Nach erfolgreicher Entwicklung spezieller Dauermagnete, soge- nannter Hart-Ferrite, die den harten Beanspruchungen in elek- trischen Maschinen gewachsen sind, sind derartige Magnete in größerem Umfang in rotierenden elektrischen Maschinen zur Er- zeugung des rotierenden Magnetfeldes eingesetzt worden. Für Motoren und Generatoren mit Nennleistungen bis 30 kW bei 3000 U/min wurden verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung der Permamentmagnete im Rotor oder im Stator entwickelt. Dabei hat sich oberhalb einer Nennleistung von einigen 100 W die sogenannte"Flußkonzentrations-Bauweise"als die technisch bessere Lösung erwiesen. Eine Ausführungsform dieser Bauweise besteht darin, die Permamentmagnete in den Pollücken des Ro- tors anzuordnen (Siemens-Zeitschrift 49,1975, Heft 6, Seite 368ff/369, Bild 3). Eine bekannte konstruktive Lösung hierfür besteht darin, die im Querschnitt als flache Rechtecke und in Magnetisierungsrichtung flach ausgebildeten Permamentmagnete radial zur Rotorachse in nutartigen Zwischenräumen zwischen jeweils zwei am Rotorkörper fixierten Jochen anzuordnen (EP 0 582 721 B1).

Bei einem anderen bekannten, mit Permamentmagneten bestücktem Rotor einer elektrischen Maschine sind mit einer hohlen Ro-

torwelle verschweißte Pole derart geformt, daß zwischen zwei Polen ein im Querschnitt trapezförmiger Aufnahmeraum für im Querschnitt ebenfalls trapezförmig gestaltete Permamentmagne- te vorhanden ist. Die äußere Oberfläche des Rotors wird dabei von einer a geschrumpften Armierung aus einer Kupfer- Beryllium-Legierung gebildet (US 4,242,610).

Bezüglich des Handhabens von Permamentmagneten beim Aufbau von Rotoren elektrischer Maschinen ist es weiterhin bekannt, die Magnetkörper im unmagnetisierten Zustand zu montieren und nach ihrer Anordnung auf dem Rotor aufzumagnetisieren, bei- spielsweise mit Hilfe der Ständerwicklung der elektrischen Maschine (EP 0 195 741 B1).

Nachdem in neuerer Zeit hoch energiehaltige Magnete, z. B. auf der Basis Neodym-Eisen-Bor (NeFeB), entwickelt worden sind, kommt der Einsatz von permanenterregten Rotoren auch für elektrische Maschinen mit einer Nennleistung von mehr als 100 kW in Betracht, beispielsweise bei Schiffsantrieben mit einer Nennleistung von 5 bis 30 MW. Derartige Maschinen haben einen Rotordurchmesser von mehr als 25 cm bis zu etwa 300 cm. Wenn die Rotoren solcher Maschinen in Flußkonzentrationsbauweise aufgebaut werden, bereitet das Einbringen und Befestigen der Magnete Schwierigkeiten.

Ausgehend von einem permanenterregten Rotor mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Rotoraufbau so zu gestalten, daß die Permanentmagnete ohne großen Kraftaufwand mcntiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß jedes Joch in Umfangsrichtung in zwei sich jeweils über

eir. e halbe Polteilung erstreckende Halbjoche aufgeteilF st<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> und jeweils die beiden einander benachbarten Halbjoche zweier nebeneinander angeordneter Joche mittels Stirnplatten zu einem Polelement verbunden sind und jedes Polelement für sich auf dem Rotorkörper fixiert ist. Hierbei können die Po- lelemente derart ausgebildet sein, daß entweder jedes der beiden Halbjoche auf seiner einem nutartigen Zwischenraum zu- gewandten Fläche mit Permamentmagneten bestückt ist oder daß nur eines der beiden Halbjoche auf der dem anderen Halbjoch zugewandten Oberfläche mit Permanentmagneten bestückt ist.- Bei der Anordnung der Permamentmagnete auf den entsprechenden Gberflachen der Halbjoche und der Polelemente am Rotorkörper geht man zweckmäßig derart vor, daß die Magnete im nichtauf- magnetisierten Zustand auf die Halbjoche aufgebracht werden und daß nach dem Zusammenfügen zweier Halbjoche zu einem Po- lelement, aber noch vor dem Aufsetzen der Polelemente auf den Rotorkörper die Magnete aufmagnetisiert werden.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Pole und Zuordr. ung der Magnete zu den Polen des Rotors können sowohl die einzelnen Magnete bei ihrer Anordnung-in aller Regel durch Verkleben -auf den entsprechenden Oberflächen der Halbjoche als auch die aus Halbjochen und Magneten bestehenden Polelemente ohne übergroßen Kraftaufwand gehandhabt werden. Bei Rotoren größe- rer Länge empfiehlt es sich außerdem, die einzelnen Polele- mente in Achsrichtung des Rotors in mehrere Teil-Polelemente au'zuteilen, um handliche und leicht magnetisierbare Einhei- te.. zu erhalten.

Beim Zusammenfügen der einzelnen Teile eines Poleleir. entes kann es zweckmäßig sein, zwischen den beiden Halbjochen ver- bleibende Zwischenräume mit einem Material auszufüllen, das unter Einwirkung von Tränkharzen quillt. Weiterhin kann man

die zwischen den Halbjochen angeordneten Permamer..-'. agne- te in radialer Richtung durch Doppelkeile sichern, die sich an entsprechenden Vorsprtngen der Halbjoche abstützen. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>D e Verbindung ier jeweils beiden Halbjoche zu einem Fclele- ment erfolgt zweckmäßig mittels zweier vorzugsweise amagneti- scher Stirnplatten, die mit den beiden Halbjochen verschraubt und verstiftet werden und die die dauerhafte Fixierung der beiden Halbjoche zueinander übernehmen. Nach dem Zusammenbau der Polelemente können diese durch nachfolgende Tränkung mit einem Harz mit einem Oberflächenschutz versehen werden, der insbesondere die korrosionsempfindlichen Permamentmagr. ete dauerhaft vor schädlichen Einflüssen schützt.

Nach der Aufmagnetisierung der Polelemente werden diese auf den rohrförmig ausgebildeten Rotorkörper aufgesetzt und mit diesem von innen bzw. außen verschraubt. Der Rotorkörper ist dabei vorzugsweise amagnetisch ausgeführt.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung von perman- terregten Rotoren kann sowohl für Maschinen mit einem Innen- laufer als auch für Maschinen mit einem Außenläufer angewen- det werden. Bei Außenläufermaschinen kann es sich insbesonde- re um Generatoren von Windkraftanlagen oder um Antriebsmotore für Schachtförderanlagen handeln.

Drei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebilde- ten und hergestellten Rotoren sind in den Figuren 1 bis 5 ausschnittsweise dargestellt. Dabei zeigt F gur 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für die Ausgestal- tung der Pole und Joche, Figur 2 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Polelement in Frontansicht,

Figur 3 die Aufteilung eines Polelementes in mehrere Teilpolelemente, Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für die Ausge- staltung von Polen und Jochen und Figur 5 die Ausgestaltung von an einem Außenläufer ange- ordneten Polen und Jochen.

Figur 1 zeigt im Ausschnitt einen Querschnittsbereich eines Rotors einer elektrischen Maschine, der aus einem Rotorkörper 1, auf dem Rotorkörper 1 befestigten Rotorjochen 2/3 und an den Rotorjcchen befestigten Permanentmagneten 5 besteht. Je- des Rotorjoch ist dabei in zwei Halbjoche 2, 3 unterteilt, wo- bei zwischen jeweils zwei Jochen ein nutartiger Zwischenraum 4 vorgesehen ist. In den nutartigen Zwischenräumen 4 sind die in Umfangsrichtung magnetisierten Permanentmagnete 5 angeord- net, wobei sich jeweils ein Permamentmagnet 5 bzw. eine aus einer Vielzahl kleinerer Permamentmagnete bestehende Magnet- schicht auf den dem nutartigen Zwischenraum 4 zugekehrten Oberfläche des jeweiligen Halbjoches angeordnet ist. Die Per- manentmagnete 5 sind dabei üblicherweise mit dem Halbjoch 2 bzw. 3 verklebt.-Alternativ können auch beide Magnetschich- ten nur einem der beiden Halbjoche zugeordnet sein.

Der zwischen zwei Halbjochen 3 und 2 bzw. zwischen den einan- der benachbarten Permamentmagneten 5 verbleibende Zwischen- raum kann gegebenenfalls mit einem unter Einwirkung von Tränkharz quellbaren Material 9 ausgefüllt sein. Weiterhin können zur radialen Fixierung der Permamentmagnete 5 können sowohl zwischen dem Rotorkörper 1 und den Permamentmagneten als auch zwischen den Permamentmagneten und der Peripherie des Rotors Doppelkeile 8 angeordnet sein.

Gemma3 Figur 2 sind jeweils zwei zu unterschiedlichen Jochen gehörende Halbjoche 3,2 zusammen mit den an den entsprechen- den Seitenflächen angeordneten Permamentmagneten 5 mit Hilfe von Stirnplatten 6 zu einem Polelement 7 zusammengefaßt. Meh- rere derartige Polelemente werden unabhängig voneinander am Umfang des Rotorkörpers 1 angeordnet und beispielsweise durch eine Schraubverbindung mit dem Rotorkörper verbunden.

Bei der Herstellung der Polelemente 7 geht man zweckmäßig derart vor, daß zunächst auf der entsprechenden Seitenfläche eines Halbjoches 2 bzw. 3 der noch nicht aufmagnetisierte Permamentmagnet angeordnet, d. h. aufgeklebt wird. Anschlie- ßend werden zwei Halbjoche 2,3 einander zugeordnet und mit Hilfe von zwei Stirnplatten 6 zueinander fixiert. Danach wird das so entstandene Polelement 7 in eine Aufmagnetisierungs- vorrichtung gegeben und es werden die Permamentmagnete 5 auf- magnetisiert. Das aufmagnetisierte Polelement 7 kann dann auf dem Rotorkörper 1 angeordnet werden.

Bei elektrischen Maschinen mit größerer Länge des Rotors emp- fiehlt es sich, das jeweilige Polelement 7 in Achsrichtung des Rotors in Teilpolelemente 73 aufzuteilen, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Dabei sind dann mehrere gemäß Figur 2 aus- gebildete Teilpolelemente axial hintereinander auf dem Rotor- körper angeordnet.

Figur 4 zeigt eine Variante zu Figur 1. Hierbei sind die Halbjoche 2', 3'so ausgebildet, da3 zwischen ihnen ein als Flußsperre wirkender Hohlraum 71 entsteht. Ober diesen Hohl- raum kann der von der Ständerwicklung erzeugte Anteil des ma- gnetischen Flusses in den einzelnen Halbjochen beeinflußt werden.

Gemaß Figur 5 ist der dargestellt Rotor als Außenläufer mit einem außen angeordneten Tragkörper 11 ausgebildet. Die An- ordnung von Halbjochen 2''und 3''sowie die Zuordnung der Permamentmagnete 5 entspricht im Prinzip den Ausführungsbei- spielen gemäß Figur l und 4. Hier ist abweichend von Figur 4 ein V-förmig gestalteter flußfreier Raum 72 zwischen jeweils zwei Halbjochen vorgesehen.