EP3729606A1 - Rotor- oder statoranordnung mit permanentmagneten - Google Patents

Rotor- oder statoranordnung mit permanentmagneten

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Publication number
EP3729606A1
EP3729606A1 EP18815173.2A EP18815173A EP3729606A1 EP 3729606 A1 EP3729606 A1 EP 3729606A1 EP 18815173 A EP18815173 A EP 18815173A EP 3729606 A1 EP3729606 A1 EP 3729606A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
permanent magnets
stator assembly
fixed
radially outer
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Withdrawn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
EP18815173.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juri Kniss
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen 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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP3729606A1 publication Critical patent/EP3729606A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • 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
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets

Definitions

  • the invention relates to a rotor or stator assembly for an electrical machine, with a rotor or stator lamination stack, which has a plurality of magnetic pockets, in each of which at least one permanent magnet is arranged.
  • DE 10 2012 016 927 A1 describes a rotor of an electric machine, which is formed with at least one recess for receiving a permanent magnet, wherein the permanent magnet is arranged together with at least one clamping element in the recess, such that the permanent magnet of the clamping element at least partially is enclosed.
  • Rotor core comprises a plurality of magnetic pockets, in each of which at least one
  • Permanent magnet arranged and with the stator or rotor core over a
  • the bonding material comprises a foamed polymer.
  • the arrangement of the permanent magnets in the magnetic pockets has a considerable influence on the power density and, in the case of electric motors, also on the torque that can be generated.
  • the invention has for its object to provide a rotor or stator assembly concerned type, which allows a high power density and / or, especially in a small space, a high torque and in particular is easy to produce.
  • the object is achieved by the rotor or stator arrangement according to the invention with the features of claim 1.
  • the invention also extends to an electrical machine, in particular an electric motor or
  • Electric drive (motor vehicle electric drive) and / or generator for use in a motor vehicle having a rotor or stator arrangement according to the invention.
  • the rotor or stator arrangement according to the invention is characterized in that the permanent magnets are arranged with lateral air gaps in the magnetic pockets and fixed at their radially inner surfaces and / or at their radially outer surfaces against lateral slippage, or are fixed so that a lateral slipping is prevented.
  • the air gaps may, for example, a width of 0.1 mm to 10.0 mm, preferably from 0.2 mm to 5.0 mm and in particular from 0.5 mm to 2.5 mm, which means in particular the gap in the circumferential direction is.
  • the permanent magnets can be positively fixed, such that they are formed on their radially inner surfaces and / or on their radially outer surfaces with convex and / or concave curvatures, wherein the magnetic pockets on the contact or contact surfaces have complementary counter contours, d. h., That the contacting (extending substantially in the circumferential direction) magnetic pocket inner surfaces are formed with complementary or corresponding mating contours.
  • the permanent magnets can also be positively fixed at their radially inner surfaces and / or at their radially outer surfaces by means of tongue and groove connections or the like be, for which purpose the permanent magnets are formed at their radially inner and / or radially outer surfaces with corresponding elements and the magnetic pockets or the respective magnetic pocket inner surfaces have complementary or corresponding counter-elements.
  • the permanent magnets can be fixed on their radially inner surfaces and / or on their radially outer surfaces by means of expansion mass, which causes a radial clamping.
  • the expansion mass is formed from an expandable material and is arranged in the manufacture of the rotor or stator assembly on the respective surfaces together with the permanent magnets in the magnetic pockets and then z. B. activated by heat, which once expanded and clamps the permanent magnets.
  • the permanent magnets may also be fixed by gluing on their radially inner surfaces and / or on their radially outer surfaces, in particular by direct bonding to the radially inner and / or radially outer magnetic pocket inner surfaces, which extend at least approximately in the circumferential direction and make direct contact with the
  • the corrosion protection or paint layer may be formed with suitable contours or positive locking elements and the magnetic pockets may have complementary or corresponding mating contours or counter-elements.
  • the permanent magnets can also be fixed on their radially inner surfaces and / or on their radially outer surfaces by means of projections projecting into the magnetic pockets.
  • the lugs are preferably integrally formed on the rotor or stator body or on the rotor or stator lamination stack. The spaces between adjacent lugs may be filled with expansion mass and / or adhesive.
  • the permanent magnets can be designed as rectangular magnets with a rectangular cross-section or as special-purpose magnets (for example with curvatures).
  • the width (in the circumferential direction) is, for example, 20 mm to 30 mm and the height (in the radial direction) is, for example, 5 mm to 10 mm.
  • the permanent magnets can also be designed as bar magnets, which preferably extend substantially in the radial direction and can have a width of, for example, 1.5 mm to 3.0 mm and a height of, for example, 8.0 mm to 12.0 mm ,
  • the expression "radially inner” and “radially outer” surfaces or “radially inner side / outer side” of the permanent magnets may not be understood so narrowly that it means only tangentially to the direction of rotation arranged surfaces of the magnets.
  • the permanent magnets could also be inclined z. B. are arranged to the circumferential direction - then are to be understood as "radially inner / outer surfaces" of the permanent magnets, the surfaces that are not surrounded by the lateral air gaps.
  • the permanent magnets can be arranged in a not shown "V-shaped design, which is not shown in detail
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention.
  • Fig. 3 shows a third embodiment of the invention.
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of the invention.
  • Fig. 5 shows a fifth embodiment of the invention.
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment of the invention.
  • Fig. 7 shows a seventh embodiment of the invention.
  • Fig. 8 shows an eighth embodiment of the invention.
  • Fig. 9 shows a ninth embodiment of the invention.
  • 1 shows a segment of a rotor lamination stack 110 (rotor body) of a rotor arrangement 100 with a magnet pocket 120 and a permanent magnet 130 arranged therein.
  • the rotor lamination stack 110 has a plurality of such recesses or magnet pockets 120 with permanent magnets 130 arranged therein, as is fundamentally up to date known to the art.
  • the permanent magnets 130 are arranged with lateral air gaps 141 and 142 in the magnetic pockets 120, wherein the air gaps 141 and 142 extend completely over the side surfaces 133 and 134 of the permanent magnets 130, so that the side surfaces 133 and 134 are completely exposed (this is especially true for all other
  • the air gaps 141 and 142 may also extend in part beyond the radially inner surfaces 131 and / or radially outer surfaces 132 (for example over a length of 1 mm to 10 mm and in particular from 1 mm to 5 mm), such. B. indicated by the dashed line, so that these surfaces may be partially exposed (see, for example, also Fig. 7).
  • the permanent magnets 130 are fixed on their radially inner surfaces or on their radial inner sides 131 and on their radially outer surfaces or radial outer sides 132 and thereby secured against lateral slippage in the circumferential direction U or against lateral back and forth.
  • the side surfaces 133 and 134 extend at least
  • the radially inner surfaces or sides 131 and the radially outer surfaces or sides 132 extend approximately in the circumferential direction U or transverse to the radial direction R.
  • the permanent magnets 130 are bulged at their radially inner surfaces 131 and radially outer surfaces 132 formed with convex curvatures and the magnetic pockets 120 have at their contact surfaces complementary mating contours, so that the permanent magnets 130 in this way positively in the Magnetic pockets 120 are fixed or held.
  • the bulges can also be concave.
  • the bulges may also be formed only on the inner surfaces 131 or outer surfaces 132, such. B. shown in Fig. 2.
  • the permanent magnets 130 are produced with appropriate shape, for example by sintering.
  • the rotor laminated core 1 10 with the correspondingly shaped magnetic pockets 120 can be produced by corresponding laser cutting or punching of the electrical sheets or laminations.
  • the permanent magnets 130 are fixed at their radially outer surfaces 132 analogous to the embodiment shown in Fig. 1 by means of curvature form fit and are also fixed by radial clamping, including at the radially inner surfaces 131 an expansion mass or an expansion layer 150 in the Magnetic pockets 120 is arranged with, which clamps the permanent magnets 130 quasi.
  • those formed from expansion mass or the like are also fixed at their radially outer surfaces 132 analogous to the embodiment shown in Fig. 1 by means of curvature form fit and are also fixed by radial clamping, including at the radially inner surfaces 131 an expansion mass or an expansion layer 150 in the Magnetic pockets 120 is arranged with, which clamps the permanent magnets 130 quasi.
  • those formed from expansion mass or the like are formed from expansion mass or the like
  • Expansion layers 150 may be formed arbitrarily on the inner surfaces 131 and / or outer surfaces 132. D. h., In the embodiment shown in Fig. 2 can
  • Expansion layers 150 may also be provided on the radially outer surfaces 132 complementary or alternatively to the bulges.
  • the permanent magnets 130 are fixed at their radially inner surfaces 131 and at their radially outer surfaces 132 by means of adhesive 160.
  • the permanent magnets 130 are formed here as a simple producible rectangular magnets. Such a bond 160 can be combined in a simple manner with a positive fixation.
  • the permanent magnets 130 are fixed in the magnetic pockets 120 by means of tongue and groove connections on the radially inner surfaces 131, wherein such tongue and groove connections are also provided on the radially outer surfaces 132 could be.
  • the central arrangement of the tongue and groove connections is only an example, d. h., it is also an off-center arrangement possible.
  • the grooves may also be arranged in the permanent magnets 130.
  • the permanent magnets 130 are additionally glued at their radially outer surfaces by means of adhesive 160, wherein alternatively, an expansion mass 150, as shown in Fig. 2, may be provided.
  • the tongue and groove connections can be any
  • each permanent magnet 130 has geometries. Furthermore, a plurality of tongue and groove connections can be provided for each permanent magnet 130.
  • the permanent magnets 130 are formed as bar magnets, which are aligned substantially in the radial direction R and fixed on their narrow sides (ie narrow outer surfaces), such that these at their radially inner surfaces 131 by wedge-like positive connection and their radially outer surfaces 132 are fixed by means of Expansionsmasse- or expansion layer 150.
  • the bar magnets 130 may be fixed differently, analogous to the embodiments shown in FIGS. 1 to 5 or 7.
  • the permanent magnets 130 are at their radially inner surfaces 131 and at their radially outer surfaces 132 by means of
  • Air gaps 141, 142 is prevented by the lugs 125.
  • all metal sheets or lamellae may be formed with such lugs 125 or only individual metal sheets (eg only every fifth), wherein it may also be provided that the lugs 125 are deformed when the permanent magnets 130 are inserted into the pockets 120 ,
  • the rotor laminated core 110 has magnet pockets 120a and 120b of different design in which differently sized permanent magnets 130a and 130b are arranged and fixed in their radially inner surfaces and radially outer surfaces in a previously explained manner are.
  • the magnetic pockets 120 may, such. As shown in DE 10 2012 016 927 A1, also V-shaped (or with other contour) be formed and receive a plurality of permanent magnets 130, which can then be fixed according to previous explanations. Furthermore, the previously explained embodiments can be analogous to a stator or a
  • Stator arrangement are transmitted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotor- oder Statoranordnung (100) für eine elektrische Maschine, mit einem Rotor- oder Statorblechpaket (110), das eine Mehrzahl von Magnettaschen (120) aufweist, in welchen jeweils zumindest ein Permanentmagnet (130) angeordnet ist, wobei die Permanentmagnete (130) mit seitlichen Luftspalten (141, 142) in den Magnettaschen (120) angeordnet und an ihren radial inneren Flächen (131) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) gegen seitliches Verrutschen fixiert sind. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine mit einer solchen Rotor- oder Statoranordnung (100).

Description

Beschreibung
Rotor- oder Statoranordnung mit Permanentmagneten
Die Erfindung betrifft eine Rotor- oder Statoranordnung für eine elektrische Maschine, mit einem Rotor- oder Statorblechpaket, das eine Mehrzahl von Magnettaschen aufweist, in welchen jeweils zumindest ein Permanentmagnet angeordnet ist.
Die DE 10 2012 016 927 A1 beschreibt einen Rotor einer elektrischen Maschine, der mit mindestens einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Permanentmagneten ausgebildet ist, wobei der Permanentmagnet zusammen mit mindestens einem Klemmelement in der Ausnehmung angeordnet ist, derart, dass der Permanentmagnet von dem Klemmelement mindestens teilweise umschlossen ist.
Die DE 10 2012 023 868 A1 beschreibt eine elektrische Maschine, umfassend einen Stator mit einem Statorkern und einen Rotor mit einem Rotorkern, wobei der Stator- und/oder der
Rotorkern eine Mehrzahl von Magnettaschen umfasst, in welchen jeweils zumindest ein
Permanentmagnet angeordnet und mit dem Stator- oder Rotorkern über ein
Verbindungsmaterial verbunden ist. Das Verbindungsmaterial umfasst ein aufgeschäumtes Polymer.
Die Anordnung der Permanentmagnete in den Magnettaschen hat erheblichen Einfluss auf die Leistungsdichte und bei Elektromotoren auch auf das erzeugbare Drehmoment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotor- oder Statoranordnung betreffender Art anzugeben, die eine hohe Leistungsdichte und/oder, vor allem bei kleinem Bauraum, ein hohes Drehmoment ermöglicht und die insbesondere auch einfach herstellbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Rotor- oder Statoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit einem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine elektrische Maschine, insbesondere ein Elektromotor bzw.
Elektroantrieb (Kraftfahrzeugelektroantrieb) und/oder Generator für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug, die eine erfindungsgemäße Rotor- oder Statoranordnung aufweist.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen (wobei die Merkmale der abhängigen Patentansprüche auch beliebig kombinierbar sind), der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und den Figuren.
Die erfindungsgemäße Rotor- oder Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete mit seitlichen Luftspalten in den Magnettaschen angeordnet und an ihren radial inneren Flächen und/oder an ihren radial äußeren Flächen gegen seitliches Verrutschen fixiert sind, bzw. so fixiert sind, dass ein seitliches Verrutschen verhindert wird.
Erfindungsgemäß haben die in den Magnettaschen bzw. Ausnehmungen angeordneten Permanentmagnete keine Berührung zu den seitlichen, sich zumindest näherungsweise radial erstreckenden Magnettascheninnenflächen. Dadurch wird ein magnetischer Kurzschluss an den seitlichen Flächen der Permanentmagnete verhindert und der magnetische Fluss optimiert, sodass die elektrische Maschine eine höhere Leistungsdichte aufweist und ein Elektromotor ein höheres bzw. stärkeres Drehmoment erzeugt. Die Luftspalte können bspw. eine Breite von 0,1 mm bis 10,0 mm, bevorzugt von 0,2 mm bis 5,0 mm und insbesondere von 0,5 mm bis 2,5 mm aufweisen, womit insbesondere das Spaltmaß in Umfangsrichtung gemeint ist.
Da eine konventionelle seitliche Abstützung der Permanentmagnete aufgrund der Luftspalte nicht möglich ist, sind Maßnahmen erforderlich, die ein seitliches Verrutschen bzw. Verschieben und insbesondere ein sogenanntes Flattern (Hin- und Herschlagen) der Permanentmagnete verhindern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Permanentmagnete nur an ihren radial inneren und/oder an ihren radial äußeren Flächen so in den Magnettaschen fixiert sind, dass auch bei hohen Drehzahlen (von bspw. bis zu 20.000 U/min und mehr) ein seitliches Verrutschen (d. h. ein Verrutschen in Umfangsrichtung insbesondere quer zur Radialrichtung) bzw. Verrutschen in Richtung der Luftspalten, nicht möglich ist. Die Fixierung erfolgt insbesondere an den benachbarten Magnettascheninnenflächen. Nachfolgend werden hierzu mehrere erfindungsgemäße Möglichkeiten vorgestellt, die auch abwandelbar und ausdrücklich auch miteinander kombinierbar sind.
Die Permanentmagnete können formschlüssig fixiert sein, derart, dass diese an ihren radial inneren Flächen und/oder an ihren radial äußeren Flächen mit konvexen und/oder konkaven Wölbungen ausgebildet sind, wobei die Magnettaschen an den Berühr- bzw. Kontaktflächen komplementäre Gegenkonturen aufweisen, d. h., dass die berührenden (sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckenden) Magnettascheninnenflächen mit komplementären bzw. korrespondierenden Gegenkonturen ausgebildet sind.
Die Permanentmagnete können an ihren radial inneren Flächen und/oder an ihren radial äußeren Flächen auch mittels Nut-Feder-Verbindungen oder dergleichen formschlüssig fixiert sein, wozu die Permanentmagnete an ihren radial inneren und/oder radial äußeren Flächen mit entsprechenden Elementen ausgebildet sind und die Magnettaschen bzw. die betreffenden Magnettascheninnenflächen komplementäre bzw. korrespondierende Gegenelemente aufweisen.
Die Permanentmagnete können an ihren radial inneren Flächen und/oder an ihren radial äußeren Flächen auch mittels Expansionsmasse, die eine radiale Klemmung bewirkt, fixiert sein. Die Expansionsmasse ist aus einem expandierbaren Material gebildet und wird bei der Herstellung der Rotor- oder Statoranordnung an den betreffenden Flächen zusammen mit den Permanentmagneten in den Magnettaschen angeordnet und dann z. B. durch Wärme aktiviert, wodurch diese einmalig expandiert und die Permanentmagnete festklemmt.
Die Permanentmagnete können an ihren radial inneren Flächen und/oder an ihren radial äußeren Flächen auch durch Verklebung fixiert sein, insbesondere durch direkte Verklebung mit den radial inneren und/oder radial äußeren Magnettascheninnenflächen, die sich zumindest näherungsweise in Umfangsrichtung erstrecken und einen direkten Kontakt mit den
Permanentmagneten haben.
Sofern die Permanentmagnete eine Korrosionsschutzschicht oder Lackschicht aufweisen, kann auch hierüber eine insbesondere formschlüssige Fixierung an den radial inneren Flächen und/oder radial äußeren Flächen erfolgen. D. h., die Korrosionsschutz- oder Lackschicht kann mit geeigneten Konturen bzw. Formschlusselementen ausgebildet sein und die Magnettaschen können komplementäre bzw. korrespondierende Gegenkonturen bzw. Gegenelemente aufweisen.
Die Permanentmagnete können an ihren radial inneren Flächen und/oder an ihren radial äußeren Flächen auch mittels in die Magnettaschen hineinragender Nasen fixiert sein. Die Nasen sind bevorzugt am Rotor- oder Statorkörper bzw. am Rotor- oder Statorblechpaket angeformt. Die Zwischenräume zwischen benachbarten Nasen können mit Expansionsmasse und/oder Klebstoff ausgefüllt sein.
Die Permanentmagnete können als Rechteckmagnete mit rechteckigem Querschnitt oder als Sonderformmagnete (z. B. mit Wölbungen) ausgebildet sein. Die Breite (in Umfangsrichtung) beträgt bspw. 20 mm bis 30 mm und die Höhe (in radialer Richtung) beträgt bspw. 5 mm bis 10 mm. Die Permanentmagnete können auch als Stabmagnete ausgebildet sein, welche sich bevorzugt im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken und eine Breite von bspw. 1 ,5 mm bis 3,0 mm und eine Höhe von bspw. 8,0 mm bis 12,0 mm aufweisen können. Der Ausdruck„radial innere“ und„radial äußere“ Flächen bzw.„radiale Innenseite/Außenseite“ der Permanentmagnete darf nicht so eng verstanden werden, dass es ausschließlich tangential zur Drehrichtung angeordnete Flächen der Magneten bedeutet. Die Permanentmagneten könnten auch schräg z. B. zu der Umfangrichtung angeordnet werden - dann sind als„radial innere/äußere Flächen“ der Permanentmagnete die Flächen zu verstehen, die nicht von den seitlichen Luftspalten umgeben sind. Insbesondere können die Permanentmagnete in einer hier nicht näher gezeigten "V-förmigen Gestaltung angeordnet sein, die sich zu einem
Außenumfang des Rotors hin öffnet. Dann sind unter„radial äußeren“ Flächen die dem Inneren des„V“ zugewandte und als„radial innere“ Flächen die dem Äußeren des„V“ zugewandte Flächen der Permanentmagneten zu verstehen, insbesondere die, welche nicht im
Wesentlichen von den seitlichen Luftspalten bzw. Luftkavitäten umgeben sind.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender weise mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die in den schematischen Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden. Ferner können durch Kombination der Merkmale auch weitere erfindungsgemäße Ausführungs- möglichkeiten gebildet werden.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine siebte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine achte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine neunte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung. Fig. 1 zeigt ein Segment eines Rotorblechpakets 110 (Rotorkörper) einer Rotoranordnung 100, mit einer Magnettasche 120 und einem darin angeordneten Permanentmagneten 130. Das Rotorblechpaket 110 weist mehrere solcher Ausnehmungen bzw. Magnettaschen 120 mit darin angeordneten Permanentmagneten 130 auf, wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Die Permanentmagnete 130 sind mit seitlichen Luftspalten 141 und 142 in den Magnettaschen 120 angeordnet, wobei sich die Luftspalte 141 und 142 komplett über die Seitenflächen 133 und 134 der Permanentmagnete 130 erstrecken, sodass die Seitenflächen 133 und 134 vollständig freiliegend sind (dies gilt insbesondere auch für alle anderen
Ausführungsmöglichkeiten). Die Luftspalte 141 und 142 können sich zum Teil auch noch über die radial inneren Flächen 131 und/oder radial äußeren Flächen 132 erstrecken (bspw. über eine Länge von 1 mm bis 10 mm und insbesondere von 1 mm bis 5 mm), wie z. B. mit der gestrichelten Linie angedeutet, sodass auch diese Flächen teilweise freiliegend sein können (siehe z. B. auch Fig. 7).
Ferner sind die Permanentmagnete 130 an ihren radial inneren Flächen bzw. an ihren radialen Innenseiten 131 sowie an ihren radial äußeren Flächen bzw. radialen Außenseiten 132 fixiert und dadurch gegen seitliches Verrutschen in Umfangsrichtung U bzw. gegen seitliches Hin- und Herwandern gesichert. Die Seitenflächen 133 und 134 erstrecken sich zumindest
näherungsweise in radialer Richtung. Die radial inneren Flächen bzw. Seiten 131 und die radial äußeren Flächen bzw. Seiten 132 erstrecken sich näherungsweise in Umfangsrichtung U bzw. quer zur radialen Richtung R.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsmöglichkeit sind die Permanentmagnete 130 an ihren radial inneren Flächen 131 und radial äußeren Flächen 132 bauchig mit konvexen Wölbungen ausgebildet und die Magnettaschen 120 weisen an ihren Berührflächen komplementäre Gegenkonturen auf, sodass die Permanentmagnete 130 auf diese Weise formschlüssig in den Magnettaschen 120 fixiert bzw. gehaltert sind. Die Wölbungen können auch konkav ausgebildet sein. Ferner können die Wölbungen auch nur an den Innenflächen 131 oder Außenflächen 132 ausgebildet sein, wie z. B. in Fig. 2 gezeigt. Die Permanentmagnete 130 werden mit entsprechender Form, bspw. durch Sintern, hergestellt. Das Rotorblechpaket 1 10 mit den korrespondierend geformten Magnettaschen 120 kann durch entsprechendes Lasern oder Stanzen der Elektrobleche bzw. Lamellen hergestellt werden.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsmöglichkeit sind die Permanentmagnete 130 an ihren radial äußeren Flächen 132 analog zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsmöglichkeit mittels Wölbung formschlüssig fixiert und sind zudem durch radiale Klemmung fixiert, wozu an den radial inneren Flächen 131 eine Expansionsmasse bzw. eine Expansionsschicht 150 in den Magnettaschen 120 mit angeordnet ist, welche die Permanentmagnete 130 quasi festklemmt. Prinzipiell können solche aus Expansionsmasse oder dergleichen gebildete
Expansionsschichten 150 beliebig an den Innenflächen 131 und/oder Außenflächen 132 ausgebildet sein. D. h., bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsmöglichkeit können
Expansionsschichten 150 ergänzend oder alternativ zu den Wölbungen auch an den radial äußeren Flächen 132 vorgesehen sein.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsmöglichkeit sind die Permanentmagnete 130 an ihren radial inneren Flächen 131 und an ihren radial äußeren Flächen 132 mittels Klebstoff 160 fixiert. Die Permanentmagnete 130 sind hier als einfach herstellbare Rechteckmagnete ausgebildet. Eine solche Verklebung 160 kann in einfacher Weise auch mit einer formschlüssigen Fixierung kombiniert werden.
Bei den in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Ausführungsmöglichkeiten erfolgt die Fixierung der Permanentmagnete 130 in den Magnettaschen 120 mittels Nut-Feder-Verbindungen an den radial inneren Flächen 131 , wobei solche Nut-Feder-Verbindungen auch an den radial äußeren Flächen 132 vorgesehen sein können. Die mittige Anordnung der Nut-Feder-Verbindungen ist nur beispielhaft, d. h., es ist auch eine außermittige Anordnung möglich. Die Nuten können auch in den Permanentmagneten 130 angeordnet sein. Bei der in Fig. 5 gezeigten
Ausführungsmöglichkeit sind die Permanentmagnete 130 an ihren radial äußeren Flächen zusätzlich mittels Klebstoff 160 verklebt, wobei alternativ auch eine Expansionsmasse 150, wie in Fig. 2 gezeigt, vorgesehen sein kann. Die Nut-Feder-Verbindungen können beliebige
Geometrien aufweisen. Fernern können für jeden Permanentmagneten 130 mehrere Nut-Feder- Verbindungen vorgesehen sein.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsmöglichkeit sind die Permanentmagnete 130 als Stabmagnete ausgebildet, die im Wesentlichen in Radialrichtung R ausgerichtet und an ihren Schmalseiten (d. h. schmalen Außenflächen) fixiert sind, derart, dass diese an ihren radial inneren Flächen 131 durch keilartigen Formschluss und an ihren radial äußeren Flächen 132 mittels Expansionsmasse- bzw. Expansionsschicht 150 fixiert sind. Die Stabmagnete 130 können analog zu den in den Fig. 1 bis 5 oder 7 gezeigten Ausführungsmöglichkeiten auch anders fixiert sein.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsmöglichkeit sind die Permanentmagnete 130 an ihren radial inneren Flächen 131 und an ihren radial äußeren Flächen 132 mittels
rotorblechpaketseitiger Nasen 125, die vorsprungartig in die Magnettaschen 120 hineinragen, fixiert. In vorteilhafter Weise können die Zwischenräume 126 zwischen den Nasen 125 mit Expansionsmasse 150 und/oder Klebstoff 160 ausgefüllt werden. Ein Abfließen in die
Luftspalten 141 , 142 wird durch die Nasen 125 verhindert. Im Blechpaket 110 können alle Bleche bzw. Lamellen mit solchen Nasen 125 ausgebildet sein oder nur einzelne Bleche (z. B. nur jedes fünfte), wobei auch vorgesehen sein kann, dass die Nasen 125 beim Einfügen der Permanentmagnete 130 in die Taschen 120 verformt werden.
Bei den in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigten Ausführungsmöglichkeiten weist das Rotorblechpaket 110 unterschiedlich ausgebildete Magnettaschen 120a und 120b auf, in denen unterschiedlich große Permanentmagnete 130a und 130b angeordnet und in einer bereits zuvor erläuterten Weise an ihren radial inneren Flächen und radial äußeren Flächen fixiert sind.
Die in den Figuren 1 bis 9 gezeigten Dimensionen sind nur beispielhaft und dienen der
Veranschaulichung. Die Dimensionierung von Formschlussmitteln bzw. -elementen richtet sich insbesondere nach der im Betrieb zu erwartenden Belastung. Selbiges gilt für Klemm- und Klebeverbindungen.
Die Magnettaschen 120 können, wie z. B. in der DE 10 2012 016 927 A1 gezeigt, auch V-förmig (oder mit sonstiger Kontur) ausgebildet sein und mehrere Permanentmagnete 130 aufnehmen, die dann gemäß vorausgehender Erläuterungen fixiert sein können. Ferner können die vorausgehend erläuterten Ausführungsmöglichkeiten analog auf einen Stator bzw. eine
Statoranordnung übertragen werden.
Bezugszeichenliste
100 Rotoranordnung
1 10 Rotorblechpaket
120 Magnettasche, Ausnehmung
125 Nase, Vorsprung
126 Zwischenraum
130 Permanentmagnet
131 radial innere Fläche
132 radial äußere Fläche
133 Seitenfläche
134 Seitenfläche
141 Luftspalt
142 Luftspalt
150 Expansionsmasse, Expansionsschicht
160 Klebstoff, Verklebung
R radiale Richtung
U Umfangsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Rotor- oder Statoranordnung (100) für eine elektrische Maschine, mit einem Rotor- oder Statorblechpaket (1 10), das eine Mehrzahl von Magnettaschen (120) aufweist, in welchen jeweils zumindest ein Permanentmagnet (130) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) mit seitlichen Luftspalten (141 , 142) in den
Magnettaschen (120) angeordnet und an ihren radial inneren Flächen (131 ) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) gegen seitliches Verrutschen fixiert sind.
2. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftspalte (141 , 142) eine Breite von 0,1 mm bis 10,0 mm, bevorzugt von 0,2 mm bis 5,0 mm und insbesondere von 0,5 mm bis 2,5 mm aufweisen.
3. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) an ihren radial inneren Flächen (131 ) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) mit konvexen und/oder konkaven Wölbungen ausgebildet sind und die Magnettaschen (120) hierzu komplementäre Gegenkonturen aufweisen.
4. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) an ihren radial inneren Flächen (131 ) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) mittels Nut-Feder-Verbindungen fixiert sind.
5. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) an ihren radial inneren Flächen (131 ) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) mittels in die Magnettaschen (120) hineinragender Nasen (125) fixiert sind.
6. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) an ihren radial inneren Flächen (131 ) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) durch radiale Klemmung mittels Expansionsmasse (150) fixiert sind.
7. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) an ihren radial inneren Flächen (131 ) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) durch Verklebung (160) fixiert sind.
8. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) an ihren radial inneren Flächen (131 ) und/oder an ihren radial äußeren Flächen (132) durch eine Korrosionsschutzschicht oder Lackschicht fixiert sind.
9. Rotor- oder Statoranordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Permanentmagnete (130) als Stabmagnete ausgebildet und an ihren Schmalseiten gegen seitliches Verrutschen fixiert sind.
10. Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor und/oder Generator für die
Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Rotor- und/oder Statoranordnung (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche.
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