DE102020101640A1 - Rotor, method of manufacturing a rotor and electric axial flux machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine elektrische, motorisch und/oder generatorisch betreibbare Axialfluss-Maschine (2), umfassend einen Träger (3), eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger (3) angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden Magnetelementen (4), wobei die Magnetelemente (4) in Umfangsrichtung magnetisiert ausgebildet und einzeln oder in Gruppen umfänglich mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind. Ferner sind eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger (3) angeordneten, umfänglich zwischen den Magnetelementen (4) angeordneten, den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen (5) vorhanden. Gemäß der Erfindung ist zumindest eines der umfänglich jeweils zwischen zwei Magnetelementen (4) angeordneten Flussleitelemente (5) derart ausgebildet, dass es den zwischen zwei Magnetelementen (4) gebildeten Aufnahmeraum (6) nur unvollständig ausfüllt, so dass definierte Freiräume (7), die frei von Flussleitelementmaterial sind, gebildet sind.The invention relates to a rotor (1) for an axial flux machine (2) that can be operated electrically, as a motor and / or as a generator, comprising a carrier (3), a plurality of radially arranged on, on or in the carrier (3) externally extending magnet elements (4), wherein the magnet elements (4) are magnetized in the circumferential direction and are arranged individually or in groups circumferentially with opposite magnetization direction alternately one behind the other. Furthermore, there are a plurality of flux guide elements (5) which conduct the magnetic flux and are arranged on, on or in the carrier (3), circumferentially between the magnetic elements (4). According to the invention, at least one of the flux guide elements (5) arranged circumferentially between two magnet elements (4) is designed in such a way that it only incompletely fills the receiving space (6) formed between two magnet elements (4), so that defined free spaces (7) which are free of flux guide element material, are formed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische, motorisch und/oder generatorisch betreibbare Axialfluss-Maschine, umfassend einen Träger, eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger angeordneten, sich radial von innen nach außen erstreckenden Magnetelementen und eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger angeordneten, umfänglich zwischen den Magnetelementen angeordneten, den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors sowie eine Axialfl ussmasch ine.The present invention relates to a rotor for an electrical, motor-driven and / or generator-driven axial flux machine, comprising a carrier, a plurality of magnet elements arranged on, on or in the carrier, extending radially from the inside to the outside, and a plurality of, Flux guide elements which conduct the magnetic flux and are arranged on or in the carrier, circumferentially arranged between the magnetic elements. The invention also relates to a method for producing a rotor and an axial flow machine.
Aus der
Weitere Aufbauten von Rotoren für Axialflussmaschinen bzw. von Axialflussmaschinen selbst sind unter anderem beschrieben durch die
Der magnetische Fluss in einem Axialflussmotor (Elektromotor) ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial gerichtet. Ein geblechter Rotor für hohe Drehzahlen und Frequenzen ist in axialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der axiale Magnetfluss muss dabei die Kleberschichten überwinden, wodurch der Magnetkreis eine Scherung (zusätzlicher Luftspalt) erfährt und an Effizienz verliert. Hierdurch wiederum verliert der Motor an Kraft. Für den axialen magnetischen Fluss wird oft SMC (soft magnetic components / soft magnetic powder) eingesetzt, da hier ein 3D-Fluss ohne signifikante Wirbelströme möglich ist. Für kleinere Rotoren ist ein homogener SMC Rotor möglich, solange die mechanische Belastung die geringe Festigkeit des SMC nicht übersteigt.The magnetic flux in an axial flux motor (electric motor) is axially directed in the air gap between the stator and rotor. A laminated rotor for high speeds and frequencies is layered in the axial direction. The axial magnetic flux has to overcome the adhesive layers, as a result of which the magnetic circuit experiences a shear (additional air gap) and loses its efficiency. This in turn causes the engine to lose power. For the axial magnetic flux, SMC (soft magnetic components / soft magnetic powder) is often used, since a 3D flux without significant eddy currents is possible here. A homogeneous SMC rotor is possible for smaller rotors as long as the mechanical load does not exceed the low strength of the SMC.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rotor für eine elektrische Maschine, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors sowie eine elektrische Axialflussmaschine bereitzustellen, wodurch der Einsatz von Magnetflussleitmaterial weiter reduziert werden kann. Mit Vorteil soll teures SMC-Material eingespart werden.The invention is based on the object of providing a rotor for an electrical machine, a method for producing a rotor and an electrical axial flux machine, as a result of which the use of magnetic flux conducting material can be further reduced. Expensive SMC material should advantageously be saved.
Diese Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Gesamtheit der Merkmale der einzelnen unabhängigen Patentansprüche 1, 8 und 10. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.This object is achieved in each case by the totality of the features of the individual
Ein erfindungsgemäßer Rotor für eine elektrische, motorisch und/oder generatorisch betreibbare Axialfluss-Maschine, umfasst einen Träger, eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger angeordneten, sich radial von innen nach außen erstreckenden Magnetelementen und eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger angeordneten, umfänglich zwischen den Magnetelementen angeordneten, den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen. Dabei sind die Magnetelemente in Umfangsrichtung magnetisiert ausgebildet und einzeln oder in Gruppen umfänglich mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet. Erfindungsgemäß ist zumindest eines der umfänglich jeweils zwischen zwei Magnetelementen angeordneten Flussleitelemente derart ausgebildet, dass es den zwischen zwei Magnetelementen gebildeten Aufnahmeraum nur unvollständig ausfüllt, so dass definierte Freiräume, die frei von Flussleitelementmaterial des Flussleitelements sind, gebildet sind. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass Flussleitmaterial für die Flussleitelemente eingespart werden kann.A rotor according to the invention for an electrical, motor-driven and / or generator-driven axial flux machine comprises a carrier, a plurality of magnet elements arranged on, on or in the carrier, extending radially from the inside to the outside, and a plurality of on, on or in the carrier arranged circumferentially between the magnetic elements, the magnetic flux conducting flux guide elements. The magnet elements are designed to be magnetized in the circumferential direction and are arranged alternately one behind the other individually or in groups circumferentially with the opposite direction of magnetization. According to the invention, at least one of the flux guide elements arranged circumferentially between two magnet elements is designed such that it only incompletely fills the receiving space formed between two magnet elements, so that defined free spaces that are free of flux guide element material of the flux guide element are formed. This has the advantage that flux guiding material can be saved for the flux guiding elements.
Mit Vorteil sind die Freiräume derart bemessen, dass der magnetische Fluss im Luftspalt, im Vergleich zu einem Rotor ohne Freiraum bzw. mit vollständig mit Flussleitmaterial ausgefülltem Gesamtraum zwischen den Magnetelementen, um maximal 20%, bevorzugt um maximal 10 %, besonders bevorzugt um maximal 5%, insbesondere um maximal 2%, besser noch um maximal 1% verändert ist.The free spaces are advantageously dimensioned in such a way that the magnetic flux in the air gap, compared to a rotor without free space or with a total space between the magnetic elements completely filled with flux guide material, by a maximum of 20%, preferably by a maximum of 10%, particularly preferably by a maximum of 5 %, in particular by a maximum of 2%, better still by a maximum of 1%.
Im Hinblick auf verwendetes SMC-Material ist ein erfindungsgemäß geschaffener Freiraum bevorzugt derart bemessen, dass er mindestens 5%, insbesondere mindestens 10%, besonders bevorzugt um mindestens 15% besser noch um mindestens 20%, 25% oder 30% des zwischen zwei benachbarten Magnetelementen vorhandenen Gesamtraumes misst. Dabei sollte die Ausnehmung im SMC-Material 45% des Gesamtvolumens des Gesamtraums zwischen den Magnetelementen nicht überschreiten.With regard to the SMC material used, a free space created according to the invention is preferably dimensioned such that it is at least 5%, in particular at least 10%, particularly preferably at least 15%, better still at least 20%, 25% or 30% of the space between two adjacent magnetic elements measures existing overall space. The recess in the SMC material should not exceed 45% of the total volume of the total space between the magnetic elements.
Besonders bevorzugt misst der Freiraum bzw. die Ausnehmung mindestens 20% und maximal 40% des Gesamtbauraums. Insgesamt sollte eine Materialersparnis im Vergleich zu einem vollständig mit Flussleitmaterial ausgefüllten Gesamtraum von mindesten 20% und eine damit einhergehende Veränderung der Magnetfeldstärke im Luftspalt von maximal 10% angestrebt werden.The free space or the recess particularly preferably measures at least 20% and a maximum of 40% of the total installation space. Overall, a material saving compared to a total space completely filled with flux guide material of at least 20% and an associated change in the magnetic field strength in the air gap of a maximum of 10% should be aimed for.
Der Gesamtraum zwischen zwei benachbarten Magnetelementen ist durch Länge x Breite x Tiefe bestimmt, wobei die Länge durch den radialen Abstand zwischen Innenringabschnitt und Außenringabschnitt, über welchen sich die Flussleitelemente radial von innen nach außen erstrecken, bemessen ist, und wobei die Breite des Gesamtraums durch den umfänglichen, radial von innen nach außen sich vergrößernden Abstand zwischen zwei benachbarten Magnetelementen definiert ist, und wobei die Tiefe im Wesentlichen durch die Dicke des Rotors bzw. bei einem Rotor mit rückseitiger Bodenplatte durch die axiale Tiefe bis zur Bodenplatte bestimmt ist. Vereinfacht gesagt ist der Gesamtraum der Raum, der durch ein frontseitig und rückseitig in der Dicke des ringscheibenartigen Rotors bündig abschließendes, in den Raum zwischen zwei benachbarten Magnetelementen eingepresstes Flussleitelementmaterial ausgefüllt wird. Ist ein Boden vorhanden, wäre die Tiefe um die Dicke des Bodens reduziert. Da aber jedes Bauteil des Rotors geometrisch fast durch beliebig geformte Flächen eingegrenzt sein kann ist obige Ausführung nur für einfache und spezielle Anordnungen gültig. Der Rotor kann an jedem Radius andere Dicken haben wie auch der Magnet in allen Dimensionen frei gestaltet sein kann. Auch kann die Aussparung (Volumen der Materialeinsparung) auch noch radial abhängig veränderte Dimensionen haben.The total space between two adjacent magnet elements is determined by length x width x depth, the length being measured by the radial distance between the inner ring section and the outer ring section, over which the flux guide elements extend radially from the inside to the outside, and the width of the total space by the circumferential, radially from the inside to the outside increasing distance between two adjacent magnet elements is defined, and wherein the depth is essentially determined by the thickness of the rotor or, in the case of a rotor with a rear base plate, by the axial depth up to the base plate. Put simply, the total space is the space that is filled by a flux guide element material that is flush with the thickness of the annular disk-like rotor on the front and rear and is pressed into the space between two adjacent magnet elements. If there is a floor, the depth would be reduced by the thickness of the floor. However, since every component of the rotor can be geometrically delimited by surfaces of almost any shape, the above description is only valid for simple and special arrangements. The rotor can have different thicknesses at each radius, and the magnet can also be designed freely in all dimensions. The recess (volume of the material saving) can also have dimensions that are changed in a radially dependent manner.
Unter den obigen genannten unterschiedlichen Alternativen von an , auf oder in dem Träger sind folgende Ausführungen beispielhaft gemeint:
- an : Der Träger ist besteht z.B. aus einem innenliegenden Nabenkörper, wobei die Magnete und Flussleitelemente radial außen auf dem Nabenkörper befestigt sind und oder z.B. mittels einem Rings radial auf den Nabenkörper gehalten werden.
- auf: Der Träger hat einen scheibenförmigen Bereich oder radial rausragende Streben oder andere rausragende Tragelemente, auf dem oder auf denen die magnetisch aktiven Bauteile befestigt sind (z.B. Kleben)
- in : Der Träger und die Magnetleitelemente sind ähnlich den Figuren angeordnet.
- on: The carrier consists, for example, of an internal hub body, the magnets and flux guide elements being attached to the hub body radially on the outside and / or being held radially on the hub body by means of a ring, for example.
- on: The carrier has a disc-shaped area or radially protruding struts or other protruding support elements on which the magnetically active components are attached (e.g. gluing)
- in: The carrier and the magnetic guide elements are arranged similarly to the figures.
Eine Axialflussmaschine im Sinne der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der im Luftspalt zwischen Rotor und Stator erzeugte Magnetfluss sich in axialer Richtung parallel zur Drehachse der elektrischen Maschine erstreckt. Mit anderen Worten erfolgt die Ausdehnung des Luftspalts in einer Ebene die senkrecht zur Rotationsachse des Rotors ausgebildet ist.An axial flux machine within the meaning of the invention is characterized in that the magnetic flux generated in the air gap between rotor and stator extends in the axial direction parallel to the axis of rotation of the electrical machine. In other words, the air gap is expanded in a plane that is perpendicular to the axis of rotation of the rotor.
Das Magnetflussleitmaterial ist bevorzugt aus Eisenpulver oder aus einer Mischung mit Eisenpulver gebildet. Besonders bevorzugt wird SMC-Material verwendet.The magnetic flux conducting material is preferably formed from iron powder or from a mixture with iron powder. SMC material is particularly preferably used.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Trägers weist dieser einen Innenring auf, über den der Rotor drehfest mit einer Welle verbindbar ist, und einen Außenring, der den Rotor in radialer Richtung nach außen begrenzt. Der Träger kann zwischen Innenring und Außenring mit einem Bodenteil ausgebildet sein, über das der Innenring und der Außenring miteinander verbunden sind und welches gemeinsam mit der radialen Außenringfläche des Innenrings und der radialen Innenringfläche des Außenrings einen in Richtung Luftspalt offenen Aufnahmeraum für die Aufnahme der Magnetelemente und der Flussleitelemente des Rotors bildet. Möglich ist auch eine Ausbildung des Trägers als Nabenkonstruktion, die sich bis zum Innenradius des Magnetkreises erstreckt und die mit aufgesetzten Dauermagneten und Flussleitstücken bestückt ausgebildet ist. Ein Faßringband oder eine sonstige Methode (Kleben, Formschluss) hält dann die aufgesetzten Dauermagneten und Flussleitstücke in Position.In a particularly preferred embodiment of the carrier, this has an inner ring, via which the rotor can be connected to a shaft in a rotationally fixed manner, and an outer ring which delimits the rotor outward in the radial direction. The carrier can be formed between the inner ring and the outer ring with a bottom part via which the inner ring and the outer ring are connected to one another and which, together with the radial outer ring surface of the inner ring and the radial inner ring surface of the outer ring, provides a receiving space open in the direction of the air gap for receiving the magnetic elements and which forms the flux guide elements of the rotor. It is also possible to design the carrier as a hub construction which extends as far as the inner radius of the magnetic circuit and which is equipped with attached permanent magnets and flux guide pieces. A ring band or some other method (gluing, form fit) then holds the attached permanent magnets and flux guide pieces in position.
In einer anderen Ausführungsform eines Trägers ist ein Träger ohne Außenring vorgesehen und und/oder ohne Bodenteil. Die Magnetelemente sowie die Flussleitelemente können durch eine Verklebung am Träger nach radial innen gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer Verklebung können die Magnetelemente und die Flussleitelemente auch mechanisch durch Krallenelemente, welche dann mittels Streben am innenliegenden nabenartig ausgebildeten Trägerkörper abgestützt werden, fixiert werden.In another embodiment of a carrier, a carrier is provided without an outer ring and / or without a base part. The magnet elements and the flux guide elements can be held radially inward by gluing on the carrier. As an alternative or in addition to gluing, the magnetic elements and the flux guiding elements can also be fixed mechanically by claw elements, which are then supported by means of struts on the inner hub-like carrier body.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Flussleitelement eine sich über zumindest einen Teilbereich der radialen Ausdehnung des Flussleitelements erstreckende Ausnehmung mit axialer Tiefe aufweist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass auf konstruktiv einfache Weise Materialausnehmungen gestaltet werden können.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the at least one flux guide element has a recess with an axial depth extending over at least a partial area of the radial extent of the flux guide element. The advantage of this configuration is that material recesses can be designed in a structurally simple manner.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das zumindest eine Flussleitelement mehrteilig ausgebildet ist, derart, dass eine sich über die radiale Ausdehnung des Flussleitelements erstreckende Ausnehmung mit axialer Tiefe gebildet ist. Hierfür können mehrere Stäbe des Magnetflussleitmaterials, jeweils mit rechteckigem Querschnitt, in den Träger eingebracht bzw. in diesem angeordnet sein. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass mit einer Vielzahl von kleineren Gleichteilen entsprechende Geometrien von Magnetflussleitmaterial innerhalb des Trägers aufgebaut werden können.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the at least one flux guide element is constructed in several parts, in such a way that a recess is formed with an axial depth extending over the radial extent of the flux guide element. For this purpose, several rods of the magnetic flux conducting material, each with a rectangular cross section, can be introduced into the carrier or arranged therein. The advantageous effect of this embodiment is based on the fact that corresponding geometries of magnetic flux guide material can be built up within the carrier with a large number of smaller identical parts.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ausnehmung innerhalb der Magnetflusselemente in axialer Richtung im Querschnitt gesehen gestuft ausgebildet ist, derart, dass sie im mittleren Bereich zwischen zwei Magnetelementen tiefer ausgebildet ist als in den beiden seitlich benachbarten Bereichen der Ausnehmung. Die Magnetflussleitelemente können dabei einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Es kann hierdurch erreicht werden, dass weiteres Magnetflussleitmaterial eingespart werden kann weiterhin ohne negative Auswirkungen in der Funktionalität des Rotors zu bewirken.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the recess within the magnetic flux elements is stepped, viewed in the axial direction in cross section, in such a way that it is deeper in the middle area between two magnet elements than in the two laterally adjacent areas of the Recess. The magnetic flux guide elements can be designed in one piece or in several pieces. It can thereby be achieved that further magnetic flux conducting material It is still possible to save without having negative effects on the functionality of the rotor.
Die gebildeten Ausnehmungen können unterschiedlich ausgebildet sein und unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen. Neben der hier dargestellten im Querschnitt rechteckig oder aus einer Kombination von mehreren Rechtecken gebildeten Querschnittsform sind andere Querschnitte, wie Dreieck, Halbkreis, Trapez und dergleichen denkbar.The recesses formed can be designed differently and have different cross-sectional shapes. In addition to the cross-sectional shape shown here with a rectangular cross-section or a combination of several rectangles, other cross-sections, such as triangles, semicircles, trapezoids and the like, are conceivable.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Träger auf seiner dem Luftspalt zugekehrten Vorderseite eine umfänglich von seinem Außenumfang radial nach innen gerichtete und/oder eine umfänglich von seinem inneren Ringteil radial nach außen weisende Kante zur axialen Fixierung der Flussleitelemente und/oder der Magnetelemente aufweist.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the carrier has, on its front side facing the air gap, an edge directed radially inward from its outer circumference and / or an edge directed radially outward from its inner ring part for the axial fixation of the flux guide elements and / or which has magnetic elements.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Träger bodenseitig eine ringscheibenförmige Trägerplatte aufweist, die im Inneren des Trägers zur Aufnahme der Flussleitelemente eine Kontur aufweist, die mit den Freiräumen der Flussleitelemente derart zusammenwirkt, dass ein Drehmoment übertragender Formschluss gebildet ist und die Freiräume durch die bodenseitige Kontur des Trägers bevorzugt vollständig ausgefüllt sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Freiräume der Magnetflussleitelemente zum einen durch kostengünstigere Materialen ersetzt werden können und dass zum anderen auf konstruktiv einfache Weise durch diesen in Drehrichtung wirkenden Formschluss zwischen Träger und Magnetflussleitmaterial eine verbesserte Drehmomentübertragung gewährleistet ist.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the carrier has an annular disk-shaped carrier plate on the bottom side, which has a contour inside the carrier for receiving the flux guide elements, which interacts with the free spaces of the flux guide elements in such a way that a torque-transmitting form fit is formed and the free spaces are preferably completely filled by the bottom contour of the carrier. This means that the free spaces in the magnetic flux guide elements can be replaced by more cost-effective materials on the one hand and that, on the other hand, improved torque transmission is ensured in a structurally simple manner through this form fit between the carrier and the magnetic flux guide material acting in the direction of rotation.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- - Bereitstellen eines Trägers, der mit Vorteil eine ringscheibenförmige Trägerplatte aufweist,
- - Bereitstellen von Magnetelementen und Einbringen der Magnetelemente an, auf oder in den Träger, sowie
- - Einbringen von Flussleitmaterial in die zwischen zwei Magnetelementen innerhalb des Trägers gebildeten Aufnahmeräume, zur Bildung der Flussleitelemente.
- - Provision of a carrier which advantageously has an annular disk-shaped carrier plate,
- - Provision of magnetic elements and introduction of the magnetic elements on, on or in the carrier, as well as
- Introducing flux guiding material into the receiving spaces formed between two magnetic elements within the carrier to form the flux guiding elements.
Mit Vorteil erfolgt das Einbringen von Flussleitmaterial durch das Einpressen von SMC-Material. Alternativ kann jedoch auch in Stabform mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt gepresstes Eisenpulver bzw. SMC-Material Verwendung finden. Dabei werden die Stäbe dann einfach in den Träger entsprechend eingelegt. Eine Verliersicherung in axialer Richtung kann beispielsweise durch einen Sicherungsring geschaffen werden, der außen und/oder innen am Träger zu montieren ist und der die Stabelemente in axialer Richtung gegen ein Herausfallen aus dem Träger sichert.The introduction of flux guiding material is advantageously carried out by pressing in SMC material. Alternatively, however, iron powder or SMC material pressed in the form of a rod with a rectangular or square cross-section can also be used. The rods are then simply inserted into the carrier accordingly. Loss protection in the axial direction can be created, for example, by a locking ring which is to be mounted on the outside and / or inside of the carrier and which secures the rod elements in the axial direction against falling out of the carrier.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch durch eine Axialflussmaschine mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Rotor gelöst. Mit Vorteil umfasst die Axialflussmaschine einen Rotor mit einem Träger und mit einer Vielzahl von Magnetelementen und mit einer Vielzahl von den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen, die an, auf oder in dem Träger angeordnet sind, wobei zumindest eines der umfänglich jeweils zwischen zwei Magnetelementen angeordneten Flussleitelemente derart ausgebildet ist, dass es den zwischen zwei Magnetelementen gebildeten Aufnahmeraum nur unvollständig ausfüllt, so dass definierte Freiräume, die frei von dem Flussleitelementmaterial sind, gebildet sind, sowie zumindest einen ersten Stator mit einer Mehrzahl von Spulenmagneten, der an einer ersten axialen Rotorseite unter Bildung eines ersten Luftspalts angeordnet ist, und der ein Magnetfeld erzeugt, welches sich im Wesentlichen in axialer Richtung in Richtung Rotor erstreckt. Besonders bevorzugt ist die Axialflussmaschine in H-Anordnung ausgebildet und umfasst neben zwei Rotoren einen mittig zwischen diesen zwei Rotoren angeordneten Stator.Finally, the object of the invention can also be achieved by an axial flux machine with a rotor designed according to the invention. The axial flux machine advantageously comprises a rotor with a carrier and with a multiplicity of magnet elements and with a multiplicity of flux guiding elements which conduct the magnetic flux and which are arranged on, on or in the carrier, at least one of the flux guiding elements arranged circumferentially between two magnet elements being designed in this way is that it only incompletely fills the receiving space formed between two magnetic elements, so that defined free spaces that are free of the flux guide element material are formed, as well as at least one first stator with a plurality of coil magnets, which is attached to a first axial rotor side to form a first Air gap is arranged, and which generates a magnetic field which extends substantially in the axial direction in the direction of the rotor. The axial flux machine is particularly preferably designed in an H arrangement and, in addition to two rotors, comprises a stator arranged centrally between these two rotors.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention is explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive concept.
Es zeigen:
-
1 eine Axialflussmaschine gemäß dem Stand der Technik in Perspektivansicht in schematischer Darstellung, mit einem zwischen zwei Statoren angeordneten Rotor, -
2 eine weitere Axialflussmaschine gemäß dem Stand der Technik in Perspektivansicht in schematischer Darstellung, in H-Anordnung, -
3 einen erfindungsgemäßen Rotor in drei unterschiedlichen Perspektivansichten, in einer Darstellung mit Teilschnitt, in schematischer Darstellung, -
4 zeigt den Verlauf der Magnetfeldlinien für einen abgewickelten (in Umfangsrichtung verlaufenden) Teilschnitt durch ein Motorsegment, für einen Rotor gemäß dem Stand der Technik, -
5 zeigt den Verlauf der Magnetfeldlinien für einen abgewickelten (in Umfangsrichtung verlaufenden) Teilschnitt durch ein Motorsegment, für einen Rotor gemäß der Erfindung, und -
6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Magnetflusselements für einen erfindungsgemäßen Rotor in zwei Perspektivansichten in schematischer Darstellung.
-
1 an axial flux machine according to the prior art in a perspective view in a schematic representation, with a rotor arranged between two stators, -
2 a further axial flow machine according to the prior art in a perspective view in a schematic representation, in an H-arrangement, -
3 a rotor according to the invention in three different perspective views, in a representation with partial section, in a schematic representation, -
4th shows the course of the magnetic field lines for a developed (running in the circumferential direction) partial section through a motor segment, for a rotor according to the prior art, -
5 shows the course of the magnetic field lines for a developed (running in the circumferential direction) partial section through a motor segment, for a rotor according to the invention, and -
6th shows a preferred embodiment of a magnetic flux element for a rotor according to the invention in two perspective views in a schematic representation.
Die
In
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but rather as explanatory. The following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define “first” and “second” features, this designation serves to distinguish between two similar features without defining an order of precedence.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Rotorrotor
- 22
- Axialfluss-MaschineAxial flow machine
- 33
- Trägercarrier
- 44th
- MagnetelementMagnetic element
- 55
- FlussleitelementFlux guide element
- 66th
- AufnahmeraumRecording room
- 77th
- Freiraumfree space
- 88th
- AusnehmungRecess
- 99
- Vorderseitefront
- 1111
- Statorstator
- 1212th
- SpulenmagnetCoil magnet
- 1313th
- LuftspaltAir gap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102013218829 A1 [0002]DE 102013218829 A1 [0002]
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- WO 2018/015293 A1 [0003]WO 2018/015293 A1 [0003]
Claims (10)
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