WO2007033857A1 - Zahnmodul für ein permanentmagneterregtes primärteil einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2007033857A1
WO2007033857A1 PCT/EP2006/065003 EP2006065003W WO2007033857A1 WO 2007033857 A1 WO2007033857 A1 WO 2007033857A1 EP 2006065003 W EP2006065003 W EP 2006065003W WO 2007033857 A1 WO2007033857 A1 WO 2007033857A1
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tooth
module
tooth module
permanent magnet
winding
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PCT/EP2006/065003
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Zeljko Jajtic
Gerhard Matscheko
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a tooth module of a primary part of a permanent magnet excited electric machine.
  • the permanent magnet excited electric machine is in particular an Syn ⁇ chronmaschine.
  • the synchronous machine is for example designed as a rotary electric machine or as a Li ⁇ near motor.
  • the permanent-magnet synchronous machine has a primary part and a secondary part. The primary part is active and the secondary part, which according to the prior art has the permanent magnets acts passive.
  • the disadvantage is that the primary part and the secondary part have to be redesigned to produce in particular a new, adapted to a new design permanent magnet synchronous machine.
  • Possible designs here are e.g. Linear motors or rotary motors.
  • the invention has for its object to provide a device in which the construction of the permanent magnet electric machine is simplified. This concerns in particular a primary part of the machine or its on ⁇ construction.
  • the primary part has a plurality of tooth modules, wherein a plurality of tooth modules are wound.
  • the primary part also has unwound tooth modules.
  • Bewi ⁇ oped and / or non-wrapped tooth modules include at least egg NEN permanent magnet.
  • the permanent magnet is one-piece or multi-part executable.
  • the tooth modules of the primary ⁇ part are lined up.
  • the sequence forms a circle in a rotary electric machine.
  • a linear design of the primary part is formed by the sequence.
  • the electric machine is in particular a synchronous machine which can be operated, for example, as a motor or as a generator.
  • the primary part of the electric machine can be modular.
  • the modularity because ⁇ relates in particular the modular construction of the part of the primary ⁇ part, where the guide is of the magnetic flux.
  • a laminated core of the primary part has a modular design and that in Ketes tooth modules by dividing the Blechpa ⁇ .
  • the tooth module has in a Ausgestal ⁇ tion so on a sheet metal.
  • the tooth module has no lamination but a monolithic structure, for which purpose, for example, a plastic can be used, in which a soft magnetic material is integrated into ⁇ .
  • Due to the modular design primary parts can be manufactured in a modular design for example, different permanent magnet synchronous machines ⁇ neterregte.
  • Mit ⁇ means of the modular structure of the primary part of a few tooth modules so a variety of primary parts for permanent magnet-excited machines with particular permanent magnetically free secondary part are formed.
  • the secondary part of the permanent magnet excited electric machine thus either has no permanent magnets or it is at least partially permanent magnet free, wherein the secondary part is constructed of a structure of iron with facing the primary part successive teeth and there is an air gap between the primary part and secondary part.
  • embodiments of the secondary part are conceivable in which permanent magnets are also used in the secondary part, in which case, for example, areas of the secondary part corresponding to a Poltei ⁇ ment angle, remain permanently magnetic.
  • the tooth module according to the invention has a tooth end.
  • the tooth end is the part of the tooth which adjoins the air gap, that is to say lies opposite the secondary part of the electric machine in the installed state.
  • the tooth end has a permanent magnet.
  • the permanent magnet is thus attaching such ⁇ bar on the tooth module that this is adjacent to the air gap between the primary part and the secondary part. This has the advantage of a simple mounting option of the permanent magnet.
  • this has an area for the positioning of a winding.
  • the tooth module can be wound, or a winding can e.g. be attached by attaching to the tooth module.
  • the tooth module advantageously has the permanent magnet. This positioning of the permanent magnet advantageously results in a flux concentration.
  • the tooth module in the positio ⁇ discrimination winding fitted.
  • a cross section of the Zahnmo ⁇ duls, which in the installed state of the tooth module in the machine runs approximately parallel to the air gap is tapered in the region of the positioning of the winding of the tooth module.
  • the tooth module is also be designed such in a further embodiment that it has a portion for contacting a further gear module or a further element of the primary ⁇ part, wherein in the area of contact with the permanent magnet is positioned. It is advantageous if the permanent magnet of the tooth module itself is provided for contacting a further tooth module. Under the concept of
  • Contacting is to be understood at least one contact of two tooth modules in the magnetic sense. This means that a mechanical contact of adjacent contact surfaces is not absolutely necessary, but can be advantageously provided.
  • the permanent magnet of the tooth module can be introduced, for example, in a receiving groove of the tooth module.
  • a receiving groove which is integrated into the tooth module, the permanent magnet can be positioned in a simple manner.
  • the receiving groove is located at least in a region for positioning the winding. In this way, the permanent magnet is at least partially covered by the winding of the tooth module.
  • the receiving groove has a longitudinal direction which is approximately perpendicular to the air gap.
  • the tooth module is constructed in several parts, wherein the tooth module has two or more tooth module parts in the region of the positioning of the winding. It is also advantageous if, for example, for positioning the winding, the tooth module parts are movable relative to each other. Thus, for example, reduces the cross-section of the tooth module in the positioning of the winding and also be increased by, for example, there is a befind ⁇ Licher gap is reduced or enlarged. For example, a reduced space can be a winding on the To be plugged tooth, after which in the space a permanent magnet is positioned.
  • the tooth module according to the invention can also be extended so that it has a fastening groove.
  • the tooth modules such as may be mutually buildin ⁇ be taken, or it can be the tooth module at a Fixed To ⁇ supply device for a plurality of tooth modules are fixed.
  • the attachment groove can be realized by the sheet-cut shape of the tooth module.
  • two positions of the fastening grooves can be realized, a lateral position and a central position with respect to the tooth module.
  • a primary part of a permanent magnet-excited electrical machine can be designed in such a way that it has a plurality of tooth modules.
  • the electrical machine is particularly a Syn ⁇ chronmaschine, wherein synchronous machines, for example, both linear motors are as formable as torque motors.
  • the primary part has permanent magnets.
  • the tooth modules of the primary part have windings.
  • the electric machine which has such a primary part also has a Se ⁇ kundärteil, which advantageously has no active means for forming a magnetic field. Examples of such active agents are permanent magnets or energizable windings.
  • the primary part is formed, among other things, from a plurality of tooth modules, requirements with regard to a flexible adaptation of an electrical machine, for example to installation requirements, can be fulfilled more easily.
  • This does not only apply to direct drives, but also to special motors.
  • the modular design of magnetically active parts of the electric machine facilitates the planning and production of new engine types and variants.
  • This relates in particular to an electrical machine, as described in German Patent Application No. 10 2004 045 992.4.
  • Further advantageous embodiments result when the tooth modules are joined together to form a primary part of a segment motor, torque motor or even a ring motor.
  • a segment motor is distinguished by the fact that it has an annular rotor, but the stator is constructed only of segments which, taken together, do not completely cover the rotor.
  • a segment motor could comprise two stator segments which the rotor abde ⁇ CKEN instead of the runner to 360 ° in the rotational direction ben for example, depending only 30 ° to circumvent.
  • the segments can be formed from primary parts ⁇ the and the secondary part forms the annular rotor.
  • rotor and stator are annular.
  • a torque motor is characterized by the fact that the torque applied to the motor shaft is used without being translated by a gearbox for the respective application.
  • the secondary part can generally be designed as réelleläu ⁇ fer or as an external rotor.
  • the tooth modules in particular have one or more contact surfaces for contacting a further tooth module. So can be easily rack modules positioned side by side, the magnetic field occurs at the contact surface of a tooth module of ⁇ and enters the nearest tooth module.
  • the tooth modules of the primary part may correspond to the various embodiments of tooth modules described above, and this also relates to the methods of manufacturing a tooth module described below.
  • the gear module in a positioning Be ⁇ a winding rich reduced in its cross section.
  • the cross section of the tooth module in this case relates to a cross section which runs approximately parallel to the air gap ei ⁇ ner final assembled electric machine.
  • the winding is positioned in the area of the positioning of the winding. This area the positioning advantageously has a sidecut.
  • the cross-section of the tooth module can be increased again.
  • the magnification takes place ⁇ example by the insertion of a permanent magnet or a magnetic material in a groove of the tooth module.
  • the ⁇ A thrust of the permanent magnet or the magnetic material can also take place in a space which a tooth module is formed of two parts, wherein the gap is covered by the winding, at least partially.
  • a tooth module which comprises a permanent magnet on ⁇
  • a material for magnetization is a magnetic material which is still to be magnetized.
  • the tooth module thus has a magnetic material, wherein this is ⁇ in particular at the positions at which as described be ⁇ written the tooth module may have a permanent magnet.
  • the magnetic material of the tooth module is magnetized. The magnetization does not take place before the attachment of the permanent magnets on the tooth module, but together with the tooth module. Since tooth modules are easier to handle because of their size te as individual permanent magnets ⁇ and as single tooth modules or magnetically in groups tisierbar, a permanent magnet excited primary part can be more easily manufactured.
  • the magnetization of the tooth module always relates to the magnetization of the magnetic ⁇ material, which has the tooth module.
  • tooth modules can be held together by various auxiliary devices either only temporarily (i.e., during engine manufacturing) or permanently (i.e., as a final mounting solution). This can e.g. by:
  • Tooth modules for example, the motor housing
  • a supporting Kon ⁇ constructive tion advantageous because also the transmission of the electromagnetic arrival driving force of the engine can be ensured.
  • FIG. 1 shows a first tooth module with a centrally arranged permanent magnet
  • FIG. 7 shows a sequence of tooth modules from FIG. 6
  • FIG 11 shows steps in a tooth module.
  • the representation according to FIG. 1 shows a laminated tooth module 1.
  • the tooth module 1 has a first tooth module part
  • the tooth module 1 has a tooth end 27 at the end of the module.
  • the end of the module is, which is Wandt conces- the primary part at the determ ⁇ mung proper use of the tooth module 1 of the part.
  • the tooth end 27 is located after a beticiansge ⁇ proper installation of the tooth module 1 with respect to a secondary part. The tooth end 27 thus adjoins an air gap between the primary part and the secondary part.
  • the secondary part is not shown in FIG.
  • the tooth module 1 has a waisted area 43.
  • the tooth end 27 is widened in relation to the waisted region 43.
  • the waisted region 43 is located between the end 27 and a region for contacting 45.
  • the region for contacting 45 is provided for contacting a further tooth module or an intermediate element between two tooth modules, wherein the intermediate element is not illustrated.
  • the contacting be ⁇ in this case in addition to a possible mechanical contacting in particular also a contact in the magnetic sense to guide the magnetic flux.
  • a winding 31 can be positioned, wherein this winding 31 is not shown in FIG. An illustration of the winding 31 takes place, for example, in FIG. 4.
  • the tooth module 1 has at the end, which is opposite to the tooth end 27, mounting grooves 49.
  • These fastening grooves 49 a groove block ⁇ example, are provided for insertion, which both in a first tooth module 1 as well as in a second tooth module, which are like the sliding block not shown in Figure 1, engages.
  • a Flußkonzent ⁇ ration of the permanent magnet excitation is achieved by the vertical cross-sectional area of the permanent magnet 23 (height x depth) is greater than the air gap aligned tooth surface 27 ⁇ a half of Tooth module 51 and 53, respectively.
  • a cross section 55 which is oriented perpendicular to the orientation of the permanent magnet 23, is shown.
  • a cross section which would be placed in the region of the tooth end 27 is greater than in the region of the tailoring 43.
  • a corresponding cross section in the region of the contacting 45 is also larger than the cross section 55 in the region of the sidecut 43.
  • FIG. 2 shows, compared to FIG. 1, a tooth module 3 which has only one tooth module part 54.
  • the tooth module part 54 integrates the tooth module parts 51 and 53 from FIG. 1 in a tooth module part 54.
  • the tooth module part 54 has a receiving groove 47.
  • This receiving groove 47 is a slot for receiving a permanent magnet, which, however, is not shown in FIG.
  • the tooth module 3 can thus for example also have next to the tooth module part 54 also comprises a permanent magnet and a winding, wherein both the winding as well as the permanent magnet in FIG 2 is not Darge ⁇ is shown.
  • the tooth module 1, 3 has an inner permanent magnet 23 in a vertical arrangement.
  • the tooth 39 of the tooth module 1 is separated into two halves. This means that the tooth module 1 has at least three divided assemblies (two tooth halves 51, 53 and an intermediate permanent magnet 23) which must be joined together.
  • This engine is ⁇ manufacturing relatively expensive and required Zahngeomet ⁇ rie by assembly tolerances affected. This can have a negative effect on engine characteristics.
  • the toothed plate is made in one piece, wherein the sheet metal section has a longitudinal slot in the tooth center.
  • the tooth module parts known from FIG. 1, ie the tooth halves, are designed in one piece as shown in FIG.
  • a pocket is formed in the tooth, in wel ⁇ che permanent magnets are very easy to insert. This results in the advantage of a simple and fast production. Supply or handling of the tooth modules because the number of modules, ie the tooth module parts, is reduced.
  • the Monta ⁇ ge of the permanent magnets is easier because the insertion ei ⁇ nes permanent magnet and its permanent fixation in the pocket, for example, by gluing or casting is additionally supported by the action of magnetic forces when the magnet is already magnetized.
  • the permanent magnet is not shown in FIG. Due to the high accuracy of the realizable ⁇ cash tooth geometry, which is defined only by the punching accuracy of the tooth sheet, resulting in improved To ⁇ tolerances of motor characteristics.
  • FIG. 3 shows a further example of a tooth module 5.
  • the tooth module 5 differs from the tooth modules 1 and 3 according to FIGS. 1 and 2 in that the permanent magnet 23 is arranged at a different location.
  • permanent magnets 23 are located at the tooth end 27.
  • the permanent magnets 23 thus adjoin an air gap in an installed state of the tooth module 5 in an electrical machine or form it together with an opposing secondary part, which is not shown in FIG.
  • the illustration according to FIG. 4 shows a tooth module 1 according to FIG. 1, this tooth module 1 having a winding 31.
  • This winding 33 is referred to as a tooth coil, since this winding 33 extends around a tooth, wherein the tooth is formed at least by the sidecut.
  • each tooth module part 51, 53 has a fastening groove.
  • the tooth module parts 51, 53 are in particular laminated. Through the execution of lamination a Reduzie ⁇ tion is eddy current losses reached.
  • FIG 5 shows a sequence of modules tooth 1.
  • the tooth modules 1 contact each other in the areas for making contact 45. Due to the juxtaposition of the tooth modules 1 is at least a substantial part of the primary ⁇ partly built up of an electric machine.
  • the electric Machine is in particular a synchronous machine, wherein the primary part in particular relates to a primary part of a linear Syn ⁇ chronmaschine.
  • Linear synchronous machines are in particular ⁇ special linear motors.
  • the illustration according to FIG. 6 shows a further tooth module 7 which, like the tooth module 1 according to FIG. 1, has tooth module parts 51 and 53.
  • the tooth module in FIG. 6 has fastening grooves 50, which are open towards an inner center of the tooth module 7.
  • the fastening grooves 49 according to FIG. 1 are opened to the outside. This means that the opening of the fastening groove 49 is directed to a further tooth module, which, when the tooth module is used as intended, is opposite the opposing tooth module when the tooth modules are aligned one on the other.
  • a magnetic material 25 Between the tooth module parts 51 and 53 is a magnetic material 25.
  • This magnetic material 25 can be magnetized.
  • the magnetization gives a permanent magnet.
  • the tooth module can thus be assembled first, after which the magnetic material 25 of the tooth module 7 is magnetized, after which the tooth modules 7 are combined to form a primary part.
  • This method can also be applied to permanent magnets of a tooth module in which a different positioning of the permanent magnets is provided.
  • the magnetic material 25 projects frontally over the Zahnmo ⁇ dulmaschine 51 and 53. By this supernatant 59, the tooth module 7 can be mounted easier. This applies in particular to a laminated tooth module parts.
  • the illustration according to FIG. 7 shows a sequence of tooth modules 7 according to FIG. 6.
  • This illustration also shows that the tooth modules 7 according to FIG. 6 can also have a winding 31.
  • the winding 31 is positioned in the region of a sidecut.
  • the illustration according to FIG. 8 shows a permanent magnet-excited electric machine 19 as a linear motor.
  • the permanent- magnet-excited electric machine 19 has a secondary part 33 and a primary part 13.
  • the primary part 13 has rowed toothed modules 1 according to FIG.
  • the number of tooth modules 1 can be varied.
  • the area for contacting 45 also has a mounting gap into which Hall sensors 57 can be inserted. With the aid of the Hall sensors 57, the magnetic field or the magnetic flux can be measured in a yoke region 58 of the primary part 13.
  • the Hall sensors are used, for example, for signal acquisition for a pole position identification.
  • FIG. 9 shows, in contrast to FIG. 8, in which a linear motor 19 is shown, a rotary permanent magnet-excited electric machine.
  • tooth modules 9 are related to the construction of the primary part.
  • the toothed modules 9 are constructed in such a way that in each case two half teeth 40 are formed by them. Between the half teeth 40 of the permanent magnet 23 is positioned.
  • the area 45 for contacting relates to the primary section 17 shown in FIG 9, first contacting the Per ⁇ manentmagneten 23 and then the subsequent contacting of a further toothed module 9.
  • the module rack 9 has two Be ⁇ rich on for contacting 45th In linear motors, these regions 45 are arranged in such a way that a linear arrangement of tooth modules results. Since it is in the electrical machine according to FIG 9 to a rotary machine, the areas for making contact 45 are modules in the ⁇ tooth 9 arranged to each other such that they are not parallel to each other.
  • the orientation plane defined by the regions for Kontak- planes have an angle which is, for example, in a range of 1 to 9O 0 C.
  • the tooth modules 19 are arranged concentrically about a rotation axis 56 at ⁇ .
  • the illustration according to FIG. 9 shows, in addition to the primary Part 17 and an associated secondary part 35.
  • the secondary ⁇ part 35 has teeth 37.
  • the basic structure of the secondary part 37 is sawn already known from the structure of the secondary part 33, which also has teeth 37 from the FIG. 8
  • FIG. 10 shows a further example of a permanent-magnet-excited electric machine 19, which has a primary part 15 and a secondary part 33. Both the secondary part 33 and the primary part 15 are executed laminated.
  • the diagram of FIG 10 shows part of a primary ⁇ having teeth which modules 5, the permanent magnets 23 are arranged in the region of the air gap 28th A Zahnmo ⁇ dul shown in FIG 10 has a tooth. 39 Each tooth has a winding 31.
  • the windings 31 can be energized, for example, with different phases U, V, W.
  • FIG 11 shows a method for the manufacture of a dental ⁇ lung module 1.
  • the tooth module parts 51 and 53 corresponding to the direction arrows which indicate a first manufacturing step 61 brought together. If the tooth module parts ⁇ beisam men 51 and 53 close enough, a coil 31 can be placed on the tooth module parts 51 and 53 in a next step 62, wherein the positioning tioning occurs in the region of the waist 43rd
  • the winding 31 is located in the area of the waist 43 as the tooth module parts 51 and 53 corresponding to the opposite Rich ⁇ the direction shown by the arrows 61 tung away from each other, so that it is insertable into a resulting gap in a next step 63, the permanent magnet 23 ,
  • Tooth modules are very well suited for automation of manufacturing
  • a mounting gap between two adjacent tooth modules enables easy signal extraction with a Hall pole sensor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnmodul (1,3,5,7,9) für ein Primärteil (13,15,17) einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine (19,21), wobei das Zahnmodul (1,3,5,7,9) einen Permanentmagneten (23) aufweist. Durch die Verwendung von Zahnmodulen (1,3,5,7,9) zum Aufbau eines Primärteils (13,15, 17) lässt sich die Fertigung eines solchen wesentlich vereinfachen. Neben dem Zahnmodul betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Zahnmoduls (1,3, 5,7,9), wonach das Zahnmodul (1,3,5,7,9) in einem Bereich (29) der Positionierung einer Wicklung (31) in seinem Querschnitt verkleinert wird, wonach die Wicklung im Bereich (29) der Positionierung der Wicklung (31) positioniert wird, wonach der Querschnitt (55) des Zahnmoduls (1,3,5,7,9) im Bereich (29) der Positionierung der Wicklung (31) vergrößert wird.

Description

Beschreibung
Zahnmodul für ein permanentmagneterregtes Primärteil einer elektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft ein Zahnmodul eines Primärteils einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine. Die permanentmagneterregte elektrische Maschine ist insbesondere eine Syn¬ chronmaschine. Die Synchronmaschine ist beispielsweise als eine rotatorische elektrische Maschine oder auch als ein Li¬ nearmotor ausgebildet. Die permanentmagneterregte Synchronma¬ schine weist einen Primärteil und einen Sekundärteil. Das Primärteil ist aktiv und das Sekundärteil, welches nach dem Stand der Technik die Permanentmagnete aufweist wirkt passiv.
In unterschiedlichen Anwendungsfällen der permanenterregten elektrischen Maschine ist oftmals eine hohe Anpassung dieser Maschine an die jeweiligen Aufstellbedingungen bzw. Einbaubedingungen notwendig. Dies betrifft insbesondere Direktantrie- be, welche beispielsweise sowohl als Linearmotor, wie auch als Torquemotor ausbildbar sind. Die verschiedensten Anwendungsfälle erfordern es, dass verschiedenste Modellvarianten eines Typs der elektrischen Maschine, welche sich beispiels¬ weise in den Abmessungen und/oder in der Leistung unterschei- den, herzustellen sind. Der technologische aber auch technische Aufwand insbesondere in der Fertigung der elektrischen Maschine steigt mit der Vielfalt der unterschiedlichen Motortypen bzw. Baugrößen einer Produktreihe der elektrischen Maschinen. Dennoch ist es nicht immer möglich einen verfügbaren Einbauraum für die elektrische Maschine optimal auszunutzen, wenn die elektrische Maschine als ein Komplettmotor ausge¬ führt ist. Dies betrifft insbesondere Motoren, wie auch Gene¬ ratoren, bei welchem ein Stator der elektrischen Maschine aus einem Blechschnitt gefertigt ist. Hieraus können sich nachteilige größere Abmessungen einer elektrischen Maschine ergeben, welche beispielsweise aufgrund der Leistung nicht notwendig wären. Insbesondere durch die Abhängigkeit des Auf¬ baus und/oder der Leistung der elektrischen Maschine von der Größe eines Blechschnittes eines Stators ergeben sich Nachteile bezüglich der Flexibilität bei Änderungen in der Konstruktion der elektrischen Maschine, da eine Änderung des Blechschnittes mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Insbe- sondere bei Linearmotoren sind eine Vielzahl unterschiedli¬ cher Motorgrößen in kleineren Stückzahlen, insbesondere in der Losgröße 1, vermehrt eine an diese gerichtete Anforde¬ rung.
Bei Direktantrieben, welche insbesondere permanentmagneterregte Synchronmaschinen sind, werden oftmals für spezielle Anforderungen mehrere Sonderausführungen von einzelnen Motoren realisiert, indem der komplette Motor überarbeitet wird. Diese Überarbeitung betrifft beispielsweise die Anschluss- technik, den konstruktiven Aufbau oder auch elektromagnetisch aktive Teile der elektrischen Maschine.
Nachteilig ist aber, dass Primärteil und Sekundärteil neu konstruiert werden müssen, um insbesondere eine neue, an eine neue Bauform angepassten permanentmagneterregten Synchronmaschine herzustellen. Mögliche Bauformen sind hierbei z.B. Linearmotoren oder rotatorische Motoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung an- zugeben, bei welcher die Konstruktion der permanentmagneterregten elektrischen Maschine vereinfacht wird. Dies betrifft insbesondere ein Primärteil dieser Maschine, bzw. dessen Auf¬ bau .
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Des Weiteren wird die Aufgabe bei einem Primärteil mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst. Weitere Lösungen ergeben sich auch aus einem Verfahren mit dem Merkmalen nach Anspruch 12 oder 13. Die Unteransprü- che 2 bis 8, 10, 11 und 14 sind vorteilhafte Weiterbildungen der beanspruchten Gegenstände bzw. des beanspruchten Verfahrens . Bei einem Zahnmodul, welches für die Ausbildung eines Primär¬ teils einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine, vorgesehen ist, ist das Zahnmodul derart ausgebildet, dass dieses zumindest einen Permanentmagneten aufweist.
Das Primärteil weist mehrere Zahnmodule auf, wobei mehrere Zahnmodule bewickelt sind. In einer weiteren Ausführungsform weist das Primärteil auch unbewickelte Zahnmodule auf. Bewi¬ ckelte und/oder unbewickelte Zahnmodule weisen zumindest ei- nen Permanentmagneten auf. Der Permanentmagnet ist einteilig oder auch mehrteilig ausführbar. Die Zahnmodule des Primär¬ teils sind aneinander gereiht. Durch die Reihung bildet sich bei einer rotatorischen elektrischen Maschine ein Kreis aus. Bei einer linearen elektrischen Maschine bildet sich durch die Reihung eine lineare Bauform des Primärteils aus. Die e- lektrische Maschine ist insbesondere eine Synchronmaschine, welche beispielsweise als Motor oder auch als Generator betreibbar ist.
Gemäß der Erfindung lässt sich das Primärteil der elektrischen Maschine modular aufbauen. Die Modularität betrifft da¬ bei insbesondere den modularen Aufbau des Teils des Primär¬ teils, welcher der Führung des magnetischen Flusses dient. Dies bedeutet, dass z.B. ein Blechpaket des Primärteils modu- lar aufgebaut ist und zwar durch die Aufteilung des Blechpa¬ ketes in Zahnmodule. Das Zahnmodul weist in einer Ausgestal¬ tung also eine Blechung auf. In einer weiteren Ausgestaltung weist das Zahnmodul keine Blechung sondern einen monoliti- schen Aufbau auf, wobei hierfür beispielsweise ein Kunststoff verwendbar ist, in welchen ein weichmagnetisches Material in¬ tegriert ist. Durch den modularen Aufbau können Primärteile in modularer Bauweise für z.B. unterschiedliche permanentmag¬ neterregte Synchronmaschinen gefertigt werden. Somit ist der Bau z.B. einer permanentmagneterregten Synchronmaschine ver- gleichsweise kostengünstig und schneller realisierbar. Mit¬ tels der modularen Aufbauweise des Primärteils aus wenigen Zahnmodulen können also eine Vielzahl von Primärteilen für permanentmagneterregte Maschinen mit insbesondere permanent- magnetfreiem Sekundärteil gebildet werden. Damit werden vorteilhafter Weise die Fertigungskosten, wie auch die Konstruktionszeiten von neuen permanentmagneterregten Maschinen insbesondere mit permanentmagnetfreiem Sekundärteil verringert. Das Sekundärteil der permanentmagneterregten elektrischen Maschine weist also entweder keine Permanentmagnete auf oder es ist zumindest abschnittsweise permanentmagnetfrei, wobei das Sekundärteil aus einer Struktur aus Eisen mit zum Primärteil weisenden aufeinander folgenden Zähnen aufgebaut ist und sich zwischen Primärteil und Sekundärteil ein Luftspalt befindet. Es sind also Ausführungsformen des Sekundärteils denkbar, bei denen Permanentmagnete auch im Sekundärteil verwendet werden, wobei dann z.B. Bereiche des Sekundärteils, die einem Poltei¬ lungswinkel entsprechen, permanentmagnetfrei bleiben.
Das erfindungsgemäße Zahnmodul weist ein Zahnende auf. Das Zahnende ist der Teil des Zahnes, welcher an den Luftspalt grenzt, also dem Sekundärteil der elektrischen Maschine im Einbauszustand gegenüber liegt. In einer Ausgestaltung des Zahnmoduls weist das Zahnende einen Permanentmagneten auf.
Der Permanentmagnet ist folglich derart am Zahnmodul anbring¬ bar, dass dieser an den Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil grenzt. Dies hat den Vorteil einer einfachen Montagemöglichkeit des Permanentmagneten.
In einer weiteren Ausgestaltung des Zahnmoduls weist dieses einen Bereich für die Positionierung einer Wicklung auf. Das Zahnmodul kann also bewickelt werden, bzw. eine Wicklung kann z.B. durch Aufstecken an dem Zahnmodul angebracht werden. In dem Bereich, wo sich hiernach die Wicklung befindet weist das Zahnmodul vorteilhaft den Permanentmagneten auf. Durch diese Positionierung des Permanentmagneten ergibt sich vorteilhaft eine Flusskonzentration.
Vorteilhafter Weise ist das Zahnmodul im Bereich der Positio¬ nierung der Wicklung tailliert. Ein Querschnitt des Zahnmo¬ duls, welcher im Einbauzustand des Zahnmoduls in die Maschine in etwa parallel zum Luftspalt verläuft ist im Bereich der Positionierung der Wicklung des Zahnmoduls verjüngt.
Das Zahnmodul ist in einer weiteren Ausgestaltung auch derart ausbildbar, dass es einen Bereich zur Kontaktierung eines weiteren Zahnmoduls oder eines weiteren Elementes des Primär¬ teils aufweist, wobei im Bereich der Kontaktierung der Permanentmagnet positioniert ist. Vorteilhaft ist es, wenn der Permanentmagnet des Zahmoduls selbst zur Kontaktierung eines weiteren Zahnmoduls vorgesehen ist. Unter dem Begriff der
Kontaktierung ist zumindest eine Kontaktierung zweier Zahnmodule im magnetischen Sinn zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine mechanische Berührung benachbarter Kontaktflächen nicht zwingend notwendig ist, jedoch vorteilhaft vorgesehen werden kann.
Der Permanentmagnet des Zahnmoduls kann Beispielsweise auch in einer Aufnahmenut des Zahnmoduls eingebracht sein. Durch die Verwendung einer Aufnahmenut, welche in das Zahnmodul in- tegriert ist, lässt sich der Permanentmagnet in einfacher Weise positionieren. Vorteilhafter Weise befindet sich die Aufnahmenut zumindest in einem Bereich zur Positionierung der Wicklung. Derart wird der Permanentmagnet zumindest teilweise von der Wicklung des Zahnmoduls umfasst. Die Aufnahmenut weist dabei eine Längsrichtung auf, welche in etwa senkrecht zum Luftspalt steht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Zahnmodul mehrteilig aufgebaut, wobei das Zahnmodul im Bereich der Positionierung der Wicklung zwei oder mehrere Zahnmodulteile aufweist. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn z.B. zur Positionierung der Wicklung die Zahnmodulteile zueinander bewegbar sind. Somit kann z.B. der Querschnitt des Zahnmoduls im Bereich der Positionierung der Wicklung verkleinert und auch vergrößert werden, indem beispielsweise ein dort befind¬ licher Zwischenraum verkleinert bzw. vergrößert wird. Bei verkleinerten Zwischenraum kann z.B. eine Wicklung auf den Zahn gesteckt werden, wobei danach in den Zwischenraum ein Permanentmagnet positioniert wird.
Das erfindungsgemäße Zahnmodul ist auch dahingehend erweiter- bar, dass es eine Befestigungsnut aufweist. Mit Hilfe der Be¬ festigungsnut können die Zahnmodule z.B. untereinander befes¬ tigt werden, oder es kann das Zahnmodul an einer Befesti¬ gungseinrichtung für mehrere Zahnmodule befestigt werden. Die Befestigungsnut lässt sich durch die Blechschnittform des Zahnmoduls realisieren. Es sind insbesondere zwei Positionen der Befestigungsnuten realisierbar, eine seitliche Position und eine mittige Position bezüglich des Zahnmoduls.
Ein Primärteil einer permanentmagneterregten elektrischen Ma- schine, ist derart ausbildbar, dass dieses mehrere Zahnmodule aufweist. Die elektrische Maschine ist insbesondere eine Syn¬ chronmaschine, wobei Synchronmaschinen beispielsweise sowohl aus Linearmotoren wie auch als Torquemotoren ausbildbar sind. Das Primärteil weist Permanentmagnete auf. Die Zahnmodule des Primärteils weisen Wicklungen auf. Die elektrische Maschine welche ein derartiges Primärteil aufweist, weist auch ein Se¬ kundärteil auf, welches vorteilhafter Weise keine aktiven Mittel zur Ausbildung eines magnetischen Feldes aufweist. Beispiele für derartige aktive Mittel sind Permanentmagnete oder bestrombare Wicklungen.
Dadurch, dass das Primärteil u.a. aus mehreren Zahnmodulen ausgebildet ist können Anforderungen bezüglich einer flexiblen Anpassung einer elektrischen Maschine z.B. an Einbauer- fordernisse leichter erfüllt werden. Dies betrifft nicht nur Direktantriebe, sondern auch Sondermotoren. Der modulare Aufbau magnetisch aktiver Teile der elektrischen Maschine erleichtert die Planung und Fertigung neuer Motortypen und Varianten. Dies betrifft insbesondere eine elektrische Maschi- ne, wie diese in der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2004 045 992.4 beschrieben ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich, wenn die Zahnmodule zu einem Primärteil eines Segmentmotors, Torque- Motors oder auch eines Ringmotors zusammen fügbar sind. Ein Segmentmotor zeichnet sich dabei dadurch aus, dass er einen ringförmigen Läufer aufweist, der Stator jedoch nur aus Segmenten aufgebaut ist, welche zusammen genommen den Läufer nicht ganz umfassen. So könnte ein Segmentmotor zwei Stator- Segmente aufweisen, welche z.B. je nur 30° des Läufers abde¬ cken statt den Läufer zu 360° in Rotationsrichtung zu umge- ben . Dabei können die Segmente aus Primärteilen gebildet wer¬ den und das Sekundärteil bildet den ringförmigen Läufer. Bei einem Ringmotor sind dagegen Läufer und Stator ringförmig ausgebildet. Ein Torque-Motor zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass das an der Motorwelle anliegende Drehmoment ohne Übersetzung durch ein Getriebe für die jeweilige Anwendung verwendet wird. Das Sekundärteil kann generell als Innenläu¬ fer oder auch als Außenläufer ausgeführt sein.
Zur Ausbildung des Primärteils weisen die Zahnmodule insbe- sondere eine oder mehrere Kontaktflächen zur Kontaktierung eines weiteren Zahnmoduls auf. Damit lassen sich in einfacher Weise Zahnmodule nebeneinander positionieren, wobei bei der Kontaktfläche das magnetische Feld aus einem Zahnmodul aus¬ tritt und in das nächstliegende Zahnmodul eintritt.
Die Zahnmodule des Primärteils können den obig beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen von Zahnmodulen entsprechen, wobei dies auch die nachfolgend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Zahnmoduls betrifft.
Bei einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Zahnmoduls wird das Zahnmodul in einem Be¬ reich der Positionierung einer Wicklung in seinem Querschnitt verkleinert. Der Querschnitt des Zahnmoduls betrifft dabei einen Querschnitt welcher in etwa parallel zum Luftspalt ei¬ ner endmontierten elektrischen Maschine verläuft. Nach der Verkleinerung des Querschnitts wird die Wicklung im Bereich der Positionierung der Wicklung positioniert. Dieser Bereich der Positionierung weist vorteilhaft eine Taillierung auf. Nach der Positionierung kann der Querschnitt des Zahnmoduls wieder vergrößert werden. Die Vergrößerung erfolgt beispiels¬ weise durch den Einschub eines Permanentmagneten bzw. eines magnetischen Werkstoffes in eine Nut des Zahnmoduls. Der Ein¬ schub des Permanentmagneten bzw. des Magnetwerkstoffes kann auch in einen Zwischenraum erfolgen, welcher von zwei Teilen eines Zahnmoduls gebildet wird, wobei der Zwischenraum von der Wicklung zumindest teilweise umfasst wird.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Zahnmoduls, welches einen Permanentmagneten auf¬ weist, weist das Zahnmodul ein Material zur Aufmagnetisierung auf. Dieses Material zur Aufmagnetisierung ist ein Magnet- werkstoff, welcher noch zu magnetisieren ist. Das Zahnmodul weist also einen Magnetwerkstoff auf, wobei sich dieser ins¬ besondere an den Positionen befindet, an welchen wie obig be¬ schrieben das Zahnmodul einen Permanentmagneten aufweisen kann. Nach der Erfindung wird der Magnetwerkstoff des Zahnmo- duls aufmagnetisiert . Die Magnetisierung findet also nicht vor der Anbringung der Permanentmagnete am Zahnmodul statt, sondern zusammen mit dem Zahnmodul. Da Zahnmodule durch ihre Größe leichter zu handhaben sind als einzelne Permanentmagne¬ te und da die Zahnmodule einzeln oder auch in Gruppen magne- tisierbar sind, kann ein permanentmagneterregtes Primärteil leichter hergestellt werden. Die Magnetisierung des Zahnmoduls betrifft dabei stets die Magnetisierung des Magnetwerk¬ stoffes, welches das Zahnmodul aufweist.
Mehrere Zahnmodule können durch verschiedene Hilfsvorrichtun- gen entweder nur temporär (d.h. während der Motorfertigung) oder dauerhaft (d.h. als endgültige Montagelösung) zusammengehalten werden. Dies kann z.B. durch:
• geeignete Klammern,
• formpassende Verbindungsstücke zwischen zwei benachbar¬ ten Zahnmodulen, • formschlüssige Konturgebung der Kontaktflächen der benachbarten Zahnmodule und/oder durch
• anziehende Kräfte der dazwischen eingesetzten Permanent¬ magnete erfolgen.
Vorteilhaft werden Zahnmodule direkt an eine tragende Kon¬ struktion (z.B. dem Motorgehäuse) befestigt, weil damit gleichzeitig auch die Übertragung der elektromagnetischen An- triebskraft des Motors sichergestellt werden kann.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungs- beispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigt:
FIG 1 ein erstes Zahnmodul mit einem zentral angeordneten Permanentmagneten
FIG 2 ein weiteres Zahnmodul mit einem zentral angeordneten Permanentmagneten;
FIG 3 ein Zahnmodul mit Permanentmagneten am Zahnende;
FIG 4 ein Zahnmodul mit einer Wicklung; F FIIGG 5 5 eine Aneinanderreihung von Zahnmodulen;
FIG 6 ein Zahnmodul mit innen liegenden Befestigungsnuten;
FIG 7 eine Aneinanderreihung von Zahnmodulen aus FIG 6;
FIG 8 eine permanentmagneterregte elektrische Maschinen;
FIG 9 eine rotatorische permanentmagneterregte elektrische Maschine;
FIG 10 eine Detailansicht eines Primärteils und
FIG 11 Montageschritte bei einem Zahnmodul.
Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt ein geblecht ausgeführtes Zahnmodul 1. Das Zahnmodul 1 weist ein erstes Zahnmodulteil
51 und ein zweites Zahnmodulteil 53 auf. Beide Zahnmodulteile 51, 53 sind geblecht ausgeführt. Die Zahnmodulteile 51, 53 dienen der Ausbildung eines Zahnes 39. Zwischen den beiden Zahnmodulteilen 51 und 53 befindet sich ein Permanentmagnet 23. Das Zahnmodul 1 weist am Ende des Moduls ein Zahnende 27 auf. Das Ende des Moduls ist der Teil, welcher beim bestim¬ mungsgemäßen Einsatz des Zahnmoduls 1 dem Primärteil zuge- wandt ist. Das Zahnende 27 befindet nach einen bestimmungsge¬ mäßen Einbau des Zahnmoduls 1 gegenüber einem Sekundärteil. Das Zahnende 27 grenzt also an einem Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil an. Das Sekundärteil ist in der FIG 1 nicht dargestellt. Das Zahnmodul 1 weist einen taillierten Bereich 43 auf. Das Zahnende 27 ist gegenüber dem taillierten Bereich 43 verbreitert. Der taillierte Bereich 43 befindet sich zwischen dem Ende 27 und einen Bereich zur Kon- taktierung 45. Der Bereich zur Kontaktierung 45 ist zur Kon- taktierung eines weiteren Zahnmoduls bzw. eines Zwischenele- mentes zwischen zwei Zahnmodulen vorgesehen, wobei das Zwischenelement nicht dargestellt ist. Die Kontaktierung be¬ trifft hierbei neben einer möglichen mechanischen Kontaktierung insbesondere auch eine Kontaktierung im magnetischen Sinn zur Führung des magnetischen Flusses. Im Bereich der Taillierung 43 ist eine Wicklung 31 positionierbar, wobei diese Wicklung 31 in der FIG 1 nicht dargestellt ist. Eine Darstellung der Wicklung 31 erfolgt beispielsweise in FIG 4.
Das Zahnmodul 1 weist an dem Ende, welches dem Zahnende 27 gegenüberliegt, Befestigungsnuten 49 auf. Diese Befestigungs¬ nuten 49 sind beispielsweise zum Einschub eines Nutsteines vorgesehen, welcher sowohl in ein erstes Zahnmodul 1 wie auch in ein zweites Zahnmodul, welches wie der Nutstein in der FIG 1 nicht dargestellt sind, eingreift.
Durch die Anbringung des Permanentmagneten 23 in der Mitte zwischen den Zahnmodulteil 51 und 53 wird eine Flusskonzent¬ ration der Permanentmagneterregung erreicht, indem die senkrechte Querschnittsfläche des Permanentmagneten 23 (Höhe x Tiefe) größer ist als die zum Luftspalt ausgerichtete Zahn¬ fläche 27 einer Hälfte des Zahnmoduls 51 bzw. 53. Im Bereich der Taillierung 43 ist ein Querschnitt 55, welcher senkrecht zur Ausrichtung des Permanentmagneten 23 ausgerichtet ist, gezeigt. Ein Querschnitt, welcher im Bereich des Zahnendes 27 gelegt wäre, ist größer als im Bereich der Tail- lierung 43. Auch ein entsprechender Querschnitt im Bereich der Kontaktierung 45 ist größer als der Querschnitt 55 im Bereich der Taillierung 43.
Die Darstellung gemäß der FIG 2 zeigt gegenüber der FIG 1 ein Zahnmodul 3, welches nur ein Zahnmodulteil 54 aufweist. Das Zahnmodulteil 54 integriert die Zahnmodulteile 51 und 53 aus FIG 1 in einem Zahnmodulteil 54. Das Zahnmodulteil 54 weist eine Aufnahmenut 47 auf. Diese Aufnahmenut 47 ist ein Schlitz für die Aufnahme eines Permanentmagneten, welcher jedoch in FIG 2 nicht dargestellt ist. Das Zahnmodul 3 kann also neben dem Zahnmodulteil 54 auch einen Permanentmagneten und beispielsweise auch eine Wicklung aufweisen, wobei sowohl die Wicklung wie auch der Permanentmagnet in FIG 2 nicht darge¬ stellt sind.
Bei den Ausführungsvarianten gemäß FIG 1 und 2 weist das Zahnmodul 1, 3 einem innenliegenden Permanentmagneten 23 in einer Hochkantanordnung auf. Der Zahn 39 des Zahnmoduls 1 ist in zwei Hälften getrennt. Dies bedeutet, dass das Zahnmodul 1 zumindest drei geteilte Baugruppen (zwei Zahnhälften 51, 53 und einen dazwischen liegenden Permanentmagneten 23) die zusammengefügt werden müssen, aufweist. Dadurch ist die Motor¬ fertigung relativ aufwendig und die erforderliche Zahngeomet¬ rie durch Montagetoleranzen beeinflusst. Hieraus kann sich eine negative Auswirkung auf Motorkenndaten ergeben.
Gemäß FIG 2 ist das Zahnblech einteilig ausgeführt, wobei der Blechschnitt einen Längsschlitz in der Zahnmitte aufweist. Die aus der FIG 1 bekannten Zahnmodulteile, also die Zahn- hälften, sind gemäß FIG 2 einteilig ausgeführt. Beim Paketie¬ ren der Zahnbleche wird eine Tasche im Zahn gebildet, in wel¬ che Permanentmagnete sehr einfach einschiebbar sind. Hieraus ergibt sich der Vorteil, einer einfachen und schnellen Ferti- gung bzw. Handhabung der Zahnmodule da die Anzahl der Baugruppen, sprich der Zahnmodulteile, reduziert ist. Die Monta¬ ge der Permanentmagnete ist einfacher, weil der Einschub ei¬ nes Permanentmagneten und seine dauerhafte Fixierung in die Tasche, z.B. durch Kleben oder Vergießen zusätzlich durch die Wirkung magnetischer Kräfte unterstützt wird, wenn der Magnet schon magnetisiert ist. Der Permanentmagnet ist in der FIG 2 nicht dargestellt. Durch die hohe Genauigkeit der realisier¬ baren Zahngeometrie, welche nur durch die Stanzgenauigkeit des Zahnbleches vorgegeben ist, ergeben sich verbesserte To¬ leranzen der Motorkenndaten.
Die Darstellung gemäß FIG 3 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Zahnmodul 5. Das Zahnmodul 5 unterscheidet sich von den Zahnmodulen 1 und 3 gemäß den Figuren 1 und 2 dadurch, dass der Permanentmagnet 23 an einem anderen Ort angeordnet ist. Gemäß FIG 3 befinden sich Permanentmagnete 23 am Zahnende 27. Die Permanentmagnete 23 grenzen also in einem Einbauzustand des Zahnmoduls 5 in einer elektrischen Maschine an einen Luftspalt an bzw. bilden diesen zusammen mit einem gegenüberliegenden Sekundärteil, welches in FIG 3 nicht dargestellt ist, aus.
Die Darstellung gemäß FIG 4 zeigt ein Zahnmodul 1 gemäß FIG 1, wobei dieses Zahnmodul 1 eine Wicklung 31 aufweist. Diese Wicklung 33 wird als Zahnspule bezeichnet, da diese Wicklung 33 um einen Zahn verläuft, wobei der Zahn zumindest von der Taillierung ausgebildet ist. Gemäß der Darstellung nach FIG 4 weist auch hier jedes Zahnmodulteil 51,53 eine Befestigungs- nut auf. Die Zahnmodulteile 51,53 sind insbesondere geblecht ausgeführt. Durch die geblechte Ausführung wird eine Reduzie¬ rung von Wirbelstromverlusten erreicht.
Die Darstellung gemäß FIG 5 zeigt eine Aneinanderreihung von Zahnmodulen 1. Die Zahnmodule 1 kontaktieren sich in den Bereichen zur Kontaktierung 45. Durch die Aneinanderreihung der Zahnmodule 1 ist zumindest ein wesentlicher Teil des Primär¬ teils einer elektrischen Maschine aufbaubar. Die elektrische Maschine ist insbesondere eine Synchronmaschine, wobei das Primärteil insbesondere ein Primärteil einer linearen Syn¬ chronmaschine betrifft. Lineare Synchronmaschinen sind insbe¬ sondere Linearmotoren.
Die Darstellung gemäß FIG 6 zeigt ein weiteres Zahnmodul 7, welches ebenso wie das Zahnmodul 1 nach FIG 1 Zahnmodulteile 51 und 53 aufweist. Im Gegensatz zum Zahnmodul nach FIG 1 weist das Zahnmodul in FIG 6 Befestigungsnuten 50 auf, welche zu einem inneren Zentrum des Zahnmoduls 7 hin geöffnet sind. Die Befestigungsnuten 49 gemäß FIG 1 sind nach außen geöffnet. Dies bedeutet, dass die Öffnung der Befestigungsnut 49 zu einem weiteren Zahnmodul gerichtet ist, welches bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch des Zahnmoduls bei einer Aneinan- derreihung der Zahnmodule dem gegenüberliegenden Zahnmodul gegenüberliegt .
Zwischen den Zahnmodulteilen 51 und 53 befindet sich ein Magnetwerkstoff 25. Dieser Magnetwerkstoff 25 ist aufmagneti- sierbar. Durch die Aufmagnetisierung erhält man einen Permanentmagneten. Das Zahnmodul kann also zuerst zusammengesetzt werden, wonach der Magnetwerkstoff 25 des Zahnmoduls 7 magne- tisiert wird, wonach die Zahnmodule 7 zu einem Primärteil zu- sammengefasst werden. Dieses Verfahren kann auch bei Perma- nentmagneten eines Zahnmoduls angewandt werden, bei welchen eine andere Positionierung der Permanentmagnete vorgesehen ist. Der Magnetwerkstoff 25 ragt stirnseitig über die Zahnmo¬ dulteile 51 und 53. Durch diesen Überstand 59 lässt sich das Zahnmodul 7 leichter montieren. Dies gilt insbesondere für ein geblecht ausgeführte Zahnmodulteile.
Die Darstellung gemäß FIG 7 zeigt eine Aneinanderreihung von Zahnmodulen 7 gemäß FIG 6. Diese Darstellung zeigt ferner, dass auch die Zahnmodule 7 gemäß FIG 6 eine Wicklung 31 auf- weisen können. Die Wicklung 31 ist im Bereich einer Taillierung positioniert. Die Darstellung gemäß FIG 8 zeigt eine permanentmagneterregte elektrische Maschinen 19 als einen Linearmotor. Die permanentmagneterregte elektrische Maschine 19 weist ein Sekundär¬ teil 33 und ein Primärteil 13 auf. Das Primärteil 13 weist aneinander gereihte Zahnmodule 1 gemäß FIG 4 auf. Die Anzahl der Zahnmodule 1 kann variiert werden. Vorteilhafter Weise weist der Bereich zur Kontaktierung 45 auch einen Montagespalt auf, in welchen Hall-Sensoren 57 einführbar sind. Mit Hilfe der Hall-Sensoren 57 lässt sich das magnetische Feld bzw. der magnetische Fluss in einem Jochbereich 58 des Primärteils 13 messen. Die Hall-Sensoren werden beispielsweise zur Signalgewinnung für eine Pol-Lageidentifikation herangezogen .
Die Darstellung gemäß FIG 9 zeigt, im Gegensatz zu FIG 8, in welcher ein Linearmotor 19 dargestellt ist, eine rotatorische permanentmagneterregte elektrische Maschine. Bei der rotato¬ rischen permanenterregten elektrischen Maschine 21 sind zum Aufbau des Primärteils 17 Zahnmodule 9 verwandt. Die Zahnmo- dule 9 sind derart aufgebaut, dass durch diese jeweils zwei halbe Zähne 40 ausgebildet sind. Zwischen den halben Zähnen 40 ist der Permanentmagnet 23 positioniert. Durch die Anei¬ nanderreihung der Zahnmodule 9 wird jeweils ein ganzer Zahn ausgebildet. Der Bereich 45 zur Kontaktierung betrifft beim Primärteil 17 gemäß FIG 9 zunächst die Kontaktierung des Per¬ manentmagneten 23 und danach die nachfolgende Kontaktierung eines weiteren Zahnmoduls 9. Das Zahnmodul 9 weist zwei Be¬ reiche zur Kontaktierung 45 auf. Bei Linearmotoren sind diese Bereich 45 derart angeordnet, dass sich eine lineare Aneinan- derreihung von Zahnmodulen ergibt. Da es sich bei der elektrischen Maschine gemäß FIG 9 um eine rotatorische Maschine handelt, sind die Bereiche zur Kontaktierung 45 bei den Zahn¬ modulen 9 zueinander derart angeordnet, dass diese zueinander nicht parallel verlaufen. Die durch die Bereiche zur Kontak- tierung aufgespannten Ebenen weisen einen Winkel auf, der beispielsweise in einen Bereich von 1 bis 9O0C liegt. Die Zahnmodule 19 sind konzentrisch um eine Rotationsachse 56 an¬ geordnet. Die Darstellung gemäß FIG 9 zeigt neben den Primär- teil 17 auch ein zugehöriges Sekundärteil 35. Das Sekundär¬ teil 35 weist Zähne 37 auf. Der prinzipielle Aufbau des Se¬ kundärteils 37 ist bereits aus dem Aufbau des Sekundärteils 33, welches ebenfalls Zähne 37 aufweist, aus der FIG 8 be- kannt .
Die Darstellung gemäß FIG 10 zeigt ein weiteres Beispiel für eine permanentmagneterregte elektrische Maschine 19, welche ein Primärteil 15 und ein Sekundärteil 33 aufweist. Sowohl das Sekundärteil 33 wie auch das Primärteil 15 sind geblecht ausgeführt. Die Darstellung gemäß FIG 10 zeigt ein Primär¬ teil, welches Zahnmodule 5 aufweist, deren Permanentmagnete 23 im Bereich des Luftspaltes 28 angeordnet sind. Ein Zahnmo¬ dul gemäß FIG 10 weist einen Zahn 39 auf. Jeder Zahn weist eine Wicklung 31 auf. Die Wicklungen 31 sind beispielsweise mit unterschiedlichen Phasen U, V, W bestrombar.
Die Darstellung gemäß FIG 11 zeigt ein Verfahren zur Herstel¬ lung eines Zahnmoduls 1. Bei diesem Verfahren werden die Zahnmodulteile 51 und 53 entsprechend der Richtungspfeile, welche einen ersten Fertigungsschritt 61 andeuten, zusammengeführt. Sind die Zahnmodulteile 51 und 53 nahe genug beisam¬ men, kann eine Wicklung 31 in einem nächsten Schritt 62 auf die Zahnmodulteile 51 und 53 gesteckt werden, wobei die Posi- tionierung im Bereich der Taillierung 43 erfolgt. Befindet sich die Wicklung 31 im Bereich der Taillierung 43 so werden die Zahnmodulteile 51 und 53 entsprechend in die Gegenrich¬ tung der durch die Pfeile 61 dargestellten Richtung voneinander entfernt, so dass in einen dadurch entstehenden Spalt in einem nächsten Schritt 63 der Permanentmagnet 23 einführbar ist .
Durch den obig beschriebenen modularen Aufbau der elektrischen Maschine mittels von Zahnmodulen als eine Art Grundbau- stein der elektrischen Maschine ergeben sich Vorteile von den einige beispielhaft im Folgenden aufgeführt sind: • Zahnmodule eignen sich sehr gut für eine Automatisierung der Fertigung;
• eine einfache und vollständige Aufmagnetisierung des Magneten im gewickelten Zahnmodul ist realisierbar (dies ermöglicht eine Vereinfachung der Fertigungsschritte, weil die Permanentmagnete erst zum Ende des Fertigungs¬ prozesses aufmagnetisiert werden) ;
• durch variable Anzahl der Zahnmodule, die für die elekt¬ rische Maschine verwendet werden, ist eine flexible An- passung der Motorlänge an Einbaubedingungen für verschiedene Anwendungen mit geringem Aufwand realisierbar;
• ein Montagespalt zwischen zwei benachbarten Zahnmodulen ermöglicht die einfache Signalgewinnung mit einem Hall- Pollagesensor .

Claims

Patentansprüche
1. Zahnmodul (1,3,5,7,9) für ein Primärteil (13,15,17) einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine (19,21), wobei das Zahnmodul (1,3,5,7,9) einen Permanentmagneten (23) auf¬ weist .
2. Zahnmodul (1,3,5,7, 9) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Zahnmodul (1,3,5,7, 9) ein Zahnende (27) aufweist, wobei das Zahnende (27) zumindest ei¬ nen Permanentmagneten (23) aufweist.
3. Zahnmodul (1,3,5,7,9) nach Anspruch 1 oder 2, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zahnmodul (1,3, 5,7,9) einen Bereich (29) für die Positionierung einer Wicklung (31) aufweist, wobei das Zahnmodul (1,3,5,7,9) im Bereich (29) der Positionierung der Wicklung (31) einen Permanentmagneten (23) aufweist.
4. Zahnmodul (1,3,5,7,9) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zahnmodul (1,3,5,7,9) im Bereich (29) der Positionierung der Wicklung (31) eine Taillierung (43) aufweist.
5. Zahnmodul (1,3,5,7,9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zahn¬ modul (1,3,5,7,9) in einem Bereich (45) zur Kontaktierung eines weiteren Zahnmoduls (1,3,5,7,9) zumindest einen Perma¬ nentmagneten (23) aufweist.
6. Zahnmodul (1,3,5,7,9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zahn¬ modul (1,3,5,7,9) eine Aufnahmenut (49) zur Aufnahme zumin¬ dest eines Permanentmagneten (23) aufweist.
7. Zahnmodul (1,3,5,7,9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zahn¬ modul (1,3,5,7,9) mehrteilig aufgebaut ist, wobei das Zahnmo- dul (1,3,5,7,9) im Bereich (29) der Positionierung der Wicklung (31) zwei oder mehrere Zahnmodulteile (51,53) aufweist, wobei zur Positionierung der Wicklung (31) die Zahnmodulteile (51,53) zueinander bewegbar sind.
8. Zahnmodul (1,3,5,7,9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zahn¬ modul (1,3,5,7,9) eine Befestigungsnut (49) aufweist.
9. Primärteil (13,15,17) einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine (19,21), wobei die elektrische Maschine insbesondere eine Synchronmaschine ist, welches Permanentmag¬ nete (23) aufweist, welches bewickelte Zahnmodule (1,3,5,7, 9) aufweist.
10. Primärteil (13,15,17) nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zahnmodule (1,3,5, 7,9) eine oder mehrere Kontaktflächen (45) zur Kontaktierung eines weiteren Zahnmodules (1,3,5,7,9) aufweisen.
11. Primärteil (13,15,17) nach Anspruch 9 oder 10, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Primärteil
(13,15,17) ein oder mehrere Zahnmodule (1,3,5,7,9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung eines bewickelten Zahnmoduls (1,3,5,7,9), wonach das Zahnmodul (1,3,5,7,9) in einem Be¬ reich (29) der Positionierung einer Wicklung (31) in seinem Querschnitt verkleinert wird, wonach die Wicklung im Bereich (29) der Positionierung der Wicklung (31) positioniert wird, wonach der Querschnitt (55) des Zahnmoduls (1,3,5,7,9) im Be¬ reich (29) der Positionierung der Wicklung 31) vergrößert wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Zahnmoduls (1,3,5,7,9), welches einen Permanentmagneten (23) aufweist, wobei das Zahnmodul ein Material (25) zur Aufmagnetisierung aufweist, und dieses Material zur Ausbildung des Permanentmagneten (23; aufmagnetisiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das ein Zahnmodul (1,3,5, 7,9) nach Anspruch 7 verwendet wird.
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