EP2332236A2 - Rotor für eine elektrische maschine sowie verwendung desselben und vorrichtung und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Rotor für eine elektrische maschine sowie verwendung desselben und vorrichtung und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number
EP2332236A2
EP2332236A2 EP09778872A EP09778872A EP2332236A2 EP 2332236 A2 EP2332236 A2 EP 2332236A2 EP 09778872 A EP09778872 A EP 09778872A EP 09778872 A EP09778872 A EP 09778872A EP 2332236 A2 EP2332236 A2 EP 2332236A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
main body
mounting flange
rotor main
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09778872A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Schottdorf
Franz Weissgerber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pro Diskus AG
Original Assignee
Pro Diskus AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pro Diskus AG filed Critical Pro Diskus AG
Publication of EP2332236A2 publication Critical patent/EP2332236A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793—Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates generally to electrical machines, and more particularly to rotors for electric machines.
  • Electric machines both in the form of electric motors and generators, are increasingly being used in areas of alternative power generation and supply.
  • conventional electrical machines u.a. due to size, weight and efficiency in many cases not suitable.
  • the patent DE 10 2006 036 707 B3 discloses a carrier ring made of fiber-reinforced plastic with cutouts for insertion of permanent magnets.
  • One or more carrier rings can form a rotor construction.
  • FIG. 1 of US 4,674,178 shows a rotor hub having a recess comprising a body of cured fibrous material.
  • the body fills the depression and is cylindrical.
  • the body is formed by winding a fiber, such as a carbon fiber, in a curable resin, such as an epoxy, around the rotor structure.
  • the side plates are formed of a suitable magnetic material.
  • the rotor hub center portion is formed of a magnetic material, but may be formed of a non-magnetic material.
  • the fastening flange is not made of fiber composite material, but only certain components of the rotor hub are formed of hardened fiber material.
  • Fig. 14 shows an overview diagram of such conventional methods from Neitzel and Mitschang. The diagram is divided on the Horizontal axis the shape complexity of a fiber-plastic composite and on the vertical axis an approximate component size.
  • the diagram in FIG. 14 provides information about component types and processing methods.
  • the shape complexity of round or oval tubes is low, but their component size can vary from small to large.
  • the fiber processing methods flow forming and injection molding are increasingly used in components of high shape complexity and small to medium size components, whereas the resin injection method according to Neitzel and Mitschang is more likely to be selected with high shape complexity and large component size.
  • the resin injection method according to Neitzel and Mitschang is more likely to be selected with high shape complexity and large component size.
  • a disadvantage of all processes is the processing costs and the high energy requirement, for example, when using an autoclave for curing fiber-plastic composites.
  • Object of the present invention is to overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art.
  • a rotor for an electric machine is provided with a rotor main body made of
  • Fiber composite material exists. There is also an on the
  • Rotor main body arranged mounting flange
  • Fiber composite material Preferably, the
  • the mounting flange may be arranged flat on a front and / or a rear side of the rotor main body.
  • the rotor is cylindrical and the front side thereof is a circular surface, i. the cylinder cover, which is also the circular back, i. the cylinder bottom, opposite.
  • the ratio of rotor main body diameter to rotor main body thickness is high, i. the rotor main body is advantageously flat and therefore lighter in weight.
  • a mounting flange can be arranged on the front and / or rear of the rotor.
  • the attachment flange preferably increases the thickness of the rotor main body toward the center thereof.
  • the mounting flange may be configured to transmit torque from the rotor main body to the shaft disposed on the mounting flange. This results in an assembly of preferably interconnected components, wherein the Components include the rotor main body, the mounting flange and the shaft.
  • the mounting flange may be formed positively with the shaft.
  • the shaft Preferably, the
  • Fit e.g., press fit
  • a backlash e.g., backlash
  • mechanical wear and losses e.g., mechanical wear and losses
  • At least one fiber of a fiber material forms the rotor main body and the mounting flange.
  • the at least one fiber is wound, laid, tensioned, or otherwise arranged so that a solid such as the rotor main body and / or the fixing body can be integrally formed.
  • the rotor main body and / or the mounting flange can have high stability. If the rotor main body and the mounting flange are in common with each other, e.g. formed integrally, so preferably an additional connection operation of two components can be avoided and a solid cohesion and rapid production can be achieved.
  • Mounting flange at least one component, which is formed from plate-like fiber composite semi-finished product.
  • the mounting flange is formed from one or more flat stacked components.
  • a component is a generic component that is easy and quick to produce.
  • Under plate-like fiber composite semi-finished product is preferably understood to mean a plate formed from fiber composite raw material, which can be easily brought into a desired shape by conventional machining processes.
  • the advantage of fiber composite semi-finished products is the saving of fiber composite manufacturing tools, knowhow, and infrastructure.
  • the finishing process from the fiber composite semi-finished product to the mounting flange is advantageously short, inexpensive and can be handled with current machine tools.
  • Under plate-like fiber composite semi-finished product are preferably also prefabricated rods, spars, pipes, mats and sandwich panels, each having fiber composite material to understand.
  • the at least one fiber forms a thickening towards the center of the rotor.
  • a thickening towards the center of the rotor is produced.
  • the thickening can form a mounting flange.
  • the present invention provides a method for producing a rotor according to the invention and uses of the rotor according to the invention.
  • 3a shows an enlarged portion of a
  • Fig. 3b shows an enlarged portion of a
  • 4a is a side view of a rotor main body with cover layers
  • 4b is a side view of a rotor main body with a mounting flange
  • Fig. 10a further storage devices, and 10b
  • Fig. 11 shows a "negative mold for manufacturing rotor
  • Fig. 12 shows a further negative mold for
  • Rotor manufacture 13 is a flowchart for various methods of production
  • Fig. 14 is a diagram according to the prior art
  • Fig. 16 is a hybrid system
  • 17a shows an electrical circuit arrangement of a and 17b motor-generator device.
  • the rotor main body may include one or a plurality of centrally disposed to the center of the rotor main body shots.
  • the rotor may comprise a plurality of magnets, which are arranged in at least one of the receptacles, wherein at least two magnets are arranged in at least one of the receptacles.
  • at least one of the magnets is a permanent magnet.
  • the material of the magnet has rare
  • the material of the magnet can have neodymium and / or a chemical compound with neodymium.
  • the material of the magnet may additionally or alternatively the chemical Compound neodymium-iron-boron or samarium-cobalt include.
  • the centrally arranged receptacles are holes passing through the rotor main body.
  • At least one cover layer is provided, wherein the at least one cover layer may be arranged on the rotor main body such that the magnets arranged in the central receptacles are at least partially covered.
  • At least one of the cover layers may have fiber composite material.
  • the magnets are covered in such a way by at least one of the cover layers that they are not removable from the recordings.
  • At least one cover layer is arranged on a front surface and / or a rear surface _ of the rotor main body.
  • the fiber composite material of the rotor can be carbon
  • Epoxy resin and / or polypropylene Epoxy resin and / or polypropylene.
  • At least one fiber for the fiber composite material may be designed to be laid in / on a forming means. It can also be provided that the semifinished product comprising fiber composite material for forming the rotor main body is used. Preferably, at least one fiber for the fiber composite material is designed such that it is placed in / on a shaping means.
  • the invention provides the use of the rotor in an electrical machine as a drive for an air, water or land vehicle 1 or a generator in a power generating device before.
  • Power generation apparatus may include wind and hydro power plants and / or be configured to convert rotational forces generated by a vehicle and / or torques into electrical energy.
  • the invention provides a designed as a hub motor and / or generator for a vehicle electrical machine.
  • a rotor for an electric machine is provided with a rotor main body made of fiber composite material.
  • a mounting flange disposed on the rotor main body may also be made of fiber composite material.
  • the rotor main body and the mounting flange are integrally formed of fiber composite material and collectively referred to as a rotor.
  • the mounting flange may be arranged flat on a front and a rear side of the rotor main body.
  • the rotor is cylindrical and the front side, ie the cylinder cover, a circular surface which is opposite to the likewise circular rear side, ie the cylinder bottom.
  • the ratio rotor main body diameter to rotor main body thickness is high, ie the rotor main body is advantageously flat and therefore has a low Weight.
  • a mounting flange can be arranged on the front and / or rear of the rotor.
  • the attachment flange preferably increases the thickness of the rotor main body toward the center thereof.
  • the mounting flange may be configured to transmit torque from the rotor main body to the shaft disposed on the mounting flange. This allows e.g. an assembly of preferably interconnected components, wherein the
  • Components include the rotor main body, the mounting flange and the shaft.
  • the mounting flange may be formed positively to the shaft.
  • At least one fiber of a fiber material may be the
  • Rotor main body and the mounting flange form.
  • the at least one fiber is wound, laid, tensioned, or otherwise arranged so that a solid such as the rotor main body and / or the fixing body can be integrally formed.
  • the mounting flange may comprise at least one component which is formed from plate-like fiber composite semi-finished product.
  • the mounting flange is formed from one or more flat stacked components.
  • a component is an easily available, simply constructed component which can be produced easily and quickly.
  • Under plate-like fiber composite semi-finished product is preferably understood to mean a plate formed from fiber composite raw material, which can be easily brought into a desired shape by conventional machining processes.
  • the finishing process from the fiber composite semi-finished product to the mounting flange is advantageously short, inexpensive and can be handled with current machine tools.
  • Under plate-like fiber composite semi-finished product may also or alternatively be prefabricated rods, spars, pipes, mats and sandwich panels, each of which may comprise fiber composite material understood.
  • the at least one fiber towards the center of the rotor can form a thickening.
  • a natural thickening towards the center of the rotor is produced.
  • the thickening can form a mounting flange.
  • the at least one fiber can be guided as a loop around the at least one receptacle and thereby leave at most one side of the at least one receptacle free.
  • a loop so leads around a receptacle, which has four sides, for example, that three of these sides are looped.
  • the at least one fiber can at least partially wrap around at least two adjacent receptacles.
  • the rotor main body may comprise at least one flange hole and / or a central shaft receiving and / or shaft passage, which may be at least partially wrapped by at least one fiber.
  • the at least one fiber may at least partially wrap around the circumference of the rotor main body.
  • the at least one fiber wraps around at least two locations of the rotor main body, wherein a location includes a receptacle, a central shaft receptacle, a flange hole or a specific area of the rotor main body.
  • a location includes a receptacle, a central shaft receptacle, a flange hole or a specific area of the rotor main body.
  • the at least one fiber comprises an endless fiber and / or piecewise thickening fibers.
  • the continuous fiber has the advantage that it is easy to work as a wound starting material.
  • thickening fibers allow the manufacture of a rotor main body of constant and uniform thickness.
  • a disk-shaped rotor main body is formed by at least one fiber
  • a natural material thickening to the center of the rotor main body may form a hub, a mounting flange or a shaft connection.
  • at least one flange hole can serve as a balancing means for the rotor main body, in particular if it is disc-shaped.
  • a method of manufacturing a rotor for an electric machine includes making a rotor main body as a rotor only of fiber composite material, and disposing a mounting flange made only of fiber composite material on the rotor main body.
  • a rotor-shaft assembly for an electric machine which has a shaft and a rotor arranged on the shaft with a Comprising fiber composite material having rotor main body, wherein the shaft and the rotor main body are coupled by means of at least one longitudinal pin connection.
  • the rotor-shaft assembly has a flange which is connected to the rotor main body, wherein the rotor main body and the flange are coupled by means of at least one of the longitudinal pin connections with the shaft.
  • the longitudinal pin connection comprises at least one longitudinal pin made of a predetermined material, which is exchangeable with another longitudinal pin.
  • the predetermined material may be an elastic material.
  • the longitudinal pin connection shears the at least one longitudinal pin at high torque.
  • the longitudinal pin connection allow startup and / or brake slip and / or mechanical damping.
  • a hybrid system is provided with an engine unit or other rotary drive unit, a gear unit and an electric motor unit with a shaft, wherein the gear unit, the torque of the engine unit or other rotary drive unit with the torque of
  • Electric motor unit summed and the electric motor unit comprises at least one fiber composite material having rotor, which is coupled by a longitudinal pin connection to the shaft of the electric motor unit.
  • the longitudinal pin connection for coupling the rotor main body to the shaft may comprise at least one longitudinal pin of a predetermined material, which is exchangeable against a longitudinal pin of another predetermined material.
  • the predetermined Material be an elastic material.
  • the longitudinal pin connection shears off at high torque.
  • an embodiment of the hybrid system is provided which allows startup and / or brake slip and / or mechanical damping.
  • a method for producing a rotor-shaft arrangement comprises the following steps: providing a rotor main body comprising fiber composite material
  • a rotor-shaft arrangement described above, a hybrid system described above and / or an electric machine described above as and / or for a drive for an air, water or land vehicle or as a generator in a power generating device is provided the power generating device comprises wind and hydro power plants.
  • a storage arrangement with a rotatably arranged on a rotational axis rotor of fiber composite material and at least one rotor bearing provided, which is in a radially spaced from the axis of rotation of the region in operative connection with the rotor.
  • at least one of the bearings and in particular two bearings can be in operative connection with a radially outer region of the rotor. It can also be provided that at least two of the bearings on different sides of the rotor are in operative connection with this.
  • at least one of the bearings is operatively connected to the shaft.
  • at least one of the bearings is provided on or within a stator of the electric motor. At least one of the bearings, which is operatively connected to a radially outer region of the rotor, may be a sliding bearing.
  • a magnetic bearing may be provided.
  • magnets in particular permanent magnets, may be provided on or within the rotor for the magnetic bearing.
  • the magnetic bearing can be actively controlled.
  • a circular arrangement of a group of permanent magnets on or within the rotor and a corresponding circular arrangement of a group of external stationary permanent magnets or field coils in the vicinity of the rotor at repulsive field force exerts a radial centering effect on the rotor and relieved a radial bearing.
  • the shaft is supported by at least two bearings.
  • an electric machine with a stator, a rotor, a shaft and a bearing arrangement is provided.
  • a method of manufacturing a bearing assembly for an electric motor wherein a fiber composite rotor, shaft, and rotor bearing is provided, and wherein the rotor, shaft, and rotor bearing are arranged such that the rotor is rotatably disposed about an axis of rotation and wherein the at least one rotor bearing is in operative connection with the rotor in a region spaced radially from the axis of rotation.
  • a use of the storage device described above is provided in an electric machine as a drive for an air, water or land vehicle or as a generator in a power generating device, in particular in wind and hydroelectric power plants.
  • a method of manufacturing a fiber composite rotor having a rotor main body for an electric motor comprising the steps of: combining fibers of a fiber material with a matrix into a fiber amount, introducing the fiber amount with diffused fibers into one of the shapes of the fibers Rotor main body corresponding negative mold, compressing the introduced in the negative mold amount of fiber and
  • the fibers of the fiber material are formed by cutting, cutting or the like of an endless fiber into fiber parts of a certain length.
  • these fiber parts are combined with a matrix.
  • the matrix is preferably a binder or bonding agent that forms certain advantageous physical and mechanical properties in connection with the fibers.
  • a matrix may be selected, for example, from the group of thermosets (for example unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins) or from the group of thermoplastics (for example polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone).
  • thermosets for example unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins
  • thermoplastics for example polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone
  • Diffusely arranged fibers advantageously allow rapid and inexpensive processing, since no intermediate step for aligning or deliberately arranging the fibers is necessary.
  • the merging of the fibers with the matrix occurs either before the
  • the curing of the fiber mixture is preferably a process that causes a phase transition of the matrix from liquid to solid.
  • this phase transition is irreversible and reversible for thermoplastics. Curing means in this case
  • the resulting after curing fiber composite component is hard or stiffened; Depending on the matrix and fiber type, it can have different mechanical and physical properties such as high toughness, low weight, electrical conductivity, high flexibility, etc.
  • the fiber composite material and / or the fiber may comprise carbon.
  • Carbon is a particularly lightweight and durable material that has many uses as fiber material
  • Forms can form and through interaction with one
  • Binder such a form permanently.
  • Carbon fiber composite material manufactured rotor main body is light and can still withstand acting forces and moments.
  • the amount of fiber can be heated by means of a microwave source.
  • the fiber composite material comprises carbon
  • the electrical conductivity of carbon may be used to be heated by a microwave source. This has the advantage over conventional autoclave processes of reduced energy requirements to cure the fiber mixture.
  • the amount of fiber may preferably be below a predetermined pressure during heating by a microwave in a negative mold, or the amount of fiber was pressed under predetermined pressure before being heated in the negative mold.
  • a predetermined pressure rather than a negative mold, may be caused by the gas pressure surrounding the fiber. This has the advantage that the amount of fiber reaches a high density of material and thereby low volume.
  • the material of the Negative form also fiber composite material and in particular carbon has.
  • a negative mold for producing a rotor main body wherein at least one fiber is in or on the negative mold and a binder or connecting means interconnects portions of the at least one fiber.
  • An electric machine may include a stator and a rotor including the rotor main body according to any one of the above solutions.
  • such an electric machine is a pancake electric motor / generator with permanently excited rotor and serves as a drive for an air, water or land vehicle or as a generator in a power generating device, wherein the power generating device according to a Au Installationsform wind and hydroelectric plants comprises.
  • FIG. 1 shows an electric machine including a stator 102 and a rotor main body 104.
  • the rotor main body 104 may be disk-shaped, cylindrical, frusto-conical or double-frusto-conical.
  • a mounting flange may be arranged on the rotor main body 104, wherein an arrangement of the rotor main body 104 with a mounting flange as a rotor is referred to.
  • FIG. 1 shows two magnets 106 visible in the sectional view of the rotor main body 102, for example permanent magnets, of which a plurality of rings are arranged in or on the rotor main body 104, and stator windings (not shown) provided in the stator 102.
  • Fig. 1 shows a shaft 108, for example, by the Mounting flange with the rotor main body 104 is connected so that a rotational movement of the shaft 108 leads to a rotational movement of the rotor main body 104 and vice versa.
  • the shaft 108 may be, for example, a rod-shaped component made of solid material or a hollow cylindrical component, wherein the cross section of such a component may be completely or partially circular, rectangular, elliptical or toothed and is designed as a joint, hollow, gimbal or flexible shaft.
  • FIG. 1 illustrates two bearings 110 that radially support the shaft 108 so that the shaft 108 and associated rotor main body 104 are radially held in position even when rotated about its axis of rotation.
  • the magnets 106 mounted on the rotor main body 104 magnetically interact with the stator windings on the stator 102 to cause the rotor main body 100 and the shaft 108 connected thereto to rotate about the rotor axis.
  • the mode of action of the electric machine is reversed
  • Shaft 108 and its associated rotor main body 104 results in an electromagnetic interaction between the magnets 106 and the stator windings arranged on the rotor main body, whereby electric current is finally generated.
  • a rotor 104 as an external component surrounds a stator as an internal component.
  • Fig. 2 shows a rotor main body 200 provided in a disc shape and a predetermined thickness.
  • the material of the rotor main body 200 comprises fiber composite material, preferably carbon fiber composite material.
  • the rotor main body 200 further includes 172 (by way of example only) rectangular receptacles 202 centered around the rotation axis of the rotor main body 200 and close to the outer periphery thereof.
  • Centrally located flange holes 204 and the shaft passage 206 centrally located in the rotor main body 200 provide connection to a shaft (not shown).
  • the centrally arranged flange holes 204 are arranged between the centrally located shaft passage 206 and the close to the outer edge of the rotor main body 200 receptacles 202.
  • the number and arrangement of the flange holes 204 may depend in particular on forces and moments to be transmitted.
  • the rectangular receptacles 202 serve to receive magnets, in particular permanent magnets.
  • at least one magnet can be arranged in all, a plurality, in particular two, three, four, five, eight, eleven or 16, or in exactly one shot.
  • an arbitrary number of receptacles 202 are provided for the rotor main body 200, for example, just one shot, two, three, four, five, eight, 13, 16, 65 or 172 shots.
  • FIG. 3a shows an enlarged view of a partial region of a rotor main body 200.
  • the receptacles 302 on the outer edge of the rotor main body each receive a magnet 304.
  • the magnets 312 magnetically interact with the stator windings (not shown) disposed on the stator to thereby generate current (as far as the electric machine functions as a generator) or thereby initiate rotational movement of the rotor (if the electric machine works as a motor).
  • the north pole of the magnet 312 is denoted by N.
  • two smaller magnets 312, 314 are arranged alongside one another in the receptacles 302.
  • the smaller magnets 312, 314 are separately magnetized magnets.
  • the two smaller magnets 312, 314 have the total volume of one of the magnets 304 shown there. It is exploited the property that in the production of magnets smaller ferromagnetic body can be magnetized better than larger in the rule.
  • two smaller magnets usually have a higher magnetization than a comparable magnet whose volume corresponds to the sum of the volumes of the two smaller magnets when magnetized in the same magnetic field in the same way as the two smaller magnets.
  • the magnets located in a recording with the same total volume and the same total weight have a greater magnetization than a comparably produced, twice as large magnet in a receptacle, as for example in Fig. 3a see is.
  • a rotor with more powerful magnets with the same volume and weight can be provided. Because the rotor main body comprises fiber composite material, the weight of the rotor is further reduced as compared to an equally powerful conventionally manufactured rotor.
  • At least two magnets or similar formulations should also be understood to mean those arrangements in which at least two ferromagnetic bodies were magnetized as separate bodies, but then after their Magnetization or after a first magnetization process, which can be followed by further magnetization processes, are joined together to form a body, in particular by gluing together or other methods for joining objects.
  • the advantages of using magnets which have been magnetized as smaller bodies, which are shown here, also apply to such exemplary embodiments.
  • the north poles of two magnets 312, 314 always point either to the center or to the edge of the motor.
  • Other examples include
  • Arrangements in which the north poles of the two magnets in a receptacle point in different directions further include arrangements in which the magnets of a receptacle are not are arranged at their longitudinal edges, but adjacent to their short edge surfaces.
  • three, four or more smaller individual magnets are arranged in at least one receptacle. While in the example shown in Fig. 3b, the north pole of the magnets always points in different directions in adjacent photographs, examples are also included in which the north poles of the magnets always point in the same direction. Furthermore, examples may be provided in which the poles of the individual magnets are arranged arbitrarily directed.
  • Fig. 4a shows a rotor main body 402 and a shaft 404 in a side view.
  • the rotor main body 402 has rectangular receptacles 406, one of which can be seen in section above the line of symmetry.
  • cover sheets 412, 414 made of carbon fiber composite plate-like semi-finished product.
  • the cover layers 412, 414 cover the rectangular receptacles 406 and optionally arranged therein magnets, of which in the sectional view, a magnet 420 is visible.
  • the receptacles 406 of the rotor main body 402 are holes therethrough. It will be in the
  • the two cover layers 412 and 414 are attached to the rotor main body and prevent falling out of the magnets.
  • the cover layers 412, 414 comprise fiber composite material.
  • the receptacles 406 merely represent recesses that are not holes passing through the rotor main body. In such a case, it can be provided that only one cover layer 412 for fastening the magnets 420 to the rotor main body 402 is arranged.
  • Fig. 4b shows a mounting flange 400. Further, Fig. 4b shows a side view of the rotor main body 104 shown in Fig. 1 and a shaft 404.
  • the rotor main body 402 which is shown above the shaft 404 in sectional view, has a rectangular socket 406, as in Figs Fig. 1, on.
  • the cover layers 412 and 414 cover the rectangular receptacles 406 and magnets disposed therein, e.g. Permanent magnets, of which in the sectional view, a permanent magnet 420 is visible.
  • two inner and outer mounting flange disks 418 and 422 are arranged on the front side 408 and rear side 410 thereof.
  • the inner mounting flange disks 418 are attached directly to the rotor main body 402 by an adhesive (not shown), and have a smaller diameter than the rotor main body 402 and a larger diameter than the outer mounting flange disks 422.
  • the outer mounting flange disks 422 are in turn provided with an adhesive (not shown) each with one of them adjacent inner mounting flange 418 connected.
  • the mounting flange discs 418 and 422 are made of plate-like carbon fiber composite semi-finished components. The entire mounting flange establishes a positive and non-positive connection to the shaft 404.
  • the rotor main body 402 and / or the buildin 't Trents- can flange disks 418 and 422 have a rectangular, elliptical, annular cross section or the like.
  • the mounting flange disks 418 and 422 may be integrally formed with each other and disposed on the rotor main body 402, or the mounting flange disks 418 and 422 are integrally formed with the rotor main body 402.
  • the mounting flange disks 418 and 422 provide the rotor main body with an area and volume greater interface with the shaft 404, thereby enhancing the transmission of forces and moments between the rotor main body 402 and the shaft 404.
  • Fig. 5 shows a rotor 500. From the outside in turn in Fig. 5 can be seen: a rotor main body 502, a integrally formed with the rotor main body 502 frusto-conical mounting flange 504, provided in the mounting flange 504 shaft passage 506 with groove 508 embedded therein and a provided with a driving lug 510 shaft 512 in cross-sectional view.
  • the shaft 512 is disposed by suitable fit in the shaft passage 506 of the mounting flange 504.
  • the interchangeable the cam lug 510 engages the groove 508 and allows torques and forces to be transmitted between the shaft 512 and the rotor main body 502 so that the shaft 512, the rotor main body 502 and the mounting flange 504 engage in the same angular velocity at both can rotate through the double arrow 514 indicated directions of rotation.
  • FIG. 6 shows a section of a rotor main body 600.
  • Exemplary carbon fiber shims 602, 604, 606, 608, 610 are illustrated in the sector-shaped section of the rotor main body 600 shown in FIG.
  • a shaft feedthrough carbon fiber loop 602 passes around a shaft passage 612 and around a receptacle 614.
  • a mounting flange hole carbon fiber loop 610 passes around a mounting flange hole 616 and a plurality of receptacles 614.
  • a multi-receptacle carbon fiber loop 606, 608 guides around a plurality of receptacles 614.
  • Carbon fiber rings can be combined with each other, in series, alternately, according to a predetermined sequence pattern and, for example, by a continuous carbon fiber 618 can be realized.
  • the following fiber loop guides are possible: fiber loops are wound in eight, helical, or drum shape around one or more receivers 614 and / or one or more mounting flange holes 616 and / or the shaft bushing 612 and / or the outer edge of the rotor main body 600 or fiber loops are inserted into geodesic lines between two or more locations comprising one or more receptacles 614 and / or one or more mounting flange 616 and / or the shaft passage 612 and / or the outer edge of the rotor main body 600.
  • the fiber loops 606, 608 and 610 shown in Fig. 6 are drawn only schematically as closed, they may also be designed as opened on one side loops or at a position with overlapping parts of an endless fiber 618.
  • Such an endless carbon fiber 618 is supplemented at the outer peripheral portion of the rotor main body 600 with additional piece-wise carbon fibers to make a predetermined thickness of the rotor main body 600.
  • the endless carbon fiber 618 thickens the rotor main body 600 along its vertical axis to a natural hub.
  • FIG. 7 shows a rotor 700 of an electric machine and a hub 704 made of continuous carbon fiber.
  • the shaft passage formed by the hub 704 positively receives a shaft 702.
  • four holes are coupled with longitudinally disposed pins 706 disposed thereon.
  • Longitudinal pins may be, in particular, cylinder-pin-like, conical-pin-type or kerbwind-type longitudinal pins. Shaft and hub thus form a coupled connection.
  • the number and arrangement of the longitudinal pins 706 at the junction of shaft 702 and hub 704 may depend in particular on the forces and moments to be transmitted. In the example shown in Fig. 7, four longitudinal pins were used. However, any number of longitudinal pins can realize the pin connection, in particular a longitudinal pin, two, three, four, five, eleven or 18 longitudinal pins.
  • the material of the longitudinal pins 706 is elastic and shears off at high torque.
  • the longitudinal pins 706 provide on the one hand start-up, brake slip and rotational damping and on the other hand at the same time a safety function to protect the rotor 700 and the shaft 702 from excessive torque. In addition, it is possible to replace a worn longitudinal pin 706 with a new one.
  • FIG. 8 shows an electric machine 800.
  • a stator 801 surrounds a rotor main body 802.
  • the rotor main body 802 is formed integrally with a mounting flange 804 which is connected to a shaft 808 through a lug 806.
  • the driving lug 806 engages in a recessed into the mounting flange 810 a.
  • the shaft 408 is supported radially and / or axially on both sides of the stator 801 by two stationary rolling bearings 812.
  • the stator 801 in FIG. 8 includes electric stator coils (not shown) whose magnetic field interacts with a magnetic field of permanent magnets 814 arranged in an outer area of the rotor main body.
  • Permanent magnets 814 are disposed in hollow seats 817 of the rotor main body 802 and are closed to the outside by cover layers 816 and 818 disposed on both sides of the rotor main body 802.
  • the mounting flange 804 provides a large engagement surface for the driving lug 806 engaging in the groove 810, thereby enabling the transmission of forces and torques between the shaft 808 and the rotor main body 802
  • the mounting flange 804 allows, for example, a transmission of higher forces and moments, as in an in Fig. 1 shown in comparable dimensions running electrical machine 100 is possible.
  • the bearings 812 shown in Fig. 8 provide support for the shaft 808 and the rotor main body 802 connected thereto via the mounting flange 804. However, if only the bearings 812 are provided as the bearings, rapid rotation of the rotor main body 802 occurs without bearing in axial directions vibrations. It would be desirable to realize a bearing which ensures that the rotor main body 802 does not leave its axially provided position, in particular at its edges, during such rotational movement and / or in the event of vibrations, oscillations or similar movements.
  • Fig. 9a shows a schematic storage device.
  • a rotor 904 is connected to a shaft 902 via a suitable rotor-shaft arrangement.
  • the rotor 904 made of carbon fiber composite material in this case includes receptacles 906, 908 for magnets (not shown).
  • the rotor 904 is supported by two radial bearings 912, 914.
  • the radial bearings 912, 914 ensure that the shaft 902 and the rotor 904 attached thereto are held in their intended position in the radial direction R.
  • further bearings 916, 918 are provided according to the invention in the example shown in FIG. 9a, which support the rotor on both sides and provide axial support of the rotor 904.
  • the thrust bearings 916, 918 ensure that the rotor 904 and the shaft 902 connected thereto also at Operation of the electric machine are held in a predetermined axial position A.
  • Fig. 9b shows a bearing assembly with bearings 922, 924 supporting the shaft axially.
  • bearings 926, 928 are provided. These bearings 926, 928 are at a radially outer portion of the rotor 904 with this in operative connection.
  • bearings 926, 928 may be disposed in and / or on a stator (not shown). Such an arrangement of the bearings 926, 928 is particularly suitable for preventing vibration of the rotor from its axial position.
  • bearings 936, 938 are provided.
  • the outboard portion of the rotor 904 with this operatively connected bearing 936 and 938 support the rotor 904 in the axial and / or radial direction.
  • Fig. 9d shows another example of a storage arrangement.
  • a bearing 948 provided on the outer portion of the rotor supports the rotor 904 so as to axially support the rotor 904.
  • Another bearing 944 in turn supports the shaft 902 and its associated rotor 904 so as to be radially supported.
  • FIG. 10 a shows an inner side surface 1022 of a stator of an electrical machine 1000, a cross section 1024 the stator in the schematic representation shown, a shaft 1002, a rotor 1004 connected to the shaft, housings 1006, 1008 for magnets (not shown) in the rotor 1004 and inventively provided bearing 1012, 1014, 1016, 1018.
  • the shaft 1002 is doing supported radially by the provided bearings 1012, 1014.
  • bearings 1016, 1018 are provided in the example shown, which are arranged on the stator and support the rotor 1004 axially.
  • the radially supporting bearings 1012, 1014 may be rolling bearings and the axially supporting bearings 1016, 1018 may be plain bearings. Due to the arrangement in FIG. 10a, the rotor 1004 can be operated at a diameter of preferably about two meters, four meters, six meters and more, stable and with a small stator gap at high rotational speeds, so that a good magnetic interaction between the magnets and the Stator can be used.
  • the bearings 1012, 1014 realize a radial bearing of shaft 1002.
  • a magnetic bearing is preferably provided for the axial bearing of the rotor 1004.
  • further magnets 1030 and 1032 are arranged both on or in the rotor 1004 and on or in the stator.
  • the magnets 1030 mounted centrally on or in the rotor 1004 and the stationary magnets 1032 arranged correspondingly to these in the vicinity of the rotor 1004 act on one another in an attractive and / or repulsive manner.
  • a radial centering effect is additionally produced on the rotor 1004, so that the radially supporting bearings 1012, 1014 are relieved.
  • Another embodiment provides additionally or alternatively other equivalent storage "in front, for example, air bearings.
  • Fig. 11 shows a negative mold 1100 for rotor production.
  • the female mold 1100 is designed along a longitudinal section mirror symmetrical to the axis of symmetry 1102 and has a negative mold outer edge 1104, a carbon fiber recess 1106, the receptacles 202 (of Fig. 2) corresponding pins 1108, a carbon fiber recess 1106 and the mounting flange holes 204 (of Fig. 2) corresponding pins 1110 on.
  • Disposed in the center of the female mold 1100 is a washer 1112 corresponding to the shaft passage 206 (of Fig. 2).
  • the negative mold outer edge 1104, the pins 1108, the pins 1110 and the disk 1112 are integrally formed with the female mold 1100.
  • the material of the female mold 1100 is made of aluminum or carbon fiber composite material and can be closed by a negative mold closing lid (not shown).
  • Carbon fibers 1114 are used e.g. deposited, stretched or laminated by a fiber lay-off device (not shown) into the carbon fiber recess 306 according to a predetermined pattern.
  • Fig. 12 shows a negative mold 1200 for rotor production.
  • the negative mold 1200 is shown in cross section in FIG.
  • carbon fibers 1202 are shown lying in the negative mold 1200, also shown in cross-section.
  • the location and orientation of the carbon fibers 1202 in the negative mold 1200 is merely qualitative.
  • the carbon fibers 1202 may have any position and orientation in the negative mold 1200.
  • the negative mold 1200 is symmetrical to the axis 1204, so that only one half of the negative mold 200 is explained in more detail.
  • the negative mold 1200 in FIG. 2 comprises tenons 1206 which correspond in shape and volume to the receptacles 406 shown in FIGS. 4a, 4b, respectively. Furthermore, the negative mold 1200 in the center comprises a pin 1208, which corresponds to a shaft passage. The pins 1206 and the pin 1208 are formed integrally with the female mold 1200. The remaining space between the pins 1206, the pin 1208 and the negative mold 1200 itself forms a stepped cylindrical trough whose shape and volume corresponds to a rotor.
  • This rotor includes a rotor main body corresponding to a rotor main body portion 1210 in the female mold 1200, and a mounting flange unilaterally and integrally formed with the rotor main body corresponding to a mounting flange portion 1212 in the female mold 200.
  • the material of the negative mold 1200 may be e.g. Aluminum or fiber composite material.
  • Fig. 13 shows a flow chart for a rotor manufacturing process.
  • the flowchart provides four alternative procedures for making a rotor main body 1300 consisting of only carbon fiber composite material.
  • Process 1302 includes the sequential steps of placing carbon fiber into a negative mold 1304, introducing epoxy resin into the negative mold carbon fiber 1306, and curing 1308 the carbon fiber and epoxy resin mixture at a predetermined pressure P H and a predetermined temperature T H
  • the methodology 1310 includes the step to mill and drill plate-like carbon fiber composite semi-finished product 1312 so that the rotor main body is formed.
  • Process 1314 includes the sequential steps of laminating fiber prepreg into a negative mold 1316 and curing 1318 the fiber prepreg at a predetermined pressure P H and a predetermined temperature T H.
  • Process 1320 includes the sequential steps of blending carbon fibers with polypropylene 1322, the mixture of carbon fiber with polypropylene in a negative mold to introduce or press 1324 and the mixture at a predetermined pressure P H and a predetermined temperature T H harden 1326th
  • FIG. 15 shows an electric machine 1500 in which three of the stators 1502, 1504 and 1506 shown in FIG. 8, each having rotatably mounted therein rotors 1508, 1510 and 1512, are arranged in series on a shaft 1514.
  • Such a stator-rotor subunit of a stator and a rotor in this case corresponds to the electrical machine 800 shown in FIG. 8.
  • the shaft 1514 of the electric machine 1500 shown in FIG. 15 is supported radially and / or axially by two fixed rolling bearings 1516 similarly as shown in FIG. Since the diameter of the stator-rotor subunit shown in FIG. 15 is larger than the thickness of the stator-rotor subunit, the electric machine 1500 with two, three or more stator-rotor subunits arranged in series can achieve a more compact design, ie a ratio of Machine diameter to machine thickness of about 1: 1 and thereby the power and torque are increased.
  • a housing 1518 enclosing the stator-rotor subunits shown in FIG. 15, which protects the electric machine 1500 from inward and outward influences (eg, dust, heat, moisture, electromagnetic radiation, etc.). protects.
  • inward and outward influences eg, dust, heat, moisture, electromagnetic radiation, etc.
  • FIG. 16 shows a hybrid system.
  • the device Ml represents a motor-generator device according to one of the aforementioned embodiments.
  • motor M2 is a conventional internal combustion engine or comparable.
  • the torques of the two motor-acting devices Ml and M2 are summed in a planetary gear 1602 and output from the hybrid system.
  • FIGS. 17a and 17b show an electrical circuit arrangement of a motor-generator device.
  • 17a shows a circuit arrangement in a state in which the motor-generator device as a generator G1 converts mechanical energy into electrical energy and stores it in a battery 1702.
  • a rectifier or commutator may be connected between battery 1702 and generator Gl if the generator supplies Gl power.
  • Fig. 17b shows a circuit arrangement in a state in which the motor-generator device as motor Ml acts to convert electrical energy from a battery 1702 into mechanical energy.
  • a vehicle drive may be implemented which, upon braking the vehicle, feeds kinetic energy back into a battery 1702 and selectably converts electrical energy of the battery 1702 into kinetic energy.
  • a rotor-shaft arrangement of the motor-generator device can be designed so that drive and brake slip by elastic longitudinal pins allow soft starting and braking in the hybrid system and provided by the elastic longitudinal pins damping behavior of a backward non-constant rotation of the internal combustion engine via the planetary gear 1502 prevented on the motor-generator device.
  • this may in particular as a drive device or other use in an aircraft (in particular a passenger aircraft, a powered aircraft, a glider with or without auxiliary engine or an electric machine for an airship ), Watercraft (in particular a ship or boat, for example a motorboat or a sailboat with or without an auxiliary engine) or land vehicle (especially a car, a motorcycle, a truck, a locomotive, a forklift) are used, the low weight and the high Stability of the rotor main body made of fiber composite allows high start-up and braking acceleration of the drive device.
  • an aircraft in particular a passenger aircraft, a powered aircraft, a glider with or without auxiliary engine or an electric machine for an airship
  • Watercraft in particular a ship or boat, for example a motorboat or a sailboat with or without an auxiliary engine
  • land vehicle especially a car, a motorcycle, a truck, a locomotive, a forklift
  • an electric machine for driving pumps as a servomotor; lawnmowers, cranes, tanks; as a (servo) engine in aircraft, ship and car models; at vending machines (eg ATMs) Toys, household appliances and electrical appliances (eg CD, DVD players, hard drives) possible.
  • vending machines eg ATMs
  • Toys household appliances and electrical appliances (eg CD, DVD players, hard drives) possible.
  • the electric machine can take a combination of generator function and motor function, and e.g. in an electric vehicle or vehicle with
  • Hybrid drive optionally when braking the vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (100; 800; 1000; 1500) mit einem Stator (102; 801; 1502, 1504, 1506) und einem Rotor (500; 700; 904; 1004; 1508, 1510, 1512), der einen Rotorhauptkörper (200; 402; 502; 600; 802; 1300), der aus Faserverbundmaterial besteht, und einem an dem Rotorhauptkörper (200; 402; 502; 600; 802; 1300) angeordneten Befestigungsflansch (400; 504; 804), der aus Faserverbundmaterial besteht umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Rotors und eine Verwendung desselben.

Description

Rotor für eine elektrische Maschine sowie Verwendung desselben und Vorrichtung und Verfahren zu dessen
Herstellung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen elektrische Maschinen und insbesondere Rotoren für elektrische Maschinen.
Stand der Technik
Elektrische Maschinen, sowohl in Form von Elektromotoren als auch Generatoren, werden in zunehmendem Maße in Bereichen alternativer Energiegewinnung und -Versorgung verwendet. Hierbei sind herkömmliche elektrische Maschinen u.a. aufgrund von Baugröße, Gewicht und Wirkungsgrad in vielen Fällen nicht geeignet.
Die Patentschrift DE 10 2006 036 707 B3 offenbart einen Trägerring aus faserverstärktem Kunststoff mit Ausschnitten zum Einsetzen von Permanentmagneten. Ein oder mehrere Trägerringe können dabei eine Rotorkonstruktion bilden.
Die internationale Anmeldung WO 01/11755 Al beschreibt ähnlich DE 10 2006 036 707 B3 einen an einer Welle angeordneten eisenlosen, scheibenförmigen Rotor, der Permanentmagnete aufweist, die in einen faser- oder gewebearmierten Kunststoff eingebettet sind. Die Permanentmagnete sind jeweils formschlüssig mit dem umgebenden Kunststoff verbunden. Der Kunststoff bildet zusammen mit den Permanentmagneten und der Maschinenwelle eine formstabile Einheit. Die US 4 674 178 offenbart einen Rotor mit Permanentmagneten zur Verwendung in einer dynamoelektrischen Maschine, der eine Rotornabe umfasst, die die Rotationsachse umfasst. Eine Mehrzahl an umfänglich beabstandeten Magneten sind in der Nabe angeordnet und ein Füllmaterial aus Glashohlkugeln und Epoxidharz befindet sich zwischen benachbarten Magneten. An der Nabe sind axial beabstandete gegenüberliegende Seitenplatten angeordnet. Die Seitenplatten bilden einen Seitenrand und zusammen mit der äußeren Oberfläche der Magnete und des Füllmaterials eine Ausnehmung. In der Ausnehmung wird ein zylindrischer Körper aus Fasern und Epoxidharz ausgebildet. Fig. 1 der US 4 674 178 zeigt eine Rotornabe mit einer Vertiefung, die einen Körper aus ausgehärtetem Fasermaterial umfasst. Der Körper füllt die Vertiefung und ist zylindrisch. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Körper gebildet durch Wickeln einer Faser, wie z.B. eine Carbonfaser, in einem aushärtbaren Harz, wie z.B. ein Epoxidharz, um die Rotorstruktur. Auch die Seitenplatten sind aus einem geeigneten magnetischen Material gebildet. In Fig. 2 der US 4 674 178 ist der Rotornabenmittelbereich aus einem magnetischen Material gebildet, kann aber auch aus einem nicht-magnetischen Material gebildet sein. Bei der US 4 674 178 besteht der Befestigungsflansch also nicht aus Faserverbundmaterial, sondern lediglich bestimmte Bestandteile der Rotornabe sind aus ausgehärtetem Fasermaterial gebildet.
Ferner beschreibt das "Handbuch Verbundwerkstoffe" von
Manfred Neitzel und Peter Mitschang, Hanser Verlag, 2004, 1. Auflage, verschiedene herkömmliche Verfahren, um Faserkunststoffverbunde zu verarbeiten. Fig. 14 zeigt ein Übersichtsdiagramm für solche herkömmlichen Verfahren aus Neitzel und Mitschang. Das Diagramm unterteilt auf der horizontalen Achse die Formkomplexität eines Faserkunststoffverbunds und auf der vertikalen Achse eine ungefähre Bauteilgröße.
Das Diagramm in Fig. 14 gibt insbesondere Auskunft über Bauteilarten und Verarbeitungsverfahren. Beispielsweise ist die Formkomplexität von runden bzw. ovalen Rohren gering, deren Bauteilgröße kann jedoch von klein bis groß variieren. Die Faserverarbeitungsverfahren Fließformen und Spritzgießen kommen vermehrt bei Bauteilen hoher Formkomplexität und kleiner bis mittlerer Bauteilgröße zum Einsatz, wohingegen das Harzinjektionsverfahren nach Neitzel und Mitschang eher bei hoher Formkomplexität und großer Bauteilgröße zu wählen ist. Als weitere Information kann dem Diagramm entnommen werden welches Verarbeitungsverfahren für ein bestimmtes Bauteil geeignet ist. Demnach eignet sich nach Neitzel und Mitschang das Umformen für Strukturbauteile und Schalen, das Wickeln beispielsweise eher für Druckbehälter und runde bzw. ovale Rohre. Nachteilig an allen Verfahren sind jedoch die Verarbeitungskosten und der hohe Energiebedarf beispielsweise bei Einsatz eines Autoklaven zur Aushärtung von Faserkunststoffverbunden.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden .
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung Gegenstände, Verfahren und Verwendung gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit. Varianten und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Insbesondere ist ein Rotor für eine elektrische Maschine mit einem Rotorhauptkörper vorgesehen, der aus
Faserverbundmaterial besteht. Ferner besteht ein an dem
Rotorhauptkörper angeordneter Befestigungsflansch aus
Faserverbundmaterial. Vorzugsweise sind der
Rotorhauptkörper und der Befestigungsflansch einstückig aus Faserverbundmaterial bestehend und werden zusammen als Rotor bezeichnet.
Der Befestigungsflansch kann flächig an einer Vorder- und/oder einer Rückseite des Rotorhauptkörpers angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Rotor zylinderförmig und dessen Vorderseite eine kreisförmige Fläche, d.h. der Zylinderdeckel, die der ebenfalls kreisförmigen Rückseite, d.h. der Zylinderboden, gegenüberliegt. Vorzugsweise ist das Verhältnis Rotorhauptkörperdurchmesser zu Rotorhauptkörperdicke hoch, d.h. der Rotorhauptkörper ist vorteilhafterweise flach und hat daher geringeres Gewicht. Wenn der Rotor in seiner Mitte mit einer Welle verbunden werden soll, ist es von Vorteil, wenn der Rotor in der Mitte dicker ist. Dazu kann an der Vorder- und/oder Rückseite des Rotors ein Befestigungsflansch angeordnet werden. Der Befestigungsflansch erhöht vorzugsweise die Dicke des Rotorhauptkörpers zu dessen Mitte hin.
Der Befestigungsflansch kann ausgelegt sein, ein Drehmoment vom Rotorhauptkörper an die Welle zu übertragen, die an dem Befestigungsflansch angeordnet ist. So entsteht eine Baugruppe aus vorzugsweise miteinander verbundenen Komponenten, wobei die Komponenten den Rotorhauptkörper, den Befestigungsflansch und die Welle umfassen.
Der Befestigungsflansch kann formschlüssig mit der Welle ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der
Befestigungsflansch ein Passloch auf, in das die Welle eingepasst wird. Vorzugsweise vermeidet eine feste
Passung (z.B. Presspassung) ein Befestigungsspiel, mechanischen Verschleiß und Verluste sowie Unwuchten im Rotor.
Vorzugsweise bildet wenigstens eine Faser eines Fasermaterials den Rotorhauptkörper und den Befestigungsflansch. Vorzugsweise wird die wenigstens eine Faser gewickelt, gelegt, gespannt oder auf eine andere Art so angeordnet, dass ein Volumenkörper wie der Rotorhauptkörper und/oder der Befestigungskörper einstückig gebildet werden kann. Dadurch kann der Rotorhauptkörper und/oder der Befestigungsflansch eine hohe Stabilität aufweisen. Sind der Rotorhauptkörper und der Befestigungsflansch miteinander d.h. einstückig ausgebildet, so kann vorzugsweise ein zusätzlicher Verbindungsvorgang zweier Bauteile vermieden und ein fester Zusammenhalt und eine schnelle Herstellung erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst der
Befestigungsflansch wenigstens ein Bauteil, das aus plattenartigem Faserverbundhalbzeug gebildet ist. Vorzugsweise ist der Befestigungsflansch aus ein oder mehreren flachen aufeinandergestapelten Bauteilen gebildet. Vorzugsweise ist ein solches Bauteil ein generisches Bauteil, das leicht und schnell herstellbar ist. Durch Bauteile mit verschiedener Größe und verschiedenen mechanischer Eigenschaften kann vorteilhafterweise ein Befestigungsflansch in einem "Baukastensystem" zusammengesetzt und anwendungsspezifisch gebildet werden. Unter plattenartigem Faserverbundhalbzeug ist vorzugsweise eine aus Faserverbund-Rohmaterial gebildete Platte zu verstehen, die leicht durch gängige Bearbeitungsverfahren in eine gewünschte Form gebracht werden kann. Der Vorteil von Faserverbundhalbzeug ist das Einsparen von Faserverbundherstellwerkzeugen, -knowhow, und Infrastruktur. Der Veredelungsvorgang vom Faserverbundhalbzeug bis zum Befestigungsflansch ist vorteilhafterweise kurz, preiswert und kann mit gängigen Maschinenbauwerkzeugen bewältigt werden. Unter plattenartigem Faserverbundhalbzeug sind vorzugsweise auch vorgefertigte Stäbe, Holme, Rohre, Matten und Sandwichplatten, die jeweils Faserverbundmaterial aufweisen, zu verstehen.
Nach einer weiteren Ausführungsform bildet die wenigstens eine Faser zur Mitte des Rotors hin eine Verdickung.
Vorzugsweise entsteht bei einer gleichmäßig radial geführten Anordnung der wenigstens einen Faser eine Verdickung zur Mitte des Rotors hin. Vorteilhafterweise kann die Verdickung einen Befestigungsflansch bilden.
Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rotors und Verwendungen des erfindungsgemäßen Rotors bereit.
Nachstehend werden weitere bevorzugte beispielhafte
Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: ■ Fig. 1 eine elektrische Maschine,
Fig. 2 einen Rotorhauptkörper,
Fig. 3a einen vergrößerten Teilbereich eines
Rotorhauptkörpers,
Fig. 3b einen vergrößerten Teilbereich eines
Rotorhauptkörpers,
Fig. 4a eine Seitenansicht eines Rotorhauptkörper mit Decklagen,
Fig. 4b eine Seitenansicht eines Rotorhauptkörpers mit einem Befestigungsflansch,
Fig. 5 einen Rotor,
Fig. 6 einen Ausschnitt eines Rotorhauptkörpers,
Fig. 7 eine Rotor-Welle-Anordnung,
Fig. 8 eine elektrische Maschine,
Fig. 9a, 9b verschiedene Lagerungsvorrichtungen, 9c und 9d
Fig. 10a weitere Lagerungsvorrichtungen, und 10b
Fig. 11 eine ' Negativform zur Rotorherstellung,
Fig. 12 eine weitere Negativform zur
Rotorherstellung, Fig. 13 ein Flussdiagramm für verschiedene Hersteilverfahren,
Fig. 14 ein Diagramm gemäß dem Stand der Technik
Fig. 15 eine elektrische Maschine,
Fig. 16 ein Hybridsystem, und
Fig. 17a eine elektrische Schaltungsanordnung einer und 17b Motor-Generatorvorrichtung.
Bevor auf die Zeichnungen detailliert eingegangen wird, werden im Folgenden allgemeine Anmerkungen zu der vorliegenden Erfindung, Varianten und Ausführungsformen derselben gemacht.
Es ist ein Rotor für eine elektrische Maschine mit einem Rotorhauptkörper vorgesehen, der Faserverbundmaterial aufweist. Dabei kann der Rotorhauptkörper eine oder eine Mehrzahl von zentrisch zur Mitte des Rotorhauptkörpers angeordnete Aufnahmen umfassen. Weiterhin kann der Rotor eine Mehrzahl von Magneten umfassen, die in wenigstens einer der Aufnahmen angeordnet sind, wobei in wenigstens einer der Aufnahmen mindestens zwei Magnete angeordnet sind. Bevorzugt handelt es sich bei wenigstens einem der Magnete um einen Permanentmagneten.
Vorzugsweise weist das Material des Magneten Seltene-
Erden-Metalle oder eine chemische Verbindung mit Seltenen Erden Metallen auf. Ergänzend oder alternativ kann das Material des Magneten Neodym und/oder eine chemische Verbindung mit Neodym aufweisen. Das Material des Magneten kann zusätzlich oder alternativ die chemische Verbindung Neodym-Eisen-Bor oder Samarium-Kobalt umfassen.
Es ist vorgesehen, dass in jeder der Aufnahmen entweder kein Magnet oder genau zwei Magnete angeordnet sind. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die zentrisch angeordneten Aufnahmen durch den Rotorhauptkörper hindurchgehende Löcher.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Decklage vorgesehen, wobei die wenigstens eine Decklage derart an dem Rotorhauptkörper angeordnet sein kann, dass die in den zentrischen Aufnahmen angeordneten Magnete zumindest teilweise abgedeckt werden. Wenigstens eine der Decklagen kann dabei Faserverbundmaterial aufweisen. In einer Ausführungsform sind die Magnete dabei dergestalt durch zumindest eine der Decklagen abgedeckt, dass sie aus den Aufnahmen nicht entnehmbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform sind an einer Vorderfläche und/oder einer Rückfläche _ des Rotorhauptkörpers jeweils wenigstens eine Decklage angeordnet .
Das Faserverbundmaterial des Rotors kann Carbon,
Epoxidharz und/oder Polypropylen aufweisen.
Des Weiteren ist eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem erfindungsgemäßen Rotor vorgesehen.
Bei dem Herstellungsverfahren kann wenigstens eine Faser für das Faserverbundmaterial derart ausgelegt sein, dass sie in/auf ein formgebendes Mittel gelegt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass Faserverbundmaterial aufweisendes Halbzeug zum Bilden des Rotorhauptkörpers verwendet wird. Vorzugsweise wird dabei wenigstens eine Faser für das Faserverbundmaterial derart ausgelegt, dass sie in/auf ein formgebendes Mittel gelegt wird.
Auch sieht die Erfindung die Verwendung des Rotors in einer elektrischen Maschine als Antrieb für ein Luft-,1 Wasser- oder Landfahrzeug oder als Generator in einer Stromerzeugungsvorrichtung vor. Die
Stromerzeugungsvorrichtung kann Wind- und Wasserkraftanlagen umfassen und/ oder ausgelegt sein von einem Fahrzeug erzeugte rotatorische Kräfte und/oder Momente in elektrische Energie umzuwandeln.
Außerdem sieht die Erfindung eine als Nabenmotor und/oder -generator für ein Fahrzeug ausgeführte elektrische Maschine vor.
Ferner ist ein Rotor für eine elektrische Maschine mit einem Rotorhauptkörper vorgesehen, der aus Faserverbundmaterial besteht. Ein an dem Rotorhauptkörper angeordneter Befestigungsflansch kann ebenfalls aus Faserverbundmaterial bestehen. Vorzugsweise sind der Rotorhauptkörper und der Befestigungsflansch einstückig aus Faserverbundmaterial bestehend und werden zusammen als Rotor bezeichnet.
Der Befestigungsflansch kann flächig an einer Vorder- und einer Rückseite des Rotorhauptkörpers angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Rotor zylinderförmig und dessen Vorderseite, d.h. der Zylinderdeckel, eine kreisförmige Fläche, die der ebenfalls kreisförmigen Rückseite, d.h. dem Zylinderboden, gegenüberliegt. Vorteilhafterweise ist das Verhältnis Rotorhauptkörperdurchmesser zu Rotorhauptkörperdicke hoch, d.h. der Rotorhaupt körper ist vorteilhafterweise flach und hat daher ein geringes Gewicht. Wenn der Rotor in seiner Mitte mit einer Welle verbunden werden soll, ist es vorteilhaft, wenn der Rotor in der Mitte dicker ist. Dazu kann an der Vorder- und/oder Rückseite des Rotors ein Befestigungsflansch angeordnet werden. Der Befestigungsflansch erhöht vorzugsweise die Dicke des Rotorhauptkörpers zu dessen Mitte hin.
Der Befestigungsflansch kann ausgelegt sein, ein Drehmoment vom Rotorhauptkörper an die Welle zu übertragen, die an dem Befestigungsflansch angeordnet ist. Dies ermöglicht z.B. eine Baugruppe aus vorzugsweise miteinander verbundenen Komponenten, wobei die
Komponenten den Rotorhauptkörper, den Befestigungsflansch und die Welle umfassen.
Der Befestigungsflansch kann formschlüssig zur Welle ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der
Befestigungsflansch ein Passloch auf, in das die Welle eingepasst wird. Vorzugsweise wird eine feste Passung
(z.B. Presspassung) verwendet, um ein Befestigungsspiel, mechanischen Verschleiß und Verluste sowie Unwuchten im
Rotor zu vermeiden oder zu reduzieren.
Wenigstens eine Faser eines Fasermaterials kann den
Rotorhaupt körper und den Befestigungsflansch bilden. Vorzugsweise wird die wenigstens eine Faser gewickelt, gelegt, gespannt oder auf eine andere Art so angeordnet, dass ein Volumenkörper wie der Rotorhauptkörper und/oder der Befestigungskörper einstückig gebildet werden kann.
Das kann den Vorteil haben, dass Rotorhauptkörper und der Befestigungsflansch eine verbesserte, hohe Stabilität aufweisen. Sind der Rotorhauptkörper und der Befestigungsflansch einstückig ausgebildet, so kann ein zusätzlicher Verbindungsvorgang zweier Bauteile weggelassen und ein fester Zusammenhalt und eine schnelle Herstellung erreicht werden.
Der Befestigungsflansch kann wenigstens ein Bauteil umfassen, das aus plattenartigem Faserverbundhalbzeug gebildet ist. Vorzugsweise ist der Befestigungsflansch aus einem oder mehreren flachen aufeinandergestapelten Bauteilen gebildet. Vorteilhafterweise ist ein solches Bauteil ein leicht verfügbares, einfach aufgebautes Bauteil, das leicht und schnell herstellbar ist. Durch Bauteile mit verschiedener Größe und verschiedenen mechanischen Eigenschaften kann vorteilhafterweise ein Befestigungsflansch in einem "Baukastensystem" zusammengesetzt und anwendungsspezifisch gebildet werden. Unter plattenartigem Faserverbundhalbzeug ist vorzugsweise eine aus Faserverbund-Rohmaterial gebildete Platte zu verstehen, die leicht durch gängige Bearbeitungsverfahren in eine gewünschte Form gebracht werden kann. Der Veredelungsvorgang vom Faserverbundhalbzeug bis zum Befestigungsflansch ist vorteilhafterweise kurz, preiswert und kann mit gängigen Maschinenbauwerkzeugen bewältigt werden. Unter plattenartigem Faserverbundhalbzeug können vorzugsweise auch oder alternativ vorgefertigte Stäbe, Holme, Rohre, Matten und Sandwichplatten, die jeweils Faserverbundmaterial aufweisen können, verstanden werden.
Die wenigstens eine Faser zur Mitte des Rotors hin kann eine Verdickung bilden. Vorzugsweise entsteht bei einer gleichmäßig radial geführten Anordnung der wenigstens einen Faser eine natürliche Verdickung zur Mitte des Rotors hin. Vorteilhafterweise kann die Verdickung einen Befestigungsflansch bilden. Es ist ein Rotor einer elektrischen Maschine mit einem Rotorhauptkörper vorgesehen, der aus Faserverbundmaterial besteht. Der Rotor weist wenigstens eine Aufnahme zur Anordnung von wenigstens einem Magneten auf. Die wenigstens eine Faser erstreckt sich entlang von wenigstens zwei benachbarten Seiten der wenigstens einen Aufnahme. Der Vorteil eines aus Faserverbundmaterial bestehenden Rotors ist niedrigeres Gewicht und höhere Stabilität im Vergleich zu herkömmlichen aus Weicheisenmaterial bestehenden Rotoren.
Die wenigstens eine Faser kann als Schlinge um die wenigstens eine Aufnahme geführt sein und dabei maximal eine Seite der wenigstens einen Aufnahme frei lassen. Vorzugsweise führt eine Schlinge so um eine Aufnahme, die beispielsweise vier Seiten aufweist, dass drei von diesen Seiten umschlungen sind.
Die wenigstens eine Faser kann wenigstens zwei benachbarte Aufnahmen wenigstens teilweise umschlingen.
Der Rotorhauptkörper kann wenigstens ein Flanschloch und/oder eine zentrale Wellenaufnahme und/oder Wellendurchführung umfassen, das bzw. die von wenigstens einer Faser wenigstens teilweise umschlungen sein kann bzw. können.
Die wenigstens eine Faser kann wenigstens teilweise den Umfang des Rotorhauptkörpers umschlingen.
Vorzugsweise umschlingt die wenigstens eine Faser wenigstens zwei Stellen des Rotorhauptkörpers, wobei eine Stelle eine Aufnahme, eine zentrale Wellenaufnahme, ein Flanschloch oder einen bestimmter Bereich des Rotorhauptkörpers umfasst. Der Vorteil von einer in Schlingen geführten Faser ist eine höhere Stabilität des Rotors. Führt die Schlinge um eine Stelle, kann dort eine verbesserte Zugfestigkeit zu einer anderen Stelle im Rotorhauptkörper hergestellt werden. Eine Schiingenführung von inneren Stellen des Rotorhauptkörpers zu äußeren Stellen wirkt beispielsweise der Fliehkraft auf äußere Stellen des Rotorhauptkörpers entgegen.
Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Faser eine Endlosfaser und/oder stückweise Verdickungsfasern. Die Endlosfaser hat den Vorteil, dass sie als aufgespultes Ausgangsmaterial leicht zu verarbeiten ist. Zusätzlich ermöglichen Verdickungsfasern die Herstellung eines Rotorhauptkörpers mit konstanter und gleichmäßiger Dicke.
Wird ein scheibenförmiger Rotorhauptkörper durch wenigstens eine Faser gebildet, so kann eine natürliche Materialverdickung zur Mitte des Rotorhauptkörpers eine Nabe, einen Befestigungsflansch oder eine Wellenanbindung bilden. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Flanschloch als Auswuchtmittel für den Rotorhauptkörper dienen, insbesondere dann, wenn dieser scheibenförmig gebildet ist.
Vorzugsweise umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, dass ein Rotorhauptkörper als Rotor nur aus Faserverbundmaterial hergestellt wird, und ein nur aus Faserverbundmaterial bestehender Befestigungsflansch am Rotorhauptkörper angeordnet wird.
Ferner ist eine Rotor-Welle-Anordnung für eine elektrische Maschine vorgesehen, die eine Welle und einen an der Welle angeordneten Rotor mit einem Faserverbundmaterial aufweisenden Rotorhauptkörper umfasst, wobei die Welle und der Rotorhauptkörper mittels wenigstens einer Längsstiftverbindung gekoppelt sind. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Rotor-Welle- Anordnung einen Flansch aufweist, der mit dem Rotorhauptkörper verbunden ist, wobei der Rotorhauptkörper und der Flansch mittels wenigstens einer der Längsstiftverbindungen mit der Welle gekoppelt sind. Bevorzugt umfasst die Längsstiftverbindung wenigstens einen Längsstift aus einem vorbestimmten Material, der gegen einen anderen Längsstift austauschbar ist. Vorzugsweise kann das vorbestimmte Material dabei ein elastischer Werkstoff sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Längsstiftverbindung den wenigstens einen Längsstift bei hohem Drehmoment abschert. Weiterhin kann die Längsstiftverbindung Anlauf- und/oder Bremsschlupf und/oder mechanische Dämpfung ermöglichen.
Ferner ist ein Hybridsystem mit einer Verbrennungsmotoreinheit oder einer anderen Drehantriebseinheit, einer Getriebeeinheit und einer Elektromotoreinheit mit einer Welle vorgesehen, wobei die Getriebeeinheit das Drehmoment der Verbrennungsmotoreinheit oder einer anderen Drehantriebseinheit mit dem Drehmoment der
Elektromotoreinheit summiert und die Elektromotoreinheit wenigstens einen Faserverbundmaterial aufweisenden Rotor umfasst, der durch eine Längsstiftverbindung an die Welle der Elektromotoreinheit gekoppelt ist.
Weiterhin kann die Längsstiftverbindung zur Kopplung des Rotorhauptkörpers mit der Welle wenigstens einen Längsstift aus einem vorbestimmten Material umfassen, der gegen einen Längsstift aus einem anderen vorbestimmten Material austauschbar ist . Dabei kann das vorbestimmte Material ein elastischer Werkstoff sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Längsstiftverbindung bei hohem Drehmoment abschert. Darüber hinaus ist eine Ausführung des Hybridsystems vorgesehen, die Anlauf- und/oder Bremsschlupf und/oder mechanische Dämpfung ermöglicht .
Des Weiteren ist eine elektrische Maschine mit einem Stator und der oben beschriebenen Rotor-Welle-Anordnung bereitgestellt.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer Rotor- Welle-Anordnung vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst : - Bereitstellen eines Faserverbundmaterial aufweisenden Rotorhauptkörpers
Bereitstellen einer Welle
Anordnen des Rotorhauptkörpers und der Welle, so dass die Welle und der Rotorhauptkörper mittels wenigstens einer Längsstiftverbindung gekoppelt sind.
Des Weiteren ist eine oben beschriebene Rotor-Welle- Anordnung, ein oben beschriebenes Hybridsystem und/oder eine oben beschriebene elektrische Maschine als ein und/oder für einen Antrieb für ein Luft-, Wasser- oder Landfahrzeug oder als Generator in einer Stromerzeugungsvorrichtung vorgesehen, wobei die Stromerzeugungsvorrichtung Wind- und Wasserkraftanlagen umfasst.
Ferner ist eine Lagerungsanordnung mit einem an einer Rotationsachse drehbar angeordneten Rotor aus Faserverbundmaterial und wenigstens einem Rotorlager vorgesehen, das in einem radial von der Rotationsachse beabstandeten Bereich mit dem Rotor in Wirkverbindung steht. Dabei kann wenigstens eines der Lager und insbesondere zwei Lager an einem radial außen liegenden Bereich des Rotors mit diesem in Wirkverbindung stehen. Auch kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei der Lager an verschiedenen Seiten des Rotors mit diesem in Wirkverbindung stehen. In einer Ausführungsform steht wenigstens eines der Lager mit der Welle in Wirkverbindung. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Lager an oder innerhalb eines Stators des Elektromotors vorgesehen ist. Wenigstens eines der Lager, das an einem radial außen liegenden Bereich des Rotors mit diesem in Wirkverbindung steht, kann dabei ein Gleitlager sein.
Für eine der oben beschriebenen Lagerungsvorrichtungen kann eine Magnetlagerung vorgesehen sein. Für die Magnetlagerung können wiederum Magnete, insbesondere Permanentmagnete, an dem oder innerhalb des Rotors vorgesehen sein. Die Magnetlagerung kann aktiv steuerbar sein. Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass eine kreisförmige Anordnung einer Gruppe von Permanentmagneten an dem oder innerhalb des Rotors und eine entsprechend kreisförmige Anordnung von einer Gruppe von außen liegenden feststehenden Permanentmagneten oder Feldspulen in der Nähe des Rotors bei repulsiver Feldkraft eine radiale Zentrierwirkung auf den Rotor ausübt und ein Radiallager entlastet. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Welle durch wenigstens zwei Lager gestützt ist.
Des Weiteren ist eine elektrische Maschine mit einem Stator, einem Rotor, einer Welle und einer Lagerungsanordnung vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerungsanordnung für einen Elektromotor vorgesehen, wobei ein Rotor aus Faserverbundmaterial, eine Welle und ein Rotorlager bereitgestellt wird, und wobei der Rotor, die Welle und das Rotorlager derart angeordnet sind, dass der Rotor drehbar um eine Rotationsachse angeordnet ist und wobei das wenigstens eine Rotorlager in einem radial von der Rotationsachse beabstandeten Bereich mit dem Rotor in Wirkverbindung steht.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen elektrischen Maschine vorgesehen, wobei zur Herstellung der Lagerungsanordnung das oben beschriebene Verfahren verwendet wird.
Schließlich ist eine Verwendung der oben beschriebenen Lagerungsvorrichtung in einer elektrischen Maschine als Antrieb für ein Luft-, Wasser- oder Landfahrzeug oder als Generator in einer Stromerzeugungsvorrichtung, insbesondere bei Wind- und Wasserkraftanlagen vorgesehen.
Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines aus Faserverbundmaterial bestehenden Rotors mit einem Rotorhauptkörper für einen Elektromotor vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst: Zusammenführen von Fasern eines Fasermaterials mit einer Matrix zu einem Fasergemenge, Einbringen des Fasergemenges mit diffus angeordneten Fasern in eine der Form des Rotorhauptkörpers entsprechende Negativform, Komprimieren des in der Negativform eingebrachten Fasergemenges und
Aushärten des komprimierten Fasergemenges, das vorzugsweise bei vorbestimmter Temperatur und vorbestimmtem Druck geschieht. Vorzugsweise entstehen die Fasern des Fasermaterials durch Trennen, Zerschneiden oder ähnliches einer Endlosfaser in Faserteile bestimmter Länge. Vorzugsweise werden diese Faserteile mit einer Matrix zusammengeführt. Die Matrix ist dabei vorzugsweise ein Bindemittel oder Verbindungsmittel, das in Verbindung mit den Fasern bestimmte vorteilhafte physikalische und mechanische Eigenschaften ausbildet.
Eine Matrix kann beispielsweise aus der Gruppe der Duroplaste (z.B. ungesättigte Polyesterharze, Vinylester- harze, Epoxidharze) oder aus der Gruppe der Thermoplaste (z.B. Polypropylen, Polyamid, Polyethylenterephtalat, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon) stammen.
Diffus angeordnete Fasern erlauben vorteilhafterweise eine schnelle und preisgünstige Verarbeitung, da kein Zwischenschritt zum Ausrichten oder gezielten Anordnen der Fasern notwendig ist. Vorzugsweise geschieht das Zusammenführen der Fasern mit der Matrix entweder vor dem
Einbringen in die Negativform als Fasergemisch oder die diffus angeordneten Fasern werden nach dem Einbringen in die Negativform mit einer flüssigen Matrix zusammengeführt .
Das Aushärten des Fasergemisches ist vorzugsweise ein Vorgang, der einen Phasenübergang der Matrix von flüssig nach fest hervorruft. Bei Duroplasten ist dieser Phasenübergang beispielsweise irreversibel, bei Thermoplasten reversibel. Aushärten bedeutet in diesem
Zusammenhang nicht zwangsläufig, dass das nach dem Aushärten entstandene Faserverbundbauteil hart oder versteift ist; es kann je nach Matrix- und Fasertyp verschiedene mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen, wie z.B. hohe Zähigkeit, niedriges Gewicht, elektrische Leitfähigkeit, hohe Flexibilität etc.
Das Faserverbundmaterial und/oder die Faser kann Carbon umfassen. Carbon ist ein besonders leichter und strapazierfähiger Werkstoff, der als Fasermaterial viele
Formen bilden kann und durch Zusammenwirken mit einem
Bindemittel eine solche Form dauerhaft beibehält. Ein aus
Carbon-Faserverbundmaterial hergestellter Rotorhaupt- körper ist leicht und kann trotzdem einwirkenden Kräften und Momenten standhalten.
Das Fasergemenge kann mittels einer Mikrowellenquelle erwärmt werden. Wenn das Faserverbundmaterial Carbon umfasst, kann die elektrische Leitfähigkeit von Carbon dazu eingesetzt werden, durch eine Mirkowellenquelle erhitzt zu werden. Das hat gegenüber herkömmlichen Autoklavenprozessen den Vorteil verringerten Energiebedarfs, um das Fasergemisch auszuhärten.
Das Fasergemenge kann vorzugsweise während des Erhitzens durch eine Mikrowelle in einer Negativform unter vorbestimmtem Druck stehen, oder das Fasergemenge wurde vor dem Erhitzen in der Negativform unter vorbestimmten Druck gepresst. Alternativ kann ein vorbestimmter Druck anstatt von einer Negativform vermittelt durch das Fasergemenge umgebenden Gasdruck hervorgerufen werden. Das hat den Vorteil, dass das Fasergemenge eine hohe Materialdichte und dabei niedriges Volumen erreicht.
Da die meisten Carbonarten einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist für den Aushärteschritt von in einer Negativform eingebrachtem Fasergemenge vorzuziehen, dass das Material der Negativform ebenfalls Faserverbundmaterial und insbesondere Carbon aufweist.
Des Weiteren ist eine Negativform zur Herstellung eines Rotorhauptkörper vorgesehen, wobei wenigstens eine Faser in oder an der Negativform liegt und ein Bindemittel oder Verbindungsmittel Abschnitte der wenigstens einen Faser miteinander verbindet.
Eine elektrische Maschine kann einen Stator und einen Rotor umfassen, der den Rotorhauptkörper nach einer der oben genannten Lösungen umfasst. Vorzugsweise ist eine solche elektrische Maschine ein Scheibenläufer- Elektromotor/-generator mit permanenterregtem Rotor und dient als Antrieb für ein Luft-, Wasser- oder Landfahrzeug oder als Generator in einer Stromerzeugungsvorrichtung, wobei die Stromerzeugungsvorrichtung gemäß einer Auführungsform Wind- und Wasserkraftanlagen umfasst.
Fig. 1 zeigt eine elektrische Maschine, die einen Stator 102 und einen Rotorhauptkörper 104 umfasst. Der Rotorhauptkörper 104 kann dabei scheibenförmig, zylinderförmig, kegelstumpfförmig oder doppelkegelstumpfförmig sein. Am Rotorhauptkörper 104 kann zusätzlich ein Befestigungsflansch angeordnet sein, wobei eine Anordnung Rotorhauptkörper 104 mit einem Befestigungsflansch als Rotor bezeichnet wird.
Des Weiteren zeigt Fig. 1 zwei in der Schnittdarstellung des Rotorhauptkörpers 102 sichtbare Magnete 106, z.B. Permanentmagnete, von denen mehrere ringförmig im oder am Rotorhauptkörper 104 angeordnet sind, sowie im Stator 102 vorgesehene Statorwicklungen (nicht gezeigt) . Weiterhin zeigt Fig. 1 eine Welle 108, die beispielsweise durch den Befestigungsflansch mit dem Rotorhauptkörper 104 so verbunden ist, dass eine Drehbewegung der Welle 108 zu einer Drehbewegung des Rotorhauptkörpers 104 führt und umgekehrt. Die Welle 108 kann z.B. ein stabförmiges Bauteil aus Vollmaterial oder ein hohlzylinderförmiges Bauteil sein, wobei der Querschnitt eines solchen Bauteils vollständig oder teilweise kreisförmig, rechteckförmig, elliptisch oder gezahnt sein kann und als Gelenk-, Hohl-, Kardan- oder biegsame Welle ausgeführt ist.
Des Weiteren stellt Fig. 1 zwei Lager 110 dar, die die Welle 108 radial stützen, so dass die Welle 108 und der mit ihr verbundene Rotorhauptkörper 104 auch bei Drehung um seine Rotationsachse radial in ihrer Lage gehalten werden.
Wird die elektrische Maschine 100 als Motor betrieben, so treten die am Rotorhauptkörper 104 angebrachten Magnete 106 derart mit den Statorwicklungen am Stator 102 in magnetische Wechselwirkung, dass es zu einer Drehung des Rotorhauptkörpers 100 und der mit ihm verbundenen Welle 108 um die Rotorachse kommt. Bei einem Betrieb der elektrischen Maschine als Generator ist die Wirkweise der elektrischen Maschine dagegen umgekehrt: Eine Drehung der
Welle 108 und des mit ihr verbundenen Rotorhauptkörpers 104 führt zu einer elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen den auf dem Rotorhauptkörper angeordneten Magneten 106 und den Statorwicklungen, wodurch schließlich elektrischer Strom erzeugt wird.
Durch die Anordnung in Fig. 1 kann der Rotorhauptkörper
104 bei einem Durchmesser von vorzugsweise größer zwei
Metern, vier Metern, sechs Metern und mehr stabil und mit kleinem Statorspalt 112 bei hohen Drehzahlen im Stator drehen, sodass eine gute magnetische Wechselwirkung zwischen den Magneten 106 und dem Stator ausgenutzt wird.
Außerdem ist eine Umkehrung der mechanisch bewegten Bauteile in Fig. 1 möglich. Das heißt ein Rotor 104 als außenliegendes Bauteil umgreift einen Stator als innenliegendes Bauteil.
Fig. 2 zeigt einen Rotorhauptkörper 200, der scheibenförmig und mit einer vorbestimmten Dicke vorgesehen ist. Das Material des Rotorhauptkörpers 200 umfasst dabei Faserverbundmaterial, vorzugsweise Carbonfaserverbundmaterial. Der Rotorhauptkörper 200 umfasst weiterhin 172 (nur beispielhafte Anzahl) rechteckförmige Aufnahmen 202, die zentrisch um die Rotationsachse des Rotorhauptkörpers 200 und nahe an dessen Außenrand angeordnet sind. Zentrisch angeordnete Flanschlöcher 204 und die mittig im Rotorhauptkörper 200 liegende Wellendurchführung 206 sorgen für eine Verbindungsmöglichkeit mit einer Welle (nicht gezeigt) . Die zentrisch angeordneten Flanschlöcher 204 sind zwischen der mittig liegenden Wellendurchführung 206 und den nahe am Außenrand des Rotorhauptkörpers 200 liegenden Aufnahmen 202 angeordnet. Die Anzahl und Anordnung der Flanschlöcher 204 kann dabei insbesondere von zu übertragenden Kräften und Momenten abhängen.
Die rechteckförmigen Aufnahmen 202 dienen zur Aufnahme von Magneten, insbesondere von Permanentmagneten. Jeweils wenigstens ein Magnet kann dabei in allen, einer Mehrzahl, insbesondere zwei, drei, vier, fünf, acht, elf oder 16, oder aber in genau einer Aufnahme angeordnet sein. Dabei werden für den Rotorhauptkörper 200 eine beliebig wählbare Anzahl von Aufnahmen 202 vorgesehen, beispielsweise genau eine Aufnahme, zwei, drei, vier, fünf, acht, 13, 16, 65 oder 172 Aufnahmen.
Fig. 3a zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Teilbereich eines Rotorhauptkörpers 200. Die Aufnahmen 302 am Außenrand des Rotorhauptkörpers nehmen jeweils einen Magneten 304 auf. Während des Betriebs der elektrischen Maschine treten die Magnete 312 in magnetische Wechselwirkung mit den am Stator angeordneten Statorwicklungen (nicht gezeigt) und erzeugen hierdurch Strom (soweit die elektrische Maschine als Generator fungiert) , beziehungsweise lösen hierdurch eine Drehbewegung des Rotors aus (falls die elektrische Maschine als Motor arbeitet) . In Fig. 3a (und ebenso in Fig. 3b) ist der Nordpol der Magneten 312 mit N bezeichnet .
In dem in Fig. 3b gezeigten Beispiel werden nun in den Aufnahmen 302 anstatt einem, jeweils zwei kleinere Magnete 312, 314 längs nebeneinander angeordnet. Bei den kleineren Magneten 312, 314 handelt es sich dabei um separat voneinander magnetisierte Magnete. Verglichen mit Fig. 3a haben die beiden kleineren Magnete 312, 314 insgesamt das Volumen eines der dort gezeigten Magnete 304. Es wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass bei der Herstellung von Magneten kleinere ferromagnetische Körper in der Regel besser magnetisiert werden können als größere. So haben zwei kleinere Magnete in der Regel eine höhere Magnetisierung als ein vergleichbarer Magnet, dessen Volumen dem der Summe der Volumina der beiden kleineren Magnete entspricht, wenn dieser in demselben magnetischen Feld auf dieselbe Weise wie die beiden kleineren Magnete magnetisiert worden ist. Mit dem in Fig. 3b gezeigten Beispiel kann erreicht werden, dass die in einer Aufnahme befindlichen Magnete bei gleichem Gesamtvolumen und gleichem Gesamtgewicht eine größere Magnetisierung aufweisen als ein vergleichbar hergestellter, doppelt so großer Magnet in einer Aufnahme, wie sie z.B. in Fig. 3a zu sehen ist. Es kann somit ein Rotor mit leistungsfähigeren Magneten bei gleichem Volumen und Gewicht bereitgestellt werden. Da der Rotorhauptkörper Faserverbundmaterial umfasst, wird das Gewicht des Rotors im Vergleich zu einem ebenso leistungsfähigen, herkömmlich hergestellten Rotor weiter vermindert .
Ist die Rede davon, dass in wenigstens einer Aufnahme mindestens zwei Magnete angeordnet sind, so sind unter "mindestens zwei Magneten" oder ähnlichen Formulierungen auch solche Anordnungen zu verstehen, bei denen wenigstens zwei ferromagnetische Körper zwar als separate Körper magnetisiert wurden, dann aber nach ihrer Magnetisierung oder nach einem ersten Magnetisierungsvorgang, dem weitere Magnetisierungsvorgänge folgen können, zu einem Körper zusammengefügt werden, insbesondere durch Zusammenkleben oder anderer Verfahren zum Zusammenfügen von Gegenständen. Die hier> dargestellten Vorzüge der Verwendung von Magneten, die als kleinere Körper magnetisiert wurden, kommen auch bei derartigen Ausführungsbeispielen zum Tragen.
In dem in Fig. 3b dargestellten Beispiel zeigen die Nordpole zweier Magnete 312, 314 immer entweder zur Mitte oder aber zum Rand des Motors. Weitere Beispiele umfassen
Anordnungen, bei denen die Nordpole der in einer Aufnahme befindlichen zwei Magnete in verschiedene Richtungen zeigen. Andere Beispiele umfassen des Weiteren Anordnungen, bei denen die Magnete einer Aufnahme nicht an ihren Längskanten, sondern an ihren kurzen Kantenflächen benachbart angeordnet sind. Bei weiteren Beispielen sind in wenigstens einer Aufnahme drei, vier oder mehr kleinere Einzelmagnete angeordnet. Während in dem in Fig. 3b gezeigten Beispiel der Nordpol der Magnete in benachbarten Aufnahmen immer in unterschiedliche Richtungen zeigt, sind auch Beispiele umfasst, bei denen die Nordpole der Magnete immer in dieselbe Richtung zeigen. Des Weiteren können Beispiele vorgesehen sein, bei denen die Pole der Einzelmagnete beliebig gerichtet angeordnet sind.
Fig. 4a zeigt einen Rotorhauptkörper 402 und eine Welle 404in einer Seitenansicht. Der Rotorhauptkörper 402 weist, wie in Fig. 3 gezeigt, rechteckförmige Aufnahmen 406 auf, von denen eine in der Schnittdarstellung oberhalb der Symmetrielinie zu sehen ist. Auf der Vorder- und Rückseite des Rotorhauptkörpers 402 sind zwei Decklagen 412, 414 angeordnet, die aus plattenartigem Halbzeug aus Carbonfaserverbundmaterial hergestellt sind. Die Decklagen 412, 414 bedecken die rechteckförmigen Aufnahmen 406 und darin gegebenenfalls angeordnete Magnete, von denen in der Schnittdarstellung ein Magnet 420 sichtbar ist.
Bei den Aufnahmen 406 des Rotorhauptkörpers 402 handelt es sich um hindurchgehende Löcher. Dabei werden in den
Aufnahmen 406 je zwei der oben beschriebenen Magnete
(nicht gezeigt) angeordnet. Die beiden Decklagen 412 und 414 sind an dem Rotorhauptkörper befestigt und verhindern ein Herausfallen der Magnete. Bei einem Beispiel weisen die Decklagen 412, 414 Faserverbundmaterial auf.
Hierdurch wird sichergestellt, dass die die Magnete haltenden Decklagen 412, 414 geringes Gewicht aufweisen. Weitere Beispiele sehen vor, dass die Aufnahmen 406 lediglich Ausnehmungen darstellen, die keine durch den Rotorhauptkörper hindurchgehenden Löcher sind. In einem solchen Fall kann vorgesehen sein, dass lediglich eine Decklage 412 zur Befestigung der Magnete 420 am Rotorhauptkörper 402 angeordnet ist.
Fig. 4b zeigt einen Befestigungsflansch 400. Ferner zeigt Fig. 4b eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Rotorhauptkörpers 104 und eine Welle 404. Der Rotorhauptkörper 402, der oberhalb der Welle 404 in Schnittdarstellung gezeigt ist, weist eine rechteckförmige Aufnahme 406, wie in Fig. 1 gezeigt, auf. An der Vorder- und Rückseite 408 bzw. 410 des Rotorhauptkörpers 402 sind zwei Decklagen 412 und 414 angeordnet, die aus plattenartigem Halbzeug aus Carbonfaserverbundmaterial hergestellt sind und beidseitig vom Außenrand 416 des Rotorhauptkörpers 402 bis zu einer inneren Befestigungsflanschscheibe 418 reichen. Die Decklagen 412 und 414 bedecken die rechteckförmigen Aufnahmen 406 und darin angeordnete Magnete, z.B. Permanentmagnete, von denen in der Schnittdarstellung ein Permanentmagnet 420 sichtbar ist.
Zur Mitte des Rotorhauptkörpers 402 hin sind an dessen Vorderseite 408 und Rückseite 410 je zwei innere und äußere Befestigungsflanschscheiben 418 und 422 angeordnet. Die inneren Befestigungsflanschscheiben 418 sind direkt am Rotorhauptkörper 402 durch ein Haftmittel (nicht gezeigt) angebracht und weisen einen geringeren Durchmesser als der Rotorhauptkörper 402 sowie einen größeren Durchmesser als die äußeren Befestigungsflanschscheiben 422 auf. Die äußeren Befestigungsflanschscheiben 422 sind wiederum durch ein Haftmittel (nicht gezeigt) jeweils mit einer ihnen benachbarten inneren Befestigungsflanschscheibe 418 verbunden. Die Befestigungsflanschscheiben 418 und 422 sind aus plattenartigem Carbonfaserverbundhalbzeug hergestellte Bauteile. Der gesamte Befestigungsflansch stellt eine form- und kraftschlüssige Verbindung zur Welle 404 her.
In Zusammenhang mit Figur 4b erläuterte Begriffe mit dem Bestandteil -"scheibe" sind nicht einschränkend auf zylinderförmige Bauteile zu verstehen. Vielmehr können der Rotorhauptkörper 402 und/oder die Befes'tigungs- flanschscheiben 418 und 422 einen rechteckigen, elliptischen, ringförmigen Querschnitt oder dergleichen aufweisen. Die Befestigungsflanschscheiben 418 und 422 können einstückig miteinander gebildet und an den Rotorhauptkörper 402 angeordnet werden oder die Befestigungsflanschscheiben 418 und 422 sind mit dem Rotorhauptkörper 402 integral ausgebildet.
Die Befestigungsflanschscheiben 418 und 422 verleihen dem Rotorhauptkörper eine flächen- und volumenmäßig größere Schnittstelle zur Welle 404, wodurch die Übertragung von Kräften und Momenten zwischen dem Rotorhauptkörper 402 und der Welle 404 verbessert wird.
Fig. 5 zeigt einen Rotor 500. Von außen sind der Reihe nach in Fig. 5 zu sehen: ein Rotorhauptkörper 502, ein mit dem Rotorhauptkörper 502 einstückig ausgebildeter kegelstumpfförmiger Befestigungsflansch 504, eine im Befestigungsflansch 504 vorgesehene Wellendurchführung 506 mit darin eingelassener Nut 508 und eine mit einer Mitnehmernase 510 versehene Welle 512 in Querschnittdarstellung. Die Welle 512 ist durch geeignete Passung in der Wellendurchführung 506 des Befestigungsflansches 504 angeordnet. Die austauschbar an der Welle vorgesehene Mitnehmernase 510 greift in die Nut 508 ein und ermöglicht eine Übertragung von Drehmomenten und Kräften zwischen der Welle 512 und dem Rotorhauptkörper 502, sodass sich die Welle 512, der Rotorhauptkörper 502 und der Befestigungsflansch 504 mit im Durchschnitt der gleichen Winkelgeschwindigkeit in die beiden durch den Doppelpfeil 514 angezeigten Drehrichtungen drehen können.
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Rotorhauptkörpers 600. In dem sektorförmigen Ausschnitt des in Fig. 6 gezeigten Rotorhauptkörpers 600 sind beispielhafte Carbonfaserschiingen 602, 604, 606, 608, 610 veranschaulicht. Dabei führt eine Wellendurchführungs- Carbonfaserschlinge 602 um eine Wellendurchführung 612 und um eine Aufnahme 614. Eine Befestigungsflanschloch- Carbonfaserschlinge 610 führt um ein Befestigungsflanschloch 616 und um mehrere Aufnahmen 614. Eine Mehrfachaufnahmen-Carbonfaserschlinge 606, 608 führt um eine Mehrzahl an Aufnahmen 614. Oben genannte
Carbonfaserschiingen können miteinander kombiniert, in Reihe hintereinander, abwechselnd, nach einem vorbestimmten Ablaufmuster und beispielsweise durch eine Endloscarbonfaser 618 realisiert werden. Außerdem sind folgende Faserschlingenführungen möglich: Faserschlingen werden in Acht-, Helix-, oder Fassbandform um ein oder mehrere Aufnahmen 614 und/oder ein oder mehrere Befestigungsflanschlöcher 616 und/oder die Wellendurchführung 612 und/oder den Außenrand des Rotorhauptkörpers 600 gewickelt oder Faserschlingen werden in geodätischen Linien zwischen zwei oder mehr Stellen gewickelt, die ein oder mehrere Aufnahmen 614 und/oder ein oder mehrere Befestigungsflanschlöcher 616 und/oder die Wellendurchführung 612 und/oder den Außenrand des Rotorhauptkörpers 600 umfassen. Die in Fig. 6 gezeigte Faserschlingen 606, 608 und 610 sind nur schematisch als geschlossen gezeichnet, sie können ebenso als an einer Seite geöffnete Schlingen oder an einer Stelle mit überlappenden Teilen einer Endlosfaser 618 ausgeführt sein. Eine solche Endloscarbonfaser 618 wird am Außenrandbereich des Rotorhauptkörpers 600 durch zusätzliche stückweise Carbonfasern ergänzt, um eine vorbestimmte Dicke des Rotorhauptkörpers 600 herzustellen. Zur Mitte des Rotorhauptkörpers 600 hin verdickt die Endloscarbonfaser 618 den Rotorhauptkörper 600 entlang seiner Hochachse zu einer natürlichen Nabe.
Fig. 7 zeigt einen Rotor 700 einer elektrischen Maschine und eine aus Endloscarbonfaser hergestellte Nabe 704. Die durch die Nabe 704 gebildete Wellendurchführung nimmt formschlüssig eine Welle 702 auf. Am Übergang von Welle 702 und Nabe 704 sind vier Löcher mit darin formschlüssig angeordneten Längsstiften 706 gekoppelt. Bei den
Längsstiften kann es sich insbesondere um zylinderstiftartige, kegelstiftartige oder kerbstiftartige Längsstifte handeln. Welle und Nabe bilden hierdurch eine gekoppelte Verbindung. Die Anzahl und Anordnung der Längsstifte 706 am Übergang von Welle 702 und Nabe 704 kann insbesondere von den zu übertragenden Kräften und Momenten abhängen. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel wurden vier Längsstifte verwendet. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Längsstiften die Stiftverbindung realisieren, insbesondere ein Längsstift, zwei, drei, vier, fünf, elf oder 18 Längsstifte. Das Material der Längsstifte 706 ist dabei elastisch und schert bei hohem Drehmoment ab. Somit bieten die Längsstifte 706 einerseits Anlauf-, Bremsschlupf und Drehdämpfung und andererseits dabei gleichzeitig eine Sicherheitsfunktion, um den Rotor 700 und die Welle 702 vor einem zu hohen Drehmoment zu schützen. Außerdem ist es möglich, einen abgenutzten Längsstift 706 durch einen neuen auszutauschen.
Fig. 8 zeigt eine elektrische Maschine 800. In Fig. 8 umgreift ein Stator 801 einen Rotorhauptkörper 802. Der Rotorhauptkörper 802 ist einstückig mit einem Befestigungsflansch 804 ausgebildet, der durch eine Mitnehmernase 806 mit einer Welle 808 verbunden ist. Die Mitnehmernase 806 greift dabei in ein im Befestigungsflansch eingelassene Nut 810 ein. Die Welle 408 wird zu beiden Seiten des Stators 801 durch zwei feststehende Wälzlager 812 radial und/oder axial gestützt.
Der Stator 801 in Fig. 8 umfasst elektrische Statorspulen (nicht gezeigt) , deren Magnetfeld mit einem Magnetfeld von in einem Außenbereich des Rotorhauptkörpers angeordneten Permanentmagnete 814 wechselwirkt. Die
Permanentmagnete 814 sind in hohlen Aufnahmen 817 des Rotorhauptkörpers 802 angeordnet und durch an beiden Seiten des Rotorhauptkörpers 802 angeordnete Decklagen 816 und 818 nach außen abgeschlossen.
Der Befestigungsflansch 804 bietet eine große Angriffsfläche für die in die Nut 810 eingreifende Mitnehmernase 806 und ermöglicht dadurch die Übertragung von Kräften und Drehmomenten zwischen der Welle 808 und dem am Rotorhauptkörper 802 angeordneten
Befestigungsflansch 804.
Der Befestigungsflansch 804 erlaubt beispielsweise eine Übertragung höherer Kräfte und Momente, als bei einer in Fig. 1 gezeigten in vergleichbaren Dimensionen ausgeführten elektrischen Maschine 100 möglich ist.
Die in Fig. 8 gezeigten Lager 812 sorgen für eine Lagerung der Welle 808 und des mit ihr über den Befestigungsflansch 804 verbundenen Rotorhauptkörpers 802. Sind jedoch als Lager nur die Lager 812 vorgesehen, so entstehen bei schnellen Drehbewegungen des Rotorhauptkörpers 802 ohne Lagerung in axialen Richtungen Schwingungen. Wünschenswert wäre es, eine Lagerung zu realisieren, die gewährleistet, dass der Rotorhauptkörper 802 bei einer solchen Drehbewegung und/oder bei entstehenden Vibrationen, Schwingungen oder ähnlichen Bewegungen seine axial vorgesehene Position, insbesondere an seinen Rändern, nicht verlässt.
Fig. 9a zeigt eine schematische Lagerungsvorrichtung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Rotor 904 über eine geeignete Rotor-Welle-Anordnung mit einer Welle 902 verbunden. Der Rotor 904 aus Carbonfaserverbundmaterial umfasst dabei Aufnahmen 906, 908 für Magnete (nicht dargestellt) . Weiterhin ist der Rotor 904 durch zwei Radiallager 912, 914 gelagert. Während des Betriebs der elektrischen Maschine entstehen Vibrationen und/oder Schwingungen am Rotor 904 und der Welle 902. Die Radiallager 912, 914 stellen sicher, dass die Welle 902 und der an ihr befestigte Rotor 904 in ihrer vorgesehenen Position in Radialrichtung R gehalten werden.
Neben den Radiallagern 912, 914 der Welle 902 sind bei dem in Fig. 9a gezeigten Beispiel erfindungsgemäß weitere Lager 916, 918 vorgesehen, die den Rotor an beiden Seiten stützen und für eine axiale Lagerung des Rotors 904 sorgen. Die Axiallager 916, 918 stellen sicher, dass der Rotor 904 und die mit ihm verbundene Welle 902 auch bei Betrieb der elektrischen Maschine in einer vorbestimmten axialen Position A gehalten werden. Abhängig von den spezifischen Eigenschaften der eingesetzten elektrischen Maschine ist es möglich, die Axiallager 916, 918 nahe bei der Welle 902 oder in der Nähe des Randes des Rotors 904 anzuordnen.
Fig. 9b zeigt eine Lagerungsanordnung mit Lagern 922, 924, die die Welle axial stützen. Vorzugsweise sind weitere Lager 926, 928 vorgesehen. Diese Lager 926, 928 stehen an einem radial außen liegenden Bereich des Rotors 904 mit diesem in Wirkverbindung. Vorzugsweise können solche Lager 926, 928 in und/oder an einem Stator (nicht gezeigt) angeordnet sein. Eine derartige Anordnung der Lager 926, 928 ist besonders geeignet, eine Schwingung des Rotors aus seiner axialen Position heraus zu verhindern.
Bei dem Beispiel von Fig. 9c sind nur Lager 936, 938 vorgesehen. Die am außen liegenden Bereich des Rotors 904 mit diesem in Wirkverbindung stehenden Lager 936 und 938 stützen den Rotor 904 in axialer und/oder in radialer Richtung ab.
Fig. 9d zeigt ein weiteres Beispiel einer Lagerungsanordnung. Ein am außen liegenden Bereich des Rotors vorgesehenes Lager 948 lagert den Rotor 904 derart, dass der Rotor 904 axial gestützt wird. Ein weiteres Lager 944 lagert wiederum die Welle 902 und den mit ihr verbundenen Rotor 904 derart, dass diese radial gestützt werden.
Die von Fig. 10a gezeigte schematische Darstellung zeigt eine innere Seitenfläche 1022 eines Stators einer elektrischen Maschine 1000, einen Querschnitt 1024 durch den Stator in der gezeigten schematischen Darstellung, eine Welle 1002, einen mit der Welle verbundenen Rotor 1004, Aufnahmen 1006, 1008 für Magnete (nicht gezeigt) im Rotor 1004 und erfindungsgemäß vorgesehene Lager 1012, 1014, 1016, 1018. Die Welle 1002 wird dabei durch die vorgesehenen Lager 1012, 1014 radial gestützt. Zusätzlich sind in dem gezeigten Beispiel Lager 1016, 1018 vorgesehen, die am Stator angeordnet sind und die den Rotor 1004 axial stützen. Vorzugsweise kann es sich bei den radial stützenden Lagern 1012, 1014 um Wälzlager und bei den axial stützenden Lagern 1016, 1018 um Gleitlager handeln. Durch die Anordnung in Fig. 10a kann der Rotor 1004 bei einem Durchmesser von vorzugsweise etwa zwei Metern, vier Metern, sechs Metern und mehr, stabil und mit kleinem Statorspalt bei hohen Drehzahlen betrieben werden, so dass eine gute magnetische Wechselwirkung zwischen den Magneten und dem Stator genutzt werden kann.
Bei dem Beispiel von Fig. 10b realisieren die Lager 1012, 1014 eine radiale Lagerung von Welle 1002. Für die axiale Lagerung des Rotors 1004 ist vorzugsweise eine Magnetlagerung vorgesehen. Hierzu sind sowohl an bzw. im Rotor 1004 als auch an bzw. im Stator weitere Magnete 1030 bzw. 1032 angeordnet. Dabei wirken die zentrisch am bzw. im Rotor 1004 angebrachten Magnete 1030 und die entsprechend zu diesen in der Nähe des Rotors 1004 angeordneten feststehenden Magnete 1032 attraktiv und/oder repulsiv aufeinander. Bei repulsiver Kraftwirkung entsteht zusätzlich eine radiale Zentrierwirkung auf den Rotor 1004, so dass die radial stützenden Lager 1012, 1014 entlastet werden. Ein weiteres Beispiel sieht ergänzend oder alternativ eine andere gleichwirkende Lagerung" vor, z.B. Luftlagerung. Fig. 11 zeigt eine Negativform 1100 zur Rotorherstellung. Die Negativform 1100 ist entlang eines Längsschnittes spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse 1102 ausgelegt und weist einen Negativformaußenrand 1104, eine Carbonfaseraussparung 1106, den Aufnahmen 202 (von Fig. 2) entsprechende Zapfen 1108, eine Carbonfaseraussparung 1106 und den Befestigungsflanschlöchern 204 (von Fig. 2) entsprechende Stifte 1110 auf. In der Mitte der Negativform 1100 ist eine Scheibe 1112 angeordnet, die der Wellendurchführung 206 (von Fig. 2) entspricht.
Der Negativformaußenrand 1104, die Zapfen 1108, die Stifte 1110 und die Scheibe 1112 sind integral mit der Negativform 1100 ausgebildet. Das Material der Negativform 1100 besteht aus Aluminium oder Carbonfaserverbundmaterial und kann durch einen die Negativform verschließenden Deckel (nicht gezeigt) abgeschlossen werden.
Carbonfasern 1114 (Dicke der Fasern 1114 in Fig. 3 nur schematisch) werden z.B. von einer Faserablegevorrichtung (nicht gezeigt) in die Carbonfaseraussparung 306 nach einem vorbestimmten Muster abgelegt, gespannt oder laminiert .
Fig. 12 zeigt eine Negativform 1200 zur Rotorherstellung. Die Negativform 1200 ist in Fig. 12 im Querschnitt dargestellt. Zur Veranschaulichung sind - ebenfalls im Querschnitt dargestellt - Carbonfasern 1202 in der Negativform 1200 liegend gezeigt. Die Lage und Ausrichtung der Carbonfasern 1202 in der Negativform 1200 ist lediglich qualitativ zu verstehen. Die Carbonfasern 1202 können jede beliebige Lage und Ausrichtung in der Negativform 1200 aufweisen. Die Negativform 1200 ist symmetrisch zur Achse 1204, sodass nur eine Hälfte der Negativform 200 näher erläutert wird.
Die Negativform 1200 in Fig. 2 umfasst Zapfen 1206, die in Form und Volumen jeweils den in Fig. 4a, 4b gezeigten Aufnahmen 406 entsprechen. Ferner umfasst die Negativform 1200 in der Mitte einen Stift 1208, der einer Wellendurchführung entspricht. Die Zapfen 1206 und der Stift 1208 sind einstückig mit der Negativform 1200 ausgebildet. Der übrige Zwischenraum zwischen den Zapfen 1206, dem Stift 1208 und der Negativform 1200 selbst bildet eine stufenzylinderförmige Mulde, deren Form und Volumen einem Rotor entspricht. Dieser Rotor umfasst einen Rotorhauptkörper, der einem Rotorhauptkörperbereich 1210 in der Negativform 1200 entspricht, und einen einseitig und einstückig mit dem Rotorhauptkörper ausgelegten Befestigungsflansch, der einem Befestigungsflanschbereich 1212 in der Negativform 200 entspricht .
Das Material der Negativform 1200 kann z.B. Aluminium oder Faserverbundmaterial aufweisen.
Fig. 13 zeigt ein Flussdiagramm für ein Rotorherstellungsverfahren. Das Flussdiagramm bietet vier alternative Verfahrensabläufe, um einen nur aus Carbonfaserverbundmaterial bestehenden Rotorhauptkörper 1300 herzustellen. Der Verfahrensablauf 1302 umfasst die aufeinanderfolgenden Schritte, Carbonendlosfaser in eine Negativform zu legen oder zu spannen 1304, Epoxydharz in die in der Negativform liegende Carbonendlosfaser einzubringen 1306 und das Gemisch aus Carbonendlosfaser und Epoxydharz bei einem vorbestimmten Druck PH und einer vorbestimmten Temperatur TH auszuhärten 1308. Der Verfahrensablauf 1310 umfasst den Schritt ein plattenartiges Carbonfaserverbundhalbzeug zu fräsen und zu bohren 1312, sodass der Rotorhauptkörper gebildet wird. Der Verfahrensablauf 1314 umfasst die aufeinanderfolgenden Schritte, Faser-Prepreg in eine Negativform zu laminieren 1316 und das Faser-Prepreg bei einem vorbestimmten Druck PH und einer vorbestimmten Temperatur TH auszuhärten 1318. Der Verfahrensablauf 1320 umfasst die aufeinanderfolgenden Schritte, Carbonfasern mit Polypropylen zu vermengen 1322, das Gemenge aus Carbonfaser mit Polypropylen in eine Negativform einzubringen oder zu pressen 1324 und das Gemenge bei einem vorbestimmten Druck PH und einer vorbestimmten Temperatur TH auszuhärten 1326.
Es können zwei, mehrere oder alle der Verfahrensabläufe auch teilweise miteinander kombiniert werden.
Fig. 15 zeigt eine elektrische Maschine 1500, bei der drei von in Fig. 8 gezeigten Statoren 1502, 1504 und 1506 mit jeweils einem darin drehbar gelagerten Rotor 1508, 1510 und 1512 auf einer Welle 1514 in Serie angeordnet sind. Eine solche Stator-Rotor-Teileinheit aus einem Stator und einem Rotor entspricht dabei der in Fig. 8 gezeigten elektrischen Maschine 800.
Die Welle 1514 der in Fig. 15 gezeigten elektrischen Maschine 1500 wird, ähnlich wie in Fig. 8 gezeigt, durch zwei feststehende Wälzlager 1516 radial und/oder axial gestützt. Da der Durchmesser der in Fig. 15 gezeigten Stator-Rotor-Teileinheit größer ist als die Dicke der Stator-Rotor-Teileinheit kann die elektrische Maschine 1500 mit zwei, drei oder mehr seriell hintereinander angeordneten Stator-Rotor-Teileinheiten eine kompaktere Bauform erreichen, d.h. ein Verhältnis von Maschinendurchmesser zu Maschinendicke von etwa 1:1 und dabei die Leistung und das Drehmoment erhöht werden.
Zum Anordnung der elektrischen Maschine in einem System ist ein die in Fig. 15 gezeigten Stator-Rotor- Teileinheiten umhüllendes Gehäuse 1518 vorgesehen, das die elektrische Maschine 1500 nach innen und außen vor Einflüssen (z.B. Staub, Hitze, Feuchtigkeit, elektromagnetische Strahlung etc.) schützt.
Ein weiterer Aspekt ist in Fig. 16 dargestellt, die ein Hybridsystem zeigt. Die Vorrichtung Ml stellt dabei eine Motor-Generatorvorrichtung nach einem der vorgenannten Ausführungsbeispiele dar. Im Gegensatz dazu ist Motor M2 ein herkömmlicher Verbrennungsmotor oder vergleichbares. Die Drehmomente der beiden als Motor wirkenden Vorrichtungen Ml und M2 werden in einem Planetengetriebe 1602 summiert und vom Hybridsystem abgegeben.
Fig. 17a und 17b zeigen eine elektrische Schaltungsanordnung einer Motor-Generatorvorrichtung. Dabei zeigt Fig. 17a einen Schaltungsanordnung in einem Zustand, in dem die Motor-Generatorvorrichtung als Generator Gl wirkend mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt und in einer Batterie 1702 speichert. Zusätzlich kann in der Schaltungsanordnung ein Gleichrichter oder Kommutator zwischen Batterie 1702 und Generator Gl geschaltet sein, falls der Generator Gl Strom liefert.
Fig. 17b zeigt eine Schaltungsanordnung in einem Zustand, in dem die Motor-Generatorvorrichtung als Motor Ml wirkend elektrische Energie von einer Batterie 1702 in mechanische Energie umwandelt. Bei einer Anwendung der Schaltungsanordnung aus Fig. 17a und 17b auf das Hybridsystem von Fig. 16 kann ein Fahrzeugantrieb realisiert werden, der beim Abbremsen des Fahrzeugs kinetische Energie in eine Batterie 1702 zurückspeist und wählbar elektrische Energie der Batterie 1702 in kinetische Energie umwandelt. Eine Rotor-Welle- Anordnung der Motor-Generatorvorrichtung kann dabei so ausgelegt sein, dass Antriebs- und Bremsschlupf durch elastische Längsstifte ein weiches Anlaufen und Abbremsen im Hybridsystem ermöglichen und ein durch die elastischen Längsstifte bereitgestelltes Dämpfungsverhalten ein Rückwirken unkonstanten Drehens des Verbrennungsmotors über das Planetengetriebe 1502 auf die Motor- Generatorvorrichtung verhindert.
Bei einer der oben beschriebenen Vorrichtungen, insbesondere bei einer der oben beschriebenen elektrischen Maschinen, kann diese insbesondere als Antriebsvorrichtung oder zu einer anderen Verwendung in einem Luftfahrzeug (insbesondere ein Passagierflugzeug, ein Motorflugzeug, ein Segelflugzeug mit oder ohne Hilfsmotor oder eine elektrische Maschine für ein Luftschiff), Wasserfahrzeug (insbesondere ein Schiff oder Boot, beispielsweise ein Motorboot oder ein Segelboot mit oder ohne Hilfsmotor) oder Landfahrzeug (insbesondere ein PKW, ein Motorrad, ein LKW, eine Lokomotive, ein Gabelstapler) eingesetzt werden, wobei das niedrige Gewicht und die hohe Stabilität des aus Faserverbundmaterial hergestellten Rotorhauptkörpers eine hohe Anlauf- und Bremsbeschleunigung der Antriebvorrichtung ermöglicht. Außerdem ist eine Anwendung einer solchen elektrischen Maschine zum Antrieb von Pumpen; als Stellmotor; bei Rasenmähern, Kränen, Panzern; als (Servo-) Motor bei Flug-, Schiffs- und Automodellen; bei Automaten (z.B. Geldautomaten) Spielzeug, Haushaltsgeräten und Elektrogeräten (z.B. CD-, DVD-Spieler, Festplatten) möglich.
Im Übrigen kann die elektrische Maschine eine Kombination aus Generatorfunktion und Motorfunktion übernehmen und z.B. in einem Elektrofahrzeug oder Fahrzeug mit
Hybridantrieb wahlweise beim Abbremsen des Fahrzeugs
Energie in eine elektrische Batterie speisen oder beim
Beschleunigen des Fahrzeugs elektrische Energie aus der Batterie als Motor wieder in kinetische Energie umsetzen.

Claims

Ansprüche
1. Rotor für eine elektrische Maschine mit:
- einem Rotorhauptkörper (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300), der aus Faserverbundmaterial besteht, und
- einem an dem Rotorhauptkörper (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300) angeordneten
Befestigungsflansch (400; 504; 804), der aus Faserverbundmaterial besteht.
2. Rotor nach Anspruch 1, wobei das Faserverbundmaterial Carbon umfasst.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei je ein Befestigungsflansch (400; 504; 804) flächig an einer Vorderseite (408) und einer Rückseite (410) des Rotorhauptkörpers (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300) angeordnet ist.
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) ausgelegt ist ein Drehmoment vom Rotorhauptkörper (200; 402; 502; 600; 802; 1300) an eine am Befestigungsflansch (400; 504; 804) angeordnete Welle (108; 404; 512; 702; 808; 902; 1002; 1514) zu übertragen.
5. Rotor nach Anspruch 4, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) formschlüssig mit der Welle (108; 404; 512; 702; 808; 902; 1002; 1514) ausgebildet ist.
6. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Rotorhauptkörper (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300) und der Befestigungsflansch (400; 504; 804) einstückig ausbildet sind.
7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) wenigstens ein Bauteil umfasst, das aus plattenartigem Faserverbundhalbzeug gebildet ist.
8. Rotor nach Anspruch 6, wobei die wenigstens eine Faser (918; 1114; 1202) zur Mitte des Rotors hin eine
Verdickung bildet.
9. Rotor nach Anspruch 8, wobei die Verdickung zur Mitte des Rotors hin einen Befestigungsflansch (400; 504; 804) bildet.
10. Elektrische Maschine mit : einem Stator (102; 801; 1502, 1504, 1506) und einem Rotor (500; 700; 904; 1004; 1508, 1510, 1512), der den Befestigungsflansch (400; 504; 804) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst.
11. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (500; 700; 904; 1004; 1508, 1510, 1512) für eine elektrische Maschine (100; 800; 1000; 1500), bei dem ein Rotorhauptkörper (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300) als Rotor (500; 700; 904; 1004; 1508, 1510, 1512) nur aus Faserverbundmaterial hergestellt ist, und ein nur aus Faserverbundmaterial bestehender Befestigungsflansch (400; 504; 804) am Rotorhauptkörper (200; 402; 502; 600; 802; 1300) angeordnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Carbon umfassendes Faserverbundmaterial verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) flächig an einer Vorderseite (408) und einer Rückseite (410) des Rotorhauptkörpers (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300) angeordnet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) so ausgelegt wird, dass er ein Drehmoment vom Rotorhauptkörper (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300) an eine am Befestigungsflansch (400; 504; 804) angeordnete Welle (108; 404; 512; 702; 808; 902; 1002; 1514) überträgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) formschlüssig mit der Welle (108; 404; 512; 702; 808; 902; 1002; 1514) ausgebildet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Rotorhauptkörper (104; 200; 402; 502; 600; 802; 1300) und der Befestigungsflansch (400; 504; 804) einstückig ausgebildet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) wenigstens ein Bauteil umfasst, das aus plattenartigem Faserverbundhalbzeug gebildet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei zur Mitte des Rotors (500; 700; 904; 1004; 1508, 1510, 1512) hin eine Verdickung gebildet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Befestigungsflansch (400; 504; 804) durch eine Verdickung zur Mitte des Rotors (500; 700; 904; 1004; 1508, 1510, 1512) hin gebildet wird.
20. Verwendung des Rotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer elektrischen Maschine (100; 800; 1000; 1500) als Antrieb für ein Luft-, Wasser- oder Landfahrzeug oder als Generator in einer Stromerzeugungsvorrichtung.
21. Verwendung nach Anspruch 20, wobei die Stromerzeugungsvorrichtung Wind- und/oder Wasserkraftanlagen umfasst oder ausgelegt ist, von einem Fahrzeug erzeugte rotatorische Kräfte und/oder Momente in elektrische Energie umzuwandeln.
22. Verwendung des Rotors nach einem Ansprüche 1 bis 9 in einer als Nabenmotor und/oder -generator für ein Fahrzeug ausgeführten elektrischen Maschine (100; 800; 1000; 1500) .
EP09778872A 2008-10-08 2009-10-08 Rotor für eine elektrische maschine sowie verwendung desselben und vorrichtung und verfahren zu dessen herstellung Withdrawn EP2332236A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008050806A DE102008050806A1 (de) 2008-10-08 2008-10-08 Rotor für eine elektrische Maschine sowie Verwendung desselben und Vorrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung
PCT/EP2009/007240 WO2010040534A2 (de) 2008-10-08 2009-10-08 Rotor für eine elektrische maschine sowie verwendung desselben und vorrichtung und verfahren zu dessen herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2332236A2 true EP2332236A2 (de) 2011-06-15

Family

ID=42034786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09778872A Withdrawn EP2332236A2 (de) 2008-10-08 2009-10-08 Rotor für eine elektrische maschine sowie verwendung desselben und vorrichtung und verfahren zu dessen herstellung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2332236A2 (de)
DE (1) DE102008050806A1 (de)
WO (1) WO2010040534A2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2511320A (en) * 2013-02-27 2014-09-03 Yasa Motors Ltd Axial flux motor
EP2802062A1 (de) * 2013-05-08 2014-11-12 Phase Motion Control S.p.A. Elektrischer Generator für einen Windkraftgenerator

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4674178A (en) * 1985-10-16 1987-06-23 Sundstrand Corporation Method of fabricating a permanent magnet rotor
US4835840A (en) * 1986-06-16 1989-06-06 General Electric Company Method of making an improved disc rotor assembly
GB2302455A (en) * 1995-06-17 1997-01-15 Urenco A rotor
ATE240004T1 (de) 1999-08-09 2003-05-15 Perm Motor Gmbh Elektrische axialflussmaschine
DE10224776A1 (de) * 2002-06-04 2004-03-11 Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh Elektrische Maschine
JP4613599B2 (ja) * 2004-12-14 2011-01-19 日産自動車株式会社 アキシャルギャップ型回転電機のロータ構造
DE102006036707B3 (de) 2006-08-05 2008-02-28 Marquardt, Rainer, Prof.-Dr.-Ing. Trägheitsarmer Direktantrieb

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010040534A3 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010040534A3 (de) 2010-08-12
DE102008050806A1 (de) 2010-04-22
WO2010040534A2 (de) 2010-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010040535A1 (de) Lagerungsvorrichtung für einen rotor und eine welle für eine elektrische maschine
EP3136565B1 (de) Faser-verbund-kunststoff-rotor für eine transversalfeld-erregte elektrische maschine und ein verfahren zu seiner herstellung
DE102008057863A1 (de) Herstellung einer Elektromotorkomponente
DE102010028872A1 (de) Antriebsvorrichtung für Dreh- und Linearbewegungen mit entkoppelten Trägheiten
EP2710708B1 (de) Permanentmagneterregte elektrische aussenläufermaschine, läufer für eine solche elektrische maschine und verfahren zu dessen herstellung
EP3350909B1 (de) Permanentmagnet für einen rotor einer aussenläufermaschine
DE102011079843A1 (de) Elektrische Maschine mit massenarmer Bauart in magnetisch aktiven Teilen
EP3266096A1 (de) Rotor für einen elektromotor, zugehörige motorwelle sowie verfahren zu deren herstellung
EP2332235A2 (de) Rotor-welle-anordnung für eine elektrische maschine
DE102016121766A1 (de) Positives wuchten eines läufers
DE102016207943A1 (de) Motor- und/oder Generatorvorrichtung
DE102016107824A1 (de) Rotor
DE102008063875A1 (de) Generatoranordnung für eine Windenergieanlage
DE102009046838A1 (de) Rotor
WO2009047094A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine sowie elektrische maschine
WO2010040533A2 (de) Rotor für eine elektrische maschine
EP2332236A2 (de) Rotor für eine elektrische maschine sowie verwendung desselben und vorrichtung und verfahren zu dessen herstellung
EP2319164B1 (de) Rotor für eine elektrische maschine mit reduziertem rastmoment
EP2790296A1 (de) Reluktanzmotor mit stabilisiertem Rotor
DE102020007189A1 (de) Elektromotor mit Luftlagerung, integriertem Ringpropeller und Ringwicklung mit Statorinnenkühlung
WO2010040536A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines rotors für eine elektrische maschine sowie verwendung desselben
DE202004019482U1 (de) Elektrische Maschine
DE102020116423A1 (de) Rotor und elektromechanischer Energiewandler mit toroidaler Erregerspule und Kraftfahrzeug
DE102009010162A1 (de) Elektromaschine für ein Wellenarray
DE202011050744U1 (de) Elektrodynamische Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20110329

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140501