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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere elektrische Maschinen mit bewickelten Stator- oder Rotorzähnen, die verbreiterte Zahnköpfe aufweisen.
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Stand der Technik
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Eine elektrische Maschine weist in der Regel einen Stator mit Statorzähnen und einen Rotor mit Rotorpolen auf. Die Statorzähne und/oder die Rotorpole können mit Wicklungen versehen sein, um ein für den Betrieb der elektrischen Maschine benötigtes Magnetfeld elektrisch vorgeben zu können.
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Ein Wirkungsgrad der elektrischen Maschine hängt wesentlich von der Flussführung des magnetischen Flusses im Luftspalt zwischen Statorzähnen und Rotorpolen ab. Zur Flussführung werden in der Regel die Statorzähne mit Zahnköpfen und/oder die Rotorpole mit Polschuhen versehen, die gegenüber einem gewickelten Statorzahnschaft bzw. Polschaft in Bewegungsrichtung des Rotors verbreitert ausgebildet sind. Dadurch werden die Nutöffnungen für die Nuten zwischen benachbarten Statorzähnen bzw. benachbarten Rotorpolen verkleinert, so dass ein Bewickeln des jeweiligen Schafts erschwert wird.
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Weiterhin werden Stator und Rotor in der Regel durch Paketierung voneinander isolierter Stanzlamellen ausgebildet, um in axialer Richtung verlaufende Wirbelströme zu begrenzen. Die magnetischen Eigenschaften eines Zahnkopfs oder Polschuhs werden im Allgemeinen durch dessen Geometrie sowie die Materialwahl für die einzelnen Stanzlamellen festgelegt. Durch eine Variation unterschiedlicher Stanzlamellen während des Paketierens lässt sich eine gewünschte Beeinflussung des magnetischen Felds im Luftspalt zwischen Stator und Rotor erzielen. Aufgrund der Festigkeitsanforderungen an die Maschinenkomponente und aufgrund der erhöhten Herstellungskosten für Stanzlamellen bei mehreren unterschiedlichen Geometrien sind die Möglichkeiten, damit elektrische Maschinen mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen, begrenzt.
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Weiterhin werden die Eigenschaften einer elektrischen Maschine durch die Form der Zahnköpfe und/oder die Form der Polschuhe definiert, wodurch unterschiedliche Typen von elektrischen Maschinen mit ansonsten gleicher Geometrie von Statoren, Statorzahnschäften, Rotoren und Rotorpolen erreicht werden können. Da die Stanzpaketierung aufwändig ist und insbesondere verschiedene Geometrien von Stanzlamellen aufgrund der hohen Werkzeugkosten kostenaufwändig sind, wäre es wünschenswert, unterschiedliche Zahnkopfgeometrien auch ohne das Herstellen von Stanzlamellen mit verschiedenen Geometrien erhalten zu können.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 083 917 A1 ist ein Aufbau eines Stators für eine elektrische Maschine bekannt, der durch Fügen eines Statorrings, der ein Statorjoch darstellt, und einer Zahnanordnung gebildet wird. Die Zahnanordnung weist Zahnschäfte auf, die jeweils mit Zahnköpfen ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung durch Stege miteinander verbunden sind. Nach dem Bewickeln der Zahnschäfte kann die Zahnanordnung in den Statorring eingesetzt werden und so einen Stator für die elektrische Maschine ausbilden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flussleitelement für eine Maschinenkomponente bereitzustellen, mit dem eine elektrische Maschine in einfacher Weise aufgebaut werden und mit vorbestimmten Eigenschaften versehen werden kann. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für eine einfache Montage einer elektrischen Maschine zur Verfügung zu stellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch das Flussleitelement für eine Maschinenkomponente einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 1, die Maschinenkomponente, die elektrische Maschine sowie das Verfahren zum Aufbau einer elektrischen Maschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Flussleitelement zur Verwendung in einer Maschinenkomponente für eine rotatorische elektrische Maschine vorgesehen, wobei das Flussleitelement im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und Zahnkopfabschnitte aus weichmagnetischem Material umfasst, wobei benachbarte Zahnkopfabschnitte jeweils durch einen Isolationsabschnitt mit einem gegenüber den Zahnkopfabschnitten erhöhten magnetischen Widerstand voneinander getrennt sind.
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Eine Idee des obigen Flussleitelementes besteht darin, dass es separat von einer Maschinenkomponente, wie z. B. einem Stator oder Rotor, einschließlich der Zahnschäfte gefertigt werden kann. Bei Aufsetzen auf die Zahnschäfte (Statorzahnschaft bzw. Rotorpolschaft) der Maschinenkomponente kann das Flussleitelement mit diesen eine gemeinsame Flussführung bilden, die einer Flussführung eines mit einem verbreiterten Zahnkopf bzw. Polschuh versehenen Zahnelements (Statorzahn bzw. Rotorpol) an einer Maschinenkomponente entspricht.
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Dies ermöglicht es, zum Beispiel für ein Bewickeln einen breiten Zugang zwischen benachbarten Zahnschäften zu haben, so dass ein direktes Bewickeln der Statorzähne möglich ist.
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Weiterhin können durch Anordnen des Flussleitelements die Zahnschäfte an ihrem Ende jeweils mit einer Aufweitung versehen werden, die eine zu einem herkömmlichen Zahnkopf vergleichbare Wirkung hat. Insbesondere ist das Flussleitelement als hülsenförmiges Element vorgesehen, das an der Maschinenkomponente, d. h. einem Stator bzw. einem Rotor, so angeordnet ist, dass die dort vorgesehenen Zahnschäfte an ihrem dem Luftspalt zugewandten Ende mit einem magnetisch leitfähigen bzw. weichmagnetischen Abschnitt versehen werden, der bezüglich eines Zahnschafts zu einer Aufweitung des durch den Zahnschaft bereitgestellten Magnetfelds in dem Luftspalt führt. Das Flussleitelement kann dazu mit mehreren sich axial erstreckenden Kopfabschnitten versehen sein, die insbesondere in Umfangsrichtung zueinander benachbart sind und die beim Einsetzen in die betreffende Maschinenkomponente die entsprechenden Zahnschäfte mit Zahnköpfen versehen.
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Um eine magnetische Trennung von benachbarten Zahnkopfabschnitten des Flussleitelements zu erreichen, können die Zahnkopfabschnitte durch Bereiche miteinander verbunden sein, die eine geringere magnetische Leitfähigkeit aufweisen. Auf diese Weise können durch Vorsehen von nur einem oder wenigen Flussleitelementen Zahnschäfte in einer Maschinenkomponente auf einfache Weise mit Zahnköpfen versehen sein, die eine Feldaufweitung im Luftspalt ermöglichen. Somit können durch die Wahl des Aufbaus des Flussleitelements die magnetischen Eigenschaften im Luftspalt variiert werden. Außerdem ermöglicht das Vorsehen des Flussleitelements, das ein Bewickeln der Zahnschäfte aufgrund der nicht durch die Zahnköpfe beschränkten breiteren Nutöffnungen der Nuten zwischen benachbarten Zahnschäften vereinfacht ist. Dadurch kann in der Regel ein insgesamt höherer elektrischer Füllfaktor (Nutfüllfaktor) erreicht werden.
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Weiterhin kann mindestens einer der Isolationsabschnitte durch einen oder mehrere insbesondere längliche Ausnehmungen gebildet sein, die in axialer Richtung angeordnet sind und ganz oder teilweise durch die Dicke des Materials des Flussleitelements durchgehend ausgebildet sind, wobei die Ausnehmungen insbesondere durch Verbindungsstege voneinander beabstandet sind.
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Weiterhin kann mindestens einer der Isolationsabschnitte durch einen oder mehrere sich in axialer Richtung erstreckende Isolationsbereiche ausgebildet sein, wobei das Material der Isolationsbereiche gegenüber dem Material der Zahnkopfabschnitte einen erhöhten magnetischen Widerstand aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Zahnkopfabschnitte und die Isolationsabschnitte einstückig ausgebildet sein, wobei der magnetische Widerstand des Materials der Isolationsbereiche durch ein lokales Aufheizen, insbesondere durch einen Schweiß- oder Laserprozess, insbesondere durch Einbringen eines Dotiermaterials, erhöht ist.
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Das Flussleitelement kann Trennbereiche aufweisen, die einen gegenüber dem Material der Zahnkopfabschnitte des Flussleitelements erhöhten elektrischen Widerstand aufweisen und sich insbesondere zwischen zwei in Reihe angeordneten Ausnehmungen bzw. Isolationsbereichen eines Isolationsabschnitts in Umfangsrichtung erstrecken.
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Weiterhin können die Isolationsabschnitte bezüglich der axialen Richtung eine Schrägung aufweisen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Flussleitelement einen sich in axialer Richtung zwischen den axialen Enden erstreckenden Schlitz aufweist, um eine elastische Verformung des Flussleitelements zuzulassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Maschinenkomponente, insbesondere ein Stator, vorgesehen, umfassend:
- – einen Statorkörper mit einem Rückschlussbereich und davon abstehenden Statorzahnschäften; und
- – das obige Flussleitelement, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass jeweils einer der Zahnkopfabschnitte ein von dem Rückschlussbereich abstehendes Ende eines entsprechenden Statorzahnschafts magnetisch kontaktiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Maschinenkomponente, insbesondere ein Rotor, vorgesehen, umfassend:
- – einen Rotorkörper mit Polsegmenten und einem oder mehreren Permanentmagneten; und
- – das obige Flussleitelement, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass jeweils einer der Zahnkopfabschnitte ein Ende eines der Polsegmente magnetisch kontaktiert.
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Insbesondere können die Zahnkopfabschnitte so dimensioniert sein, dass sie die betreffenden Statorzahnschäfte bzw. die Polsegmente in Umfangsrichtung zumindest einseitig überragen und Zahnköpfe bzw. Polschuhe ausbilden.
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Das Flussleitelement kann zum Halten von weiteren Komponenten ausgebildet sein, insbesondere zum Halten eines oder mehrerer Lager zum Lagern einer Drehbewegung zwischen der Maschinenkomponente und einer weiteren Maschinenkomponente.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Flussleitelement als Teil einer Kapselung für einen Statorkörper oder einen Rotorkörper ausgebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine mit mindestens einer der obigen Maschinenkomponenten vorgesehen
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Aufbau einer elektrischen Maschine vorgesehen, wobei ein Rotorkörper und/oder ein Statorkörper vorgesehen wird, wobei ein Flussleitelement in bzw. auf den Rotorkörper bzw. den Statorkörper ein- bzw. aufgesetzt wird, um Statorzahnköpfe bzw. Polschuhe auszubilden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen nähe erläutert. Es zeigen:
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1a und 1b schematische Querschnittsdarstellungen durch elektrische Maschinen mit einem Stator, der mit einem Flussleitelement versehen ist, bzw. mit einem Rotor, der mit einem Flussleitelement versehen ist;
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2 eine Draufsicht auf ein zylinderförmiges Flussleitelement gemäß einer ersten Ausführungsform;
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3 eine Draufsicht auf ein Flussleitelement gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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4 eine Draufsicht auf ein Flussleitelement gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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5 eine Draufsicht auf ein Flussleitelement gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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6 eine Draufsicht auf ein Flussleitelement gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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7 eine Draufsicht auf ein Flussleitelement gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
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8 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine weitere elektrische Maschine mit einem Stator, der mit einem Flussleitelement versehen ist, wobei das Flussleitelement weiterhin zur Lagerung des Rotors verwendet wird.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1a zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung (quer zur axialen Richtung) durch eine elektrische Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 ist als Synchronmaschine ausgebildet und weist einen Stator 2 und einen Rotor 3 auf. Der Stator 2 ist zylindrisch als Außenstator ausgebildet und weist eine Innenausnehmung auf, in der der als Innenrotor ausgebildete Rotor 3 drehbeweglich gehalten ist.
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Der Stator 2 weist einen Statorkörper mit einem ring- oder kreiszylinderförmigen Rückschlussbereich 21 auf, von dem in Umfangsrichtung U zueinander benachbarte und sich in axialer Richtung A erstreckende Zahnschäfte 22 radial nach innen abstehen. Der aus dem Rückschlussbereich 21 und den Zahnschäften 22 gebildete Rotorkörper kann einstückig insbesondere durch Stapeln von Blechlamellen ausgebildet sein, die in axialer Richtung A (senkrecht zur Zeichenebene) aufeinandergestapelt sind, um den zylinderförmigen Stator 2 auszubilden. Die Zahnschäfte 22 des Stators 2 können mit Einzelzahnwicklungen oder mit mehrere Zahnschäfte 22 umschließenden Wicklungen versehen sein, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.
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Der Rotor 3 kann mit einem Rotorkörper ausgebildet sein, der durch in axialer Richtung A aufeinander gestapelte Blechlamellen gebildet sein kann. Der Rotor 3 ist weiterhin mit Permanentmagneten 31 versehen, die ein Erregermagnetfeld bereitstellen. Die Permanentmagnete 31 sind in der vorliegenden Ausführungsform als Speichenmagnete vorgesehen und weisen demgemäß eine Polarisierung in Umfangsrichtung U auf. Auch andere Anordnungen von Permanentmagneten zur Ausbildung der Rotorpole sind möglich.
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Zwischen den Polflächen der Permanentmagnete 31 weist der Rotorkörper sich in axialer Richtung A erstreckende und in radialer Richtung verbreiternde Polsegmente 32 auf, die das Magnetfeld aus dem Permanentmagneten 31 aufnehmen und in eine radial nach außen weisende Richtung umlenken. Die Polsegmente 32 sind über radial nach außen gewandte Seitenflächen der Permanentmagnete 31 überragend ausgebildet, um so die Permanentmagnete 31 zuverlässig in dem Rotor 3 zu halten. Gleichzeitig dient die Verbreiterung der durch die Polsegmente 32 gebildeten Rotorpole durch die Polschuhe 33 dazu, das von dem Permanentmagneten 31 bereitgestellte Erregermagnetfeld aufzuweiten und in den Luftspalt 6 zu führen.
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Es ist ein Flussleitelement 5 vorgesehen, das im Wesentlichen hülsenförmig bzw. kreiszylinderförmig ausgebildet und so in den Stator 2 eingesetzt ist, dass es an den abstehenden Enden der Zahnschäfte 22 des Stators 2 aufliegt. Das Flussleitelement 5 weist in Umfangsrichtung U nebeneinander liegende Zahnkopfabschnitte 51 auf, die jeweils gemeinsam mit den Zahnschäften 22 einen Statorzahn ausbilden. Die Zahnkopfabschnitte 51 erstrecken sich in axialer Richtung A im Wesentlichen über die axiale Länge der Zahnschäfte 22 und sind so angeordnet, dass sie in ihrer Erstreckung und Umfangsrichtung U etwa mittig auf den Zahnschäften 22 aufliegen. In anderen Ausführungsformen können die Zahnkopfabschnitte 51 im Wesentlichen auch nicht-mittig auf den Zahnschäften 22 aufliegen und insbesondere auf einer Seite in Umrichtungsrichtung U weiter über den Zahnschaft 22 überstehen als auf der dazu gegenüberliegenden Seite. Zwischen dem Flussleitelement 5 und dem Rotor 3 befindet sich der Luftspalt 6.
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Benachbarte Zahnkopfabschnitte 51 des Flussleitelements 5 sind miteinander über einen magnetisch nicht oder gering leitenden Isolationsabschnitt 52 gekoppelt, so dass kein magnetischer Fluss über eine Verbindung zwischen zwei benachbarten Zahnkopfabschnitten 51 fließt und dadurch kein Kurzschluss des magnetischen Flusses durch das Flussleitelement 5 auftritt.
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Um eine magnetisch gut leitende Verbindung zwischen dem Flussleitelement 5 und den abstehenden Enden der Zahnschäfte 22 zu gewährleisten, kann als Kontur für die Enden der Zahnschäfte 22 eine leichte konkave Struktur vorgesehen sein, um die durch das zylinderförmige Flussleitelement 5 gebildete Fläche, die an den entsprechenden Enden der Zahnschäfte 22 anliegt, flächig zu kontaktieren. Insbesondere können die Radien der Kontur der Enden der Zahnschäfte 22 und der Außenkontur des Flussleitelements 5 gleich sein.
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Vorzugsweise ist das Flussleitelement 5 aus einem magnetisch gut leitenden (weichmagnetischen) Material ausgebildet. Beispielsweise kann das Flussleitelement 5 aus einem dünnwandigen Hohlzylinder ausgeformt werden, der beispielsweise aus rolliertem oder gezogenem Stahlblech gebildet ist. Weiterhin kann das Flussleitelement 5 auch als gegossener oder gesinterter Hohlzylinder ausgebildet sein. Weiterhin ist es möglich, das Flussleitelement 5 als in axialer Richtung A gewickelte Anordnung auszubilden, wodurch die Entstehung von Wirbelströmen durch Isolation in axialer Richtung A besonders wirksam unterbunden werden kann.
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Der Isolationsabschnitt 52, durch den jeweils zwei benachbarte Zahnkopfabschnitte 51 voneinander getrennt sind, kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. So ist es, wie in 2 detaillierter dargestellt, beispielsweise möglich, den Isolationsabschnitt 52 des Flussleitelements 5 mit Reihen aneinander angeordneter insbesondere länglichen Ausnehmungen 53, z. B. in Form von Ausnehmungen, zu versehen, die durch schmale Verbindungsstege 54 voneinander beabstandet sind. Die Ausnehmungen 53 können als Durchgangsöffnungen oder lediglich als Nuten in dem Material des Flussleitelements 5 ausgebildet sein. Dadurch sind benachbarte Zahnkopfabschnitte 51 im Wesentlichen nur durch Verbindungsstege 54 (Bereiche zwischen den Ausnehmungen 53) magnetisch miteinander verbunden, um die mechanische Stabilität des Flussleitelements 5 zu gewährleisten. Die Verbindungsstege 54 sind so dimensioniert, dass der im Betrieb der elektrischen Maschine durch diese verlaufende magnetische Fluss eine magnetische Sättigung in dem Material des Flussleitelements 5 erreicht, wodurch der magnetische Widerstand sehr hoch wird und keinen Kurzschlussfluss aufnehmen kann.
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In 1b ist eine weitere elektrische Maschine 1 dargestellt, bei der im Unterschied zur Ausführungsform der 1a das Flussleitelement 5 nicht an den Enden von Zahnschäften 22 des Stators 2 anliegt. Vielmehr ist das Flussleitelement 5 mit dem Rotor 3 fest verbunden. Das Flussleitelement 5 liegt an den Enden der Polsegmente 32 an und ist mit diesen magnetisch leitend verbunden, so dass es als Anordnung für Polschuhe 33 für die Rotorpole des Rotors 3 dient. Der Luftspalt 6 befindet sich dann zwischen dem Flussleitelement 5 und dem Stator 2. Die Statorzähne des Stators 2 können dabei in herkömmlicher Weise, insbesondere einstückig mit den Zahnschäften 22 und optional dem Rückschlussbereich 21, ausgebildet sein oder mit einem geeigneten weiteren Flussleitelement, wie in Verbindung mit der Ausführungsform der 1a beschrieben.
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Die Zahnkopfabschnitte 51 des Flussleitelements 5 sind nun etwa mittig auf den Rotorpolen angeordnet, wobei die Isolationsabschnitte 52 im Wesentlichen die zum Luftspalt 6 gerichteten Seitenflächen der Permanentmagnete 31 in Umfangsrichtung U überlappen. Wie zuvor beschrieben, ist es für eine flächige Kontaktierung zwischen der Außenfläche des Rotorkörpers und dem Flussleitelement 5 zweckmäßig, die abstehenden Enden der Polsegmente 32 mit einer Außenkontur zu versehen, die im Wesentlichen der Krümmung einer inneren Mantelfläche des zylinderförmigen Flussleitelements 5 entspricht.
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Die Wanddicke des Flussleitelements 5 kann vorzugsweise so gewählt sein, dass der Luftspalt 6 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 eine vorbestimmte Abmessung aufweist. Durch die Wahl der Wanddicke kann also unabhängig von den Abmessungen des Stators 2 und des Rotor 3 die Luftspaltbreite bestimmt werden und dadurch elektrische und mechanische Eigenschaften der elektrischen Maschine bestimmt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Luftspaltbreite insbesondere so schmal gewählt werden, wie es die mechanischen Toleranzen zulassen.
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Für alle obigen Ausführungsformen kann das Flussleitelement 5 wie in 2 gezeigt und wie nachfolgend beschrieben ausgebildet sein.
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Um die durch die Ausnehmungen 53 in dem Flussleitelement 5 verringerte mechanische Stabilität zu vermeiden, kann alternativ, wie in 3 gezeigt ist, der Isolationsabschnitt 52 durch einen oder mehrere in Reihe angeordnete Isolationsbereiche 55 geringer magnetischer Leitfähigkeit ausgebildet werden. Diese Isolationsbereiche 55 können durch thermische Prozesse, wie zum Beispiel Lasern oder Schweißen, des Materials des Flussleitelements 5 innerhalb der Isolationsabschnitte 52 entlang der axialen Richtung A erreicht werden. Insbesondere kann der Isolationsabschnitt 52 durch Bilden eines austenitischen Gefüges, zum Beispiel durch Einbringen eines Austenit bildenden Materials, zum Beispiel durch Aufbringen eines Dotierelements und nachfolgendes Aufschmelzen, hergestellt werden. Damit kann der Isolationsabschnitt 52 ausgebildet und der magnetische Fluss gezielt nur innerhalb der Zahnkopfabschnitte 51 zugelassen werden. Insbesondere kann der Isolationsabschnitt 52 auch durch Kombination von die Dicke des Materials des Flussleitelements 5 ganz oder teilweise durchdringenden Ausnehmungen 53 und Isolationsbereichen 55 geringer magnetischer Leitfähigkeit gebildet werden.
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Die Ausnehmungen 53 bzw. die Isolationsbereiche 55 können, wie in 4 beispielshaft gezeigt, auch schräg zur axialen Richtung A zueinander versetzt sein. Dies ist für elektrische Maschinen sinnvoll, bei denen die Zahnschäfte 22 bzw. die Polsegmente 32 eine Schrägung aufweisen. Auch kann bei Vorsehen eines durchgehenden Isolationsbereichs 55 dieser schräg zur axialen Richtung A verlaufend vorgesehen sein.
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Weiterhin können, wie in 5 gezeigt, die mehreren in Reihe angeordneten Ausnehmungen 53 bzw. die Isolationsbereiche 55 zum Ausbilden der Isolationsabschnitte 52 auch bezüglich der Umfangsrichtung U zueinander versetzt ausgebildet sein, um eine höhere mechanische Stabilität des Flussleitelements 5 zu erreichen. Mit anderen Worten liegen die Verbindungsstege 54 einander in Umfangsrichtung U versetzt gegenüber.
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Weiterhin können, wie in 6 dargestellt, zwischen den Ausnehmungen 53 bzw. den in Reihe angeordneten Isolationsbereichen 55 auch mehrere Wirbelstromblockierbereiche 56 als Bereiche verringerter elektrischer Leitfähigkeit in Form von Ausnehmungen oder geeigneten Veränderungen der Eigenschaften des Materials des Flussleitelements 5 vorgesehen werden.
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Wie in 7 dargestellt, können die Wirbelstromblockierbereiche 56 auch sich in Umfangsrichtung U erstreckend angeordnet sein und sich ebenfalls in den Zahnkopfabschnitt 51 hinein erstrecken oder dort angeordnet sein. Die Wirbelstromblockierbereiche 56 können in Umfangsrichtung durch Stege 57 voneinander oder von den Ausnehmungen 53 getrennt sein, insbesondere wenn die Wirbelstromblockierbereiche 56 als durch das Material des Flussleitelements 5 durchdringene Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Auch wenn die Wirbelstromblockierbereiche 56 durch Veränderung der Materialeigenschaften des Materials des Flussleitelements 5 gebildet werden, können zusätzliche Wirbelstromblockierbereiche 56, die sich in Umfangsrichtung durch den Zahnkopfabschnitt 51 erstrecken, ausgebildet werden, um Wirbelströme zu reduzieren.
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Die oben beschriebenen Flussleitelemente 5 können mit einem in axialer Richtung durchgehenden Trennschlitz versehen sein, so dass in elastischer Weise eine Querschnittsvergrößerung bzw. -verkleinerung des Flussleitelements 5 ermöglicht wird, die ein einfacheres Einsetzen in bzw. Aufsetzen auf den Rotorkörper bzw. Statorkörper ermöglicht.
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In 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der axialen Richtung durch eine weitere elektrische Maschine 10 mit einem Flussleitelement 13, das ähnlich zu dem Flussleitelement 5 der Ausführungsform der 1a ausgebildet ist, dargestellt. Bei dieser elektrischen Maschine 10 ist der Rotor 3 mit auf einem Rotorkörper aufgebrachten Permanentmagneten 31 versehen, deren Magnetisierungsrichtung in radialer Richtung verläuft. Auch andere Ausbildungen des Rotors 3 in der elektrischen Maschine 10 sind möglich.
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Der Stator 2 umfasst den Rückschlussbereich 21 (als Statorjoch) und darauf sich radial nach innen erstreckende Zahnschäfte 22. Es ist ein Flussleitelement 13 vorgesehen, das im Bereich der Zahnschäfte 22 zylinderförmig ausgebildet und an einem axialen ersten Ende E1 des Stators 2 umgebogen ist und beispielsweise über einen Endabschnitt 23 an einer Verlängerung des Rückschlussbereichs 21 in axialer Richtung A oder an einem (nicht gezeigten) Gehäuse angebracht sein kann. Das Flussleitelement 13 kann wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
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An einem dem ersten Ende in axialer Richtung A gegenüberliegendes zweites Ende E2 des Flussleitelements 13 kann durch ein freies Ende eines ringförmigen Halteelements 11 gehalten werden. Das ringförmige Halteelement 11 kann an dem Rückschlussbereich 21 oder in sonstiger Weise z. B. an einem Gehäuse angebracht sein, wobei dessen nach innen abstehender Endabschnitt 111 mit einem in Richtung des zweiten Endes E2 des Flussleitelements 13 vorgesehenen Endabschnitt 24 verschweißt oder in sonstiger Weise mechanisch verbunden ist. Dadurch wird das Flussleitelement 13 als eine Struktur geschaffen, die gemeinsam mit dem Rückschlussbereich 21 bzw. einem Gehäuse die Statorzähne 22 umschließt und gleichzeitig deren Zahnköpfe ausbildet. Dadurch können das Flussleitelement 13 und das ringförmige Halteelement 11 einen Schutz für die Statorzähne und die die Statorzähne umgebenden Wicklungen bilden.
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Zusätzlich kann der Rotor 3 über eine Welle oder direkt mithilfe von Lagern 12 an einem in axialer Richtung verlängerten Rotorkörper gelagert werden. Die Lager 12 sind somit in direkter Verlängerung zu einem Luftspalt 14, der zwischen einer Außenfläche des Rotors 3 bzw. der Permanentmagnete 31 und dem Flussleitelement 13 gebildet ist, angeordnet. Allgemein kann das Flussleitelement 13 als Träger für Bauteile oder Baugruppen, wie zum Beispiel Isolationsteile, Wicklungsverschaltteile und dergleichen, verwendet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die obige umschließende Anordnung des Flussleitelements in Verbindung mit einem oder mehreren sich ringförmig um den Rotor 3 erstreckende Halteelemente auch zur Einfassung des Rotors 3 in analoger Weise vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011083917 A1 [0006]
