Elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, um¬ fassend einen sich um eine Achse drehenden Läufer und einen Stator, welcher einen Satz mit einer Vielzahl von um die Achse herum in gleichen Winkelabständen angeordneten, C-förmigen Polelementen umfaßt, von denen jedes mit einem Basissteg und zwei von diesem abstehenden Polfingern eine Statorwicklung umgreift und einen Magnetfeldlinienverlauf erzeugt, welcher ungefähr parallel zu einer Ebene einer durch die Achse hindurchgehenden Ebenenschar ausgerichtet ist.

Derartige elektrische Maschinen sind beispielsweise aus der DE-OS 35 36 538 oder der DE-QS 39 27 454 bekannt.

Die bekannten Lösungen zeigen jedoch keine kommerziell zu fertigenden Lösungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elek¬ trische Maschine der gattungsgemäßen Art, zu schaffen die bei ausreichend stabilem Aufbau kostengünstig zu fertigen ist.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Maschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polemente als Einzelelemente in eine um die Achse in Azimutalrichtung umlaufende Ausnehmung eines Stator¬ trägers eingesetzt sind und daß die Polelemente in der Ausnehmung durch eine Klebemasse fixiert sind.

Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird die Möglichkeit geschaffen, die elektrische Maschine der gattungsgemäßen Art bei guter Stabilität und Genauigkeit kostengünstig zu fertigen, da die Ausnehmung in den Statorträger einfach einzubringen ist und eine Fixierung der Polelemente durch die Klebemasse ebenfalls keine aufwendigen Fertigungs¬ schritte erfordert.

Da die Polelemente bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine vorzugsweise mit Zwischenräumen zueinander ange¬ ordnet sind, hat es sich als besonders vorteilhaft erwie¬ sen, wenn die Polelemente in Azimutalrichtung durch zwi¬ schen den Basisstegen der Polelemente liegende Basisstütz¬ elemente gegeneinander fixiert sind. Das Vorsehen derarti¬ ger Basisstützelemente hat den großen Vorteil, daß die Polelemente untereinander in Azimutalrichtung versteift werden können.

Da insbesondere bei der erfindungsgemäßen Lösung die durch den Magnetfeldlinienverlauf auf die Polelemente wirkenden Kräfte im Bereich der Polfinger auftreten, ist es alter¬ nativ oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Lö¬ sung ferner vorteilhaft, wenn die Polelemeηte durch zwi¬ schen aufeinanderfolgenden Polfingern angeordnete Finger¬ stützelemente gegeneinander abgestützt sind, wobei insbe¬ sondere die Fingerstützelemente im Bereich eines vorderen, den Basissteg abgewandten Endes der Polfinger angeordnet sind. Dadurch erfolgt ebenfalls eine AbStützung der Pol¬ elemente in azimutaler Richtung relativ zueinander, so daß die Polelemente zusammen mit den Fingerstützelementen eine in sich in azimutaler Richtung stabile Einheit bilden.

Insbesondere vorteilhaft wirkt sich das Vorsehen von Basisstützelementen und/oder Fingerstützelementen auf die Verankerung der Polelemente in dem Statorträger auf, da diese Verankerung nur noch einen Teil der auf die Polele¬ mente wirkenden Kräfte aufnehmen muß, da der andere Teil durch die Basisstützelemente und/oder Fingerstützelemente abgefangen ist. Insbesondere beim Vorsehen derartiger Stützelemente ist daher die Fixierung der Polelemente in der Ausnehmung mittels der Klebemasse für einen stabilen Aufbau der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine aus¬ reichend.

Hinsichtlich der Ausbildung der Stützelemente wurden bis¬ lang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß jedes Stützelement eine ausgehärtete Vergußmasse umfaßt. Im einfachsten Fall sind daher die Stützelemente allein aus einer Vergußmasse hergestellt. Eine derartige Vergu߬ masse ist beispielsweise eine Polymermasse, wie Polymer¬ beton, oder ein Harz, wie Gießharz oder Träufelharz. Alternativ dazu kann die Vergußmasse beispielsweise auch eine Metallegierung, vorzugsweise eine niedrig schmelzende Metallegierung, beispielsweise eine Wismutlegierung, sein, die in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Polele¬ menten eingebracht ist.

Insbesondere beim Vorsehen einer Vergußmasse hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn jedes Stützelement einen in Zwischenräumen zwischen den Polelementen angeordneten und von der Vergußmasse im fließfähigen Zustand durchsetzten

Haltekörper aufweist. Ein derartiger Haltekörper bietet den Vorteil, daß die Vergußmasse vom Haltekörper im flie߬ fähigen Zustand aufgenommen und gehalten, d.h. also an einem Weiterfließen gehindert wird.

Vorzugsweise ist dabei der Haltekörper porös ausgebildet. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Haltekörper elastisch ist und sich somit exakt in die Zwischenräume zwischen den Polelementen einpassen läßt.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht dabei vor, daß der Haltekörper aus Fasermaterial, insbesondere aus Filz, ist.. Im Fall eines derartigen Haltekörpers ist vorzugs¬ weise ein Versteifen des Haltekörpers mit einem Gießharz oder einem Träufelharz als Vergußmasse vorgesehen.

Bei der Anordnung der Stützelemente ist es ferner vorteil¬ haft, wenn diese an den Polelementen formschlüssig gegen eine Bewegung in radialer Richtung gesichert sind. Dies läßt sich beispielsweise durch einen aus der Vergußmasse geformten Vorsprung realisieren, welcher in eine Ausneh¬ mung in den Polelementen eingreift.

Hinsichtlich der Ausbildung der Ausnehmimg wurden im Zu¬ sammenhang mit der bisherigen Erläuterung des vorteil¬ haften Ausführungsbeispiels keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Art der Ausnehmung vor, daß diese zwei sich in Azimutalrichtung zur Achse erstreckende und einander zugewandte Seitenwände aufweist, zwischen

denen die Vergußmasse liegt. Durch eine derartige Art der Ausnehmung läßt sich einerseits das Einbringen der Vergu߬ masse erleichtern und andererseits die Vergußmasse stabi¬ lisieren.

Vorzugsweise ist bei einem derartigen Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Polelemente zwischen den Seitenwänden der Ausnehmung sitzen und von diesen gegen eine Bewegung quer zur Azimutalrichtung fixiert sind. Diese Art der Aus¬ bildung der Ausnehmung schafft eine zusätzliche Verstei¬ fung und vorteilhafte Abstützung der Polelemente gegen in radialer Richtung zur Achse wirkende Kräfte, so daß diese Kräfte beispielsweise nicht von den Stützelementen aufge¬ nommen werden müssen.

Die Ausnehmung könnte prinzipiell durch die beiden Seiten¬ wände definiert sein. Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Ausnehmung einen sich zwischen den Seitenwänden erstreckenden Boden aufweist, welcher ebenfalls dazu dient, die Vergußmasse zwischen sich und den Seitenwänden aufzunehmen.

Eine besonders stabile Version der erfindungsgemäßen Lö¬ sung sieht vor, daß die Polelemente mit ihrem Basissteg auf dem Boden sitzen, so daß der Boden eine zusätzliche Abstützung gegen in axialer Richtung wirkende Kräfte und zusätzlich eine Abstützung gegen Kippkräfte bildet, wenn die Polelemente mit ihren Basisstegen vollflächig auf dem Boden aufliegen.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung «der erfin¬ dungsgemäßen Lösung wurde lediglich davon ausgegangen, daß die Polelemente in der Ausnehmung mit

einer als Klebemasse dienenden Vergußmasse fixiert sind. Eine derartige Vergußmasse schafft den zusätzlichen Vor¬ teil, die Polelemente möglichst steif in der Ausnehmung zu fixieren.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Polelemente mit ihrem Basissteg in die die Ausnehmung im wesentlichen ausfüllende Vergußmasse eingebettet sind. Damit ist eine besonders steife Fixierung der Polelemente in dem Stator¬ träger gewährleistet.

Um die Polelemente in dem Statorträger in genau definier¬ ten Positionen insbesondere genau definierten Winkelab¬ ständen ausgerichtet zu fixieren und insbesondere in für diese vorgesehenen Positionen zu halten, ist ergänzend oder alternativ zu den bisher erläuterten Ausführungsbei- spielen vorgesehen, daß die Polelernente durch Positionier¬ ringe in gleichen Winkelabständen ausgerichtet am Stator¬ träger gehalten sind.

Derartige Positionierringe können einerseits Teile des Statorträgers sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Positionierringe am Statorträger montierbar sind, so daß eine Herstellung der Positionierringe unabhängig von dem Statorträger und der Ausnehmung im Statorträger möglich ist und diese nachträglich am Statorträger mon¬ tiert werden.

Eine eindeutige Ausrichtung der Polelemente durch die Positionierringe läßt sich insbesondere dadurch vorteil¬ haft erreichen, daß die Positionierringe jedes Polelement

in Azimutalrichtung zwischen zwei Vorsprüngen fixieren. Dies stellt die konstruktiv einfachste und insbesondere auch herstellungstechnisch kostengünstigste Lösung für die Ausbildung der Positionierringe dar.

Im einfachsten Fall könnte es ausreichend sein, wenn ein Positionierring vorgesehen ist, noch vorteilhafter jedoch ist es, wenn zwei im Abstand voneinander angeordnete Posi¬ tionierringe vorgesehen sind.

Eine besonders zweckmäßige Wirkung der Positionierringe ist dann gegeben, wenn diese auf gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung angeordnet sind.

Hinsichtlich der Ausrichtung und der Ausbildung der Pol¬ finger wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläu¬ terung einzelner vorteilhafter Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So ist es beispielsweise im Rah¬ men der erfindungsgemäßen Lösung denkbar, die Polfinger entsprechend der Lehre der DE-OS 35 36 538 oder der DE-OS 39 27 454 anzuordnen. Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn sich die Polfinger ungefähr parallel zur Achse er¬ strecken.

In diesem Fall sieht eine hinsichtlich des Zusammenbaus und der späteren Stabilität günstige Lösung vor, daß die Polelemente in Richtung parallel zur Achse in die Ausneh¬ mung eingesetzt sind.

Konstruktiv besonders einfache Herstellungsbedingungen er¬ geben sich dann, wenn die Seitenwände der Ausnehmung auf

Zylinderflächen zur Achse liegen, die einerseits eine genaue radiale Positionierung der Polelemente ermöglichen und andererseits einfach herstellbar sind.

Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Boden der Ausnehmung in einer Ebene liegt, wobei sich die Ebene insbesondere quer zur Achse erstreckt.

Hinsichtlich der Baugröße und der Kraftwirkung ergeben sich besonders vorteilhafte Verhältnisse dann, wenn sich der Statorträger in radialer Richtung zur Achse erstreckt und die Ausnehmung aufweist.

Zweckmäßigerweise ist dabei der Statorträger so ausgebil¬ det, daß er ein Lagerschild für eine Lagerung des Läufers bildet, so daß wiederum in einfacher Weise eine definierte Ausrichtung der Polelemente relativ zum Läufer gewähr¬ leistet ist, die insbesondere wenig verformungsempfindlich ist und eine hohe Steifigkeit gewährleistet, so daß an¬ dererseits ein Luftspalt zwischen dem Läufer und den Pol¬ elementen relativ gering gehalten werden kann.

Als besonders zweckmäßig hat es sich ferner erwiesen, wenn die den Statorträger bildenden Lagerschilde Teil eines Gehäuses sind und insbesondere durch einen sich zwischen den Lagerschilden erstreckenden Gehäusemantel relativ zueinander stabilisiert sind. Damit ist zusätzlich zur stabilen und steifen Anordnung der Polelemente noch

gleichzeitig ein Gehäuse für die erfindungsgemäße elek¬ trische Maschine geschaffen, so daß diese Lösung hinsicht¬ lich der kostengünstigen Herstellbarkeit besondere Vor¬ teile bietet.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung eines ein¬ zelnen Ausführungsbeispiels wurde stets davon ausgegangen, daß mindestens ein Satz von Polelementen vorgesehen ist; besonders vorteilhaft im Hinblick auf ein höheres Dreh¬ moment ist es, wenn mehrere Sätze von Polelementen vorge¬ sehen sind.

Konstruktiv einfach läßt sich dies besonders dann reali¬ sieren, wenn sich die Polfinger der Polelemente aus unter¬ schiedlichen Sätzen parallel zueinander erstrecken.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen elektrischen Maschine sieht vor, daß jeweils ein Satz von Polelementen auf einander gegenüberliegenden Statorträgern angeordnet ist und insbesondere die Pol¬ finger aufeinander zu gerichtet sind.

Noch vorteilhafter ist es, insbesondere zum Erreichen eines möglichst großen Drehmoments, wenn die Polelemente E-förmig ausgebildet sind, so daß ein Satz E-förmiger Pol¬ elemente zwei Sätze C-förmiger Polelemente umfaßt.

Hinsichtlich des Aufbaus der Polelemente wurden im Zusam¬ menhang mit dem bisherigen Ausführungsbeispiel keine

näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Aus¬ führungsbeispiel vor, daß die Polelemente aus Blechpaketen aufgebaut sind, wobei vorzugsweise die Blechpakete in Azi¬ mutalrichtung gestapelte Bleche aufweisen.

Besonders zweckmäßig ist es hinsichtlich der kosten¬ günstigen Herstellbarkeit der Blechpakete, wenn die Blechpakete aus einer vorgegebenen Zahl gleichförmiger Bleche aufgebaut sind, d.h., daß jedes Blechpaket die gleiche Zahl identischer Bleche aufweist.

Die Bleche selbst können übliches, für elektrische Ma¬ schinen verwendetes Weicheisenmaterial umfassen.

Eine vorteilhafte Alternative stellt die Verwendung von Blechen aus metallischen Gläsern dar, da diese im vor¬ liegenden Fall vorteilhaftere Eigenschaften aufweisen.

Alternativ zum Aufbau der Polelemente aus Blechen sieht eine weitere erfindungsgemäße Lösung vor, daß die Polele¬ mente aus Eisenpulver hergestellt sind, d.h., daß der gesamte Körper der Polelemente aus Eisenpulver hergestellt ist.

Alternativ dazu sieht ein weiteres Ausführungsbeispiel vor, daß die Polelemente aus einem gesinterten Material hergestellt sind.

Bei der bisherigen Beschreibung einzelner vorteilhafter Ausführungsbeispiele wurde nicht mehr darauf eingegangen, wie die Ausnehmung im Statorträger angeordnet sein soll.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Statorträger ein in sich steifes Teil ist, welches über eine mechanisch steife Verbindung, wie z.B. die Ver¬ gußmasse, die Polelemente trägt.

Hinsichtlich der Übertragung von Schwingungen ist es je¬ doch besonders vorteilhaft, wenn die Polelemente elastisch gelagert sind. Dies ist beispielsweise durch eine ela¬ stische Verankerung der Polelemente am Statorträger mög¬ lich.

Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die die Polelemente aufnehmende Ausnehmung in einem Haltering angeordnet ist und der Haltering an einem Statorständer elastisch gela¬ gert ist. Somit bildet ein Satz von Polelementen mitsamt dem um die Achse umlaufenden Haltering eine in sich steife Einheit und diese in sich steife Einheit ist ihrerseits elastisch an dem Statorständer gelagert. Die elastische Lagerung ist dabei ausreichend, um die im Bereich der Pol- elemente auftretenden Schwingungen zu dämpfen und in mög¬ lichst geringem Maße an den Statorträger weiterzugeben. Andererseits bietet die in sich steife Einheit aus Polele¬ menten und Haltering den Vorteil, daß die Polelemente selbst mit ausreichender Steifigkeit fixiert sind und die elastische Verbindung zum Stator mit dem Statorträger nicht zu einer zu großen Beweglichkeit der Polelemente führt, die wiederum den Nachteil hat, daß ein Luftspalt zwischen den Polelementen und dem Läufer unter Berücksich¬ tigung der Beweglichkeit der Polelemente vergrößert werden müßte.

Eine besonders vorteilhafte Fixierung des Halterings an dem Statorständer ist dann gegeben, wenn der Haltering auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch elastische Elemente an dem Statorständer gelagert ist, so daß trotz elastischer Lagerung eine ausreichend steife Verbindung zwischen Haltering und Statorständer erfolgt.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht dabei vor, daß der Haltering zwischen zwei zylindermantel- förmig oder kegelmantelförmig um die Achse herum verlau¬ fenden Lagerwänden elastisch gehalten ist.

Ein weiteres zweckmäßiges Ausführungsbeispiel sieht vor, daß der Haltering in einer Lagerausnehmung im Stator¬ ständer elastisch gelagert ist.

Beispielsweise sind als elastische Elemente Gummiringe vorgesehen, welche mit dem Haltering und dem Statorträger verklebt werden oder auf entsprechende Flächen aufvulkani¬ siert sind.

Hinsichtlich der Ausbildung des Läufers und der Ausbildung von Magnetkreiselementen des Läufers wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denk¬ bar, wenn die Polelemente mit ihren Polfingern auf die Magnetkreiselemente des Läufers weisen wie dies beispiels¬ weise bei den Magnetkreiselementen gemäß der DE-OS 39 27 454 ist.

Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn zwischen den Pol¬ fingern der Polemente im Anschluß an die Statorwicklung ein freier Polnutabschnitt angeordnet ist, in welchen Magnetkreiselemente des Läufers aufeinanderfolgend posi¬ tionierbar sind.

Eine derartige Anordnung der Magnetkreiselemente des Läu¬ fers hat den Vorteil, daß die Magnetkreiselemente mit möglichst geringen Momenten quer zu einer Drehbewegung des Läufers auf diesen wirken.

Hinsichtlich der Ausbildung der Magnetkreiselemente sind ebenfalls unterschiedliche Varianten denkbar. Beispiels¬ weise ist es denkbar, die Magnetkreiselemente aus Eisen¬ pulver oder einem gesinterten Material oder einer Ferro- keramik herzustellen.

Eine vorteilhafte Variante sieht vor, daß die Magnetkreis¬ elemente des Läufers in Form von Blechpaketen ausgebildet sind.

Vorzugsweise sind die Blechpakete so ausgebildet, daß sie in Richtung der Achse des Läufers gestapelte Bleche auf¬ weisen.

Vorzugsweise sind derartige Bleche konventionelle im Elektromotorenbau verwendete Weicheisenbleche.

Aufgrund der Anordnung der Magnetkreiselemente zwischen den Polfingern und der dadurch bedingten kleinen Baugröße ist es aber andererseits denkbar, als Bleche metallische Gläser zu verwenden.

Alle Bleche der Pakete sind dabei vorzugsweise gegenein¬ ander isoliert.

Hinsichtlich der Anordnung der Magnetkreiselemente am Läufer wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläute¬ rung einzelner Ausführungsbeispiele ebenfalls keine wei¬ teren Angaben gemacht.

Die Magnetkreiselemente könnten beispielsweise durch einen durchgehenden, um die Achse des Läufers geschlossenen um¬ laufenden Ring gebildet sein, wobei in diesem Fall eine magnetische Unsymmetrie zwischen den aufeinanderfolgenden Magnetkreiselementen durch einen zwischen diesen liegenden vergrößerten Luftspalt geschaffen wird.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Läufer eine Vielzahl von von dem Magnetfeldlinienverlauf der Polele¬ mente durchsetzbaren, einzelnen und in Azimutalrichtung aufeinanderfolgenden Magnetkreiselementen aufweist, wobei insbesondere die Zahl der Magnetkreiselemente eines Satzes der Zahl der Polelemente des entsprechenden Satzes ent¬ spricht.

Das Vorsehen einzelner Magnetkreiselemente im Gegensatz zu einem um die Achse umlaufenden geschlossenen Ring aus einem einheitlichen Material ist darin zu sehen, daß diese einerseits hinsichtlich des teuren, für die Magnetkreis¬ elemente erforderlichen Materials materialsparend sind und andererseits die Möglichkeit besteht, Wärmeausdehnungen einfacher zu beherrschen.

Besonders vorteilhaft ist es, beim Vorsehen einzelner Magnetkreiselemente, wenn zwischen aufeinanderfolgenden Magnetkreiselementen jeweils eine Lücke hinsichtlich der magnetischen Leitfähigkeit vorgesehen ist. Diese Lösung erlaubt eine maximale Variation der magnetischen Leit¬ fähigkeit zwischen aufeinanderfolgenden Magnetkreisele¬ menten und somit eine Optimierung der Funktion der erfin¬ dungsgemäßen elektrischen Maschine.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Lücke in Azi¬ mutalrichtung eine Ausdehnung aufweist, welche mindestens die Hälfte der Ausdehnung eines der Magnetkreiselemente in Azimutalrichtung beträgt.

Ein weiteresvorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß in den Lücken zwischen den Magnetkreiselementen Zwischenstücke angeordnet sind.

Um in den Lücken zwischen aufeinanderfolgenden Magnet- kreiselementen das Streufeld möglichst stark zu unter¬ drücken, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Zwischen¬ stücke aus einem streufeldabschirmenden Material herge¬ stellt sind. Dies ist vorzugsweise eine gut elektrisch leitendes Material, welches durch die Ausbildung von Wirbelströmen das Streufeld im Bereich der Lücken unter¬ drückt.

Ferner sind vorteilhafterweise die Zwischenstücke aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, um zu erreichen, daß durch das Streufeld in den Zwischenstücken

Wirbelströme mit möglichst geringen Verlusten erzielt werden, die zu einer erwünschten weiteren Abdämpfung des Streufelds führen.

Die Zwischenstücke sind dabei vorzugsweise aus einem magnetisch nicht leitenden Material ausgebildet, um eine möglichst große Schwankung des magnetischen Leitwerts zwischen den Zwischenstücken und den Magnetkreiselementen zu erreichen.

Zweckmäßigerweise sind die Zwischenstücke so geformt, daß sie an den Magnetkreiselementen formschlüssig anliegen und damit die Magnetkreiselemente formschlüssig am Läufer fixieren.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zwischenstücke einen mittigen Bereich der Magnetkreiselemente form¬ schlüssig fixieren und sich somit die Magnetkreiselemente in radialer Richtung über die Zwischenstücke hinaus er¬ strecken. Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, daß die Zwischenstücke die Magnetkreiselemente ebenfalls gegen eine Drehung um eine zur Achse des Läufers parallele Achse formschlüssig fixieren.

Hinsichtlich der Anordnung der Magnetkreiselemente und der Zwischenstücke wurden bislang ebenfalls keine näheren An¬ gaben gemacht.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Zwischenstücke auf einem die Magnetkreiselemente tra¬ genden Läuferkörper sitzen.

Die Zwischenstücke könnten dabei ihrerseits durch Verbin¬ dungselemente mit dem Läuferring verbunden sein. Noch vor¬ teilhafter ist es jedoch, wenn die Zwischenstücke ein¬ stückig an den Läuferkörper angeformt sind.

Bislang wurde nichts über die Kühlung der Magnetkreisele¬ mente ausgesagt. Eine besonders gute Kühlwirkung der Magnetkreiselemente läßt sich dadurch erreichen, wenn die Zwischenstücke thermisch an die Magnetkreiselemente ange¬ koppelt sind. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch ein Ausgießen von Spalten zwischen den Zwischenstücken und den Magnetkreiselementen, beispielsweise mit einer Vergußmasse.

Hinsichtlich der Ausbildung der Zwischenstücke relativ zu den Magnetkreiselementen wurden keine näheren Angaben gemacht.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß sich die Zwischen¬ stücke in Richtung der Magnetkreiselemente über die selbe Distanz wie die Magnetkreiselemente erstrecken. Vorzugs¬ weise erstrecken sich die Magnetkreiselemente in einer Richtung parallel zur Achse des Läufers, so daß sich auch die Zwischenstücke zwischen den Magnetkreiselementen in dieser Richtung erstrecken.

Bezüglich der Ausbildung des Läufers wurden bislang eben¬ falls keine näheren Angaben gemacht.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Läufer eine den Läuferring tragende Läuferscheibe um¬ faßt.

Insbesondere bei auf gegenüberliegenden Seiten des Läufers angeordneten Polelementen ist vorgesehen, daß die Läufer¬ scheibe auf gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Läu¬ ferring trägt.

Im Rahmen der bisherigen Beschreibung einzelner Ausfüh¬ rungsbeispiele wurde primär darauf abgestellt, wie eine elektrische Maschine mit einem einzigen Satz von C-för¬ migen Polelementen und diesen zugeordneten Magnetkreisele¬ menten arbeitet. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, ins¬ besondere hinsichtlich einer möglichst großen Leistung und eines möglichst gleichmäßigen Drehmoments, wenn die elek¬ trische Maschine mehrere Motoreinheiten mit jeweils einem Satz von C-förmigen Polelementen und einem diesem zuge¬ ordneten Satz von Magnetkreiselementen umfaßt.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich eines möglichst gleich¬ mäßigen Rundlaufs ist es dabei, wenn die Polelemente und die Magnetkreiselemente unterschiedlicher Motoreinheiten so in der elektrischen Maschine angeordnet sind, daß die Motoreinheiten eine Folge von mit konstanter Phasenver¬ schiebung zwischen aufeinanderfolgenden Motoreinheiten arbeitender Motoreinhei^en bildet, das heißt, daß zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Motoreinheiten eine Phasenverschiebung besteht, die 2TT geteilt durch die Zahl der Motoreinheiten der elektrischen Maschine entspricht.

Konstruktive Vorteile hinsichtlich des Aufbaus einer der¬ artigen elektrischen Maschine ergeben sich dann, wenn die Magnetkreiselemente unterschiedlicher Motoreinheiten an

dem Läufer mit einem Winkelversatz relativ zueinander an¬ geordnet sind, da dies erlaubt, die diesen Magnetkreisele¬ menten zugeordneten C-förmigen Polelemente in einer Ebene anzuordnen. Das heißt, daß beispielsweise die auf einer Seite des Läufers sitzenden Polelemente unterschiedlicher Motoreinheiten jeweils in denselben Ebenen angeordnet sind und die diesen unterschiedlichen Motoreinheiten zugeord¬ neten Magnetkreiselemente dann mit entsprechendem Versatz am Läufer gehalten sind.

Hinsichtlich der Ausbildung der Statorwicklung wurden im Zusammenhang mit den bisher beschriebenen Ausführungsbei- spielen keine weiteren detaillierten Angaben gemacht.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Statorwicklung einen um die Achse herum verlaufenden und koaxial zu dieser angeordneten Spulenring umfaßt, welchen die C-förmigen Polelemente jeweils umgreifen.

Die Magnetkreiselemente könnten beispielsweise auch Perma¬ nentmagnete sein. Besonders vorteilhaft sind jedoch Magnetkreiselemente die aus einem nicht permanent magne- tisierten, und magnetisch leitfähigen Material sind.

Insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine als Reluktanzmotor arbeitet, ist vorteilhafterweise vorge¬ sehen, daß die Statorwicklung von einem einen AC-Anteil und einem einen DC-Anteil aufweisenden Strom durchflössen ist.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen elektrischen Maschine arbeitet als Synchronmotor, insbesondere als modifizierter Reluktanzmotor, bei welchem die Zahl der Polelemente eines Satzes der Zahl der diesen Satz von Polelementen zugeordneten Magnetkreiselemente entspricht und jeweils alle Magnetkreiselemente gleich¬ zeitig von den Polelementen angezogen oder nicht angezogen werden.

Die von der Erfindung beispielsweise umfaßten elektrisch erregten Transversalfluß-Maschinen, sind in ihrem grund¬ sätzlichen Aufbau aus der DE 39 27 454 C2 bekannt.

Derartige Synchronmaschinen werden insbesondere dort ein¬ gesetzt, wo eine hohe Kraftdichte je Volumeneinheit und geringe Verluste gefordert werden. Wesentliche Merkmale derartiger Transversalfluß-Maschinen sind die Ausführung der Wicklung in Form von Ringspulen konzentrisch zur Welle sowie die um die Spule herum transversal angeordneten magnetischen Kreise.

Bei der aus der DE 39 27 454 bekannten Lösung wird der magnetische Fluß in Weicheisen-Polelementen geführt, die senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet sind, wobei die Wicklung mit ihren magnetisierenden Teilen in Längsrich¬ tung verläuft und in zwei Spulenteile aufgeteilt ist, von denen in einem ein Gleichstrom und in dem anderen ein Wechselstrom geführt wird. Die durch die Weicheisen-Pol¬ elemente gebildeten magnetischen Kreise sollen dabei stets beide Spulenteile umfassen.

Bei der praktischen Umsetzung ergeben sich zahlreiche Probleme, insbesondere in Hinblick auf eine kompakte Bau¬ form bei gleichzeitig hoher Kraftdichte. Die erfindungsge¬ mäße Lösung geht von der Überlegung aus, die Polgeometrie der Maschine im Sinne einer Erhöhung der Kraftdichte, be¬ zogen auf das Maschinenvolumen, zu optimieren.

In diesem Sinne sieht die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform eine elektrisch erregte Transversalfluß- Maschine mit einem beweglichen und einem festen Teil (Läufer; Stator) mit folgenden Merkmalen vor:

der Stator weist eine Anzahl, radial zur Welle der Maschine ausgerichtete Polelemente auf, die gleich¬ mäßig in U fangsrichtung verteilt angeordnet sind, jedes Polelement ist mit mindestens einer, in Rich¬ tung der Achse des Läufers sich erstreckenden Polnut ausgebildet, wobei beispielsweise jedes Polelement, ausgehend von einem mittleren Polabschnitt, in Rich¬ tung auf zwei stirnseitige Lagerschilde der Maschine spiegelbildlich ausgebildet ist, in der Polnut verläuft mindestens eine, konzentrisch zur Welle angeordnete Erregerspule, der auf Wälzlagern geführte Läufer umfaßt mindestens eine, insbesondere zwei TrägerScheiben, die mit je¬ weils mindestens einem, konzentrisch zur Welle ver¬ laufenden Läuferring bestückt sind, der in die korrespondierende Polnut im Stator eingreift.

Dieser Aufbau ermöglicht auf kleinstem Raum die Anordnung der Weicheisen-Polelemente in gleichmäßiger Verteilung und radialer Ausrichtung sowie die korrespondierende Gestal¬ tung der Läuferringe ermöglichen bei kleiner Masse eine hohe Kraftdichte.

Dieser kann weiter optimiert werden, wenn nach einer Aus¬ führungsform die Polelemente, ausgehend vom mittleren Pol¬ abschnitt, mit jeweils drei Polfingern auf jeder Seite (spiegelbildlich) ausgebildet sind, unter gleichzeitiger Ausbildung von jeweils zwei konzentrisch zur Achse verlau¬ fenden Polnuten auf jeder Seite.

Für das einzelne Polstück ergibt sich damit in der Seiten¬ ansicht die Form eines doppelten "E", wobei die beiden "E" spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

Werden nun in den Polnuten (zwei auf jeder Seite) bei¬ spielsweise je zwei Erregerspulen eingelegt, so entspricht dies quasi der integralen Ausbildung von vier Motoren, wobei die entsprechenden Spulen versetzt angesteuert werden. Die Folge ist ein extrem gleichmäßiger Lauf der Maschine bei gleichzeitig geringen Verlusten.

Die Erregerspulen können aus Kupferdraht gewickelte Spulen sein.

Ausgehend von beispielsweise 64, symmetrisch zur Wellen¬ achse angeordneten Polelementen mit jeweils drei Pol¬ fingern auf jeder Seite, ergeben sich dabei 128 Abschnitte der Polelemente auf jeder Seite, die gegenüber der jewei¬ ligen Erregerspule zu isolieren sind.

Zur Lösung dieses konstruktiv und elektrisch komplizierten Problems sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, die Isolierung zwischen den Erregerspulen und den Polflächen der korrespondierenden Polfinger von U-förmig gestalteten, in Richtung auf die Lagerschilde offenen Isolierkörpern oder Nutauskleidungen zu bilden.

Dabei können die einzelnen Isolierstücke oder Nutausbil¬ dungen vorzugsweise diskrete Bauteile sein, was jedoch einen entsprechenden Bestückungsaufwand erfordert. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sollten deshalb die Basisabschnitte der U-förmig aufgebogenen Isolierkörper zwischen benachbarten Polelementen ein¬ stückig miteinander verbunden sein.

Daraus ergibt sich die Möglichkeit, mit einem einzigen Isolierkörper oder einer einzigen Nutausbildung je Polnut sämtliche Kontaktflächen zwischen Erregerspule und Polele¬ menten zu isolieren. Der Isolierkörper kann dabei ein ge¬ stanztes Isolierpapier sein, das dann eine mittlere ring¬ förmig geschlossene Basis aufweist, von der radial nach außen und innen Schenkelabschnitte verlaufen, die später aufgebogen werden.

Mit Hilfe eines einzigen Werkzeugs läßt sich ein solcher Isolierkörper in einem Arbeitsschritt einsetzen.

Eine Weiterbildung sieht vor, die freien Enden der U-Schenkel jedes Isolierkörper-Abschnitts nach außen abge¬ kröpft auszubilden, wobei der abgekröpfte Abschnitt dann

in korrespondierende Schlitze auf den Flächen der Pol¬ finger einrasten kann. Auf diese Art und Weise wird gleichzeitig eine Verdrehsicherung erreicht.

Besonders günstig ist es, wenn die Erregerspulen ober¬ seitig durch an den Polfingern befestigte Isolierstücke abgedeckt sind.

Die Schlitze für die Isolierkörper können weiter dazu genutzt werden, Isolierstücke zu fixieren, die auf den Erregerspulen oberseitig aufgelegt werden, insbesondere, wenn die Erregerspule je Polnut mehrteilig ausgebildet wird, so daß die einzelnen Teilwicklungen durch die ge¬ nannten Isolierstücke voneinander getrennt sind.

Die elektrischen Anschlußelemente der Wicklungen können radial zwischen den Polstücken herausgeführt werden.

Die Polelemente bestehen vorzugsweise aus Weicheisen und werden beispielsweise jeweils aus einer Vielzahl von auf- einandergeschichteten Blechen gebildet. Elektrobacklack- bleche haben sich dabei als besonders vorteilhaft erwie¬ sen.

Zur Konfektionierung der einzelnen Polelemente (die - in Richtung der Achse des Läufers betrachtet - in etwa der Minutenteilung einer Uhr entspricht) hat sich das Auf¬ bringen eines Schrumpfrings als vorteilhaft erwiesen. Ein korrespondierender Innenring kann dabei die Verformung der Polelemente verhindern.

Grundsätzlich reicht ein Schrumpfring, der dann vorzugs¬ weise auf der Umfangsfläche der mittleren Polabschnitte verläuft, zur Konfektionierung aus. Ebenso können aber auch die beidseitig vorspringenden Polfinger umfangsseitig von eigenen Schrumpfringen eingefaßt werden. Derartige Schrumpfringe lassen sich beispielsweise durch induktive Erwärmung aufweiten und anschließend durch Abkühlung auf die Umfangsflache ortsfest aufbringen.

In Hinblick auf eine notwendige Kühlung der Maschine können die Schrumpfringe gleichzeitig mit Kühlrippen oder Nuten zur Durchführung von Kühlluft ausgebildet werden.

Konstruktive Vorteile ergeben sich dann, wenn die Pol¬ stücke sowie die in den Polnuten einliegenden Erreger¬ spulen mit einem Isolierharz vergossen sind.

Besonders günstig ist es, wenn die Läuferringe entspre¬ chend der Positionierung der Polstücke umfangsseitig mit korrespondierenden nutartigen Vertiefungen ausgebildet sind.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn in jeder der Polnuten min¬ destens eine Erregerspule einliegt.

Außerdem ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Erregerspule jeder Polnut in zwei übereinander angeordnete Teilspulen aufgeteilt ist (in Richtung der Achse betrachtet).

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine;

Fig. 2 eine sektorweise Darstellung einer Draufsicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 1, mit wegge¬ brochenem rechten Stator links oben und zusätzlich weggebrochenem Läufer rechts oben;

Fig. 3 eine vergrößerte ausschnittsweise, Draufsicht auf ein Polelement in einer Ansicht ähnlich Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte ausschnittsweise; Draufsicht auf mehrere Polelemente in einer Ansicht ähnlich Fig. 2 rechts oben;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung einer Draufsicht auf mehrere Polelemente in Richtung des Pfeils B in Fig. 1 und Fig. 2;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Polelements ähnlich Fig. 3 mit Stützelementen;

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Läufer in einer Ansicht ähnlich Fig. 1;

Fig. 8 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung des Läufers längs Linie VIII-VIII in Fig. 9;

Fig. 9 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung einer Draufsicht auf den Läufer in Richtung des Pfeils D in Fig. 7;

Fig. 10 eine vergrößerte ausschnittsweise, Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels in einer An¬ sicht ähnlich Fig. 6;

Fig. 11 einen Teilschnitt durch ein drittes Ausführungs¬ beispiel einer erfindungsgemäßen Maschine;

Fig. 12 eine Draufsicht auf ein Teilsegment eines Isolier¬ körpers zur Verwendung in der Maschine nach Fig. 11;

Fig. 13 der Isolierkörper nach Fig. 12, in der Montagepo¬ sition (im Schnitt) und

Fig. 14 eine Draufsicht auf eine Innenfläche eines Läufers der Maschine nach Fig. 11.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine umfaßt, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Gehäuse 10, in welchem ein Läufer 12 um eine Achse 14 rotierend gelagert ist. Der Läufer 12 weist dazu eine Läuferwelle 16 auf, welche in zwei im Abstand voneinander angeordneten Lauferlagern 18 und 20 in einem vorderen

Lagerschild 22 bzw. einem hinteren Lagerschild 24 des Ge¬ häuses 10 gelagert ist. Die vorderen Lagerschilde 22 und 24 tragen dabei einen Gehäusemantel 26, welcher sich zwi¬ schen den Lagerschilden 22 und 24 erstreckt und ein Ge¬ häuseinneres 28 zusammen mit den Lagerschilden 22 und 24 nach außen abschließt.

Die Lagerschilde 22 und 24 stellen gleichzeitig Stator¬ träger für zwei Statoren 30 und 32 dar, von denen jeder, wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt, einen Satz mit einer Vielzahl von umlaufend um die Achse 14 in gleichen Winkelabständen und gleichen radialen Abständen von der Achse 14 angeordneten Polelementen 34 umfaßt.

Jedes der Polelemente 34 umfaßt, wie in Fig. 3 darge¬ stellt, einen Basissteg 36, von-welchem ausgehend sich drei parallel zueinander ausgerichtete Polfinger 38, 40 und 42 erstrecken, wobei jeweils zwischen zwei Polfingern 38 und 40 sowie 40 und 42 eine Polnut 44 bzw. 46 liegt, so daß insgesamt das Polelement eine E-ähnliche Form auf¬ weist, welche auch als Doppel-C bezeichnet werden kann, wobei jeweils die Polfinger 38 und 40 mit dem Basissteg 36 und die Polfinger 40 und 42 mit dem Basissteg 36 eine C-Form bilden.

In den Polnuten 44 und 46, und zwar in einem hinteren Nut¬ abschnitt 48 bzw. 50 der Polnut 44 bzw. 46, welcher sich ausgehend von einem Nutboden 52 bzw. 54 erstreckt, liegt in jeder der Polnuten 44 bzw. 46 eine als ganzes mit 56 bzw. 58 bezeichnete Statorwicklung. Jede der Statorwick¬ lungen 56 und 58 verläuft koaxial zur Achse 14 auf einer senkrecht zur Achse 14 liegenden Ringbahn, allerdings mit jeweils unterschiedlichem Abstand von der Achse 14.

In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ferner die beiden Statorwicklungen 56 und 58 jeweils in zwei Teilwicklungen 56a und b sowie 58a und b unterteilt, wobei die beiden Teilwicklungen 56a, b und 58a, b jeweils durch einen Distanzfinger 60 bzw. 62 voneinander getrennt sind. Die Distanzfinger 60 und 62 sind dabei einstückig an den Basissteg 36 des Polelements 34 angeformt und erheben sich ungefähr mittig von dem jeweiligen Nutboden 52 bzw. 54.

In einen sich an den hinteren Nutabschnitt 48 bzw. 50 an¬ schließenden vorderen Nutabschnitt 64 bzw. 66, welcher sich von den Statorwicklungen 56 bzw. 58 bis zu vorderen Enden 68, 70, 72 der Polfinger 38, 40, 42 erstreckt, greift der Läufer 12 mit seinen Magnetkreiselementen 74 bzw. 76 ein, um jeweils bei dem in dem vorderen Nutab¬ schnitt 64 bzw. 66 stehendem Magnetkreiselement 74 bzw. 76 einen geschlossenen Magnetfeldlinienverlauf 78 bzw. 80 zu¬ zulassen, wobei der Magnetfeldlinienverlauf 78 durch den Basissteg 36 sowie die Polfinger 38 und 40 sowie das Magnetkreiselement 74 und die Luftspalte zwischen diesem und den Polfingern 38 und 40 hindurchverläuft, während der Magnetfeldlinienverlauf 80 durch den Basissteg 36 sowie die Polfinger 40 und 42, das Magnetkreiselement 76 und die Luftspalte zwischen diesem und den Polfingern 40 und 42 hindurchverläuft.

Vorzugsweise liegen die Magnetfeldlinienverläufe 78 und 80 der Polelemente 34 in Ebenen einer Ebenenschar, welche durch die Achse 14 hindurchgeht und durch diese definiert ist.

Zur Verankerung am jeweiligen Statorträger, das heißt an dem vorderen Lagerschild 22 und dem hinteren Lagerschild 24, sind die Polelemete 34 in eine Ausnehmung 82 in den Statorträgern 22, 24 eingesetzt, wobei diese Ausnehmung 82 vorzugsweise als zur Achse 14 konzentrische Ringnut ausge¬ bildet ist, deren innere Seitenwand 84 und äußere Seiten¬ wand 86 jeweils Teil einer zur Achse 14 koaxialen Zylin¬ derfläche ist und deren Boden 88 durch eine zur Achse 14 konzentrische Kreisringfläche gebildet ist, die senkrecht zur Achse 14 steht.

Die Ausnehmung 82 ist dabei so ausgebildet, daß die Pol¬ elemente 34 mit einem wesentlichen Teil ihres Basissteges 36 in der Ausnehmung 82 liegen, mit einer Basisfläche 90 auf dem Boden 88 aufsitzen und mit ihren Außenseiten 92 und 94, welche in Außenseiten 92 und 94 der Polfinger 38 und 42 übergehen, an der inneren Seitenwand 84 bzw. der äußeren Seitenwand 86 anliegen und somit formschlüssig durch die Ausnehmung 82 gegen eine Bewegung radial zur Achse 14 gesichert sind.

Zur Fixierung der Polelemente dergestalt, daß sich deren einander zugewandte Oberflächen 96 und 98 näherungsweise ebenfalls parallel zu Ebenen einer durch die Achse 14 hin¬ durchgehenden und durch diese definierten Ebenenschar er¬ strecken und die Polelemente 34 in gleichen Winkelab¬ ständen um die Achse 14 herum angeordnet sind, ist auf einer radial innen liegenden Seite der Polelemente 34 ein innerer Positionierring 100 und auf einer radial außen liegenden Seite der Polelemente 34 ein äußerer Posi¬ tionierring 102 vorgesehen, wobei jeder der Positionier¬ ringe 100, 102 Vorsprünge 104 bzw. 106 aufweist, welche

zwischen einander zugewandte Oberflächen 96, 98 aufein¬ anderfolgender Polelemente 34 eingreifen und an diesen Oberflächen 96, 98 aufeinanderfolgender Polelemente 34 an¬ liegen und somit den Abstand zwischen diesen Polelementen exakt definieren.

Vorzugsweise sind diese Positionierringe 100 und 102 an dem jeweiligen Statorträger 22 bzw. 24 durch Befestigungs¬ elemente 108 und 110 fixierbar, so daß eine vorteilhafte, vom Statorträger getrennte Herstellung der Positionier¬ ringe 100 und 102 möglich ist, die das Herstellen defi¬ niert bemaßter Vorsprünge 104 und 106 erleichtert. Diese Positionierringe 100 und 102 sind somit nachträglich auf die separat mit der Ausnehmung 82 hergestellten Stator¬ träger 22 und 24 montierbar.

Neben der Ausrichtung der Polelemente 34 in definierten Winkelabständen um die Achse 14 erfolgt eine Stabili¬ sierung der Polelemente 34 relativ zueinander in Azimutal¬ richtung 112 durch einerseits in der Ausnehmung 82 lie¬ gende Basisstützelemente 114, welche die Basisstege 36 der Polelemente 34 zwischen einander gegenüberliegenden Ober¬ flächen 96 und 98 ausfüllen. Die Basisstützelemente 114 werden im einfachsten Fall durch eine Vergußmasse gebil¬ det, welche die Ausnehmung 82 ausfüllt, und nach ihrem Aushärten die zwischen den Oberflächen 96 und 98 der Pol¬ elemente 34 im Bereich der Basisstege 36 liegenden Basis¬ stützelemente bildet. Gleichzeitig bewirkt die Vergußmasse eine allseitige Verklebung der in der Ausnehmung 82 lie¬ genden Bereiche der Basisstege 36 mit den Seitenwänden 84 und 86 sowie dem Boden 88 derselben.

Eine noch vorteilhaftere Alternative von Basisstützele¬ menten, dargestellt in den Fig. 5 und 6 umfaßt einen Haltekörper 116 aus elastischem und porösem Material, bei¬ spielsweise Filz, welcher in die Zwischenräume zwischen den Oberflächen 96 und 98 im Bereich der Basisstege 36 in die Ausnehmung 82 eingelegt und mit einer Vergußmasse 118 getränkt ist, welche einerseits den Haltekörper 116 durch¬ setzt und gleichzeitig ebenfalls in die Zwischenräume zwischen den Polelementen 34 und der Ausnehmung 82 ein¬ dringt, so daß nach dem Aushärten einerseits der poröse und elastische Haltekörper versteift und andererseits das Polelement 34 ebenfalls mit seinen Außenseiten 92 und 94 sowie der Basisfläche 90 in die Ausnehmung 82 eingeklebt ist.

Der Haltekörper 116 hat den Vorteil, daß er die Vergu߬ masse 118 aufsaugt und somit auch im nicht ausgehärteten Zustand hält und an einem Wegfließen hindert.

Darüber hinaus sind zur zusätzlichen Versteifung zwischen den Polelementen 34 im Bereich der Polfinger 38, 40 und 42 Fingerstützelemente 120 vorgesehen, welche ebenfalls einen Haltekörper 122 aus porösem und elastischem Material, bei¬ spielsweise ebenfalls Filz umfassen, der seinerseits wiederum durch eine Vergußmasse 124 versteift ist. Der Haltekörper 122 hat den großen Vorteil, daß er auch die Vergußmasse 124 im nicht ausgehärteten Zustand hält und an einem Wegfließen hindert.

Vorzugsweise sitzen die Fingerstützelemente 120 im Bereich nahe der Enden 68, 70 und 72 der Polfinger 38, 40 und 42 und führen ebenfalls zu einer Versteifung zwischen den Polelementen 34 in Richtung der Azimutalrichtung 112.

Zur besseren Fixierung an den Polelementen 34 greifen die Fingerstützelemente 120 in Ausnehmungen 117 in den Polele¬ menten 34 mit Vorsprüngen 119 ein, wobei sich die Vor¬ sprünge 119 durch die Vergußmasse 124, die aus dem Halte¬ körper 122 im Bereich der Ausnehmungen 117 austritt, bil¬ den.

Der als Ganzes mit 12 bezeichnete Läufer umfaßt, wie in Fig. 7 dargestellt, neben der Läuferwelle 16 eine sich radial zu dieser und in einer senkrecht zur Achse 14 stehenden Ebene 132 erstreckende Läuferscheibe 130. Diese Läuferscheibe trägt in einem radial außen liegenden Be¬ reich, wie aus Fig. 7 und 8 zu ersehen, beiderseits sich von derselben weg in Richtung der Achse 14 erstreckende Luftumwälzschaufeln 134 und 136, die ihrerseits mit ihren der Läuferscheibe 130 abgewandten Enden Läuferringe 138 bzw. 140 tragen, von welchen ausgehend sich die Magnet¬ kreiselemente 74 und 76 ebenfalls in Richtung parallel zur Achse 14 erstrecken.

Die Magnetkreiselemente 74 und 76 sitzen, wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, zwischen einstückig an die Läuferringe 138 und 140 angeformten Zähnen 142 und 144, welche die Magnetkreiselemente 74 und 76 in einem mittleren Bereich 146 beidseitig formschlüssig umgreifen.

Die Magnetkreiselemente 74 und 76 weisen radial innen¬ liegende Vorsprünge 148 und radial außenliegende Vor¬ sprünge 150 auf, welche durch einen mittleren Bereich 146

verbunden sind, der seinerseits eine sich quer zur radia¬ len Richtung von einem Vorsprung 148 zum anderen VorSprung 150 hin erstreckende und sich quer zur radialen Richtung bauchig erweiternde und wieder verengende Außenkontur 152 aufweist, wobei diese Außenkontur 152 beispielsweise die Form eines Kreiszylindersegments aufweist.

Die sich bauchig erweiternde und wieder verengende Außen¬ kontur 152 wird von den Zähnen 142 beiderseits jedes Magnetkreiselements 74, 76 umgriffen und führt somit zu einer formschlüssigen Fixierung der Magnetkreiselemente 74 bzw. 76 sowohl gegen eine Bewegung in radialer Richtung als auch in azimutaler Richtung und zusätzlich gegen eine Rotation um eine zur Achse 14 parallele Achse.

Vorzugsweise sind die Magnetkreiselemente 74, 76 mit mittleren Bereiche 146 derselben durchsetzende und paral¬ lel zur Achse 14 verlaufenden Bohrungen 154 versehen, durch welche Befestigungsschrauben 156 hindurchgreifen, die ihrerseits in die Läuferringe 138 und 140 einge¬ schraubt sind, so daß die .Schrauben 156 die Magnetkreis¬ elemente 74, 76 an den Läuferringen 138 und 140 anliegen und zwischen den Zähnen 142, 144 gegen eine Bewegung in Richtung parallel zur Achse 14 fixiert halten.

Die Zähne 142 bzw. 144 erstrecken sich von den Läufer¬ ringen 138 und 140 in Richtung parallel zur Achse 14 über dieselbe Distanz wie die Magnetkreiselemente 74, so daß der Läufer 12 im Bereich der Magnetkreiselemente 74 und 76 durchgehend in einer Ebene umlaufende seitliche Kreisring¬ flächen 160 und 162 aufweist.

Allerdings erstrecken sich die Zähne 142 und 144 in ra¬ dialer Richtung lediglich soweit, daß sie jeweils den mittleren Bereich 146 der Magnetkreiselemente 74 und 76 formschlüssig umgreifen, so daß die Magnetkreiselemente 74, 76 mit ihren radial innen liegenden Vorsprüngen 148 über eine Innenseite 164 überstehen und mit ihren radial außen liegenden VorSprüngen 150 über eine Außenseite 166.

Vorzugsweise sind die Zähne 142 und 144 einstückig an die Läuferringe 138 und 140 angeformt und aus einem magnetisch nicht leitenden, jedoch elektrisch gut leitenden Material, wie zum Beispiel Aluminium hergestellt.

Zur optimalen Fixierung werden noch zwischen den Magnet¬ kreiselementen 74 und 76 und den Zähnen 142 und 144 sich bildende Spalte 168 mit einem Tränkharz vergossen um eine thermisch optimale Kopplung zwischen den Zähnen 142, 144 und den Magnetkreiselementen 74, 76 zu erhalten.

Wie in Fig. 6 dargestellt, bilden alle Polelemente 34 mit ihren Polfingern 38 und 40 sowie den diese verbindenden Teil des Basisstegs 36 einen Satz C-förmiger Polelemente, welche um die Achse 14 herum angeordnet ist. Mit diesem Satz C-förmiger Polelemente wirken alle Magnetkreisele¬ mente 74 zusammen, wobei die Zahl der Magnetkreiselemente 74 der Zahl der C-förmigen Polelemente entspricht. Bei¬ spielsweise sind 64 C-förmige Polelemente und 64 Magnet¬ kreiselemente 74 vorgesehen.

Diese aus den Polfingern 38 und 40 sowie dem Basissteg 36 gebildeten C-förmigen Polelemente bilden zusammen mit der Statorwicklung 56 und den Magnetkreiselemente 74 eine

Motoreinheit 170, welche als Synchronmotor läuft und bei welcher stets alle Magnetkreiselemente 74 gleichzeitig von den C-förmigen Polelementen angezogen oder nicht angezogen werden (Fig. 1 und 6).

In gleicher Weise bilden die Polfinger 40 und 42 gemeinsam mit dem entsprechenden Abschnitt des Basisstegs 36 einen Satz um die Achse 14 herum angeordneter C-förmiger Polele¬ mente und mit der Statorwicklung 58 und dem Magnetkreis¬ elemente 76 eine weitere Motoreinheit 172, die in gleicher Weise funktioniert wie die Motoreinheit 170.

Die Magnetkreiselemente ^\' 76 sind jedoch gegenüber den Magnetkreiselementen 74, wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, um einen Winkelabstand versetzt gegeneinander an¬ geordnet, der so gewählt ist, daß die Magnetkreiselemente 74 dann genau in den diesen zugeordneten C-förmigen Pol- elementen stehen, wenn die Magnetkreiselemente 76 genau mittig zwischen den diesen zugeordneten C-förmigen Polele¬ menten stehen. Das heißt, der Winkelversatz der Anordnung der Polelemente 74 relativ zu den Polelementen 76 ent¬ spricht einem Phasenversatz von 2TT/2.

Auch die Magnetkreiselemente 74 und 76, die auf der gegen¬ überliegenden Seite des Läufers 12 von diesem abstehen, bilden mit Teilen der Polelemente 34 des Stators 32 eben¬ falls Motoreinheiten 174, 176, so daß die erfindungsgemäße elektrische Maschine insgesamt vier Motoreinheiten 170, 172, 174, 176 umfaßt, welche alle gegeneinander phasenver¬ schoben arbeiten und eine Folge 170, 174, 172, 176 bilden, in welcher jede der Motoreinheiten gegenüber der anderen

eine Phasenverschiebung von 2TT/4 aufweist. Hiermit wird ein extrem gleichmäßiger Rundlauf der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine bei gleichzeitig geringen Verlusten erreicht (Fig. 1).

Die Polelemente 34 können prinzipiell einstückig aus ge¬ sintertem Material oder Eisenpulver hergestellt sein. Be¬ sonders vorteilhaft ist ein Aufbau der Polelemente 34 aus einzelnen Blechen 180, welche gegeneinander isoliert sind und parallel zu den Oberflächen 96, 98 verlaufen. Diese Bleche sind insbesondere E-förmig ausgebildet. Bei¬ spielsweise handelt es sich bei diesen einzelnen Blechen um Elektrobacklackbleche.

Ein derartiges Polelement 34 stellt somit ein Blechpaket aus aneinander anliegenden Blechen 180 dar, welche in der Azimutalrichtung 112 aufeinander geschichtet sind und sich parallel zu den Oberflächen 96, 98 erstrecken. Bevor¬ zugterweise sind diese Bleche Elektrobacklackbleche, alternativ dazu ist es aber auch denkbar, diese Bleche aus metallischen Gläsern auszubilden.

In gleicher Weise sind die Magnetkreiselemente 74 und 76 entweder einstückig aus Eisenpulver hergestellt oder eben¬ falls als Blechpakete, welche, wie in Fig. 8 dargestellt, aus einer Stapelrichtung 182, die parallel zur Achse 14 verläuft, zu einem Blechpaket aufeinandergeschichteten und gegeneinander isolierten Blechen 184 bestehen. Diese Bleche sind beispielsweise ebenfalls Elektrobacklack¬ bleche. Aufgrund der kleinen Baugröße der Magnetkreisele¬ mente 74, 76 ist es aber auch möglich, als Bleche 184 bei¬ spielsweise Bleche aus metallischen Gläsern zu verwenden.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 10, ist die Ausnehmung 82 nicht, wie in Fig. 1 darge¬ stellt, in dem jeweiligen Lagerschild 22, 24 angeordnet, sondern die Ausnehmung 82 liegt in einem Haltering 190, der sich seinerseits konzentrisch zur Achse 14 um diese herumerstreckt und in einer Lagerausnehmung 192 in einen Statorständer des jeweiligen Lagerschildes 22 oder 24 gelagert ist. Die Lagerausnehmung 192 umfaßt dabei eine innere Lagerwand 194 und äußere Lagerwand 196, die beide vorzugsweise eine zur Achse 14 zylindrische Form aufweisen. In diesen ist der Haltering 190 derart ange¬ ordnet, daß eine innere Außenwand 198 und eine äußere Außenwand 200 im Abstand von der jeweiligen Lagerwand 194 bzw. 196 verläuft. Ein sich zwischen der jeweiliegen Lagerwand 194 bzw. 196 und der jeweils gegenüberliegenden Außenwand 198 bzw. 200 befindlicher Zwischenraum ist durch eine elastische Zwischenlage 202 bzw. 204 ausgefüllt, welche sich einerseits an der Lagerwand 194 bzw. 196 und andererseits an der jeweiligen Außenwand 198 bzw. 200 ab¬ stützt, den Haltering 190 trägt und ist so ausgerichtet, daß sich die Polfinger 38, 40, 42 jeweils parallel zur Achse 14 erstrecken.

Um eine möglichst effektive Kühlung der Polelemente 34 zu erhalten, ist vorzugsweise zwischen einem Ausnehmungsgrund 206 der Lagerausnehmung 192 und einer Rückseite 208 des Halterings 190 ein Zwischenraum 210 vorgesehen, welcher von einem Kühlmedium durchströmt ist. Zweckmäßigerweise ist der Zwischenraum 210 durch Zwischenwände 212 unter¬ teilt, so daß in diesem Zwischenraum 210 eine definierte

Führung eines Kühlmediums möglich ist. Die Zwischenwände 212 erheben sich dabei von dem Ausnehmungsgrund 206 und reichen bis zur Rückseite 208, wobei die Rückseite 208 im geringen Abstand von diesen Zwischenwänden 212 stehd oder zwischen der Rückseite 208 und den Zwischenwänden 212 ein elastisches Material angeordnet ist, welches die Zwischen¬ räume 210 gegeneinander abdichtet.

Vorzugsweise sind die Zwischenlagen 202 und 204 aus einge¬ klebten oder einvulkanisierten Gummiringen, wobei als Gummiringe beispielsweise entweder einer oder mehrere O-Ringe Verwendung finden. In den folgenden Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugs- ziffern gekennzeichnet.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 11, ist mit "W" die Achse einer (nicht dargestellte) Läu¬ ferwelle eines Läufers einer erfindungsgemäßen elek¬ trischen Maschine gekennzeichnet.

Radial zur Achse W einer Läuferwelle sind insgesamt 64 Polelemente 310 vorgesehen. Jedes Polstück 310 besteht aus einer Vielzahl, aufeinander angeordenter Elektrobacklack¬ bleche und weist folgende Form auf: einen mittleren Polab¬ schnitt 310m, von dem aus - in Richtung der Achse W - je¬ weils drei Polfinger 310f auf beiden Seiten verlaufen, die zwischen sich entsprechend zwei Polnuten 310n ausbilden. Wie Fig. 1 zeigt, ergibt sich dabei in der Seitenansicht eine Konfiguration eines doppelten "E" entlang einer ge¬ dachten Symmetrieachse radial zur Achse "W" durch den mittleren Polabschnitt 310m.

Die jeweils mittleren Polabschnitte 310 sitzen innenseitig auf einem konzentrisch zur Achse W der Laufwelle verlau¬ fenden Widerlager 310w auf.

Die Polelemente 310 sind symmetrisch um die Wellenachse W angeordnet und werden außenseitig von Spannringen 310s gehalten.

Während der um die mittlere Polabschnitte 310m herum ver¬ laufende Spannring 310s außenseitig glatt ausgebildet ist, sind die an den freien Enden der äußeren Polfinger 310f umfangsseitig angeordneten Spannringe (Schrumpfringe) 310s\' mit einer Vielzahl von in Richtung der Achse W ver¬ laufenden Nuten ausgebildet, die der Führung von Kühlluft dienen, wie nachstehend noch beschrieben wird.

In den Polnuten 310n liegen Isolierkörper 312 ein, deren grundsätzlicher Aufbau sich aus den Figuren 12, 13 ergibt.

Fig. 12 zeigt dabei ein Teilsegment einer Nutauskleidung oder eines Isolierkörpers 312, der einen ringförmigen, durchgehenden mittleren Bereich 312m aufweist, von dem sich radial nach außen und innen Abschnitte 312a, 312i erstrecken, die vor dem Einsetzen in die korrespondierende Polnut lOn um 90° aufgebogen werden.

Auf diese Weise können mit einem einzigen Isolierkörper 312 sämtliche Innenflächen zwischen gegenüberliegenden Abschnitten der Polfinger 310f und der zugehörigen Fläche des mittleren Polabschnittes 10m belegt werden.

Zur Fixierung des Isolierkörpers 312 in den Polnuten 310n sind die Abschnitte 312a, 3l2i an ihren freien Enden mit nach außen vorkragenden Rastnasen 312r ausgebildet, die - wie Fig. 13 zeigt - in korrespondierende schlitzartige Aufnahmen 310a der Polfinger 310f einrasten.

Aus der Zusammenschau der Fig. 11 bis 13 ergibt sich weiter, daß in jeder Polnut 310n (also sowohl der inneren, wie auch der äußeren Polnut) jeweils zwei Erregerspulen 314i, 314a übereinander angeordnet sind und gegenüber den Polfingern 310f bzw. den mittleren Polabschnitt 310m durch den beschriebenen Isolierkörper 312 und untereinander durch isolierende Distanzstücke 316 isoliert sind, die eine Ringform aufweisen und ebenfalls in den schlitzför¬ migen Ausfnahmen 310a der Polfinger 310f verrastet werden.

Auf diese Weise wird nicht nur eine besonders einfache und sichere Isolierung der Teile gegeneinander erreicht, viel¬ mehr wird gleichzeitig auch eine (unerwünschte) Verschie¬ bung der ringförmigen Erregerspulen 314i, 314a in Richtung der Achse W und damit aus den Polnuten 310n heraus verhin¬ dert.

Die elektrischen Anschlußelemente für die Erregerspulen 314i, 314a verlaufen zwischen den beabstandeten Polfingern 310f nach außen, wie in Fig. 11 angedeutet.

Fig. 13 zeigt, daß die Erregerspulen 314i, 314a sich nur über einen Teil der Höhe der Polnuten 310n erstrecken.

Der verbleibende Abschnitt der Polnuten 310n wird - wie Fig. 11 zeigt - von Läuferblechringen 316i, 316a ausge¬ füllt, die auf einer Trägerscheibe 318, die hier aus Aluminium besteht und über Kunststoffträger 318k verbunden sind, angeordnet sind. Die Läuferblechringe 316i, 316a sind auf ihren inneren und äußeren Umfangsflächen jeweils mit nutartigen Vertiefungen ausgebildet, und zwar korres¬ pondierend zur Verteilung der Polfinger 310f, so daß die Läuferblechringe 316i, 316a paßgenau in den von den Er¬ regerspulen 314i, 314a nicht ausgefüllten Bereich der Pol¬ nuten 310n eingesetzt werden können.

Ohne weiteres kann der Läufer aber auch aus anderen Werk¬ stoffen ausgebildet sein.

Die Trägerscheibe 318 sitzt auf der Welle auf und wird insgesamt von einem hier nicht näher beschriebenen Gehäuse 320 umfaßt.

Die mittleren Polabschnitte 310m sowie die Polfinger 310f der Polstücke sind mit einem Zwei-Komponenten Epoxidharz vergossen, ebenso wie die Erregerspule 314i, 314a inner¬ halb der Polnuten 310n.

Die Nutausbildung oder der Isolierkörper 312 besteht bei¬ spielsweise aus einem Hartpapier.

Die Polelemente 310 sind aus Weicheisen-Blechen gebildet, während die Erregerspulen 314i, 314a aus Kupferdraht ge¬ wickelte Spulen sind.

Die (nicht dargestellte) Welle des Läufers besteht im Aus¬ führungsbeispiel aus Stahl, ebenso wie die Spannringe (Schrumpfringe) 310, 310s.

Die in den Figuren dargestellte Maschine ist als ober¬ flächengekühlte Maschine ausgeführt. Hierzu ist es not¬ wendig, die in der Maschine entstehende Verlustwärme an die Maschinenoberfläche und von dort an die Umgebung abzu¬ leiten. Der Wärmetransport in der Maschine erfolgt durch Wärmeleitung und erzwungene Konvektion der Maschinenluft.

Die konstruktive Anordnung der Vergußelemente zwischen den Stator-Eisenelementen, d.h. insbesondere den Polelementen 310, ist so gewählt, daß eine Wärmeabfuhr über den Weg Vergußelement-Schrumpfring 310s - Gehäuse 312, aber auch durch erzwungene Konvektion (Luftumwälzung) möglich ist. Damit eine erzwungene, ausreichend turbulente Strömung in der Maschine erzeugt werden kann, sind auf den Läufer¬ scheiben 318 Ventilatorflügel 322 angebracht.

Die Luft wird dann in Pfeilrichtung L (Fig. 11) als DoppelStrömung von beiden Läufer-Trägerscheiben 318 umge- wältzt. Auf der Rückseite der Läuferscheibe 318 gibt die Luft die aufgenommene Wärme an das korrespondierende Lagerschild des Gehäuses 312 ab. Auch hier können wieder auf der Innenseite des Gehäuses 312 Kühlrippen angeordnet werden.