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GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft ein Magnetgetriebegerät. Insbesondere betrifft diese Offenbarung einen Stator für den Gebrauch in einem Magnetgetriebegerät.
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STAND DER TECHNIK
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Ein bekanntes Magnetgetriebegerät 100 ist in 1 gezeigt. Ein solches Gerät wirkt als ein Motor/Generator und besteht typischerweise aus einem Innenrotor 102 mit inneren Dauermagneten 104, die eine niedrige Anzahl von Magnetpolen haben, einem modulierenden Rotor 106 mit einer Anzahl von Polstücken 108 und einem Außenstator 110, der eine Anordnung äußerer Dauermagnete 112 mit einer hohen Anzahl von Magnetpolen hat. Der Fluss aus den inneren Magneten 104 wird von der Anordnung von Polstücken 108 in dem modulierenden Rotor 106 moduliert, um eine Anzahl von Oberwellen auf der äußeren Oberfläche der Polstücke 108 zu schaffen. Die dominierende Oberwelle verbindet mit dem fundamentalen Feld der äußeren Dauermagnete 112, um ein Magnetgetriebe zu schaffen. Die fundamentale Komponente des Innenrotors 102 verbindet mit dem Stator 110, und es ist diese fundamentale Flusskomponente, die eine gegenelektromotorische Kraft in den Statorwicklungen 103 einer pseudodirekten Antriebsmaschine (Magnetgetriebe-Motor/Generator) ergibt. Das Ausmaß dieser fundamentalen Flusskomponente gibt das Ausmaß der gegenelektromotorischen Kraft für eine gegebene Drehzahl vor. Je höher diese fundamentale Flusskomponente ist, desto niedriger ist der Strom, der erforderlich ist, um ein gegebenes Ausgangsdrehmoment bereitzustellen. Kupferverluste in den Statorwicklungen sind proportional zum Quadrat des Stroms. Ein typischer Flusspfad 114, der zwei Magnetpole einer solchen Magnetgetriebegerät 100 verbindet, ist in 1 gezeigt.
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Das Magnetgetriebegerät 100 könnte als ein Motor/Generator verwendet werden. Die äußeren Magnete 112 solcher Motoren/Generatoren sind auf die Bohrung des Stators 110 mit einem Klebstoff montiert. Solche Motoren/Generatoren haben einen kleinen umlaufenden Spalt zwischen jedem der äußeren Magnete 112, um die Engineeringtoleranzen zu bewältigen. Dieser wird normalerweise mit einem unmagnetischen Kapselungsmittel für Strukturzwecke gefüllt. Die umlaufenden Spalte zwischen den einzelnen Magneten 112 werden innerhalb von Engineeringtoleranzen möglichst klein gemacht, um die Menge an Magnetmaterial zu maximieren und daher die Drehmomentdichte des Magnetgetriebegerätteils des Motors/Generators zu erhöhen.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einem Aspekt umfasst ein Magnetgetriebegerät Folgendes: einen ersten Rotor und einen Stator, der Wicklungen und eine erste Vielzahl von Dauermagneten umfasst, wobei die erste Vielzahl von Dauermagneten zwischen den Wicklungen und dem ersten Rotor liegt; wobei der Stator ein unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten umfasst.
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Optional ragt das unmagnetisierte magnetisierbare Material in eine im Wesentlichen radiale Richtung zwischen den Dauermagneten vor. Das unmagnetisierte magnetisierbare Material kann zu mindestens einer radial inneren Kante der Dauermagnete vorragen. Das unmagnetisierte magnetisierbare Material kann über die radial innere Kante der Dauermagnete vorragen.
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Das unmagnetisierte magnetisierbare Material kann einen Flusspfad mit einem Kern bilden, auf den die Wicklungen montiert werden. Das unmagnetisierte magnetisierbare Material und der Kern können integral sein.
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Optional umfasst der erste Rotor eine zweite Vielzahl von Dauermagneten.
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Optional umfasst der Stator radial äußere und radial innere Abschnitte, wobei das unmagnetisierte magnetisierbare Material einen Teil des radial inneren Abschnitts bildet.
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Optional wird der Stator als eine Ringstruktur gebildet.
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Optional sind der erste Rotor und der Stator konzentrisch, wobei der Stator radial außerhalb des ersten Rotors liegt.
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Optional umfasst das Magnetgetriebegerät ferner einen zweiten Rotor radial zwischen dem ersten Rotor und dem Stator. Der zweite Rotor kann eine Vielzahl von Polstücken umfassen.
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Optional umfasst der Stator das unmagnetisierte magnetisierbare Material.
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Optional ist die erste Vielzahl von Dauermagneten in dem Stator eingebettet.
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Optional bildet das unmagnetisierte magnetisierbare Material eine Brücke zwischen den nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten.
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Optional befindet sich ein Abschnitt des unmagnetisierten magnetisierbaren Materials zwischen der ersten Vielzahl von Dauermagneten und dem ersten Rotor und/oder dem zweiten Rotor. Der Abschnitt kann sich umlaufend zwischen der ersten Vielzahl von Dauermagneten und dem ersten Rotor und/oder dem zweiten Rotor erstrecken.
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Optional umschließt das unmagnetisierte magnetisierbare Material mindestens einen der ersten Vielzahl von Dauermagneten. Das unmagnetisierte magnetisierbare Material kann sich um den Umfang mindestens eines der ersten Vielzahl von Dauermagneten erstrecken.
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Optional hält das unmagnetisierte magnetisierbare Material mindestens einen der ersten Vielzahl von Dauermagneten an dem Stator.
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Optional ist das unmagnetisierte magnetisierbare Material Elektrostahl oder ein weichmagnetisches Kompositmaterial.
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Optional umfasst der Startor axial geschichtete Statorbleche. Eines oder mehr der Statorbleche kann/können das unmagnetisierte magnetisierbare Material zwischen den umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten umfassen.
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Optional umfasst mindestens einer der ersten Vielzahl von Dauermagneten axial geschichtete Dauermagnetbleche. Die Dauermagnetbleche können eine größere axiale Stärke haben als die Statorbleche.
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Optional umfassen zwei Statorbleche jeweils unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten.
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Optional wird jedes Dauermagnetblech von nur einem Statorblech gehalten, das ein unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten umfasst. Alternativ kann jedes Dauermagnetblech von mindestens zwei Statorblechen gehalten werden, die ein unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten umfassen.
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Optional umfasst jedes zweite Statorblech jeweils ein unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten. Alternativ kann jedes dritte Statorblech unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten umfassen. Alternativ kann jedes vierte Statorblech unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten umfassen. Alternativ kann jedes fünfte Statorblech unmagnetisiertes magnetisierbares Material zwischen umlaufend nebeneinanderliegenden Dauermagneten der ersten Vielzahl von Dauermagneten umfassen.
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Optional umfasst das unmagnetisierte magnetisierbare Material axial geschichtete Materiallagen.
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Optional umfasst der Stator radial äußere und radial innere Abschnitte, wobei das unmagnetisierte magnetisierbare Material einen Teil des radial inneren Abschnitts bildet, wobei der radial innere Abschnitt an dem radial äußeren Abschnitt befestigt ist. Die erste Vielzahl von Dauermagneten kann einen Teil des radial inneren Abschnitts bilden.
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Optional erstreckt sich das unmagnetisierte magnetisierbare Material durch die erste Vielzahl von Dauermagneten. Das unmagnetisierte magnetisierbare Material kann sich radial und/oder umlaufend durch die erste Vielzahl von Dauermagneten erstrecken. Das unmagnetisierte magnetisierbare Material kann mindestens einen der Dauermagnete in eine Vielzahl von Dauermagnetabschnitten teilen.
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Optional ist das Magnetgetriebegerät ein Motor/Generator, und der zweite Rotor ist eine Eingangs-/Ausgangswelle des Motors/Generators.
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Der erste Rotor kann eine zweite Vielzahl von Dauermagneten umfassen, und der erste Rotor kann eingerichtet sein, um mit dem zweiten Rotor auf eine Magnetgetriebeart in Wechselwirkung zu stehen. Die Wicklungen können eingerichtet sein, um magnetisch mit der ersten oder fundamentalen Oberwelle des Magnetfelds der zweiten Vielzahl von Dauermagneten zu interagieren.
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Optional hat die erste Vielzahl von Dauermagneten eine jeweilige erste Anzahl von Polpaaren, und die zweite Vielzahl von Dauermagneten hat eine jeweilige zweite Anzahl von Polpaaren, wobei das mindestens eine Polstück eingerichtet ist, um die Magnetfelder der ersten und zweiten Vielzahl von Dauermagneten zu modulieren, um gegenseitig übereinstimmende Polpaare zu bilden, wodurch magnetisches Koppeln und Momentübertragung zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Dauermagneten ermöglicht wird, und wobei die Wicklungen eingerichtet sind, um magnetisch mit der ersten oder fundamentalen Oberwelle des Magnetfelds der zweiten Vielzahl von Dauermagneten zu koppeln.
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Der erste und der zweite Rotor können konfiguriert sein, um zwischeneinander Drehmoment auf eine Magnetgetriebeart zu übertragen. Optional ist der erste Rotor mechanisch mit einer einer Eingangs- oder Ausgangswelle gekoppelt, und der zweite Rotor ist mechanisch mit der anderen einer Eingangs- oder Ausgangswelle gekoppelt.
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Figurenliste
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Spezifische Ausführungsformen, in welchen die Erfindung verkörpert ist, sind unten nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
- 1 eine axiale Ansicht eines Motors/Generators des Stands der Technik ist.
- 2 eine axiale Ansicht einer Ausführungsform eines Stators für ein Magnetgetriebegerät ist.
- 3 eine andere axiale Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Stators für ein Magnetgetriebegerät ist.
- 4 eine axiale Ansicht diverser Ausführungsformen eines Teils eines Stators für ein Magnetgetriebegerät ist.
- 5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Stators für ein Magnetgetriebegerät ist.
- 6 eine axiale und eine radiale Ansicht einer Ausführungsform eines Statorblechpakets ist.
- 7 eine radiale Ansicht des Statorblechpakets der 6 ist, die Dauermagnetausführungsformen aufweist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Strom, der durch Wicklungen eines Stators läuft, resultiert aufgrund von Leiterwiderstand in Kupferverlusten. Wie ein Fachmann verstehen würde, sind Kupferverluste ein unerwünschter Verlust von Energie als Hitze, und das führt dazu, dass die Temperatur der Wicklungen beim Betrieb steigt. Kupferverluste in den Statorwicklungen sind proportional zum Quadrat des Stroms, und daher werden die Verluste bei hohen Strömen zunehmend signifikant. Eine Art des Reduzierens von Kupferverlusten ist das Reduzieren der „Stromdichte“ durch Erhöhen des Kupferquerschnitts für einen gegebenen erforderlichen Strom in jeder Statornut. Eine solche Änderung erhöht jedoch die Masse und die Kosten des Stators und würde notwendigerweise tieferen Nuten erfordern, falls der Außendurchmesser des Stators gleich bleiben soll. Solche tiefen Nuten würden auch erfordern, dass der Rotordurchmesser verringert wird (aufgrund einer Erhöhung der Statorstärke), wodurch der aktive Luftspaltbereich („Shear Airgap“) zum Erzeugen von Drehmoment unerwünscht verringert wird.
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Eine andere Art des signifikanten Verringerns von Kupferverlusten ist das Verringern des Stroms, eine solche Verringerung des Stroms ohne irgendwelche andere Änderungen würde jedoch in einer Verringerung des Drehmoments in einem Magnetgetriebegerät, das die Statorwicklungen aufweist, resultieren. Um daher den verringerten Strom in den Wicklungen zu kompensieren, ohne das Drehmoment zu kompromittieren, muss das Drehmoment pro Ampere erhöht werden.
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In dem Kontext des Magnetgetriebemotors/-generators der 1, kann das Drehmoment pro Ampere durch Erhöhen des Ausmaßes des fundamentalen Flusses 114 von den inneren Magneten 104, die den Stator 110 erreichen, erhöht werden. Das Einführen eines hoch magnetisch durchlässigen Materials (Weicheisenzwischenpole) zwischen jedem einzelnen äußeren (Stator)-Magnet 112 resultiert in einem Pfad mit einem niedrigerem magnetischen Widerstand zwischen den inneren Magneten 104 und den äußeren Magneten 112, was eine Erhöhung der fundamentalen Komponente des inneren Magnetflusses, der den Stator 110 erreicht, bereitstellt und der Fluss, der die Wicklungen 103 verbindet, wird daher erhöht. Das bewirkt ein Erhöhen des Drehmoments pro Ampere, ohne den Strom erhöhen zu müssen. Da die Kupferverluste zu dem umgekehrten Quadrat des Drehmoments pro Ampere proportional sind, wird eine Verringerung der Kupferverluste bereitgestellt.
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Unter Bezugnahme auf 2, wird bei einer Ausführungsform ein hoch magnetisch durchlässiges Material (magnetisches Material, zum Beispiel Schichtstahl, wie Silizium-Eisen) zwischen den Magneten 112 des Stators 110 bereitgestellt, um eine radiale Brücke 202 zu bilden. Das magnetische Material zwischen den Magneten 112, das von der radialen Brücke 202 bereitgestellt wird, verringert den magnetischen Widerstand des Magnetkreises von den inneren Magneten 104 zu dem Stator 110, und daher nimmt das Flusskoppeln des Kreises zu. Durch Einführen eines „Fußes“ 204 zu der radialen Brücke 202, wie in 2 gezeigt, kann der fundamentale Fluss in dem Stator 110 weiter erhöht werden. Der Fuß 304 wirkt, um den Fluss von dem Luftspalt zwischen dem Stator 110 und dem modulierenden Rotor 106 zu „sammeln“ und den Fluss zu den Wicklungen 103 zu lenken. Man kann sich den Fluss als das Produkt der Luftspalt-Flussdichte und der Fläche von Fluss „sammelndem“ Material vorstellen. Der Fuß 204 fügt eine zusätzliche Fläche aus Material mit niedrigem magnetischem Widerstand gegenüber dem Luftspalt hinzu, um den Fluss durch die radiale Brücke 202 zu lenken, die wiederum den Fluss in den Hauptkern/Zahnkörper 203 der Wicklungen 103 lenkt, um mit den Wicklungen 103 zu verbinden. Dieser Fluss würde anderenfalls potenziell zu dem benachbarten Magnetpol zurück lecken, ohne mit den Wicklungen 103 zu verbinden, oder der Fluss hätte eine Route durch die Dauermagnete 112, die einen Pfad mit hohem magnetischen Widerstand aufweisen, da die Dauermagnete eine Permeabilität ähnlich wie Luft haben, nehmen können. Der Fuß 204 erhöht daher die Flussmenge, die mit den Wicklungen 103 verbindet.
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Wie in 2 gezeigt, kann das hoch magnetisch durchlässige Material zwischen den Magneten 112 des Stators 110 eine radiale Brücke aus Material mit hoher Durchlässigkeit sein. Eine solche Brücke wird zwischen benachbarten Magneten 112 platziert. Die radiale Brücke mit hoher Durchlässigkeit könnte zum Beispiel aus einem magnetischen Material wie geschichtetem Elektrostahl oder einem weichmagnetischen Kompositmaterial hergestellt werden. Die radiale Brücke mit hoher Durchlässigkeit könnte zwischen jedem individuellen Magnet 112 oder zwischen jeden zweiten, dritten Magnet 112 oder Magnet 112 mit einer anderen Nummer platziert werden.
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Unter Bezugnahme auf 3 kann sich bei einer Ausführungsform der „Fuß“ 204 der Figur weiter erstrecken, um eine umlaufende Brücke 302 an der Basis der Statormagnete 112 zu vervollständigen. Das resultiert in den Magneten, die in einem „Käfig“ aus Stahl sitzen, wie in 3 gezeigt. Die umlaufende Brücke 302 wird am besten an größere Maschinen angewandt, bei welche, die Größe der Brücke im Vergleich zu der Magnetgröße relativ klein gemacht werden kann. Herstellungstoleranzen begrenzen die Brücke 302 auf einen Absolutwert von etwa 0,4 mm, so dass Maschinen, bei welchen die verwendeten Magnete eine Polbreite kleiner als etwa 5 mm haben, für diese Technik nicht geeignet sind.
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Ein Vorteil der umlaufenden Brücke 302 der 3 ist, dass, während die radialen Zwischenpolabschnitte (radiale Brücken 202) des Stators 110 miteinander umlaufend an der Bohrung der Anordnung von Magneten 112 verbunden sind, verbesserte mechanische Robustheit während der Herstellung bereitgestellt wird. Auf diese Art werden die radialen Abschnitte (radialen Brücken 202) während der Herstellung verstärkt, und die Magnetkräfte werden von einer stärkeren Struktur getragen (3 zeigt die umlaufenden Brücken 302, die eine volle Brücke über den Magneten 112 bereitstellen). Außerdem wird der fundamentale Fluss in dem Stator 110 weiter erhöht, während das magnetische Material die Magnete 112 umgibt.
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Die Magnete 112 können ein einziges Teil (in der X-Y-Ebene, wobei die Z-Achse eine Rotationsachse der Vorrichtungsrotoren 102, 106 definiert) sein. Bei einer Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, bestehen die Magnete 112 aus mehreren Teilen 112a bis 112i.
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Die Magnete 112 können in eine „Tasche“ oder „Box“ des hoch magnetisch durchlässigen Materials des Stators 110, wie in 3 gezeigt, ohne das Verwenden von Klebstoff eingesetzt (der Klebstoff könnte später in einem einzigen Vorgang für alle Magnete eingebracht werden). Dank der steifen „Box“, die die Magnete enthält, kann ein Mittel von Reaktionskräften durch ein Dämpfungsmedium verwendet werden, um mechanisches Dämpfen bereitzustellen.
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Der Stator 110 könnte, wie in 5 gezeigt, geschichtet sein. Die radialen Brückenabschnitte des Stators 110 können Teil des Hauptblechpakets (das den Eisenrückschluss, Zähne usw. aufweist) oder von diesem getrennt sein.
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Die Statorbleche können durch Stanzen, durch LASER oder durch Drahterosion oder irgendein beliebiges anderes Verfahren, das den Herstellern elektrischer Maschinen bekannt ist, erzeugt werden.
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Bei einer Ausführungsform kann der Stator 110, wie in 6 gezeigt, ein Blechpaket sein. 6 zeigt ein oberes Statorblech B und ein Statorblech A, die beide einen oberen Abschnitt 602 (der dem oberen Statorblech B entspricht) und einen unteren Abschnitt 604 haben. Der untere Abschnitt 604 hat die „Taschen“ oder „Boxen“ für die Dauermagnete 112. Die linke Seite der 6 zeigt eine radiale Ansicht der Statorbleche A und B. Unterschiedliche Statorblechformen können gestanzt werden, um einen Stapel von Blechen zu erzeugen, wobei die radialen Brückenmerkmale (radiale Brücken 202 und umlaufende Brücken 302, die in dem Statorblech A vorliegen) nur in einem Anteil der kompletten Stapellänge vorhanden sind, das heißt, dass die Bleche mit Brückenmerkmalen (A) axial und/oder umlaufend verschachtelt sind (siehe zum Beispiel die 5 bis 7).
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7 zeigt jedes vierte Blech (auf der linken Seite der 7) und jedes fünfte Blech (auf der rechten Seite der 7), die Brückenmerkmale haben. 7 zeigt auch, dass die Dauermagnete 112 ein einziges Teil (linke Seite) sein können, oder, bei einer Ausführungsform der Dauermagnete 112, segmentiert oder geschichtet (rechte Seite) sein können. Man sieht, dass die Bleche oder Segmente des Dauermagnets 112 in die axiale Richtung stärker sind als die Bleche des Stators 110. Wie auf der rechten Seite der 7 gezeigt, können der Stator 110 und die Magnete 112 derart sein, dass jeder Dauermagnet nur ein entsprechendes Statorblech (A) mit einem Brückenmerkmal hat, dass jeder Dauermagnet jedoch mehrere entsprechende Statorbleche (A) mit einem Brückenmerkmal haben kann.
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Für den Stator 110 sind die Blechbrücken vorhanden, um den fundamentalen Fluss, der den Stator 110 erreicht, zu steigern. Bekannte Statoren erfordern keine solchen Brücken, da sie keine Magnete auf sich montiert haben, was den effektiven Luftspalt zwischen den Magneten, die fundamentalen Fluss bereitstellen, und dem Stator, der die Wicklungen trägt, erhöht. Dieser Ansatz erlaubt es, Magnete an dem Stator sicher ohne Hinzufügen eines effektiv großen Luftspalts in dem Magnetkreis zu befestigen, da die geschichteten radialen Stahlbrückenabschnitte einen Pfad mit niedrigem magnetischen Widerstand an dieser Stelle in dem Magnetkreis bereitstellen. Mit anderen Worten wird der Luftspalt in dem Magnetkreis anhand der radialen Brücken 202 verringert, und wird weiter verringert, wenn die umlaufenden Brücken 302 ebenfalls verwendet werden. Das ist fundamental anders als bei existierender PDD-Statortechnologie, und keine andere herkömmliche Statortechnologie verwendet Magnete auf der Bohrung des Stators.
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Wie in 4 gezeigt, kann ein getrenntes Blech mit inneren Brücken 402, äußeren Brücken (umlaufenden Brücken 302 und äußeren Brücken 404) und radialen Brücken 202 ähnlich denen, die in 4 gezeigt sind, hergestellt werden, und die Magnete können in dieses Bauteil eingesetzt werden. Diese Unterbaugruppe könnte dann an dem Statorblechstapel in einem späteren Zeitpunkt angebracht werden.
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Die folgenden Vorteile werden verwirklicht:
- • Erhöhter fundamentaler Fluss aufgrund von Weicheisenzwischenpolen zwischen Magneten, die als radiale Brücken 202 und optional auch als umlaufende Brücken 302 gebildet sind. Als ein Resultat des erhöhten fundamentalen Flusses, wird eine Verringerung des Kupfervolumens bereitgestellt, während das Drehmoment pro Ampere erhöht wird, so dass die Größe der Wicklungen, die erforderlich ist, um dasselbe Drehmoment zu erzielen, verringert wird. Ferner wird die Effizienz der Maschine verbessert, indem a) Flusslecken aufgrund des verbesserten Magnetkreises minimiert wird, und b) weniger Strom (aufgrund des erhöhten Drehmoments pro Ampere) erforderlich ist, was die Kupferverluste verringert.
- • Eine Maschine mit verringerter axialer Länge kann bereitgestellt werden. Indem der Fluss von der Maschine, die hier offenbart ist, erhöht wird, wird die erforderliche Menge an Kupferwicklung verringert, während dieselbe Leistung erzielt wird. Weniger Kupferwicklungen bedeutet, dass die Spaltfläche in dem Stator ebenfalls verringert werden kann, wodurch ein Stator mit verringerter radialer Stärke bereitgestellt wird. Für Anwendungen, bei welchen der Außendurchmesser der Maschine vorgegeben ist (das heißt nicht erhöht werden kann), erhöht das Vorliegen eines dünneren Stators (verringerte axiale Stärke) den Innendurchmesser des Stators. Das stellt einen größeren Durchmesser für die Dauermagnete 112 als von einem stärkeren Stator bereitgestellt würde, bereit. Wie der Fachmann verstehen würde, hängt das Drehmoment, das von einem Magnetgetriebegerät erzeugt wird, von der Luftspaltscherbeanspruchung (die durch die erzielbare Luftspaltflussdichte bestimmt wird), der Fläche des Luftspalts und der „Drehmomentstütze“, das heißt der Luftspaltscherbeanspruchung multipliziert mit der Entfernung, auf der sie ausgehend von der Wellenachse wirkt, ab. Mit dem Erhöhen des Durchmessers für die Dauermagnete 112, wird die Drehmomentstütze erhöht, und die Fläche pro Längeneinheit wird ebenfalls erhöht. Die axiale Länge der Maschine kann folglich verringert werden, während mindestens äquivalente Leistung einer längeren Maschine bereitgestellt wird.
- • Klebstoffe sind nicht erforderlich (nur Spaltenfüllmedium zwischen Magneten und Seitenwänden von Blechen), da die radialen und umlaufenden Brücken die Magnete 112 sicher halten.
- • Magnete können in Spalte, die von den radialen und umlaufenden Brücken (die „Tasche“ oder „Box“) gebildet werden, zur Herstellung mit hoher Geschwindigkeit „aufgegeben“ werden.
- • Mehrrichtungssegmente der Magnete, wie in 4 gezeigt, können ohne Befürchten, dass ein Magnet in den Luftspalt (aufgrund dürftiger Klebstoffeigenschaften oder eines menschlichen Fehlers bei der Herstellung) eintritt, eingesetzt werden. Das verringert Verluste beträchtlich, insbesondere in großen Maschinen mit großen Magnetquerschnittflächen.
- • Die Magnetbeschichtungsspezifikation kann verringert werden, da die Magnete mit einer Standard-Vakuum-Druckimprägnierungs- (Vacuum Pressure Impregnation)-Vorgehensweise ausreichend geschützt werden können. Bei früheren Maschinen wird eine zusätzliche Schutzbeschichtung (wie Ni-Cu-Beschichtung oder Epoxidbeschichtung) typischerweise auf Dauermagnete aufgebracht, da solche Magnete exponiert sind. Wenn solche Magnete an eine Statoroberfläche gebondet sind, ist die Stärke der Verbindung nur so gut wie das Haften der Schutzbeschichtung auf dem Magnet. Bei der hier offenbarten Maschine, ist keine Schutzbeschichtung erforderlich, da die Magnete dank eines sicheren „Käfigs“, der durch die radialen Brücken 202 und die umlaufenden Brücken 302 gebildet wird, geschützt sind. Die herkömmliche VPI-Vorgehensweise kann dann verwendet werden, um die Magnete in die Struktur zu bonden, während ausreichend Korrosionsschutz bereitgestellt wird. Der Fachmann würde die Einzelheiten einer herkömmlichen VPI-Vorgehensweise verstehen.
- • Die Magnete werden vor Beschädigung während der Herstellung geschützt, und die Magnete werden vor Beschädigung durch einen beliebigen Fremdkörper, der in den Luftspalt eintritt, geschützt. Ein solcher Schutz wird von dem sicheren „Käfig“ bereitgestellt, der von den radialen Brücken 202 und den umlaufenden Brücken 302 gebildet wird.
- • Verbesserter Wärmekontakt mit dem Stator 110 und daher verringerter Wärmewiderstand zwischen Magnet und Kühlmittel. Das resultiert in niedrigeren Betriebstemperaturen und daher höherem Magnetfluss und/oder Auswahl einer Magnetkategorie mit niedrigerer Koerzitivfeldstärke (billiger) mit verringertem Gehalt an schweren Seltenerdeelementen (das heißt Dysprosium).
- • Anwendbar an gestanzte Teile, LASER-Teile usw. Es wird daher eine Lösung mit hohen Stückzahlen bereitgestellt.
