PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10037787A1 14.03.2002
Titel Permanenterregte Synchronmaschine
Anmelder Landert-Motoren-AG, Bülach, Zürich, CH
Erfinder Rothlin, Peter, Winterthur, CH
Vertreter Riebling, P., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 88131 Lindau
DE-Anmeldedatum 03.08.2000
DE-Aktenzeichen 10037787
Offenlegungstag 14.03.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.03.2002
IPC-Hauptklasse H02K 21/02
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine permanenterregte Transversalflussmaschine in Außenläuferbauweise, beinhaltend einen außenliegenden Rotor, welcher um eine Achse drehbar ist, und einen im wesentlichen vom Rotor umgebenen Stator, wobei Rotor und Stator einen zylinderrohrförmigen Spalt zwischen sich ausbilden und wobei am Innenumfang des im wesentlichen glockenförmig ausgebildeten Rotormantels dem Prinzip nach gleichmäßig am Umfang verteilt Rückschlusskerne in axialer Richtung ausgerichtet angeordnet sind, an deren Innenumfang Permanentmagnete angeordnet sind und dass die Rückschlusskerne radial einwärts gesehen durch ein oder mehrere in axialer Richtung beabstandete umlaufende Trägerringe abgestützt sind. Durch die erfindungsgemäße Transversalflussmaschine wird eine stabile Rotorkonstruktion erreicht, ohne dass im Stator Streupfade entstehen, welche das Maximalmoment der Maschine reduzieren.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine permanenterregte Synchronmaschine nach dem Transversalflußprinzip und insbesondere eine spezielle Konstruktion des Rotors in Außenläuferbauweise.

Die Erfindung bezieht sich auf Motoren für allgemeine Antriebszwecke, wobei insbesondere ein Rotordurchmesser im Bereich 40 mm bis 400 mm verwendet werden soll. Die Erfindung ist jedoch auf diese Größen nicht beschränkt; sie sind nur beispielhaft für die hier angegebene Antriebsaufgabe angegeben.

Transversalflußmaschinen zeichnen sich gegenüber anderen Motoren durch eine hohe Drehmomentdichte und mäßige Kurzschlußströme aus. Dadurch sind sie hervorragend für Direktantriebe in Radnabenanwendungen geeignet und werden daher mit Vorteil als Außenläufermaschinen gebaut. Auch technologisch ist diese Bauweise vorteilhaft, da der Kraftangriffspunkt weiter außen liegt als bei einer gleich großen Innenläuferkonstruktion.

Da aber der magnetische Fluß in Transversalflußmaschinen im wesentlichen axial zum Luftspalt geführt wird, stellt sich das Problem, daß der Rotor nicht, wie in konventionellen Maschinen, aus ringförmigen Rundblechen hergestellt werden kann.

Es ist bekannt, den axialen magnetischen Fluß im Stator zurückzuführen (auch verwendet in DE 196 14 862), wodurch im Rotor Rundbleche verwendet werden können, welche mit einer geeigneten äußeren Abstützung zu einem an sich stabilen Aufbau des Aktivteils des Rotors führen. Dies ergibt aber eine Aktivteilgeometrie mit erheblichen Streupfaden, welche die Vorzüge der Transversalflußtechnologie vollkommen zunichte macht.

Die hier beschriebene Technologie greift daher auf eine etwa axiale Flußführung im Rotor zurück. Das Grundprinzip einer solchen Anordnung wurde bereits von H. Weh (etzArchiv Bd. 10 (1988) S. 143-149) allgemein beschrieben und durch den Aktivteil einer Innenläufermaschine illustriert; eine mechanische Konstruktion, welche es erlaubt, diese Maschine zu bauen, wird dort hingegen nicht erwähnt.

Durch die erfindungsgemäße Maschine wird dieses Prinzip erstmals in einer sinnvoll produzierbaren Form realisiert:

Der Aktivteil des Stators besteht aus nebeneinander angeordneten Phasen, deren jede aus einer ringförmigen Spule besteht, die in eine Nut eingelegt ist, welche durch p grundsätzlich äquidistant am Umfang verteilte U-förmige Weicheisenkörper gebildet ist. Diesen U-Kernen stehen am Rotor 2p I-förmige Weicheisenteile gegenüber, die mit alternierend polarisierten Permanentmagneten versehen sind, die einen Wechselfluß in den U-Kernen erregen. Dies kann entweder mit achsparallelverlaufenden Blechen, jeweils pro Phase komplementär polarisierten Flachpermanentmagneten oder durch eine Schrägung von Rotor- und/oder Statorblech um eine Polteilung erreicht werden. Letztere Anordnung ist zwingend, wenn zwischen den Rotorrückschlüssen liegende Permanentmagneten benutzt werden.

Da die relative Position des permanenterregten Feldes im Luftspalt zu den Zähnen der jeweils eine Phase umschließenden Wicklung die Phasenlage der induzierten Spannung der entsprechenden Phase bestimmt, muss in einer mehrphasigen Maschine die mittlere Winkellage der Rotormagneten oder die Lage der Statorzähne oder auch beide entsprechend versetzt sein, was durch eine entsprechende Schrägung der Rotor- oder Statorbleche oder durch entsprechenden Versatz der U- Kerne oder der I-Kerne oder durch eine Kombination dieser Vorgehensweisen erreicht werden kann.

Grundsätzlich sind so Maschinen mit beliebig vielen Phasen realisierbar; praktisch relevant sind vor allem zwei- und dreiphasige Anordnungen. Bevorzugt wird pro Phase eine ringförmige Spule in einer Nut verwendet; es kann aber auch eine Phase auf mehrere ringförmige Spulen in mehreren Nuten verteilt sein und/oder eine Nut mit Spulen von verschiedenen Phasen bestromt werden. Um eine Maschine mit elektrisch weitgehend symmetrischen Phasen zu erhalten, müssen die Phasen mindestens am Rotor oder am Stator magnetisch getrennt sein; nimmt man asymmetrische Phasen in Kauf, so kann von dieser Trennung auch abgesehen werden.

In der genannten DE 197 14 895 sind die Rotorbleche als Ronden ausgeführt, d. h., es handelt sich um ringförmige Bleche, welche senkrecht zur Drehachse geschichtet ausgebildet sind.

Nachteil dieser Lösung ist jedoch, daß sich, entsprechend der obenstehenden Beschreibung, erhebliche Streupfade bilden, welche das maximal erreichbare Drehmoment des Motors erheblich reduzieren.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Transversalflußmaschine so zu gestalten, daß eine stabile Konstruktion erreicht wird und gleichzeitig Streupfade wesentlich minimiert sind, so dass pro Volumen ein wesentlich höheres Drehmoment erzeugt werden kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß am Innenumfang eines im wesentlichen glockenförmig ausgebildeten Rotormantels dem Prinzip nach gleichmäßig am Umfang verteilt, aber nicht zwingend genau äquidistant, in grundsätzlich axialer Richtung ausgerichtete Rückschlußkerne angeordnet sind, an deren Innenumfang Permanentmagnete angeordnet sind, und daß die Rückschlußkerne radial einwärts gesehen durch einen oder mehrere in axialer Richtung beabstandete umlaufende Trägerringe abgestützt sind.

Die hier gezeigte Lösung zeigt eine Rotorkonstruktion, welche ihre grundlegende Festigkeit durch eine rohrförmige Konstruktion außerhalb des Aktivteils erhält, in der die stabförmigen Rückschlüsse aus Weicheisenmaterial sich auf zusätzliche Ringe stützen, welche insbesondere die radial nach innen gerichteten Kraftkomponente aufnehmen.

Diese Trägerringe können außerhalb des magnetischen Kreises der Phasen verlaufen (mit magnetisch voneinander getrennten Phasen, wie in Fig. 1 bis 3 oder mit magnetisch verbundenen Phasen, wie in Fig. 4 und 5). Alternativ dazu können Trägerringe aus elektrisch schlecht leitfähigem Material innerhalb des magnetischen Kreises angebracht werden (Fig. 6 bis 8). Die radiale Fixierung der Weicheisenteile kann durch verschiedenste Verfahren, wie Kleben, Vergießen, Spritzguß und ggf. auch durch vorgefertigte formschlüssige Distanzhalter realisiert werden.

Als Material für die hier verwendeten Trägerringe wird bevorzugt ein magnetisch nichtleitendes Material verwendet, wie z. B. Aluminium, Aluminiumlegierungen, Messing und andere Buntmetalllegierungen sowie auch Keramik und keramische Verbundwerkstoffe.

In einigen Anwendungsfällen kann der Trägerring auch aus Eisenmaterial bestehen. Insgesamt kann der Trägerring aus einem Vollmaterial bestehen oder auch aus lamellierten schichtförmigen Materialien aus der oben angegebenen Materialauswahl.

Erfindungsgemäß werden durch diese besondere Konzeption die Streupfade nun dadurch minimiert, daß es nun erstmals möglich ist, in axialer Richtung ausgerichtete einzelne und voneinander getrennte Rückschlußkerne zu verwenden, die in der Rotorglocke angeordnet sind und durch die erfindungsgemäßen Trägerringe abgestützt sind. Hierbei gibt es für die erfindungsgemäße Trägerkonstruktion verschiedene Ausführungen, die sämtlich vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung umfaßt sein sollen.

In einer ersten, bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß in axialer Richtung verteilt mehrere, entlang des Umfanges der Rotorglocke verlaufende und in sich geschlossene Trägerringe vorhanden sind, wobei die Trägerringe die genannten Rückschlußkerne tragen und die Rückschlußkerne ihrerseits an der Unterseite die Permanentmagneten tragen.

Hierbei sind die Rückschlußkerne in axialer Richtung stückweise vorhanden, d. h., sie bilden zwischen sich in axialer Richtung gesehene Unterbrechungen, in deren Bereich der jeweilige Trägerring angeordnet ist.

Bei dieser Konstruktion wird also jeweils ein Rückschlußkern an seiner Vorder- und Hinterseite (in axialer Richtung gesehen) von jeweils einem Trägerring getragen.

In einer anderen, abgewandelten Ausführungsform ist es hingegen vorgesehen, daß die Rückschlußkerne sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Rotors erstrecken und hierbei entsprechende Nuten aufweisen, in denen die Trägerringe angeordnet sind und hierdurch die Rückschlußkerne getragen werden.

In einer davon abgewandelten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, daß die radiale Ausdehnung der Nut im jeweiligen Rückschlußkern zur Aufnahme des Trägerrings minimiert wird, so daß lediglich die Unterseite des jeweiligen Rückschlußkerns auf der radial außenliegenden Oberfläche des Trägerrings aufsitzt.

In einer anderen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, daß die Ausnehmung für die Halterung des Trägerrings auch in einer Nut des Permanentmagneten selbst angeordnet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Trägerring oberhalb der statorseitigen Wicklung angeordnet und zwar in einer Lücke zwischen zwei in axialer Richtung sich fortsetzenden Permanentmagneten, wobei wiederum der Trägerring entweder in einer Nut des Rückschlußkernes angeordnet sein kann und die Höhe dieser Nut in radialer Richtung auch den Wert 0 erhalten kann.

In einer Abwandlung dieser Ausführung kann es vorgesehen sein, daß die Nut zur Aufnahme des Trägerrings nicht im Rückschlußkern angeordnet ist, sondern in dem an der Unterseite des Rückschlußkerns angeordneten Permanentmagneten.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, daß eine Vielzahl von Rotorzähnen dem dem Prinzip nach gleichmäßig verteilt am Innenumfang der Rotorglocke angeordnet ist. Zwischen den Rotorkernen sind in radialer Richtung die Permanentmagnete angebracht. Im Prinzip sind diese Permanentmagneten im Gegensatz zu den vorher genannten Ausführungsbeispielen sozusagen hochkant orientiert, und auch bei dieser Konstruktion werden die Rotorzähne mit den dazwischenliegenden Permanentmagneten durch entsprechende erfindungsgemäße Trägerringe getragen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Transversalflußmaschine mit Darstellung der oberen Hälfte;

Fig. 2 perspektivische Seitenansicht in die Lage eines Rückschlußkerns im Rotor mit dessen Halterung;

Fig. 3 ein gegenüber Fig. 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Darstellung eines Längsschnittes durch die obere Hälfte einer Transversalflußmaschine mit einem in axialer Richtung durchgehenden Rückschlußkern;

Fig. 5 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit Darstellung der Halterung eines einzigen Rückschlußkernes;

Fig. 6 ein gegenüber Fig. 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit einem zentral angeordneten Trägerring, der direkt gegenüberliegend der statorseitigen Wicklung angeordnet ist;

Fig. 7 die perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6;

Fig. 8 eine gegenüber Fig. 7 dargestellte Abwandlung;

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Transversalflußmaschine mit zwischen den Rückschlüssen liegenden Permanentmagneten.

In Fig. 1 ist allgemein ein Halbschnitt einer Transversalflußmaschine dargestellt, wobei ein außenliegender Rotor 1 drehfest mit einer Welle 2 verbunden ist, die um eine Drehachse 3 rotieren kann. Es sind ein oder mehrere Lager 4 für die Drehlagerung des glockenförmigen Rotors 1 vorhanden, der in Längsrichtung einen Rotormantel 5 ausbildet.

Erfindungsgemäß sind nun am Innenumfang des Rotormantels 5 in axialer Richtung stückweise hintereinanderliegend Rückschlußkerne 6a, b, c angeordnet, wobei in Fig. 2 die Halterung eines einzigen Rückschlußkerns gezeigt ist.

Jeder Rückschlußkern 6 besteht im wesentlichen aus einem magnetisch leitfähigen Material, welches ein lamelliertes Blechmaterial oder ein Vollmaterial sein kann.

Wichtig ist nun, daß jeder Rückschlußkern 6a-6c stirnseitig jeweils eine Ausnehmung 15 aufweist, die von einem, in Umfangsrichtung umlaufenden und in sich geschlossenen, Trägerring 7 durchgriffen wird. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 sind insgesamt vier derartige Trägerringe 7a-7b in axialer Richtung mit gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet.

An der Unterseite des jeweiligen Rückschlußkerns 6 ist hierbei jeweils ein Permanentmagnet 9a, 9b, 9c angeordnet, der in nicht näher dargestellter Weise mit Rückschlußkern 6 verbunden ist.

Bevorzugt ist die gesamte Anordnung eingegossen, es werden also die Rückschlußkerne 6, die dazugehörenden und diese tragenden Trägerringe 7 und die Permanentmagneten 9 in ein Kunststoffmaterial eingeschlossen.

Anstatt des Eingießens kann es auch vorgesehen sein, daß die Trägerringe 7 in ihren Ausnehmungen 15, im Bereich der Rückschlußkerne 6, eingeklebt, eingeschweißt, eingelötet, mechanisch eingeklipst oder in anderer Weise formschlüssig mit diesem Teil verbunden sind.

In an sich bekannter Weise ist zwischen dem Stator 10 und dem umlaufenden Rotor 1 ein Luftspalt 8 ausgebildet.

Der Stator besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Statorkern 11, auf dessen axialer Länge gesehen insgesamt drei Wicklungen 12, 13, 14 vorhanden sind. Es können selbstverständlich auch mehr oder weniger als drei derartige Wicklungen 12-14 vorgesehen sein.

Die Wicklungen 12-14 sind im motorischen Betrieb jeweils von Wechselströmen unterschiedlicher Phasenlage durchflossen.

Wichtig ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2, daß nun sehr hohe Kräfte während des Betriebs des Motors auf die Rückschlußkerne 6 in Pfeilrichtung 16 ausgeübt werden, die radial einwärts wirken, und hier werden diese Rückschlußkerne 6 durch die erfindungsgemäßen Trägerringe 7a-7d getragen.

Die Höhe 17 der Ausnehmungen 15, in denen die Trägerringe 7 liegen, ist variabel. Diese Höhe 17 kann bis in die Nähe des Außenumfangs des Rückschlußkerns 6 gehen; die Höhe 17 kann aber auch den Wert 0 betragen, in diesem Fall würde - gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - der Trägerring unmittelbar an der Unterseite des Rückschlußkerns 6 aufliegen.

In den Fig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wo erkennbar ist, daß nicht in axialer Richtung stückweise hintereinanderliegend angeordnete Rückschlußkerne 6 vorhanden sind, sondern es ist jeweils ein einziger, in axialer Richtung durchgehender Rückschlußkern 20 vorhanden, wobei derartige Rückschlußkerne 20 dem Prinzip nach gleichmäßig, aber nicht zwingend äquidistant, über den Umfang verteilt in axialer Richtung angeordnet sind und mit den erfindungsgemäßen Trägerringen 19a, 19b getragen sind.

In den Rückschlußkernen 20 sind hierbei in Umfangsrichtung umlaufende Nuten 23 eingearbeitet, in denen die Trägerringe 19a, 19b aufgenommen sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ragen die Trägerringe mit ihrer Unterkante über die Unterkante des jeweiligen Rückschlußkerns 20 heraus und sind etwa flächenbündig mit der Unterkante der darunter angeordneten Permanentmagnete 21a-21f angeordnet. Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt.

Auch hier gilt dasselbe wie bezüglich der Höhe 17 der Ausnehmung 15 Gesagte, daß nämlich auch die Höhe der Nut 23 (entsprechend der Höhe 17 in Fig. 1) variabel ist, so daß auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Nut 23 vollkommen entfallen kann und die Trägerringe 19 dann mit ihrer radial außenliegenden Oberfläche an der Unterseite der Rückschlußkerne 20 aufliegen.

Die Permanentmagneten 21a-21f bilden jeweils zwischen sich Ausnehmungen 22, denen gegenüberliegend die jeweilige Wicklung 12-14 im Stator 10 angeordnet ist.

Der Stator ist hierbei auf einer Reihe von axial hintereinander angeordneten, U- förmigen Statorkernen 18-18c gebildet, wobei jedem U-Schenkel des jeweiligen Statorkerns 18a-18c ein zugeordneter Permanentmagnet 21a-21b zugeordnet ist.

Die Fig. 5 zeigt nochmals die Darstellung in Fig. 4 in perspektivischer Seitenansicht, wo ebenfalls dargestellt ist, daß die Höhe 17 der Nut 23 variieren kann, so daß also auch die Nut 23 entfallen kann und die Oberfläche der Trägerringe 19 dann unmittelbar auf der Unterseite der Rückschlußkante 20 aufliegt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen ein gegenüber den Fig. 1 bis 5 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, welches sich durch eine Konstruktion mit zentral oberhalb der Wicklungen 12-14 angeordneten Trägerringen 24 auszeichnet.

Dort ist der Stator 10 lediglich mit einem einzigen U-förmigen Statorkern 18 dargestellt, der eine Wicklung 12-14 trägt. Eine derartige Anordnung kann aber auch in axialer Richtung, gemäß den Fig. 1 bis 4, vervielfacht fortgesetzt werden. Dort ist wesentlich, daß der Trägerring 24 zentral in dem Rückschlußkern 25 im Bereich einer Nut 26 angeordnet ist und dem gegenüberliegend zentral die statorseitige Wicklung 12-14 angeordnet ist.

Seitlich außen, in Gegenüberstellung zu den U-förmigen Schenkeln des Statorkerns 18 sind dann die Permanentmagneten 27a, 27b angeordnet.

Diese Situation ist nochmals in Fig. 7 in perspektivischer Seitenansicht dargestellt, wobei hier für die Nut 26 die gleichen Ausführungen bezüglich der Höhe 17 wie bei den anderen Ausführungsformen gelten.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die im wesentlichen aus einer Kombination der Ausführungsformen in Fig. 3 und 6 entspricht.

Dort ist erkennbar, daß der Permanentmagnet 27 selbst eine Nut 26 aufweist, durch welche der Trägerring 24 sich erstreckt und somit die gesamte Halterung nur durch die Nut 26 im Permanentmagneten 27 für den Rückschlußkern 25 erfolgt.

Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem am Umfang verteilt Rückschlußkerne vorgesehen sind, von denen lediglich zwei Rückschlußkerne 28a, 28b beispielhaft dargestellt sind. Zwischen jedem Rückschlußkern 28 ist ein Abstand 29 vorgesehen, der durch jeweils einen Permanentmagneten 30 ausgefüllt ist. Auf diese Weise ist am Umfang eine abwechselnde Reihenfolge eines Rückschlußkerns 28a, eines Permanentmagneten 39, eines Rückschlußkerns 28b, eines weiteren Permanentmagneten, usw. vorgesehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wesentlich, daß die Permanentmagnete 30 - im Vergleich zu den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen - etwa hochkant angeordnet sind.

Dieses Beispiel soll nur zeigen, daß auch bei einer derartigen Rotorkonstruktion erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß Trägerringe 19 vorhanden sind, welche die jeweiligen Rückschlußkerne 28 tragen.

Hierbei sind in der Nähe der Stirnseiten der Rückschlußkerne 28 jeweils einander gegenüberliegende Nuten 31 vorgesehen, die jeweils von einem Trägerring 19 durchgriffen sind.

Auch hier gelten bezüglich der Nut 31, welche die jeweiligen Rückschlußkerne 28 durchgreift, die gleichen Darlegungen, wie sie anhand der Höhe 17 bezüglich der Ausnehmung 15 und der Nut 23 gemacht wurden.

Wesentlich bei allen Ausführungsformen ist, daß also ein in Umfangsrichtung geschlossenes Tragelement in Form eines Trägerrings vorhanden ist, welches nun in der Lage ist, die verteilt am Umfang angeordneten, axial sich erstreckenden Rückschlußkerne zu tragen und gegen radial einwärts gerichtete Kräfte abzustützen.

Damit ist es erstmals möglich, stückweise vorhandene Rückschlußkerne zu verwenden, welche gegenüber einer Konstruktion mit ringförmigen Rückschlussblechen eine wesentliche Minimierung der vorhandenen Streupfade ergeben. Zeichnungslegende 2 Rotor

3 Welle

4 Drehachse

5 Lager

6 Rotormantel

7 Rückschlußkern (Rotor a, b, c)

8 Trägerring a, b, c, d

9 Luftspalt

10 Permanentmagnet a, b, c

11 Stator

12 Statorkern

13 Wicklung

14 Wicklung

15 Wicklung

16 Ausnehmung

17 Pfeilrichtung

2018 Höhe der Ausnehmung 15

19 Statorkern a, b, c

20 Trägering a, b

21 Rückschlußkern

22 Permanentmagnet a-f

2523 Ausnehmung

24 Nut

25 Trägerring

26 Rückschlußkern

27 Nut

28 Permanentmagnet a, b

29 Rückschlußkern 28a, b

30 Abstand

31 Permanentmagnet

32 Nut


Anspruch[de]
  1. 1. Permanenterregte Synchronmaschine in Außenläuferbauweise, beinhaltend einen außenliegenden Rotor (1), welcher drehfest mit einer um eine Achse (3) drehbaren Welle (2) verbunden ist und einen zwischen einem Rotormantel (5) des Rotors (1) und der Welle (2) angeordneten Stator (10), wobei Rotor (1) und Stator (2) einen zylinderrohrförmigen Spalt (8) zwischen sich ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des im wesentlichen glockenförmig ausgebildeten Rotormantels (5) dem Prinzip nach gleichmäßig am Umfang verteilt, aber nicht zwingend äquidistant, Rückschlußkerne (6; 20; 25; 28) in axialer Richtung ausgerichtet angeordnet sind, an deren Innenumfang Permanentmagnete (9; 21; 27; 30) angeordnet sind und daß die Rückschlußkerne (6; 20; 25; 28) radial einwärts gesehen durch ein oder mehrere, in axialer Richtung beabstandete, umlaufende Trägerringe (7; 19; 24; 24) abgestützt sind.
  2. 2. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerringe (7) außerhalb des magnetischen Kreises der Wicklungen (12-14) verlaufen.
  3. 3. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorkerne (18) der Wicklungen (12-14) von einander getrennt sind und somit die Wicklungen (12-14) im wesentlichen magnetisch voneinander entkoppelt.
  4. 4. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorkerne (11) der Wicklungen (12-14) miteinander verbunden sind und somit die Wicklungen (12-14) im wesentlichen magnetisch miteinander gekoppelt sind.
  5. 5. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerringe (7) innerhalb des magnetischen Kreises der Wicklungen (12-14) verlaufen und aus elektrisch schlecht leitfähigem Material gebildet sind.
  6. 6. Permanenterregte Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (9; 21; 27; 30) durch die Rückschlußkerne (6; 20; 25; 28) getragen werden.
  7. 7. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (9; 21; 27) in etwa radialer Richtung an der Unterseite der Rückschlußkerne (6; 20; 25) angebracht sind.
  8. 8. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (30) jeweils zwischen den Rückschlußkernen (28a, 28b) angebracht sind.
  9. 9. Permanenterregte Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußkerne (6; 28) an ihrem axialen Enden von jeweils einem Trägerring (7; 19) getragen werden.
  10. 10. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Trägerringe (7; 19) in Ausnehmungen (15) der Rückschlußkerne (6; 28) eingreifen.
  11. 11. Permanenterregte Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußkerne (20; 25) sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Rotors (1) erstrecken.
  12. 12. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußkerne (20; 25) entsprechende Nuten (23; 26) aufweisen, in denen die Trägerringe (19; 24) angeordnet sind.
  13. 13. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußkerne (20) sich mit ihren radialen Unterseiten auf der radial außenliegenden Oberfläche der Trägerringe (19) auflegen.
  14. 14. Permanenterregte Synchronmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerringe (24) in Nuten (26) der Permanentmagnete (27) liegen und somit die Rückschlußkerne (25) gestützt werden.
  15. 15. Permanenterregte Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerringe (7; 19; 24) radial außerhalb der statorseitigen Wicklungen (12-14) angeordnet sind.
  16. 16. Permanenterregte Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerringe (7; 19; 24) in einer Lücke zwischen zwei axial voneinander beabstandeten Permanentmagneten (9; 21; 30) angeordnet sind.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com