Title:
Rotor für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine mit dem Rotor und Herstellungsverfahren für den Rotor
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft einen Rotor (4) für eine elektrische Maschine (1) aufweisend:
wenigstens ein Magnetelement (5), und eine magnetisch anisotrope Hülse (16) zur Aufnahme des wenigstens einen Magnetelements (5).




Inventors:
Paweletz, Anton (70736, Fellbach, DE)
Application Number:
DE102016211251
Publication Date:
12/28/2017
Filing Date:
06/23/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:



Foreign References:
200201492792002-10-17
44332611984-02-21
Claims:
1. Rotor (4) für eine elektrische Maschine (1) aufweisend:
wenigstens ein Magnetelement (5), und
eine magnetisch anisotrope Hülse (16) zur Aufnahme des wenigstens einen Magnetelements (5).

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der magnetischen Anisotropie der Hülse (16) in derselben Richtung oder im Wesentlichen in derselben Richtung wie die D-Achse (28) einer elektrischen Maschine (1) verläuft, in welcher der Rotor (4) vorgesehen ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine in der Hülse (16) aufgenommene Magnetelement (5) an wenigstens einem Abschnitt auf seiner Außenseite derart ausgebildet ist, dass es mit der Innenseite der Hülse einen Hohlraum (33) bildet, wobei der Hohlraum (33) mit Luft und/oder einem Füllmaterial (35) ausgefüllt ist und wobei das Füllmaterial insbesondere ein nicht magnetisches und vorzugsweise elektrisch nicht leitendes Material ist.

4. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Magnetelement (5) ein Permanentmanget und insbesondere ein magnetisch anisotropes Magnetelement ist, wobei das magnetisch anisotrope Magnetelement vorzugsweise aus einer FeNi-Legierung oder einer AlNiCo-Legierung hergestellt ist.

5. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Magnetelement (5) ein Magnetstab, eine Magnethülse, eine Magnetscheibe mit oder ohne Durchgangsöffnung oder ein Magnetvollprofil ist.

6. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Magnetelement (5) radial oder diametral magnetisiert ausgebildet ist.

7. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) mit einem durchgehend konstanten Innendurchmesser, einer Nut (32) oder einem Absatz zur Aufnahme des wenigstens einen Magnetelements (5) ausgebildet ist.

8. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenumfangsfläche der Hülse (16), an der Außenumfangsfläche des wenigstens einen Magnetelements (5) und/oder an wenigstens einem Ende des wenigstens einen Magnetelements (5) ein zumindest teilweise elastisches und nicht magnetisches Ausgleichselement (17) vorgesehen ist, wobei das Ausgleichselement (17) vorzugsweise eine zumindest teilweise elastische und nicht magnetische Ausgleichsschicht ist, welche insbesondere aus einem Harz, Faserverbundwerkstoff und/oder Kunststoff besteht, welches bzw. welcher nach dem Aushärten zumindest teilweise elastisch ist.

9. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder beiden Enden des wenigstens einen Magnetelementes (5) in der Hülse (16) jeweils eine nicht magnetische Trägerplatte (18) vorgesehen ist, wobei die nicht magnetische Trägerplatte (18) eine axiale Aufnahme für das wenigstens eine Magnetelement (5) bildet.

10. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) zumindest mit einem Ende eines Wellenteils (12, 13) der elektrischen Maschine (1) verbindbar ist, insbesondere durch Aufschrumpfen oder Aufpressen auf das Wellenteil (12, 13).

11. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) und/oder das wenigstens eine Magnetelement (5) zumindest in einem Abschnitt, insbesondere in der Nähe eins Magnetpols, mit einem chemischen Verfahren und/oder einem thermischen Verfahren zur Erhöhung der magnetischen Anisotropie behandelt ist bzw. sind.

12. Elektrische Maschine (1) mit einem magnetisch anisotropen Rotor (4), insbesondere mit einem Rotor (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (1) einen Stator (2) aufweist, welcher um den Rotor (4) angeordnet ist.

13. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) eine zweigeteilte Welle (6) mit einem ersten und zweiten Wellenteil (12, 13) aufweist, wobei der Rotor (4) zwischen den beiden Wellenteilen (12, 13) angeordnet und mit den beiden Wellenteilen (12, 13) verbunden, insbesondere fest verbunden ist.

14. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) ein erstes und zweites Laufrad (8, 9) und eine Verbindungsstange (20) aufweist, welche durch die Durchführung des Rotors (4) und durch Durchführungen der beiden Wellenteile (12, 13) hindurchgeführt ist, wobei das erste und zweite Laufrad (8, 9), an den Enden der Verbindungsstange (20) dem jeweils zugeordneten ersten und zweiten Wellenteil (12, 13) gegenüberliegend angeordnet sind und die Wellenteile mit dem Rotor insbesondere durch Spannelemente miteinander verspannt sind.

15. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (4) für eine elektrische Maschine (1), insbesondere eines magnetisch anisotropen Rotors für eine elektrische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen der magnetisch anisotropen Hülse (16) und des wenigstens einen Magnetelements (5); und
Einsetzen des wenigstens einen Magnetelements (5) in die Hülse (16).

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine in der Hülse (16) aufgenommene Magnetelement (5) an wenigstens einem Abschnitt auf seiner Außenseite derart ausgebildet ist, dass es mit der Innenseite der Hülse einen Hohlraum bildet, und Ausfüllen des Hohlraums mit Luft und/oder einem Füllmaterial und wobei das Füllmaterial insbesondere ein nicht magnetisches und vorzugsweise elektrisch nicht leitendes Material ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch Anordnen einer nicht magnetischen Trägerplatte (18) an wenigstens einem Ende des wenigstens einen Magnetelements (5) in der Hülse (16) zur Ausbildung einer axialen Aufnahme für das wenigstens eine Magnetelement (5).

18. Verfahren nach Anspruch 15, 16 oder 17, gekennzeichnet durch Vorsehen eines Ausgleichselements (17) zwischen der Außenseite des wenigstens einen Magnetelements (5) und der Innenseite der Hülse (16) und/oder an wenigstens einem Ende des wenigstens einen Magnetelements (5), wobei das Ausgleichselements vorzugsweise ein flüssiges Harz ist, welches nach dem Aushärten in der Hülse zumindest teilweise elastisch ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch Anordnen einer Montagehülse und insbesondere einer ferromagnetischen Montagehülse auf der Außenseite der Hülse (16) und Anordnen der Hülse (16) in dem Stator (2) der elektrische Maschine und anschließendes Entfernen der Montagehülse.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch Durchführen einer chemischen Behandlung und/oder thermischen Behandlung nach dem Zusammenbau des Rotors, um die magnetische Anisotropie des Rotors in dessen aktiven Bereich zu verstärken, und Verbinden des Rotors mit den beiden Wellenteilen der zweiteiligen Welle der elektrischen Maschine.

Description:

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, sowie eine elektrische Maschine mit einem solchen Rotor und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen des Rotors der elektrischen Maschine.

Stand der Technik

Rotoren von Hochgeschwindigkeitsmaschinen beinhalten in der Regel hoch energetische Seltene-Erden Permanentmagnete. Solche Hochgeschwindigkeitsmaschinen werden typischerweise in einem Drehzahlbereich von mehr als hunderttausend Umdrehungen pro Minute angewendet.

Aus der US 4,433 261 A ist eine Synchronmaschine vom Permanentmagnettyp mit einem Rotor bekannt. Auf einer Rotorwelle sind dabei Seitenplatten aus einem nicht-magnetischen Material, wie Edelstahl, in einem derartigen Abstand durch Schweißen befestigt, dass säulenförmige Permanentmagnete derart dazwischen eingesetzt werden können, dass eine Verschiebung der Permanentmagnete in Umfangsrichtung verhindert wird. Die Magnete werden mit der Oberfläche der Welle und den Seitenplatten verklebt. Des Weiteren wird ein Harz in den Zwischenraum zwischen den Magneten eingespritzt. Anschließend wird der Außenumfang der so montierten Magnete mit Glasfasern oder Kohlefasern umwickelt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung offenbart einen Rotor für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Verfahren zur Herstellung des Rotors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.

Demgemäß ist ein Rotor für eine elektrische Maschine vorgesehen, aufweisend:
wenigstens ein Magnetelement, und eine magnetisch anisotrope Hülse, d. h. eine Hülse mit magnetisch anisotropen Eigenschafen, zur Aufnahme des wenigstens einen Magnetelements.

Des Weiteren ist eine elektrische Maschine mit einem Rotor vorgesehen, insbesondere mit einem magnetisch anisotropen Rotor, wobei die elektrische Maschine einen Stator aufweist, welcher um den Rotor angeordnet ist.

Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotors für eine elektrische Maschine, insbesondere eines magnetisch anisotropen Rotors für eine elektrische Maschine, vorgesehen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen der magnetisch anisotropen Hülse und des wenigstens einen Magnetelements; und Einsetzen des wenigstens einen Magnetelements in die Hülse.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft einen Rotor, bei welchem durch die magnetisch anisotrope Hülse Streuflüsse reduziert werden können und das Hauptfeld einer mit dem Rotor ausgestatteten elektrischen Maschine verstärkt werden kann.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Achse der magnetischen Anisotropie der Hülse verläuft in einer Ausführungsform der Erfindung in derselben Richtung oder soweit wie möglich in derselben Richtung wie die D-Achse einer elektrischen Maschine, in welcher der Rotor vorgesehen ist.

Das wenigstens eine in der Hülse aufgenommene Magnetelement ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung an wenigstens einem Abschnitt auf seiner Außenseite derart ausgebildet, dass es mit der Innenseite der Hülse einen Hohlraum bildet, wobei der Hohlraum mit Luft und/oder einem Füllmaterial ausgefüllt ist und wobei das Füllmaterial insbesondere ein nicht magnetisches und vorzugsweise elektrisch nicht leitendes Material ist. Dadurch können Streuflüsse zusätzlich reduziert werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Magnetelement ein Permanentmanget und insbesondere ein magnetisch anisotropes Magnetelement. Das magnetisch anisotrope Magnetelement kann beispielsweise aus einer FeNi-Legierung hergestellt werden, welche ein vorzugsweise möglichst stark ausgebprägte magnetische Anisotropie aufweist. Ebenso kann das magnetisch anisotrope Magnetelement auch aus einer AlNiCo-Legierung hergestellt werden. Die AlNiCo-Legierung hat den Vorteil, dass sie eine hohe magnetische Remanenz aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens ein Magnetelement ein Magnetstab, eine Magnethülse, eine Magnetscheibe oder ein Magnetvollprofil. Je nachdem, ob der Rotor für eine elektrische Maschine mit Verbindungsstange vorgesehen ist, muss eine Magnetscheibe eine Durchgangsöffnung für die Verbindungsstange aufweisen oder nicht. Ein Magnetvollprofil, welches im Gegensatz zu einem Magnetstab derart dimensioniert ist, dass es zu groß ist um radial um die Rotationsachse des Rotors angeordnet zu werden, wird daher bei elektrischen Maschinen ohne Verbindungsstange eingesetzt.

Das wenigstens eine Magnetelement kann in einer Ausführungsform der Erfindung beispielsweise radial oder diametral magnetisiert ausgebildet sein.

Des Weiteren ist die Hülse in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem durchgehend konstanten Innendurchmesser, einer Nut oder einem Absatz zur Aufnahme des wenigstens einen Magnetelements ausgebildet ist. Eine Hülse mit einem konstanten Innendurchmesser stellt dabei die einfachste Bauform da, während eine Nut am Innenumfang der Hülse wiederum eine segmentierte Bauweise der Magnetanordnung erfordert.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist an der Innenumfangsfläche der Hülse, an der Außenumfangsfläche des wenigstens einen Magnetelements und/oder an wenigstens einem Ende des wenigstens einen Magnetelements ein zumindest teilweise elastisches und nicht magnetisches Ausgleichselement vorgesehen. Das Ausgleichselement, z.B. eine zumindest teilweise elastische und nicht magnetische Ausgleichsschicht, kann beispielsweise aus einem Harz, Faserverbundwerkstoff und/oder Kunststoff bestehen, welches bzw. welcher nach dem Aushärten zumindest teilweise noch elastisch ist. Das Ausgleichselement kann so Fertigungstoleranzen ausgleichen und weist des Weiteren dämpfende Eigenschaften auf.

An einem oder beiden Enden des wenigstens einen Magnetelementes ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in der Hülse jeweils eine nicht magnetische Trägerplatte vorgesehen. Die nicht magnetische Trägerplatte bildet dabei z.B. eine axiale Aufnahme für das wenigstens eine Magnetelement.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse zumindest mit einem Ende eines Wellenteils der elektrischen Maschine verbindbar, beispielsweise durch Aufschrumpfen oder Aufpressen auf das Wellenteil. Dadurch kann eine Befestigung der Hülse und somit des Rotors gegebenenfalls auch ohne zusätzliche Verbindungsstange bereitgestellt werden.

Die Hülse und/oder das wenigstens eine Magnetelement ist bzw. sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zumindest in einem Abschnitt, z.B. in der Nähe eins Magnetpols, mit einem chemischen Verfahren und/oder einem thermischen Verfahren zur Erhöhung der magnetischen Anisotropie behandelt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenschnittansicht einer elektrischen Maschine mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotor;

2 eine schematische Schnittansicht durch den aktiven Bereich des Rotors der elektrischen Maschine gemäß 1;

3 eine schematische Seitenschnittansicht einer elektrischen Maschine mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotor;

4 eine schematische Schnittansicht durch den aktiven Bereich des Rotors der elektrischen Maschine gemäß 3; und

5 ein Flussdiagramm zur Herstellung des Rotors der elektrischen Maschine gemäß der 1 bis 4.

Ausführungsformen der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Struktur und die Konstruktion eines Rotors einer elektrischen, permanenterregten Maschine, insbesondere einer Hochgeschwindigkeitsmaschine. Die Rotoren solcher elektrischer Maschinen beinhalten in der Regel hoch energetische Permanentmagnete aus seltenen Erden. Solche Maschinen werden typischerweise in einem Drehzahlbereich von mehr als hunderttausend Umdrehungen pro Minute angewendet.

Das Hauptproblem bei der Konstruktion von derartigen elektrischen Maschinen stellt die Überlagerung von verschiedenen, extremen Materialbelastungen dar. Zu derartigen Materialbelastungen gehören unter anderem mechanische, dynamische, thermische und elektromagnetische Belastungen, vor allem im Bereich des Rotors.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine permanentmagneterregte, elektrische Maschine mit beiderseitigen Lagern bzw. einer Mittelmotoranordnung bereitgestellt, bei der im aktiven Bereich des Stators ein oder mehrere Magnetelemente in Form von Permanentmagneten angeordnet sind, wie im Folgenden in 1 gezeigt ist. Das jeweilige Magnetelement kann dabei radial oder diametral magnetisiert sein.

Die Konstruktion der elektrischen Maschine, wie sie in nachfolgender 1 dargestellt ist, weist dabei eine zweiteilige Motorwelle, wenigstens ein magnetisch anisotropes Magnetelement und eine magnetisch anisotrope Hülse über den beiden Wellenteilen der Motorwelle auf. Die Hülse ist mit beiden Wellenteilen der Motorwelle verbunden, beispielsweise durch Aufpressen oder thermisches Schrumpfen usw., wie im Folgenden noch erläutert wird.

In 1 ist ein Beispiel einer Grundanordnung einer elektrischen Maschine 1, z.B. einer Hochgeschwindigkeitsmaschine, mit einem Rotor 4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt, welcher im Nachfolgenden noch erläutert wird.

1 zeigt hierbei zunächst die Grundanordnung von elektromagnetischen, aktiven Komponenten der beispielhaften elektrischen Maschine 1, wie dem Stator 2 mit Wicklungen 3, dem erfindungsgemäßen Rotor 4 mit den ein oder mehreren Magnetelementen 5, die Welle 6 und die Lagerelemente 7 des Rotors 4. Die Darstellung in 1 ist dabei rein schematisch, stark vereinfacht und nicht maßstäblich. Der erfindungsgemäße Rotor 1 weist dabei die zuvor genannte magnetisch anisotrope Hülse 16 zur Aufnahme der einen oder mehreren magnetisch anisotropen Magnetelemente 5 auf, wie nachfolgend noch erläutert wird. In dem Ausführungsbeispiel in 1 sind beispielsweise zwei magnetisch anisotrope Magnetelemente 5 vorgesehen, welche in Form von Hülsen hintereinander in axialer Richtung angeordnet sind. Der Rotor 4 kann aber auch nur ein magnetisch anisotropes Magnetelement oder mehr als zwei magnetisch anisotrope Magnetelemente aufweisen, welche in der ebenfalls magnetisch anisotropen Hülse 16 angeordnet sind.

Die Maschine 1 mit dem erfindungsgemäßen Rotor 4 bildet in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. den Antrieb eines zweistufigen Kompressors oder Verdichters. Der erfindungsgemäße Rotor ist aber weder auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen, oder Kompressoren bzw. Verdichter noch auf die spezielle Ausführungsform der elektrischen Maschine wie in 1 beschränkt, sondern kann bei jeder elektrischen Maschine eingesetzt werden, welche geeignet ist mit dem erfindungsgemäßen Rotor 4 ausgerüstet zu werden, darunter einem Motor oder Generator.

Die Laufräder 8 und 9 von beiden Verdichterstufen der elektrischen Maschine 1 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Motors in 1 angeordnet. Ihre Gegenstücke, die Gehäuse oder Voluten sind in 1 mit einer gestrichelten Linie angedeutet.

Wie in 1 gezeigt ist, weist der erfindungsgemäße Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 die zuvor genannte zweiteilige Welle 6 oder zweiteilige Motorwelle mit dem ersten Wellenteil 12 und dem zweiten Wellenteil 13 auf. Die beiden ersten und zweiten Wellenteile 12 und 13 sind in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich auf einer gemeinsamen Verbindungsstange 20 angeordnet aus einem nicht magnetischen Material, beispielsweise einem Kohlefaserverbundwerkstoff oder Stahl usw.. Die Längsachse der Verbindungstange 20 bildet in diesem Fall gleichzeitig auch die Längs- und Rotationsachse 21 der Welle 6 und ihrer Wellenteile 12, 13 und des dazwischen angeordneten Rotors 4. An dem jeweiligen äußeren Ende 22, 23 des ersten und zweiten Wellenteils 12 bzw. 13 ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils das Laufrad oder sog. der Impeller 8 bzw. 9 angeordnet.

In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, wie in den nachfolgenden 3 und 4 gezeigt ist, kann eine derartige Verbindungsstange 20, wie sie in 1 gezeigt ist, auch entfallen. Stattdessen können die beiden Wellenteile 12 und 13 und das wenigstens eine dazwischen angeordnete magnetisch anisotrope Magnetelemente 5 des Rotors 4 zumindest über die magnetisch anisotrope Hülse 16 fest miteinander verbunden werden.

Zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Rotors 4 für eine elektrische Maschine 1 sind zwischen den beiden inneren Enden 14, 15 der Wellenteile 12 und 13 die zuvor genannten ein oder mehreren Magnetelemente 5 radial um die Längsachse 21 des Rotors 4 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel in 1 sind die Magnetelemente 5 dabei entsprechend um die Verbindungsstange 20 und deren Längsachse angeordnet. Beispielsweise können ein oder mehrere Magnetelemente 5 als Stäbe oder Magnetstäbe radial um die Rotationsachse 21 des Rotors 4 bzw. wie in 2 angedeutet ist um die Verbindungsstange 20 angeordnet werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Magnetelemente 5 auch als Magnethülsen oder Magnetscheiben in axiale Richtung hintereinander auf der Rotationsachse 21 des Rotors 4 oder der Verbindungsstange 20 wie in 1 angeordnet werden. Die Magnetelemente 5 des erfindungsgemäßen Rotors 4 sind dabei, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird, magnetisch anisotrope Permanentmagnete, beispielsweise magnetisch anisotrope Permanentmagnete aus seltenen Erden und insbesondere magnetisch anisotrope Permanentmagnete aus einer geeigneten AlNiCo-Legierung.

Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Rotor 4 die Rotor-Verbindungshülse oder Hülse 16, z.B. eine zylindrische Hülse, auf, die sich zumindest über einen jeweiligen Abschnitt der inneren Enden 14, 15 des ersten und zweiten Wellenteils 12 und 13 und über die dazwischen angeordneten ein oder mehreren Magnetelemente 5 erstreckt. Die Hülse 16 dient dabei als radiale Aufnahme für das jeweilige Magnetelement 5 und ist, wie im Folgenden ebenfalls noch detaillierter beschrieben wird, magnetisch anisotrop.

Die Hülse 16 ist hierbei zumindest mit den beiden inneren Enden 14, 15 oder Endabschnitten der Wellenteile 12 und 13 der Welle 6 in 1 fest verbunden. Dazu ist die Hülse 16 beispielsweise auf das jeweilige innere Ende 14, 15 oder auf den inneren Endabschnitt des ersten und zweiten Wellenteils 12 und 13 aufgepresst oder mittels thermischen Schrumpfens daran befestigt. Die Erfindung ist jedoch auf die genannten Beispiele zum Befestigen der Hülse 16 an den Wellenteilen 12 und 13 nicht beschränkt. Es kann jede Form der Befestigung vorgesehen werden, welche geeignet ist die Hülse 16 an dem jeweiligen Wellenteil 12 bzw. 13 zu befestigen. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich der in den nachfolgenden 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele.

Außen um die Hülse 16 ist der Stator 2 mit seinen Statorwicklungen 3 angeordnet.

Wahlweise zusätzlich kann, wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt ist, ein elastisches Ausgleichselement 17 zwischen der Innenseite der Hülse 16 und der Außenseite des oder der Magnetelemente 5 vorgesehen sein, wobei das elastische Ausgleichselement 17 nicht magnetisch und vorzugsweise nicht elektrisch leitend ist. Das elastische Ausgleichselement 17 ist beispielsweise wenigstens eine elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, welche nicht magnetisch und vorzugsweise nicht elektrisch leitend ist. Als Material für das elastische Ausgleichselement 17 kann beispielsweise ein Harz verwendet werden, wobei das Harz als ein nicht magnetisches und nicht elektrisch leitendes Material in ausgehärtetem Zustand zumindest teilweise elastisch ist. Die Erfindung ist jedoch auf ein Harz als einem elastischen Material für das Ausgleichselement 17 nicht beschränkt. Es kann jedes andere elastische Material oder jede andere elastisch Materialkombination vorgesehen werden, welches bzw. welche nicht magnetisch ist bzw. sind, sowie vorzugsweise nicht elektrisch leitend ist bzw. sind, und geeignet ist bzw. sind das jeweilige Magnetelemente 5 und die Hülse 16 der elektrischen Maschine 1 zu verbinden.

Die elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, welche nicht magnetisch und vorzugsweise nicht elektrisch leitenden ist, weist elastische und dämpfende Eigenschaften auf. Des Weiteren sorgt die nicht elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht als eine mechanische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht für einen gleichmäßigen Kräfteausgleich bzw. für eine gleichmäßige Verteilung der Vorspannkraft der Hülse 16 auf die Magnetelemente 5 in radialer Richtung, um die durch die Magnetelemente 5 erzeugten Fliehkräfte beim Drehen der Welle 6 abzufangen. Die elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht kann bei der Montage beispielsweise in einem halbflüssigen Zustand auf der Innenseite der Hülse 16 und/oder der Außenseite der Magnetelemente 5 aufgebracht und z.B. nach einem Aufpressen der Hülse 16 thermisch behandelt werden, um auszuhärten. Die Wiedererweichungstemperatur des Materials der Ausgleichs- oder Verbindungsschicht ist dabei ausreichend hoch und insbesondere ausreichend höher als die maximale Betriebstemperatur der Magnetelemente 5 und der Hülse 16, so dass die Ausgleichs- oder Verbindungsschicht im Betrieb der elektrischen Maschine 1 nicht ungewollt weich wird. Das Vorsehen der elastischen Ausgleichs- oder Verbindungsschicht hat den Vorteil, dass sie auch einen Toleranzausgleich zwischen den hochtolerierten metallischen Elementen, hier insbesondere den Wellenteilen 12 und 13 und der Hülse 16, sowie den Magnetelementen 5 erlaubt, bei deren Fertigung entweder keine genauen Toleranzen möglich sind oder die Nachfolgeprozesse, wie z.B. Schleifen usw., sehr teuer oder unter Umständen sogar gesundheitsschädlich sind. Die Fliehkräfte der Magnetelemente 5 können durch das elastische Ausgleichselement 17, z.B. die in 1 gezeigten elastischen Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, in einem breiten Betriebsbereich der Drehzahl und der Temperatur neutralisiert bzw. geeignet kompensiert werden. Das elastische Ausgleichselement 17 ist zwischen der Außenseite des jeweiligen Magnetelements 5 und der Innenseite der Hülse 16 vorzugsweise nur so dick ausgebildet, dass es wie beschrieben, Fertigungstoleranzen sowie eine eventuelle unterschiedliche thermische Ausdehnung und eventuellen Unebenheiten bei den Magnetelementen 5 ausgleichen kann aber kein zu großer Spalt zwischen der Außenseite des jeweiligen Magnetelements 5 und der Innenseite der Hülse 16 gebildet wird, welche den magnetischen Fluss in der Richtung der Q-Achse beeinträchtigt.

Des Weiteren ist wahlweise zusätzlich eine Trägerplatte 18 als Anpressscheibe zwischen dem jeweiligen inneren Enden 14, 15 des Wellenteils 12 bzw. 13 und den gegenüberliegenden Enden der Magnetelemente 5 vorgesehen. Die Trägerplatten 18 werden dabei auf die in 1 gezeigte Verbindungsstange 20 aufgeschoben. Wie zuvor ausgeführt, kann eine derartige Verbindungsstange 20 auch bei anderen Ausführungsformen der Erfindung entfallen. In diesem Fall benötigt eine jeweilige Trägerplatte 18 keine zusätzliche Durchgangsöffnung zum Hindurchführen der Verbindungsstange.

Die Trägerplatten 18 an beiden Enden der Magnetelemente 5 dienen als axiale Aufnahmen für die Magnetelemente 5. Die Trägerplatten 18 als Anpressscheiben sind ebenfalls aus einem nicht magnetischen Material, z.B. einem Kohlefaserverbundwerkstoff oder Stahl usw.. Zwischen wenigstens einer der Trägerplatten 18 und dem zugeordneten Wellenteil 12 bzw. 13 und/oder zwischen wenigstens einer der Trägerplatten 18 und dem Ende des oder der zugeordneten Magnetelemente 5 kann wahlweise zusätzlich ebenfalls das zuvor beschriebene elastische Ausgleichselement 17, insbesondere die elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht vorgesehen werden, z.B. ein geeignetes Harz. Das elastische Ausgleichselemente 17, z.B. die elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, ist dabei nicht magnetisch und vorzugsweise nicht elektrisch leitend, wie ebenfalls zuvor bereits ausgeführt wurde.

Im Fallen einer segmentierten Bauweise der Magnetelemente 5, bei welcher beispielsweise wenigstens ein oder zwei Magnetelemente 5 z.B. in Form von Magnetstäben, radial um die Längsachse des Rotors 4 oder einen Außenumfangsabschnitt der gegebenenfalls vorhandenen Verbindungsstange 20 angeordnet werden, kann die Hülse 16 an ihrem Innenumfang beispielsweise mit einer nicht dargestellten umlaufenden Vertiefung, z.B. Nut, ausgebildet sein. In diesem Fall werden zunächst die einzelnen Magnetstäbe in die Hülse 16 eingeführt und in die Vertiefung, z.B. Nut eingesetzt. Die Magnetelemente 5 bilden dabei mit ihren Innenumfangsflächen eine Durchgangsöffnung, durch welche anschließend die Verbindungsstange 20 hindurchgeführt werden kann. Dabei kann die Vertiefung, z.B. Nut, auf ihrer Innenumfangsfläche und/oder die Magnetelemente 5 auf ihrer Außenumfangsfläche wahlweise zusätzlich mit dem elastischen Ausgleichselement 17 versehen sein. Die Trägerplatten 18 an den beiden Enden der Magnetelemente 5 sind im Falle der Vertiefung, z.B. Nut, ebenfalls segmentiert ausgebildet, um in die Vertiefung, z.B. Nut, an den beiden Enden der Magnetelemente 5 eingesetzt werden zu können.

In einer alternativen Ausführungsform können auch nur die Magnetelemente in der Vertiefung, z.B. Nut, ohne die Trägerplatten 18 oder bei zwei Trägerplatten nur eine Trägerplatte in der Vertiefung, z.B. Nut, aufgenommen werden. In diesem Fall kann die Trägerplatte 18, welche nicht in der Vertiefung, z.B. Nut, aufgenommen wird, stattdessen auch scheibenförmig ausgebildet sein und einen Außendurchmesser aufweisen, welcher an den Innendurchmesser der Hülse 16 angepasst ist, so dass die Trägerplatte 18 in die Hülse 16 eingeschoben und an dem zugeordneten Ende der Magnetelemente 5 außerhalb der Vertiefung, z.B. Nut, positioniert werden kann.

Bei wenigstens einem hülsenförmigen oder scheibenförmigen Magnetelement 5, wie in 1, kann zum Einschieben des Magnetelements 5 in die Hülse 16 die Hülse 16 zumindest auf einer Einführungsseite mit einem Innendurchmesser ausgebildet werden, welcher an den Außendurchmesser des hülsenförmiges oder scheibenförmiges Magnetelements 5 derart angepasst ist, dass das Magnetelement 5 in die Hülse 16 eingeschoben werden kann. Die Hülse 16 kann dabei entweder einen konstanten Innendurchmesser oder im Inneren mit einem Absatz ausgebildet sein, bis zu dem das Magnetelement 5 einschiebbar ist, wie in 1 und nachfolgender 4. Dabei kann das optionale elastische Ausgleichelement 17 auf der Innenumfangsfläche der Hülse 16 und/oder auf der Außenumfangsfläche des Magnetelements 5 zumindest im Bereich der Endposition des Magnetelements 5 innerhalb der Hülse 16 vorgesehen werden. Des Weiteren kann das elastische Ausgleichselement 17 zusätzlich oder alternativ auch zwischen dem innere Ende wenigstens eines der Wellenteile 12 und 13 und dem gegenüberliegenden Ende(n) des Magnetelements bzw. der Magnetelemente 5 vorgesehen sein. Falls zwischen dem inneren Ende wenigstens eines der Wellenteile 12 und 13 und dem gegenüberliegenden Ende(n) des Magnetelements 5 bzw. der Magnetelemente 5 eine Trägerplatte 18 vorgesehen ist, so kann zwischen dem inneren Ende des Wellenteils 12 bzw. 13 und der Trägerplatte 18 und/oder zwischen der Trägerplatte 18 und dem gegenüberliegenden Ende(n) des Magnetelements 5 bzw. der Magnetelemente 5 das elastische Ausgleichselement 17 vorgesehen sein.

Wie in 1 des Weiteren dargestellt ist, sind bei der elektrischen Maschine 1 z.B. Spannelemente 19 vorgesehen zum Verspannen der Wellenteile 12 und 13 und der dazwischen angeordneten Magnetelemente 5 und der Trägerplatte 18 des Rotors miteinander in axialer Richtung. Die Spannelemente 19 sind dabei in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. an den beiden äußeren Enden der Laufräder 8, 9 auf der Verbindungsstange 20 angeordnet und einstellbar, um eine geeignete Vorspannung einzustellen. Als Spannelemente 19 können z.B. Spannscheiben oder jede anderen geeigneten Spannelemente vorgesehen werden. Falls keine solche Verbindungsstange 20 vorgesehen ist, werden die Wellenteile 12 und 13 und der dazwischen angeordnete Rotor 4, wie zuvor beschrieben, beispielsweise zumindest durch die Hülse 16 miteinander verbunden. Des Weiteren können weitere oder andere Verbindungsmittel, Verbindungsverfahren, Kombinationen von Verbindungsmitteln und/oder Kombination von Verbindungsverfahren vorgesehen werden, welche geeignet sind zum Verbinden der beiden Wellenteile 12, 13 und des dazwischen angeordneten Rotors 4. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.

Die axialen Trägerplatten 18 sind an den Enden der Magnetelemente 5 derart angeordnet, dass durch die Spannelemente 19 in 1 eine entsprechend in axialer Richtung generierte und geleitete mechanische Vorspannung bereitgestellt werden kann, welche die Aufnahme und radiale Positionierung der Magnetelemente 5 gewährleistet.

Die in erster Linie für die Halterung und Positionierung der Magnetelemente 5 konzipierten axialen Trägerplatten 18 haben des Weiteren den Vorteil, da sie aus einem nicht magnetischen Material oder einer nicht magnetischen Materialkombination hergestellt sind, dass sie zusätzlich einen Teil des Streuflusses an beiden Rändern der Magnetelemente 5 abfangen. Dadurch gelangen die schnell rotierenden magnetischen Felder nicht in die nahe gelegenen stationären Konstruktionselemente der elektrischen Maschine 1. Hierdurch werden Zusatzverluste und die Erwärmung der elektrischen Maschine 1 reduziert. Die Trägerplatten 18 können beispielsweise aus einem nicht magnetischen Material oder einer nicht magnetischen Materialkombination hergestellt sein, wie z.B. aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff, Stahl oder aus einem anderen nicht magnetischen Metall oder nicht magnetischen Metalllegierung usw..

Die Welle 6 ist mittels Radiallagern 24 gelagert, welche auf jeweils einem der Wellenteile 12, 13 angeordnet sind.

Des Weiteren ist an einem Wellenteil, z.B. in 1 das zweite Wellenteil 13, ein Axiallager 25 vorgesehen. In 1 ist dabei die Rotationsscheibe des Axiallagers 25 dargestellt. Das Axiallager 25 ist beispielsweise ein herkömmliches Gaslager, z.B. ein dynamisches Gaslager. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein herkömmliches Gaslager als Axiallager beschränkt. Grundsätzlich kann jedes Axiallager eingesetzt werden, welches zur Lagerung des Wellenteils der elektrischen Maschine 1 geeignet ist.

Die beiden Laufräder 8, 9 sind fest mit der Verbindungsstange 20 der elektrischen Maschine und dem Rotor 4 durch die Spannelemente 19 verbunden, wie zuvor beschrieben wurde.

Die Passung zwischen der Verbindungsstange 20 und den Wellenteilen 12, 13 kann derart gewählt werden, dass eine relative Verschiebung zwischen der Verbindungsstange 20 und den Wellenteilen 12, 13 oder ein Schiebesitz der Wellenteile 12, 13 auf der Verbindungsstange 20 vorzugsweise im gesamten Temperaturbereich oder Betriebstemperaturbereich möglich ist.

Die Verbindungsstange 20 ist aus einem nicht magnetischen Material mit einer guten oder möglichst großen mechanischen Stabilität und Festigkeit und weist vorzugsweise einen möglichst niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Wie zuvor beschrieben kann die Verbindungsstange 20 beispielsweise aus einem Kohlfasermaterial, einem anderen geeigneten Faserverbundwerkstoff oder einem anderen geeigneten Metall, einschließlich einer geeigneten Metalllegierung, hergestellt sein oder dieses zumindest aufweisen. Die Erfindung ist aber nicht auf einen Faserverbundwerkstoff oder Kohlefasermaterial usw. für die Herstellung der Verbindungstange 20 beschränkt. Es kann jedes andere nicht magnetische Material oder nicht magnetische Materialkombination für die Verbindungsstange 20 eingesetzt werden, einschließlich ein geeignetes nicht magnetisches Metall bzw. eine nicht magnetische Metalllegierung, welche sich bei Wärme möglichst wenig ausdehnt und eine möglichst große mechanische Festigkeit und Stabilität aufweist.

In 2 ist eine Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Rotor 4 gemäß 1 mit seinen beiden Magnetelementen 5 und der Hülse 16 gezeigt. Die Verbindungsstange 20 ist dabei mit einer gestrichelten Linie angedeutet und kann auch entfallen, wie zuvor beschrieben wurde. Die Schnittdarstellung in 2 zeigt dabei einen Schnitt des Rotoraufbaus durch seinen aktiven Bereich, d.h. den Bereich der Hülse in welchem die beiden Magnetelemente 5 angeordnet sind. Dabei sind die Hauptfeldlinien 26 und auftretende Streufeldlinien 27 angedeutet, wie auch in nachfolgender 3.

Gemäß der Erfindung wird der Rotor 4 für die elektrische Maschine 1 als anisotrop oder magnetisch anisotrop ausgeführt. Die magnetische Anisotropie des Rotors 4 setzt sich dabei beispielsweise aus einer Material-Anisotropie und/oder einer Struktur-Anisotropie zusammen. Die Struktur-Anisotropie wird auch als Kristallanisotropie bezeichnet. Die effektiven geometrischen und magnetischen Luftspalte der elektrischen Maschine 1 werden dadurch kleiner. Dabei werden auch die Streuflüsse reduziert und das Hauptfeld der elektrischen Maschine 1 verstärkt.

Als Maßnahmen dazu wird die Hülse 16 aus einem magnetisch anisotropen Material ausgebildet, wie in 2 gezeigt ist, und dient als Schutzring für das jeweilige in der Hülse 16 aufgenommene magnetisch anisotrope Magnetelement 5.

In der Hülse 16 sind dabei beispielsweise zwei Magnetelemente 5 in Form von Magnetelementhülse in axialer Richtung hintereinander angeordnet, wobei in 2 der Schnitt dabei durch eine dieser Magnethülsen 5 verläuft. Wie zuvor mit Bezug auf 1 bereits beschrieben wurde, können die ein oder mehreren Magnetelemente 5 als Magnethülsen oder Magnetscheiben in axiale Richtung hintereinander auf der Längsachse 21 des Rotors 4 oder, falls vorhanden, der Verbindungsstange 20 angeordnet werden.

In einer alternativen Ausführungsform können, wie in 2 mit einer gepunkteten Linie gezeigt ist, in der Hülse 16 beispielsweise zwei Magnetelemente 5, z.B. in Form von zwei Magnetstäben, radial um die Längsachse 21 des Rotors 4 bzw. in 1 und 2 um die Verbindungsstange 20 angeordnet werden. Die zwei Magnetstäbe sind dabei zu der N-S-(Nordpol-Südpol) Achse der elektrischen Maschine 1 ausgerichtet, wie in 2 angedeutet ist der elektrischen Maschine 1. Diese N-S-Achse wird auch als D-Achse 28 der elektrischen Maschine 1 bezeichnet.

Falls keine durchgehende Verbindungsstange 20 vorgesehen ist können in einer weiteren alternativen Ausführungsform auch magnetisch anisotrope Magnetvollprofile vorgesehen werden, welche keine zusätzliche Durchgangsöffnung zum Hindurchführen einer Verbindungsstange benötigen. Die Magnetvollprofile können dabei z.B. als Magnetscheiben ohne eine Durchgangsöffnung ausgebildet sein usw., wie in nachfolgenden 3 und 4 angedeutet ist.

Die in 2 mit einer gestrichelten Linie angedeutete nicht magnetische Verbindungsstange 20 ist, wie zuvor beschrieben, bei einer elektrischen Maschine 1 mit dem erfindungsgemäßen Rotor 4 nicht unbedingt als durchgehende und sich dabei durch die Hülse 16 hindurcherstreckende Verbindungsstange 20 erforderlich, sondern kann auch unterbrochen bzw. in Form von zwei Verbindungsstangenstücken ausgebildet sein, welche jeweils mit dem zugeordneten Wellenstück verbunden sind. Stattdessen kann eine Verbindung der beiden Wellenteile der zweitgeteilten Welle 6 der elektrischen Maschine 1 dabei auch z.B. durch die Hülse 16 ohne die durchgehende Verbindungsstange 20 erfolgen und/oder durch jedes andere geeignete Verbindungselement, jede andere geeignete Kombination von Verbindungselementen, jedes andere geeignete Verbindungsverfahren, und/oder jede andere geeignete Kombination von Verbindungsverfahren usw..

Die Richtung der Anisotropie-Achse der magnetisch anisotropen Hülse 16 deckt sich beispielsweise mit oder soweit wie möglich mit der N-S-(Nordpol-Südpol)Achse der elektrischen Maschine 1. Diese N-S-Achse wird, wie zuvor beschrieben, auch als D-Achse 28 der elektrischen Maschine 1 bezeichnet. Senkrecht zu der N-S-Achse bzw. D-Achse 38 verläuft die sog. Q-Achse 29 der elektrischen Maschine 1, wie in 2 gezeigt ist.

Zur Reduktion des Streufeldes, welches mit Streufeldlinien 27 neben den Hauptfeldlinien 26 in 2 angedeutet ist, wird wenigstens ein Hohlraum 33 auf beiden Seiten der Magnethülse, zwischen der Innenseite der Hülse 16 und der Außenseite der in der Hülse 16 aufgenommenen Magnethülse als Magnetelement 5, erzeugt. Beispielsweise wird das in der Hülse 16 aufgenommene Magnetelement 5 zumindest in einem Abschnitt an seiner Außenseite derart ausgebildet, dass der genannte Hohlraum 33 zwischen der Außenseite des Magnetelements 5 und der Innenseite der Hülse 16 entsteht, wobei der jeweilige Hohlraum 33 vorzugsweise in der Q-Achse 29 der elektrischen Maschine 1 liegt. Der wenigstens eine Abschnitt an der Außenseite des Magnetelements 5 wird z.B. mit einer Vertiefung und/oder einer Abflachung 34 usw. versehen.

In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dazu beispielsweise ein Abschnitt der Außenseite des in der Hülse 16 aufgenommenen Magnetelements 5 abgeflacht, so dass ein Hohlraum 33 zwischen der abgeflachten Seite oder Abflachung 34 des Magnetelements 5 und der Innenseite der Hülse 16 entsteht.

Statt einer Magnethülse können ebenso beispielsweise die in 2 mit einer gepunkteten Linie angedeuteten zwei Magnetstäbe als Magnetelement vorgesehen werden. Auch die Magnetstäbe, sind an ihrer Außenseite jeweils mit einer Abflachung versehen, welche den Hohlraum bildet, wobei die beiden Hohlräume der Magnetstäbe, wie bei der Magnethülse insbesondere in der Q-Achse 29 liegen. Derartige Magnetstäbe werden, wie zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben wurde, dann eingesetzt, wenn die Hülse eine Nut als Aufnahme für die Magnetelemente 5 aufweist und die Magnetelemente 5 daher segmentiert ausgebildet werden müssen, um in die Aufnahme der Hülse eingesetzt werden zu können.

Die Hohlräume 33 zwischen den beiden Magnetelementen 5, z.B. Magnethülsen in den 1 und 2, und der Hülse 16 können mit Luft und/oder wahlweise zusätzlich mit einem Füllmaterial 35 zumindest teilweise oder vollständig ausgefüllt sein. Das Füllmaterial 35 ist dabei nicht magnetisch und vorzugsweise zusätzlich elastisch. Besonders bevorzugt ist das Füllmaterial außerdem thermisch leitend.

Als Füllmaterial 35 kann dabei grundsätzlich dasselbe Material, z.B. ein Harz, wie für die zuvor mit Bezug auf 1 beschriebene elastische Ausgleichs- und Verbindungsschicht verwendet werden, oder ein anderes Material, z.B. ein Faserverbundwerkstoff, wie ein Kohlefaserverbundwerkstoff, Kunststoff usw.. Die Erfindung ist dabei nicht auf ein Füllmaterial 35 in Form von Harz, Kunststoff oder einem Faserverbundwerkstoff als einem nicht magnetischen Material zum Ausfüllen des jeweiligen Hohlraums beschränkt. Es kann jedes andere nicht magnetische Material oder jede andere nicht magnetische Materialkombination als Füllmaterial 35 vorgesehen werden, welches für die elektrische Maschine 1 und zum teilweisen oder vollständigen Füllen des entsprechenden Hohlraums 33 zwischen dem jeweiligen Magnetelement 5 und der Hülse 16 der elektrischen Maschine 1 geeignet ist.

Die Hülse 16 als Schutzring kann beispielsweise, wie zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben wurde, aus einer AlNiCo-Legierung oder einer Eisen-Nickel-(Fe-Ni-)Legierung mit einer magnetischen Anisotropie, vorzugsweise einer möglichst stark ausgeprägten magnetischen Anisotropie, ausgebildet sein.

Die Bereiche der Hülse 16, beispielsweise in der Nähe der Magnetpole, d.h. des Nordpols (N) und des Südpols (S), können wahlweise zusätzlich separat chemisch und/oder thermisch behandelt werden, um die magnetische Anisotropie in diesem Bereich der Hülse 16 zu vergrößern.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Hülse 16 aus einem Magnetmaterial wie der zuvor genannten Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierung oder kurz AlNiCo-Legierung hergestellt werden. Ein solches Magnetmaterial aus einer AlNiCo-Legierung verfügt über eine hohe magnetische Remanenz, vergleichbar mit Seltene-Erden-Magneten und weist eine große magnetische Stabilität gegenüber Temperatureinflüssen auf. Des Weiteren sind Einsatztemperaturen von bis zu 500°C möglich. Das ist wichtig wegen der relativ großen lokalen Wirbelstromverluste in der Hülse 16 unmittelbar bei der Nutzung des Rotors innerhalb des Stators.

Die magnetisch anisotropen Magnetelemente 5 sind metallische Dauer- oder Permanentmagnete beispielsweise auf Basis einer AlNiCo-Legierung. Die Materialzusammensetzung der AlNiCo-Legierung weist dabei auf oder besteht aus Aluminium (Al), Nickel (Ni), Kobalt (Co), sowie Eisen (Fe), Kupfer (Cu) und Titan (Ti).

Die magnetische Anisotropie der Seltene Erden Magnete entsteht in der Regel durch den Fertigungsprozess, insbesondre bei den gesinterten Magneten.

Wie in 2 gezeigt ist, sind bei dem erfindungsgemäßen Rotor 4 und dessen Rotoraufbau beide magnetische Achsen, d.h. die zuvor genannte D-Achse und Q-Achse des jeweiligen magnetisch anisotropen Magnetelements 5 und die D-Achse und Q-Achse der magnetisch anisotropen Hülse 16, insbesondere zylindrischen Hülse, zumindest soweit wie möglich identisch oder vorzugsweise identisch. Die Hülse 16 kann aus einem magnetisch anisotropen Material gefertigt werden. Die magnetische Anisotropie der Hülse 16 verläuft in dem Fall nach der Montage der elektrischen Maschine 1 vorzugsweise in Richtung der D-Achse der elektrischen Maschine 1.

Der erfindungsgemäße Rotor 4 und dem entsprechend die elektrische Maschine 1 mit dem erfindungsgemäßen Rotoraufbau können wie im Folgenden anhand von zwei Beispielen erläutert wird, erzeugt werden. Die Erfindung ist jedoch auf diese Beispiele zur Erzeugung des Rotors und der elektrischen Maschine mit dem Rotor nicht beschränkt. Es kann jedes andere Verfahren oder Kombination von Verfahren vorgesehen werden, welches bzw. welche zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors und der elektrischen Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor geeignet ist.

Gemäß dem ersten Beispiel wird die Hülse 16 aus einem magnetisch anisotropen Material hergestellt, beispielsweise einem Magnetmaterial aus einer AlNiCo-Legierung, wie z.B. einer AlNiCo-Legierung mit einer Materialzusammensetzung bestehend aus oder zumindest aufweisend Aluminium (AL), Nickel (Ni) und Kobalt (Co), sowie Eisen (Fe), Kupfer (Cu) und Titan (Ti). Die Erfindung ist jedoch weder auf eine AlNiCo-Legierung noch auf die genannte Materialzusammensetzung der AlNiCo-Legierung als magnetisch anisotropem Material beschränkt. Es kann jedes anisotrope Material verwendet werden, welches zur Herstellung der Hülse 16 des Rotors der elektrischen Maschine geeignet ist.

Anschließend wird der Rotor 4 zusammengebaut. Dazu werden das wenigstens eine Magnetelement 5 in der Hülse 16 angeordnet und die mit der Hülse 16 gebildeten ein oder mehreren Hohlräume zwischen dem jeweiligen Magnetelement und der Innenseite der Hülse 16 mit dem zuvor beschriebenen Füllmaterial wahlweise zusätzlich zumindest teilweise gefüllt. Das wenigstens ein Magnetelement 5 ist dabei vorzugsweise derart in der Hülse 16 angeordnet, dass der jeweilige Hohlraum in der G-Achse der elektrischen Maschine liegt. Falls, wie zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben wurde, der Rotor 4 des Weiteren eine durchgehende Verbindungstange 20, wenigstens eine zusätzliche Trägerplatte 18 und/oder wenigstens ein elastisches Ausgleichselemente 17, insbesondere eine elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, aufweist, so erfolgt der Zusammenbau des Rotors 4 dem entsprechend mit diesem oder diesen zusätzlichen weiteren Komponenten. Wie zuvor mit Bezug auf 1 ausgeführt wurde sind die Verbindungsstange und die zusätzliche Trägerplatte, sowie das Ausgleichselemente, insbesondere die elastische Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, sowie das Füllmaterial 35 aus einem nicht magnetischen Material.

Der gesamte Rotor 4 kann nach der Verbindung aller Komponenten des Rotors 4, einschließlich der gegebenenfalls zuvor genannten zusätzlichen Komponenten des Rotors 4, magnetisiert werden. Anschließend wird der gesamte Rotor 4 in der elektrischen Maschine 1 montiert. Dabei sollte vorzugsweise gewährleistet werden, dass beispielsweise mittels einer spezielle Magnetisierungsvorrichtung oder einer nachfolgend genannten Montagevorrichtung, z.B. einem Montagering, ständig eine Magnetrückschluss um den Rotor 4 gewährleistet wird, insbesondere wenn die Magnetelement aus einer AlNiCo-Legierung hergestellt sind.

Die fertige Montage der elektrischen Maschine 1 erfolgt beispielsweise an einer Montagevorrichtung, die eine Entmagnetisierung des Rotors 4 und seiner aus einem anisotropen Material hergestellten Hülse 16, genauer einer Hülse aus der zuvor genannten AlNiCo-Legierung, 16 verhindert, insbesondere eine Entmagnetisierung des aktiven Bereichs der anisotropen Hülse 16 verhindert. In dem aktiven Bereich der Hülse 16 ist bei dem fertig montierten Rotor 4 das wenigstens eine Magnetelement 5 angeordnet. Der aktive Bereich ist dabei in dem Ausführungsbeispiel in nachfolgender 4 gezeigt. Die Bereiche der Hülse 16, die über die Magnetelemente 5 überstehen bzw. in denen die Magnetelemente 5 nicht angeordnet sind, wie in nachfolgender 4 gezeigt ist, bilden wiederum jeweils den passiven Bereich der Hülse 16.

Als Montagevorrichtung kann beispielsweise ein nicht dargestellter ferromagnetischer Montagering verwendet werden, welcher bei der Montage der elektrischen Maschine 1 erreicht, dass der Magnetkreis des zuvor magnetisierten Rotors 4 während der Montage stets geschlossen bleibt, und die Hülse 16 nicht ungewollte entmagnetisiert wird.

Wäre der Magnetkreis des Rotors 4 dagegen offen und nicht geschlossen, so käme es zu einer ungewollten Entmagnetisierung der Hülse 16 des Rotors 4, noch vor dem Einbau in die elektrische Maschine. Daher wird zunächst das wenigstens eine Magnetelement 5, welches z.B. aus der zuvor beschriebenen AlNiCo-Legierung hergestellt ist, zusammen mit der gegebenenfalls vorhandenen Verbindungsstange, der gegebenenfalls vorhandenen wenigstens einen zusätzlichen Trägerplatte, dem gegebenenfalls vorhandenen Füllmaterial und/oder dem gegebenenfalls vorhandenen wenigstens einen Ausgleichselement in der Hülse 16 vorgesehen oder angebracht.

Dabei wird vor, während oder nach dem Anbringen des wenigstens einen Magnetelements 5, sowie der zuvor aufgeführten gegebenenfalls vorhandenen weiteren Komponenten, d.h. der Verbindungsstange, Trägerplatte(n), Ausgleichselement(e), und/oder Füllmaterial, in der Hülse 16, der nicht dargestellte Montagering außen auf die Hülse 16 aufgeschoben. Wie zuvor ausgeführt wurde, sind die Verbindungsstange, Trägerplatt(e), Ausgleichselement(e), insbesondere die Ausgleich- oder Verbindungsschicht, sowie das Füllmaterial nicht magnetisch, d.h. aus einem nicht magnetischen Material hergestellt.

Die mit dem Montagering versehene Hülse 16 des zuvor magnetisierten Rotors mit den in der Hülse 16 vorgesehenen zuvor genannten Komponenten, wird anschließend innerhalb des Stators 2 der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Der Montagering hat dabei den Vorteil, dass er während der Montage des zuvor magnetisierten Rotors 4 erreicht, dass der Magnetkreis des Rotors 4 stets geschlossen ist und es dadurch zu keiner ungewollten Entmagnetisierung der Hülse 16 kommen kann.

Der Montagering kann nach dem Anordnen der Hülse 16 in dem Stator 2 abgezogen werden und anschließend die Hülse 16 mit den beiden Wellenteilen der zweiteiligen Welle der elektrischen Maschine 1 verbunden werden.

Nach der Montage kann sich das wenigstens eine in der Hülse 16 angeordnete Magnetelemente 5 aus der AlNiCo-Legierung vollkommen oder zumindest nahezu vollkommen entmagnetisieren, da der magnetische Kreis nun offen und dem entsprechend nicht mehr geschlossen ist. Der magnetische Kreis bleibt dabei automatisch geöffnet bzw. wird nicht geschlossen, da die zwei Wellenenden der elektrischen Maschine und gegebenenfalls vorhandene Trägerplatte(n) und/oder gegebenenfalls vorhandene Ausgleichselement(e) und/oder gegebenenfalls vorhandenes Füllmaterial, aus einem jeweils nicht magnetischen Material hergestellt sind, wie zuvor beschrieben wurde. Somit passiert die Entmagnetisierung des wenigstens einen Magnetelements 5 in der Hülse 16 automatisch aufgrund der zwei Wellenenden und gegebenenfalls dazwischen angeordneten Trägerplatte(n), sowie gegebenenfalls dazwischen angeordneten Ausgleichselemente(n) und dem gegebenenfalls vorgesehenen Füllmaterial.

Der erfindungsgemäße Rotor 4 und dem entsprechend die elektrische Maschine 1 mit dem erfindungsgemäßen Rotoraufbau können des Weiteren gemäß dem zweiten Beispiel folgendermaßen hergestellt werden.

Bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Hülse 16 ebenfalls aus einem magnetisch anisotropen Material, z.B. der zuvor genannten AlNiCo-Legierung, hergestellt und auf dem Rotor 4 montiert. Die Achse der magnetischen Anisotropie der Hülse 16 verläuft dabei vorzugsweise in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung der zuvor genannten D-Achse der elektrischen Maschine 1.

Bei der Montage der Hülse 16 auf dem Rotor 4, wird in die Hülse 16 das wenigstens eine Magnetelement 5, sowie gegebenenfalls vorhandene durchgehende Verbindungsstange, gegebenenfalls vorhandene Trägerplatte(n), gegebenenfalls vorhandene Ausgleichselement(e) und/oder gegebenenfalls vorhandenes Füllmaterial vorgesehen. Zur Befestigung des Rotors 4 an der elektrischen Maschine 1, wird die Hülse 16 mit den beiden Wellenteilen der elektrischen Maschine 1 verbunden, wie zuvor beispielhaft mit Bezug auf 1 beschrieben wurde.

Danach kann der gesamte Rotor 4 einer zusätzlichen geeigneten chemischen Behandlung und/oder thermischen Behandlung zur Verstärkung der magnetischen Anisotropie der Hülse 16 unterzogen werden. Jeder der hartmagnetischen Werkstoffe lässt sich bei einer Erhöhung seiner Temperatur entmagnetisieren. Seltene-Erden-Werkstoffe lassen sich bei niedrigen Temperaturen von z.B. ca. 220° C und AlNiCo-Legierungen z.B. bei 600–700 °C entmagnetisieren. Man kann nun eine thermische Behandlung oder geeignete Erwärmung beispielswiese lokale oder in einem gewünschten Bereich des Rotors 4, z.B. dessen aktiven Bereich, durchführen und zwar vorzugsweise nur in der Q-Achse der elektrischen Maschine 1. Auf diese Weise kann die Anisotropie verstärkt werden. Die lokale Erwärmung kann hierbei beispielsweise mit einem oder mehreren entsprechenden Wirbelstrom-Induktoren realisiert werden. Dabei wird die magnetische Anisotropie insbesondere in dem aktiven Bereich der Hülse 16 durch die chemische und/oder thermische Behandlung verstärkt. Anschließend erfolgt eine erneute Magnetisierung des gesamten Rotors 4, d.h. insbesondere der Hülse 16 und des darin angeordneten wenigstens einen Magnetelements 5.

Wie zuvor beschrieben wurde, werden die Hülse 16 und das wenigstens eine darin aufgenommene Magnetelement 5 als Komponenten des Rotors 4 aus einem magnetisch anisotropen Material, wie beispielsweise einer AlNiCo-Legierung, hergestellt. Derartige Komponenten des Rotors 4 aus einer AlNiCo-Legierung weisen sehr viele Vorteile auf. Permanentmagnete aus der zuvor beschriebenen AlNiCo-Legierung weisen eine hohe magnetische Remanenz und eine große magnetische Stabilität gegenüber Temperatureinflüssen von beispielsweise bis zu 500°C auf und verfügen über eine hohe Remanenz.

Solche Magnetelemente 5 aus einer AlNiCo-Legierung können mittels unterschiedlicher Verfahren hergestellt werden, z.B. mittels eines Gieß- oder Gussverfahrens, z.B. Feinguss oder Sandguss, oder eines Sinterverfahrens. Die Erfindung ist jedoch auf die genannten Verfahren zum Herstellen eines jeweiligen magnetisch anisotropen Magnetelements aus einem magnetisch anisotropen Material, insbesondere einer AlNiCo-Legierung, nicht beschränkt. Es kann jedes andere Verfahren oder jede andere Kombination von Verfahren vorgesehen werden, welches bzw. welche geeignet sind zur Herstellung des jeweiligen magnetisch anisotropen Magnetelements des erfindungsgemäßen Rotors.

Solche Magnetelemente können im Gussverfahren hergestellt werden, wobei dazu beispielsweise ein Vormaterial aus einer AlNiCo-Legierung geschmolzen und anschließend in eine Sandgussform oder Feingussform gegossen wird, zum Ausbilden des Magnetelements 5 des erfindungsgemäßen Rotors.

Bei dem Sinterverfahren wird bzw. werden als Ausgangsmaterial wenigstens ein Seltene-Erde Material oder mehrere Seltene-Erde Materialien zunächst pulverisiert. Im Falle von mehreren pulverisierten Seltene-Erden Materialien werden die Pulver miteinander gemischt und danach zu einem fertigen Formkörper verpresst. Daran anschließend wird der Formkörper unter Schutzgas oder im Vakuum bei Temperaturen von beispielsweise etwa 1300°C gesintert. Je nach Pressdichte und Sintertemperatur ist dabei eine Sinterschrumpfung von beispielsweise ca. 10% möglich. Durch eine anschließende Wärmebehandlung ist es möglich die Teil-Struktur des fertigen Magnetelements 5 weiter auszurichten. Eine anschließende weitere Bearbeitung des aus dem Formkörper erhaltenen Magnetelements 5 ist möglich, beispielsweise eine spanende Bearbeitung usw..

Die Eigenschaften solcher magnetisch anisotroper Magnetelemente 5 werden benutzt, um durch eine gezielte thermische Behandlung beispielsweise im Bereich des N-Pols und S-Pols von Wicklungssegmenten der aus einer AlNiCo-Legierung hergestellten Komponenten des zweipoligen Rotors die gewünschte magnetische Anisotropie zu erzeugen. Die 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Grundanordnung von elektromagnetisch aktiven Komponenten des erfindungsgemäßen Rotors 4. 3 zeigt dabei eine Seitenschnittansicht der elektrischen Maschine und ihres erfindungsgemäßen Rotors 4 und 4 eine Schnittansicht durch den aktiven Bereich 30 des Rotors 4 gemäß 3.

Die Ausführungsform der elektrischen Maschine 1 und ihres Rotors 4 in den 3 und 4 weist dabei im Wesentlichen denselben Aufbau auf, wie die elektrische Maschine und ihr Rotor in den 1 und 2, so dass hierzu auf die Beschreibung in den 1 und 2 Bezug genommen wird, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.

Die Ausführungsform der elektrischen Maschine 1 und ihres Rotors 4 in den 3 und 4 unterscheidet sich des Weiteren von dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die elektrische Maschine 1 keine durchgehende Verbindungsstange, wie in 1 und 2 aufweist. Dem entsprechend kann das in der magnetisch anisotropen Hülse 16 des Rotors 4 aufgenommene wenigstens eine magnetisch anisotrope Magnetelement 5 als Magnetvollprofil ausgebildet sein, z.B. als Zylinder mit zwei abgeflachten Abschnitten oder Abflachungen 34 an der Außenseiten, wie in 3 und 4 gezeigt ist, zur Ausbildung eines jeweiligen Hohlraums 33 mit der Innenseite der Hülse 16. Wie zuvor beschrieben kann der jeweilige Hohlraum 33 mit Luft oder zumindest teilweise mit dem zusätzlichen zuvor beschriebenen Füllmaterial 35 gefüllt sein. Des Weiteren sind die Hohlräume 33 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie in der Q-Achse 29 der elektrischen Maschine 1 liegen.

Wie zuvor mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben wurde, können in der magnetisch anisotropen Hülse 16 ein oder mehrere magnetisch anisotrope Magnetelemente 5 jeweils als Magnetstab radial um die Rotationsachse 21 des Rotors 4 und/oder als Magnethülse bzw. -scheibe in axialer Richtung der Hülse 16 und/oder als Magnetvollprofil ebenfalls in axialer Richtung der Hülse 16 angeordnet werden, wie in 3 und 4 für das eine zylindrische Magnetvollprofil angedeutet ist. Der aktive Bereich 30 und die beiden passiven Bereiche 31 des Rotors 4 sind in 3 angedeutet, sowie die beiden mit der Hülse 16 verbundenen Wellenteile 12, 13 der zweigeteilten Welle 6 der elektrischen Maschine.

Die Richtung der Anisotropie-Achse der magnetisch anisotropen Hülse 16 deckt sich dabei, wie zuvor in den 1 und 2, beispielsweise mit oder soweit wie möglich mit der N-S-(Nordpol-Südpol)Achse, d.h. D-Achse 28, der elektrischen Maschine 1. Senkrecht zu der N-S-Achse bzw. D-Achse 28 verläuft die sog. Q-Achse 29 der elektrischen Maschine 1, wie in 2 gezeigt ist.

Wie zuvor mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben wurde können das oder die in der Hülse 16 angeordnete Magnetelemente 5 radial und/oder diametral magnetisiert sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.

Wie in 3 gezeigt ist, weist die Hülse 16, wie zuvor in 1, z.B. einen Absatz an ihrer Innenseite auf, bis zudem das in 3 und 4 gezeigte Magnetelement 5 eingeführt werden kann. Ebenso kann die Hülse 16 auch mit einem konstanten Durchmesser oder alternativ mit einer Vertiefung, z.B. Nut 32, an ihrer Innenseite oder Innenumfang versehen sein, wie in 3 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. In diesem Fall ist, wie zuvor mit Bezug auf 1 ausgeführt wurde, eine segmentierte Bauweise des oder der in der Hülse 16 aufzunehmenden Magnetelemente 5 und gegebenenfalls wenigstens einen Trägerplatte erforderlich.

Dabei kann wahlweise zusätzlich, wie zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben wurde, des Weiteren an wenigstens einem Ende des Magnetelements 5 in 3 die zusätzliche nicht dargestellte Trägerplatte aus einem nicht magnetischen Material, z.B. Stahl oder einem Faserverbundwerkstoff, vorgesehen sein.

Des Weiteren ist zusätzlich in dem in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel das zuvor mit Bezug auf 1 beschriebene Ausgleichselement 17, hier eine Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, z.B. an beiden Enden des Magnetelements 5 vorgesehen. Die Ausgleichs- oder Verbindungsschicht als Ausgleichselement 17, ist wie zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben, aus nicht magnetischem und vorzugsweise elektrisch nicht leitenden Material, wie beispielsweise einem Harz, welches nach dem Aushärten zumindest noch teilweise elastisch ist. Als Material für die Ausgleich- oder Verbindungsschicht kann dasselbe Material wie für das Füllmaterial oder ein anderes Material als das Füllmaterial eingesetzt werden.

Die Ausgleichs- oder Verbindungsschicht als Ausgleichselement 17, hat elastische und dämpfende Eigenschaften und sorgt für einen Kräfteausgleich bzw. für eine gleichmäßige Verteilung der Vorspannkräfte von der Hülse auf die Magnetelemente in radialer Richtung, um Fliehkräfte abzufangen. Das Material dieser Schicht ist, wie zuvor ausgeführt, vorzugsweise elektrisch nicht leitend.

Gemäß der Erfindung werden auch, wie zuvor beschrieben, Beispiele für geeignete Verfahren zur Herstellung eines solchen permanentmagneterregten Rotors 4 für die elektrische Maschine 1, z.B. elektrische Hochgeschwindigkeitsmaschine, und die Reihenfolge ihrer Montage bereitgestellt.

Diese in den 3 und 4 gezeigte Konstruktion bildete dank der elastischen Eigenschaften der Ausgleichs- oder Verbindungsschicht auch einen Toleranzausgleich zwischen den hochtolerierten metallischen Elementen, d.h. den beiden Wellenteilen 12, 13 der zweigeteilten Welle 6 und der Hülse 16, und dem wenigstens einen Magnetelement 5. Dessen Fertigung entweder keine genauen Toleranzen ermöglichen oder die Nachfolgeprozesse wie z.B. Schleifen sehr teuer oder unter Umständen sogar gesundheitsschädlich oder umweltgefährdend sind. Die Fliehkräfte der jeweiligen Magnetelemente 5 in der Hülse 16 werden dadurch in einem breiten Betriebsbereich der Drehzahl und der Temperatur, insbesondere Betriebstemperatur, der elektrischen Maschine 1 neutralisiert bzw. geeignet kompensiert.

In 5 ist ein Flussdiagramm zur Herstellung der zuvor beispielhaft mit Bezug auf 1 bis 4 beschriebenen erfindungsgemäßen Rotoren 4 dargestellt.

Zur Herstellung des jeweiligen Rotors wird in einem ersten Schritt S1 die magnetisch anisotrope Hülse zur Aufnahme des wenigstens einen magnetisch anisotropen Magnetelements bereitgestellt. Das magnetisch anisotrope Magnetelement ist dabei derart ausgebildet, dass es zumindest in einem Abschnitt an seiner Außenseite mit der Innenseite der Hülse einen Hohlraum bildet, welcher mit Luft und oder einem zusätzlichen Füllmaterial zumindest teilweise ausgefüllt werden kann.

Dabei kann die Hülse an ihrem Innenumfang oder das jeweilige Magnetelement an seinem Außenumfang optional mit dem Ausgleichselement, insbesondere der Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, versehen werden, bevor das Magnetelement anschließend in die Hülse eingeführt wird.

In einem nächsten Schritt S2 wird das wenigstens eine Magnetelement in die Hülse eingeführt, dabei kann optional die erste von zwei Trägerplatten zuvor in die Hülse eingeführt werden, bevor anschließend das wenigstens eine Magnetelement in die Hülse eingesetzt wird.

Des Weiteren kann der wenigstens eine durch das jeweilige Magnetelement mit der Hülse gebildete Hohlraum zusätzlichen mit einem Füllmaterial zumindest teilweise oder vollständig ausgefüllt, wobei als Füllmaterial dasselbe oder ein anderes Materials als für die zuvor mit Bezug auf die 14 beschriebene Ausgleichs- oder Verbindungsschicht verwendet werden kann. Das Füllmaterial ist dabei, wie zuvor beschrieben, nicht magnetisch und vorzugsweise zusätzlich elastisch. Besonders bevorzugt ist das Füllmaterial außerdem thermisch leitend.

Als Füllmaterial kann dabei grundsätzlich dasselbe Material, z.B. ein Harz, wie für die zuvor mit Bezug auf 1 beschriebene elastische Ausgleichs- und Verbindungsschicht verwendet werden, oder ein anderes Material, z.B. ein Faserverbundwerkstoff, wie ein Kohlefaserverbundwerkstoff, Kunststoff usw..

In einem weiteren Schritt S3 werden, sofern vorgesehen, die Trägerplatten und/oder Ausgleichselemente, insbesondere in Form einer Ausgleichs- oder Verbindungsschicht, an den äußeren Enden der Magnetanordnung angeordnet. Wurde bereits eine der Trägerplatten in der Hülse positioniert, so wird lediglich die zweite verbleibende Trägerplatte ebenfalls in der Hülse angeordnet.

Falls vorgesehen, kann die Verbindungsstange im Anschluss an den Schritt S2 in die durch das wenigstens eine Magnetelement gebildete Durchführung und, falls bereits eingesetzt, durch die Öffnung der Trägerplatten hindurchgeführt werden. Ebenso kann erst im Anschluss an den Schritt S3 in einem Schritt S3* die Verbindungsstange durch die Öffnung der Trägerplatten und die Durchführung des wenigstens einen Magnetelements hindurchgeführt werden.

Die Hülse kann an ihrer Außenseite beispielsweise mit dem zusätzlichen Montagering versehen werden, wie zuvor ausgeführt wurde. Der Montagering kann dabei vor oder im Abschluss an einen der Schritte S1, S2, S3 oder S3* auf die Hülse aufgebracht werden.

In einem nächsten Schritt S4 kann die Hülse zunächst in dem Stator der elektrischen Maschine angeordnet und anschließend die beiden Wellenteile mit ihren inneren Enden in den zugeordneten Enden der Hülse befestigt werden oder umgekehrt. Die gegebenenfalls vorhandene Montagehülse wird dabei nach dem Anordnen der Hülse in dem Stator entfernt.

Falls keine Montagehülse verwendet wird, kann nach dem Zusammenbau des Rotors beispielsweise im Anschluss an den Schritt S3, S3* oder S4 eine wahlweise zusätzliche chemische Behandlung und/oder thermische Behandlung des Rotors erfolgen, um die magnetische Anisotropie des Rotors in dessen aktiven Bereich zu verstärken. In einem darauffolgenden Schritt S4* erfolgt in diesem Fall eine erneute Magnetisierung des gesamten Rotors und ein Verbinden des Rotors mit den beiden Wellenteilen in Schritt S4.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere können die zuvor anhand der 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, insbesondere einzelne Merkmale davon.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 4433261 A [0003]