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Hereby shows:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßem Elements einer ersten Ausführungsform mit einer Halterung und zwei Permanentmagneten; 1 a perspective view of an inventive element of a first embodiment with a holder and two permanent magnets;

2 eine Schnittansicht einer Rotornabe und einer Mehrzahl an in Umfangsrichtung der Rotornabe angeordneten erfindungsgemäßen Elementen; 2 a sectional view of a rotor hub and a plurality of arranged in the circumferential direction of the rotor hub according to the invention elements;

3 eine perspektivische Schnittansicht einer Rotornabe, einer Mehrzahl an in Umfangsrichtung der Rotornabe angeordneten erfindungsgemäßen Elementen einer ersten Ausführungsform gemäß 1 und eines Pressrings; 3 a perspective sectional view of a rotor hub, a plurality of arranged in the circumferential direction of the rotor hub according to the invention elements according to a first embodiment 1 and a press ring;

4 eine Schnittansicht eines an der Rotornabe mittels einer Schwalbenschwanzverbindung angeordneten erfindungsgemäßen Elementsgemäß einer zweiten Ausführungsform; 4 a sectional view of an arranged on the rotor hub by means of a dovetail joint according to the invention element according to a second embodiment;

5 eine perspektivische Ansicht eines Rotors; 5 a perspective view of a rotor;

6 einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines magnetischen Feldliniendiagramms von zwei benachbarten Elementen mit jeweils einem Permanentmagneten; und 6 a section of a sectional view of a magnetic field line diagram of two adjacent elements, each with a permanent magnet; and

7 einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines magnetischen Feldliniendiagramms von zwei benachbarten Elementen mit jeweils einem im Vergleich zu 6 längeren Permanentmagneten. 7 a section of a sectional view of a magnetic field line diagram of two adjacent elements, each one compared to 6 longer permanent magnets.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Elements 1 einer ersten Ausführungsform mit einer Halterung 2 und zwei Permanentmagneten 4. Die Halterung 2 weist eine in Querschnitt trichterförmige bzw. trompetenförmige Kontur auf und besteht aus einem ferromagnetischen Material. Die Halterung 2 kann einstückig ausgebildet sein. Zur Vermeidung von Wirbelstömen in der Halterung 2 ist diese jedoch vorzugsweise aus in Axialrichtung eines Rotors 100, also in zur Papierebene der 2 senkrechter Richtung, hintereinander geschichteten Blechen (integral) ausgebildet. Die Bleche können mit einer speziellen Beschichtung versehen werden. Aus den fertig zugeschnittenen/gestanzten und beschichteten Blechen wird ein die Halterung bildender Belchstapel gebildet und die einzelnen Bleche werden dann durch Erhitzen oder unter Verwendung von Lösemittel miteinander verbackt. Die Beschichtung wird daher auch als Backlack bezeichnet. Als Bleche werden vorzugsweise Elektrobleche verwendet. 1 shows a perspective view of an element according to the invention 1 a first embodiment with a holder 2 and two permanent magnets 4 , The holder 2 has a funnel-shaped or trumpet-shaped in cross-section contour and consists of a ferromagnetic material. The holder 2 can be formed in one piece. To avoid eddy currents in the holder 2 However, this is preferably from in the axial direction of a rotor 100 , so in to the paper plane the 2 vertical direction, one behind the other layered sheets (integrally) formed. The sheets can be provided with a special coating. From the finished cut / stamped and coated sheets a Belchstapel forming the holder is formed and the individual sheets are then bakes together by heating or using solvents. The coating is therefore also referred to as a baked enamel. As sheets, electrical sheets are preferably used.

Wie aus 1 erkennbar, ist ein Verbindungsabschnitt 6 bei der ersten Stirnfläche 8 als Schwalbenschwanz 10 ausgebildet. Der Schwalbenschwanz 10 bildet hierbei bei draufsichtiger Betrachtung der Halterung 2 bzw. in Axialrichtung A auch den geringsten Querschnitt B aus. An einer der ersten Stirnfläche 8 gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 12 ist eine im Wesentlichen trapezförmige Vertiefung 14 ausgebildet. Es sei angemerkt, dass die Vertiefung 14 ebenfalls einen Teil der zweiten Stirnfläche 12 bildet. Verbindungsabschnitte 13 bilden einen Übergang zwischen der Vertiefung 14 und der zweiten Stirnfläche 12. Die Wahl des Winkels der Verbindungsabschnitte 13 ist von einer Stelle der gewünschten Intensivierung des magnetischen Feldes bei der Vertiefung 14 abhängig. Diese Stelle kann entweder nahe dem Rotor 100 oder nahe dem Stator 200 liegen. Die Bedeutung der Vertiefung 14 wird nachstehend noch gesondert erläutert. Die zweite Stirnfläche 12 ist ferner konvex bzw. nach außen gewölbt bzw. gekrümmt ausgebildet. Die nach außen gekrümmte Form der zweiten Stirnfläche 12 ist vom Durchmesser des Rotors 100 und/oder des Stators 200 abhängig. Mittels dieser konvexen Kontur der zweiten Stirnfläche kann eine angenäherte sinusförmige Stromkurve bei der Drehung des Rotors erzeugt werden. Die zwei Stirnflächen 8 und 12 werden durch abschnittsweise nach innen gekrümmte Seitenflächen 16 und 18 miteinander verbunden, so dass die oben genannte trompetenartige Kontur entsteht. An den nach innen gekrümmten Seitenflächen 16 und 18 ist jeweils eine ösensartige Aufnahme 20 und 22 angeformt. Die ösenartigen Aufnahmen 20 und 22 weisen jeweils einen in deren Längsrichtung, d. h. in Axialrichtung, erstreckenden Schlitz 20a und 22a auf, so dass durch diese Unterbrechung die Entstehung eines Störmagnetfelds in Umfangsrichtung der ösenartigen Aufnahmen 20 und 22 wirksam vermieden wird. In den ösenartigen Aufnahmen 20 und 22 können Verbindungsmittel 20b und 22b aufgenommen werden. Die Verbindungsmittel 20b und 22b sind zum kraftschlüssigen Verbinden einer Mehrzahl an in Axialrichtung A des Rotors 100 angeordneten Halterungen 2 an den Seitenflächen 16 und 18 vorgesehen. Die Verbindungsmittel 20b und 22b sind im vorliegenden Fall Stäbe mit an beiden Enden vorgesehenen Außengewinde und Schrauben. Ferner ist in die ösenartige Aufnahmen 20 und 22 ein Klebstoff eingebracht.How out 1 recognizable, is a connecting section 6 at the first end face 8th as a swallowtail 10 educated. The swallowtail 10 forms here with a top view of the holder 2 or in the axial direction A and the smallest cross section B from. At one of the first end face 8th opposite second end face 12 is a substantially trapezoidal depression 14 educated. It should be noted that the recess 14 also a part of the second end face 12 forms. connecting sections 13 form a transition between the depression 14 and the second end face 12 , The choice of the angle of the connecting sections 13 is from a location of the desired intensification of the magnetic field at the recess 14 dependent. This spot can either be near the rotor 100 or near the stator 200 lie. The importance of deepening 14 will be explained separately below. The second face 12 is also convex or arched outwards or curved. The outwardly curved shape of the second end face 12 is of the diameter of the rotor 100 and / or the stator 200 dependent. By means of this convex contour of the second end face, an approximate sinusoidal current curve can be generated during the rotation of the rotor. The two faces 8th and 12 become partially curved inwards side surfaces 16 and 18 connected together, so that the above-mentioned trumpet-like contour arises. At the inwardly curved side surfaces 16 and 18 is each a ösensartige recording 20 and 22 formed. The eyelet-like shots 20 and 22 each have one in the longitudinal direction, ie in the axial direction, extending slot 20a and 22a on, so that by this interruption, the formation of a disturbing magnetic field in the circumferential direction of the eye-like recordings 20 and 22 effectively avoided. In the eyelet-like shots 20 and 22 can lanyard 20b and 22b be recorded. The connecting means 20b and 22b are for non-positively connecting a plurality of in the axial direction A of the rotor 100 arranged brackets 2 on the side surfaces 16 and 18 intended. The connecting means 20b and 22b are in the present case bars with provided at both ends of external threads and screws. Furthermore, in the eyelet-like shots 20 and 22 an adhesive introduced.

Die Halterung 2 weist ferner eine quaderförmige Tasche 24 auf, in der zwei Permanentmagneten 4 aufgenommen sind. Zur Stabilisierung der Halterung 2 wurde in Radialrichtung eine Speiche 26 zwischen den zwei aufgenommenen Permanentmagneten 4 ausgebildet. Obgleich es sich bei der vorliegenden Ausführungsform um eine Tasche 24 handelt, können ohne Weiteres mehrere Taschen in einer Halterung ausgebildet sein. Im Zuge dessen ist es auch denkbar, mehrere Speichen auszubilden, um die Stabilität der Halterung zu gewährleisten. Durch die Ausbildung der Tasche 24 in der Halterung 2 ergibt sich ein erster Steg 28 im Bereich eines Luftspalts zwischen Rotor 100 und Stator 200 sowie ein zweiter Steg 30 im Bereich des Verbindungsabschnitts 6. Genauer, verläuft der zweite Steg 30 zwischen den stirnseitigen Flächen 4a der Permanentmagneten 4 und der zweiten Stirnseite 12 der Halterung 2. Es sei noch festgehalten, dass das Element 1 sowohl in Axialrichtung A als auch in Radialrichtung R zu dessen jeweiligen Mittelachsen M spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.The holder 2 also has a cuboid pocket 24 on, in the two permanent magnets 4 are included. To stabilize the holder 2 became a spoke in the radial direction 26 between the two received permanent magnets 4 educated. Although the present embodiment is a bag 24 act, can easily be formed in a holder several pockets. In the course of which it is also conceivable to form a plurality of spokes to ensure the stability of the holder. By training the bag 24 in the holder 2 This results in a first bridge 28 in the area of an air gap between the rotor 100 and stator 200 and a second jetty 30 in the area of the connection section 6 , More precisely, the second footbridge runs 30 between the frontal surfaces 4a the permanent magnet 4 and the second end face 12 the holder 2 , It should be noted that the element 1 is formed in both the axial direction A and in the radial direction R to the respective central axes M mirror-symmetrical.

Die beiden in der Tasche 24 eingesetzten Permanentmagneten 4 weisen eine Ausrichtung der Pole in Umfangsrichtung U auf, wodurch ein Südpolabschnitt 32 und ein Nordpolabschnitt 34 entsteht. Die beiden Permanentmagneten 4 sind zueinander so angeordnet, dass beide entsprechend ihrer Polung gleichgerichtet sind, d. h. bei Betrachtung von 1 weisen beide Permanentmagneten 4 den Nordpol N rechts und den Südpol S links auf. Wie bereits vorstehend erläutert, werden diese beiden Polabschnitte 32 und 34 mittels des ersten Stegs 28 und des zweiten Stegs 30 miteinander verbunden, um die Halterung 2 zu stabilisieren. Durch die Ausbildung der Vertiefung 14 erstreckt sich der erste Steg 28 relativ schmal vom Nordpolabschnitt 34 zum Südpolabschnitt 32, wodurch nur ein geringer Anteil des magnetischen Feldes kurzschlussartig vom ersten Steg 28 absaugt wird. Indem die Ausrichtung der Pole der Permanentmagneten 4 in Radialrichtung R verläuft, ist es aufgrund der in Umfangsrichtung U und nicht in Radialrichtung R wirkenden magnetischen Kräfte möglich, den ersten Steg 28 relativ schmal auszubilden. Der die Stirnfläche 12 und die Vertiefung 14 verbindende Verbindungsabschnitt 13 ist unter einem festgesetzten Winkel ausgestaltet, so dass die magnetischen Feldlinien bei einer gewünschten Position gesammelt werden können. Ebenso wie bei dem ersten Steg 28 ist auch der zweite Steg 30 relativ schmal ausgebildet, um ein kurzschlussartiges Absaugen zu verhindern.The two in the bag 24 used permanent magnets 4 have an orientation of the poles in the circumferential direction U, whereby a Südpolabschnitt 32 and a north pole section 34 arises. The two permanent magnets 4 are arranged to each other so that both are rectified according to their polarity, that is, when considering 1 Both have permanent magnets 4 the north pole N on the right and the south pole S on the left. As already explained above, these two pole sections 32 and 34 by means of the first bridge 28 and the second bridge 30 connected together to the bracket 2 to stabilize. By training the depression 14 extends the first bridge 28 relatively narrow from the north pole section 34 to the South Pole section 32 , whereby only a small portion of the magnetic field is short-circuited from the first land 28 is sucked off. By aligning the poles of the permanent magnets 4 extends in the radial direction R, it is possible due to the force acting in the circumferential direction U and not in the radial direction R magnetic forces, the first web 28 relatively narrow form. The face 12 and the depression 14 connecting connecting section 13 is configured at a fixed angle so that the magnetic field lines can be collected at a desired position. As with the first jetty 28 is also the second jetty 30 relatively narrow designed to prevent a short circuit-like suction.

2 zeigt eine Schnittansicht einer Rotornabe 50 mit einer Manteloberfläche 51 und einer Mehrzahl an in Umfangsrichtung U der Rotornabe 50 angeordneten erfindungsgemäßen Elementen 1 einer ersten Ausführungsform nach der Montage. Die aus einem nichtferromagnetischen Material ausgebildete Rotornabe 50 weist zur Kühlung des Rotors 100 eine in Umfangsrichtung U angeordnete Mehrzahl von kreisförmigen Öffnungen 52 auf. Die Elemente 1 sind im Verbindungsabschnitt 6 periodisch in einem gleichen Abstand in Umfangsrichtung U an der Rotornabe 50 mittels einer Schwalbenschwanzverbindung 10 befestigt. Zusätzlich zur Schwalbenschwanzverbindung 10 sind die Elemente 1 mittels Klebstoff 36 an der Rotornabe 50 befestigt. Indem die Elemente 1 im Verbindungsabschnitt 6 nicht nur, wie im Stand der Technik, an die Rotornabe 50 aufgesetzt sind, sondern mittels der Schwalbenschwanzverbindung 10 von einem nichtferromagnetischen Material, nämlich der Rotornabe 50, umgeben sind, werden die magnetischen Feldlinien radial nach außen, in Richtung des Luftspalt zwischen Rotor 100 und Stator 200 gelenkt. Diese Schwalbenschwanzverbindung 10 trägt somit ebenfalls zur wirksam Bündelung des magnetischen Feldes bei, da die magnetischen Feldlinien erst radial weiter außen gelenkt werden, bevor sie aus der Halterung 2 austreten. Die Elemente 1 sind dergestalt in Umfangsrichtung U angeordnet, dass jeweils zwischen zwei benachbarten Elementen 1 ein Spalt 38 vorgesehen ist. Der Spalt 38 ist als Luftspalt ausgebildet, wodurch die Ankerrückwirkung des magnetischen Statorfelds reduziert wird und die benachbarten Halterungen 2 aufgrund des Luftstroms dazwischen kühlt. Darüber hinaus sind zwischen den benachbarten Elementen 1 Stützelemente 40 vorgesehen, die in Axialrichtung A versetzt zu dem Element 1 angeordnet sind, sowie ein Pressring 42 mit Kühlöffnungen 44, welche in 3 noch näher erläutert werden. 2 shows a sectional view of a rotor hub 50 with a mantle surface 51 and a plurality of circumferentially U of the rotor hub 50 arranged inventive elements 1 a first embodiment after assembly. The rotor hub formed of a non-ferromagnetic material 50 indicates the cooling of the rotor 100 a plurality of circular openings arranged in the circumferential direction U. 52 on. The Elements 1 are in the connecting section 6 periodically at an equal distance in the circumferential direction U at the rotor hub 50 by means of a dovetail joint 10 attached. In addition to the dovetail joint 10 are the elements 1 by means of adhesive 36 at the rotor hub 50 attached. By the elements 1 in the connecting section 6 not only, as in the prior art, to the rotor hub 50 are set up, but by means of the dovetail connection 10 of a non-ferromagnetic material, namely the rotor hub 50 , are surrounded, the magnetic field lines are radially outward, in the direction of the air gap between the rotor 100 and stator 200 directed. This dovetail joint 10 thus also contributes to the effective bundling of the magnetic field, since the magnetic field lines are first deflected radially outward before they leave the holder 2 escape. The Elements 1 are arranged in the circumferential direction U, that in each case between two adjacent elements 1 A gap 38 is provided. The gap 38 is formed as an air gap, whereby the armature reaction of the magnetic stator field is reduced and the adjacent brackets 2 due to the air flow cools between them. In addition, there are between the neighboring elements 1 support elements 40 provided, which is offset in the axial direction A to the element 1 are arranged, and a press ring 42 with cooling holes 44 , what a 3 will be explained in more detail.

Aufgrund der Konturgebung des Elements 1, insbesondere der Halterung 2, nämlich die nach innen gekrümmten Seitenflächen 16 und 18, wird eine durch den Stator 200 verursachte Ankerrückwirkung wirksam reduziert, da der Bereich zwischen den zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Elementen 1 lediglich mit Luft als magnetischen Widerstand gefüllt ist. So wird durch diese Konturgebung der Halterung 2 besonders gut die Ankerrückwirkung des Stators 200 vermieden.Due to the contouring of the element 1 , in particular the holder 2 namely the inwardly curved side surfaces 16 and 18 , one gets through the stator 200 caused anchor reaction effectively reduced because the area between the two adjacent elements in the circumferential direction U. 1 only filled with air as a magnetic resistance. So is by this contouring of the holder 2 especially good the armature reaction of the stator 200 avoided.

Die 2 dargestellte Anordnung der Permanentmagnete 4 in den in Umfangsrichtung U der Rotornabe 50 angeordneten Elementen 1 zeigt, dass die unterschiedlichen Pole der beiden Permanentmagneten 4, d. h. Nordpol und Südpol, in einem Element 1 gerichtet zugewandt sind. Die Polung der in Umfangsrichtung U benachbarten Elemente 1 und somit die Ausprägung der Nordpolabschnitte 34 bzw. Südpolabschnitte 32 der Elemente 1 ist so gewählt, dass ein Nordpolabschnitt 34 eines Elements 1 zu einem Nordpolabschnitt 34 eines in Umfangsrichtung U benachbarten Elements 1 zugewandt ist und dass ein Südpolabschnitt 32 eines Elements 1 zu einem Südpolabschnitt 32 eines in Umfangsrichtung U benachbarten Elements 1 zugewandt ist. Hierdurch wird aufgrund der abstoßenden Wirkung der ausgebildeten magnetischen Felder der Permanentmagneten 4 in Umfangsrichtung besonders gut der magnetische Fluss in Richtung des Luftspalts zwischen Rotor 100 und Stator 200 ausgebildet.The 2 illustrated arrangement of the permanent magnets 4 in the circumferential direction U of the rotor hub 50 arranged elements 1 shows that the different poles of the two permanent magnets 4 ie North Pole and South Pole, in one element 1 directed facing. The polarity of the circumferentially U adjacent elements 1 and thus the expression of the north pole sections 34 or south pole sections 32 of the elements 1 is chosen such that a north pole section 34 of an element 1 to a north pole section 34 an element adjacent in the circumferential direction U 1 is facing and that a South Pole section 32 of an element 1 to a south pole section 32 an element adjacent in the circumferential direction U 1 is facing. As a result, due to the repulsive effect of the formed magnetic fields of the permanent magnets 4 In the circumferential direction, the magnetic flux in the direction of the air gap between the rotor is particularly good 100 and stator 200 educated.

Die Permanentmagneten 4 sind ferner so in der Halterung 2 angeordnet, dass sich deren stirnseitigen Flächen 4a näher an der Drehachse D des Rotors 100 befinden wie die Manteloberfläche 51 der Rotornabe 50, wodurch die magnetischen Feldlinien radial nach außen verstärkt werden, da die Rotornabe 50 aus einem nichtferromagnetischen bzw. einem hohen magnetischen Widerstand aufweisenden Material ausgebildet ist. Zusätzlich dazu, ist der geringste Querschnitt B der Halterung 2 bei dem radialen Abstand der Manteloberfläche 51 der Rotornabe 50 ausgebildet. Der geringste Querschnitt B beträgt hier in etwa viereinhalb Mal die Dicke eines Permanentmagneten 4 in Umfangsrichtung U.The permanent magnets 4 are also in the holder 2 arranged that their frontal surfaces 4a closer to the axis of rotation D of the rotor 100 are like the mantle surface 51 the rotor hub 50 , whereby the magnetic field lines are reinforced radially outward, since the rotor hub 50 is formed of a non-ferromagnetic or a high magnetic resistance material having. In addition, the smallest cross-section B of the bracket 2 at the radial distance of the mantle surface 51 the rotor hub 50 educated. The smallest cross section B is here about four and a half times the thickness of a permanent magnet 4 in the circumferential direction U.

3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer Rotornabe 50, einer Mehrzahl an in Umfangsrichtung U der Rotornabe 50 angeordneten erfindungsgemäßen Elementen 1 einer ersten Ausführungsform und einen Pressring 42. In 3 ist zu erkennen, dass der Pressring 42 an einem Ende der in Umfangsrichtung U vorgesehenen Elementpakete angeordnet ist, anders ausgedrückt, an einer Stirnseite 54 der Rotornabe 50. Ferner ist die umlaufende Manteloberfläche 51 der Rotornabe 51 zu erkennen. Zwischen dem Pressring 42 und den äußersten in Umfangsrichtung U angeordneten Elementen 1 (umlaufende Elementpakete) sind im gleichen Abstand in Umfangsrichtung U mehrere Stützelemente 38 angeordnet. Die Stützelemente 38 befinden sich an derart festgesetzten Positionen, dass sie sich jeweils zum gleichen Maße mit zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Elementen 1 in Kontakt befinden, d. h. eine gleiche Überdeckung mit beiden in Umfangsrichtung U benachbarten Elemente 1 aufweisen. Der in Axialrichtung A des Rotors 100 geschichtete Aufbau der Elemente 1 verhindert wirksam die Bildung von Wirbelströmen entlang der Axialrichtung A des Rotors 100. Ferner ist aus 3 zu erkennen, dass die zwei in Axialrichtung A benachbarten Elemente 1 bei den ösenartigen Aufnahmen 20 und 22 mittels der Verbindungsmittel 20b und 22b axial zueinander verbunden sind. 3 shows a perspective sectional view of a rotor hub 50 , a plurality of in the circumferential direction U of the rotor hub 50 arranged inventive elements 1 a first embodiment and a press ring 42 , In 3 it can be seen that the press ring 42 is arranged at one end of the provided in the circumferential direction U element packets, in other words, on an end face 54 the rotor hub 50 , Furthermore, the circumferential mantle surface 51 the rotor hub 51 to recognize. Between the press ring 42 and the outermost arranged in the circumferential direction U elements 1 (circumferential element packets) are at the same distance in the circumferential direction U more support elements 38 arranged. The support elements 38 are at such fixed positions that they each to the same extent with two circumferentially U adjacent elements 1 are in contact, ie a same overlap with two adjacent in the circumferential direction U elements 1 exhibit. The axial direction A of the rotor 100 layered construction of the elements 1 effectively prevents the formation of eddy currents along the axial direction A of the rotor 100 , Furthermore, it is off 3 to recognize that the two elements adjacent in the axial direction A. 1 at the eye-like recordings 20 and 22 by means of the connecting means 20b and 22b axially connected to each other.

4 zeigt eine Schnittansicht eines an der Rotornabe 50' mittels einer Schwalbenschwanzverbindung 10' angeordneten erfindungsgemäßen Elements 1' einer zweiten Ausführungsform. Das in 4 dargestellte Element 1' besteht aus einer Halterung 2', die aus einem einen Nordpolabschnitt 34 bildenden Teil und einem einen Südpolabschnitt 32 bildenden Teil ausgebildet ist. Der Nordpolabschnitt 34 sowie der Südpolabschnitt 32 hängen von der Ausrichtung der Pole des Permanentmagneten 4 ab. Die in 4 dargestellte Rotornabe 50' ist verglichen mit der Rotornabe 50 der vorstehenden Ausführungsform derart angepasst, dass im Bereich des Permanentmagneten 4 des Elements 1' ein Vorsprung 56 ausgebildet ist. Der in eine quaderförmige Tasche 24' der Halterung 2' eingesetzte Permanentmagnet 4 befindet sich mit dem Vorsprung 56 der Rotornabe 50' stirnseitig in Kontakt. So wird ein magnetischer Kurzschluss sowohl im Luftspalt zwischen Rotor 100 und Stator 200 aufgrund des Nichtvorhandenseins eines ersten Stegs als auch im Verbindungsabschnitt 6' aufgrund der magnetisch isolierenden Rotornabe 50 und des Nichtvorhandenseins eines zweiten Stegs wirksam vermieden. 4 shows a sectional view of one of the rotor hub 50 ' by means of a dovetail joint 10 ' arranged element according to the invention 1' a second embodiment. This in 4 represented element 1' consists of a holder 2 ' coming from a north pole section 34 forming part and a south pole section 32 is formed forming part. The North Pole section 34 as well as the South Pole section 32 depend on the orientation of the poles of the permanent magnet 4 from. In the 4 illustrated rotor hub 50 ' is compared to the rotor hub 50 the above embodiment adapted such that in the region of the permanent magnet 4 of the element 1' a lead 56 is trained. The in a cuboid bag 24 ' the holder 2 ' used permanent magnet 4 is with the lead 56 the rotor hub 50 ' in contact with the front. Thus, a magnetic short circuit will occur both in the air gap between the rotor 100 and stator 200 due to the absence of a first land as well as in the connecting portion 6 ' due to the magnetically insulating rotor hub 50 and the absence of a second land effectively avoided.

Eine Weiterbildung des in 4 dargestellten Elements 1' besteht darin, dass der den Nordpolabschnitt 34 bildende Teil und der den Südpolabschnitt 32 bildende Teil stirnseitig bzgl. der Axialrichtung A über wenigstens einen Steg miteinander verbunden werden können.A further education of in 4 represented element 1' is that of the north pole section 34 forming part and the South Pole section 32 forming part frontally with respect to the axial direction A can be connected to each other via at least one web.

Obschon in der zweiten Ausführungsform in 4 keine kreisförmige Öffnungen zum Kühlen der Rotornabe 50' vorgesehen sind, ist es ohne Weiteres denkbar, solche kreisförmigen Öffnungen ebenso in der Rotornabe 50' auszubilden. Außerdem sind bei dieser Ausführungsform an den stirnseitigen Seitenflächen 16', 18' keine ösenartigen Aufnahmen angeformt.Although in the second embodiment in 4 no circular openings for cooling the rotor hub 50 ' are provided, it is readily conceivable, such circular openings also in the rotor hub 50 ' train. In addition, in this embodiment, on the front side surfaces 16 ' . 18 ' no eyelet-like recordings formed.

5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotors 100 mit einer Drehachse D. An einer Rotorwelle 102 ist in dieser Reihenfolge der erste Pressring 42, eine Rotornabe 50 mit vier in Axialrichtung A auf der Rotornabe 50 angeordneten Elementpakete (vier axiale Elementpakete), der zweite Pressring 42 sowie ein Lüfterrad 104 befestigt. Die beiden stirnseitig an der Rotornabe 50 angeordneten Pressringe 42 pressen bzw. drücken die Elementpakete 1 (axiale Elementpakete) mittels eines nicht dargestellten Zugmittels fest aneinander, so dass Schwingungen zwischen den Elementen 1 vermieden werden. Die zum Aneinanderpressen der Pressringe 42 verwendeten Zugmittel können ähnlich wie die Verbindungsmittel 20b und 22b konfiguriert sein und ragen bei der vorliegenden Ausführungsform durch die Rotornabe 50 durch. Das Lüfterrad 104 ist zum Abführen der hohen Temperaturen des Rotors 100 vorgesehen. 5 shows a perspective view of a rotor 100 with a rotation axis D. On a rotor shaft 102 is the first press ring in this order 42 , a rotor hub 50 with four in the axial direction A on the rotor hub 50 arranged element packages (four axial element packages), the second press ring 42 and a fan 104 attached. The two end faces on the rotor hub 50 arranged pressing rings 42 Press or press the element packages 1 (Axial element packets) by means of a traction means, not shown, firmly together, so that vibrations between the elements 1 be avoided. The pressing together of the press rings 42 traction means used can be similar to the connecting means 20b and 22b be configured and protrude through the rotor hub in the present embodiment 50 by. The fan wheel 104 is for removing the high temperatures of the rotor 100 intended.

6 stellt einen Ausschnitt einer Schnittansicht von zwei benachbarten Elementen 1 mit jeweils einem Permanentmagneten 4 mit einem Diagramm des magnetischen Felds dar. Des Weiteren ist ein Stator 200 mit mehreren Statorzähnen 202 dargestellt. Anhand dieser Figur wird nachfolgend das magnetische Feld erläutert, das in Form von Feldlinien dargestellt ist. Hierin zeigt der Abstand zwischen den Feldlinien die Intensität der magnetischen Flussdichte an. Der besseren Übersichtlichkeit halber wird auf die Darstellung der Rotornabe verzichtet. Die Form einer Halterung 2'' ist bei dieser Ausführungsform so gewählt, dass sie trapezförmig ist und mit einer Schwalbenschwanzverbindung 10 im Bereich des Verbindungsabschnitts 6 ausgebildet ist. 6 represents a section of a sectional view of two adjacent elements 1 each with a permanent magnet 4 with a diagram of the magnetic field. Furthermore, a stator 200 with several stator teeth 202 shown. Based on this figure, the magnetic field is explained below, which is shown in the form of field lines. Here, the distance between the field lines indicates the intensity of magnetic flux density. For better clarity, the representation of the rotor hub is omitted. The shape of a holder 2 '' in this embodiment is chosen to be trapezoidal and with a dovetail connection 10 in the area of the connection section 6 is trained.

Die in 6 dargestellten Feldlinien der Permanentmagneten 4 werden im Wesentlichen von den jeweiligen Permanentmagneten 4 an die entsprechenden Halterung 2'' weitergeleitet. Die beiden Halterungen 2'' geben den Feldlinien anschließend an die Statorzähne 202 des Stators 200 ab und werden dann wieder an den entgegengesetzten Pol des jeweiligen Permanentmagneten 4 zurückgeführt. Im Bereich der Statorzähne 202, insbesondere im Hohlbereich zwischen zwei benachbarten Statorzähne 202, ist jeweils eine Feldlinie zu erkennen, was auf eine magnetische Sättigung der Statorzähne 202 schließen lässt. Im unteren Bereich des Elements im Bereich des Schwalbenschwanzes 10 ist ersichtlich, dass nur ein geringer Anteil der Feldlinien in Richtung der nicht dargestellten Rotornabe austritt. So wird aus 6 deutlich, dass die Halterung 2'' die Feldlinien des Permanentmagneten 4 sammelt und in Richtung des Luftspalts zwischen Rotor 100 und Stator 200 lenkt. Die Feldlinien im Bereich der Vertiefung 14 zeigen, dass durch die Vertiefung 14 nur ein geringer Anteil der Feldlinien des Permanentmagneten 4 magnetisch kurzgeschlossen wird. Demzufolge bewirkt die Vertiefung 14 gleichfalls einen Sammlereffekt. Aber auch das Verhältnis der Länge l des Permanentmagneten 4 in Radialrichtung R zur halben Breite b der Halterung 2'' ist ein Maß für den Sammeleffekt bzw. der Flussdichte des Permanentmagneten 4.In the 6 illustrated field lines of the permanent magnet 4 are essentially of the respective permanent magnets 4 to the appropriate bracket 2 '' forwarded. The two brackets 2 '' then give the field lines to the stator teeth 202 of the stator 200 from and then back to the opposite pole of the respective permanent magnet 4 recycled. In the area of the stator teeth 202 , in particular in the hollow region between two adjacent stator teeth 202 , in each case a field line can be seen, which indicates magnetic saturation of the stator teeth 202 close. In the lower part of the element in the dovetail area 10 It can be seen that only a small proportion of the field lines exit in the direction of the rotor hub, not shown. That's how it turns out 6 clearly that the bracket 2 '' the field lines of the permanent magnet 4 collects and moves in the direction of the air gap between the rotor 100 and stator 200 directs. The field lines in the area of the depression 14 show that through the depression 14 only a small proportion of the field lines of the permanent magnet 4 magnetically shorted. As a result, the recess causes 14 also a collector's effect. But also the ratio of the length l of the permanent magnet 4 in the radial direction R to the half width b of the holder 2 '' is a measure of the collection effect or the flux density of the permanent magnet 4 ,

7 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht von zwei benachbarten Elementen 1 mit jeweils einem im Vergleich zu 6 längeren Permanentmagneten 4 7 enthält wieder ein Diagramm des magnetischen Felds, das in Form von Feldlinien dargestellt ist. Die Form einer Halterung 2''' ist bei dieser Ausführungsform so gewählt, dass sie im Wesentlichen trapezförmig mit einer Schwalbenschwanzverbindung 10 im Bereich des Verbindungsabschnitts 6 ausgebildet ist. Ein Winkel α beschreibt dabei den Winkel zwischen der ersten Stirnfläche 8 der Halterung 2''' und der ersten oder zweiten Seitenfläche 16, 18 der Halterung 2'''. Die Trapezform der Halterung 2''' wird in etwa der Höhe des Permanentmagneten 4 nochmals aufgeweitet, d. h. der Winkel α wird stumpfer. 7 shows a section of a sectional view of two adjacent elements 1 with one each in comparison to 6 longer permanent magnets 4 7 again contains a diagram of the magnetic field, which is shown in the form of field lines. The shape of a holder 2 ''' is selected in this embodiment to be substantially trapezoidal with a dovetail joint 10 in the area of the connection section 6 is trained. An angle α describes the angle between the first end face 8th the holder 2 ''' and the first or second side surface 16 . 18 the holder 2 ''' , The trapezoidal shape of the holder 2 ''' will be about the height of the permanent magnet 4 widened again, ie the angle α becomes duller.

Durch den im Vergleich zu 6 dargestellten längeren Permanentmagneten 4 in Radialrichtung R wird der Sammlereffekt im Bereich der Vertiefung 14 verstärkt. So wird deutlich, dass der magnetische Fluss mit zunehmender Länge l steigt, was an der magnetischen Flussdichte erkennbar ist. Die Induktion kann auf diese Weise theoretisch immer weiter gesteigert werden, in der Realität wird sie jedoch, wie in 7 ersichtlich ist, durch die meist zuerst in den Ständerzähnen 202 einsetzende magnetische Sättigung begrenzt. Die längere gewählte Länge l des Permanentmagneten 4 in Radialrichtung R bei 7 im Vergleich zu dem in 6 lässt gleichfalls erkennen, dass die Feldliniendichte der Halterung 2''' von 7 höher ist als die von 6. Die magnetische Sättigung der Halterung 2''' ist vom Winkel α abhängig. Wird ein zu spitzer Winkel α gewählt, tritt eine magnetische Sättigung der Halterung 2''' ein und die Feldlinien treten auf ähnliche Weise, wie bei der magnetischen Sättigung im Bereich der Statorzähne 202 zu sehen ist, aus der Halterung 2''' aus.By comparison to 6 shown longer permanent magnet 4 in the radial direction R, the collector effect is in the region of the depression 14 strengthened. Thus, it becomes clear that the magnetic flux increases with increasing length l, which is recognizable by the magnetic flux density. The induction can be theoretically increased in this way, but in reality it becomes, as in 7 is evident, by the most first in the stator teeth 202 limiting magnetic saturation. The longer selected length l of the permanent magnet 4 in the radial direction R at 7 compared to the in 6 also reveals that the field line density of the holder 2 ''' from 7 is higher than that of 6 , The magnetic saturation of the holder 2 ''' depends on the angle α. If a too acute angle α is selected, a magnetic saturation of the holder occurs 2 ''' A and the field lines occur in a similar manner, as in the magnetic saturation in the region of the stator teeth 202 can be seen from the holder 2 ''' out.

Ein als eine Sammleranordnung konfiguriertes Element aus Halterung und Permanentmagnet kann nicht nachträglich magnetisiert werden, da es nicht möglich ist, die erforderliche magnetische Flussdichte am Magnet aufzubringen.A holder and permanent magnet element configured as a collector assembly can not be subsequently magnetized because it is not possible to apply the required magnetic flux density to the magnet.

Die Montage der Elemente an der Rotornabe wird dergestalt durchgeführt, dass mehrere Elemente entlang eines Schwalbenschwanzes der Rotornabe nacheinander eingeführt werden, so dass ein axiales, vorzugsweise mit Verbindungsmittel kraftschlüssig verbundenes, Elementpaket entsteht. Danach werden die nächsten Elemente um 180 Grad radial versetzt an der Rotornabe angeordnet, bis sie ein komplettes axiales Elementpaket bilden. Je nach Teilung werden die Elemente zunächst so in radialer Reihenfolge angeordnet, dass eine zwischen zwei befüllten Schwalbenschwanzverbindungen bzw. -aufnahmen liegende Schwalbenschwanzaufnahme nicht befüllt wird. Die gerade Anzahl von Elementpaketen wird regelmäßig gegenüberliegend dem Elementpaket mit der vorherigen ungeraden Anzahl angeordnet. Werden nun Elemente zwischen zwei direkt benachbarten Elementen nacheinander eingeführt, stoßen sich die gleichnamigen Polhäften unmittelbar benachbarter Elemente gegeneitig ab. Dadurch wirken auf das einzuführende Element in Umfangsrichtung von beiden Seiten sich gegenseitig aufhebende abstoßende Kräfte, so dass das einzuführende Element sich nicht verkantet. Ferner kann zunächst jeweils eine Führungsplatte an den jeweiligen benachbarten Elementen positioniert werden, so dass sich das einzuführende Element nicht zwischen den zwei benachbarten sowie bereits an der Rotornabe befestigten Elementen verhaken kann.The assembly of the elements on the rotor hub is performed such that a plurality of elements are introduced successively along a dovetail of the rotor hub, so that an axial, preferably non-positively connected with connecting means, element package is formed. Thereafter, the next elements are arranged offset by 180 degrees radially offset on the rotor hub until they form a complete axial element package. Depending on the division, the elements are initially arranged in radial order such that a dovetail receptacle lying between two filled dovetail connections or receptacles is not filled. The even number of element packets is regularly arranged opposite the elementary packet with the previous odd number. If elements between two directly adjacent elements are introduced one after the other, the poles of the same name directly adjacent elements repel each other. As a result, repulsive forces acting on the element to be introduced in the circumferential direction cancel each other out from both sides, so that the element to be introduced does not become jammed. In addition, a guide plate can first be positioned on the respective adjacent elements so that the element to be introduced can not become caught between the two adjacent elements already fastened to the rotor hub.

Die Erfindung lässt neben den erläuterten Ausführungsformen weitere Gestaltungsansätze zu.The invention allows, in addition to the illustrated embodiments, further design approaches.

Obwohl das Element 1, 1' im Verbindungsabschnitt 6 ,6' mittels einer Schwalbenschwanzverbindung an die Rotornabe 50, 50' befestigt ist, ist es ohne Weiteres möglich, das Element durch Verschrauben, Verschweißen Verkleben oder ähnliches an die Rotornabe 50, 50' zu befestigen.Although the element 1 . 1' in the connecting section 6 . 6 ' by means of a dovetail connection to the rotor hub 50 . 50 ' is fixed, it is easily possible, the element by screwing, welding gluing or the like to the rotor hub 50 . 50 ' to fix.

Obgleich die Zugmittel in der vorliegenden Ausführungsform durch die Rotornabe 50 ragen, ist es auch durchaus denkbar, sie an der Rotorwelle 102 derart zu befestigen, dass ein Aneinanderdrücken der beiden Pressringe 42 realisiert wird.Although the traction means in the present embodiment by the rotor hub 50 project, it is also quite possible, they on the rotor shaft 102 to be fastened such that a pressing together of the two pressing rings 42 is realized.

Obschon bei den vorliegenden Ausführungsformen eine Schwalbenschwanzverbindung zum Einsatz kommt, sind gleichfalls weitere Nut- und Federverbindung zur Verbindung der Halterung mit der Rotornabe konfigurierbar.Although a dovetail connection is used in the present embodiments, further tongue and groove connections are also configurable to connect the bracket to the rotor hub.

Zwar weist die zweite Ausführungsform der Halterung keine Aufnahme auf, jedoch ist dies ohne Weiteres möglich. So können im Algemeinen die Aufnahmen auch in Seitenflächen der Halterung als Vertiefung eingebracht sein.Although the second embodiment of the holder has no receptacle, but this is readily possible. Thus, in general, the receptacles can also be incorporated in side surfaces of the holder as a depression.

Die Seitenfläche 16, 18; 16', 18' der Halterungen 1, 1' sind bei den vorliegenden Ausführungsformen nach innen gekrümmt ausgebildet. Die Seitenflächen einer Halterung können jedoch auch trapezförmig oder in einer anderen Form, die für den magnetischen Fluss einen Richtung des Luftspalts zwischen Rotor und Stator wenigstens ansatzweise trichterförmigen Effekt bewirkt, ausgebildet sein.The side surface 16 . 18 ; 16 ' . 18 ' the brackets 1 . 1' are formed curved inwardly in the present embodiments. However, the side surfaces of a holder may also be trapezoidal or in another form, which causes a direction of the air gap between the rotor and stator at least initially funnel-shaped effect for the magnetic flux.

Obschon in 7 im Vergleich zu 6 die Länge l des Permanentmagneten in Radialrichtung R bei gleichbleibender Breite b der Halterung 2 länger ist, ist es auch ohne Weiteres möglich bei konstanter Länge l der Permanentmagneten 4 in Radialrichtung R die Breite b der Halterung 2 zu verändern und beeinflusst so den Sammlereffekt bzw. der Flussdichte.Although in 7 compared to 6 the length L of the permanent magnet in the radial direction R at the same width b of the holder 2 is longer, it is also readily possible with a constant length l of the permanent magnet 4 in the radial direction R, the width b of the holder 2 to change and thus affects the collector effect or the flux density.

Obwohl eingangs der vorliegenden Beschreibung eine Synchronmaschine erläutert wurde, kann die Halterung auch bei einer Reihe von elektrischen Maschinen, wie Gleichstrommaschine, usw. verwendet werden. Ferner kann die elektrische Maschine sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden.Although a synchronous machine has been explained at the beginning of the present description, the holder can also be used in a number of electrical machines, such as a DC machine, etc. Furthermore, the electric machine can be operated both as a motor and as a generator.

Zwar ist die Vertiefung 14 bei der ersten Ausführungsform trapezförmig ausgebildet, jedoch ist auch möglich, die Vertiefung kreisförmig, konkav, dreiecksförmig, usw. auszubilden.Although the depression is 14 formed trapezoidal in the first embodiment, but it is also possible to form the recess circular, concave, triangular, etc.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1'1, 1 '
Elementelement
2, 2'2, 2 '
Halterungbracket
44
Permanentmagnetpermanent magnet
6, 6'6, 6 '
Verbindungsabschnittconnecting portion
88th
Erste StirnflächeFirst face
10, 10'10, 10 '
Schwalbenschwanzverbindungdovetail joint
1212
Zweite StirnflächeSecond face
1313
Verbindungsabschnittconnecting portion
1414
Vertiefungdeepening
16, 16'16, 16 '
Seitenflächeside surface
18, 18'18, 18 '
Seitenflächeside surface
2020
Ösenartige AufnahmeEyelet-like recording
20a20a
Schlitzslot
20b20b
Verbindungsmittelconnecting means
2222
Ösenartige AufnahmeEyelet-like recording
22a22a
Schlitzslot
22b22b
Verbindungsmittelconnecting means
24, 24'24, 24 '
Taschebag
2626
Speichespoke
28, 28'28, 28 '
Erster StegFirst walkway
3030
Zweiter StegSecond pier
3232
SüdpolabschnittSouth Pole section
3434
NordpolabschnittNorth Pole section
3636
Klebstoffadhesive
3838
Spaltgap
4040
Stützelementsupport element
4242
PresseringPress ring
4444
Kühlöffnungcooling vent
50, 50'50, 50 '
Rotornaberotor hub
5151
Manteloberflächecoat surface
5252
Kreisförmige ÖffnungCircular opening
5454
Stirnseite der RotornabeFront side of the rotor hub
5656
Vorsprunghead Start
100100
Rotorrotor
102102
Rotorwellerotor shaft
104104
Lüfterradfan
200200
Statorstator
202202
Statorzahnstator tooth
RR
Radialrichtungradial direction
UU
Umfangsrichtungcircumferentially
AA
Axialrichtungaxially
ll
Länge des Permanentmagneten in RadialrichtungLength of the permanent magnet in the radial direction
bb
Halbe Breite der HalterungHalf the width of the bracket
αα
Winkel zwischen erster Stirnfläche und erster/zweiter SeitenflächeAngle between first end face and first / second side face

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1166423 B1 [0002] EP 1166423 B1 [0002]
  • DE 102011051947 A1 [0005] DE 102011051947 A1 [0005]

Claims (21)

Element (1; 1') einer elektrischen Maschine mit einer Halterung (2, 2'; 2''; 2'''), die eine erste Stirnfläche (8) mit einem Verbindungsabschnitt (6; 6') zum Befestigen an einer Rotornabe (50; 50') und eine zweite Stirnfläche (12) aufweist, und wenigstens einen in Umfangsrichtung (U) der elektrischen Maschine magnetisierten Permanentmagneten (4), welcher in eine Tasche (24, 24') der Halterung (2, 2'; 2''; 2''') eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnfläche (12) eine Vertiefung (14) bei dem wenigstens einen Permanentmagnet (4) aufweist.Element ( 1 ; 1' ) of an electric machine with a holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ), which has a first end face ( 8th ) with a connecting section ( 6 ; 6 ' ) for attachment to a rotor hub ( 50 ; 50 ' ) and a second end face ( 12 ), and at least one in the circumferential direction (U) of the electric machine magnetized permanent magnet ( 4 ), which in a bag ( 24 . 24 ' ) of the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) is inserted, characterized in that the second end face ( 12 ) a recess ( 14 ) in the at least one permanent magnet ( 4 ) having. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnfläche (8) und die zweite Stirnfläche (12) durch zwei wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise radial, nach innen gekrümmte Seitenflächen (16, 18; 16', 18') verbunden sind.Element according to claim 1, characterized in that the first end face ( 8th ) and the second end face ( 12 ) by two at least partially, preferably radially, inwardly curved side surfaces ( 16 . 18 ; 16 ' . 18 ' ) are connected. Element nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Steg (28, 28') parallel zur ersten Stirnfläche (8) erstreckt.Element according to claim 1 or 2, characterized in that a first web ( 28 . 28 ' ) parallel to the first end face ( 8th ). Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2, 2'; 2''; 2''') einen parallel zur ersten Stirnfläche (8) erstreckenden zweiten Steg (30) im Bereich des Verbindungsabschnitt (6; 6') aufweist.Element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) one parallel to the first end face ( 8th ) extending second bridge ( 30 ) in the region of the connecting section ( 6 ; 6 ' ) having. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2, 2') wenigstens eine quer zur ersten Stirnfläche (8) erstreckende Speiche (26) aufweist.Element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the holder ( 2 . 2 ' ) at least one transverse to the first end face ( 8th ) extending spoke ( 26 ) having. Element nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnfläche (12) wenigstens abschnittsweise nach außen gekrümmt ausgebildet ist.Element according to claim 1 or 5, characterized in that the second end face ( 12 ) is at least partially curved outwards curved. Element nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnfläche (12) wenigstens abschnittsweise nach innen gekrümmt ausgebildet ist.Element according to claim 1 or 5, characterized in that the second end face ( 12 ) is formed at least partially curved inwards. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (6; 6') als Schwalbenschwanzverbindung (10; 10') ausgebildet ist.Element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connecting portion ( 6 ; 6 ' ) as a dovetail joint ( 10 ; 10 ' ) is trained. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme für wenigstens ein Verbindungsmittel (20b, 22b) zum kraftschlüssigen Verbinden von einer Mehrzahl an Halterungen (2, 2'; 2''; 2''') an wenigstens einer Seitenfläche (16, 18; 16', 18') vorgesehen ist, wobei das Verbindungsmittel (20b, 22b) gegenüber der Halterung (2, 2'; 2''; 2''') isoliert ist.Element according to one of claims 1 to 8, characterized in that a receptacle for at least one connecting means ( 20b . 22b ) for frictional connection of a plurality of mounts ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) on at least one side surface ( 16 . 18 ; 16 ' . 18 ' ) is provided, wherein the connecting means ( 20b . 22b ) opposite the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) is isolated. Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme eine ösenartig Aufnahme (20, 22) mit einem Schlitz (20a, 22a) ist.Element according to claim 9, characterized in that the receptacle is a loop-like receptacle ( 20 . 22 ) with a slot ( 20a . 22a ). Element nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2, 2'; 2''; 2''') einen Nordpolabschnitt (34) und einen Südpolabschnitt (32) aufweist, welche durch den ersten Steg (28, 28') miteinander verbunden sind.Element according to one of claims 3 to 10, characterized in that the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) a north pole section ( 34 ) and a south pole section ( 32 ), which through the first web ( 28 . 28 ' ) are interconnected. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2; 2'; 2''; 2''') integral ausgebildet ist.Element according to one of claims 1 to 11, characterized in that the holder ( 2 ; 2 '; 2 ''; 2 ''' ) is integrally formed. Element mit einer Halterung (2, 2'; 2''; 2'''), die eine erste Stirnfläche (8) mit einem Verbindungsabschnitt (6; 6') zum Befestigen an einer Rotornabe (50; 50') und eine zweite Stirnfläche (12) aufweist, und wenigstens einen in Umfangsrichtung (U) der elektrischen Maschine magnetisierten Permanentmagneten (4), welcher in eine Tasche (24, 24') der Halterung (2, 2'; 2''; 2''') eingesetzt ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge des Permanentmagneten (4) in Radialrichtung (R) zur halben lichten Halterungsbreite in Umfangsrichtung (U) so gewählt ist, dass die Halterung (2; 2') und/oder die Statorzähne eine magnetische Sättigung erreichen.Element with a holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ), which has a first end face ( 8th ) with a connecting section ( 6 ; 6 ' ) for attachment to a rotor hub ( 50 ; 50 ' ) and a second end face ( 12 ), and at least one in the circumferential direction (U) of the electric machine magnetized permanent magnet ( 4 ), which in a bag ( 24 . 24 ' ) of the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ), in particular according to one of claims 1 to 12, characterized in that the ratio of the length of the permanent magnet ( 4 ) in the radial direction (R) to the half clear width bracket in the circumferential direction (U) is selected so that the holder ( 2 ; 2 ' ) and / or the stator teeth reach a magnetic saturation. Element mit einer Halterung (2, 2'; 2''; 2'''), die eine erste Stirnfläche (8) mit einem Verbindungsabschnitt (6; 6') zum Befestigen an einer Rotornabe (50; 50') und eine zweite Stirnfläche (12) aufweist, und wenigstens einen in Umfangsrichtung (U) der elektrischen Maschine magnetisierten Permanentmagneten (4), welcher in eine Tasche (24, 24') der Halterung (2, 2'; 2''; 2''') eingesetzt ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (6) und der wenigstens eine Permanentmagnet (4) so ausgebildet ist, dass sich eine zur Rotornabe (50; 50') zugewandte stirnseitige Fläche (4a) des wenigstens einen Permanentmagneten (4) näher an der Drehachse (D) eines Rotors (100) befindet als die Manteloberfläche (51) der Rotornabe (50; 50').Element with a holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ), which has a first end face ( 8th ) with a connecting section ( 6 ; 6 ' ) for attachment to a rotor hub ( 50 ; 50 ' ) and a second end face ( 12 ), and at least one in the circumferential direction (U) of the electric machine magnetized permanent magnet ( 4 ), which in a bag ( 24 . 24 ' ) of the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) is inserted, in particular according to one of claims 1 to 13, characterized in that the connecting portion ( 6 ) and the at least one permanent magnet ( 4 ) is formed so that one to the rotor hub ( 50 ; 50 ' ) facing frontal surface ( 4a ) of the at least one permanent magnet ( 4 ) closer to the axis of rotation (D) of a rotor ( 100 ) is located as the Mantle surface ( 51 ) of the rotor hub ( 50 ; 50 ' ). Element mit einer Halterung (2, 2'; 2''; 2'''), die eine erste Stirnfläche (8) mit einem Verbindungsabschnitt (6; 6') zum Befestigen an einer Rotornabe (50; 50') und eine zweite Stirnfläche (12) aufweist, und wenigstens einen in Umfangsrichtung (U) der elektrischen Maschine magnetisierten Permanentmagneten (4), welcher in eine Tasche (24, 24') der Halterung (2, 2'; 2''; 2''') eingesetzt ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2, 2'; 2''; 2''') so ausgebildet ist, dass ihr geringster Querschnitt (B) in Radialrichtung (R) bei einem Abstand ausgebildet ist, der sich von der Drehachse (D) des Rotors (100) bis zur Manteloberfläche (51) der Rotornabe (50; 50') erstreckt oder kleiner ist.Element with a holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ), which has a first end face ( 8th ) with a connecting section ( 6 ; 6 ' ) for attachment to a rotor hub ( 50 ; 50 ' ) and a second end face ( 12 ), and at least one in the circumferential direction (U) of the electric machine magnetized permanent magnet ( 4 ), which in a bag ( 24 . 24 ' ) of the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) is used, in particular according to one of claims 1 to 14, characterized in that the holder ( 2 . 2 '; 2 ''; 2 ''' ) is formed so that its smallest cross section (B) in the radial direction (R) is formed at a distance which extends from the axis of rotation (D) of the rotor ( 100 ) to the mantle surface ( 51 ) of the rotor hub ( 50 ; 50 ' ) extends or is smaller. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der geringste Querschnitt (B) höchstens fünf Mal die Dicke des Permanentmagneten (4), vorzugsweise höchstens vier Mal die Dicke des Permanentmagneten (4), und besonders bevorzugt höchstens drei Mal die Dicke des Permanentmagneten (4) aufweist.Element according to one of claims 1 to 15, characterized in that the smallest cross-section (B) at most five times the thickness of the permanent magnet ( 4 ), preferably at most four times the thickness of the permanent magnet ( 4 ), and more preferably at most three times the thickness of the permanent magnet ( 4 ) having. Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere Rotor (100), mit einer Rotornabe (50; 50') und einem Element (1; 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (38) zwischen zwei in Umfangsrichtung (U) und/oder in Axialrichtung (A) des Bauteils benachbarten Elementen (1; 1') vorgesehen ist, wobei der Spalt (38) entweder ein Luftspalt ist oder darin ein elastisches Material eingebracht ist.Component of an electrical machine, in particular rotor ( 100 ), with a rotor hub ( 50 ; 50 ' ) and an element ( 1 ; 1' ) according to one of claims 1 to 16, characterized in that a gap ( 38 ) between two in the circumferential direction (U) and / or in the axial direction (A) of the component adjacent elements ( 1 ; 1' ), the gap ( 38 ) is either an air gap or an elastic material is introduced therein. Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere Rotor (100), mit einer Rotornabe (50; 50'), nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Elemente (1; 1') in Axialrichtung (A) mittels eines Stützelements (40) dazwischen beabstandet sind.Component of an electrical machine, in particular rotor ( 100 ), with a rotor hub ( 50 ; 50 ' ), according to claim 17, characterized in that at least two elements ( 1 ; 1' ) in the axial direction (A) by means of a supporting element ( 40 ) are spaced therebetween. Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere Rotor (100), mit einer Rotornabe (50; 50'), nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils an den Stirnseiten (54) der Rotornabe (50; 50') Pressringe (42) vorgesehen sind, um die Elemente (1; 1') kraftschlüssig aneinanderzupressen.Component of an electrical machine, in particular rotor ( 100 ), with a rotor hub ( 50 ; 50 ' ), according to claim 17 or 18, characterized in that in each case at the end faces ( 54 ) of the rotor hub ( 50 ; 50 ' ) Press rings ( 42 ) are provided to the elements ( 1 ; 1' ) force fit against each other. Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere Rotor (100), mit einer Rotornabe (50; 50'), nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stützelement (40) und/oder die Rotornabe (50; 50') aus einem nichtferromagnetischen Material ausgebildet sind.Component of an electrical machine, in particular rotor ( 100 ), with a rotor hub ( 50 ; 50 ' ), according to one of claims 17 to 19, characterized in that the at least one support element ( 40 ) and / or the rotor hub ( 50 ; 50 ' ) are formed of a non-ferromagnetic material. Elektrische Maschine, insbesondere Generator, gekennzeichnet durch ein Bauteil nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 20.Electric machine, in particular a generator, characterized by a component according to at least one of claims 17 to 20.
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