DE102017206762A1

DE102017206762A1 - Rotor für einen elektromotor mit wärmeabschirmender beschichtung und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE102017206762A1
Application number: DE102017206762.4A
Authority: DE
Inventors: Holger Sedlak
Original assignee: Efficient Energy GmbH
Current assignee: Efficient Energy GmbH
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-10-25
Also published as: WO2018193095A1

Abstract

Ein Rotor für einen Elektromotor umfasst einen Motorspalt (40), mit folgenden Merkmalen: einer Mehrzahl von miteinander befestigten Permanentmagneten (11, 12, 13, 14), wobei jeder Permanentmagnet eine dem Motorspalt zugewandte Seite (15c) aufweist; eine erste Beschichtung (20), die auf den dem Motorspalt (40) zugewandten Seiten (15c) der Permanentmagnete (11-14) angeordnet ist, wobei die erste Beschichtung (20) eine erste Wärmeleitfähigkeit aufweist; und eine zweite Beschichtung (30), die in Kontakt mit einer jeweils anderen Seite (15a, 15b) der Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) ist, wobei die zweite Beschichtung (30) eine zweite Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als die erste Wärmeleitfähigkeit.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektromotoren und insbesondere auf Rotoren für solche Elektromotoren. Die Elektromotoren können universell eingesetzt werden. Es wird jedoch besonders auf den Einsatz in einer Wärmepumpe hingewiesen.
Die EP 2 549 113 A2 offenbart einen magnetischen Rotor und eine Rotationspumpe mit einem magnetischen Rotor. Der Rotor ist zum Fördern eines Fluids in einem Pumpengehäuse innerhalb eines Stators der Rotationspumpe magnetisch berührungslos antreibbar und lagerbar. Außerdem ist der Rotor mittels einer äußeren Verkapselung, die einen fluorierten Kohlenwasserstoff aufweist, gekapselt. Innerhalb der Verkapselung umfasst der Rotor einen von einem Metallmantel ummantelten Permanentmagneten. Die Rotationspumpe umfasst ein Pumpengehäuse mit einem Einlass zum Zuführen eines Fluids und einem Auslass zum Abführen des Fluids. Das Fluid ist zum Beispiel eine chemisch aggressive Säure mit einem Anteil eines Gases, z. B. Schwefelsäure mit Ozon. Zur Förderung des Fluids ist im Pumpengehäuse ein magnetischer Rotor berührungslos magnetisch gelagert. Der Rotor ist ferner mit einem magnetischen Antrieb versehen, der elektrische Spulen aufweist. Der Stator ist mit geblechtem Eisen ausgebildet, das mit dem Permanentmagneten des Rotors in magnetischer Wirkverbindung steht. Der Antrieb ist als lagerloser Motor ausgebildet, bei dem der Stator gleichzeitig als Lagerstator und Antriebsstator ausgestaltet ist. Der Rotor ist als Scheibenläufer ausgebildet, wobei die axiale Höhe des Rotors kleiner oder gleich einem halben Durchmesser des Rotors ist.
Die Dissertation ETH Nr. 12870, „Der lagerlose Scheibenmotor", N. Barletta, 1998, offenbart magnetgelagerte Scheibenmotoren. Magnetlager arbeiten vollständig berührungs-, verschleiß-, wartungs- und schmiermittelfrei. Zur aktiven Stabilisierung eines Freiheitsgrades werden zwei regelbare Elektromagnete inklusive elektronischer Ansteuerung benötigt. Der lagerlose Scheibenmotor wird innerhalb einer lagerlosen Blutpumpe als lagerloser Scheibenmotor mit aktivem Axiallager, als Miniatur-Scheibenmotor, oder als lagerloser Bioreaktor eingesetzt. Durch eine Kombination von passiven Reluktanzmagnetlagern und lagerlosem Motor ist es möglich, einen Scheibenrotor mit nur zwei aktiv stabilisierten radialen Freiheitsgraden vollständig zu lagern. Anforderungen nach einem großen Luftspalt, welcher in hermetischen Systemen nötig ist, werden durch die Wahl eines lagerlosen permanentmagnetisch erregten Synchronmotors erfüllt. Ein lagerloser Scheibenmotor, der zum Antrieb einer Axialpumpe zur Herzunterstützung geeignet ist, ist für Drehzahlen von 30.000 Umdrehungen pro Minute ausgelegt, was zu einer kleineren Baugröße führt.
Kommerzielle elektrische Scheibenmotoren sind auch unter der Bezeichnung „Pan Cake-Motor“ („Pfannkuchenmotor“) bekannt. Das in den beiden vorhergehenden Referenzen dargestellte Motorkonzept zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Stator um den Rotor herum erstreckt. Solche Motoren werden auch als Innenläufer bezeichnet.
Bei dem Innenläuferkonzept existiert die Problematik, dass der Stator immer größer als der Rotor sein muss, dass also die Größe und die Ausbildung des Rotors immer durch das Statorgehäuse begrenzt ist bzw. dass der Rotor die Ausbildung des Stators dominiert. Damit ist das Einsatzgebiet eines solchen Scheibenmotors, der als Innenläufer ausgebildet ist, begrenzt.
Darüber hinaus ist bei Scheibenmotoren grundsätzlich die Problematik vorhanden, dass der Rotor, unabhängig davon, ob er als Innenläufer oder Außenläufer konzipiert ist, Druckdifferenzen bzw. Drücken in bestimmten Richtungen ausgesetzt ist. Diese Drücke führen dazu, dass ein Lager in der Richtung des Drucks, der auf den Rotor wirkt, belastet wird, und damit ein Verschleiß erhöht wird, bzw. dass dann, wenn eine Auslenkung des Rotors erlaubt wird, der Rotor in dieser Richtung ausgelenkt wird und damit Spielräume für diese Auslenkung bereitgestellt werden müssen. Insbesondere dann, wenn die Pumpe eingesetzt wird, um ein Medium von einem Druckgebiet mit einem ersten Druck auf ein Druckgebiet mit einem zweiten Druck zu pumpen, bzw. um überhaupt eine solche Druckdifferenz zu erzeugen, müssen aufwändige konstruktive Maßnahmen getroffen werden, um entweder eine geforderte Verschleißfestigkeit zu erreichen, oder um einen Spielraum für eine auftretende Auslenkung bereitzustellen.
Nachteilig an Elektromotoren und insbesondere Elektromotoren, die in warmen Umgebungen betrieben werden oder aber eine hohe Leistung schaffen sollen, ist die allgegenwärtige Wärmeentwicklung. Hohe Temperaturen im Elektromotor beeinträchtigen zum einen die typischerweise am Rotor angeordneten Permanentmagneten. Wird also der Stator eines Motors zu warm, so überträgt sich die Wärme über den Motorspalt auf den Rotor und die dort vorhandenen Permanentmagnete mit allen damit verbundenen Problemen. Andererseits ist auch die Erwärmung des Stators selbst kritisch. Der Stator ist typischerweise mit Spulen versehen. Eine Erwärmung der Spulen kann zu einem hohen thermischen Stress führen. Dieser hohe thermische Stress in den Spulen kann auf längere Sicht zu einer Ermüdung der Spulendrahtisolation führen. Außerdem können Probleme bezüglich einer Delaminierung des Blechkörpers, also des Statorkörpers, der aus einem Blechkörper besteht, auftreten. Außerdem können aufgrund erhöhter Temperaturen oder hohem thermischen Dauerstress Verformungen bzw. Verwerfungen im Stator dazu führen, dass der Motor nicht mehr so rund läuft, wie er laufen sollte bzw. könnte.
Insbesondere bei schnelldrehenden Motoren mit Drehzahlen über 30.000 Umdrehungen pro Minute ist selbst dann, wenn im Motorspalt ein geringerer Druck im Vergleich zum Umgebungsdruck vorherrscht, die Reibung mit dem dort befindlichen Gas dennoch so groß, dass die Permanentmagnete des Rotors, die direkt im Motorspalt angeordnet sind, dieser hohen Reibungsenergie im Motorspalt und damit der dort entstehenden Wärme ausgesetzt sind. Permanentmagnete haben die Eigenschaft, dass sie, wenn sie zu heiß werden, in ihrer Funktionalität/Magnetisierung nachlassen. Diese Beschädigung ist in bestimmten Fällen sogar nicht reversibel und kann zum kompletten Ausfall des gesamten Elektromotors führen. Doch auch im Betrieb des Elektromotors ist es von großer Bedeutung für sämtliche Parameter, dass die Permanentmagnete in einem optimalen Temperaturbereich gehalten werden, der aufgrund der hohen Wärmeentwicklung wegen der Reibung im Motorspalt keineswegs sichergestellt ist.
Die EP 2 975 731 A2 offenbart einen Scheibenläufer für eine elektrische Maschine mit einem kreis- oder ringförmigen scheibenartigen Läuferkörper und Permanentmagneten, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander an dem Läuferkörper angeordnet sind. Insbesondere umfasst der Läuferkörper ein erstes Material zur Ableitung von Wärme in radialer Richtung und umfasst ferner im Bereich der Permanentmagnete ein zweites elektrisch nicht-leitendes Material. Ferner wird, um die Permanentmagnete zuverlässig an dem Trägerelement zu halten, das Trägerelement mit einem umlaufenden Rand versehen, an dem sich die Permanentmagnete nach außen hin abstützen können. Dieser Rand ist genauso wie der Bereich, in dem die Permanentmagnete eingesetzt sind, aus einem thermisch gut leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium ausgebildet.
Problematisch an diesem Konzept ist jedoch, dass der Rotor gewissermaßen dazu eingesetzt wird, um den Motorspalt zu kühlen. Die Wärme des Motorspalts wird durch den Rand aus thermisch gut leitendem Material direkt auf die Permanentmagnete übertragen. Die Permanentmagnete sind zwar wiederum auf einem thermisch gut leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium angeordnet. Allerdings geht eine große Menge an Wärmeenergie, die aus dem Motorspalt abgeleitet wird, durch die Permanentmagnete hindurch bzw. in dieselben hinein. Die Permanentmagnete werden daher dauernd thermischem Stress ausgesetzt. Dieser thermische Stress wird umso höher, je höher die Drehzahlen des Motors werden, d. h. je höher die Reibung im Motorspalt wird.
Ein weiteres Problem besteht in der Ausgestaltung des magnetischen Rückschlusselements. Eine Möglichkeit, das magnetisches Rückschlusselement vorzusehen, auf dem Permanentmagnete angeordnet sind, besteht darin, einen ein kreisförmiges Rückschlusselement oder ein kreisringförmiges Rückschlusselement je nach Außenläufer oder Innenläufer-Implementierung zu verwenden. Problematisch ist jedoch die Stabilität der gesamten Anordnung. Insbesondere für einen Außenläuferrotor ist bereits der Abstand des Rückschlusselements von der Drehachse so groß, dass beträchtliche Fliehkräfte auf das Rückschlusselement wirken, insbesondere wenn sehr hohe Drehzahlen angestrebt werden, wie beispielsweise über 20.000 U/min. In einem solchen Fall ist das magnetische Rückschlusselement sehr anfällig für eine Zerstörung, was unmittelbar zu einer Zerstörung des gesamten Motors führen würde. Darüber hinaus führt die Masse des magnetischen Rückschlusselements, die aufgrund der Tatsache, dass sie außen an den Permanentmagneten angeordnet ist, und damit weit von der Drehachse entfernt ist, dazu, dass dann, wenn das Rückschlusselement nicht perfekt symmetrisch ausgebildet ist, unmittelbar Unwuchten entstehen können. Andererseits ist eine bestimmte Masse an Rückschlusselement nötig, um die eigentliche Funktion zu erfüllen, nämlich den Rückschluss für die magnetischen Feldlinien zu schaffen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept für einen Rotor eines Elektromotors zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Rotor für einen Elektromotor nach Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen des Rotors nach Patanspruch 26, einen Elektromotor nach Patentanspruch 27 oder eine Wärmepumpe nach Patentanspruch 31 gelöst.
Die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt basiert auf der Erkenntnis, dass eine optimale Absicherung der Permanentmagnete im Hinblick auf die im Motorspalt entstehende Wärme dadurch erreicht wird, dass die Permanentmagnete gerade nicht mit einem gut wärmeleitenden Material zum Motorspalt hin versehen werden, sondern mit einem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit, also mit einer Wärmeabschirmungsfunktionalität. Dadurch wird sichergestellt, dass die Wärme im Motorspalt verbleibt und von dort eher kaum in den Rotor mit den empfindlichen Permanentmagneten eingeführt wird, sondern entweder direkt aus dem Motorspalt abgeführt wird oder vom Motorspalt über den Stator und von dort zu einer Wärmesenke geführt wird. Damit wird die wärmeempfindlichste Komponente des gesamten Elektromotors, nämlich die Mehrzahl von Permanentmagneten, die am Rotor angeordnet sind, vor der Wärme im Motorspalt gesichert. Wenn ferner der Stator ungenügend gekühlt wird, kann auch der Fall auftreten, dass sogar der Stator Wärme in den Motorspalt abgibt. Durch die Wärmeabschirmung auf den Permanentmagneten zum Motorspalt hin wird jedoch auch sichergestellt, dass diese Wärme so wenig wie möglich auf den Rotor übertragen wird.
Der Rotor für einen Elektromotor umfasst eine Mehrzahl von miteinander befestigten Permanentmagneten, wobei jeder Permanentmagnet eine dem Motorspalt zugewandte Seite aufweist. Ferner ist als Wärmeabschirmung eine erste Beschichtung an den dem Motorspalt zugewandten Seiten der Permanentmagnete angeordnet, wobei die erste Beschichtung eine erste, niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist. Darüber hinaus ist eine zweite Beschichtung vorgesehen, die in Kontakt mit einer jeweils anderen Seite der Mehrzahl von Permanentmagneten ist, wobei die zweite Beschichtung eine zweite Wärmeleitfähigkeit hat, die größer ist als die erste Wärmeleitfähigkeit. Diese zweite Beschichtung stellt sicher, dass selbst die geringe Wärme, die über die erste Beschichtung mit der niedrigen Wärmeleitfähigkeit in die Permanentmagnete eingebracht wird, von diesen sofort abgeleitet wird. Dadurch dass die zweite Beschichtung an den Permanentmagneten angeordnet ist, und zwar an einer Seite, die nicht mit der ersten Beschichtung in Kontakt ist, kann zusätzlich sogar sichergestellt werden, dass Wärme, die dennoch über die erste Beschichtung dissipiert, nicht durch den Permanentmagneten oder so wenig wie möglich durch den Permanentmagneten abgeführt wird, sondern durch die zweite gut wärmeleitfähige Beschichtung.
Je nach Ausführungsform sind die beiden Beschichtungen aus unterschiedlichen Materialien oder aus demselben Grundmaterial gebildet, wobei die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der unterschiedlichen Schichten dadurch erreicht werden, dass eine Anzahl von Füllkörpern in der zweiten gut wärmeleitfähigen Beschichtung größer ist als die Anzahl der Füllkörper in der ersten Beschichtung. So ist beispielsweise Epoxidharz selbst relativ schlecht wärmeleitend, eignet sich also gut für eine Wärmeabschirmung auf den Permanentmagneten. Eine Füllung mit metallischen Füllkörpern erhöht jedoch die Wärmeleitfähigkeit des Epoxidharzes erheblich. Vorzugsweise wird daher als erste Beschichtung Epoxidharz ohne Füllkörper oder mit einer sehr geringen Anzahl von Füllkörpern eingesetzt, während als zweite Beschichtung eine Epoxidharzbeschichtung mit einer hohen Anzahl von Füllkörpern, die auf jeden Fall größer als die Anzahl der Füllkörper in der ersten Beschichtung, verwendet wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten eingesetzt werden können.
Vorzugsweise ist ferner die Mehrzahl von Permanentmagneten auf einem magnetischen Rückschlusselement aufgebracht, das in Bereichen, die benachbart zu den Permanentmagneten sind, also Bereichen, die seitlich bezüglich des Motorspalts sind, einen Raum definiert, der durch die zweite Beschichtung gefüllt wird.
Ferner wird bevorzugt, dass die erste Beschichtung durchgehend oberhalb der zweiten Beschichtung angeordnet ist, so dass der Motorspalt und auch die angrenzenden seitlichen Bereiche bezüglich des Motorspalts eine durchgehende Fläche am Rotor aufweist. Damit wird die Reibung so klein wie möglich gehalten, weil keine rauen Oberflächen bzw. Oberflächen mit Vertiefungen existieren, sondern eine glatte Oberfläche der ersten Beschichtung, die im Bereich der Permanentmagneten direkt auf den Permanentmagneten ist, und die im Bereich neben den Permanentmagneten auf der zweiten gut wärmeleitenden Beschichtung angeordnet ist, den Abschluss des Rotors zum Motorspalt hin definiert. Damit wird zum einen sichergestellt, dass aufgrund der Wärmeabschirmung so wenig Wärme wie möglich die Permanentmagneten erreicht, während durch die zweite gut wärmeleitende Beschichtung, die unter der Wärmeabschirmung im Bereich neben den Permanentmagneten ist, sichergestellt wird, dass dennoch dissipierte Wärme so gut wie möglich abgeführt wird, ohne die Permanentmagneten dauernd einem zu großen thermischen Stress auszusetzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Rotor als Außenläuferrotor ausgebildet, bei dem die Permanentmagnet einen Ring mit einem Innendurchmesser definieren, in dem der Stator des Motors, an dem sich die Spulen befinden, angeordnet ist. Die Permanentmagnete sind ferner auf einem ringförmigen magnetischen Rückschlusselement aufgebracht, wobei dieses magnetische Rückschlusselement einen ersten unteren Bereich, einen zweiten, z. B. mittleren Bereich und einen dritten, z. B. oberen Bereich aufweist. Der erste bzw. untere Bereich umfasst einen ersten unteren Innendurchmesser, der zweite, mittlere Bereich trägt die Mehrzahl von Permanentmagneten, und der zweite mittlere Bereich hat ferner einen zweiten bzw. mittleren Innendurchmesser. Darüber hinaus ist im oberen Bereich ebenfalls ein oberer Innendurchmesser bzw. dritter Innendurchmesser vorhanden. Der zweite Innendurchmesser ist ferner größer als der erste Innendurchmesser und der dritte Innendurchmesser ist größer als der erste Innendurchmesser. Darüber hinaus ist auch der dritte Innendurchmesser größer als ein Außendurchmesser eines Stators für den Elektromotor.
Damit wird ein im Querschnitt gewissermaßen U-förmiges magnetisches Rückschlusselement erhalten, das zum einen einen guten magnetischen Rückschluss liefert, der für die Funktionalität des Elektromotors unerlässlich ist. Andererseits wird durch die Formung des magnetischen Rückschlusselements sichergestellt, dass so viel Material wie möglich in einem möglichst kleinen Abstand zur zentralen Drehachse angeordnet wird. Je näher nämlich ein Material des magnetischen Rückschlusselements an der Drehachse angeordnet wird, umso näher ist der Schwerpunkt des magnetischen Rückschlusselements insgesamt an der Drehachse angeordnet. Dies ist besonders für einen Außenläuferrotor wichtig, weil die Fliehkräfte, die auf sämtliche Elemente des Außenläuferrotors wirken, umso größer werden, je weiter der entsprechende Materialabschnitt von der Drehwelle entfernt ist. Somit kann eine wesentlich stabilere Konstruktion erhalten werden, im Vergleich zu einem Rückschlusselement, das einfach als Ring hinter den Permanentmagneten angeordnet ist.
Um jedoch einen Zusammenbau mit einfachen Mitteln zu ermöglichen, wird jedoch gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Innendurchmesser, nämlich der dritte Innendurchmesser größer als ein Außendurchmesser eines Stators des Elektromotors sein, damit der Stator und der Rotor zueinander montiert werden können, ohne das magnetische Rückschlusselement mehrteilig auszuführen, was wiederum Stabilitätsprobleme mit sich bringen könnte, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen über z. B. 30.000 bis 50.000 Umdrehungen pro Minute. Solche Drehzahlen werden jedoch für insbesondere magnetisch gelagerte Scheibenmotoren für Wärmepumpen nötig, um eine Wärmepumpe mit hoher Raumeffizienz, also mit einer guten Effizienz bezogen auf einen möglichst kleinen Raumverbrauch des Kompressors der Wärmepumpe zu erreichen. Jedoch auch für andere Anwendungen als Wärmepumpen ist eine Raumeffizienz, also ein kleiner Raumbedarf mit hoher Effizienz nützlich.
Dadurch, dass der erste Innendurchmesser kleiner als der dritte Innendurchmesser ist, wird sichergestellt, dass auf der anderen Seite des Rückschlusselements, also auf der Seite, durch die der Stator nicht montiert wird, möglichst viel Material des magnetischen Rückschlusselements möglichst nahe an der Drehachse angeordnet wird, derart, dass Feldlinien einen Rückschluss sehen, wobei dieser Rückschluss jedoch aufgrund der intelligenten Platzierung des Rückschlussmaterials keine oder nur stark reduzierte mechanische Probleme im Hinblick auf die Stabilität des magnetischen Rückschlusselements und der gesamten Anordnung mit sich bringt. Ferner wird es bevorzugt, an dem Bereich des magnetischen Rückschlusselements, der den kleinsten Innendurchmesser hat, einen zu drehenden Abschnitt des Rotors anzubringen, wie beispielsweise ein Radialrad am Beispiel eines Turbomotors bzw. eines Kompressormotors für eine Wärmepumpe. Das Bereitstellen eines Rückschlusselements mit sehr großer Fläche und damit einem sehr kleinen Innendurchmesser erlaubt es, dass eine gute Befestigung zwischen dem Rückschlusselement und dem zu drehenden Element möglich ist, dass also eine hohe Fläche bereitgestellt wird, die konstruktiv genutzt werden kann, um das Rückschlusselement und damit die für den Motor entscheidenden Permanentmagnete an dem zu drehenden Element zu positionieren.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen des Aspekts mit magnetischem Rückschlusselement wird ferner die erste und die zweite Beschichtung zur Abschirmung der Wärme vor dem Permanentmagneten und zur Ableitung der die Abschirmung durchlaufenden Wärme vorgenommen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Aspekt der Wärmeabschirmung auch für andere Motorkonzepte mit anderen magnetischen Rückschlusselementen eingesetzt werden kann. Gleichermaßen kann der Aspekt des magnetischen Rückschlusselements, das mit unterschiedlichen Innendurchmessern ausgestattet ist und damit im Querschnitt U-förmig ist, auch direkt, also ohne Wärmeabschirmung eingesetzt werden oder sogar, wie im Stand der Technik, mit einer wärmeleitfähigen Beschichtung, also einem wärmeleitfähigen Rand. Diese Einsatzmöglichkeiten für solche Implementierungen ergeben sich dann, wenn die thermischen Probleme nicht so groß sind bzw. wenn die Umgebung, in der der Motor insgesamt läuft, sehr kalt ist und damit automatisch eine Situation vorherrscht, in der thermische Probleme nicht vorhanden sind.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen werden jedoch beide Aspekte miteinander kombiniert, also das U-förmige magnetische Rückschlusselement zusammen mit der wärmeabschirmenden Beschichtung auf den Permanentmagneten und der wärmeleitfähigen Beschichtung neben den Permanentmagneten. Die zweite wärmeleitfähige Beschichtung neben den Permanentmagneten kann dort nämlich insbesondere in dem Bereich des U-förmigen magnetischen Rückschlusselements eingesetzt werden, der neben den Permanentmagneten angeordnet ist.
Ferner wird es bevorzugt, den Querschnitt des magnetischen Rückschlusselements noch weiter zu strukturieren, also mit Übergangsbereichen zu versehen, die zwischen dem zweiten bzw. mittleren Bereich, in dem die Magnete angeordnet sind, und dem oberen bzw. unteren Bereich angeordnet sind. Aus Gründen der strukturellen Stabilität und des verbesserten magnetischen Rückschlusses ist der Querschnitt in dem Übergangselement kontinuierlich zunehmend. Die kontinuierliche Zunahme kann eine nicht-lineare Form haben, wie beispielsweise eine Sinus-Form bzw. eine Cosinus-Form, oder aber auch eine Kreisform oder eine kubische Form oder irgendeine andere nicht-lineare Form sein. Aufgrund der einfacheren Herstellbarkeit und der, wie sich herausgestellt hat, optimalen Funktionalität für den magnetischen Rückschluss wird es jedoch bevorzugt, dass der Verlauf der Querschnittszunahme bzw. der Querschnittsabnahme im Übergangsbereich linear ist.
Ferner wird es bevorzugt, dass in dem mittleren Bereich, in dem die Permanentmagnete angeordnet sind, nach oben bzw. unten bezüglich der Permanentmagnete, also neben den Permanentmagneten ein freier Bereich mit einer Höhe auf jeder Seite ist, die wenigstens größer als ein Millimeter ist. Zur genaueren Platzierung der Permanentmagnete kann ferner der Bereich neben den Permanentmagneten einen leicht kleineren Innendurchmesser als der Bereich haben, in dem die Permanentmagnete direkt angeordnet sind. Dann kann eine genaue Platzierung der Permanentmagnete erreicht werden. Andererseits kann durch die Bereiche oberhalb und unterhalb der Permanentmagnete, die noch mit fast oder dem identisch großen Innendurchmesser des magnetischen Rückschlusselements ausgebildet sind, sichergestellt werden, dass das magnetische Rückschlusselement, das sich ja nunmehr gewissermaßen über den Motorspalt bzw. über die Permanentmagnete hinweg erstreckt, nicht zu einem magnetischen Kurzschluss führt, sondern nur die Rückschlussfunktionalität nach wie vor erfüllt und gleichzeitig zur mechanischen Stabilisierung des Rückschlusselements beiträgt. Gleichermaßen wird diese Höhe gut mit der zweiten Beschichtung aufgefüllt, so dass eine stark wirksame Wärmesenke um die Permanentmagnete herum ausgebildet ist, um die Wärme so schnell wie möglich in das ohnehin gut wärmeleitfähige magnetische Rückschlusselement abzuführen, während jedoch diese Wärmesenke, also die zweite Beschichtung dennoch durch die erste Beschichtung vom Motorspalt zumindest signifikant wärmeisoliert ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf einen Elektromotor mit Rotor und Stator in Außenläuferkonstruktion;
2 eine schematische Seitenansicht eines Elektromotors mit Rotor und Stator gemäß dem ersten Aspekt der thermischen Abschirmung;
3 eine schematische Darstellung der Ausführung der ersten und zweiten Beschichtung aus einem gleichen Grundmaterial und unterschiedlicher Füllkörperdichte;
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Rotors in Außenläuferkonstruktion mit einem U-förmigen magnetischen Rückschlusselement;
5 eine schematische Schnittdarstellung eines Rotors für einen Elektromotor mit thermischer Abschirmung gemäß dem ersten Aspekt und U-förmigem magnetischen Rückschlusselement gemäß dem zweiten Aspekt in Kombination zueinander;
6 eine perspektivische schematische Darstellung eines Rotors für einen Elektromotor gemäß dem zweiten Aspekt mit U-förmigem magnetischen Rückschlusselement ohne Verwendung der wärmeabschirmenden Beschichtung;
7 eine schematische Darstellung eines Magnetlagers am Beispiel eines Innenläufers mit außenliegendem Stator und Permanentmagneten am innenliegenden Rotor; und
8 einen schematischen Querschnitt für eine Wärmepumpe mit einem Elektromotor, der den erfindungsgemäßen Rotor aufweist.

1 zeigt einen Rotor 1 und einen Stator 200, zwischen denen ein Motorspalt 40 angeordnet ist. Insbesondere umfasst der Rotor 1 eine Mehrzahl von miteinander befestigten Permanentmagneten 11, 12, 13, 14. Jeder Permanentmagnet der Mehrzahl von Permanentmagneten 11, 12, 13, 14 hat einen Nordpol und einen Südpol. Insbesondere sind bei dem in 1 gezeigten Beispiel vier Permanentmagnete angeordnet, und zwar so, dass sich zum Motorspalt hin Nordpol und Südpol der ringförmigen Permanentmagnete bzw. der kreisringsektorförmigen Permanentmagnete abwechseln, wie es schematisch in 1 eingezeichnet ist mit N für Nord und S für Süd. Der Stator 200 liegt über den Motorspalt 400 den Permanentmagneten gegenüber, wobei jedoch die wärmeabschirmende erste Beschichtung 20 auf den dem Motorspalt zugewandten Seiten der Permanentmagnete angeordnet ist, wobei diese wärmeabschirmende erste Beschichtung eine erste (niedrige) Wärmeleitfähigkeit aufweist.
2 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung von 1 in schematischer Weise, wobei insbesondere der Permanentmagnet 14 geschnitten ist. Es ist insbesondere dargelegt, dass die wärmeabschirmende erste Beschichtung 20 auf dem Permanentmagneten 14 angeordnet ist und diesen vom Motorspalt 40 thermisch isoliert. Darüber hinaus ist eine zweite Beschichtung 30 angeordnet, die in Kontakt mit einer jeweils anderen Seite der Mehrzahl von Permanentmagneten ist. Insbesondere hat die zweite Beschichtung eine Wärmeleitfähigkeit, die größer ist als die erste Wärmeleitfähigkeit. Die jeweils andere Seite der Mehrzahl von Permanentmagneten ist bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die obere flache Seite 15a oder die untere flache Seite 15b. Vorzugsweise ist der Permanentmagnet 14 so eingebettet, dass die zum Motorspalt hin gerichtete Seite 15c von der ersten Beschichtung umgeben ist, dass die obere und untere kleine Seite 15b in der zweiten Beschichtung eingebettet sind bzw. von der zweiten Beschichtung berührt werden, und dass die vierte Seite 15d des Permanentmagneten auf einer Trägerkonstruktion aufliegt, wie beispielsweise einem magnetischen Rückschlusselement 202. Ferner kann die Trägerkonstruktion neben dem magnetischen Rückschlusselement 202 noch eine Bandage, wie beispielsweise eine Carbon-Bandage 203 umfassen, die in 2 nicht gezeigt ist, die jedoch in 5 oder 8 dargestellt ist.
Die erste Beschichtung hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,25 Watt/Km. Dagegen hat die zweite Beschichtung eine höhere Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise eine viermal so große Wärmeleitfähigkeit von λ = 2 W/Km. Es wird jedoch bereits ein positiver Effekt dadurch erreicht, dass die niedrige Wärmeleitfähigkeit der ersten Beschichtung kleiner als 1 W/Km ist, und dass die hohe Wärmeleitfähigkeit größer als 1,1 W/Km ist. Je größer der Unterschied zwischen den Wärmeleitfähigkeiten ist, und je kleiner insgesamt der Wert der Wärmeleitfähigkeit der ersten Beschichtung ist, umso besser wird die Wärmeabschirmung einerseits und die Ableitung der dennoch durch die erste Beschichtung durchgetretenen Wärme andererseits von den Permanentmagneten 14 sein.
Ferner ist bei dem in 2 schematisch gezeigten Fall eine Spule 16 im Querschnitt angedeutet, die um einen Polfuß 17 des Stators 200 gewickelt ist und zusammen mit dem Permanentmagneten 14 und natürlich auch zusammen mit den anderen Permanentmagneten 14 und den anderen Spulen die Elektromotorwirkung liefert.
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für die Herstellung der beiden Schichten 20, 30. Beide Schichten 20, 30 sind vorzugsweise aus dem gleichen Grundmaterial ausgebildet. In der ersten Beschichtung 20 befinden sich jedoch keine oder nur eine sehr kleine Anzahl von thermisch leitfähigen Füllkörpern. In der zweiten Beschichtung 30 befinden sich dagegen eine größere Anzahl bzw. eine sehr große Anzahl von wärmeleitfähigen Füllkörpern. Damit wird die Wärme aus dem Motorspalt vom Permanentmagneten 14 ferngehalten, und zwar durch die Wirkung der ersten Beschichtung 20, während die Wärme optimal vom Permanentmagneten 14 durch die zweite Beschichtung 30 weggeführt wird. Als Grundmaterial wird vorzugsweise Epoxidharz eingesetzt, das, ohne eine spezielle Befüllung eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit hat. Die relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit von Epoxidharz im Bereich von 0,25 W/Km kann dadurch erhöht werden, dass leitfähige Füllkörper eingebracht werden, wie beispielsweise ferritisches Pulver, so dass die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Beschichtung 30 in Bereiche von 2 W/Km gebracht werden kann.
Eine Art und Weise der Herstellung der beiden Beschichtungen in 3 beginnt mit der Befestigung von noch nicht-magnetisierte Permanentmagneten 14 an einem Rückschlusselement 200. Die Magnete 14 können beispielsweise auf dem Rückschlusselement 202 aufgeklebt werden, vorzugsweise mit thermisch gut leitfähigem Kleber und selbstverständlich mit einem Material, das magnetisch leitfähig ist. Hierauf wird die Schicht aus Epoxidharz angebracht, und zwar mit einer relativ gleichmäßigen Verteilung der Füllkörper 25 in der Schicht. Hierauf wird ein äußeres Magnetfeld durch das Rückschlusselement angelegt, und zwar sektorweise, um die einzelnen Permanentmagnete 14 zu magnetisieren. Durch die zum Magnetisieren der Permanentmagnete angelegten Magnetfelder werden nunmehr die ferritischen, jedoch auch magnetisch gut leitenden Füllkörper zum Rückschlusselement hin gezogen. Aufgrund der Zähigkeit des Grundmaterials wandern die Füllkörper nach und nach zum Rückschlusselement aufgrund des außen angelegten Magnetfelds hin, so dass sich eine Verteilung von Füllkörpern in dem Grundmaterial ergibt. Es entsteht ein Bereich mit einer geringen Anzahl von Füllkörpern entfernt vom Rückschlusselement, der die erste Beschichtung 20 darstellt, während viele Füllkörper nahe am Rückschlusselement 202 hin angeordnet werden, um die zweite gut wärmeleitende Beschichtung zu bilden. Am Ende dieses Herstellungsprozesses sind damit sowohl die Füllkörper richtig platziert als auch hat die Magnetisierung der Permanentmagnete 14 stattgefunden. Sobald das Harzmaterial vollständig ausgehärtet ist, sind die erste und die zweite Beschichtung 20, 30 fertiggestellt. Daraus ist ersichtlich, dass zwischen der ersten und der zweiten Beschichtung eine oder mehrere weitere Schichten sein können, bzw. ein kontinuierlicher Übergang der Materialien und Eigenschaften sein kann.
4 zeigt einen Querschnitt durch einen Rotor 1 gemäß dem zweiten Aspekt, also dem U-förmigen magnetischen Rückschlusselement. Das magnetische Rückschlusselement 202 ist bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel als Außenläuferrotorelement ausgebildet und ist insbesondere ringförmig, wie es z. B. in 2 zu sehen ist, aber auch in 6. Das magnetische Rückschlusselement umfasst einen ersten Bereich a mit einem ersten Innendurchmesser, einen zweiten Bereich 202b mit einem zweiten Innendurchmesser und einen dritten Bereich 202c mit einem dritten Innendurchmesser. Im zweiten Bereich 202b ist die Mehrzahl von Permanentmagneten 14, 11, 12, 13 von 1 angeordnet. Wie es in 4 gezeigt ist, ist der zweite Innendurchmesser des zweiten Bereichs 202b größer als der erste Innendurchmesser des ersten Bereichs 202a und größer als der dritte Innendurchmesser des dritten Bereichs 202c. Darüber hinaus ist der dritte Innendurchmesser im dritten Bereich 202c größer als der erste Innendurchmesser im ersten Bereich 202a. Damit wird sichergestellt, dass möglichst viel Material des magnetischen Rückschlusselements möglichst nahe an einer Drehachse, die in 4 bei 206 gezeigt ist, angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die schematische Darstellung in 4 einen schematischen Querschnitt darstellen soll, der zur Drehachse 206 symmetrisch ist. Es ist jedoch im Wesentlichen der linke Teil des Querschnitts in 4 dargestellt. Der rechte Teil des Querschnitts wäre jedoch spiegelbildlich. Ferner sind die Innendurchmesser D1, D2, D3 eingezeichnet, wobei der Innendurchmesser D2 der größte ist, und wobei der Innendurchmesser D1 der kleinste ist, und zwar auf der Seite des magnetischen Rückschlusselements 202, an dem der zu drehende Bereich 105, wie beispielsweise das Radialrad angeordnet ist.
Damit wird sichergestellt, dass möglichst viel Material des magnetischen Rückschlusselements, wie es in 4 zu sehen ist, möglichst weit innen, also nahe bei der Drehachse 206 angeordnet ist. Gleichzeitig wird jedoch durch den kleineren Durchmesser D3 sichergestellt, dass der Rotor noch montiert werden kann, ohne das magnetische Rückschlusselement 202 mehrteilig auszuführen. Dazu kann der Rotor von unten nach oben bewegt werden, um den Stator mit dem Permanentmagneten auszurichten, oder es kann der Stator von oben in den Rotor eingesetzt werden, um den Stator 200, wie es in 4 gezeigt ist, mit den Permanentmagneten, wie beispielsweise dem Magnet 14 auszurichten, um den Motorspalt 40 zu bilden.
5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der erste Aspekt bezüglich der Beschichtungen mit wärmeabschirmendem Material einerseits und wärmeleitendem Material andererseits mit dem im Querschnitt U-förmigen Rückschlusselement 202 kombiniert ist. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu sehen, dass der mittlere Bereich 202b eine Höhe hat, die um eine bestimmte freie Höhe 207 größer ist als eine Höhe des Permanentmagneten 14. Vorzugsweise ist die freie Höhe 207 oberhalb und unterhalb des Permanentmagneten 0,75 mm nach oben bezüglich des mittleren Bereichs 202b und nach unten bezüglich des mittleren Bereichs 202b ausgebildet, wie es durch 207 dargestellt ist.
Insbesondere ist die Mehrzahl von permanenten Magneten so in dem mittleren Bereich 202b angeordnet, dass sich der mittlere Bereich um wenigstens 0,5 mm auf jeder der beiden Seiten über dem Permanentmagneten der Mehrzahl von Permanentmagneten hinaus erstreckt. In einer Implementierung ist der mittlere Bereich 202b ferner, wie es bei 209 in 5 gezeigt ist, derart ausgebildet, dass ein kleiner Querschnittsprung 209 angeordnet ist. Damit ist der Permanentmagnet 14 etwas tiefer in das magnetische Rückstoßelement eingelassen als die Abmessung im Bereich der freien Höhe 207 ausgebildet ist. Insbesondere ist im zweiten Bereich der Permanentmagnet in einem Bereich angeordnet, in dem der Innendurchmesser um wenigstens 0,1 mm größer ist als der Innendurchmesser des zweiten Bereichs oberhalb und unterhalb des Permanentmagneten, als in den beiden mittleren Bereichen 207. Als Alternative für den Querschnittsprung 209 könnte auch ein Querschnittsunterschied von größer als 0,5 mm oder vielleicht sogar 1 mm vorgesehen werden, je nach Ausführungsform.
Ferner ist das magnetische Rückschlusselement 202, wie es in 5 gezeigt ist, mit einer Bandage 203 versehen, um eine weitere Stabilisierung gegen die hohen Fliehkräfte zu erreichen, die wirken, wenn sich der Rotor mit hoher Winkelgeschwindigkeit um die Drehachse 206 dreht.
Darüber hinaus ist bei dem in 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel des magnetischen Rückschlusselements ein erster Übergangsbereich 202d und/oder ein zweiter Übergangsbereich 202e vorgesehen. Der erste Übergangsbereich ist zwischen dem ersten Bereich 202a und dem zweiten Bereich 202b vorgesehen. Der zweite Übergangsbereich 202e ist zwischen dem mittleren bzw. zweiten Bereich 202b und dem dritten bzw. oberen Bereich 202c vorgesehen. Der erste Übergangsbereich 202d und der zweiten Übergangsbereich 202e haben jeweils einen kontinuierlich abnehmenden Innendurchmesser vom zweiten Innendurchmesser zu dem ersten Innendurchmesser für den ersten Übergangsbereich 202d bzw. vom zweiten Innendurchmesser zu dem dritten Innendurchmesser für den zweiten Übergangsbereich 202e. Wie es in 5 gezeigt ist, wird es bevorzugt, dass der kontinuierlich abnehmende Innendurchmesser linear abnimmt, und zwar sowohl im zweiten Übergangsbereich 202e als auch im ersten Übergangsbereich 202d. Andere nichtlineare Innendurchmesserabnahmen bzw. eine lineare Innendurchmesserabnahme im zweiten Übergangsbereich und eine nichtlineare Innendurchmesserabnahme im ersten Übergangsbereich können ebenfalls verwendet werden, wobei jedoch die linearen Innendurchmesserabnahmen bevorzugt werden.
Wie es in 5 ferner gezeigt ist, ist die erste Beschichtung 20 wieder auf dem Permanentmagneten 14 angeordnet und schirmt diesen von der Motorspalte 40 bzw. von der darin vorhandenen Wärme ab. Darüber hinaus ist die zweite Beschichtung 30 nunmehr derart angeordnet, dass sie den Bereich im zweiten Übergangsbereich und im mittleren Bereich zwischen der ersten Beschichtung und dem magnetischen Rückschlusselement 202 ausfüllt. Damit ist die zweite Beschichtung 30, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, auch in gutem Kontakt mit der oberen Seitenfläche 15a und der unteren Seitenfläche 15b des Permanentmagneten und kann somit Wärme, die trotz der ersten Beschichtung in den Magneten 14 eingebracht worden ist, zum magnetischen Rückschlusselement 202 hin ableiten, das eine relativ gute Wärmesenke darstellt, weil es aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Eisen gebildet ist.
Ferner ist aus 5 ersichtlich, dass die erste Beschichtung durchgehend ist, dass also der Rotor durch eine glatte Oberfläche zum Motorspalt 40 hin abgegrenzt ist.
Ferner wird es bevorzugt, dass zwischen dem Permanentmagnet 14 und der ersten Beschichtung 20 keine zweite Beschichtung angeordnet ist, sondern dass die zweite Beschichtung neben dem Permanentmagneten und dort unter der ersten Beschichtung liegt. Ferner wird es bevorzugt, dass zumindest auf dem unteren Bereich 202a weder eine erste noch eine zweite Beschichtung aufgebracht ist. Darüber hinaus kann auch im oberen Bereich 202c eine erste Beschichtung 20 angeordnet sein. In einer Implementierung kann jedoch auch im oberen Bereich keine erste Beschichtung angeordnet sein, wenn der obere Bereich weit genug vom Motorspalt 40 entfernt ist, damit ein Wärmeeintrag in das magnetische Rückschlusselement 202 nicht stattfindet oder unkritisch ist.
Darüber hinaus wird es bevorzugt, dass gerade der Innendurchmesser des unteren Bereichs 202a des magnetischen Rückschlusselements der kleinste Innendurchmesser ist, so dass die Fläche des magnetischen Rückschlusselements, die auf dem zu drehenden Bereich, d. h. auf dem Radialrad 105 aufgesetzt ist, möglichst groß ist, um eine gute Befestigung zu erreichen. Ferner ist, wie es ebenfalls in den Figuren gezeigt ist, der Innendurchmesser im ersten Bereich 202a auf jeden Fall kleiner als der Außendurchmesser des Stators 200. Dies ist unproblematisch, weil der dritte Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Stators ist, damit Rotor und Stator noch montiert werden können, ohne dass das magnetische Rückschlusselement 202 mehrteilig ausgeführt werden müsste, was aus Stabilitätsgründen nicht günstig ist. Darüber hinaus wird es bevorzugt, dass der erste Innendurchmesser um wenigstens 10% kleiner als der zweite Innendurchmesser ist, obgleich noch kleinere erste Innendurchmesser je nach Ausführungsform für das magnetische Rückschlusselement verwendet werden können.
Der dritte Innendurchmesser im dritten oberen Bereich 202c ist um wenigstens 3% kleiner als der zweite Innendurchmesser. Je nach Implementierung ist somit auch die Dicke im Querschnitt des ersten Bereichs, also zwischen der ersten Beschichtung 20 und der rechten Kante der Bandage 203 in 5 größer als eine Dicke im Querschnitt des magnetischen Rückschlusselements im zweiten Bereich plus einer Dicke im Querschnitt des Permanentmagneten der Mehrzahl von Permanentmagneten. Obgleich in 5 der Fall gezeichnet ist, bei dem die Dicke im dritten Bereich annähernd gleich der Dicke im Querschnitt des magnetischen Rückschlusselements plus Permanentmagnets ist, wird es bei anderen Ausführungsbeispielen bevorzugt, dass auch der dritte obere Bereich etwas über dem Permanentmagneten 14 vorsteht.
Ferner ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste Dicke der ersten Beschichtung 20 auf der dem Motorspalt zugewandten Seite der Mehrzahl von Permanentmagneten zwischen 1 µm und 100 µm dick. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Dicke der zweiten Beschichtung 30 größer als die erste Dicke und kleiner oder gleich der Dicke im Querschnitt betrachtet der Permanentmagneten der Mehrzahl von Permanentmagneten. Wie es in 5 gezeigt ist, ist die Dicke der zweiten Beschichtung im mittleren Bereich und insbesondere in der „freien Höhe“ des mittleren Bereichs 207 etwas kleiner als die Dicke des Permanentmagneten, weil der Permanentmagnet aufgrund des abgestuften Querschnitts etwas eingesetzt ist, wie es bei 209 gezeigt ist. Wenn diese Vertiefung bei 209 nicht vorhanden ist, so wäre die Dicke der zweiten Beschichtung 30 im mittleren freien Bereich 207 gleich der Dicke des Permanentmagneten.
In einer Implementierung ist die Anzahl der Permanentmagneten eine gerade Zahl größer 2, wobei bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Permanentmagnete angeordnet sind, wobei jedoch auch Anordnungen mit 6, 8, 10, 12, 14, 16, etc. Permanentmagneten ebenfalls eingesetzt werden können, und zwar mit der entsprechend vergrößerten Anzahl von Spulen auf den Polfüßen des Stators. Darüber hinaus wird es bevorzugt, die Permanentmagnete gleichmäßig über den Kreisring anzuordnen, derart, dass jeder Permanentmagnet kreisbogenförmig ausgebildet ist, und dass die Magnetisierungsrichtungen benachbarter Permanentmagnete entgegengesetzt zueinander sind.
Ferner wird es bevorzugt, dass die Höhe des magnetischen Rückschlusselements zwischen 3 und 5 cm beträgt, oder dass ein Durchmesser des Motorspalts 40 zwischen 6 und 10 cm liegt.
6 zeigt eine schematische Ansicht des zu drehenden Elements 105, auf dem das magnetische Rückschlusselement 202 angeordnet ist, welches von der Bandage 203 gesichert ist. Darüber hinaus sind kreisbogenförmige Permanentmagnete 11, 12, 13 dargestellt, wobei der Rotor samt zu drehendem Abschnitt in 6 aus Darstellungsgründen aufgeschnitten ist, derart, dass an der aufgeschnittenen Seite der vierte Permanentmagnet 14 angeordnet wäre. Ferner ist in 6 zu sehen, dass die Innendurchmesser des oberen Bereichs 202c, des mittleren Bereichs 202b und des unteren Bereichs 202a voneinander unterschiedlich sind, und dass die Permanentmagneten im mittleren Bereich angeordnet sind. Darüber hinaus sind auch die Übergangsbereiche 202d und 202e in 6 ersichtlich, in denen die Innendurchmesser kontinuierlich ineinander übergehen. Darüber hinaus ist auch gezeigt, dass im mittleren Bereich die „freien Höhen 207“ oberhalb und unterhalb der Mehrzahl von Permanentmagneten vorhanden sind, damit das magnetische Rückschlusselement nicht zu einem magnetischen Kurzschluss führt.
Während bei den 1 bis 6 ein Außenläufer gezeigt ist, zeigt 7 eine Implementierung der vorliegenden Erfindung als Innenläufer. Dort sind der Stator 200 außen und der Rotor 1 innen gebildet, wobei zwischen den beiden Elementen der Motorspalt 40 angeordnet ist.
Vorzugsweis wird der Rotor bezüglich des Stators durch ein Magnetlager gelagert, wie es beispielhaft in 7 dargestellt ist. In 7 sind die beiden Richtungen axial 250 und radial 260 eingezeichnet. Es existiert wiederum ein Motor mit einem Motorspalt 40 und der Rotor wird bezüglich des Stators aufgrund der Permanentmagnete aufseiten des Rotors und der elektrischen Spulen auf der Seite des Stators axial gehalten und nicht speziell geregelt. Ferner ist in 7 ein radiale Erfassungseinrichtung 270 sowie eine Radial-Steuerung-Regelungseinrichtung 280 vorgesehen. Die radiale Erfassungseinrichtung 270 umfasst die Position des Rotors bezüglich des Stators bzw. umgekehrt über Erfassungsleitungen 271. Das Ergebnis der radialen Erfassung wird über eine Sensorleitung 272 der Radial-Steuerung/Regelungseinrichtung 280 mitgeteilt. Diese erzeugt entsprechend die Aktorsignale über Aktorsignalleitungen 273 an dem Rotor bzw. dem Stator je nach Implementierung. Es wird jedoch bevorzugt, lediglich den Rotor anzusteuern, um ihn bezüglich des Stators aufgrund des Aktorsignals zu positionieren, derart, dass der Motorspalt 40 um den kompletten Rotor herum eine ähnliche Größe hat und der Rotor den Stator nicht berührt.
Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 1 innen und ist der Stator 200 außen angeordnet. Dabei handelt es sich somit um einen Innenläufer im Gegensatz zu beispielsweise 3, 4, oder 5. Die entsprechende Steuerung/Regelung durch die Elemente 270, 280, 271, 272, 273 kann jedoch genauso auch bei einem Außenläufer stattfinden. Prinzipiell ist jedoch die Magnetlagerung am Beispiel des in 7 gezeigten Reluktanzlagers in beiden Fällen dahin gehend ähnlich, dass eine axiale Regelung nicht stattfindet, während eine radiale Regelung durch die radiale Erfassungseinrichtung 270 und die Radial-Steuerung/Regelungseinrichtung 280 stattfindet.
8 zeigt eine bevorzugte Anwendung des Scheibenläufermotors an dem Beispiel einer Wärmepumpe. Die Wärmepumpe umfasst einen Verdampfer 300, einen Kompressor 400 und einen Verflüssiger 500, wobei der Kompressor 400 den elektrischen Scheibenläufermotor aufweist, der Bezug nehmend auf die 1a bis 5 beschrieben worden ist.
Zusätzlich zu den Elementen des Scheibenläufermotors, der beispielsweise Bezug nehmend auf eine der vorstehenden Figuren dargestellt worden ist, umfasst der Kompressor ferner einen Leitraum 410, der radial angeordnet ist, um den von dem zu bewegenden Element 105 geförderten Arbeitsdampf, der von dem Verdampfer 300 angesaugt worden ist, weiterzufördern und letztendlich den Druck auf den geforderten Druck in der Kondensationszone 510 im Kondensierer 500 zu erhöhen.
Zu kühlende Flüssigkeit läuft über einen Verdampferzulauf 302 in den Verdampfer. Gekühlte Arbeitsflüssigkeit läuft über einen Verdampferablauf 304 wieder aus dem Verdampfer ab. Um sicherzustellen, dass das Radialrad 105 nur Dampf und nicht Wassertropfen zusätzlich zum Dampf ansaugt, ist zusätzlich ein Tropfenabscheider 306 vorgesehen. Aufgrund des niedrigen Drucks in dem Verdampfer 300 wird ein Teil der über den Verdampferzulauf 302 in den Verdampfer 300 gebrachten Arbeitsflüssigkeit verdampft und durch den Tropfenabscheider 306 hindurch über die zweite Seite 105b des Radialrads 105 angesaugt und nach oben gefördert und dann in den Leitraum 510 abgegeben. Aus dem Leitraum 510 wird komprimierter Arbeitsdampf in die Kondensationszone 510 gebracht. Der Kondensationszone 510 wird ferner über einen Verflüssigerzulauf 512 zu erwärmende Arbeitsflüssigkeit zugeführt, die durch die Kondensation mit dem erwärmten Dampf erwärmt wird und über einen Verflüssigerablauf 514 abgeführt wird. Vorzugsweise ist der Verflüssiger als Verflüssiger in Form einer „Dusche“ ausgebildet, so dass über eine Verteilereinrichtung 516 eine Flüssigkeitsverteilung in der Kondensationszone 510 erreicht wird. Damit wird möglichst effizient der komprimierte Arbeitsdampf kondensiert und die in ihm enthaltene Wärme wird in die Flüssigkeit im Verflüssiger übertragen.
Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner ein Motorgehäuse 110 eingezeichnet, das gleichzeitig auch das obere Gehäuseteil des Kondensierers bzw. Verflüssigers 500 bildet. Darüber hinaus ist eine Anschlussleitung 80 für die Spulen des Stators 200 mit einer Steuerung 600 verbunden, um die entsprechenden Drehzahlsteuerungen und gleichzeitig auch die aktive Lagerung über ein vorzugsweise verwendetes Magnetlager durchzuführen, wie es anhand von 7 beschrieben worden ist. Die Steuerung stellt damit zusätzlich auch die Funktionen der Radialerfassung 270 und der Radial-Steuerung/Regelung 280 bereit.
Darüber hinaus ist in 8 eine Implementierung gezeigt, bei der der Scheibenläufermotor einen fest vergossenen Block 602 aus Vergussmaterial aufweist, der über einen Dichtungsring 603 bezüglich des Motorgehäuses 110 abgedichtet ist, so dass eine druckdichte Trennung zwischen dem Äußeren und dem Inneren stattfindet. Sowohl der Spulenhalter als auch die Spulen sind von einem Verkapselungsmaterial umgeben, das in 8 als einstückig mit dem festen Block 602 ausgebildet dargestellt ist. Dies muss jedoch nicht unbedingt der Fall sein. Es wird jedoch bevorzugt, durch das Verkapselungsmaterial, das sich in dem Motorspalt erstreckt, eine Trennung herbeizuführen, dahin gehend, dass die Spulen nicht in dem Gebiet mit niedrigem Druck, das innerhalb des Motorgehäuses vorhanden ist, angeordnet sind.
Ferner ist bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel der Stator in einer Ausnehmung angeordnet, die durch eine obere Seite 105a definiert ist. Bei anderen Ausführungsformen kann jedoch der Rotor ohne Ausnehmung ausgebildet sein, so dass der Bereich aus Magnet 201, Rückschlusselement 202 und Bandage 203, wie er in 8 gezeigt ist, auf ein oben flach geformtes Radialrad aufgesetzt ist.
Aus 8 wird ferner ersichtlich, dass das zu bewegende Element, das mit dem Rotor 10 verbunden ist, das Radialrad bzw. Schaufelrad 105 ist, das dazu da ist, um im Zusammenwirken mit dem Leitweg 410 den vom Verdampfer geförderten Arbeitsdampf zu verdichten und damit zu erhitzen, damit Wärme vom Verdampfer in den Verflüssiger gepumpt wird.
Nachfolgend werden noch besondere Ausführungsbeispiele insbesondere für einen zweiteiligen Stator, aber auch für einen einteiligen Stator zusammengefasst.
Obgleich bestimmte Elemente als Vorrichtungselemente beschrieben sind, sei darauf hingewiesen, dass diese Beschreibung gleichermaßen als Beschreibung von Schritten eines Verfahrens und umgekehrt anzusehen ist.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass eine Steuerung, die beispielsweise durch das Element 600 in 8 bewirkt wird, als Software oder Hardware implementiert werden kann. Die Implementierung der Steuerung kann auf einem nicht-flüchtigen Speichermedium, einem digitalen oder anderen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe ausgeführt wird. Allgemein umfasst die Erfindung somit auch ein Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit auch als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
11: Permanentmagnet
12: Permanentmagnet
13: Permanentmagnet
14: Permanentmagnet
15a: Oberseite des Permanentmagneten
15b: Unterseite des Permanentmagneten
15c: zum Motorspalt gewandte Seite des Permanentmagneten
15d: vom Motorspalt abgewandte Seite des Permanentmagneten
16: Spule
17: Polfuß
20: erste Beschichtung
25: Füllpartikel
30: zweite Beschichtung
40: Motorspalt
105: zu drehender Bereich (z.B. Radialrad)
200: Stator
201: Permanentmagnet
202: magnetisches Rückschlusselement
202a: erster Bereich
202b: zweiter Bereich
202c: dritter Bereich
202d: erste Übergangsbereich
202e: zweiter Übergangsbereich
203: Bandage
207: freie Höhe
209: Abstufung
250: Axialrichtung
260: Radialrichtung
270: Radialerfassungseinrichtung
271: Erfassungsleitung
272: Steuerleitung
273: Aktorleitung
280: Radial-Steuerung/Regelungseinrichtung
300: Verdampfer
302: Verdampferzulauf
304: Verdampferablauf
306: Tropfenabscheider
400: Kompressor
410: Leitweg
500: Kondensierer
510: Kondensationszone
512: Verflüssigerzulauf
514: Verflüssigerablauf
516: Verflüssigerverteiler
600: Steuerung
602: Statorblock
603: Dichtungsring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2549113 A2 [0002]
EP 2975731 A2 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Der lagerlose Scheibenmotor“, N. Barletta, 1998 [0003]

Claims

Rotor für einen Elektromotor mit einem Motorspalt (40), mit folgenden Merkmalen: einer Mehrzahl von miteinander befestigten Permanentmagneten (11, 12, 13, 14), wobei jeder Permanentmagnet eine dem Motorspalt zugewandte Seite (15c) aufweist; einer ersten Beschichtung (20), die auf den dem Motorspalt (40) zugewandten Seiten (15c) der Permanentmagnete (11-14) angeordnet ist, wobei die erste Beschichtung (20) eine erste Wärmeleitfähigkeit aufweist; und einer zweiten Beschichtung (30), die in Kontakt mit einer jeweils anderen Seite (15a, 15b) der Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) ist, wobei die zweite Beschichtung (30) eine zweite Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als die erste Wärmeleitfähigkeit.
Rotor nach Anspruch 1, der als ein Außenläufer ausgebildet ist, bei dem die Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) so angeordnet ist, dass die dem Motorspalt (40) zugewandten Seiten (15c) einen kreisartigen Raum ergeben, in dem ein Stator angebracht werden kann, um zwischen dem Stator (200) und dem Rotor (1) den Motorspalt (40) mit einer kreisringartigen Form zu bilden.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, der ferner ein magnetisches Rückschlusselement (202) aufweist, an dem die Permanentmagneten (11-14) mit einem dem Motorspalt (40) abgewandten Seite (15d) befestigt sind, wobei die zweite Beschichtung (30) zwischen der jeweils anderen Seite (15a, 15b) des Permanentmagneten und einer Oberfläche des magnetischen Rückschlusselements (202) angeordnet ist, wobei die jeweils andere Seite (15a, 15b) des Permanentmagneten eine dritte oder eine vierte Seite des Permanentmagneten ist, die nicht die dem Motorspalt zugewandte Seite und nicht die dem Motorspalt abgewandte Seite des Permanentmagneten ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das magnetische Rückschlusselement (202) ringförmig ist und an einer Innenseite eine ringförmige Ausnehmung (202b) hat, in der die Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) angeordnet ist, wobei sich eine untere (202a) oder eine obere (202c) Begrenzung der Ausnehmung über die dem Motorspalt zugeordnete Seite der Permanentmagneten hinaus erstreckt, und wobei die Ausnehmung (202b) so dimensioniert ist, dass zwischen der oberen Begrenzung der Ausnehmung oder zwischen der unteren Begrenzung der Ausnehmung und einem entsprechenden Permanentmagneten die zweite Beschichtung (30) angeordnet ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Beschichtung (20) zusätzlich auf der zweiten Beschichtung (30) angeordnet ist, und ferner im Bereich der jeweils anderen Seite (15a, 15b) der Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet ist, oder bei dem die erste Beschichtung (20) so ausgebildet ist, dass sie eine Wärmeleitfähigkeit kleiner als 0,9 W/Km hat oder die zweite Beschichtung so ausgebildet ist, dass sie eine Wärmeleitfähigkeit größer als 1,1 W/Km hat.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Beschichtung (20) und die zweite Beschichtung (30) aus demselben Grundmaterial gebildet sind, wobei in der ersten Beschichtung keines oder eine erste Anzahl an wärmeleitfähigen Füllkörpern (20) angeordnet ist und in der zweiten Beschichtung eine zweite Anzahl an wärmeleitfähigen Füllkörpern (25) angeordnet ist, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist bzw. größer als null ist, oder wobei eine Dichte an Füllkörpern in der ersten Beschichtung kleiner als eine Dichte an Füllkörpern in der zweiten Beschichtung ist, und wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Füllmaterials größer als eine Wärmeleitfähigkeit des Grundmaterials ist.
Rotor nach Anspruch 6, bei dem das Grundmaterial ein Harzmaterial ist und die Füllkörper (25) ein Pulver aus einem Material aufweisen, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Grundmaterial hat, oder bei dem das Pulver (25) ein ferritisches Material aufweist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) mit den dem Motorspalt abgewandten Seiten (15d) an einem Material mit einer dritten Wärmeleitfähigkeit angeordnet sind, die größer als die erste Wärmeleitfähigkeit und/oder größer als die zweite Wärmeleitfähigkeit ist.
Rotor nach Anspruch 8, bei dem das Material mit der dritten Wärmeleitfähigkeit ein magnetisches Rückschlusselement (202) ist.
Rotor nach Anspruch 9, bei dem das magnetische Rückschlusselement (202) an einer Seite, an der nicht die Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet ist, von einer umlaufenden Stabilisierungsbandage (203) umgeben ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das magnetische Rückschlusselement (202) an einem ersten Ende mit einem zu drehenden Abschnitt (105) des Rotors verbunden ist, wobei das erste Ende über die Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) vorsteht, und bei dem eine zweites Ende des magnetischen Rückschlusselements (202) so dimensioniert ist, dass ein Innendurchmesser des magnetischen Rückschlusselements größer als ein Außendurchmesser eines Stators (200) für den Elektromotor ist.
Rotor nach Anspruch 11, bei dem eine Strecke, um die das magnetische Rückschlusselement in dem ersten Bereich (202a) über die Mehrzahl von Permanentmagneten vorsteht, größer oder gleich einer Dicke der ersten Beschichtung (20) auf der Mehrzahl von Permanentmagneten ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor als Außenläuferrotor ausgebildet ist und ein ringförmiges magnetisches Rückschlusselement (202) aufweist, wobei das magnetische Rückschlusselement (202) einen ersten Bereich (202a), einen zweiten Bereich (202b) und einen dritten Bereich (202c) aufweist, wobei der erste Bereich (202a) einen ersten Innendurchmesser aufweist, wobei im zweiten Bereich (202b) die Mehrzahl von Permanentmagneten (14) angeordnet ist, und wobei der zweite Bereich einen zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der dritte Bereich einen dritten Innendurchmesser aufweist, und wobei der zweite Innendurchmesser größer als der erste Innendurchmesser und der dritte Innendurchmesser ist, und wobei der dritte Innendurchmesser größer als der erste Innendurchmesser ist, und wobei der dritte Innendurchmesser größer als ein Außendurchmesser eines Stators (200) für den Elektromotor ist.
Rotor nach Anspruch 13, bei dem der mittlere Bereich (202b) eine Höhe hat, die um wenigstens 1.5 mm größer ist als eine Höhe eines Permanentmagneten (11-14), wobei die Mehrzahl von Permanentmagneten so in den mittleren Bereich (202b) angeordnet sind, dass sich der mittlere Bereich um wenigstens 0,5 mm auf jeder von zwei Seiten (207) über einen Permanentmagneten (11-14) der Mehrzahl von Permanentmagneten hinaus erstreckt, oder bei dem der zweite Bereich (202b) in dem Bereich, in dem die Permanentmagneten angeordnet sind, einen Innendurchmesser hat, der weniger als 1 mm größer ist (209) als der Innendurchmesser des zweiten Bereichs oberhalb oder unterhalb (207) der Mehrzahl von Permanentmagneten (14).
Rotor nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem das magnetische Rückschlusselement einen ersten Übergangsbereich (202d) zwischen dem zweiten Bereich (202b) und dem ersten Bereich (202a) oder einen zweiten Übergangsbereich (202e) zwischen dem zweiten Bereich (202b) und dem dritten Bereich (202c) aufweist, wobei der erste Übergangsbereich oder der zweite Übergangsbereich einen jeweils kontinuierlich abnehmenden Innendurchmesser vom zweiten Innendurchmesser zu dem ersten Innendurchmesser bzw. dem dritten Innendurchmesser aufweist.
Rotor nach Anspruch 15, bei dem der kontinuierlich abnehmende Innendurchmesser linear abnimmt.
Rotor nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die zweite Beschichtung (30) in dem zweiten Bereich (202b) neben den Permanentmagneten der Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) und in dem ersten oder zweiten Übergangsbereich (202d, 202e) angeordnet ist, und bei dem die erste Beschichtung (20) durchgehend ist und auf der dem Motorspalt zugewandten Seite der Permanentmagneten und auf der zweiten Beschichtung (30) angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 17, bei dem auf dem dritten Bereich (202c) oder dem ersten Bereich (202a) keine zweite Beschichtung (30) aufgebracht ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem der erste Bereich (202a) des magnetischen Rückschlusselements (202) mit einem zu drehenden Bereich (105) des Rotors (1) verbunden ist, und wobei der erste Innendurchmesser des ersten Bereichs (202a) kleiner als ein Außendurchmesser eines Stators (200) für den Elektromotor ist und um wenigstens 10% kleiner als der zweite Innendurchmesser ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem der dritte Innendurchmesser um wenigstens 3% kleiner als der zweite Innendurchmesser ist oder eine Dicke im Querschnitt hat, die größer ist als eine Dicke im Querschnitt des magnetischen Rückschlusselements (202) im zweiten Bereich plus einer Dicke im Querschnitt eines Permanentmagneten (14) der Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14).
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem eine erste Dicke der ersten Beschichtung (20) auf der dem Motorspalt (40) zugewandten Seite der Mehrzahl von Permanentmagneten zwischen 1 µm und 100 µm ist, oder eine zweite Dicke der zweiten Beschichtung (30) größer als die erste Dicke ist oder kleiner oder gleich der Dicke im Querschnitt der Permanentmagnete der Mehrzahl von Permanentmagneten ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem zwischen der ersten Beschichtung (20) und der Mehrzahl von Permanentmagneten (14) keine zweite Beschichtung (30) angeordnet ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Anzahl der Permanentmagnete (11-14) eine gerade Zahl größer 2 ist, wobei jeder Permanentmagnet kreisbogenförmig ausgebildet ist und eine Magnetisierungsrichtung auf der dem Motorspalt zugewandten Seite hat, die zu einer Magnetisierungsrichtung eines benachbarten Permanentmagneten auf der dem Motorspalt zugewandten Seite entgegengesetzt gerichtet ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Beschichtung (20) so ausgebildet ist, dass eine Oberfläche der ersten Beschichtung zu dem Motorspalt (40) hin eine glatte Oberfläche ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Höhe des magnetischen Rückschlusselements (202) zwischen 3 und 5 cm beträgt oder ein Durchmesser des Motorspalts (40) zwischen 6 und 10 cm beträgt.
Verfahren zum Herstellen eines Rotors für einen Elektromotor mit einem Motorspalt (40), mit einer Mehrzahl von miteinander befestigten Permanentmagneten (11, 12, 13, 14), wobei jeder Permanentmagnet eine dem Motorspalt zugewandte Seite (15c) aufweist, mit folgenden Schritten: Aufbringen einer ersten Beschichtung (20) auf den dem Motorspalt (40) zugewandten Seiten (15c) der Permanentmagnete (11-14), wobei die erste Beschichtung (20) eine erste Wärmeleitfähigkeit aufweist; und Aufbringen einer zweiten Beschichtung (30), die in Kontakt mit einer jeweils anderen Seite (15a, 15b) der Mehrzahl von Permanentmagneten (11-14) ist, wobei die zweite Beschichtung (30) eine zweite Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als die erste Wärmeleitfähigkeit.
Elektromotor mit folgenden Merkmalen: einem Stator (200); und einem Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, der dem Stator über einen Motorspalt (40) gegenüberliegt.
Elektromotor nach Anspruch 27, bei dem der Rotor (1) radial bezüglich einer Drehachse des Rotors aktiv magnetgelagert ist, oder bei dem der Rotor axial bezüglich einer Drehachse des Rotors magnetisch passiv gelagert ist.
Elektromotor nach Anspruch 27 oder 28, bei dem der Rotor (1) mit einem zu bewegenden Element einstückig ausgebildet oder verbunden ist, wobei das zu bewegende Element (105) ein Radialrad mit Schaufeln ist, wobei die Schaufeln ausgebildet sind, um bei einer Drehung des Radialrads Gas von einem Gebiet mit niedrigerem Druck in ein Gebiet mit einem höheren Druck zu fördern.
Wärmepumpe mit folgenden Merkmalen: einem Verdampfer (300); einem Kompressor (400); und einem Verflüssiger (500), wobei der Kompressor (400) einen Elektromotor nach einem der Ansprüche 27 bis 29 aufweist.