EP2471159A2 - Permanentmagnetläufer - Google Patents

Permanentmagnetläufer

Info

Publication number
EP2471159A2
EP2471159A2 EP10766234A EP10766234A EP2471159A2 EP 2471159 A2 EP2471159 A2 EP 2471159A2 EP 10766234 A EP10766234 A EP 10766234A EP 10766234 A EP10766234 A EP 10766234A EP 2471159 A2 EP2471159 A2 EP 2471159A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pole
magnetic
permanent
magnetic circuit
permanent magnet
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Withdrawn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
EP10766234A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Sabinski
Hans Kuss
Konrad Kadletz
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.)
Guthardt Uwe
Original Assignee
Guthardt Uwe
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 Guthardt Uwe filed Critical Guthardt Uwe
Publication of EP2471159A2 publication Critical patent/EP2471159A2/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect

Definitions

  • the invention relates to permanent-magnet internal rotor and
  • Permanent magnets with radial alignment of the magnetic poles.
  • the invention is assigned to the category of permanent magnet machines which have a buried, ie protected, arrangement of the magnets in the magnetic circuit. This excludes demagnetization of the magnets even for extreme operating states.
  • LäufererblechBe a Schenkelpolnic foundationrs with punched out poles and pole gaps.
  • the excitation is secured against the electrical excitation by means of permanent magnets.
  • the Läufererblechobi therefore has modified smaller pole gaps and closed grooves in the poles for
  • Ferromagnetic material consist, shorting bars
  • Pole gaps between the poles resulting in a reduction of machine parameters.
  • the laminated cores of the ferromagnetic rotor consist of circular blanks with a slightly wavy outer contour, in the region of the magnets with pronounced pole curvature and in the pole gaps with a slight counter-curvature.
  • the grooves for receiving the permanent magnets have tapered to the pole gaps hollow sections, which are so a magnetic
  • US 4 464 596 A describes a permanent magnet rotor with several sections.
  • the permanent magnets have radially oriented magnetic poles and are rod or
  • a pole piece is arranged, which consists of a
  • Sheet package exists.
  • the laminated core is welded to a non-magnetic insert or positively connected thereto.
  • the non-magnetic insert separates the permanent magnets from each other and is bolted to the rotor shaft.
  • Insertion is complex, brings magnetic inhomogeneities and a loss of strength in the rotor and holds the Uncertainty of a loosening of the screw connection in itself.
  • the rod-shaped or plate-shaped permanent magnets allow no influence on the pole field, whereby no reduction of harmonics can take place.
  • the invention is based on the object modifiable permanent-magnet rotor assemblies with tangential arrangement of the permanent magnets for a variety of shaft heights,
  • US 2008/0088194 A1 discloses a permanent magnet rotor which consists of a laminated core in which permanent magnets are embedded. One embodiment described provides that they form a common pole
  • Magnetic circuit main body and pole piece are separated from each other. A high installation effort is thereby avoided by the magnetic body forming laminations of whole
  • Sheet metal discs are made, which are pushed onto the rotor shaft and the permanent magnets in their interior in
  • Material width of a web between permanent magnet and pole gap can expect a low radial load capacity of the rotor, since the web is the radial load of the
  • Permanent magnets is a potting compound made of epoxy resin with aluminum filling. Compared to the air gap, the permanent magnets are shielded by soft iron shoes, formed from a laminated core. A shallow groove in the irons shoes is used to hold the magnets
  • Potting compound is held by a rivet.
  • the invention is based on the object modifiable permanent-magnet rotor assemblies with tangential arrangement of the permanent magnets for a variety of shaft heights,
  • the object of the invention is achieved by a
  • Permanent magnetic rotor with recessed and protected, approximately tangentially arranged permanent magnet with radial polarity, wherein at least one ferromagnetic
  • Air gap field shape can be influenced and in a predetermined form and intensity, in particular with an approximately sinusoidal shape, can be formed.
  • the pole anchor will be
  • pole shoes do not experience any weakening of their cross-section, since channels or bores for their stiffening or for assembly, the setting of
  • pole back anchors engage in a recess in this. While the pole pieces are preferably made of a ferromagnetic material, the material of the pole back anchors is non-magnetic. In the area in the pole piece and
  • Interlock pole anchor is therefore one
  • the magnetic field lines penetrate the area partially, but will be
  • the intensity of the magnetic field can thus be controlled. This can be done in the peripheral areas of the Polschuhs in a particularly advantageous manner the
  • the pole shoes have an unattenuated and in one embodiment in the region of the highest bending moment additionally reinforced cross-section, achieved a high mechanical strength and rigidity against deformation.
  • Permanent magnetic rotor and the stator can be achieved.
  • the permanent magnets which are preferably arranged in the region between the magnetic circuit main body and the pole shoe, in a particularly preferred embodiment have a shape which is approximately adapted to the radius of the permanent magnet rotor.
  • Magnetic circuit main body and / or the pole piece and / or the pole eye anchor each formed from a laminated core and therein recesses provided which receive the permanent magnets.
  • Pollückenankers the ability to produce from layer to layer changing magnetic properties in the transition region between pole piece and pole anchor. This results in a particularly uniform transition region and a smooth course of the isolines of the intensity of the magnetic field at the edge regions of the pole shoes towards the pole gaps.
  • the pole pieces have recesses which are for
  • Magnetic circuit main body has recesses in the direction of the pole pieces. These recesses are all in one
  • the magnetic circuit main body and the pole piece together
  • the magnetic circuit main body and the region of the pole shoes are made so thin that it only carries the loads during assembly. As a result, losses caused by the
  • the connecting bridge is used only during assembly with its carrying properties, as the
  • Pole shoes are each positively connected.
  • a plane of the laminated core consists of an electrical sheet with the magnetic circuit main body with recesses, wherein in the recesses part of a Pollückankers engages and thus with the
  • Magnetnikста stresses are positively connected and a further part of the pole eye anchor is disposed in a recess of a pole piece and between the with the
  • Pole shoe forms a recess in which later at least one permanent magnet is provided.
  • Polschuhs is formed, wherein at least two differently shaped recesses are formed with preferably open contour, in which the at least two different, the recesses correspondingly shaped embodiments of
  • Pollückenankers are arranged. Pollückanker and pole shoes grab because of their corresponding forms so
  • Embodiment are used alternately. Alternatively, however, it is envisaged to use a single embodiment or more than two embodiments. From the use of different embodiments, in alternation
  • a development of the invention provides that the
  • Permanent magnets formed. The separation of the magnets prevents their short circuit in terms of the magnetic field, increase the magnetic surface, as well as the
  • At least one spacer element is designed as a pole shoe anchor, the pole piece with the magnetic circuit main body
  • Such a mechanical connection is particularly preferably designed as a positive connection, for example by an I-shaped pole shoe anchor. If only a single Polschuhanker provided in the pole piece, this is preferably arranged in the middle of the pole piece, since here is the
  • a centrally arranged spacer element and arranged in the middle Polschuhankers complement in a particularly favorable manner, especially since in the middle of the highest bending moment occurs in the pole piece. But it is also envisaged to use more than one Polschuhanker on a pole piece, especially if they also magnetically separate more than two permanent magnets by their property as spacers.
  • Avoidance of eddy currents requires electrical isolation. Otherwise, the existing to avoid eddy currents from layered sheets elements would be electrically connected to each other and the effect of electrical isolation, which should avoid eddy currents in the entire element would be repealed. Therefore, an insulation of permanent magnets, for example by a paint, is advantageous and known.
  • the isolation by a ceramic coating brings with it special advantages.
  • a ceramic insulation has a smaller layer thickness than alternative solutions, for example a lacquer, so that the air gap inevitably resulting from the insulating layer becomes smaller towards the pole piece and the transition of the magnetic flux from the permanent magnet into the pole shoe is improved.
  • a ceramic coating is more resistant to mechanical damage, so that mounting restrictions and extra care during assembly are not required. This simplifies assembly.
  • the poles are in the region of the pole center
  • a first constructive measure is a
  • Design also marks the center of the pole piece, a material accumulation of magnetically active material. This results in a permanent magnet of greater thickness. This has a stronger magnetic field in the area of thickening.
  • Permanentmagnet followedr towards leads to an increase in the magnetically active surface, which particularly advantageous to a reinforcement of the pole field, in particular in the region of the Polmitte, leads.
  • pole shoes are separated by pole gaps.
  • the magnetic flux breaks off directly at the end of the pole piece. From this
  • a transition region is provided to overcome these disadvantages, which in the particularly preferred embodiment, an approximately sinusoidal drop in the magnetic flux between the center of the pole piece and the center of the pole piece
  • Pollückenankers generated. Pollückanker and pole shoes attack each other in such a way that in the direction of the
  • Transition region the magnetic properties of ferromagnetic increase at the beginning of the transition region
  • this is Waste sinusoidal, but other possibilities for the design of the transition area are provided.
  • a less hard drop of Polfeldes be generated by appropriate coverage of the materials.
  • the object of the invention is further achieved by a method for mounting a permanent magnet rotor with recessed and protected, approximately tangentially arranged permanent magnet with radial polarity, wherein the
  • ferromagnetic pole pieces are positively connected directly to the non-magnetic pole-back anchors, wherein the magnetic circuit main body and / or the non-magnetic
  • Pole anchor z. B. by setting mandrels and / or setting strips of individual sheets are constructed.
  • the ferromagnetic magnetic circuit main body, the non-magnetic pole-back armature and the ferromagnetic pole shoes are constructed.
  • Pollückanker layer by layer together with the ferromagnetic pole piece or be mounted immediately after this.
  • Permanent Magnetic Rotor learns from the prior art known skewing that it is twisted about its axis. Here baskets are used. This is done from layer to layer, an offset in the direction of the skew or torsion of the permanent magnet rotor.
  • Magnetic circuit main body and pole piece used that it connects both elements both form-fitting, as well
  • Elongation of the permanent magnet rotor prevents or reduces, and thus the air gap between the permanent magnet rotor and stator can be reduced as well as a higher speed
  • the onset of the permanent magnets is advantageously carried out using spacers, z. B. hard tissue.
  • the present invention has the special
  • Circulation speeds is suitable and that around the
  • Permanent magnetic rotor in particular over the pole pieces of the individual poles, constructed air gap field in its shape and
  • Expression can largely be adjusted according to the specifications, in particular while avoiding hard jumps in the course of
  • Fig. 1 shows a permanent magnet excited rotor with a
  • Fig. 2 shows a permanent magnet excited rotor with a
  • Fig. 3 is a permanent magnet excited rotor with a
  • Fig. 4 schematically a halved view of a
  • Fig. 5 shows schematically a halved view of a
  • Fig. 6 schematically a halved view of a
  • Permanent magnet rotor with pole shoes connected to a magnetic circuit main body
  • FIG. 7a shows schematically a view of an embodiment of a permanent magnet rotor according to the invention with symmetrical
  • Fig. 7b schematically a halved view of a
  • Fig. 7c schematically a halved view of a
  • Fig. 7d schematically a halved view of a
  • Fig. 8a schematically shows a view of an embodiment of a permanent magnet rotor according to the invention with asymmetric
  • Fig. 8b schematically a halved view of a
  • Fig. 8c schematically a halved view of a
  • FIG. 8d schematically a halved view of an embodiment of an inventive
  • FIG. 9 shows schematically a view of an embodiment of a permanent magnet rotor according to the invention with additional permanent magnet
  • 10a is a quarter-view of an embodiment of a permanent magnet rotor according to the invention with a slanted construction
  • Fig. 10b schematically a halved view of a
  • Fig. 10c schematically a halved view of a
  • Fig. 10d schematically a halved view of a
  • the permanent magnet rotor has protected and sunk arranged, tangentially oriented permanent magnets 1, which lie in cavities or groove areas, which by a
  • Magnetic circuit body 5.2 are formed by pole anchor 2.1 to 2.13 and by pole shoes 5.1.
  • the magnetic circuit body 5.2, the pole-back anchors 2.1 to 2.13 and the pole shoes 5.1 can have a wide variety of shapes.
  • the pole-back anchors 2.1 to 2.13 and the pole shoes 5.1 can have a wide variety of shapes.
  • the pole-back anchors 2.1 to 2.13 and the pole shoes 5.1 can have a wide variety of shapes.
  • Magnetic circuit main body 5.2 in cross section square. At the four corners of the magnetic circuit body 5.2 recesses for fastening elements for the non-magnetic pole-back anchors 2.1 to 2.13 are provided.
  • the permanent magnets 1 lie flat on the outer sides of the magnetic circuit main body 5.2.
  • the Polschuh 5.1 and the magnetic circuit base body 5.2 groove regions formed the permanent magnets 1 are isolated or not isolated.
  • square shape of the magnetic circuit main body 5.2 are at least two adjacent permanent magnets 1, the permanent magnets 1 and the pole pieces 5.1 between the permanent magnet 1 on each magnetic base body side by one or more doppel - 1 - shaped, non - magnetic
  • the pole shoe anchors 3.1 to 3.3 are in the pole piece 5.1 and in the magnetic circuit main body
  • the pole shoe anchors have 3.1 to 3.3
  • Magnetic circuit main body 5.2 such.
  • Embodiment 13 or in an external rotor variant.
  • Magnetic base 5.2 rich and thus lock the pole piece 5.1 on the magnetic base 5.2.
  • Cross section are also provided at the corners recesses for fasteners for non-magnetic pole pole anchor 2.1 to 2.13.
  • the already described non-magnetic pole shoe anchors 3.1 to 3.3 are available.
  • On each outer side of the magnetic circuit main body 5.2 are two or more permanent magnets 1 flat against, over which more two or more permanent magnets 1 are arranged, separated by spacer elements 4 and by specially shaped pole pieces 5.1. Centered between the permanent magnets 1 on each Magnetic base body side lying double - 1 - shaped non - magnetic pole shoe anchors 3.1 to 3.3, in the pole piece 5.1 and in
  • Magnetic circuit main body 5.2 are anchored.
  • the magnetic circuit main body 5.2 may also have a polygonal cross-section with recesses for fastening elements for non-magnetic pole back anchors 2.1 to 2.13. Between two pole bridge anchors 2.1 to 2.13, on the outside of the magnetic circuit main body 5.2 with different size of permanent magnets 1.1 in an arcuate arrangement with or without non-magnetic packing 8 between the
  • Permanent magnet 1 per rotor pole or the same size
  • pole shoes 5.1 and this pole pieces 5.1 holding pole back anchors 2.1 to 2.5 are locked on the magnetic circuit body 5.2.
  • Pole shoes 5.1, possibly the non-magnetic, triangular-shaped packing 8 and the magnetic circuit body 5.2 also form groove areas in which the permanent magnets 1.1 and 1.2 are isolated or not isolated. With this constructive solution, machines can be realized with a number of poles equal to and greater than two.
  • the magnetic circuit main body 5.2 may also have a circular cross section in section. Again, here are
  • Pollückanker provided 2.1 to 2.13, wherein between two pole anchor anchors 2.1 to 2.13 on the outside of
  • Magnetic circuit main body 5.2 arcuate permanent magnets 1 with or without spacers 4 between the
  • Permanent magnets 1 abut and by specially shaped pole pieces 5.1 and this pole pieces 5.1 holding pole anchor 2.1 to 2.13 and possibly non-magnetic pole shoe anchor 3.1 to 3.3 are locked on the magnetic circuit main body 5.2.
  • the rotor shaft 9 can with bulges 9.1 and / or
  • Sections 9.2 be provided and the magnetic circuit main body 5.2 may have a necked body, as sintered or as a cast body complementary bulges and cuts. As a result, are kept very flat
  • Magnetic circuit main body 5.2 possible. On the outside of the magnetic circuit main body 5.2 are two permanent magnets 1 in a straight line arrangement per rotor pole, separated by an amagnetic spacer element 4, flat fitting. By specially shaped pole shoes 5.1 and this pole pieces 5.1 holding pole back anchor 2.13, the permanent magnets 1 are locked on the magnetic circuit body 5.2.
  • the pole-back anchors 2.1 to 2.13 can be made of insulated, non-insulated, set, non-magnetic sheets or of solid non-magnetic materials, such as non-magnetic or non-magnetic non-magnetic
  • Materials such as fiber-reinforced high-performance plastics with composite material.
  • At pole anchor 2.1. to 2.12 in a lamellae embodiment are preferably setters 7.1 to 7.5 in the form of bars 7.1 or flat 7.2, 7.4 and 7.5 of non-metallic high performance materials with reinforcing profiles inside or made of non-magnetic metallic materials 7.3
  • pole anchor 2.1 to 2.12 made of fiber-reinforced high-performance plastic used.
  • the pole-back anchors 2.1 to 2.13 and the pole shoes 5.1 can be designed as a whole or over the length as segments.
  • the pole-back anchors 2.1 to 2.13 are preferably bolted to the magnetic circuit main body 5.2 by means of non-magnetic screws or embedded by means of non-magnetic wedges with embedded in Magnet Vietnamese Kochschreibêt 5.2 threaded tine.
  • the threaded hole strips can also be arranged in the rotor shaft 9 or a screw connection takes place directly in the rotor shaft 9.
  • the pole shoes 5.1 advantageously have pole shoe reinforcements 6.1. up to 6.3 in the form of reinforced pole side edges 6.1, from bars 6.2 or from flat strips 6.3.
  • the pole-back anchors 2.1 to 2.13 have a triangular shape in section, wherein a triangular point with a flattened shape is directed in the direction of the magnetic circuit main body 5.2 and the two other triangular points may have the most varied shapes.
  • a triangular point with a flattened shape is directed in the direction of the magnetic circuit main body 5.2 and the two other triangular points may have the most varied shapes.
  • Pole anchor2.1 with angled ends, which are in the
  • non-magnetic packing 8 as polling anchor anchor 2.6 with branched off below the ends anchoring lugs, as Pollückanker 2.7 with a continuous threaded hole, as Pollückenanker 2.8 with a threaded blind hole, as
  • Pollückanker 2.9 with a vogelschwingenar term form with a through hole with internal thread, the ends of which engage in parallel to the permanent magnets 1 grooves of the pole piece 5.1, as Pollückenanker 2.10 with a
  • vogelschwingenar term form with a through hole, the ends of which engage in parallel to the permanent magnet 1 grooves of the pole piece 5.1, as Pollückenanker 2.11 with a stair-like mounting aid with integrated
  • pole back anchor 2.12 with angled ends and sides adapted to the permanent magnets 1 and additional mechanical attachment of the pole shoes
  • the pole-back anchors 2.1, 2.2, 2.4 to 2.12 have screw connections to the magnetic circuit main body 5.2, with the variants of a United gland through the
  • pole-back anchors 2.3 and 2.13 are locked by wedges on the magnetic circuit main body 5.2.
  • the pole-back anchors 2.7 to 2.9 are preferably for
  • pole-back anchors 2.1 to 2.13 and the pole-shoe anchors 3.1 to 3.3 advantageously have alignment and assembly aids 10.1 to 10.6 for alignment and anchoring thereto
  • These installation and assembly aids can be cylindrical 10.1, dovetailed 10.2, triangular 10.3, 10.4 stepped, angled 10.5 or triangular trapezoidal 10.6, and can be used during installation
  • Pole anchor 2.1 to 2.13 to the desired location.
  • the pole-back anchors 2.1 to 2.13 are designed so that any method of gluing and soaking for
  • Lock pole shoes 5.1 on the magnetic circuit main body 5.2 In the constructive variant with pole shoe anchors 3.1 to 3.3, these are in the pole head 5.1 and in the
  • Magnetic base body 5.2 are taken, possibly with the aid of Ausl - ichtungs - and assembly aids 10.1 to 10.6. Subsequently, the permanent magnets are 1
  • Figure 4 shows schematically a halved view of a
  • Permanent magnet 1.3 wherein the thickness across the width B the permanent magnet 1.3 changes.
  • the permanent magnets 1.3 are in a particularly preferred embodiment
  • both permanent magnets 1.3 are kept at a distance, whereby the assembly is facilitated.
  • Another division of the permanent magnets 1.3 is provided, for example, a tripartite division.
  • the permanent magnets 1.3 have a curvature that is stronger than the radius of the permanent magnet rotor 20.1 in the region of
  • Permanent magnets 1.3 The curvature of the permanent magnets 1.3 is used to reduce these in the middle of the pole piece 5.4 further in the direction of axis A. Another effect results from the curvature of the
  • Magnetic surface on the convex curved side and thus an overall stronger magnetic field compared to planar permanent magnets can be constructed.
  • pole shoes 5.4 are held in position by the recesses 23.1 disposed at their ends.
  • the pole-back anchors 2.14 engage in the recesses 23.1, which have a corresponding shape.
  • a particular advantage of this solution is that the pole pieces 5.4 do not require any holes or receptacles that hold them in position during operation or during assembly. So can on disturbing
  • Magnetic circuit main body 21.1 a recess 22.1 in the area of the pole anchor 2.14, in which engages the pole anchor 2.14.
  • the embodiment shown here has between the lastaufmonyden areas of the pole back anchor 2.14 and the magnetic circuit 21.1 Festetzer 7.6. These ensure a favorable load distribution and avoid too high compressive stresses in the material. This is particularly advantageous if the materials that were used for the production of the magnetic circuit main body 21.1 and / or the pole back anchor 2.14, were selected primarily because of their magnetic properties and the
  • the Festetzer 7.6 are executed in a preferred embodiment of the invention as wedges and serve according to the
  • Magnetic circuit main body 22.1 and pole back anchor 2.14 assembled by means of setting mandrels.
  • the circular blanks of the magnetic circuit main body 21.1 have recesses 10.8 and those of the pole shoe anchors 2.14 have recesses 10.7.
  • Magnetic circuit main body 21.1 is provided.
  • Another alternative embodiment provides massive pole back anchors 2.14.
  • An alternative embodiment uses prefabricated
  • Pole shoes 5.4 These are designed as laminated cores.
  • the recess 23.1 in the pole shoes 5.4 further causes an overlap of the materials of pole anchor 2.14 and pole shoes 5.4 in a transition region between
  • Pole anchor 2.14 and pole shoes 5.4 This results in no abrupt termination of the magnetic field towards the pole gap, which is inventively filled by the pole anchor 2.14. Instead, a soft, in his
  • the recess 23.1 in the special embodiment, has a direction of rotation of the permanent magnet rotor 20.1
  • the pole anchor 2.14 also has a foot rest 24.1 in the area of the foot of the pole anchor 2.15
  • FIG. 5 schematically shows a halved view of a
  • Permanentmagnet foundedrs 20.2 with centrally reinforced pole pieces 5.5 which is characterized by a particularly strong curvature of
  • Permanent magnet 1.4 is enabled. These, in turn, in another embodiment, in two parts executed, bulge in the area of the middle of the pole shoe 5.5 to the axis A. This inevitably leads to an increase in the height of the pole piece 5.5, which in particular results in an improved strength in this region subject to high stress on bending.
  • the arched to the axis A permanent magnets 1.4 also have an enlarged area. This surface enlargement is particularly strong in the middle of the pole piece 5.5, whereby a very strong magnetic field is produced in this area in a particularly advantageous manner.
  • Permanent magnets with locally, in particular centrally, thickened permanent magnets before.
  • the permanent magnets are curved approximately in Polmitte to the axis and at the same time significantly thicker than at the ends that point to the edge of the pole. This results in a greater material thickness and at the same time a larger one
  • the pole piece 5.5 is replaced by one in its area
  • a pole anchor 2.15 engages held.
  • the pole-back anchor 2.15 has these recesses 10.7, which are designed in the embodiment as circular holes on. Due to the shape of the shaft receiving 28 separate recesses for a setting mandrel in the magnetic circuit 21.2 are not required in the illustrated embodiment.
  • Pole-back anchor 2.15 also has a foot rest 24.2 in the area of the recess 22.2 receiving the foot of the pole-back anchor 2.15. This is shown in the
  • Embodiment formed at an acute angle is formed at an acute angle.
  • Other contours are provided in alternative embodiments, such as polygonal or rounded contours.
  • FIG. 6 schematically shows a halved view of one
  • Pole shoes 5.6 The connection consists in a web 25 which is arranged in the region of the pole gaps. The pole gaps are filled in by a pole anchor 2.16.
  • the connection consists in a web 25 which is arranged in the region of the pole gaps. The pole gaps are filled in by a pole anchor 2.16.
  • Permanent magnets 1.4 as shown in Figure 2, curved, allow the pole pieces 5.6 a central
  • the webs 25 are made very narrow, give the
  • Pole shoes 5.6 no mechanical function during operation. Rather, they serve only the cohesion of
  • the strength is achieved by the pole back anchor 2.16, both in the magnetic circuit body 21.3 and in
  • Pole 5.6 is anchored. While in the particular case
  • the magnetic circuit main body 21.3 and pole pieces 5.6 are constructed nested, the pole anchor 2.16 is made solid. This is preferably in the
  • Pollückankers 2.16 by this both the sheet stack in a direction along the axis A secures, as well as a firm connection between the magnetic circuit 21.3 and Polschuh 5.6 produced, in this embodiment, a bias is generated by the interference fit in Pollückanker 2.16, which at an axial load the yielding deformation of the permanent magnet rotor 20.3 counteracts.
  • the pole-back anchor 2.16 is preferably made solid with a corrugated surface to the air gap between permanent magnet rotor 20.3 and stator out. This allows high speeds of the permanent magnet rotor 20.3 in operation. In addition to a massive version of the pole back anchor 2.16 is provided in an alternative embodiment that this is carried out laminated. The outer surfaces can be ground here.
  • FIG. 7a schematically shows a view of an embodiment of a permanent magnet rotor 20.4 with symmetrical
  • Magnetic base body 21.4 anchored foot area does not differ from each other, is the pole anchor 2.17 in the recess 23.4 of the sheet of pole pieces 5.7
  • Magnetic circuit main body 21.4 as well as the
  • Magnetic circuit main body 21.4 completely assembled and then the pole anchor 2.17 and the pole pieces 5.7
  • Permanentmagnet literally used permanent magnets 1.5 are divided into two and have between the two parts, in the region of the center of the pole piece 5.7 a spacer 4.1.
  • the spacer 4.1 causes a distance between the two permanent magnets 1.5 from each other, thus avoids an otherwise possible friction of the magnets each other during assembly.
  • the spacer 4.1 must have non-magnetic properties. In addition to the two-part form shown here
  • Permanent magnets 1.5 other designs are provided, such as one-piece permanent magnets, which in a particularly preferred embodiment have a special shape and, for example, have a thickening in the middle or at the edge or a strong radius, the radius of the
  • the spacer elements 4.1 are formed I-shaped. The ends of the spacers 4.1 thus formed engage
  • each of the pole pieces 5.7 has a large length to cover the circumference of the permanent magnet rotor 20.4.
  • Polschuh several I-shaped running, designed as a pole shoe spacers 4.1 are arranged.
  • Figure 7b shows schematically a halved view of a
  • FIGS. 4b to 4d serve the purpose of FIG.
  • the pole-back anchors 2.17 shown in FIG. 7b have a broad head area, which requires very deep recesses 23.4 in the pole shoes 5.7.
  • the pole shoes are correspondingly short 5.7.
  • the recesses 10.8 serve in the same purpose in the
  • FIG. 7c shows schematically a halved view of a
  • Pole anchor 2.17 N and wide plates of pole shoes 5.7 N This represents the embodiment shown in Figure 4b, the subsequent layer in the laminated core.
  • the plates of the pole anchor 2.17 N have a narrow head, so that they engage comparatively less deeply in the pole shoes 5.7 N and here in their recesses 23.4 N.
  • the pole shoes 5.7 N thus have a greater length.
  • Figure 7d shows schematically a halved view of a
  • Figure 8a shows schematically a view of an embodiment of a permanent magnet rotor 20.5 with asymmetric
  • Polling Anchors 2.19 The asymmetry is in the head of the pole anchor 2.19, where, for example, an extended head area to the left and when turning the
  • Polling anchor 2.19 in the way that he comes to rest on his other, the first opposite plane pointing to the right.
  • the foot region of the pole back anchor 2.19 is designed symmetrically and fits into the recess 22.5 in the magnetic circuit main body 21.5 in one as well as in another position.
  • the asymmetrical design of the pole anchor 2.19 makes it possible in an advantageous manner, with only a single element of an alternating construction with a
  • asymmetric pole anchor 2.19 allows the asymmetric pole anchor 2.19 to be alternately turned on one of its two sides and mounted in position.
  • Magnetic circuit main body 21.5 received by a setting mandrel, not shown, while the recesses 10.7 of
  • Recesses 23.6, 23.7 are kept safe both during assembly and during operation.
  • Figure 8b shows schematically a halved view of a
  • the pole-back anchor 2.19 has an extension of the head portion, which is aligned in the figure counterclockwise as shown here.
  • the pole-back anchor 2.19 has a foot region, which is aligned towards the axis A, anchored to the magnetic-circuit main body 21.5 and, in the preferred embodiment, radially symmetrical.
  • the extension of the head of the pole back anchor 2.19 engages in a correspondingly recessed recess 23.7 of the pole piece 5.9.
  • the pole piece 5.9 likewise has an asymmetry, since the recess 23.7 arranged at one end is correspondingly deeper
  • Figure 8c shows schematically a halved view of a
  • Permanentmagnet Congressr 20.5 is constructed, each rotated by 180 degrees, ie in the other position, installed.
  • Figure 8d shows schematically a halved view of a
  • Sheet metal packs from the same sheet metal parts for the pole anchor 2.19 and the pole shoes 5.9, each from layer to
  • Figure 9 shows schematically a view of an embodiment of a permanent magnet rotor 20.6 with additional Permanent magnet arrangement 1.7, 1.7 N , 1.8 in the middle of the pole piece. It is under the from the above
  • Layer of permanent magnets 1.7 an additional layer of permanent magnets arranged 1.8. This is arranged according to the preferred embodiment in the direction of the axis A in a recess in the magnetic circuit main body 21.6 and consists per pole of a single permanent magnet 1.8. Alternative embodiments provide to arrange the additional permanent magnet 1.8 elsewhere,
  • Thick easy-to-manufacture permanent magnets 1.7, 1.7 N , 1.8 used. It is particularly preferred if, between the permanent magnets 1.7, 1.7 N, a gap spaced apart by a spacer aid 4.2 is created, which is the assembly
  • a pole shoe 2.20 again has an asymmetrical shape in the head area and is alternately mounted layer by layer in an alternating position. This is represented in FIG. 6 by invisible dashed lines, which represent the underlying layer mounted in another layer.
  • the pole piece 5.10 is asymmetrically designed accordingly.
  • FIG. 10a schematically shows a quarter-view of an embodiment of a permanent magnet rotor 20.7 with a slanted construction. A slanted construction of a
  • Permanentmagnet devisrs 20.7 is known per se from the prior art. A skewing is achieved by the in the laminated core
  • Sheet metal package are provided. The one shown in Figure 7a
  • Skew direction 27 corresponds to a skew in the counterclockwise direction.
  • a skew in the counterclockwise direction corresponds to a skew in the counterclockwise direction.
  • a skew in the counterclockwise direction corresponds to a skew in the counterclockwise direction.
  • Clock display provided. Due to the intended skew can be used for aligning and mounting the laminated core no more setting mandrels, as they can not be inserted into a helically deformed hole. Instead, in the particularly preferred embodiment of the method for producing a permanent magnet rotor 20.7, a setting basket is used which has setting racks. The setting strips are arranged in the basket and run on the inside or
  • the magnetic circuit main body 21.7 at least one recess 10.10, in which engages the setting bar.
  • the pole-back anchor 2.21 has a recess 10.9, which likewise corresponds to the setting bar on the setting basket, which is not shown, however, according to the prior art.
  • the pole piece 5.11 does not require assembly aid by setting strips, but it engages with its recesses 23.8 and 23.9 in the pole anchor 2.21.
  • the permanent magnets 1.7, 1.8 are by a
  • Insulation layer in the most preferred Embodiment by a ceramic insulation layer 30, electrically insulated.
  • a ceramic insulation offers over other types of insulation, for example by a paint, the advantage that it is particularly thin and also very hard, that is insensitive to damage during assembly is. Further advantages of a ceramic
  • Insulation consists in a very high heat resistance, which maintains its insulating properties even at high operating temperatures, and in an improved
  • Figure 10b shows schematically a halved view of an embodiment of a first plane of a
  • the pole anchor 2.21 are designed with asymmetrical head and have the recess 10.9, in which the setting strips engage in the alignment and assembly.
  • Sheet stack has the magnetic circuit main body 21.7.
  • FIG. 10c schematically shows a halved view of an embodiment of a plane of a permanent magnet rotor 20.7 with a skewed structure, where n is an even number and, after a number n / 2, exactly the case of alternating layers of the different variants (head extension of FIG. 10c
  • FIG. 7c shows the layer number 399, in which the head extension of the pole back anchor 2.21 points in the clockwise direction.
  • Embodiment 15 degrees, while the final
  • FIG. 10d schematically shows a halved view of one
  • Embodiment of a plane n of a permanent magnet rotor 20.7 NN with a skewed structure is in
  • the last level the level 800
  • the level 800 wherein for clarification of the total skew both the pole anchor 2.21 of the first level and the pole anchor 2.21 NN the last level, here the level 800, are shown.
  • the degree of skew is further illustrated by the plane 29 centerline 29 and the plane 800 centerline 29 NN .
  • the recesses 10.8 are larger in alternative embodiments or designed as a slot, so that even with a skew of the laminated core this can be clamped.
  • a bolt is passed through the recess 10.8, for example, and the laminated core clamped.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, modifizierbare permanenterregte Läuferbaugruppen mit tangentialer Anordnung der Permanentmagnete für unterschiedlichste Achshöhen, Drehzahlen und mechanische und elektromagnetische Beanspruchungen zu realisieren, die einfach zu fertigen sind, gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Möglichkeiten zur weiteren Minimierung der Verluste und zur Realisierung hoher mechanischer Festigkeiten des Läufers zu erreichen und insbesondere die Herausbildung eines annähernd sinusförmigen Verlaufes des Polfeldes, sowie eine Verminderung von Oberwellen, ermöglicht. An einem Magnetkreisgrundkörper (5.2) sind Aussparungen für Befestigungselemente für amagnetische Pollückenanker (2.1 bis 2.13) vorgesehen, die Permanentmagnete (1) liegen an den Außenseiten des Magnetkreisgrundkörpers (5.2) flach an und sind durch speziell ausgeformte Polschuhe (5.1) und diese Polschuhe (5.1) haltende Pollückenanker (2.1 bis 2.13) auf dem Magnetkreisgrundkörper (5.2) arretiert, wobei die Pollückenanker (2.1 bis 2.13), die Polschuhe (5.1) und der Magnetkreisgrundkörper (5.2) Nutbereiche bilden, in denen die Permanentmagnete (1) isoliert oder nicht isoliert angeordnet sind. Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft den rotierenden Elektromaschinenbau.

Description

Permanentmagnetlaufer
Die Erfindung betrifft permanenterregte Innenläufer und
Außenläufer für elektrische Maschinen mit geschützt
angeordneten, annähernd tangential ausgerichteten
Permanentmagneten bei radialer Ausrichtung der Magnetpole. Die Erfindung ist der Kategorie der Permanentmagnetmaschinen zugeordnet, die eine vergrabene also geschützte Anordnung der Magnete im Magnetkreis aufweisen. Dies schließt auch für extreme Betr iebszustände eine Entmagnetisierung der Magnete aus .
Der Stand der Technik wird durch folgende Schriften
charakterisiert. In der Schrift EP 1926196 A2 wird ein permanenterregter Innenläufer beschrieben, der von dem
Läuferblechpaket eines Schenkelpolläufers mit ausgestanzten Polen und Pollücken ausgeht. Die Erregung wird gegenüber der elektrischen Erregung mittels Permanentmagneten gesichert. Das Läuferblechpaket verfügt deshalb über modifizierte kleinere Pollücken und geschlossenen Nuten in den Polen zur
Aufnahme der Permanentmagnete. Die geschlossenen Nuten im Pol bedingen jedoch, da die Läuferbleche komplett aus
ferromagnetischem Material bestehen, Kurzschlussstege
zwischen den Polen, als auch zu den Pollücken. Das Magnetfeld des Poles reduziert sich um die Anteile des Streufeldes über die ferromagnetischen Pollückenstege zwischen den Polen, was zu einer Verringerung von Maschinenparametern führt. Diese Läuferkonstruktion ist nicht geeignet für hohe
Umfangsgeschwindigkeiten bzw. zur Aufnahme von hohen
Fliehkräften.
In der US-Schrift 6034459 A ist eine permanentmagneterregte dynamoelektrische Maschine als Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit Eisenkernen des Läufers und des Stators beschrieben, der tangential angeordnete Permanentmagnete im Läufer besitzt. Die geschlossenen Nuten im Pol bedingen jedoch, da die Läuferbleche komplett aus ferromagnetischem Material
bestehen, Kurzschlussstege zwischen den Polen, als auch zu den Pollücken. Das Magnetfeld des Poles reduziert sich um die Anteile des Streufeldes über die ferromagnetischen
Pollückenstege zwischen den Polen, was zu einer Verringerung von Maschinenparametern führt.
In der Schrift DE 103 09 776 Al und DE 60 2006 000 475 T2 bestehen die Blechpakete der ferromagnetischen Läufer aus Blechronden mit einer leicht wellenförmigen Außenkontur, im Bereich der Magnete mit ausgeprägter Polkrümmung und in den Pollücken mit einer leichten Gegenkrümmung. Die Nuten für die Aufnahme der Permanentmagnete haben zu den Pollücken hin verjüngte hohle Abschnitte, die so einen magnetischen
Kurzschluss zwischen benachbarten Polen verhindern sollen. Dieser kann jedoch nicht vollständig ausgeschlossen werden, da zwischen den verlängerten Nuten schmale ferromagnetische Stege, in Verlängerung auch zum Polkopf hin, bestehen. Dies führt ebenfalls zu verminderten Maschinenparametern. Diese Läuferkonstruktionen sind jedoch nur für kleinere Maschinen ausführbar und nicht geeignet für hohe
Umfangsgeschwindigkeiten bzw. zur Aufnahme von hohen
Fliehkräften . Die US 4 464 596 A beschreibt einen Permanentmagnetrotor mit mehreren Sektionen. Die Permanentmagneten weisen radial ausgerichtete Magnetpole auf und sind stab- oder
plattenförmig ausgebildet. Zwischen den Permanentmagneten und im Luftspalt ist ein Polteil angeordnet, das aus einem
Blechpaket besteht. Das Blechpaket ist mit einem nicht magnetischen Einschub verschweißt oder formschlüssig mit diesem verbunden. Der nichtmagnetischen Einschub trennt die Permanentmagneten voneinander und ist mit der Rotorwelle verschraubt. Die Ver schraubung der nichtmagnetischen
Einschübe ist aufwändig, bringt magnetische Inhomogenitäten sowie einen Festigkeitsverlust in den Rotor und birgt die Unsicherheit einer Lockerung der Ver schraubung in sich. Die stab- oder plattenförmig ausgebildeten Permanentmagneten ermöglichen keine Beeinflussung des Polfeldes, wodurch keine Verminderung von Oberwellen erfolgen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, modifizierbare permanenterregte Läuferbaugruppen mit tangentialer Anordnung der Permanentmagnete für unterschiedlichste Achshöhen,
Drehzahlen und mechanische und elektromagnetische
Beanspruchungen zu realisieren, gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Möglichkeiten zur weiteren Minimierung der Verluste und zur Realisierung hoher mechanischer
Festigkeiten des Läufers zu erreichen.
Die US 2008/0088194 Al offenbart einen Permanentmagnetrotor, der aus einem Blechpaket besteht, in das Permanentmagneten eingelassen sind. Eine beschriebene Ausführungsform sieht vor, dass die einen gemeinsamen Pol bildenden
Permanentmagneten durch amagnetische, I-förmige Elemente, eingesetzt in T- förmigen Aussparungen in
Magnetkreisgrundkörper und Polschuh, voneinander getrennt sind. Ein hoher Montageaufwand wird hierbei vermieden, indem die den Magnetkörper bildenden Blechpakete aus ganzen
Blechscheiben bestehen, die auf die Rotorwelle aufgeschoben sind und die die Permanentmagnete in ihrem Inneren in
Ausnehmungen halten. Nachteilig sind hierbei Pollücken, die mit Luft isoliert sind und an denen eine geringe
Materialbreite eines Stegs zwischen Permanentmagnet und Pollücke eine niedrige radiale Belastbarkeit des Rotors erwarten lässt, da der Steg die radiale Last der
Permanentmagnete aufzunehmen hat. Trotz der niedrigen
Materialbreite des Stegs schafft diese Materialbrücke eine magnetisch leitende Verbindung zwischen Südpol und Nordpol, wodurch Verluste auftreten. Auch hierbei ermöglichen stab- oder plattenförmig ausgebildete Permanentmagneten keine Beeinflussung des Polfeldes, wodurch auch eine Verminderung der Bildung von Oberwellen, eine Vergleichmäßigung des Drehmoments über der Winkellage des Rotors gegenüber dem Stator und somit insgesamt eine verbesserte Laufruhe nicht erfolgen kann. In der US 3 169 203 A wird ein Rechteckwellengenerator vorgeschlagen, dessen Rotor T- förmige Permanentmagnete aufweist, die geschützt und versenkt angeordnet sind. Die Permanentmagnete sind um einen polygonalen Kern, der aus Elektroeisen besteht, angeordnet. Zwischen den
Permanentmagneten ist eine Vergussmasse aus Epoxydharz mit Aluminiumfüllung eingebracht. Gegenüber dem Luftspalt sind die Permanentmagnete durch Weicheisenschuhe, gebildet aus einem Blechpaket, abgeschirmt. Eine flache Nut in den ich Eisenschuhen dient zur Aufnahme der Magneten, die
Vergussmasse wird durch einen Hohlniet gehalten. Die
dargestellte Lösung verzichtet zwar auf eine Ver schraubung zur Montage des Rotors, jedoch werden die bei der Drehung des Rotors hervorgerufenen Radialkräfte allein durch die
Vergussmasse beziehungsweise den sie stützenden Hohlniet aufgenommen. Einer hohen Belastung durch hohe Drehzahlen hält der Rotor daher nicht stand. Weiterhin ist auf diese Weise und mit der beschriebenen Anordnung von Permanentmagneten und Weicheisenschuhen die Ausbildung einer Rechteckwelle zwar aufgabengemäß möglich, nicht jedoch eine gleichmäßige
Sinusfunktion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, modifizierbare permanenterregte Läuferbaugruppen mit tangentialer Anordnung der Permanentmagnete für unterschiedlichste Achshöhen,
Drehzahlen und mechanische und elektromagnetische
Beanspruchungen zu realisieren, die einfach zu fertigen sind, gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Möglichkeiten zur weiteren Minimierung der Verluste und zur Realisierung hoher mechanischer Festigkeiten des Läufers zu erreichen und insbesondere die Herausbildung eines annähernd sinusförmigen Verlaufes des Polfeldes, sowie eine Verminderung von
Oberwellen, ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch einen
Permanentmagnetläufer mit versenkten und geschützten, annähernd tangential angeordneten Permanentmagneten mit radialer Polung, wobei wenigstens ein ferromagnetischer
Magnetkreisgrundkörper und ferromagnetische Polschuhe
unmittelbar mit Permanentmagneten und amagnetischen
Pollückenankern formschlüssig verbunden und die
Pollückenanker und die Permanentmagnete in der Weise
ausgebildet sind, dass um den Permanentmagnetläufer die
Luftspaltfeldform beeinflussbar und in vorgegebener Form und Intensität, insbesondere mit einem annähernd sinusförmigen Verlauf, ausbildbar ist. Die Pollückenanker werden
formschlüssig im Magnetkreisgrundkörper gehalten und nehmen, durch ihre Ankerform an ihren gegenüberliegenden Enden die Polschuhe auf und sichern diese in ihrer Position. Besonders vorteilhaft ist es, das die Polschuhe keinerlei Schwächung ihres Querschnitts erfahren, da Kanäle oder Bohrungen für ihre Versteifung oder für die Montage, das Setzen der
Polschuhbleche, nicht erforderlich sind. Da Kanäle und
Bohrungen wegfallen, kommt es auch nicht zu Inhomogenitäten des Magnetfelds im und am Polschuh. Am Ende der Polschuhs greifen die Pollückenanker in eine Ausnehmung in diese ein. Während die Polschuhe bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material bestehen, ist das Material der Pollückenanker amagnetisch. In dem Bereich, in dem Polschuh und
Pollückenanker ineinandergreifen, ist demnach eine
abgeschwächte Permeabilität vorhanden, die Magnetfeldlinien durchdringen den Bereich teilweise, werden aber auch
teilweise abgelenkt. Durch eine entsprechende Ausformung des Übergangsbereichs und die Auswahl der Materialstärken des ferromagnetischen und des amagnetischen Materials bezüglich der Feldlinien kann damit die Intensität des Magnetfelds gesteuert werden. Dadurch lässt sich in den Randbereichen des Polschuhs in besonders vorteilhafter Weise die
Intensitätskurve des Magnetfelds festlegen und beispielsweise eine nahezu sinusförmige Intensitätskurve erzeugen. Zudem wird der Verlauf der magnetischen Flussdichte entlang des Ankerumlaufes homogenisiert. Gleichzeitig wird durch die
Gestaltung des Permanentmagnetläufers, dessen Polschuhe einen ungeschwächten und in einer Ausführungsform einen im Bereich des höchsten Biegemoments zusätzlich verstärkten Querschnitt besitzen, eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit gegen Verformung erzielt. Damit können im Einsatz sehr hohe Motordrehzahlen und ein kleiner Luftspalt zwischen dem
Permanentmagnetläufer und dem Stator erreicht werden. Die bevorzugt im Bereich zwischen Magnetkreisgrundkörper und Polschuh angeordneten Permanentmagnete weisen in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine annähernd dem Radius des Permanentmagnetläufers angepasste Form auf.
Bei einer der Ausgestaltungen der Erfindung sind der
Magnetkreisgrundkörper und/oder der Polschuh und/oder der Pollückenanker jeweils aus einem Blechpaket gebildet und darin Ausnehmungen vorgesehen, die die Permanentmagnete aufnehmen .
Weiterhin besteht mit dem schichtweisen Aufbau des
Pollückenankers die Möglichkeit, von Schicht zu Schicht wechselnde magnetische Eigenschaften im Übergangsbereich zwischen Polschuh und Pollückenanker herzustellen. Dadurch entsteht ein besonders gleichmäßiger Übergangsbereich und ein weicher Verlauf der Isolinien der Intensität des magnetischen Felds an den Randbereichen der Polschuhe zu den Pollücken hin. Die Polschuhe weisen Ausnehmungen auf, die zum
Magnetkreisgrundkörper hin ausgerichtet sind, und der
Magnetkreisgrundkörper weist Ausnehmungen in Richtung der Polschuhe auf. Diese Ausnehmungen reichen in einer
Ausgestaltung bis an die Pollückenanker heran, können aber in alternativen Ausgestaltungen auch innerhalb des Magnetkreisgrundkörpers und/oder des Polschuhs eingeschlossen sein, und korrespondieren beim zusammengesetzten
Permanentmagnetläufer in der Weise, dass darin die
Permanentmagnete aufnehmbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Magnetkreisgrundkörper und der Polschuh zusammen aus
gestapelten Blechronden gebildet und die Pollückenanker sind ebenfalls als Blechpakete in Ausnehmungen der Blechronden eingesetzt. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in der besonders einfachen Fertigung, da Magnetkreisgrundkörper und Polschuhe in einem Arbeitsgang aufgebaut werden. Der
Verbindungssteg zwischen den Bereich des
Magnetkreisgrundkörpers und dem Bereich der Polschuhe ist so dünn ausgeführt, dass er nur die Belastungen während der Montage trägt. Dadurch werden Verluste, die durch den
magnetischen Fluss zwischen den beiden Polen des
Permanentmagneten, der über den Verbindungssteg erfolgt, minimiert. Der Verbindungssteg kommt nur während der Montage mit seinen Trageigenschaften zum Einsatz, da die
Pollückenanker die mechanische Festigkeit im Betrieb sichern. Das geschieht in der Weise, dass die Pollückenanker mit dem Bereich des Magnetkreisgrundkörpers und dem Bereich der
Polschuhe jeweils formschlüssig verbunden sind. Die massiven Pollückenanker, die nachträglich in das Blechpaket und die darin vorhandenen Ausnehmungen für den Pollückenanker
eingebracht werden, werden vorteilhaft eingeschrumpft.
Dadurch wird eine besonders hohe Festigkeit des Blechpaketes, die die Pollückenanker diesem in axialer Richtung verleihen, erzielt und gleichzeitig die Kraftleitung in radialer
Richtung von den Polschuhen auf den Magnetkreisgrundkörper erreicht .
Es ist günstig, wenn eine Ebene des Blechpakets aus einem Elektroblech mit dem Magnetkreisgrundkörpers mit Ausnehmungen besteht, wobei in den Ausnehmungen ein Teil eines Pollückenankers eingreift und damit mit dem
Magnetkreisgrundkörper formschlüssig verbunden sind und ein weiterer Teil des Pollückenankers in einer Ausnehmung eines Polschuhs angeordnet ist und zwischen den mit dem
Pollückenanker zusammengefügten Magnetkreisgrundkörper und
Polschuh eine Ausnehmung bildet, in der später wenigstens ein Permanentmagnet vorgesehen ist.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Blechpaket aus wenigstens zwei im Wechsel gestapelt angeordneten Varianten des
Polschuhs gebildet ist, wobei wenigstens zwei unterschiedlich geformte Ausnehmungen mit bevorzugt offener Kontur gebildet werden, in denen die wenigstens zwei unterschiedlichen, den Ausnehmungen entsprechend geformten Ausbildungen des
Pollückenankers angeordnet sind. Pollückenanker und Polschuhe greifen aufgrund ihrer korrespondierenden Formen so
ineinander, dass eine formschlüssige Verbindung entsteht. Zwei unterschiedliche Varianten, so die bevorzugte
Ausführungsform, werden wechselweise eingesetzt. Alternativ dazu ist jedoch vorgesehen, eine einzige Ausführungsform oder mehr als zwei Ausführungsformen einzusetzen. Aus dem Einsatz unterschiedlicher Ausführungsformen, die im Wechsel
übereinandergestapelt werden, resultiert die Ausbildung eines hinsichtlich der Intensitäten der Magnetfeldlinien
ausgeglichener Übergangsbereich, da die bevorzugten
Ausführungsformen im Übergangsbereich unterschiedliche
Permeabilität aufweisen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das
Blechpaket aus einer im Wechsel der Seiten gestapelt
angeordneten asymmetrischen Ausbildung des Polschuhs und des Pollückenankers gebildet ist, wobei Ausnehmungen an beiden distalen Enden des Polschuhs angeordnet sind, in denen die wenigstens zwei unterschiedlich geformten, den Ausnehmungen entsprechenden Ausbildungen des Pollückenankers angeordnet sind. Der besondere Vorzug dieser Variante besteht darin, dass nur eine einzige Form von Polschuhblechen und eine einzige Form von Pollückenankern zum Einsatz kommt, obwohl die Position der formschlüssigen Verbindung zwischen beiden Elementen am Umfang des Permanentmagnetläufers von Schicht zu Schicht wechselt. Das wird durch den asymmetrischen Aufbau insbesondere der Pollückenanker erreicht, die Schicht für Schicht von unterschiedlichen Seiten her montiert werden. Dadurch werden die gleichen Vorzüge hinsichtlich der
magnetischen Eigenschaften des Übergangsbereichs wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen erreicht. Allerdings wird nur jeweils eine Form und damit jeweils nur ein Stanzwerkzeug für die Fertigung der Bleche für die Polschuhe und die
Pollückenanker benötigt und damit die Fertigung stark
vereinfacht und verbilligt.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die annähernd tangential im Permanentmagnetläufer angeordneten Permanentmagnete für jeden Pol aus wenigstens zwei, durch ein Distanzelement oder eine Distanzhilfe getrennten
Permanentmagnete ausgebildet. Die Trennung der Magnete verhindert deren Kurzschluss hinsichtlich des magnetischen Feldes, erhöhen die Magnetfläche, da auch aus den
Stirnflächen des Permanentmagneten ein Polfeld austritt, und trägt damit zu einer Verstärkung des Magnetfelds insgesamt bei. Besonders günstig ist es deshalb, wenn die Trennung in der Polmitte erfolgt. Als Distanzelemente oder Distanzhilfen kommen bevorzugt elektrisch isolierende Materialien infrage, die daneben obligatorisch amagnetische Eigenschaften
aufweisen .
Es ist mit besonderen Vorteilen verbunden, wenn das
wenigstens eine Distanzelement als Polschuhanker ausgebildet ist, der den Polschuh mit dem Magnetkreisgrundkörper
mechanisch verbindet. Diese Vorteile kommen vor allem dann zum Tragen, wenn es sich um einen sehr großen Polschuh handelt, der im Betrieb starke Radiallasten aufzunehmen hat. Dessen Belastbarkeit lässt sich durch die Anordnung
wenigstens eines Polschuhankers verbessern, der den Polschuh mit dem Magnetkreisgrundkörper mechanisch verbindet.
Besonders bevorzugt ist eine solche mechanische Verbindung als formschlüssige Verbindung, beispielsweise durch einen I- förmigen Polschuhanker, ausgeführt. Ist nur ein einziger Polschuhanker im Polschuh vorgesehen, wird dieser bevorzugt in der Mitte des Polschuhs angeordnet, da sich hier die
Vorteile eines in der Mitte angeordneten Distanzelements und eines in der Mitte angeordneten Polschuhankers auf besonders günstige Weise ergänzen, insbesondere da in der Mitte das höchste Biegemoment im Polschuh auftritt. Es ist aber auch vorgesehen, mehr als einen Polschuhanker an einem Polschuh einzusetzen, insbesondere wenn diese auch mehr als zwei Permanentmagnete durch ihre Eigenschaft als Distanzelemente magnetisch trennen.
Es hat sich gezeigt, dass aus einer keramischen Isolation der Permanentmagnete besondere Vorteile resultieren. Da die
Permanentmagnete in direktem Kontakt mit dem
Magnetkreisgrundkörper, den Polschuhen und den
Pollückenankern sind, macht sich im Interesse einer
Vermeidung von Wirbelströmen eine elektrische Isolation erforderlich. Anderenfalls würden die zur Vermeidung von Wirbelströmen aus geschichteten Blechen bestehenden Elemente miteinander elektrisch leitend verbunden und der Effekt einer elektrischen Trennung, die Wirbelströme im gesamten Element vermeiden soll, wäre aufgehoben. Deshalb ist eine Isolation von Permanentmagneten, beispielsweise durch einen Lack, vorteilhaft und bekannt. Die Isolation durch eine keramische Beschichtung bringt jedoch besondere Vorteile mit sich. Eine keramische Isolation weist eine geringere Schichtdicke als alternative Lösungen, beispielsweise ein Lack, auf, so dass der durch die Isolierschicht zwangsläufig sich ergebende Luftspalt zum Polschuh hin kleiner und der Übergang des Magnetflusses von dem Permanentmagneten in den Polschuh verbessert wird. Weiterhin ist eine keramische Beschichtung widerstandsfähiger gegen mechanische Beschädigung, so dass Einschränkungen bei der Montage und eine besondere Vorsicht bei der Montage nicht erforderlich ist. Dadurch vereinfacht sich die Montage.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weisen die Pole im Bereich der Polmitte ein
überproportional verstärktes Polfeld, hervorgerufen durch zusätzliche Permanentmagnete im Bereich der Polmitte und/ oder eine Materialanhäufung im Permanentmagneten im Bereich der Polmitte und/oder eine Vergrößerung der Oberfläche des Permanentmagneten im Bereich der Polmitte auf. Es wird angestrebt, dass in der Mitte jedes Polschuhs ein besonders starkes Polfeld vorliegt, um an dieser Stelle ein maximales Drehmoment an dem Permanentmagnetläufer zu erzeugen. Eine alternative Lösung sieht jedoch vor, jeweils zwei der
konstruktiven Maßnahmen miteinander zu kombinieren. In einer weiteren Alternative werden alle drei konstruktiven Maßnahmen miteinander verknüpft.
Eine erste konstruktive Maßnahme besteht darin, einen
zusätzlichen Magneten in der Polmitte anzuordnen, so dass in diesem Bereich eine Verstärkung des Magnetfelds erfolgt. Ein Vorteil dieser Lösung besteht insbesondere in der
Einfachheit, da in der besonders bevorzugten Ausgestaltung jeweils dieselbe Bauart von Permanentmagneten verwendet wird und diese Permanentmagneten auch einfach herzustellen sind, da sie zwar gewölbt, jedoch von gleichmäßiger Materialstärke sind. Eine zweite konstruktive Maßnahme betrifft eine
Materialhäufung im Permanentmagneten im Bereich der Polmitte. Die besonders bevorzugte Ausführungsform der zweiten
konstruktive Maßnahme sieht Permanentmagneten vor, die gewölbt sind und deren Dicke sich über die Breite ändert. Die jeweils breiteren Schmalseiten der beiden zu montierenden Permanentmagneten werden nach der bevorzugten
Ausführungsformen, getrennt durch Distanzhilfen oder Distanzelemente, gegeneinander montiert. Damit ergibt sich in diesem Bereich, der in der besonders bevorzugten
Ausgestaltung zugleich die Mitte des Polschuhs markiert, eine Materialhäufung von magnetisch aktivem Material. Daraus ergibt sich ein Permanentmagnet größerer Dicke. Dieser weist im Bereich der Verdickung ein stärkeres Magnetfeld auf. Die Wölbung der Permanentmagneten zur Achse des
Permanentmagnetläufers hin führt zu einer Erhöhung der magnetisch wirksamen Fläche, was besonders vorteilhaft zu einer Verstärkung des Polfelds, insbesondere im Bereich der Polmitte, führt.
Die Polschuhe sind durch Pollücken voneinander getrennt. Bei herkömmlichen, bekannten Polschuhen bricht der magnetische Fluss unmittelbar am Ende des Polschuhs ab. Hieraus
resultieren, wie bei der Würdigung des Stands der Technik bereits erwähnt, ungünstige Effekte, die insbesondere
mechanische und elektrische Schwingungen hervorrufen, das Material belasten und sich insgesamt ungünstig auf die
Laufeigenschaften eines mit einem solchen Anker
ausgestatteten Elektromotors auswirken. Erfindungsgemäß ist zur Überwindung dieser Nachteile daher ein Übergangsbereich vorgesehen, der in der besonders bevorzugten Ausgestaltung ein annähernd sinusförmiges Abfallen des magnetischen Flusses zwischen der Mitte des Polschuhs und der Mitte des
Pollückenankers erzeugt. Pollückenanker und Polschuhe greifen in der Weise einander, dass sich die in Richtung des
magnetischen Flusses überdeckenden und in der besonders bevorzugten Ausgestaltung zusätzlich ineinandergreifenden Materialien mit gegensätzlichen Eigenschaften unter Einfluss von Magnetfeldern, ferromagnetischen und amagnetischen
Eigenschaften, den Übergangsbereich bilden. Im
Übergangsbereich fallen die magnetischen Eigenschaften von ferromagnetisch am Beginn des Übergangsbereichs zu
amagnetisch am Ende des Übergangsbereichs ab. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsformen ist dieser Abfall sinusförmig, sind aber auch andere Möglichkeiten für die Gestaltung des Übergangsbereichs vorgesehen. So kann beispielsweise auch ein weniger harter Abfall des Polfeldes durch entsprechende Überdeckung der Materialien erzeugt werden.
Um Inhomogenitäten im Material und Montageungenauigkeiten auszugleichen, hat es sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, wenigstens wechselweise, unterschiedlich von
Schicht zu Schicht im Blechpaket, die Eigenschaften des
Übergangsbereichs zu ändern. Daraus resultiert eine besonders homogene Ausgestaltung der ausgleichenden Wirkungen des
Übergangsbereichs hinsichtlich der Angleichung des
magnetischen Flusses zwischen dem Bereich des Polschuhs und dem Bereich des Pollückenankers.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Montage eines Permanentmagnetläufers mit versenkten und geschützten, annähernd tangential angeordneten Permanentmagneten mit radialer Polung, wobei der
ferromagnetische Magnetkreisgrundkörper und die
ferromagnetischen Polschuhe unmittelbar mit den amagnetischen Pollückenankern formschlüssig verbunden werden, wobei der Magnetkreisgrundkörper und/oder die amagnetischen
Pollückenanker z. B. mittels Setzdornen und/oder Setzleisten aus einzelnen Blechen aufgebaut werden. In der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der ferromagnetische Magnetkreisgrundkörper, die amagnetischen Pollückenanker und die ferromagnetischen Polschuhe
unmittelbar nacheinander Schicht für Schicht gesetzt.
Alternativ dazu kann zunächst der Aufbau des
ferromagnetischen Magnetkreisgrundkörpers mithilfe von
Setzdornen erfolgen und danach in die entstandene Ausnehmung zur Aufnahme des amagnetischen Pollückenankers der
Pollückenanker Schicht für Schicht gemeinsam mit dem ferromagnetischen Polschuh bzw. unmittelbar nach diesem montiert werden.
Eine besondere Ausführungsform sieht vor, dass der
Permanentmagnetläufer eine aus dem Stand der Technik bekannte Schrägung erfährt, dass er um seine Achse tordiert ist. Hier werden Setzkörbe verwendet. Damit erfolgt von Schicht zu Schicht ein Versatz in Richtung der Schrägung bzw. Torsion des Permanentmagnetläufers.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Permanentmagnete zwischen dem
Magnetkreisgrundkörper, dem Polschuh und dem Pollückenanker ausgebildete Ausnehmung eingesetzt. Dabei wird der
vorgefertigte, einteilige Pollückenanker so zwischen
Magnetkreisgrundkörper und Polschuh eingesetzt, dass er beide Elemente sowohl formschlüssig verbindet, als auch
kraftschlüssig gegeneinander verspannt. Das wird dadurch erreicht, dass der Pollückenanker in die für ihn vorgesehenen Ausnehmungen eingepresst wird und der Steg des
Pollückenankers die entstehende Zugkraft aufnimmt. Damit besteht eine Vorspannung, die bereits gegen eine im Betrieb auftretende, mit höherer Drehzahl zunehmende radiale Spannung im Permanentmagnetläufer wirkt. Damit wird eine radiale
Dehnung des Permanentmagnetläufers verhindert bzw. vermindert und damit kann der Luftspalt zwischen Permanentmagnetläufer und Stator vermindert sowie auch eine höhere Drehzahl
erreicht werden. Das Einsetzen der Permanentmagnete erfolgt vorteilhaft unter Einsatz von Distanzhilfen, z. B. Hartgewebe. Durch den
Einsatz dieser Distanzhilfen erfolgt eine geringfügige
Beabstandung zwischen dem zu montierenden Permanentmagneten und weiteren bereits montierten Permanentmagneten. Insgesamt weist die vorliegende Erfindung den besonderen
Vorteil auf, dass der Permanentmagnetläufer für hohe
Umlaufgeschwindigkeiten geeignet ist und das um den
Permanentmagnetläufer, insbesondere über den Polschuhen der einzelnen Pole, aufgebaute Luftspaltfeld in seiner Form und
Ausprägung weitgehend vorgabengemäß eingestellt werden kann, insbesondere unter Vermeidung harter Sprünge im Verlauf der
Feldstärke. Daraus resultiert eine weitgehende Vermeidung von
Oberwellen und damit eine Verringerung der Erwärmung eines mit dem erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufer
ausgestatteten Elektromotors, der Vermeidung von zusätzlichen
Schwingungen im mechanischen Bereich sowie die Vermeidung schwingungsbasier ter Rückwirkungen auf das
Elektroenergienetz .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert .
Es zeigen:
Fig. 1 einen permanentmagneterregten Läufer mit einem
quadratischen Querschnitt des Magnetkreiskörpers mit
unterschiedlichsten Polschuhen, Pollückenankern und
Polschuhankern,
Fig. 2 einen permanentmagneterregten Läufer mit einem
sechseckigen Querschnitt des Magnetkreiskörpers mit
unterschiedlichsten Polschuhen, Pollückenankern,
Polschuhankern und unterschiedlichsten
Permanentmagnetanordnungen,
Fig. 3 einen permanentmagneterregten Läufer mit einem
vieleckigen eckigen Querschnitt des Magnetkreiskörpers bzw. mit einem Magnetkreiskörper mit Auswölbungen und Einschnitten und mit unterschiedlichsten Polschuhen, Pollückenankern,
Polschuhankern und unterschiedlichsten
Permanentmagnetanordnungen,
Fig. 4 schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers mit mittig verdickten
Permanentmagneten,
Fig. 5 schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit mittig verstärkten Polschuhen,
Fig. 6 schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit einem Magnetkreisgrundkörper verbundenen Polschuhen,
Fig. 7a schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers mit symmetrischen
Pollückenankern und durch Distanzelemente separierte
Permanentmagnete ,
Fig. 7b schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit breiten Pollückenankern und schmalen Polschuhen,
Fig. 7c schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit schmalen Pollückenankern und breiten Polschuhen,
Fig. 7d schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit breiten Pollückenankern und schmalen Polschuhen,
Fig. 8a schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers mit asymmetrischen
Pollückenankern,
Fig. 8b schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit asymmetrischen Pollückenankern mit
Verlängerung entgegen Uhrzeigersinn,
Fig. 8c schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit asymmetrischen Pollückenankern mit
Verlängerung im Uhrzeigersinn, Fig. 8d schematisch eine halbierte Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit asymmetrischen Pollückenankern mit Verlängerung entgegen Uhrzeigersinn,
Fig. 9 schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers mit zusätzlichem Permanentmagneten,
Fig. 10a eine geviertelte Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers mit geschrägtem Aufbau,
Fig. 10b schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform einer ersten Ebene eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers mit geschrägtem Aufbau,
Fig. 10c schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform einer Ebene eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit geschrägtem Aufbau, und
Fig. 10d schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform einer Ebene n eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers mit geschrägtem Aufbau.
Der Permanentmagnetläufer besitzt geschützt und versenkt angeordnete, tangential ausgerichtete Permanentmagnete 1, die in Hohlräumen bzw. Nutbereichen liegen, die durch einen
Magnetkreiskörper 5.2, durch Pollückenanker 2.1 bis 2.13 und durch Polschuhe 5.1 gebildet werden. Der Magnetkreiskörper 5.2, die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 und die Polschuhe 5.1 können dabei die unterschiedlichsten Formen besitzen. In einer ersten Ausführungsvariante ist der
Magnetkreisgrundkörper 5.2 im Querschnitt quadratisch. An den vier Ecken des Magnetkreiskörpers 5.2 sind Aussparungen für Befestigungselemente für die amagnetischen Pollückenanker 2.1 bis 2.13 vorgesehenen. Die Permanentmagnete 1 liegen flach an den Außenseiten des Magnetkreisgrundkörpers 5.2 an. Durch speziell ausgeformte Polschuhe 5.1 und diese Polschuhe 5.1 haltende Pollückenanker 2.1 bis 2.13 sind die
Permanentmagnete 1 auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2
arretiert. In den durch die Pollückenanker 2.1 bis 2.13, die Polschuhe 5.1 und den Magnetkreisgrundkörper 5.2 gebildeten Nutbereichen sind die Permanentmagnete 1 isoliert oder nicht isoliert angeordnet. In einer weiteren Variante des Läufers mit einer
quadratischen Form des Magnetkreisgrundkörpers 5.2 werden bei mindestens zwei nebeneinander liegenden Permanentmagneten 1 die Permanentmagnete 1 und die Polschuhe 5.1 zwischen den Permanentmagneten 1 auf jeder Magnetgrundkörper seite durch einen oder mehrere doppel - 1 - förmige, amagnetische
Polschuhanker 3.1 bis 3.3 gehalten. Die Polschuhanker 3.1 bis 3.3 sind im Polschuh 5.1 und im Magnetkreisgrundkörper
5.2 verankert. Die Polschuhanker 3.1 bis 3.3 besitzen
unterschiedlichste Formen, insbesondere im Bereich des
Magnetkreisgrundkörpers 5.2, wie z. B. ein reines Doppel -t 3.1 oder eine Schwalbenschwanzform 3.2 oder ein Ende mit einem Gewindesackloch 3.3 bei einer nabenähnlichen
Ausführungsform 13 oder auch bei einer Außenläufervariante. Die doppel - 1 - förmigen, amagnetischen Polschuhanker 3.1 bis
3.3 können auch durch amagnetische Schrauben ersetzt werden, die durch den Polschuh 5.1 bis zu einer
schwalbenschwanzförmigen Gewindelochleiste im
Magnetgrundkörper 5.2 reichen und somit den Polschuh 5.1 am Magnetgrundkörper 5.2 arretieren.
Bei einer Variante des Läufers mit einem sechseckigen
Querschnitt sind ebenfalls an den Ecken Aussparungen für Befestigungselemente für amagnetische Pollückenanker 2.1 bis 2.13 vorgesehen. Auch die bereits beschriebenen amagnetischen Polschuhanker 3.1 bis 3.3 sind vorhanden. An jeder Außenseite des Magnetkreisgrundkörpers 5.2 liegen zwei oder mehrere Permanentmagnete 1 flach an, über denen weitere zwei oder mehrere Permanentmagnete 1 angeordnet sind, getrennt durch Distanzelemente 4 und durch speziell ausgeformte Polschuhe 5.1. Mittig zwischen den Permanentmagneten 1 auf jeder Magnetgrundkörper seite liegen doppel - 1 - förmige amagnetische Polschuhanker 3.1 bis 3.3, die im Polschuh 5.1 und im
Magnetkreisgrundkörper 5.2 verankert sind. Der Magnetkreisgrundkörper 5.2 kann auch einen vieleckigen Querschnitt mit Aussparungen für Befestigungselemente für amagnetische Pollückenanker 2.1 bis 2.13 besitzen. Zwischen zwei Pollückenankern 2.1 bis 2.13, die an der Außenseite des Magnetkreisgrundkörpers 5.2 mit unterschiedlicher Größe von Permanentmagneten 1.1 in bogenförmiger Anordnung mit oder ohne amagnetischen Füllkörpern 8 zwischen den
Permanentmagneten 1 je Läuferpol oder gleich große
Permanentmagnete 1.2 in bogenförmiger Anordnung mit oder ohne amagnetische Füllkörper 8 zwischen den Permanentmagneten 1 je Läuferpol oder mindestens zwei linear nebeneinander liegende Permanentmagnete 1 flach anliegen und durch speziell
ausgeformte Polschuhe 5.1 und diese Polschuhe 5.1 haltende Pollückenanker 2.1 bis 2.5 auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 arretiert sind. Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13, die
Polschuhe 5.1, eventuell die amagnetischen, dreieckförmigen Füllkörper 8 und der Magnetkreisgrundkörper 5.2 bilden auch hier Nutbereiche, in denen die Permanentmagnete 1.1 und 1.2 isoliert oder nicht isoliert angeordnet sind. Mit dieser konstruktiven Lösung sind Maschinen realisierbar mit einer Polzahl gleich und größer zwei.
Der Magnetkreisgrundkörper 5.2 kann im Schnitt auch einem kreisförmigen Querschnitt besitzen. Auch hier sind
Aussparungen für Befestigungselemente für amagnetische
Pollückenanker 2.1 bis 2.13 vorgesehenen, wobei zwischen zwei Pollückenankern 2.1 bis 2.13 an der Außenseite des
Magnetkreisgrundkörpers 5.2 bogenförmige Permanentmagnete 1 mit oder ohne Distanzelemente 4 zwischen den
Permanentmagneten 1 anliegen und durch speziell ausgeformte Polschuhe 5.1 und diese Polschuhe 5.1 haltende Pollückenanker 2.1 bis 2.13 und gegebenenfalls amagnetischen Polschuhanker 3.1 bis 3.3 auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 arretiert sind. Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13, die Polschuhe 5.1, die Polschuhanker 3.1 bis 3.3 und der Magnetkreisgrundkörper
5.2 bilden Nutbereiche, in denen die Permanentmagnete 1 isoliert oder nicht isoliert angeordnet sind und somit
Polzahlen größer zwei realisierbar sind.
Die Läuferwelle 9 kann mit Auswölbungen 9.1 und/oder
Einschnitten 9.2 versehen sein und der Magnetkreisgrundkörper 5.2 kann als geblechter Körper, als gesinterter oder als gegossener Körper komplementäre Auswölbungen und Einschnitte besitzen. Hierdurch sind sehr flach gehaltene
Magnetkreisgrundkörper 5.2 möglich. An der Außenseite des Magnetkreisgrundkörpers 5.2 sind zwei Permanentmagnete 1 in geradliniger Anordnung je Läuferpol, getrennt durch ein amagnetisches Distanzelement 4, flach anliegend. Durch speziell ausgeformte Polschuhe 5.1 und diese Polschuhe 5.1 haltende Pollückenanker 2.13 sind die Permanentmagnete 1 auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 arretiert.
Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 können aus isolierten, aus nicht isolierten, gesetzten, amagnetischen Blechen oder aus massiven amagnetischen Werkstoffen, wie amagnetischer Stahl oder Aluminium, oder aus nichtmetallische amagnetische
Werkstoffen, wie faserverstärkte Hochleistungskunststoffe mit Verbundmaterial bestehen.
Bei Pollückenankern 2.1. bis 2.12 in geblechter Ausführung werden vorzugsweise Festsetzer 7.1 bis 7.5 in Form von Stäben 7.1 oder Flachmaterial 7.2, 7.4 und 7.5 aus nichtmetallischen Hochleistungswerkstoffen mit Verstärkungsprofilen im Inneren oder aus amagnetischen metallischen Werkstoffen 7.3
eingesetzt und/oder an der Oberseite zum Luftspalt hin werden Kunststoffkeile 11 zur Gewichtsreduzierung und/oder es werden umhüllte amagnetische Metalleinlagen 12 zur zusätzlichen Versteifung der Pollückenanker 2.1 bis 2.12 aus faserverstärkten Hochleistungskunststoff eingesetzt.
Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 und die Polschuhe 5.1 können als Ganzes oder über die Länge als Segmente ausgeführt sein. Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 sind vorzugsweise mit im Magnetkreisgrundkörper 5.2 eingelassenen Gewindelochleisten mit dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 mittels amagnetischer Schrauben verschraubt oder mittels amagnetischer Keile verkeilt. Bei sehr flach gehaltenem Magnetkreisgrundkörper 5.2 können die Gewindelochleisten auch in der Läuferwelle 9 angeordnet sein oder es erfolgt eine Ver schraubung direkt in der Läuferwelle 9. Die Polschuhe 5.1 besitzen vorteilhaft Polschuhversteifungen 6.1. bis 6.3 in Form von verstärkten Polschuhseitenrändern 6.1, von Stäben 6.2 oder von flachen Leisten 6.3.
Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 besitzen vorzugsweise im Schnitt eine Dreieckform, wobei eine Dreieckspitze mit einer abgeflachten Form in Richtung Magnetkreisgrundkörper 5.2 gerichtet ist und die beiden anderen Dreieckspitzen die unterschiedlichsten Formen besitzen können. Z. B. als
Pollückenanker2.1 mit abgewinkelten Enden, die in den
Polschuh 5.1 eingreifen, als Pollückenanker 2.2 mit
abgewinkelten Enden und den Permanentmagneten 1 angepassten Seiten, als Pollückenanker 2.3, mit einer Keilbefestigung am Magnetkreisgrundkörper 5.2, als Pollückenanker 2.4 mit abgewinkelten Enden mit einer Mehrfachverzahnung am Polschuh 5.1, als Pollückenanker 2.5 mit abgewinkelten Enden, die den Polschuh 5.1 von Außen umfassen und zwischen Pollückenanker 2.5 und Permanentmagnet 1 einen dreieckförmigen,
amagnetischen Füllkörper 8 besitzen, als Pollückenanker 2.6 mit unterhalb der Enden abgezweigten Verankerungsnasen, als Pollückenanker 2.7 mit einem durchgehenden Gewindeloch, als Pollückenanker 2.8 mit einem Gewindesackloch, als
Pollückenanker 2.9 mit einer vogelschwingenar tigen Form mit einem Durchgangsloch mit Innengewinde, wobei deren Enden in zu den Permanentmagneten 1 parallele Nuten des Polschuhs 5.1 eingreifen, als Pollückenanker 2.10 mit einer
vogelschwingenar tigen Form mit einem Durchgangsloch, wobei deren Enden in zu den Permanentmagneten 1 parallele Nuten des Polschuhs 5.1 eingreifen, als Pollückenanker 2.11 mit einer treppenartigen Montagehilfe mit integriertem
Schwalbenschwanz, als Pollückenanker 2.12 mit abgewinkelten Enden und den Permanentmagneten 1 angepassten Seiten und zusätzlicher mechanischer Befestigung der Polschuhe, als Pollückenanker 2.13 mit einem Verankerungsfuß mit einer
Keilbefestigung. Die Pollückenanker 2.1, 2.2, 2.4 bis 2,12 besitzen Schraubverbindungen zum Magnetkreisgrundkörper 5.2, mit den Varianten einer Ver schraubung durch die
Pollückenanker 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.10 bis 2.12 in Richtung Magnetkreisgrundkörper 5.2 und den Varianten einer Ver schraubung durch die Pollückenanker 2.7 bis 2.9 in
Richtung Luftspalt. Die Pollückenanker 2.3 und 2.13 sind durch Keile am Magnetkreisgrundkörper 5.2 arretiert.
Die Pollückenanker 2.7 bis 2.9 werden vorzugsweise für
Innenläufer mit einer nabenähnlichen Ausführung oder für AußenläuferVarianten eingesetzt.
Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 und die Polschuhanker 3.1 bis 3.3 besitzen vorteilhaft Ausr ichtungs - und Montagehilfen 10.1 bis 10.6 zur Ausrichtung und Verankerung in dazu
komplementäre Aussparungen im Magnetkreisgrundkörper 5.2.
Diese Ausr ichtungs - und Montagehilfen können zylinderförmig 10.1, schwalbenschwanzförmig 10.2, dreieckförmig 10.3, 10.4 treppenförmig, abgewinkelt 10.5 oder dreieck- trapezförmig 10.6 ausgeführt sein und ziehen bei der Montage den
Pollückenanker 2.1 bis 2.13 an die gewünschte Stelle. Die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 sind so ausgebildet, dass beliebige Verfahren des Klebens und des Tränkens zum
Festsetzen der Permanentmagnete 1 in den Nutbereichen, vor allem auch für Verfahren mit Überdruck, realisierbar sind, da die Pollückenanker 2.1 bis 2.13 das Festsetzmittel sicher in den Nutbereichen halten und damit ein Austreten dieses im Aushär teprozess verhindern. Das axiale Austreten des
Festsetzmittels aus der Laufer Stirnfläche wird durch eine abdichtende amagnetische Läuferendplatte, die den gesamten Pollückenbereich axial abdichtet, gesichert.
Zur Realisierung er findungemäßer AußenläuferVarianten ist denkbar, dass virtuell eine Innenläuferausführung
aufgeschnitten und entgegengesetzt zum Kreis gekrümmt wird. Alle konstruktiven Details sind hier ebenfalls anwendbar .
Das Verfahren zur Montage der Permanentmagnetläufer mit geschützt und versenkt angeordneten, tangential
ausgerichteten Permanentmagneten 1 erfolgt durch ein
Verschrauben oder Verkeilen von Pollückenankern 2.1 bis 2.13 auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2, die gleichzeitig
Polschuhe 5.1 auf dem Magnetkreisgrundkörper 5.2 arretieren. Bei der konstruktiven Variante mit Polschuhankern 3.1 bis 3.3 werden diese in den Polkopf 5.1 und in den
Magnetkreisgrundkörper 5.2 eingeschlagen werden, eventuell unter Zuhilfenahme von Ausr ichtungs - und Montagehilfen 10.1 bis 10.6. Anschließend werden die Permanentmagnete 1
eingeschoben, wobei bei einem segmentartigen Aufbau der
Polschuhe 5.1 und der Pollückenanker 2.1 bis 2.13 diese
Montage Schritt für Schritt entsprechend der Segmente
erfolgt .
Figur 4 zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers 20.1 mit mittig verdickten
Permanentmagneten 1.3, wobei sich die Dicke über die Breite B der Permanentmagneten 1.3 ändert. Die Permanentmagnete 1.3 sind bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
zweiteilig ausgeführt. Zwischen beiden Teilen ist eine
Distanzhilfe 4.2 angeordnet. Durch die Distanzhilfe 4.2 werden beide Permanentmagnete 1.3 auf Abstand gehalten, wodurch die Montage erleichtert wird. Eine andere Teilung der Permanentmagnete 1.3 ist vorgesehen, beispielsweise eine Dreiteilung. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Permanentmagnete 1.3 eine Krümmung auf, die stärker ist als der Radius des Permanentmagnetläufers 20.1 im Bereich der
Permanentmagnete 1.3. Die Krümmung der Permanentmagnete 1.3 wird genutzt, um diese im Bereich der Mitte des Polschuhs 5.4 weiter in Richtung Achse A einzusenken. Ein weiterer Effekt ergibt sich aus der Krümmung der
Permanentmagnete 1.3, indem diese damit eine größere
Magnetfläche auf der konvex gewölbten Seite aufweisen und somit ein insgesamt stärkeres Magnetfeld im Vergleich zu ebenen Permanentmagneten aufgebaut werden kann.
Die Polschuhe 5.4 werden über die an deren Enden angeordneten Ausnehmungen 23.1 in ihrer Lage gehalten. Dazu greifen die Pollückenanker 2.14 in die Ausnehmungen 23.1 ein, die eine entsprechende Form aufweisen. Besonders vorteilhaft an dieser Lösung ist, dass die Polschuhe 5.4 keinerlei Bohrungen oder Aufnahmen benötigen, die diese während des Betriebs oder bei der Montage in ihrer Lage halten. So kann auf störende
Einbauten, Befestigungsmittel verzichtet werden, die die Festigkeit des Polschuhs ebenso beeinträchtigen würden, wie seine magnetischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Herausbildung des Magnetfelds .
Die Pollückenanker 2.14 schaffen weiterhin eine
formschlüssige Verbindung zwischen dem Magnetkreisgrundkörper 21.1 und den Polschuhen 5.4. Dazu besitzt der
Magnetkreisgrundkörper 21.1 eine Ausnehmung 22.1 im Bereich des Pollückenankers 2.14, in die der Pollückenanker 2.14 eingreift. Die hier dargestellte Ausführungsform weist zwischen den lastaufnehmenden Bereichen des Pollückenankers 2.14 und des Magnetkreisgrundkörpers 21.1 Festetzer 7.6 auf. Diese sorgen für eine günstige Lastver teilung und vermeiden zu hohe Druckspannungen im Material. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Materialien, die zur Fertigung des Magnetkreisgrundkörpers 21.1 und/ oder des Pollückenanker 2.14 eingesetzt wurden, in erster Linie aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften ausgewählt wurden und die
mechanischen Eigenschaften dahinter zurückstehen müssen. Die Festetzer 7.6 sind in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als Keile ausgeführt und dienen nach der
Herstellung des Blechpakets dazu, dieses zu verkeilen und damit zu fixieren. Besonders bevorzugt sind die Keile
gegenüber der Symmetrieachse der Polückenanker 2.14 schräg nach außen abkippend angeordnet. Bei einer solchen Anordnung liegt eine besonders günstige Lastver teilung bei einer
Verkeilung der Pollückenanker (2.14) gegen den
Magnetkreisgrundkörper (21.1) vor.
Für die Montage des erfindungsgemäßen Permanentmagnetläufers 20.1 werden die aus Einzelblechen zusammengesetzten
Magnetkreisgrundkörper 22.1 und Pollückenanker 2.14 mithilfe von Setzdornen zusammengefügt. Dazu weisen die Blechronden des Magnetkreisgrundkörpers 21.1 Ausnehmungen 10.8 und die der Polschuhanker 2.14 Ausnehmungen 10.7 auf. Für die
Polschuhe 5.4 sind, wie oben ausgeführt, derartige
Ausnehmungen bei Ausnutzung der besonderen Vorteile der
Erfindung nicht erforderlich.
Bei einer alternative Ausführungsform ist ein massiver
Magnetkreisgrundkörper 21.1 vorgesehen ist. Eine weitere alternative Ausführungsform sieht massive Pollückenanker 2.14 vor . Eine alternative Ausführungsform setzt vorgefertigte
Polschuhe 5.4 ein. Diese werden als Blechpakete ausgeführt.
Die Ausnehmung 23.1 in den Polschuhen 5.4 bewirkt weiterhin eine Überdeckung der Materialien von Pollückenanker 2.14 und Polschuhen 5.4 in einem Übergangsbereich zwischen
Pollückenanker 2.14 und Polschuhen 5.4. Dadurch entsteht kein abrupter Abbruch des Magnetfelds zur Pollücke hin, die erfindungsgemäß durch den Pollückenanker 2.14 ausgefüllt wird. Es erfolgt stattdessen ein weicher, in seinem
Intensitätsverlauf durch Auswahl von Art und Form der
Überdeckung einstellbarer Übergang. Dadurch wird die Bildung von mechanischen Schwingungen und Oberwellen vermieden oder deren Entstehung stark vermindert.
Die Ausnehmung 23.1 weist in der besondern Ausführungsform eine in Drehrichtung des Permanentmagnetläufers 20.1
spitzwinklige Form auf. In anderen Ausführungsformen sind andere Querschnittsformen der Ausnehmung 23.1 vorgesehen, wie beispielsweise gerundete oder polygonale Querschnittsformen.
Der Pollückenanker 2.14 weist weiterhin eine Fußsicherung 24.1 im Bereich der den Fuß des Pollückenankers 2.15
aufnehmenden Ausnehmung 22.1 auf . Diese ist in der
dargestellten Ausgestaltung der Erfindung gerundet
ausgeführt. Andere Ausführungsformen sind, wie nachfolgend beschrieben, vorgesehen. Diese Fußsicherung dient als
Orientierungshilfe und sichert die exakte Ausrichtung der Einzelbleche im Blechpaket .
Figur 5 zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers 20.2 mit mittig verstärkten Polschuhen 5.5, was durch eine besonders starke Krümmung der
Permanentmagneten 1.4 ermöglicht wird. Diese, in einer anderen Ausführungsform wiederum zweiteilig ausgeführt, wölben sich im Bereich der Mitte des Polschuhs 5.5 zur Achse A hin. Dadurch kommt es zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Höhe des Polschuhs 5.5, was insbesondere eine verbesserte Festigkeit in diesem auf Biegung hochbelasteten Bereich nach sich zieht.
Die zur Achse A hin gewölbten Permanentmagnete 1.4 weisen zudem eine vergrößerte Fläche auf. Diese Flächenerweiterung ist besonders stark in der Mitte des Polschuhs 5.5, wodurch in diesem Bereich in besonders vorteilhafter Weise ein sehr starkes Magnetfeld entsteht.
Eine weitere alternative, hier nicht dargestellte
Ausführungsform sieht eine Kombination von gewölbten
Permanentmagneten mit lokal, insbesondere mittig, verdickten Permanentmagneten vor. In der Ausgestaltung dieser Variante sind die Permanentmagnete etwa in Polmitte zur Achse hin gewölbt und gleichzeitig deutlich dicker als an den Enden, die zum Rand des Pols hinweisen. Daraus resultieren eine größere Materialdicke und gleichzeitig eine größere
Magnetfläche in der Polmitte.
Der Polschuh 5.5 wird durch eine in seinem Bereich
befindliche Ausnehmung 23.2, in die ein Pollückenanker 2.15 eingreift, gehalten. Zur Montage des Pollückenankers 2.15 weist dieser Ausnehmungen 10.7, die in der Ausführungsform als kreisrunde Bohrungen ausgeführt sind, auf. Bedingt durch die Form der Wellenaufnahme 28 sind in der dargestellten Ausführungsform gesonderte Ausnehmungen für einen Setzdorn im Magnetkreisgrundkörper 21.2 nicht erforderlich. Der
Pollückenanker 2.15 weist weiterhin eine Fußsicherung 24.2 im Bereich der den Fuß des Pollückenankers 2.15 aufnehmenden Ausnehmung 22.2 auf. Diese ist in der dargestellten
Ausführungsform spitzwinklig gestaltet. Andere Konturen sind bei alternativen Ausführungsformen vorgesehen, beispielsweise polygonale oder gerundete Konturen. Figur 6 zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.3 mit einem Magnetkreisgrundkörper 21.3 und mit diesem verbundenen
Polschuhen 5.6. Die Verbindung besteht in einem Steg 25, der im Bereich der Pollücken angeordnet ist. Die Pollücken sind durch einen Pollückenanker 2.16 ausgefüllt. Die
Permanentmagnete 1.4 sind, ebenso wie in Figur 2 dargestellt, gewölbt, ermöglichen den Polschuhen 5.6 eine mittige
Verstärkung und rufen eine vergrößerte Magnetfläche hervor.
Die Stege 25 sind sehr schmal ausgeführt, verleihen der
Verbindung zwischen Magnetkreisgrundkörper 21.3 und
Polschuhen 5.6 im Betrieb keine mechanische Funktion. Sie dienen vielmehr nur dem Zusammenhalt von
Magnetkreisgrundkörper 21.3 und Polschuhen 5.6 während der Montage, d.h. sie stellen eine Montagehilfe dar.
Die Festigkeit wird durch den Pollückenanker 2.16 erreicht, der sowohl im Magnetkreisgrundkörper 21.3 als auch im
Polschuh 5.6 verankert ist. Während in der besonders
bevorzugten Ausführungsform Magnetkreisgrundkörper 21.3 und Polschuhe 5.6 geblecht aufgebaut sind, ist der Pollückenanker 2.16 massiv ausgeführt. Bevorzugt wird dieser in die
vorgesehene Ausnehmung im Magnetkreisgrundkörper 21.3 bzw. in den mit diesem stoffschlüssig verbundenen Polschuhen 5.6 eingeschrumpft. Es kommt zu einem Presssitz mit
Presspassungen 26. Dadurch entwickelt sich in besonders vorteilhafter Weise eine doppelte Funktion des
Pollückenankers 2.16, indem dieser sowohl den Blechstapel in einer Richtung längs zur Achse A sichert, als auch eine feste Verbindung zwischen Magnetkreisgrundkörper 21.3 und Polschuhe 5.6 erzeugt, wobei in dieser Ausführungsform eine Vorspannung durch die Presspassung im Pollückenanker 2.16 erzeugt wird, die bei einer axialen Belastung der nachgebenden Verformung des Permanentmagnetläufers 20.3 entgegenwirkt. Der Pollückenanker 2.16 ist bevorzugt massiv mit geriffelter Oberfläche zum Luftspalt zwischen Permanentmagnetläufer 20.3 und Stator hin ausgeführt. Damit lassen sich hohe Drehzahlen des Permanentmagnetläufers 20.3 in Betrieb. Neben einer massiven Ausführung des Pollückenankers 2.16 ist in einer alternativen Ausführungsform vorgesehen, dass dieser geblecht ausgeführt ist. Die äußeren Flächen können hier beschliffen werden .
Figur 7a zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.4 mit symmetrischen
Pollückenankern 2.17 und durch Distanzelemente 4.1
separierten Permanentmagneten 1.5. Dabei kommen in der dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform zwei unterschiedliche Arten von Pollückenankern 2.17 zum Einsatz. Während sich beide Arten im Bereich des im
Magnetkreisgrundkörper 21.4 verankerten Fußbereiches nicht voneinander unterscheiden, ist der Pollückenanker 2.17 im in die Ausnehmung 23.4 des Bleches der Polschuhe 5.7
eingreifenden Kopfbereich symmetrisch breiter als bei dem Blech der Pollückenanker 2.17 N . Neben einem Unterschied in der Breite sind andere Unterschiede in der Kontur vorgesehen. Die zugehörige Ausnehmung 23.4 im Polschuh 5.7 muss dann eine entsprechende Gegenform aufweisen.
In der dargestellten Ausgestaltung des Permanentmagnetläufers 20.4 werden die Pollückenanker 2.17 und die
korrespondierenden Polschuhe 5.7 geblecht ausgeführt und die beiden unterschiedlichen Varianten beider Elemente jeweils in wechseln Schichten übereinander angeordnet. Alternativ ist anstelle eines wechselweisen Aufschichtens auch die
Zusammenfassung zu Gruppen von Blechen, beispielsweise zwei oder mehr Bleche des Pollückenankers 2.17 und danach zwei oder mehr Bleche des Pollückenankers 2.17 N vorgesehen. Zur Montage weisen die Pollückenanker 2.17 Ausnehmungen 10.7 und der Magnetkreisgrundkörper 21.4 Ausnehmungen 10.8 für die Aufnahme jeweils eines Setzdorns auf. Der
Magnetkreisgrundkörper 21.4 wird ebenso wie die
Pollückenanker 2.17 und die Polschuhe 5.7 und zugleich mit diesem Schicht für Schicht zusammengesetzt. In einem
alternativen Fertigungsverfahren wird zunächst der
Magnetkreisgrundkörper 21.4 komplett zusammengesetzt und danach die Pollückenanker 2.17 und die Polschuhe 5.7
eingesetzt.
Die in der dargestellten Ausführungsform des
Permanentmagnetläufers 20.4 eingesetzten Permanentmagnete 1.5 sind zweigeteilt und weisen zwischen den beiden Teilen, im Bereich der Mitte des Polschuhs 5.7 ein Distanzelement 4.1 auf . Das Distanzelement 4.1 bewirkt einen Abstand der beiden Permanentmagnete 1.5 voneinander, vermeidet damit eine sonst mögliche Reibung der Magnete aufeinander bei der Montage. Das Distanzelement 4.1 muss amagnetische Eigenschaften aufweisen. Neben der hier dargestellten zweiteiligen Form der
Permanentmagnete 1.5 sind auch andere Bauformen vorgesehen, wie einteilige Permanentmagnete, die in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine besondere Form aufweisen und beispielsweise eine Verdickung in der Mitte oder am Rand aufweisen oder einen starken Radius, der den Radius der
Permanentmagnetläufers übersteigt, aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung des Permanentmagnetläufers 20.4 sind die Distanzelemente 4.1 I-förmig ausgebildet. Die Enden der so geformten Distanzelemente 4.1 greifen in
entsprechend gestaltete Ausnehmungen im
Magnetkreisgrundkörper 21.4 einerseits und im Polschuh 5.7 andererseits ein. Dadurch schaffen sie eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Elementen und geben dem Polschuh 5.7 zusätzlich in der Mitte einen Halt, so dass dieser an wenigstens drei Punkten, nämlich an beiden Enden in den Ausnehmungen 23.4 und zusätzlich in der Mitte gehalten wird. Diese Lösung ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn es sich um einen Permanentmagnetläufer 20.4 handelt, der einen großen Durchmesser und zugleich wenige Pole aufweist. In einem solchen Fall hat jeder der Polschuhe 5.7 eine große Länge am Umfang des Permanentmagnetläufers 20.4 zu überdecken. Beim Fixieren des Polschuhs 5.7 an seinen beiden Enden, in den Ausnehmungen 23.4, und der dort
erfolgenden Aufnahme von Radialkräften, beispielsweise bei hohen Drehzahlen, entsteht ein hohes Biegemoment, das der Polschuh 5.7 aufzunehmen hat. Um eine daraus resultierende elastische Verformung des Polschuhs 5.7 zu minimieren, sorgen die I-förmig gestalteten und in die Ausnehmung eingreifenden Distanzelemente 4.15 zur zusätzlichen Aufnahme von Kräften und deren Ableitung in den Magnetkreisgrundkörper 21.4. Durch den Einsatz derartiger Distanzelemente 4.1 in der Mitte des Polschuhs 5.4 können Permanentmagnetläufer 20.4 eine höhere Drehzahl bei verkleinerten Luftspalt erreichen. Alternative Ausführungsformen sind vorgesehen, bei denen an jedem
Polschuh mehrere I-förmig ausgeführte, als Polschuhanker ausgebildete Distanzelemente 4.1 angeordnet sind.
Figur 7b zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.4 mit breiten Pollückenankern 2.17 und schmalen Polschuhen 5.7. Die
Darstellungen in den Figuren 4b bis 4d dient der
Veranschaulichung des wechselweisen Aufbaus der zwei
unterschiedlichen Typen von Blechen der Pollückenanker 2.17 bzw. Polschuhe 5.7. Daneben sind auch weitere
Ausführungsformen vorgesehen, die sich dahingehend
unterscheiden, dass eine andere Anzahl unterschiedlicher Elemente vorgesehen ist, dass diese in anderer Reihenfolge, also nicht wechselweise, sondern gruppiert, im Blechpaket übereinander geschichtet werden und dass diese, insbesondere im Bereich der Ausnehmungen, auf andere Art und Weise
strukuriert sind. Die in Figur 7b gezeigten Pollückenanker 2.17 weisen einen breiten Kopfbereich auf, was sehr tiefe Ausnehmungen 23.4 in den Polschuhen 5.7 erforderlich macht. Entsprechend kurz sind die Polschuhe 5.7. Zur Montage weisen die Pollückenanker 2.17 Ausnehmungen 10.7 für die Aufnahme eines Setzdorns auf. Dem selben Zweck dienen die Ausnehmungen 10.8 in dem
Magnetkreisgrundkörper 21.4. Figur 7c zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Permanentmagnetläufers 20.4 mit schmalen Blechen der
Pollückenanker 2.17 N und breiten Blechen der Polschuhe 5.7 N. Dieser stellt die gegenüber der in Figur 4b dargestellten Ausführungsform die darauffolgende Schicht im Blechpaket dar . Hierbei weisen die Bleche der Pollückenanker 2.17 N einen schmalen Kopf auf, so dass sie vergleichsweise weniger tief in die Polschuhe 5.7N und hier in deren Ausnehmungen 23.4 N eingreifen. Zwangsläufig haben die Polschuhe 5.7N damit eine größere Länge.
Figur 7d zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.4 mit breiten Pollückenankern 2.17 N und schmalen Polschuhen 5.7 N. Die
Darstellung entspricht der in Figur 4b gezeigten und
verdeutlicht die wechselweise Schichtbildung aus den beiden unterschiedlichen Elementegruppen im Blechpaket bei der
Montage des Permanentmagnetläufers 20.4. Figur 8a zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.5 mit asymmetrischen
Pollückenankern 2.19. Die Asymmetrie besteht im Kopf des Pollückenankers 2.19, wo beispielsweise ein verlängerter Kopfbereich nach links zeigt und beim Drehen des
Pollückenankers 2.19 auf der Weise, dass er auf seiner anderen, der ersten gegenüberliegenden Ebene zu liegen kommt, nach rechts zeigt. Der Fußbereich des Pollückenankers 2.19 ist symmetrisch gestaltet und passt in die Ausnehmung 22.5 im Magnetkreisgrundkörper 21.5 in der einen wie auch in anderen Lage hinein. Die asymmetrische Bauform der Pollückenanker 2.19 ermöglicht es auf vorteilhafte Weise, mit nur einem einzigen Element eine alternierende Bauweise mit einem
Wechsel von Schicht zu Schicht oder auch zusammengefasst in Gruppen von Schichten zu erreichen. Das wird dadurch
ermöglicht, dass der asymmetrische Pollückenanker 2.19 wechselweise auf eine seiner beiden Seiten gedreht und in der Lage montiert wird.
Ein weiterer Vorteil zeigt sich darin, dass auch nur eine Art von Polschuhen 5.9 zum Einsatz kommt. Diese werden ebenfalls von Schicht zu Schicht gedreht, so dass einmal die Ausnehmung 23.6 mit dem in Uhrzeigersinn liegenden Ende mit den
Pollückenanker 2.19 in Eingriff kommt und ein andermal die Ausnehmung 23.7, ebenfalls am in Uhrzeigersinn liegenden Ende des Polschuhs 5.9, mit den Pollückenanker 2.19 eine
formschlüssige Verbindung eingeht.
Zur Montage werden die Ausnehmungen 10.8 im
Magnetkreisgrundkörper 21.5 von einem nicht dargestellten Setzdorn aufgenommen, während die Ausnehmungen 10.7 des
Pollückenankers 2.19 in ebenfalls nicht dargestellten, anderen Setzdornen aufgenommen werden. Eine Aufnahme der Polschuhe 5.9 auf Setzdornen erfolgt nicht, da die Polschuhe 5.9 über ihre gegenüberliegend distal angeordneten
Ausnehmungen 23.6, 23.7 sowohl bei der Montage als auch im Betrieb sicher gehalten werden.
Figur 8b zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.5 mit
asymmetrischen Pollückenankern 2.19 mit einer Verlängerung des Kopfbereiches , die nach der vorliegenden Darstellung in der Figur entgegen dem Uhrzeigersinn ausgerichtet ist. Gegenüber dem von der Achse A abgewandten Kopfbereich weist der Pollückenanker 2.19 einen Fußbereich auf, der zur Achse A hin ausgerichtet ist, mit dem Magnetkreisgrundkörper 21.5 verankert und in der bevorzugten Ausführungsform radial symmetrisch ausgeführt ist. Die Verlängerung des Kopfes des Pollückenankers 2.19 greift in eine entsprechend vertiefte Ausnehmung 23.7 des Polschuhs 5.9 ein. Der Polschuh 5.9 weist entsprechend ebenfalls eine Asymmetrie auf, da die an einem Ende angeordnete Ausnehmung 23.7 entsprechend tiefer
ausgeführt ist als die Ausnehmung 23.6 am gegenüberliegenden Ende des Polschuhs 5.9.
Figur 8c zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.5 mit
asymmetrischen Pollückenankern 2.19 N mit Verlängerung in Uhrzeigersinn. Im Uhrzeigersinn greift der Pollückenanker 2.19 N nun in die tiefere Ausnehmung 23.7 N des Polschuhs 5.9N ein. Entsprechend wird sowohl der Pollückenanker 2.19 als auch der Polschuhe 5.9N zum Aufbau der in Figur 5c
dargestellten Schicht des Blechpakets gegenüber der in Figur 5b dargestellten Schicht des Blechpakets, aus dem der
Permanentmagnetläufer 20.5 aufgebaut ist, jeweils um 180 Grad gedreht, also in der jeweils anderen Lage, eingebaut. Figur 8d zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.5 mit
asymmetrischen Pollückenankern 2.19 mit Verlängerung entgegen Uhrzeigersinn. Die Darstellung entspricht der in Figur 5b gezeigten und verdeutlicht den wechselweisen Aufbau des
Blechpakets aus denselben Blechteilen für die Pollückenanker 2.19 bzw. die Polschuhe 5.9, die jeweils von Schicht zu
Schicht alternierend einmal von der einen und darauf von der anderen Seite, in der anderen Lage, montiert werden. Figur 9 zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.6 mit zusätzlicher Permanentmagnetanordnung 1.7, 1.7 N, 1.8 in der Mitte des Polschuhs. Dabei wird unter der aus den vorstehend
beschriebenen Ausführungsvarianten bekannten einfachen
Schicht von Permanentmagneten 1.7 eine zusätzliche Schicht von Permanentmagneten 1.8 angeordnet. Diese ist nach der bevorzugten Ausführungsform in Richtung Achse A in einer Ausnehmung im Magnetkreisgrundkörper 21.6 angeordnet und besteht je Pol aus einem einzelnen Permanentmagneten 1.8. Alternative Ausgestaltungen sehen vor, den zusätzlichen Permanentmagneten 1.8 an anderer Stelle anzuordnen,
beispielsweise in einer zusätzlichen Ausnehmung im Polschuh 5.10. Ebenso ist vorgesehen, den Permanentmagneten 1.8 aus zwei oder mehr Teilen zusammenzusetzen. Nach der Ausführungsform werden wegen ihrer gleichmäßigen
Dicke einfach zu fertigende Permanentmagneten 1.7, 1.7 N, 1.8 verwendet. Besonders bevorzugt ist es, wenn zwischen den Permanentmagneten 1.7, 1.7N eine durch eine Distanzhilfe 4.2 beabstandete Lücke geschaffen wird, die die Montage
erleichtert, wie vorstehend beschrieben.
Ein Polschuh 2.20 weist wiederum eine asymmetrische Form im Kopfbereich auf und wird Schicht für Schicht wechselweise in alternierende Lage montiert. Das wird in der Figur 6 durch unsichtbare, gestrichelt gezeichnete Linien dargestellt, die die darunter liegende, in anderer Lage montierte Schicht darstellen. Entsprechend asymmetrisch ist der Polschuh 5.10 ausgeführt . Figur 10a zeigt schematisch eine geviertelte Ansicht einer Ausführungsform eines Permanentmagnetläufers 20.7 mit geschrägtem Aufbau. Ein geschrägter Aufbau eines
Permanentmagnetläufers 20.7 ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt . Eine Schrägung wird erreicht, indem die im Blechpaket
nachfolgende Schicht gegenüber der vorhergehenden Schicht um einen geringen Winkelbetrag verdreht wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 7b bis 7d weiter erläutert wird, beträgt die Schrägung des
Permanentmagnetläufers 20.7 insgesamt 30 Grad gegenüber der Achse A, verteilt auf ein Blechpaket von 800 Blechen. Andere Schrägungen mit einem kleineren oder größeren Winkel sowie einer kleineren oder größeren Anzahl von Blechen im
Blechpaket sind vorgesehen. Die in der Figur 7a gezeigte
Schrägungsr ichtung 27 entspricht einer Schrägung entgegen dem Uhrzeigersinn. Alternativ ist eine Schrägung in
Uhr zeigerr ichtung vorgesehen. Durch die vorgesehene Schrägung können zum Ausrichten und Montieren des Blechpakets keine Setzdorne mehr verwendet werden, da diese nicht in eine schraubenförmig verformte Bohrung eingeführt werden können. Stattdessen kommt in der besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Permanentmagnetläufers 20.7 ein Setzkorb zum Einsatz, der über Setzleisten verfügt. Die Setzleisten sind im Setzkorb angeordnet und verlaufen am Innen- bzw.
Außenzylinder des Setzkorbs schraubenförmig. Die Setzleisten greifen in entsprechende Ausnehmungen in den zu montierenden Blechteilen ein. So weist der Magnetkreisgrundkörper 21.7 wenigstens eine Ausnehmung 10.10 auf, in die die Setzleiste eingreift. Entsprechend weist der Pollückenanker 2.21 eine Ausnehmung 10.9 auf, die ebenfalls mit der Setzleiste am nicht dargestellten, nach dem Stand der Technik jedoch bekannten Setzkorb korrespondiert. Der Polschuh 5.11 benötigt keine Montagehilfe durch Setzleisten, sondern er greift mit seinen Ausnehmungen 23.8 bzw. 23.9 in den Pollückenanker 2.21 ein . Die Permanentmagneten 1.7, 1.8 sind durch eine
Isolationsschicht, im besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine keramische Isolationsschicht 30, elektrisch isoliert. Eine keramische Isolierung bietet gegenüber anderen Arten der Isolierung, beispielsweise durch einen Lack, den Vorteil, dass sie besonders dünn und zugleich besonders hart, das heißt unempfindlich gegen Beschädigungen bei der Montage, ist. Weitere Vorzüge einer keramischen
Isolation bestehen in einer sehr hohen Wärmebeständigkeit, die auch bei hohen Betriebstemperaturen ihre isolierenden Eigenschaften beibehält, und in einer verbesserten
Gleitfähigkeit, die eine Vereinfachung der Montage
ermöglicht .
Zwischen den Permanentmagneten 1.7 und den Permanentmagneten 1.8 ist eine Distanzhilfe 3.4 eingebracht. Diese dient der Trennung der beiden Permanentmagnete zur erleichterten
Montage beim Einbau der Permanentmagnete 1.7, 1.8 in die Ausnehmungen, die beim Aufbau des Blechstapels zwischen
Magnetkreisgrundkörper 21.7, Polschuhen 5.11 und
Pollückenanker 2.21 entstehen.
Figur 10b zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer Ausführungsform einer ersten Ebene eines
Permanentmagnetläufers 20.7 mit geschrägtem Aufbau. Die Pollückenanker 2.21 sind mit asymmetrischen Kopf ausgeführt und weisen die Ausnehmung 10.9 auf, in die die Setzleisten bei der Ausrichtung und Montage eingreifen. Eine
entsprechende Ausnehmung 10.10 für eine Setzleiste zur
Ausrichtung und Montage der einzelnen Blechronden des
Blechstapels weist der Magnetkreisgrundkörper 21.7 auf.
Figur 10c zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer Ausführungsform einer Ebene eines Permanentmagnetläufers 20.7 mit geschrägtem Aufbau, wobei n geradzahlig ist und nach einer Anzahl n/2 genau die bei wechselseitigem Aufschichten der unterschiedlichen Varianten (KopfVerlängerung des
Pollückenankers 2.21 zeigt entgegen Uhrzeigersinn bzw. in Uhrzeigersinn) gegensätzliche Variante sichtbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt 800 Schichten im Blechpaket des kompletten Permanentmagnetläufers 20.7 vorgesehen, so dass Figur 7c die Schicht Nummer 399 zeigt, bei der die KopfVerlängerung des Pollückenankers 2.21 in Richtung des Uhrzeigersinns weist.
Der Winkel zwischen den Mittellinien 29 und 29 N zeigt bereits den halben Schrägungswinkel von in der dargestellten
Ausführungsform 15 Grad, während der endgültige
Schrägungswinkel des Permanentmagnetläufers 20.7, wie er unten in Figur 7d zwischen den Mittellinien 29 und 29 NN dargestellt ist, 30 Grad beträgt. Figur 10d zeigt schematisch eine halbierte Ansicht einer
Ausführungsform einer Ebene n eines Permanentmagnetläufers 20.7 NN mit geschrägtem Aufbau. Die Ebene n ist im
dargestellten Ausführungsbeispielen die letzte Ebene, die Ebene 800, wobei zum Verdeutlichen der gesamten Schrägung sowohl der Pollückenanker 2.21 der ersten Ebene als auch die Pollückenanker 2.21NN der letzten Ebene, hier der Ebene 800, dargestellt sind. Der Grad der Schrägung ist weiterhin durch die Mittellinie 29 aus der Ebene 1 und die Mittellinie 29 NN aus der Ebene 800 verdeutlicht.
Die Ausnehmungen 10.8 sind in alternativen Ausführungsformen größer oder als Langloch ausgeführt, so dass auch bei einer Schrägung des Blechpaketes dieses verspannt werden kann. Zur Verspannung wird durch die Ausnehmung 10.8 beispielsweise ein Bolzen geführt und das Blechpaket verspannt. Zusammenstellung der Bezugszeichen
1, 1.1, 1.2. 1.4 bis 1.8 - Permanentmagnet
2.1 bis 2.17, 2.19 bis 2.21 - Pollückenanker
3.1 bis 3.3 - Polschuhanker
4, 4,1 - Distanzelement
4,2, 4.3 - Distanzhilfe
5.1, 5.4 bis 5.7, 5.9 bis 5.11 - Polschuh
5.2, 21.1 bis 21.21.7 - Magnetkreisgrundkörper
6.1 bis 6.3 - Polschuhversteifungen
7.1 bis 7.5 - Festsetzer
8 - Füllkörper
9 - Läuferwelle
9.1 - Auswölbungen der Läuferwelle
9.2 - Einschnitte der Läuferwelle
10.1 bis 10.6 - Ausr ichtungs - und Montagehilfen
10.7 - Ausnehmung Setzdorn Pollückenanker
10.8 - Ausnehmung Setzdorn Magnetkreisgrundkörper
10.9 - Ausnehmung Setzleiste Pollückenanker
10.10 - Ausnehmung Setzleiste Magnetkreisgrundkörper
11 - Kunststoffkeil
12 - umhüllte, amagnetische Metalleinlage
13 - nabenähnliche Ausführungsform des Läufers 20.1 bis 20.7 - Permanentmagnetläufer
21.1 bis 21.7 - Magnetkreisgrundkörper
22.1 bis 22.7 - Ausnehmung Magnetkreisgrundkörper
23.1 bis 23.4, 23.6 bis 23.11 - Ausnehmung Polschuh
24.1 bis 24.7 - Fußsicherung Pollückenanker
25 - Steg
26 - Presspassung
27 - Schrägungsr ichtung
28 - Wellenaufnahme
29 - Mittellinie
30 - keramische Isolation

Claims

Patentansprüche
1. Permanentmagnetläufer rotierender elektrischer Maschinen mit versenkt und geschützt angeordneten, annähernd tangential ausgerichteten Permanentmagneten bei radialer Ausrichtung der Magnetpole,
dadur ch gekennz e i chne t ,
dass ein ferromagnetischer Magnetkreisgrundkörper (5.2, 21.1 bis 21.7) und ferromagnetische Polschuhe (5.1, 5.4 bis 5.11) unmittelbar mit Permanentmagneten (1.1 bis 1.8) und
amagnetischen Pollückenankern (2.1 bis 2.21) verbunden sind, wobei die Pollückenanker (2.1 bis 2.21), die Polschuhe (5.1, 5.4 bis 5.11) und der Magnetkreisgrundkörper (5.2)
Ausnehmungen bilden, in denen die Permanentmagnete (1.1 bis 1.8) angeordnet sind, und die Pollückenanker (2.1 bis 2.21) und die Permanentmagnete (1.1 bis 1.8) in der Weise
ausgebildet sind, dass um den Permanentmagnetläufer (20.1 bis 20.7) eine vorgegebene Luftspaltfeldform, insbesondere mit einem annähernd sinusförmigen Verlauf, ausbildbar ist.
2. Permanentmagnetläufer 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 der Magnetkreisgrundkörper (5.2, 21.1 bis 21.7) und die Polschuhe (5.1, 5.4 bis 5.11) unmittelbar mit
Permanentmagneten (1.1 bis 1.8) und amagnetischen
Pollückenankern (2.1 bis 2.21) formschlüssig verbunden sind.
3. Permanentmagnetläufer 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 an der Außenseite des Magnetkreisgrundkörpers (5.2, 21.1 bis 21.7) Permanentmagnete (1.1 bis 1.8) in geradliniger oder bogenförmiger Anordnung oder bogenförmige Permanentmagnete (1.1 bis 1.8) mit einer gleichmäßigen Dicke oder einer sich von einem zum anderen Ende ändernden Dicke in bogenförmiger Anordnung je Läuferpol flach anliegend auf dem
Magnetkreisgrundkörper (5.2) arretiert sind.
4. Permanentmagnetläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadur ch gekennz e i chne t ,
dass der Magnetkreisgrundkörper (21.3) und die Polschuhe (5.6) zusammen als Komplettschnitt ausgeführt sind, wobei die das Blechpaket bildenden Blechronden so ausgebildet sind, dass die Pollückenanker (2.16) in Ausnehmungen (22.3) des Magnetkreisgrundkörper (21.3) und der Polschuhe (5.6) eingreifen .
5. Permanentmagnetläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die Polschuhe (5.7) als Blechpaket ausgebildet sind und das Blechpaket aus einer Vielzahl von wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildeten, im Wechsel gestapelt
angeordneten Blechen gebildet sind, wobei wenigstens zwei unterschiedlich geformte Ausnehmungen (23.4, 23.4N) in den Blechen vorgesehen sind, in denen jeweils eines von
wenigstens zwei unterschiedlichen, den Ausnehmungen (23.4, 23.4N) entsprechend geformten Blechen des als Blechpaket ausgebildeten Pollückenankers (2.17) angeordnet sind.
6. Permanentmagnetläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die Polschuhe (5.9, 5.10, 5.11) und die Pollückenanker (2.19 bis 2.21) als Blechpakete jeweils aus einer im Wechsel der Seiten gestapelt angeordneten asymmetrischen Ausbildung der Bleche der Polschuhe (5.9 bis 5.11) und der Bleche des Pollückenankers (2.19 bis 2.21) gebildet sind, wobei
Ausnehmungen (23.6 bis 23.9) an beiden Enden der Bleche des Polschuhs (5.9 bis 5.11) angeordnet sind, in denen die wenigstens zwei unterschiedlich geformten, den Ausnehmungen (23.6 bis 23.9) entsprechenden Ausbildungen der
Pollückenanker (2.19 bis 2.21) angeordnet sind.
7. Permanentmagnetläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die Polschuhe (5.1) mittels der kraftschlüssig,
insbesondere durch Verschrauben oder Verkeilen, auf dem
Magnetkreisgrundkörper (5.2) befestigten Pollückenanker (2.1 bis 2.13) arretiert sind.
8. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die annähernd tangential im Permanentmagnetläufer (20.1 bis 20.7) angeordneten Permanentmagnete (1.4 bis 1.8) für jeden Pol aus wenigstens zwei, durch wenigstens ein
Distanzelement (4.1) oder wenigstens eine Distanzhilfe (4.2, 4.3) getrennten Permanentmagneten (1.3 bis 1.8) ausgebildet sind.
9. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zwischen den Permanentmagneten (1.1 bis 1.8) ein I- förmiger amagnetischer Polschuhanker (3.1 bis 3.3) angeordnet ist, der im Polschuh (5.1 bis 5.11) und im
Magnetkreisgrundkörper (5.2, 21.1 bis 21.7) verankert und so ausgebildet ist, dass er eine Zugspannung vom Polschuh (5.1 bis 5.11) zum Magnetkreisgrundkörper (5.2, 21.1 bis 21.7) überträgt .
10. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die Permanentmagnete (1.3 bis 1.8) eine keramische
Isolation (30) aufweisen.
11. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadur ch gekennz e i chne t , dass die Pole einen zusätzlichen Permanentmagneten (1.8) und/ oder einen Permanentmagneten (1.3) mit über seine Breite (B) ungleichmäßiger Dicke und/ oder eine Vergrößerung der
wirksamen Oberfläche des Permanentmagneten (1.3, 1.4)
aufweisen.
12. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadur ch gekennz e i chne t ,
dass ein als Blechpaket ausgebildeter Magnetkreisgrundkörper (21.7) Ausnehmungen (10.10) für Setzleisten aufweist, als Blechpakete ausgebildete Pollückenanker (2.21) Ausnehmungen (10.9) aufweisen, die Bleche in den Blechpaketen in einer Schrägungsr ichtung (27) jeweils gegeneinander um einen minimalen Betrag verdreht schichtweise übereinander
angeordnet sind und die bogenförmigen Permanentmagnete (1.7, 1.8) gleichmäßiger Dicke in kreisbogensegmentförmigen
Ausnehmungen angeordnet sind.
13. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadur ch gekennz e i chne t ,
dass der Permanentmagnetläufer mindestens einseitig eine abdichtende, amagnetische Läuferendplatte, die den gesamten Pollückenbereich axial abdichtet, besitzt.
14. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die Pollückenanker (2.1 bis 2.13) und die Polschuhanker (3.1 bis 3.3) Ausrichtungs- und Montagehilfen (10.1 bis 10.6) zur Ausrichtung und Verankerung in einer dazu komplementären Kontur im Magnetkreisgrundkörper (5.2) besitzen.
15. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die Polschuhe (5.1, 5.4 bis 5.11) Polschuhversteifungen (6.1. bis 6.3) in Form von verstärkten Polschuhseitenrändern (6.1), von Stäben (6.2) oder von flachen Leisten (6.3) besitzen.
16. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadur ch gekennz e i chne t ,
dass die Pollückenanker (2.1. bis 2.21) in geblechter
Ausführung Festsetzer (7.1 bis 7.5) in Form von Stäben oder Flachmaterial aus nichtmetallischen Hochleistungswerkstoffen mit Verstärkungsprofilen im Inneren oder aus amagnetischen metallischen Werkstoffen und/oder an der Oberseite zum
Luftspalt hin Kunststoffkeile (11) und/oder umhüllte
amagnetische Metalleinlagen (12) zur zusätzlichen Versteifung der Pollückenanker (2.1 bis 2.12) aus faserverstärkten
Hochleistungskunststoff besitzen .
17. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Permanentmagnete (1.1 bis 1.8) amagnetische
Füllkörper (8) aufweisen.
18. Permanentmagnetläufer nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass eine Läuferwelle (9) einen Teil eines Magnetkreises bildet.
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