EP4406096A1 - Magnetvorrichtung für eine elektrische maschine - Google Patents

Magnetvorrichtung für eine elektrische maschine

Info

Publication number
EP4406096A1
EP4406096A1 EP22782879.5A EP22782879A EP4406096A1 EP 4406096 A1 EP4406096 A1 EP 4406096A1 EP 22782879 A EP22782879 A EP 22782879A EP 4406096 A1 EP4406096 A1 EP 4406096A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnets
carrier
holding part
magnetic device
holding
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Withdrawn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
EP22782879.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Behnam Houshmand
Adrian LEVU
Gunar Reinicke
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.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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 Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP4406096A1 publication Critical patent/EP4406096A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H02K1/2798—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets where both axial sides of the stator face a rotor
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Definitions

  • the present disclosure relates to a magnet device for an electric machine and to a method for manufacturing a magnet device.
  • the aim is to continuously improve the target parameters of energy efficiency, power-to-weight ratio, reliability and service life.
  • a low weight of the drives is also important for low energy consumption in mobile applications (e.g. in vehicle construction). The requirements described apply in particular to use in aircraft.
  • Electrical machines regularly include a stator and a rotor that can rotate relative thereto.
  • permanent magnets are attached to one of the two, eg the rotor.
  • Wire windings are mounted on the other component, eg on the stator.
  • these can be subjected to an alternating electric field in order to generate a magnetic field that causes the rotor to rotate.
  • the magnets of such a permanent magnet machine can be lighter than coils for generating a comparable power, they still generally give the rotor a not inconsiderable weight.
  • the object of the present invention is to enable improved electrical machines.
  • a magnetic device for an electrical machine in particular an axial flux machine such as an axial flux motor
  • the magnetic device comprises a carrier, e.g. in the form of a disk, which has a flat support surface and at least one positive-locking element.
  • the magnet device comprises a plurality of magnets which are arranged around an axis along the support surface. The magnets can touch the support surface.
  • a support section and/or adhesive can be arranged in between.
  • the magnetic device comprises a holding part with at least one form-fitting element which is in form-fitting engagement with the at least one form-fitting element of the carrier.
  • the holding part also has a holding section, by means of which at least one (or more) of the magnets is (are) held on the carrier, in particular in a form-fitting manner.
  • an air gap is generally formed between the stator and the rotor in order to enable the rotor to rotate. Furthermore, there is a distance between the windings and/or their iron cores (eg of the stator) and the magnets (eg of the rotor) which can also be referred to as a magnetic gap.
  • the magnetic gap is at least as large as the air gap, but in practice is usually larger than the air gap. For example, it is known to the applicant from internal practice to arrange the magnets in a casing and to fasten them to a carrier of the rotor by means of this casing. Thus, the magnetic gap is larger than the air gap by at least the thickness of the shell. The configuration described makes it possible to dispense with such a cover.
  • the magnets can have a chamfer.
  • the holding section of the holding part rests against the bevel of the at least one magnet, in particular flat. This enables secure mounting and easy assembly at the same time.
  • the magnets and the holding part can have surfaces that all lie in one plane. Such a configuration can be made possible in particular by the chamfer.
  • the air gap can be kept particularly small due to the common surface.
  • the holding part can be ring-shaped. For example, it extends around the axis. This enables a particularly robust design.
  • the holding part is made of metal, for example.
  • the magnet device also includes, for example, a holder with a holding section, by means of which the at least one (or the several) of the magnets is (are) held on the carrier, in particular on a side of the at least one (or of each of the several) that faces away from the holding section of the holding part. the magnet.
  • a holder with a holding section by means of which the at least one (or the several) of the magnets is (are) held on the carrier, in particular on a side of the at least one (or of each of the several) that faces away from the holding section of the holding part. the magnet.
  • This allows a particularly simple installation.
  • the magnets are first pushed under the holding section of the holder and then fixed with the holding part.
  • the holding section of the holding part and/or the holding section of the holder can each form an angled interface for the magnets 11 .
  • the holding section of the holding part and/or the holding section of the holder tapers to a point.
  • the bracket can be fixed to the carrier
  • the holder is formed on the carrier, in particular connected in one piece to the carrier. This makes it possible to achieve a small number of parts. Furthermore, a particularly robust configuration is possible in this way.
  • the holder is formed on a support body, which represents a component that is separate from the carrier and can be (or is) mounted on the carrier.
  • the support body has, for example, a support section which is arranged between the at least one (or more) of the magnets and the carrier.
  • the magnets lie flat against the support section, for example.
  • the magnets can first be mounted on the support body and then mounted on the carrier as a prefabricated structural unit. This enables a particularly simple assembly of the magnets and high precision in production.
  • the magnets are optionally arranged in a row (e.g. in a ring).
  • the magnets are designed in the form of a segmented magnetic ring.
  • the magnets can be arranged, for example, in two or more rows (in particular each in a ring shape), between which the holder can be arranged. A particularly powerful electrical machine is possible as a result.
  • the magnetic device can also comprise a further holding part.
  • the further holding part has, for example, at least one form-fitting element which is in form-fitting engagement with at least one further form-fitting element of the carrier and/or a holding section, by means of which the at least one (or more) of the magnets is (are) held on the carrier.
  • At least one (or more) of the magnets can be arranged between the holding part and the further holding part. For example, two rows of magnets are provided, one row between the holding part and the holder and another row between the holder and the further holding part.
  • the bracket can be arranged between the two rows.
  • the form-fitting element of the carrier and the form-fitting element of the holding part can together form a bayonet catch. This allows particularly quick and safe installation.
  • the holding part can, for example, first be plugged axially onto the carrier and then rotated about the axis on the carrier for locking with the carrier.
  • the further form-fitting element of the carrier and the form-fitting element of the further holding part can also jointly form a bayonet catch.
  • the magnets can each have an outer surface facing away from the carrier, with the outer surfaces of the magnets lying in the same plane (extending in two spatial directions). For example, this plane is aligned perpendicularly to the above-mentioned axis.
  • the holding portion of the holding part and / or the holding portion of the Holder adjoin, for example, to these outer surfaces.
  • the magnets are e.g. permanent magnets. This allows it to be used in a permanently excited electrical machine.
  • a rotor for an electrical machine is specified.
  • the rotor includes the magnet device according to any configuration described herein.
  • an electrical machine e.g. a motor, in particular an axial flux machine, such as an axial flux motor.
  • the electric machine includes a stator and the rotor described above or a rotor, a stator and the magnetic device according to any configuration described herein. With regard to the advantages, reference is made to the above information on the magnetic device.
  • the magnetic device can in particular form part of the rotor.
  • a method for manufacturing a magnetic device comprises providing a carrier with a flat support surface and at least one form-fitting element and arranging a plurality of magnets along the support surface around an axis and positively connecting at least one form-fitting element of a holding part to the at least one form-fitting element of the carrier, with at least one or some of the Magnets is held by a holding portion of the holding part on the carrier / are.
  • the method may further comprise assembling a cassette by arranging the magnets and the holding part, and optionally another holding part, on a support body prior to arranging the magnets along the support surface.
  • the magnets are then secured by mounting the support body to the support surface of the carrier arranged along the support surface around the axis.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical machine with a stator and two rotors
  • FIGS. 2A-2D show steps in the manufacture of a magnet device for the electrical machine according to FIG. 1 with a carrier, a plurality of magnets and two holding parts for the magnets;
  • FIGS. 3A-3D show steps in the manufacture of a cartridge for a magnet device for the electrical machine according to FIG. 1, with a support body, a plurality of magnets and two holding parts for the magnets;
  • FIGS. 4A and 4B show steps in the manufacture of a magnetic device for the electrical machine according to FIG. 1 with a carrier and the cassette according to FIG. 3D;
  • FIG. 5 shows an optional stop for one of the holding parts
  • FIG. 6 shows a detailed view of a cross section of the magnet device according to FIG. 4B.
  • FIG. 1 shows an electrical machine 2 in the form of an axial flux motor (or transverse flux motor).
  • the electric machine 2 comprises a stator 21 and generally at least one rotor 20 rotatable about an axis A relative to the stator 21.
  • the electric machine comprises two rotors 20, one of which, however, is optional.
  • Each of the rotors 20 can be rotated relative to the stator 21, in the present case about the same axis A.
  • the rotors 20 can represent partial rotors of a rotor.
  • the electrical machine 2 can include a plurality of stators 21 and associated rotors 20, each of which is designed, for example, according to FIG for example, are aligned coaxially to the A axis.
  • the rotors 20 each comprise a magnet device 1 with a plurality of magnets 11, here in the form of permanent magnets. Furthermore, the respective magnet device 1 comprises a carrier 10 to which the magnets 11 are attached in a manner explained in more detail below. Each of the rotors 20 can comprise further components, as indicated in FIG. 1 for one of the rotors 20.
  • each of the rotors 20 is disk-shaped. Each of the rotors 20 is arranged along the axis A next to the stator 21 .
  • FIG. 1 shows the electric machine 2 in an exploded view, but even in the assembled state there is a distance between the stator 21 and each of the rotors 20 in the axial direction (along the axis A). Due to this distance, there is an air gap between the stator 21 and the respective rotor 20 in the axial direction. The electrical machine 2 therefore has an axial air gap between the stator 21 and the (respective) rotor 20 .
  • the carrier 10 of each of the rotors 20 forms a support surface which is oriented perpendicularly to the A axis.
  • the magnets 11 of the respective rotor 20 are arranged around the axis A along this support surface. In the present case, the magnets 11 are arranged concentrically to the A axis.
  • the stator 21 is arranged between the two rotors 20 .
  • the stator 21 includes a stator core 210 and a stator winding 211 .
  • the magnets 11 and the stator winding 211 extend at the same radial distance from the axis A.
  • the stator winding 211 can be supplied with an electric current, for example an alternating current, in particular a three-phase alternating current.
  • an electric current for example an alternating current, in particular a three-phase alternating current.
  • a rotating magnetic field is generated, through which a force is exerted on the magnets 11 , which causes the respective rotor 20 to rotate about the axis A relative to the stator 21 .
  • the magnetic fields act in the axial direction.
  • Figures 2A to 2D illustrate a method for producing the
  • Magnetic device 1 (of one rotor 20 and, analogously, of the other rotor 20 the electrical machine 1 according to FIG. 1).
  • the carrier 10, the magnets 11 and two holding parts 12, 15 are provided.
  • the carrier 10 forms two annular planar support surfaces 100, one for each annular row of magnets 11.
  • the support surfaces 100 extend in the same plane and a smaller one of the support surfaces 100 is surrounded by a larger one of the support surfaces 100 on the outside.
  • the carrier 10 also forms a number of form-fitting elements 101 , 102 .
  • each of the form-fitting elements 101, 102 has a projection.
  • the form-fit elements 101, 102 are designed and arranged to enter into a form-fit.
  • the form-fitting elements 101, 102 have an L-shaped cross section here.
  • the form-fitting elements 101, 102 each form a receptacle.
  • the form-fitting elements 101 , 102 are each formed on the edge of one of the support surfaces 100 .
  • the receptacles of the form-fitting elements 101 , 102 are open towards the respective adjoining support surface 100 .
  • a gap is formed between at least two positive-locking elements 101, 102 arranged offset from one another in the circumferential direction about the axis A (and at the same radial distance from the axis A).
  • form-fitting elements 101 are formed on the outer edge of the outer support surface 100 and further form-fitting elements 102 are formed on the inner edge of the inner support surface 100 .
  • the carrier 10 also has a holder 13 .
  • the holder 13 is connected to the rest of the carrier 10 in one piece.
  • the bracket is annular and extends around axis A.
  • the holder 13 is arranged between the two support surfaces 100 .
  • the holder 13 has two holding sections 130, one radially inner and one radially outer. In the cross section it can be seen that the holding sections 130 protrude from a free end of the holder 13, in the present case in a direction perpendicular to the axis A.
  • the holding sections 130 each have a bevel.
  • the magnets 11 each have a bevel 110 on two opposite sides.
  • An outer surface 111 extends between the two bevels 110.
  • the holding parts 12, 15 are each ring-shaped (in the present case each as a closed ring).
  • a radially outer holding part 12 has positive-locking elements 120 which protrude radially outwards from the holding part 12 in the example shown.
  • the positive-locking elements 120 are designed in the form of tabs.
  • the holding part 12 has a holding section 121 which protrudes radially inwards.
  • the holding portion 121 has a slope.
  • a radially inner holding part 15 has form-fitting elements 150 which protrude radially inwards from the holding part 15 in the example shown.
  • the positive-locking elements 150 are designed in the form of tabs.
  • the holding part 15 has a holding section 151 which protrudes radially outwards.
  • the holding portion 151 has a slope.
  • the magnets 11 are arranged on the support surfaces 100.
  • FIG. For this purpose, they are brought into engagement with the respective holding section 130 of the holder 13 .
  • the holding section 130 then overlaps the respective magnets 11.
  • the bevel of the respective holding section 130 lies in planar contact with the chamfer 110 of the respective magnets 11.
  • an adhesive is applied to the support surfaces 100 and/or to the magnets 11, which adhesively holds the magnets 11 in place after they have been mounted on the carrier 10.
  • the magnets 11 glued to the carrier 10 and positively engaging with the holder 13 are shown in FIG. 2B.
  • Figure 2C illustrates the assembly of the outer holding part 12. This is placed on the carrier 10 (in particular pushed onto it along the axis A), with the form-fitting elements 120 of the holding part 12 each engaging in a gap between two form-fitting elements 101 of the carrier 10. The holding part 12 is then rotated about the axis A, so that the form-fitting elements 120 of the holding part 12 engage in the receptacles of the form-fitting elements 101 of the carrier 10 . As a result, the holding part 12 is held on the carrier 10 in a form-fitting manner. The holding part 12 and the carrier 10 thus form a bayonet catch.
  • FIG. 2D illustrates the assembly of the inner holding part 15, which is carried out analogously to the assembly of the outer holding part: The inner holding part 15 is also placed on the carrier 10, with the form-fitting elements 150 of the holding part 15 each engaging in a gap between two form-fitting elements 102 of the carrier 10 .
  • the holding part 15 is then rotated about the axis A, so that the form-fitting elements 150 of the holding part 15 engage in the receptacles of the form-fitting elements 102 of the carrier 10 .
  • the holding part 15 is held on the carrier 10 in a form-fitting manner.
  • the holding part 15 and the carrier 10 also form a bayonet catch.
  • the holding section 151 of the holding part 15 is in planar contact with the bevel 110 of the magnets 11 facing the holding part 15 .
  • the magnets 11 of the inner row are held in a form-fitting manner on the carrier 10 between the holding part 15 and the holder 13 .
  • FIG. 2D shows the fully assembled magnet device 1. Since no covers or the like are necessary for the magnets 11, it is possible to design the structural air gap of the electrical machine 2 to be particularly narrow. The mechanical gap and the magnetic gap can be the same. As a result, the magnet weight can be reduced and/or the performance of the electric machine can be improved. Furthermore, improved heat dissipation is possible.
  • the carrier 10 consists of at least one metal or comprises at least one metal.
  • the carrier is made of steel.
  • the holding parts 12, 15 also consist of at least one metal or comprise at least one metal.
  • the holding parts 12, 15 are made of steel.
  • Particularly robust components can be produced from metals, which in particular also have a long service life and easily predictable aging.
  • the magnetic device 1 (or even the rotor 20) is free of composite materials, the aging of which is often difficult to predict.
  • the magnetic device 1 could also have just one of the rings of magnets 11 and one of the holding parts 12, 15 instead of two rings of magnets 11 and two holding parts 12,15.
  • the magnets 11 are in direct contact with the carrier 10.
  • FIG. The magnets 11 touch the carrier 10 and/or are glued thereto by means of the adhesive.
  • at least one stop can be provided on the carrier 10, against which at least one magnet 11 strikes in the circumferential direction.
  • the magnets 11 are secured against movement relative to the carrier 10 in all directions.
  • the magnets 11 can introduce a torque about the axis A into the rest of the rotor 20 .
  • a magnetic device T can be produced as illustrated with reference to FIGS. 3A to 4B.
  • the holder 13 is not formed on the carrier 10, but on a support body 14 that can be mounted thereon. This allows particularly precise production.
  • no bracket 13 is necessary, or the bracket 13 is provided on the carrier.
  • the support body 14 has a support section 140 for each segmented ring of magnets 11 .
  • Each support portion 140 is annular.
  • the support sections 140 each form a contact surface for the magnets 11 .
  • the contact surface of each support section 140 is flat.
  • the bracket 13 is arranged between the two support sections 140 .
  • the magnets 11 are arranged on the support sections 140 and brought into engagement with the respective holding section 130 of the holder 13 .
  • the magnets 11 are bonded to the support sections 140 (optional) using adhesive.
  • the two holding parts 12, 15 are then arranged on either side of the magnets 11. It can be provided here that the holding parts 12 , 15 are dimensioned in such a way that they are pressed onto the magnets 11 and/or onto the support body 14 in a force-fitting manner.
  • the magnets 11 and the supporting body 14 are then arranged between the holding parts, see FIG. 3D, so that a cassette K is formed.
  • the magnets 11 are held in a form-fitting manner between the holder 13 and the respective holding part 12, 15, corresponding to the magnet device 1 according to FIGS. 2A to 2D.
  • the cassette K is then mounted on the carrier 10 'by the cassette K is placed on the support surface 100 of the carrier 100 that the form-fitting elements 120, 150 of the holding parts 12, 15 in gaps between the Form-fit elements 101, 102 of the carrier 10 'are introduced.
  • the cassette K is then rotated about the axis A relative to the carrier 10', so that the positive-locking elements 120, 150, 101, 102 engage and positively hold the cassette K together with the magnet 11 on the carrier 10'.
  • the holding section 121 of the holding part 12 overlaps the adjoining magnet 11, more precisely: it is in contact with the chamfer 110 thereof.
  • the supporting body 14 is arranged between the carrier 10 ′ and the magnet 11 .
  • An optional stop 152 protrudes from one or more of the form-fitting elements 101, 102, 120, 150, e.g. in the radial direction as shown. In a position of the holding part 15 held in a form-fitting manner against a movement in the direction of the axis A away from the carrier 10', this stop 152 strikes laterally on the respective form-fitting element 102 of the carrier 10' and thus prevents further rotation.
  • the bayonet lock locks in one direction of rotation or the other. In general, the locking direction can depend on the preferred direction (eg the main direction of rotation) of the electric machine 2, for example it can be aligned in the opposite direction thereto.
  • Figure 5 shows an example of a stop 103 on a form-fitting element 101 of the carrier 10 'for a corresponding form-fitting element of the holding part 12.
  • This stop 103 closes the recording of the form-fitting element 102 of the carrier 10' laterally.
  • a non-positive fixation of the holding parts 12, 15 in the mounted position can be secured against rotation relative to the carrier 10'.
  • the holding parts 12, 15 can be fixed to the carrier 10' in some other way for this purpose, for example screwed thereto.
  • FIG. 7 shows an aircraft 3 in the form of an air taxi.
  • the aircraft 3 comprises a cabin and several electric machines 2 according to FIG. 1 as an electric motor.
  • Each of the electrical machines 2 drives two propellers 30 .
  • each of the propellers is operatively connected to (e.g. attached to) one of the rotors 20 of the electric machine 2 .
  • a battery 31 supplies electrical power to operate the electrical machines 2.
  • the electrical machines 2 are direct drives.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Eine Magnetvorrichtung (1; 1') für eine elektrische Maschine (2) umfasst: einen Träger (10; 10') mit einer ebenen Stützfläche (100) und zumindest einem Formschlusselement (101); mehrere entlang der Stützfläche (100) um eine Achse (A) herum angeordnete Magnete (11); und ein Halteteil (12) mit mindestens einem Formschlusselement (120), das mit dem zumindest einen Formschlusselement (101) des Trägers (10; 10') formschlüssig in Eingriff steht und einen Halteabschnitt (121) aufweist, mittels dem zumindest einer der Magnete (11) am Träger (10; 10') gehalten ist.

Description

Magnetvorrichtung für eine elektrische Maschine
Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf eine Magnetvorrichtung für eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetvorrichtung.
Bei Elektromotoren und anderen elektrischen Maschinen wird eine immer weitere Verbesserung der Zielgrößen Energieeffizienz, Leistungsgewicht, Zuverlässigkeit und Lebensdauer angestrebt. Für einen niedrigen Energieverbrauch in mobilen Anwendungen (z.B. im Fahrzeugbau) ist zudem ein geringes Gewicht der Antriebe von Bedeutung. In besonderem Maße gelten die beschriebenen Anforderungen für die Anwendung in Luftfahrzeugen.
Elektrische Maschinen umfassen regelmäßig einen Stator und einen relativ dazu drehbaren Rotor. Bei permanenterregten Maschinen sind an einem der beiden, z.B. am Rotor, Permanentmagnete befestigt. An der anderen Komponente, z.B. am Stator, sind Drahtwicklungen montiert. Diese können für einen Motorbetrieb mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Rotor in eine Drehung versetzt. Die Magneten einer solchen Permanentmagnetmaschine können zwar leichter sein als Spulen zur Erzeugung einer vergleichbaren Leistung, sie verleihen dem Rotor in der Regel dennoch ein nicht unerhebliches Gewicht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte elektrische Maschinen zu ermöglichen.
Gemäß einem Aspekt wird eine Magnetvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Axialflussmaschine wie z.B. einen Axialflussmotor, angegeben. Die Magnetvorrichtung umfasst einen z.B. scheibenförmigen Träger, der eine ebene Stützfläche und zumindest ein Formschlusselement aufweist. Ferner umfasst die Magnetvorrichtung mehrere Magnete, die entlang der Stützfläche um eine Achse herum angeordnet sind. Die Magnete können die Stützfläche berühren. Ferner kann dazwischen ein Stützabschnitt und/oder Kleber angeordnet sein. Ferner umfasst die Magnetvorrichtung ein Halteteil mit mindestens einem Formschlusselement, das mit dem zumindest einen Formschlusselement des Trägers formschlüssig in Eingriff steht. Das Halteteil weist des Weiteren einen Halteabschnitt auf, mittels dem zumindest einer (oder mehrere) der Magnete am Träger gehalten ist (sind), ins zwar insbesondere formschlüssig.
Insbesondere bei Axialflussmaschinen ist zwischen dem Stator und dem Rotor in der Regel ein Luftspalt ausgebildet, um die Drehung des Rotors zu ermöglichen. Ferner liegt zwischen den Wicklungen und/oder deren Eisenkernen (z.B. des Stators) und den Magneten (z.B. des Rotors) ein Abstand vor, der auch als magnetischer Spalt bezeichnet werden kann. Der magnetische Spalt ist mindestens so groß wie der Luftspalt, ist in der Praxis aber in der Regel größer als der Luftspalt. Beispielsweise ist es der Anmelderin aus der internen Praxis bekannt, die Magneten in einer Hülle anzuordnen und mittels dieser Hülle an einem Träger des Rotors zu befestigen. Damit ist der magnetische Spalt mindestens um die Dicke der Hülle größer als der Luftspalt. Die beschriebene Ausgestaltung erlaubt es, auf eine derartige Hülle zu verzichten. Dadurch können kleinere Magneten eingesetzt werden, was ein reduziertes Gewicht der elektrischen Maschine ermöglicht. Durch eine verbesserte magnetische Kopplung wird auch eine verbesserte Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mit der Magnetvorrichtung ermöglicht. Ferner werden die genannten Hüllen typischerweise aus Kompositmaterialien gefertigt, welche oftmals nur in begrenzten Temperaturbereichen eingesetzt werden können. Durch die beschriebene Ausgestaltung kann auf derartige Materialien verzichtet werden und es werden höhere Einsatztemperaturen ermöglicht. Die genannte Achse entspricht z.B. der Drehachse der elektrischen Maschine mit der Magnetvorrichtung.
Die Magnete können eine Fase aufweisen. Optional liegt der Halteabschnitt des Halteteils an der Fase des zumindest einen Magneten an, insbesondere flächig. Das ermöglicht eine sichere Halterung und zugleich eine leichte Montage. Die Magnete und das Halteteil können Oberflächen aufweisen, die allesamt in einer Ebene liegen. Eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere durch die Fase ermöglicht werden. Durch die gemeinsame Oberfläche kann der Luftspalt besonders gering gehalten werden.
Das Halteteil kann ringförmig ausgebildet sein. Es erstreckt sich z.B. um die Achse herum. Das ermöglicht eine besonders robuste Ausgestaltung. Das Halteteil ist z.B. aus Metall hergestellt.
Die Magnetvorrichtung umfasst ferner z.B. eine Halterung mit einem Halteabschnitt, mittels dem der zumindest eine (oder die mehreren) der Magnete am Träger gehalten ist (sind), insbesondere an einer vom Halteabschnitt des Halteteils abgewandten Seite des zumindest einen (oder von jedem der mehreren) der Magnete. Das erlaubt eine besonders einfache Montage. Beispielsweise werden die Magnete hierzu erst unter den Halteabschnitt der Halterung geschoben und dann mit dem Halteteil fixiert. Der Halteabschnitt des Halteteils und/oder der Halteabschnitt der Halterung kann/können jeweils eine angewinkelte Schnittstelle für die Magnete 11 ausbilden. Beispielsweise läuft/laufen der Halteabschnitt des Halteteils und/oder der Halteabschnitt der Halterung (z.B. in Querschnitt betrachtet) spitz zu. Die Halterung kann am Träger festgelegt, insbesondere daran befestigt sein.
In einer Ausgestaltung ist die Halterung am Träger ausgebildet, insbesondere einstückig mit dem Träger verbunden. Hierdurch ist es möglich, eine geringe Anzahl an Teilen zu erzielen. Ferner ist so eine besonders robuste Ausgestaltung möglich.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Halterung an einem Stützkörper ausgebildet, der ein zum Träger separates und am Träger montierbares (oder montiertes) Bauteil darstellt. Der Stützkörper weist z.B. einen Stützabschnitt auf, welcher zwischen dem zumindest einen (oder den mehreren) der Magnete und dem Träger angeordnet ist. Die Magnete liegen z.B. flächig am Stützabschnitt an. So können die Magnete zuerst am Stützkörper montiert werden und sodann als vorgefertigte Baueinheit am Träger montiert werden. Das ermöglicht eine besonders einfache Montage der Magnete und eine hohe Präzision in der Fertigung.
Die Magnete sind optional in einer Reihe (z.B. ringförmig) angeordnet. Beispielsweise sind die Magnete in Form eines segmentierten Magnetrings ausgebildet. Ferner können die Magnete z.B. in zwei oder mehr Reihen (insbesondere jeweils ringförmig) angeordnet sein, zwischen denen die Halterung angeordnet sein kann. Hierdurch ist eine besonders leistungsfähige elektrische Maschine möglich.
Die Magnetvorrichtung kann ferner ein weiteres Halteteil umfassen. Das weitere Halteteil weist z.B. mindestens ein Formschlusselement, das mit zumindest einem weiteren Formschlusselement des Trägers formschlüssig in Eingriff steht und/oder einen Halteabschnitt auf, mittels dem der zumindest eine (oder die mehreren) der Magnete am Träger gehalten ist (sind). Zumindest einer (oder mehrere) der Magnete kann (können) zwischen dem Halteteil und dem weiteren Halteteil angeordnet sein. Beispielsweise sind zwei Reihen von Magneten vorgesehen, eine Reihe zwischen dem Halteteil und der Halterung und eine weitere Reihe zwischen der Halterung und dem weiteren Halteteil. Die Halterung kann zwischen den beiden Reihen angeordnet sein.
Das Formschlusselement des Trägers und das Formschlusselement des Halteteils können gemeinsam einen Bajonettverschluss ausbilden. Das erlaubt eine besonders schnelle und sichere Montage. Das Halteteil ist bei der Montage also z.B. erst axial an den Träger steckbar und dann zurVerrieglung mit dem Träger am Träger um die Achse drehbar. Auch das weitere Formschlusselement des Trägers und das Formschlusselement des weiteren Halteteils können gemeinsam einen Bajonettverschluss ausbilden.
Die Magnete können jeweils eine vom Träger abgewandte Außenfläche aufweisen, wobei die Außenflächen der Magnete in derselben (in zwei Raumrichtungen erstreckten) Ebene liegen. Diese Ebene ist z.B. senkrecht zur oben genannten Achse ausgerichtet. Der Halteabschnitt des Halteteils und/oder der Halteabschnitt der Halterung grenzen beispielsweise an diese Außenflächen an.
Die Magnete sind z.B. Permanentmagnete. Das erlaubt den Einsatz in einer permanenterregten elektrischen Maschine.
Gemäß einem Aspekt wird ein Rotor für eine elektrische Maschine angegeben. Der Rotor umfasst die Magnetvorrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die obigen Angaben zur Magnetvorrichtung Bezug genommen.
Gemäß einem Aspekt wird eine elektrische Maschine angegeben, z.B. ein Motor, insbesondere eine Axialflussmaschine, etwa ein Axialflussmotor. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator und den vorstehend beschriebenen Rotor oder einen Rotor, einen Stator und die Magnetvorrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die obigen Angaben zur Magnetvorrichtung Bezug genommen.
Dabei kann die Magnetvorrichtung insbesondere einen Teil des Rotors bilden.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetvorrichtung angegeben, insbesondere der Magnetvorrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Trägers mit einer ebenen Stützfläche und zumindest einem Formschlusselement und das Anordnen mehrerer Magnete entlang der Stützfläche um eine Achse herum und das formschlüssige Verbinden mindestens eines Formschlusselements eines Halteteils mit dem zumindest einen Formschlusselement des Trägers, wobei zumindest einer oder einige der Magnete durch einen Halteabschnitt des Halteteils am Träger gehalten wird/werden. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die obigen Angaben zur Magnetvorrichtung Bezug genommen.
Das Verfahren kann vor dem Anordnen der Magnete entlang der Stützfläche ferner das Zusammensetzen einer Kassette durch Anordnen der Magnete und des Halteteils, und optional eines weiteren Halteteils, an einem Stützkörper umfassen. Die Magnete werden dann durch Montieren des Stützkörpers an der Stützfläche des Trägers entlang der Stützfläche um die Achse herum angeordnet.
Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben; in den Figuren zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine mit einem Stator und zwei Rotoren;
Figuren 2A-2D Schritte bei der Herstellung einer Magnetvorrichtung der elektrischen Maschine gemäß Figur 1 mit einem Träger, mehreren Magneten und zwei Halteteilen für die Magnete;
Figuren 3A-3D Schritte bei der Herstellung einer Kassette einer Magnetvorrichtung für die elektrische Maschine gemäß Figur 1 mit einem Stützkörper, mehreren Magneten und zwei Halteteilen für die Magnete;
Figuren 4A und 4B Schritte bei der Herstellung einer Magnetvorrichtung für die elektrische Maschine gemäß Figur 1 mit einem Träger und der Kassette gemäß Figur 3D;
Figur 5 einen optionalen Anschlag für eines der Halteteile;
Figur 6 eine Detailansicht eines Querschnitts der Magnetvorrichtung gemäß Figur 4B; und
Figur ? ein Luftfahrzeug mit mehreren elektrischen Maschinen gemäß
Figur 1 zum Antrieb mehrerer Propeller.
Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 2 in Form eines Axialflussmotors (bzw. Transversalflussmotors). Die elektrische Maschine 2 umfasst einen Stator 21 und im Allgemeinen zumindest einen relativ zum Stator 21 um eine Achse A drehbaren Rotor 20. Im gezeigten Beispiel umfasst die elektrische Maschine zwei Rotoren 20, von denen einer jedoch optional ist. Jeder der Rotoren 20 ist relativ zum Stator 21 drehbar, vorliegend um dieselbe Achse A. Die Rotoren 20 können Teilrotoren eines Rotors darstellen. Die elektrische Maschine 2 kann mehrere Statoren 21 und jeweils zugehörige Rotoren 20 umfassen, die jeweils z.B. gemäß Fig. 1 ausgebildet und beispielsweise koaxial zur Achse A ausgerichtet sind.
Die Rotoren 20 umfassen jeweils eine Magnetvorrichtung 1 mit mehreren Magneten 11 , hier in Form von Permanentmagneten. Ferner umfasst die jeweilige Magnetvorrichtung 1 einen Träger 10, an welchem die Magneten 11 in weiter unten näher erläuterter Weise befestigt sind. Jeder der Rotoren 20 kann weitere Komponenten umfassen, wie in Figur 1 bei einem der Rotoren 20 angedeutet.
Der Träger 10 von jedem der Rotoren 20 ist scheibenförmig. Jeder der Rotoren 20 ist entlang der Achse A neben dem Stator 21 angeordnet. Figur 1 zeigt die elektrische Maschine 2 in einer Explosionsdarstellung, aber auch im zusammengebauten Zustand ist zwischen dem Stator 21 und jedem der Rotoren 20 ist in axialer Richtung (entlang der Achse A) ein Abstand ausgebildet. Durch diesen Abstand liegt zwischen dem Stator 21 und dem jeweiligen Rotor 20 in axialer Richtung ein Luftspalt vor. Die elektrische Maschine 2 weist also zwischen dem Stator 21 und dem (jeweiligen) Rotor 20 einen axialen Luftspalt auf.
Der T räger 10 von jedem der Rotoren 20 bildet eine Stützfläche aus, die senkrecht zur Achse A ausgerichtet ist. Die Magnete 11 des jeweiligen Rotors 20 sind entlang dieser Stützfläche um die Achse A herum angeordnet. Vorliegend sind die Magnete 11 konzentrisch zur Achse A angeordnet.
Der Stator 21 ist zwischen den beiden Rotoren 20 angeordnet.
Der Stator 21 umfasst einen Statorkern 210 und eine Statorwicklung 211 . Die Magnete 11 und die Statorwicklung 211 erstrecken sich in demselben radialen Abstand zur Achse A. Die Statorwicklung 211 ist mit elektrischem Strom beaufschlagbar, z.B. einem Wechselstrom, insbesondere einem Dreiphasenwechselstrom. Hierdurch wird ein magnetisches Drehfeld erzeugt, durch welches eine Kraft auf die Magnete 11 ausgeübt wird, die den jeweiligen Rotor 20 in eine Drehung relativ zum Stator 21 um die Achse A versetzt. Die Magnetfelder wirken dabei in axialer Richtung.
Die Figuren 2A bis 2D veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung der
Magnetvorrichtung 1 (des einen Rotors 20 und analog dazu des anderen Rotors 20 der elektrischen Maschine 1 gemäß Figur 1 ).
Dabei werden zunächst der Träger 10, die Magnete 11 und zwei Halteteile 12, 15 bereitgestellt.
Der Träger 10 bildet zwei, ringförmige, ebene Stützflächen 100 aus, jeweils eine für eine ringförmige Reihe von Magneten 11. Die Stützflächen 100 erstrecken sich in derselben Ebene und eine kleinere der Stützflächen 100 wird von einer größeren der Stützflächen 100 außen umgeben. Der Träger 10 bildet ferner mehrere Formschlusselemente 101 , 102 aus. Vorliegend weist jedes der Formschlusselemente 101 , 102 einen Vorsprung auf. Die Formschlusselemente 101 , 102 sind dazu ausgebildet und angeordnet, einen Formschluss einzugehen. Die Formschlusselemente 101 , 102 haben hier einen L-förmigen Querschnitt. Die Formschlusselemente 101 , 102 bilden jeweils eine Aufnahme aus. Die Formschlusselemente 101 , 102 sind jeweils am Rand einer der Stützflächen 100 ausgebildet. Die Aufnahmen der Formschlusselemente 101 , 102 sind zur jeweils angrenzenden Stützfläche 100 hin geöffnet. Zwischen zumindest zwei in Umfangsrichtung um die Achse A versetzt zueinander (und im gleichen radialen Abstand zur Achse A) angeordneten Formschlusselementen 101 , 102 ist eine Lücke ausgebildet. Im gezeigten Beispiel sind Formschlusselemente 101 am äußeren Rand der äußeren Stützfläche 100 ausgebildet und weitere Formschlusselemente 102 am inneren Rand der inneren Stützfläche 100. Ferner weist der Träger 10 eine Halterung 13 auf. Die Halterung 13 ist einstückig mit dem übrigen Träger 10 verbunden. Die Halterung ist ringförmig und erstreckt sich um die Achse A herum. Die Halterung 13 ist zwischen den beiden Stützflächen 100 angeordnet. Die Halterung 13 weist zwei Halteabschnitte 130 auf, einen radial inneren und einen radial äußeren. Im Querschnitt ist zu erkennen, dass die Halteabschnitte 130 an einem freien Ende der Halterung 13 davon abstehen, und zwar vorliegend in einer Richtung senkrecht zur Achse A. Die Halteabschnitte 130 weisen jeweils eine Schräge auf.
Die Magnete 11 weisen an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Fase 110 auf.
Zwischen den beiden Fasen 110 erstreckt sich eine Außenfläche 111.
Die Halteteile 12, 15 sind jeweils ringförmig ausgebildet (und zwar vorliegend jeweils als geschlossener Ring). Ein radial äußeres Halteteil 12 weist Formschlusselemente 120 auf, die im gezeigten Beispiel radial nach außen vom Halteteil 12 abstehen. Die Formschlusselemente 120 sind in Form von Laschen ausgebildet. Ferner weist das Halteteil 12 einen Halteabschnitt 121 auf, der radial nach innen absteht. Der Halteabschnitt 121 weist eine Schräge auf. Ein radial inneres Halteteil 15 weist Formschlusselemente 150 auf, die im gezeigten Beispiel radial nach innen vom Halteteil 15 abstehen. Die Formschlusselemente 150 sind in Form von Laschen ausgebildet. Ferner weist das Halteteil 15 einen Halteabschnitt 151 auf, der radial nach außen absteht. Der Halteabschnitt 151 weist eine Schräge auf.
In einem ersten Montageschritt (siehe insbesondere Figuren 2A und 2B) werden die Magnete 11 an den Stützflächen 100 angeordnet. Hierzu werden sie mit dem jeweiligen Halteabschnitt 130 der Halterung 13 in Eingriff gebracht. Der Halteabschnitt 130 übergreift dann die jeweiligen Magnete 11. Konkret liegt die Schräge des jeweiligen Halteabschnitts 130 mit der Fase 110 der jeweiligen Magnete 11 in flächiger Anlage. Zusätzlich wird auf die Stützflächen 100 und/oder auf die Magnete 11 ein Kleber aufgebracht, der die Magnete 11 nach der Montage am Träger 10 klebend daran festhält.
Die mit dem Träger 10 verklebten und formschlüssig mit der Halterung 13 in Eingriff stehenden Magnete 11 sind in Figur 2B gezeigt.
Figur 2C veranschaulicht die Montage des äußeren Halteteils 12. Dieses wird an den Träger 10 angelegt (insbesondere entlang der Achse A darauf gesteckt), wobei die Formschlusselemente 120 des Halteteils 12 jeweils in eine Lücke zwischen zwei Formschlusselementen 101 des Trägers 10 eingreifen. Sodann wird das Halteteil 12 um die Achse A gedreht, sodass die Formschlusselemente 120 des Halteteils 12 in die Aufnahmen der Formschlusselemente 101 des Trägers 10 eingreifen. Hierdurch wird das Halteteil 12 formschlüssig am Träger 10 gehalten. Das Halteteil 12 und der Träger 10 bilden somit einen Bajonettverschluss aus. Ferner steht im montierten Zustand der Halteabschnitt 121 des Halteteils 12 flächig mit der dem Halteteil 12 zugewandten Fase 110 der Magnete 11 in Anlage. Dadurch werden die Magnete 11 der äußeren Reihe zwischen dem Halteteil 12 und der Halterung 13 formschlüssig am Träger 10 gehalten. Figur 2D veranschaulicht die Montage des inneren Halteteils 15, die analog zur Montage des äußeren Halteteils erfolgt: Auch das innere Halteteil 15 wird an den Träger 10 angelegt, wobei die Formschlusselemente 150 des Halteteils 15 jeweils in eine Lücke zwischen zwei Formschlusselementen 102 des Trägers 10 eingreifen. Sodann wird das Halteteil 15 um die Achse A gedreht, sodass die Formschlusselemente 150 des Halteteils 15 in die Aufnahmen der Formschlusselemente 102 des Trägers 10 eingreifen. Hierdurch wird das Halteteil 15 formschlüssig am Träger 10 gehalten. Das Halteteil 15 und der Träger 10 bilden ebenfalls einen Bajonettverschluss aus. Ferner steht im montierten Zustand der Halteabschnitt 151 des Halteteils 15 flächig mit der dem Halteteil 15 zugewandten Fase 110 der Magnete 11 in Anlage. Dadurch werden die Magnete 11 der inneren Reihe zwischen dem Halteteil 15 und der Halterung 13 formschlüssig am Träger 10 gehalten.
Figur 2D zeigt die fertig montierte Magnetvorrichtung 1. Da keine Hüllen oder dergleichen für die Magnete 11 notwendig sind, ist es möglich, den strukturellen Luftspalt der elektrischen Maschine 2 besonders schmal auszuführen. Der mechanische Spalt und der magnetische Spalt können dabei gleich sein. Hierdurch können das Magnetgewicht reduziert und/oder die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine verbessert werden. Ferner ist eine verbesserte Wärmeabfuhr möglich.
Der Träger 10 besteht aus zumindest einem Metall oder umfasst zumindest ein Metall. Beispielsweise besteht der Träger aus Stahl. Die Halteteile 12, 15 bestehen ebenfalls aus zumindest einem Metall oder umfassen zumindest ein Metall. Beispielsweise bestehen die Halteteile 12, 15 aus Stahl. Aus Metallen können besonders robuste Bauteile hergestellt werden, die insbesondere auch eine lange Lebensdauer und eine gut vorhersehbare Alterung aufweisen. Beispielsweise ist die Magnetvorrichtung 1 (oder sogar der Rotor 20) frei von Kompositmaterialien, deren Alterung oftmals schwierig vorherzusehen ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Magnetvorrichtung 1 anstelle von zwei Ringen von Magneten 11 und zwei Halteteilen 12, 15 auch lediglich einen der Ringe von Magneten 11 und eines der Halteteile 12, 15 aufweisen könnte. Gemäß den Figuren 2A bis 2D liegen die Magnete 11 direkt am Träger 10 an. Die Magnete 11 berühren den Träger 10 und/oder sind mittels des Klebers damit verklebt. Anstelle eines Klebers oder zusätzlich dazu kann zumindest ein Anschlag am Träger 10 vorgesehen sein, an dem zumindest ein Magnet 11 in Umfangsrichtung anschlägt.
Bei der Magnetvorrichtung 1 sind die Magnete 11 in alle Richtungen gegen eine Bewegung relativ zum Träger 10 gesichert. Die Magnete 11 können ein Drehmoment um die Achse A in den übrigen Rotor 20 einleiten.
Alternativ kann eine Magnetvorrichtung T wie anhand der Figuren 3A bis 4B veranschaulicht hergestellt werden. Hierbei ist die Halterung 13 nicht am Träger 10 ausgebildet, sondern an einem daran montierbaren Stützkörper 14. Das erlaubt eine besonders präzise Fertigung. Auch hier ist es möglich, lediglich einen Ring von Magneten 11 vorzusehen. In diesem Fall ist keine Halterung 13 nötig oder die Halterung 13 wird am Träger vorgesehen.
Der Stützkörper 14 weist für jeden segmentierten Ring von Magneten 11 einen Stützabschnitt 140 auf. Jeder Stützabschnitt 140 ist ringförmig. Die Stützabschnitte 140 bilden jeweils eine Anlagefläche für die Magnete 11 aus. Die Anlagefläche jedes Stützabschnitts 140 ist eben.
Die Halterung 13 ist zwischen den beiden Stützabschnitten 140 angeordnet. Zunächst werden die Magnete 11 an den Stützabschnitten 140 angeordnet und mit dem jeweiligen Halteabschnitt 130 der Halterung 13 in Eingriff gebracht. Zusätzlich werden die Magnete 11 mit den Stützabschnitten 140 (optional) mittels Kleber verklebt. Daraufhin werden die beiden Halteteile 12, 15 beiderseits der Magnete 11 angeordnet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Halteteile 12, 15 so dimensioniert sind, dass sie kraftschlüssig auf die Magnete 11 und/oder kraftschlüssig an den Stützkörper 14 gepresst werden. Die Magnete 11 und der Stützkörper 14 sind dann zwischen den Halteteilen angeordnet, siehe Figur 3D, sodass eine Kassette K gebildet wird. Dabei sind die Magnete 11 entsprechend der Magnetvorrichtung 1 gemäß den Figuren 2A bis 2D formschlüssig zwischen der Halterung 13 und dem jeweiligen Halteteil 12, 15 gehalten. Wie anhand von Figur 4A veranschaulicht, wird dann die Kassette K am Träger 10' montiert, und zwar indem die Kassette K so an die Stützfläche 100 des Trägers 100 angelegt wird, dass die Formschlusselemente 120, 150 der Halteteile 12, 15 in Lücken zwischen den Formschlusselementen 101 , 102 des Trägers 10' eingebracht werden. Sodann wird die Kassette K um die Achse A relativ zum Träger 10' gedreht, sodass die Formschlusselemente 120, 150, 101 , 102 in Eingriff gelangen und die Kassette K mitsamt den Magneten 11 formschlüssig am Träger 10' halten.
Insbesondere anhand von Figur 6 ist zu erkennen, dass das Formschlusselement 101 des Trägers 10' das Formschlusselement 120 des Halteteils 12 übergreift. Ferner ist zu erkennen, dass der Halteabschnitt 121 des Halteteils 12 den angrenzenden Magneten 11 übergreift, genauer: in Anlage mit der Fase 110 davon steht. Zwischen dem Träger 10' und dem Magneten 11 ist der Stützkörper 14 angeordnet.
Anhand der Figuren 2D, 4B und 6 ist zu erkennen, dass die (in der elektrischen Maschine 2 dem Stator 21 zugewandten) Außenflächen 111 der Magnete 11 allesamt in einer Ebene liegen. Ferner ist zu erkennen, dass auch (in der elektrischen Maschine 2 dem Stator 21 zugewandte) Außenflächen der Halteteile 12, 15 in dieser Ebene liegen.
Ein optionaler Anschlag 152 steht an einem oder an mehreren der Formschlusselemente 101 , 102, 120, 150 vor, z.B. wie gezeigt in radialer Richtung, Beispielhaft ist in den Figuren 4A und 4B ein solcher Anschlag 152 an einem Formschlusselement 150 des inneren Halteteils 15 veranschaulicht. Dieser Anschlag 152 schlägt in einerformschlüssig gegen eine Bewegung in Richtung der Achse A weg vom Träger 10' gehaltenen Lage des Halteteils 15 am jeweiligen Formschlusselement 102 des Trägers 10' seitlich an und verhindert damit eine weitere Drehung. Je nach Vorzugsrichtung der elektrischen Maschine 2 kann vorgesehen sein, dass der Bajonettverschluss im einen oder anderen Drehsinn verriegelt. Im Allgemeinen kann die Verriegelungsrichtung von der Vorzugsrichtung (z.B. der hauptsächlichen Drehrichtung) der elektrischen Maschine 2 abhängen, beispielsweise entgegengerichtet dazu ausgerichtet sein. Figur 5 zeigt beispielhaft einen Anschlag 103 an einem Formschlusselement 101 des Trägers 10' für ein entsprechendes Formschlusselement des Halteteils 12. Dieser Anschlag 103 verschließt die Aufnahme des Formschlusselements 102 des Trägers 10' seitlich. Alternativ zu einem Anschlag oder zusätzlich dazu kann eine kraftschlüssige Fixierung der Halteteile 12, 15 in der montierten Position gegen eine Drehung relativ zum Träger 10' gesichert sein. Ferner können die Halteteile 12, 15 hierfür anderweitig am Träger 10' fixiert, z.B. damit verschraubt werden.
Figur 7 zeigt ein Luftfahrzeug 3 in Form eines Flugtaxis. Das Luftfahrzeug 3 umfasst eine Kabine und mehrere elektrische Maschinen 2 gemäß Figur 1 als Elektromotor. Jede der elektrischen Maschinen 2 treibt zwei Propeller 30 an. Hierzu ist jeder der Propeller mit einem der Rotoren 20 der elektrischen Maschine 2 wirkverbunden (z.B. daran befestigt). Eine Batterie 31 liefert elektrischen Strom zum Betrieb der elektrischen Maschinen 2. Bei den elektrischen Maschinen 2 handelt es sich um Direktantriebe.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beliebige der Merkmale können separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, aus und umfasst diese.
Bezugszeichenliste
1 ; 1 ‘ Magnetvorrichtung
10; 10' Träger
100 Stützfläche
101 Formschlusselement
102 Formschlusselement
103 Anschlag
11 Magnet
110 Fase
111 Außenfläche
12 Halteteil
120 Formschlusselement
121 Halteabschnitt
13 Halterung
130 Halteabschnitt
14 Stützkörper
140 Stützabschnitt
15 Halteteil
150 Formschlusselement
151 Halteabschnitt
152 Anschlag
2 elektrische Maschine
20 Rotor
21 Stator
210 Statorkern
211 Statorwicklung
3 Luftfahrzeug
30 Propeller
31 Batterie
A Achse
K Kassette

Claims

Ansprüche
1 . Magnetvorrichtung (1 ; T) für eine elektrische Maschine (2), umfassend: einen Träger (10; 10‘) mit einer ebenen Stützfläche (100) und zumindest einem Formschlusselement (101 ); mehrere entlang der Stützfläche (100) um eine Achse (A) herum angeordnete Magnete (11 ); und ein Halteteil (12) mit mindestens einem Formschlusselement (120), das mit dem zumindest einen Formschlusselement (101 ) des Trägers (10; 10‘) formschlüssig in Eingriff steht und einen Halteabschnitt (121 ) aufweist, mittels dem zumindest einer der Magnete (11 ) am Träger (10; 10‘) gehalten ist.
2. Magnetvorrichtung (1 ; T) nach Anspruch 1 , wobei die Magnete (11 ) eine Fase (110) aufweisen und der Halteabschnitt (121 ) des Halteteils (12) an der Fase (110) des zumindest einen Magneten (11 ) flächig anliegt.
3. Magnetanordnung (1 ; T) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halteteil (12) ringförmig ausgebildet ist.
4. Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Halterung (13; 13‘) mit einem Halteabschnitt (130), mittels dem der zumindest eine der Magnete (11 ) an einer vom Halteabschnitt (121 ) des Halteteils (12) abgewandten Seite des zumindest einen der Magnete (11 ) am Träger (10; 10‘) gehalten ist.
5. Magnetvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halterung (13) am Träger (10) ausgebildet ist.
6. Magnetvorrichtung (T) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Halterung (13‘) an einem Stützkörper (14) ausgebildet ist, der einen Stützabschnitt (140) aufweist, welcher zwischen dem zumindest einen der Magnete (11 ) und dem Träger (10‘) angeordnet ist.
7. Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Magnete (11 ) in zwei Ringen angeordnet sind, zwischen denen die Halterung (13; 13‘) angeordnet ist.
8. Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassen ein weiteres Halteteil (15) mit mindestens einem Formschlusselement (150), das mit zumindest einem weiteren Formschlusselement (102) des Trägers (10; 10‘) formschlüssig in Eingriff steht und einen Halteabschnitt (151 ) aufweist, mittels dem zumindest einer der Magnete (11 ) am Träger (10; 10‘) gehalten ist, wobei jener zumindest eine Magnet (11 ) zwischen dem Halteteil (12) und dem weiteren Halteteil (15) angeordnet ist.
9. Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formschlusselement (101 ) des Trägers (10; 10‘) und das Formschlusselement (120) des Halteteils (12) gemeinsam einen Bajonettverschluss ausbilden.
10. Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnete (11 ) jeweils eine vom Träger (10; 10‘) abgewandte Außenfläche (111 ) aufweisen, wobei die Außenflächen (111 ) der Magnete (11 ) in derselben Ebene liegen.
11 . Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnete (11 ) Permanentmagnete sind.
12. Rotor (20; 20‘) für eine elektrische Maschine (2), umfassend die Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Elektrische Maschine (2), umfassend einen Rotor (20), einen Stator (31 ) und die Magnetvorrichtung (1 ; T) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
14. Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 13, wobei die Magnetvorrichtung (1 ; T) einen Teil des Rotors (20; 20‘) bildet.
15. Verfahren zur Herstellung einer Magnetvorrichtung (1 ; T), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , umfassend: - 17 -
Bereitstellen eines Trägers (10; 10‘) mit einer ebenen Stützfläche (100) und zumindest einem Formschlusselement (101 ); und
Anordnen mehrerer Magnete (11 ) entlang der Stützfläche (100) um eine Achse (A) und formschlüssiges Verbinden mindestens eines Formschlusselements (120) eines Halteteils (12) mit dem zumindest einen
Formschlusselement (101 ) des Trägers (10; 10‘), wobei zumindest einer der Magnete (11 ) durch einen Halteabschnitt (121 ) des Halteteils (1 ) am Träger (10; 10‘) gehalten wird. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend, vor dem Anordnen der Magnete entlang der Stützfläche (100):
Zusammensetzen einer Kassette (K) durch Anordnen der Magnete (11 ), des Halteteils (12) und eines weiteren Halteteils (15) an einem Stützkörper (14).
EP22782879.5A 2021-09-23 2022-09-20 Magnetvorrichtung für eine elektrische maschine Withdrawn EP4406096A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021210640.4A DE102021210640A1 (de) 2021-09-23 2021-09-23 Magnetvorrichtung für eine elektrische Maschine
PCT/EP2022/076055 WO2023046663A1 (de) 2021-09-23 2022-09-20 Magnetvorrichtung für eine elektrische maschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4406096A1 true EP4406096A1 (de) 2024-07-31

Family

ID=83508564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22782879.5A Withdrawn EP4406096A1 (de) 2021-09-23 2022-09-20 Magnetvorrichtung für eine elektrische maschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20250007340A1 (de)
EP (1) EP4406096A1 (de)
DE (1) DE102021210640A1 (de)
WO (1) WO2023046663A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117424369A (zh) * 2023-04-17 2024-01-19 宁德时代(上海)智能科技有限公司 电机转子、电机、动力总成及电动设备
DE102023128587A1 (de) * 2023-10-18 2025-04-24 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Baugruppe für eine Maschine
DE102024113274A1 (de) * 2024-05-13 2025-11-13 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Elektrische Maschine mit asymmetrisch angeordneten Polpaaren
DE102024128688A1 (de) 2024-10-04 2026-04-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Werkzeug zur Verklebung eines Rotors für einen Fahrzeugantrieb
DE102024129093A1 (de) * 2024-10-09 2026-04-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotor für eine Axialflussmaschine, Axialflussmaschine mit einem Rotor sowie Kraftfahrzeug mit einer Axialflussmaschine

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007151321A (ja) 2005-11-29 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd 回転電機のロータ
DE102007056366A1 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Bürstenlose elektrische Maschine
US8598761B2 (en) * 2007-05-03 2013-12-03 In Motion Technologies Pty., Ltd. Rotor magnet positioning device
US9154024B2 (en) 2010-06-02 2015-10-06 Boulder Wind Power, Inc. Systems and methods for improved direct drive generators
EP2555383B1 (de) * 2011-08-01 2019-09-25 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Dauermagnetanordnung mit verschiebarer Befestigung und Verfahren zur Befestigung eines Dauermagneten auf einer Grundplatte
US8716913B2 (en) 2012-08-07 2014-05-06 Boulder Wind Power, Inc. Devices and methods for magnetic pole and back iron retention in electromagnetic machines
DE102013101956A1 (de) * 2013-02-27 2014-08-28 Wittenstein Ag Rotor
JP6539539B2 (ja) * 2015-08-18 2019-07-03 株式会社神戸製鋼所 アキシャルギャップ型回転電機
FR3048827B1 (fr) 2016-03-14 2023-06-02 Whylot Rotor pour moteur ou generatrice electromagnetique a flux axial a aimants semi-enterres avec des moyens de maintien axial
CN208445371U (zh) 2018-06-15 2019-01-29 核心驱动科技（金华）有限公司 电机及其转子盘
CN209001700U (zh) 2018-11-23 2019-06-18 擎声自动化科技（上海）有限公司 转子磁钢与转盘的固定结构
IT201900015402A1 (it) 2019-09-02 2021-03-02 Texa Dynamics S R L “Rotore di motore elettrico”
CN111884368B (zh) 2019-11-22 2021-05-18 山东精创磁电产业技术研究院有限公司 轴向磁场电机
CN111514393B (zh) * 2020-04-30 2024-11-05 李欣阳 一种带有轴流和离心结构的人工心脏血泵
CN111682666B (zh) * 2020-05-21 2022-04-15 杭州中豪电动科技有限公司 一种应用于盘式电机的单转子盘

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021210640A1 (de) 2023-03-23
WO2023046663A1 (de) 2023-03-30
US20250007340A1 (en) 2025-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4406096A1 (de) Magnetvorrichtung für eine elektrische maschine
DE112015002516B4 (de) Elektrische Rotationsmaschine und Herstellungsverfahren für eine elektrische Rotationsmaschine
DE112013000316B4 (de) Drehende Elektromaschine mit Hybriderregung
EP3189582B1 (de) Rotor einer elektrischen maschine, elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines rotors einer elektrischen maschine
DE102014118590A1 (de) Rotor mit Magneten für einen Elektromotor, Elektromotor und Verfahren zur Herstellung des Rotors
DE112015001950T5 (de) Rotierende elektrische Maschine
DE10153578A1 (de) Wechselstromgenerator für Fahrzeuge mit Permanentmagneten im Rotor und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102016219828A1 (de) Rotierende elektrische Maschine
DE102015102804A1 (de) Rotierende elektrische Maschine in Scheibenläufer- und Axialflussbauweise
DE202011101568U1 (de) E-Motor mit Wuchtmaterial
DE102008064131A1 (de) Elektrische Maschine
DE112023005335T5 (de) Stator einer elektrischen Axialflussmaschine
DE102016218822A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102022204361A1 (de) Rotor für eine fremderregte elektrische Synchronmaschine
DE102021124998A1 (de) Stator für eine elektrische Axialflussmaschine, Verfahren zur Herstellung eines Stators und elektrische Axialflussmaschine mit einem Stator
DE102011080959A1 (de) Außenläufermaschine mit Statorsegmenten
EP3629454A1 (de) Verfahren zur herstellung eines rotors für eine elektrische rotierende maschine
EP3117503A1 (de) Stator-rotor-vorrichtung für eine elektrische maschine
DE102014203945A1 (de) Statorelement zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine, Statoranordnung und Verfahren zum Aufbau einer Statoranordnung
DE102019134792A1 (de) Isolationsvorrichtung, Statorvorrichtung, elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer Statorvorrichtung
WO2014063831A2 (de) Stator für einen elektromotor sowie elektromotor
DE202018006075U1 (de) Rotoreinheit und Elektromotor
DE102022201621A1 (de) Stator für einen Elektromotor sowie Federelement hierfür
DE102009046603A1 (de) Elektrische Maschine mit reduzierter Geräuschentwicklung
DE102016208150A1 (de) Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltungseinrichtung für Statorspulen und elektrische Maschine mit einem derartigen Stator

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

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

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240318

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL 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 RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
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 HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20250702