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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Magnetfeldverwendung für den Stator einer Elektromaschine.
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HINTERGRUND
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Elektromaschinen setzen in der Regel einen Rotor und einen Stator ein, um ein Drehmoment zu erzeugen. Elektrischer Strom fließt durch die Statorwindungen, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Das durch den Stator erzeugte Magnetfeld kann mit Permanentmagneten an dem Rotor zusammenwirken, um ein Drehmoment zu erzeugen.
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KURZDARSTELLUNG
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Der Rotor einer Elektromaschine kann aus mehreren gestapelten Rotorabschnitten, die jeweils aus einer oder mehreren Rotorschichten gebildet sind, gebildet sein. Die Abschnitte können abgeschrägte Magnetpole aufweisen. Eine diamagnetische oder paramagnetische Rotorschicht kann zwischen jedem benachbarten Paar der Abschnitte, das abgeschrägte Magnetpole aufweist, liegen.
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Ein Elektromaschinenstator kann mehrere Abschnitte umfassen, die jeweils aus einer oder mehreren Statorschichten gebildet sind, die gestapelt sind, um einen Stator zu bilden, der Windungen aufweist, die in diesem angeordnet sind, um Magnetpole zu bilden, und die einen Rotor umgeben. Eine Schicht kann zwischen einem benachbarten Paar der Statorabschnitte liegen, sodass den Magnetpolen zugeordnete Magnetfelder axial mit den entsprechenden Magnetfeldern vom Rotor ausgerichtet sind. Die Schicht kann diamagnetisch oder paramagnetisch sein.
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Die zwischen einem benachbarten Paar der Statorabschnitte liegende Schicht und eine der Rotorschichten können koplanar sein. Die Dicke der zwischen einem benachbarten Paar der Statorabschnitte liegenden Schicht und einer der Rotorschichten kann die gleiche sein. Die Schicht kann Polytetrafluorethylen sein. Die Dicke der Schicht kann mindestens zweimal so dick wie ein Luftspaltabstand zwischen dem Stator und dem Rotor sein. Die Dicke kann geringer als viermal so dick wie der Luftspaltabstand sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine Draufsicht auf eine Rotorbeschichtung;
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1B ist eine seitliche Ansicht des Rotorabschnitts, der aus einem Stapel von Schichten für die Elektromaschine besteht, die in 1A gezeigt ist;
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2A ist eine schematische Ansicht einer Elektromaschine mit einem Rotor bestehend aus mehreren Polen, wobei Flusslinien nur durch einen Satz Permanentmagnete erzeugt werden;
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2B ist eine schematische Ansicht einer Elektromaschine mit einem Stator bestehend aus mehreren bestromten Windungen, wobei die Flusslinien nur durch Statorwindungen erzeugt werden;
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3A ist eine perspektivische Ansicht eines Maschinenrotors mit einer Schicht Materie mit geringer magnetischer Permeabilität, die zwischen zwei abgeschrägten Abschnitten angeordnet ist;
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3B ist eine perspektivische Ansicht eines Paars abgeschrägter benachbarter Abschnitte mit einer Schicht Materie mit geringer magnetischer Permeabilität, die auf einem der Abschnitte angeordnet ist;
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors mit einer ABBA-Auslegung und einer Schicht Materie zwischen den AB-Abschnitten;
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Statorabschnitts;
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Statorschicht;
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7 ist eine perspektivische Ansicht eines Stapels Statorabschnitte, die darin angeordnete Statorschichten aufweisen;
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer Elektromaschine, die einen Stator und einen Rotor aufweist, die jeweils darin angeordnete Schichten aufweisen; und
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9 ist eine Schnittansicht einer Elektromaschine, die einen Rotor mit einer ABBA-Auslegung, der zwischen den AB-Abschnitten angeordnete Schichten aufweist, und einen den Rotor umgebenden Stator, der zwischen den AB-Rotorabschnitten entsprechenden Statorabschnitten angeordnete Schichten aufweist, aufweist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist. Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten allerdings für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungsformen erwünscht sein.
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Elektromaschinen sind durch eine unerwünschte Schwingung des Drehmoments gekennzeichnet, welche durch Oberschwingungen verursacht wird, die in dem Luftspaltfluss und in der Luftspaltdurchlässigkeit vorhanden sind. Die meisten Elektromaschinen, und insbesondere Permanentmagnet-Elektromaschinen (PM-Elektromaschinen), sind mit einer Rotorabschrägung konzipiert, d. h. die Schichten des aktiven Rotormaterials können entlang der Achse des Rotors abgeschrägt oder gestaffelt sein. Das Abschrägen kann zu gestaffelten Permanentmagneten und Magnetpolen entlang der Achse des Rotors führen. Die abgeschrägten Abschnitte können eine Gesamtreduktion des Durchschnittsdrehmoments der Maschine bei allen verfügbaren Geschwindigkeiten hervorrufen, da die Magnetkomponenten nicht mehr ausgerichtet sind, jedoch unterstützt das Abschrägen die Minimierung der Oberschwingungen wie zuvor erläutert.
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Zum Beispiel in dem Fall einer 8-poligen Maschine mit zwei Rotorabschnitten, einem 48-Schlitz-Stator, beträgt ein typischer Abschrägungswinkel 3,75°. Das Abschrägen des Rotors ist dazu vorgesehen, ein sanfteres mechanisches Drehmoment zu erzeugen, als es ansonsten unter Verwendung eines Rotors, der ausgerichtete Permanentmagneten aufweist, erreicht würde. Das Abschrägen kann eine unerwünschte Drehmomentwelligkeit beseitigen, die durch Oberschwingungen verursacht wird, und es können viele verschiedene Abschrägungswinkel verwendet werden, um dieses Ergebnis zu erreichen. Das Abschrägen berücksichtigt jedoch nicht zwei Pole, die durch den Entwurf ausgerichtet sein sollten, jedoch aufgrund von Herstellungstoleranzen nicht exakt ausgerichtet sind.
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Das Durchschnittsdrehmoment, das über alle Geschwindigkeiten der Elektromaschine hinweg erzeugt wird, kann durch Abschrägen zum Teil verringert werden, da die Magnetfeldleckage zwischen abgeschrägten Permanentmagneten auftreten kann. Diese Leckage kann eine geringe Verringerung des verfügbaren Drehmoments der Maschine verursachen, und die Leckage existiert möglicherweise nicht bei nicht abgeschrägten Maschinen.
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Darüber hinaus kann das Abschrägen einen Weg für den Magnetfluss öffnen, damit dieser aus einem Schichtabschnitt zum benachbarten ohne Hinzufügen eines Drehmoments austreten kann. Da Magnetfelder allgemein den Weg des geringsten Widerstands zwischen entgegengesetzten Polen folgen, kann das Abschrägen und Staffeln der Permanentmagnete zum Verringern der Drehmomentwelligkeit folglich das Auftreten einer zusätzlichen Magnetflussleckage hervorrufen. Ein Abschnitt des Rotors kann aus einer Schicht oder aus mehreren Schichten, die zusammen gestapelt sind, bestehen. Die Schichten eines Abschnitts können bezüglich anderer Schichten in dem Abschnitt abgeschrägt oder bezüglich anderen Abschnitten des Rotors gemeinsam abgeschrägt sein. Dies bedeutet, dass ein Abschnitt des Rotors aus einer beliebigen Anzahl an Schichten, die zusammen gestapelt sind, oder aus einem einzelnen Block aus Verbundmaterial bestehen kann.
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Um das Magnetfeld und das resultierende Drehmoment zu maximieren wird in der Regel die Menge an aktivem Rotormaterial maximiert. Das aktive Rotormaterial kann ein Material beinhalten, das in der Lage ist, ein Magnetfeld oder elektrisches Feld zu erzeugen oder zu tragen. Die Maximierung dieses Materials erzeugt theoretisch das höchste Drehmoment. Es werden Rotor- und Statormaterialien mit der höchsten magnetischen Permeabilität ausgewählt. Ein Einführen von Materialien ohne hohe magnetische Permeabilität würde vermutlich die Drehmomenterzeugung der Elektromaschine verringern, da der Rotor einen verschwendeten Raum aufweisen würde (d. h. Material, das kein Drehmoment erzeugt). Materialien mit einer hohen magnetischen Permeabilität können allgemein als ferromagnetisch oder ferrimagnetisch bezeichnet werden. Vermutlich würde ein Rotor, der aus einem gänzlich aktiven Rotormaterial besteht, ein effektiveres Magnetfeld schaffen als ein Rotor, der aus einem teilweise aktiven Rotormaterial besteht.
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Das Einführen einer magnetisch reluktanten Rotorschicht bzw. magnetisch reluktanter Rotorschichten, die kein aktives Rotormaterial ist bzw. sind, erhöht unerwartet die Verwendung von Permanentmagneten im Rotor und erhöht die Drehmomentausgabe der Elektromaschine. Zum Beispiel kann das Einführen einer reluktanten Schicht mit einer Dicke, die doppelt so groß wie die Luftspaltdicke zwischen dem Stator und dem Rotor ist, eine spezifische Drehmomenterhöhung bereitstellen, die größer als 0,25 % ist. Diese Menge kann, wenngleich sie anscheinend äußerst gering ist, berechtigterweise die Kosten von Elektromaschinen verringern, da die verbesserte Verwendung von Permanentmagneten ermöglichen kann, dass die Größe der Permanentmagneten verringert wird. Die Erhöhung des spezifischen Drehmoments der Elektromaschine kann von der Dicke der Schicht in Relation zu dem Luftspalt und dem elektrischen Strom, der durch den Stator fließt, abhängen.
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Eine reluktante Schicht mit geringer magnetischer Permeabilität kann zwischen benachbarten Abschnitten, die abgeschrägte Magnetpole aufweisen, eingesetzt sein. Die Schicht kann eine feste, flüssige oder gasförmige Phase aufweisen. Die Schicht kann das Magnetfeld des Permanentmagneten in eine wünschenswertere Bahn umleiten und die Leckage zwischen Permanentmagneten verringern. Die Schicht kann ein diamagnetisches oder paramagnetisches Material sein (z. B. Wasser, Kupfer, Wismut, Supraleiter, Holz, Luft, Polytetrafluorethylen oder Vakuum). Viele verschiedene Arten von Materie sind in der Lage, ähnliche Ergebnisse zu erzielen und können unter diese Bezeichnungen fallen. Materialien mit einer geringen magnetischen Permeabilität können in der Lage sein, die Feldleckage zwischen Abschnitten mit abgeschrägten Polen zu verringern oder das Feld in eine wünschenswertere Bahn umzuleiten. Ordnungsgemäß geleitete Magnetflusswege können das erzeugte Drehmoment der Maschine erhöhen.
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Permanentmagneten können mehrere Ausrichtungen aufweisen, wenn sie auf oder innerhalb der Abschnitte angeordnet sind. Zum Beispiel können die Permanentmagneten in einer V-förmigen Position angeordnet sein, die Pole an jedem V bereitstellt. Die Permanentmagnete können auch derart ausgerichtet sein, dass einer der Magnetpole radial nach außen gerichtet ist. Die Ausrichtung und Position der Magnete kann eine direkte Wirkung auf die Effizienz der Elektromaschine aufweisen, und eine beliebige abgeschrägte Ausrichtung oder Position kann eine Magnetfeldleckage zwischen den Permanentmagneten hervorrufen.
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Die Pole der Permanentmagnete können einzeln oder zusammen Magnetpole des Rotors bilden. Viele Rotoren weisen mehrere Permanentmagnete auf, die dazu angeordnet sind, mit dem Magnetfeld des Stators zusammenzuwirken, um ein Drehmoment zu erzeugen. Die Pole können unter Verwendung von Permanentmagneten, induzierten Feldern, angeregten Spulen oder einer Kombination davon erzeugt werden.
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Schichten sind allgemein aus Materialien mit einer hohen magnetischen Permeabilität hergestellt. Diese hohe magnetische Permeabilität ermöglicht es einem Magnetfluss, durch die Schichten zu fließen, ohne an Stärke zu verlieren. Materialien mit einer hohen magnetischen Permeabilität können Eisen, elektrischen Stahl, Ferrit oder viele andere Legierungen beinhalten. Rotoren mit Schichten können auch einen elektrisch leitfähigen Käfig bzw. Windung unterstützen, um ein induziertes Magnetfeld zu schaffen. Die Abschnitte eines Rotors, der vier Schichten oder Abschnitte von Schichten aufweist, können in einer ABBA-Ausrichtung ausgelegt sein. Die ABBA-Ausrichtung bedeutet, dass die „A“-Abschnitte in demselben Maße bezüglich der „B“-Abschnitte abgeschrägt sind. Der Rotor kann andere Schichtauslegungen aufweisen (z. B. ABC oder ABAB). In einer ABBA-Auslegung können die „A“-Abschnitte als äußere Abschnitte bezeichnet werden. Die „B“-Abschnitte können als innere Abschnitte bezeichnet werden. Die „A“-Abschnitte können im gleichen Winkel abgeschrägt sein und ausgerichtete Pole aufweisen. Die „B“-Abschnitte können im gleichen Winkel abgeschrägt sein und ausgerichtete Pole aufweisen.
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Das Einführen einer magnetisch reluktanten Schicht in den Rotor verringert die magnetische Leckage zwischen den abgeschrägten Magnetpolen des Rotors. Die Rotorschicht kann jedoch dazu führen, dass das entsprechende Statormaterial zu wenig genutzt wird. Die Menge aktiven Statormaterials wird auch in der Regel maximiert, um den von den Statorwindungen erzeugten Fluss zu erhöhen. Mit dem Einführen einer Rotorschicht erhöht das zu wenig genutzte Statormaterial unnötigerweise das Gewicht der Elektromaschine. Eine Statorschicht kann eingeführt werden, um zu den Separatorschichten des Rotors zu passen, um eine Ausrichtung zwischen dem aktiven Material des Stators und dem aktiven Material des Rotors sicherzustellen. Das heißt, die Rotorabschnitte können mit entsprechenden Statorabschnitten axial ausgerichtet und koplanar sein. Die Schichten sowohl des Rotors als auch des Stators können das Gesamtvolumen oder den Raum der Elektromaschine erhöhen, verringern aber durch Entfernen zu wenig genutzten magnetischen Materials ihr Gewicht. Die Statorschicht kann aus einem Material ähnlich der Rotorschicht gefertigt sein. Die Statorschicht kann außerdem ähnliche Materialeigenschaften wie die Rotorschicht aufweisen.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 1A ist ein Rotorabschnitt 10 für einen Rotor gezeigt. Der Rotorabschnitt 10 kann mehrere Taschen oder Hohlräume 12 definieren, die dazu ausgeführt sind, Permanentmagnete zu halten. Der Mittelpunkt des Rotorabschnitts 10 kann eine kreisförmige zentrale Öffnung 14 zum Aufnehmen einer Antriebswelle mit einer Keilnut 16, die einen Antriebskeil (nicht gezeigt) aufnehmen kann, definieren. Die Hohlräume können derart ausgerichtet sein, dass die Permanentmagnete (nicht gezeigt), die in den Taschen oder Hohlräumen 12 aufgenommen sind, acht alternierende Magnetpole 30, 32 bilden. Es ist im Fachgebiet bekannt, dass eine Elektromaschine diverse Anzahlen an Polen aufweisen kann. Die Magnetpole 30 können als Nordpole ausgelegt sein. Die Magnetpole 32 können als Südpole ausgelegt sein. Die Permanentmagnete können auch mit unterschiedlichen Mustern angeordnet sein. Wie in 1A gezeigt ist, sind die Taschen oder Hohlräume 12, welche die Permanentmagnete halten, mit einer V-Form 34 angeordnet. Nunmehr Bezug nehmend auf 1B können mehrere Rotorabschnitte 10 einen Rotor 8 bilden. Der Rotor weist eine kreisförmige zentrale Öffnung 14 zum Aufnehmen einer Antriebswelle (nicht gezeigt) auf.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 2A ist ein Teil des Rotorabschnitts 10 innerhalb eines Stators 40 gezeigt. Der Rotorabschnitt 10 definiert Taschen oder Hohlräume 12, die dazu ausgeführt sind, Permanentmagnete 20 zu halten. Die Permanentmagnete 20 sind in einer V-Form angeordnet, wobei sie zusammen Pole bilden. Es sind Flusslinien 24, die von den Permanentmagneten 20 ausgehen, gezeigt. Die Flusslinien 24 können durch den Rotorabschnitt 10 und über den Luftspalt 22 in den Stator 40 eindringen. Allgemein weist der Magnetfluss eine höhere Felddichte auf, wenn die Flusslinien 24 näher beieinander liegen. Eine Umleitung der Flusslinien 24 kann eine erhöhte Magnetfelddichte an bestimmten Orten hervorrufen, wie in 2A gezeigt ist. Der Stator 40 weist Windungen 42 auf, die nicht bestromt sind.
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Bezug nehmend auf 2B ist ein Teil des Rotorabschnitts 10 innerhalb des Stators 40 gezeigt. Der Stator 40 kann Windungen 42 aufweisen, die bestromt sind. Die Flusslinien 44 können von den Windungen 42 ausgehen. Die Flusslinien 44 können durch den Stator 40 und über den Luftspalt 22 in den Rotorabschnitt 10 eindringen. Ein Drehstrommotor kann Windungen A, B und C aufweisen. Die Flusslinien 44 und die Flusslinien 24 können mindestens teilweise in der Position 46 in bekannter Art und Weise zusammenwirken, um ein Drehmoment zu erzeugen.
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Bezug nehmend auf 3A kann ein abgeschrägtes benachbartes Paar Rotorabschnitte 10, 80 Hohlräume 12, 84 aufweisen, die dazu ausgeführt sind, die Permanentmagnete 20, 82 zu halten. Die Permanentmagnete 20, 82 können derart magnetisiert sein, dass die Nordpole 26 in eine radial nach außen gerichtete Richtung bezüglich des Rotors gerichtet sind. Die Permanentmagnete 20, 82 können derart magnetisiert sein, dass die Südpole 28 in eine allgemein nach innen gerichtete Richtung gerichtet sind. Die Permanentmagnete 20, 82 können dazu angeordnet sein, Magnetpole 30, 88 zu bilden. Die Magnetpole 30, 88 können abgeschrägt oder gestaffelt sein. Eine Rotorschicht 86, die eine geringe magnetische Durchlässigkeit aufweist, kann zwischen den Rotorabschnitten 10, 80 angeordnet sein. Der Außendurchmesser der Rotorschicht kann fluchtend mit dem Außendurchmesser der Rotorabschnitte 10, 80 übereinstimmen, oder der Außendurchmesser der Rotorschicht kann kurz vor dem Außendurchmesser der Rotorabschnitte 10, 80 enden. Wie in 3B gezeigt ist, können die Permanentmagnete 20 von den Permanentmagneten 82 versetzt sein, um einen abgeschrägten Rotor zu bilden. Eine Rotorschicht 86, die eine geringe magnetische Durchlässigkeit aufweist, kann zwischen den Rotorabschnitten 10, 80 platziert sein.
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Bezug nehmend auf 4 kann ein abgeschrägter Rotor 8 mehrere Rotorabschnitte 10, 80 aufweisen. Die mehreren Rotorabschnitte können in einem ABBA-Muster abgeschrägt sein, wobei die Buchstaben die relative Abschrägung und Position der Rotorabschnitte in dem Stapel des Rotors 8 bezeichnen. Rotorschichten 86 können zwischen den benachbarten AB-Rotorabschnitten liegen.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 5 weist ein Statorabschnitt 41 eine allgemein ringförmige Form auf und kann durch Stapeln mindestens einer Schicht gebildet sein. Die Schichten können aus elektrischem Stahl oder einem anderen Material, das eine geringe magnetische Reluktanz aufweist, gefertigt sein. Der Statorabschnitt 41 kann Zähne 43 aufweisen, die Statorwindungshohlräume 45 definieren. Die Statorhohlräume können Windungen beherbergen (wie in 2B gezeigt). Der Statorabschnitt kann Befestigungshohlräume 48 definieren, die dazu ausgelegt sind, es einem Befestigungselement zu ermöglichen, einen Stapel Statorabschnitte zu verbinden, um einen Stator zu bilden.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 6 ist ein Teil einer Elektromaschine gezeigt. Eine Statorschicht 47 weist eine allgemein ringförmige Form ähnlich dem Statorabschnitt 41 (nicht gezeigt) auf. Die Schicht kann aus einem Material, das eine hohe magnetische Reluktanz aufweist, gefertigt sein. Die Statorschicht 47 kann Befestigungshohlräume 49 umfassen, die dazu ausgelegt sind, es dem Befestigungselement zu ermöglichen, die Statorschicht in den Stapel Statorabschnitte einzuschließen. Der Innendurchmesser oder Außendurchmesser der Statorschicht 47 kann unähnlich dem Statorabschnitt 41 sein, um das Gewicht weiter zu verringern oder das erzeugte Magnetfeld zu ändern. Die Statorschicht 47 kann eine Dicke ähnlich der Rotorschicht 86 aufweisen. Die Dicke der Statorschicht 47 kann abhängig vom gewünschten erzeugten Magnetfeld variieren. Die Dicke und Art der Statorschicht 47 kann eine direkte Auswirkung auf das Magnetfeld haben. Der Statorabschnitt 41 und die Statorschicht 47 können gestapelt sein, um einen Stator zu bilden.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 7 sind mehrere Statorabschnitte 41 gestapelt, um einen Stator 40 zu bilden. Jeder Statorabschnitt 41 weist Zähne 43 und Statorwindungshohlräume 45 auf, um einen Satz Statorwindungen zu stützen. Die Statorabschnitte können, wie gezeigt, ausgerichtet sein. Die Statorschichten 47 können zwischen Statorabschnitten 41 liegen, um den Stator 40 zu bilden.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 8 sind mehrere Statorabschnitte 41 gestapelt, um einen Stator 40 zu bilden. Jeder Statorabschnitt 41 weist ausgerichtete Zähne 43 und Statorwindungshohlräume 45 auf, um einen Satz Statorwindungen zu haltern. Die Statorschichten 47 können zwischen Statorabschnitten 41 liegen, um den Stator 40 zu bilden. Der Stator 40 kann einen Rotor 8 umgeben, der mehrere Rotorabschnitte 10, 80 (10 nicht gezeigt) aufweist, die Permanentmagnete 20, 82 (20 nicht gezeigt) in sich angeordnet aufweisen. Einige der Abschnitte sind nicht gezeigt. Jeder der Rotorabschnitte 10, 80 (10 nicht gezeigt) kann mit einem entsprechenden Statorabschnitt 41 axial ausgerichtet sein. Die Rotorschichten 86 können mit einer entsprechenden Statorschicht 47 axial ausgerichtet sein.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 9 kann ein Rotor 8, der Rotorabschnitte 10, 80 aufweist, auf eine ABBA-Weise gestapelt sein. Die benachbarten Rotorabschnitte 10, 80, die abgeschrägte Magnetpole aufweisen, können in sich Rotorschichten 86 aufweisen. Der Rotor 8 kann von einem Stator 40 umgeben sein. Der Stator 40 kann Statorabschnitte 41 und Statorschichten 47 umfassen. Jeder der Statorabschnitte 41 kann mit einem entsprechenden der Rotorabschnitte 10, 80 axial ausgerichtet und gepaart sein. Die Statorschichten 47 können nur zwischen Statorabschnitten 41, die entsprechende Rotorabschnitte 10, 80 aufweisen, die abgeschrägte Magnetpole aufweisen, angeordnet sein. Das heißt, die Statorschichten 47 können auch entsprechende Rotorschichten 86 aufweisen.
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Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind beschreibende und nicht einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Eigenschaften können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
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Es ist ferner beschrieben:
- A. Elektromaschine, die Folgendes umfasst:
mehrere Statorabschnitte, die jeweils aus einer oder mehreren Statorschichten, die gestapelt sind, um einen Stator zu bilden, der Windungen aufweist, die in diesem angeordnet sind, um Magnetpole zu bilden, und die einen Rotor umgeben, gebildet sind; und
eine Schicht, die zwischen einem benachbarten Paar der Statorabschnitte liegt, sodass den Magnetpolen zugeordnete Magnetfelder axial mit den entsprechenden Magnetfeldern vom Rotor ausgerichtet sind.
- B. Elektromaschine nach A, wobei die Schicht diamagnetisch oder paramagnetisch ist.
- C. Elektromaschine nach B, wobei der Rotor mehrere Rotorabschnitte, die jeweils aus einer oder mehreren Rotorschichten gebildet und so gestapelt sind, dass der Rotor abgeschrägte Magnetpole aufweist, und eine diamagnetische oder paramagnetische Rotorschicht, die zwischen jedem benachbarten Paar der Rotorabschnitte, das abgeschrägte Magnetpole aufweist, liegt, umfasst.
- D. Elektromaschine nach C, wobei die zwischen einem benachbarten Paar der Statorabschnitte liegende Schicht und eine der Rotorschichten koplanar sind.
- E. Elektromaschine nach C, wobei eine Dicke jeder der zwischen dem benachbarten Paar der Statorabschnitte liegenden Schicht und die einer der Rotorschichten die gleiche ist.
- F. Elektromaschine nach B, wobei die Schicht Polytetrafluorethylen ist.
- G. Elektromaschine nach B, wobei eine Dicke der Schicht mindestens zweimal so dick wie ein Luftspaltabstand zwischen dem Stator und dem Rotor ist.
- H. Elektromaschine nach G, wobei die Dicke geringer als viermal die des Luftspaltabstands ist.
- I. Elektromaschine, die Folgendes umfasst:
mehrere Statorabschnitte, die gestapelt sind, um einen Stator zu bilden;
mehrere Rotorabschnitte, die jeweils Permanentmagnete enthalten, die in einer V-Form angeordnet sind, und gestapelt sind, um einen Rotor zu bilden, der abgeschrägte Magnetpole aufweist;
eine diamagnetische oder paramagnetische Rotorschicht, die zwischen einem benachbarten Paar der Rotorabschnitte liegt; und
eine diamagnetische oder paramagnetische Statorschicht, die zwischen einem benachbarten Paar der Statorabschnitte liegt und koplanar mit der Rotorschicht ist.
- J. Elektromaschine nach I, wobei die Rotorschicht das benachbarte Paar der Rotorabschnitte, das die abgeschrägten Magnetpole aufweist, trennt.
- K. Elektromaschine nach J, wobei eine Dicke jeder der Rotor- und der Statorschichten die gleiche ist.
- L. Elektromaschine nach I, wobei eine Dicke der Statorschicht mindestens zweimal so dick wie ein Luftspaltabstand zwischen dem Stator und dem Rotor ist.
- M. Elektromaschine nach L, wobei die Dicke der Statorschicht geringer als viermal die des Luftspaltabstands ist.
- N. Elektromaschine nach I, wobei die Rotor- und die Statorschichten Polytetrafluorethylen sind.
- O. Elektromaschine, die Folgendes umfasst:
einen Rotor, der äußere Abschnitte mit ausgerichteten Polen, die innere Abschnitte mit ausgerichteten Polen so sandwichförmig umschließen, dass die ausgerichteten Pole der inneren Abschnitte relativ zu den ausgerichteten Polen der äußeren Abschnitte abgeschrägt sind, und eine diamagnetische oder paramagnetische Rotorschicht, die zwischen jedem benachbarten Paar des inneren und des äußeren Abschnitts angeordnet ist, umfasst; und
einen den Rotor umgebenden Stator, der diamagnetische oder paramagnetische Statorschichten aufweist, die koplanar mit den diamagnetischen oder paramagnetischen Schichten sind, die zwischen den benachbarten Paaren des inneren und des äußeren Abschnitts angeordnet sind.
- P. Elektromaschine nach O, wobei eine Dicke jeder der Rotor- und der Statorschichten die gleiche ist.
- Q. Elektromaschine nach O, wobei die Rotor- und die Statorschichten Polytetrafluorethylen sind.
- R. Elektromaschine nach O, wobei eine Dicke jeder der Statorschichten mindestens zweimal so dick wie ein Luftspaltabstand zwischen dem Stator und dem Rotor ist.
- S. Elektromaschine nach R, wobei die Dicke jeder der Statorschichten geringer als viermal die des Luftspaltabstands ist.
