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Title:
PERMANENT MAGNET FOR AN ELECTRICAL MACHINE, ELECTRICAL MACHINE, AND METHOD FOR PRODUCING A PERMANENT MAGNET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/104672
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a permanent magnet (10) comprising: - a magnetic main body (14), the main body (14) having a magnetization direction (16); and - at least two voids, which are orthogonal to the magnetization direction (16), the at least two voids being in the form of cutouts (18, 20, 32, 50) and running parallel to each other. A first cutout (18) is formed from a first side (22) and the second cutout (20) is formed from a second side (24). The cutouts (18, 20, 32, 50) extend only along part of the width (B) of the main body (14) so that a first material bridge (26) is created from the first cutout (18) to the second side (24) and a second material bridge (28) is created from the second cutout (20) to the first side (22). The invention also relates to an electrical machine (12) and to a method for producing a permanent magnet (10).

Inventors:
NAUMOSKI HRISTIAN (DE)
KELLER DANIEL (DE)
PFEIFER HERMANN (DE)
GREGOR MATTHIAS (DE)
BÜNTING ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/084315
Publication Date:
June 15, 2023
Filing Date:
December 02, 2022
Export Citation:
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Assignee:
MERCEDES BENZ GROUP AG (DE)
International Classes:
H02K15/03; H01F7/02; H01F41/02; H01F27/34; H02K1/06; H02K1/2793; H02K21/24
Foreign References:
CN110890798A2020-03-17
JPS61208815A1986-09-17
EP3457535A12019-03-20
US20180268976A12018-09-20
EP2306619A22011-04-06
CN109921525A2019-06-21
EP2760112A12014-07-30
Attorney, Agent or Firm:
SCHEIDLE, Thorsten (DE)
Download PDF:
Claims:
Mercedes-Benz Group AG

Patentansprüche

1. Permanentmagnet (10) für eine elektrische Maschine (12), mit einem magnetischen Grundkörper (14), wobei der Grundkörper (14) eine Magnetisierungsrichtung (16) aufweist, und mit zumindest zwei Ausnehmungen, welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (16) in dem Grundkörper (14) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Ausnehmungen als Ausschneidungen (18, 20, 32, 50) ausgebildet sind und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei eine erste Ausschneidung (18) von einer ersten Seite (22) des Grundkörpers (14) aus ausgebildet ist, so dass keine Materialbrücke zwischen der erste Ausschneidung (18) und der ersten Seite (22) des Grundkörpers (14) stehen bleibt, und die zweite Ausschneidung (20) von einer der ersten Seite (22) gegenüberliegenden zweiten Seite (24) des Grundkörpers (14) aus ausgebildet ist, so dass keine Materialbrücke zwischen der zweiten Ausschneidung (20) und der zweiten Seite (24) des Grundkörpers (14) stehen bleibt, wobei sich die Ausschneidungen (18, 20, 32, 50) nur teilweise entlang der gesamten Breite (B) des Grundkörpers (14) erstrecken, so dass sich von der ersten Ausschneidung (18) zur zweiten Seite (24) eine erste Materialbrücke (26) ergibt und von der zweiten Ausschneidung (20) zur ersten Seite (22) eine zweite Materialbrücke (28) ergibt, und wobei im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (16) betrachtet die erste Ausschneidung (18) zur zweiten Ausschneidung (20) einen ersten Abstand (30) aufweist.

2. Permanentmagnet (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Material brücken (26, 28, 34) kürzer ist als eine Breite der Ausschneidungen (18, 20, 32, 50). Permanentmagnet (10) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Ausschneidungen (18, 20, 32, 50) zumindest 80% der Breite (B) des Grundkörpers (14) entspricht. Permanentmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Teilfläche (38), welche von einer dritten Seite (40), welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (16) ausgebildet ist, der ersten Seite (22), der zweiten Seite (24) und der ersten Ausschneidung (18) begrenzt ist im Wesentlichen gleich groß ist, wie eine zweite Teilfläche (42), welche von der ersten Ausschneidung (18), der ersten Seite (22), der zweiten Seite (24) und der zweiten Ausschneidung (20) begrenzt ist und/oder eine dritte Teilfläche (44), welche von einer vierten Seite (46), welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung (16) ausgebildet ist, der ersten Seite (22), der zweiten Seite (24) und der zweiten Ausschneidung (20) begrenzt ist im Wesentlichen gleich groß ist, wie die zweite Teilfläche (42) und/oder die erste Teilfläche (38). Permanentmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine dritte Ausschneidung (32) vorgesehen ist, welche im Wesentlichen parallel zu einer der zwei Ausschneidungen (18, 20, 32, 50) ausgebildet ist, wobei der erste Abstand (30) im Wesentlichen einem zweiten Abstand (36) zwischen der zweiten Ausschneidung (20) und der dritten Ausschneidung (32) entspricht. Permanentmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) im Wesentlichen eine rechteckige Grundfläche oder eine trapezförmige Grundfläche aufweist. Permanentmagnet (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der trapezförmigen Grundfläche ein Abstand (30, 36, 52) zwischen den Ausschneidungen (18, 20, 32, 50), insbesondere bei zumindest drei 15

Ausschneidungen (18, 20, 32, 50), in Abhängigkeit von einer Länge (L) des Trapezes abnimmt. Permanentmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Material brücken (26, 28, 34) im Wesentlichen gleich ist. Elektrische Maschine (12) mit einem Permanentmagneten (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere eine elektrische Axialflussmaschine. Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten (10) für eine elektrische Maschine (12) mit den Schritten:

Bereitstellen eines magnetischen Grundkörpers (14);

Erzeugen einer ersten Ausschneidung (18) von einer erste Seite (22) des Grundkörpers (14), wobei die erste Seite (22) orthogonal zu einer Magnetisierungsrichtung (16) ausgebildet ist, mit einer ersten Materialbrücke (26) zu einer zweiten Seite (24) des Grundkörpers (14) mittels einer Schneidtechnik; und

Erzeugen einer zweiten Ausschneidung (20) von der der ersten Seite (22) des Grundkörpers (14) gegenüberliegenden zweiten Seite (24) des Grundkörpers (14), mit einer zweiten Materialbrücke (28) zu der ersten Seite (22) mittels einer Schneidtechnik.

Description:
Permanentmagnet für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine sowie Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten

Die Erfindung betrifft einen Permanentmagneten für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten.

Um die Wirbelstromverluste und damit die Wärmeentwicklung in umrichtergespeisten permanenterregten Synchronmaschinen zu minimieren, werden üblicherweise die Pole segmentiert. Dies kann zum einen durch die axiale Segmentierung des Rotors, insbesondere bei Radialflussmaschinen, erfolgen, da dieser meist für eine Schrägung schon in Scheiben hergestellt wird. Eine effektive Magnetsegmentierung benötigt allerdings mehr Schritte als eine effektive Schrägung. Zum anderen kann man den Magneten beziehungsweise Teilpol in Rotorscheiben, insbesondere bei Axialflussmaschinen, tangential segmentieren, um das Optimum zu erreichen ohne den Rotor unnötig oft zu teilen. Diese Segmentierung erfolgt beim Magnetlieferanten direkt bei der Herstellung. Diese werden aus mehreren Teilstücken hergestellt und anschließend wieder zusammengeklebt. Der finale Magnet wird dann geschliffen und auf geometrische Toleranzen gebracht und eventuell beschichtet. Die Zwischenschritte der kleineren Einzelteilherstellung und anschließenden Verklebung verursachen einen signifikanten Mehraufwand und Mehrpreis, als den Magneten unsegmentiert in der finalen Geometrie herzustellen.

Die EP 2760 112 A1 betrifft einen Dauermagneten für eine elektrische Maschine, wobei eine oder mehrere Nuten in dem Dauermagneten vorgesehen sind, wobei die eine oder mehrere Nuten den Dauermagneten in mindestens zwei Abschnitte unterteilen, die durch eine oder mehrere Brücken miteinander verbunden sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Permanentmagneten, eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten zu schaffen, welcher aufwandsreduziert hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Permanentmagneten, eine elektrische Maschine sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Permanentmagneten für eine elektrische Maschine, mit einem magnetischen Grundkörper, wobei der Grundkörper eine Magnetisierungsrichtung aufweist, und mit zumindest zwei Ausnehmungen, welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung in dem Grundkörper ausgebildet sind.

Die elektrische Maschine kann dabei als Axialflussmaschine ausgeführt sein, bei der der Stator und Rotor in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse nebeneinander angeordnet sind und somit einen axialen Luftspalt bilden, durch welchen der magnetische Fluss wirkt oder auch als Radialflussmaschine, bei der der Stator und Rotor zueinander und zur Rotationsachse koaxial angeordnet sind und somit einen radialen Luftspalt bilden.

Es ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Ausnehmungen als Ausschneidungen ausgebildet sind und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei eine erste Ausschneidung von einer ersten Seite des Grundkörpers aus ausgebildet ist und die zweite Ausschneidung von einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweite Seite des Grundkörpers aus ausgebildet ist, wobei sich die Ausschneidungen nur teilweise entlang der gesamten Breite des Grundkörpers erstrecken, so dass sich von der ersten Ausschneidung zur zweiten Seite eine erste Materialbrücke ergibt und von der zweiten Ausnehmung zur ersten Seite eine zweite Materialbrücke ergibt, und wobei im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung betrachtet die erste Ausschneidung zur zweiten Ausschneidung einen ersten Abstand aufweist.

Insbesondere ist somit vorgeschlagen, beispielsweise mittels eines geeigneten Schneidverfahrens, mehrere Einschnitte von der Seite in den Permanentmagneten beziehungsweise den Grundkörper zu machen, ohne ihn dabei zu teilen. Diese Einschnitte wechseln sich von der jeweiligen Seite ab, so dass der Effekt zur Wirbelstromminimierung maximal wird und sehr nahe an die Werte einer klassischen Segmentierung herankommt. Alternativ können auch weniger effektive Schnittmuster verwendet werden, wobei beispielsweise von jeder Seite ein Einschnitt erfolgt. Mittels einer Fächerdüse mit mehreren Auslässen lässt sich so „in einem Schuss“ optimalerweise die Segmentierung umsetzen. Dieser nachgelagerte Prozess kann kostengünstiger umgesetzt werden als das klassische Segmentieren.

Insbesondere erfolgt somit die Erzeugung der Ausschneidungen über ein Wasserstrahlschneiden mit entsprechenden Fächerdüsen.

Insbesondere ist somit vorgeschlagen, dass derart viele Ausschneidungen gemacht werden, dass diese Querschnittsflächen der Teilbereiche am nächsten quadratisch sein sollen. Die Dicke ist hierbei in Richtung der Magnetisierung, so dass der Magnet immer entsprechend der Länge/Breite beziehungsweise diagonal beziehungsweise schräg dazu und damit die Schnittrichtung der Geraden senkrecht zur Magnetisierung verlaufen. Wesentlich hierbei ist, dass der Magnet „durchschnitten“ wird und damit an den Schnittstellen getrennt wird, wobei aber über das Schnittmuster kein völliges Zerschneiden erfolgt, sondern immer Bereiche, insbesondere Materialbrücken, bestehen bleiben, die den Magnet als ein Stück erhalten und ihm dann am Ende die Mäanderform ergeben. Somit bleibt der Magnet einstückig. Es ist hierbei eben vorgesehen, dass die Ausschneidungen immer von den entgegengesetzten Seiten beginnen und parallel als Gerade/Strecke beabstandet zueinander erfolgen. Die Richtung der Schnittgeraden, beispielsweise senkrecht zur Magnetisierung und damit zur Dicke des Magneten, ist dabei wählbar und kann von der Grundform des Magneten abhängen, sowie die Anzahl der Schnitte, wobei es insbesondere die zumindest zwei Ausschneidungen sind. Die Anzahl sollte derart gewählt werden, dass zumindest eine der entstehenden Teilstege des Magneten, insbesondere in einen Mäanderarm, am nächsten einer Quadratform entspricht. Hierbei sind dann eben die Abstände der Ausschneidungen vorteilhaft äquidistant, so dass vor allem bei quaderförmigen Magneten alle Teilbereiche dann die gleiche, insbesondere fast quadratische, Querschnittsfläche haben. Dies gilt sowohl für Schnittrichtungen in Richtung der Länge als auch der Breite, und auch für schräge oder diagonale Anordnungen.

Insbesondere ist somit vorgesehen, dass bei den Schnitten jedoch immer noch ein Rest als Materialbrücke übrig bleibt, um den Magneten verbunden zu lassen und somit die Einstückigkeit des Magneten weiterhin realisieren zu können. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist eine Breite der Materialbrücke kürzer als eine Breite der Ausschneidungen. Insbesondere sind somit die Materialbrücken in ihrer Breite kürzer ausgebildet als die Ausschneidungen. Somit können Wirbelströme vorteilhaft reduziert werden.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn eine Breite der Ausschneidungen zumindest 80 Prozent der Breite des Grundkörpers entspricht. Beispielsweise kann dann die Materialbrücke eine Breite von 20 Prozent der Gesamtbreite des Grundkörpers aufweisen. Insbesondere kann die Breite der Ausschneidungen zwischen 80 Prozent und 95 Prozent der Breite des Grundkörpers liegen, wobei dann wiederum die Breite der Materialbrücken zwischen 20 bis 5 Prozent der Gesamtbreite des Grundkörpers entspricht. Somit kann zuverlässig die Einstückigkeit des Magneten weiterhin aufrechterhalten werden und die Wirbelströme können reduziert werden.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn eine erste Teilfläche, welche von einer dritten Seite, welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung ausgebildet ist, der ersten Seite, der zweiten Seite und der ersten Ausschneidung begrenzt ist, im Wesentlichen gleich groß ist wie eine zweite Teilfläche, welche von der ersten Ausschneidung, der ersten Seite, der zweiten Seite und der zweiten Ausschneidung begrenzt ist und/oder eine dritte Teilfläche, welche von einer vierten Seite, welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung ausgebildet ist, der ersten Seite, der zweiten Seite und der zweiten Ausschneidung begrenzt ist, im Wesentlichen gleich groß ist, wie die zweite Teilfläche und/oder die erste Teilfläche. Insbesondere können somit im Wesentlichen gleich große Teilflächen bereitgestellt werden. Insbesondere sind diese Teilflächen beispielsweise im Wesentlichen quadratisch. Durch diese Ausgestaltungsform kann sich eine vorteilhafte Mäanderform ergeben, so dass sich im Wesentlichen eine lange Mäanderform des Magneten bildet, die überall die gleiche Breite und insbesondere auch über die gleiche Dicke und eben die gleiche Querschnittsfläche bildet. Somit „sehen“ entsprechende Ströme im Magneten entlang der Mäanderform immer die gleiche Querschnittsfläche und es können sich keine lokalen Maxima innerhalb des Magneten ausbilden. In diesem Ausführungsbeispiel sind insbesondere zwei Ausschneidungen vorgesehen, so dass sich die drei Teilflächen bilden. Bei mehr als zwei Ausschneidungen sind die Begrenzungen entsprechend anzupassen, so dass beispielsweise mehrere Teilflächen durch zwei Ausschneidungen begrenzt sein können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist zumindest eine dritte Ausschneidung vorgesehen, welche im Wesentlichen parallel zu einer der zwei Ausschneidungen ausgebildet ist, wobei der erste Abstand im Wesentlichen einem zweiten Abstand zwischen der zweiten Ausschneidung und der dritten Ausschneidung entspricht. Insbesondere handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um eine rechteckförmige beziehungsweise quaderförmige Grundfläche des Grundkörpers. Insbesondere können hierbei auch mehr als drei Ausschneidungen vorgesehen sein, wobei dann die Abstände zwischen den Ausschneidungen im Wesentlichen gleich sind. Somit können vorteilhaft Wirbelstromverluste reduziert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der Grundkörper im Wesentlichen eine rechteckige Grundfläche oder eine trapezförmige Grundfläche auf. Insbesondere ist es somit ermöglicht, dass die erfindungsgemäßen Permanentmagneten für unterschiedliche elektrische Maschinen ausgebildet sein können, insbesondere für elektrische Axialflussmaschinen oder elektrische Radialflussmaschinen.

Somit können unterschiedliche Permanentmagnetformen bereitgestellt werden, welche die erfindungsgemäßen Ausschneidungen aufweisen. Hierbei können insbesondere Permanentmagnete mit einer rechteckigen Grundfläche vorteilhaft für elektrische Radialflussmaschinen einsetzbar sein und Permanentmagnete mit einer trapezförmigen Grundfläche vorteilhaft für elektrische Axialflussmaschinen einsetzbar sein.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn bei der trapezförmigen Grundfläche ein Abstand zwischen den Ausschneidungen insbesondere bei zumindest drei Ausschneidungen, in Abhängigkeit von der Länge des Trapezes abnimmt. Insbesondere handelt es sich um die Sonderform des trapezförmigen Magneten, wobei hier optional die Abstände in Richtung des kleineren Schenkels des Trapezes sich vergrößern können, da eben die „Länge“ hierbei abnimmt. Somit kann vorteilhaft die gleiche „gesehene“ Querschnittsfläche bereitgestellt werden, so dass sich keine lokalen Maxima an Wirbelströmen innerhalb des Magneten ausbilden.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn eine Breite der Materialbrücken im Wesentlichen gleich ist. Somit kann zuverlässig eine Reduzierung der Wirbelströme realisiert werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Permanentmagneten nach dem vorhergehenden Aspekt. Bevorzugt wird die elektrische Maschine in einem Kraftfahrzeug verwendet und kann vorteilhaft als Axialflussmaschine oder Radialflussmaschine ausgeführt sein. Das Kraftfahrzeug kann dabei als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug oder als vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten für eine elektrische Maschine. Es erfolgt das Bereitstellen eines magnetischen Grundkörpers. Es wird eine erste Ausschneidung von einer ersten Seite des Grundkörpers erzeugt, wobei die erste Seite orthogonal zu einer Magnetisierungsrichtung ausgebildet ist, wobei eine erste Materialbrücke zu einer zweiten Seite des Grundkörpers mittels einer Schneidtechnik erzeugt wird. Es erfolgt das Erzeugen einer zweiten Ausschneidung von der der ersten Seite des Grundkörpers gegenüberliegenden zweiten Seite des Grundkörpers, mit einer zweiten Materialbrücke zu der ersten Seite mittels einer Schneidtechnik.

Bevorzugt kann die Schneidtechnik ein Wasserstrahlschneiden sein. Es sei an dieser Stelle lediglich angemerkt, dass das Herstellungsverfahren nicht auf das Wasserstrahlschneiden begrenzt ist, sondern auch weitere Schneidtechniken zum Einsatz kommen können. Beispielsweise kann die Ausschneidung beziehungsweise die Ausschneidungen auch eingesägt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Permanentmagneten sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der elektrischen Maschine sowie des Verfahrens anzusehen. Insbesondere sind entsprechende Verfahrensschritte zur Herstellung des Permanentmagneten nach den vorhergehenden Aspekten ebenfalls mit offenbart.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Permanentmagneten; Fig. 2 eine weitere schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Permanentmagneten;

Fig. 3 eine weitere schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Permanentmagneten;

Fig. 4 eine weitere schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Permanentmagneten;

Fig. 5 eine weitere schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Permanentmagneten; und

Fig. 6 eine nochmals weitere schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Permanentmagneten.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Permanentmagneten 10 für eine rein schematisch dargestellte elektrische Maschine 12. Die elektrische Maschine 12 kann beispielsweise als Axialflussmaschine oder Radialflussmaschine ausgeführt sein. Der Permanentmagnet 10 weist einen magnetischen Grundkörper 14 auf, wobei der magnetische Grundkörper 14 eine Magnetisierungsrichtung 16 aufweist. Insbesondere sind zwei Ausnehmungen vorgesehen, welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung 16 verlaufen. Die zwei Ausnehmungen sind insbesondere als Ausschneidungen 18, 20 ausgebildet und im Wesentlichen parallel zueinander, wobei eine erste Ausschneidung 18 von einer ersten Seite 22 des Grundkörpers 14 aus ausgebildet ist und die zweite Ausschneidung 20 von einer der ersten Seite 22 gegenüberliegenden zweiten Seite 24 des Grundkörpers 14 ausgebildet ist, wobei sich die Ausschneidungen 18, 20 nur teilweise entlang einer gesamten Breite B des Grundkörpers 14 erstrecken, so dass sich von der ersten Ausschneidung 18 zur zweiten Seite 24 eine erste Materialbrücke 26 ergibt und von der zweiten Ausschneidung 20 zur ersten Seite 22 eine zweite Materialbrücke 28 ergibt, und wobei im Wesentlichen orthogonal zur Magnetisierungsrichtung 16 betrachtet die erste Ausschneidung 18 zur zweiten Ausschneidung 20 einen ersten Abstand 30 aufweist. Im folgenden Ausführungsbeispiel ist eine dritte Ausschneidung 32 vorgesehen, welche sich ebenfalls von der ersten Seite 22 hin zur zweiten Seite 24 erstreckt, wobei eine dritte Materialbrücke 34 zwischen der dritten Ausschneidung 32 und der zweiten Seite 24 vorgesehen ist. Ferner ist insbesondere gezeigt, dass ein zweiter Abstand 36 zwischen der zweiten Ausschneidung 20 und der dritten Ausschneidung 32 ausgebildet ist, wobei der erste Abstand 30 und der zweite Abstand 36 im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich sind.

Ferner zeigt die Fig. 1 , dass der Grundkörper im Wesentlichen eine rechteckige Grundfläche aufweist. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine Breite der Materialbrücken 26, 28, 34 im Wesentlichen gleich ist.

Eine Breite der Materialbrücken 26, 28, 34 ist ferner insbesondere kürzer als eine Breite der Ausschneidungen 18, 20, 32. Insbesondere kann eine Breite der Ausschneidungen 18, 20, 32 zumindest 80 Prozent der Breite B des Grundkörpers 14 entsprechen.

Des Weiteren ist gezeigt, dass eine erste Teilfläche 38, welche von einer dritten Seite 40, welche orthogonal zur Magnetisierungsrichtung 16 ausgebildet ist, der ersten Seite 22, der zweiten Seite 24 und der ersten Ausschneidung 18 begrenzt ist, im Wesentlichen gleich groß ist wie eine zweite Teilfläche 42, welche von der ersten Ausschneidung 18, der ersten Seite 22, der zweiten Seite 24 und der zweiten Ausschneidung 20 begrenzt ist. Ferner kann auch eine dritte Teilfläche 44 vorgesehen sein, welche von einer vierten Seite 46 begrenzt ist. Im folgenden Ausführungsbeispiel ist die dritte Teilfläche 44 ferner von der dritten Ausschneidung 32, der ersten Seite 22 und der zweiten Seite 24 begrenzt. Ferner ist im folgenden Ausführungsbeispiel eine vierte Teilfläche 48 gezeigt, welche durch die erste Seite 22, die zweite Seite 24, die zweite Ausschneidung 20 und die dritte Ausschneidung 32 begrenzt ist. Die Teilflächen 38, 42, 44, 48 sind insbesondere im Wesentlichen quaderförmig und gleich groß ausgebildet.

Insbesondere ist somit eine Mäanderform in dem Grundkörper 14 vorgeschlagen, wobei die Ausschneidungen 18, 20, 32 nur Geraden sind, die abwechselnd von gegenüberliegenden Seiten 22, 24 den Grundkörper 14 einschneiden, aber nicht ganz in der Länge beziehungsweise vorliegend in der Breite B durchschneiden. Vorteilhaft werden so viele Schnitte gemacht, dass die Querschnittsflächen der Teilbereiche 38, 42, 44, 48 am nächsten quadratisch sein sollen. Die Dicke ist hierbei in Richtung der Magnetisierungsrichtung 16, so dass der Grundkörper 14 immer entsprechend der Länge beziehungsweise Breite B beziehungsweise diagonal beziehungsweise schräg dazu und damit die Schnittrichtung der Geraden senkrecht zur Magnetisierung verlaufen.

Wesentlich hierbei ist, dass der Grundkörper 14 durchschnitten wird und damit an den Schnittstellen getrennt wird, wobei aber über die Schnittmuster kein völliges Zerschneiden erfolgt, sondern immer Bereiche, insbesondere die Materialbrücken 26, 28, 34 bestehen bleiben, die den Grundkörper 14 als ein Stück, insbesondere die Einstückigkeit, erhalten und dann am Ende die Mäanderform sich ergibt.

Hierbei ist vorgesehen, dass die Schnitte immer von entgegengesetzten Seiten 22, 24 beginnen und im Wesentlichen parallel als Gerade beziehungsweise Strecke beabstandet zueinander erfolgen. Die Richtung der Schnittgeraden, insbesondere senkrecht zur Magnetisierungsrichtung 16 und damit zur Dicke des Grundkörpers 14, ist dabei wählbar und kann von der Grundform des Grundkörpers 14 abhängen, sowie die Anzahl der Schnitte, wobei es mindestens zwei Ausschneidungen 18, 20, 32 sein sollten. Die Anzahl sollte so gewählt werden, dass zumindest einer der entstehenden Teilstege des Magneten, in einem Mäanderarm, am nächsten einer Quaderform entspricht. Hierbei sind dann eben die Abstände der Ausschneidungen 18, 20, 32 vorteilhaft äquidistant, so dass vor allem bei quaderförmigen Magneten alle Teilbereiche 38, 42, 44, 48 dann die gleiche, insbesondere fast quadratische Querschnittsfläche haben. Dies gilt sowohl für Schnittrichtungen in Richtung der Länge als auch der Breite B, und auch für schräge oder diagonale Anordnung.

Insbesondere ist hierbei von großer Bedeutung, dass die Ausschneidungen 18, 20, 32 immer noch einen Rest, insbesondere die Materialbrücken 26, 28, 34 stehen lassen, so dass die Einstückigkeit des Grundkörpers 14 weiterhin gegeben ist. Dieser ungeschnittene Rest soll insbesondere zwischen 5 bis 20 Prozent der Gesamtbreite, also der Breite B, sein, so dass eben nur noch 80 bis 95 Prozent der Ausschneidungen 18, 20, 32 geschnitten werden.

Also besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn eben der stehende Rest, also die Materialbrücken 26. 28, 34, die gleiche Länge aufweisen wie die Breite der geschnittenen Stege, so dass sich im Wesentlichen eine lange Mäanderform des Grundkörpers 14 bildet, die überall die gleiche Breite und über die gleiche Dicke auch eben die gleiche Querschnittsfläche bildet. Somit „sehen“ entsprechende Wirbelströme im Grundkörper 14 entlang der Mäanderform immer die gleiche Querschnittsfläche und es können sich keine lokalen Maxima ausbilden. Als bevorzugtes Herstellungsverfahren für die Ausschneidungen 18, 20, 32 ist insbesondere das Wasserstrahlschneiden anzusehen. Jedoch können die Ausschneidungen 18, 20, 32 auch mit anderen Schneideverfahren beziehungsweise Sägeverfahren hergestellt werden.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Ausschneidungen 18, 20, 32 axial oder tangential zur Achse des Rotors der elektrischen Maschine 12 erfolgen. Die Abstände zwischen den Ausschneidungen 18, 20, 32 liegen im Bereich der Magnetdicke und sind idealerweise kleiner als die Magnetdicke. Hierbei kann eine gerade oder ungerade Anzahl an Schnitten erfolgen. Die Einschnitte können auch unter einem beliebigen Winkel zur Rotorachse erfolgen. Dies ist beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt. Die Einschnitte können auch unter einem insbesondere diagonalen Winkel, der sich aus der Magnetgeometrie ergibt, und in der Fig. 3 dargestellt ist, ist vorteilhaft. Auch andere Magnetgeometrien, beispielsweise trapezförmige, wie dies in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt ist, können auf diese Variante segmentiert werden. Hierbei können auch beliebige Winkel gewählt werden. Die Abstände zwischen den Einschnitten können dabei, insbesondere bei der trapezförmigen Variante, wie in Fig. 6 dargestellt, auch zur dünner werdenden Seite des Magneten hin größer werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Ausführungsform des Permanentmagneten 10. Vorliegend sind insbesondere fünf Ausschneidungen 18, 20, 32 vorgesehen, wobei hierbei weitere Ausschneidungen 50 vorgesehen sind. Wichtig ist dabei, dass diese sich von den alternierenden Seiten 22 und 24 erstrecken.

Des Weiteren ist zu sehen, dass auch die Abstände zwischen den Ausschneidungen 18, 20, 32, 50 gleich sind. Ferner ist beispielsweise auch der Abstand von der ersten Ausschneidung 18 hin zur dritten Seite 40 gleich dem ersten Abstand 30 zwischen der ersten Ausschneidung 18 und der zweiten Ausschneidung 20 und somit auch gleich zu den anderen Abständen.

Fig. 3 zeigt eine weitere schematische Ausführungsform des Permanentmagneten 10, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausschneidungen 18, 20, 32 insbesondere diagonal ausgebildet sind.

Fig. 4 zeigt eine weitere schematische Ausbildungsform des Permanentmagneten 10. Im folgenden Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 14 im Wesentlichen trapezförmig. Im folgenden Ausführungsbeispiel sind insbesondere sechs Ausschneidungen 18, 20, 32 vorgesehen. Die Abstände sind in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den Ausschneidungen 18, 20, 32, 50 gleich.

Fig. 5 zeigt eine weitere schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Permanentmagneten 10, wobei der Grundkörper 14 weiterhin trapezförmig ist. Im folgenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere zu sehen, dass auch in diesem Ausführungsbeispiel die Ausschneidungen 18, 20, 32, 50 einen diagonalen Winkel aufweisen können.

Fig. 6 zeigt eine nochmals weitere schematische Ausführungsform eines Permanentmagneten 10, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Grundkörper 14 eine trapezförmige Struktur aufweist. Im folgenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere zu sehen, dass über eine Länge L betrachtet, die Abstände 30, 36, 52 hin in Abhängigkeit der Länge L abnehmen. Insbesondere nehmen vorliegend von der vierten Seite 46 hin zur dritten Seite 40 die Abstände ab. Insbesondere ist somit gezeigt, dass sich die Abstände 30, 36, 52 in Richtung des kleineren Schenkels des Trapez, vorliegend also der vierten Seite 46, vergrößern, da die Länge L abnimmt.

Bezugszeichenliste

10 Permanentmagnet

12 elektrische Maschine

14 Grundkörper

16 Magnetisierungsrichtung

18 erste Ausschneidung

20 zweite Ausschneidung

22 erste Seite

24 zweite Seite

26 erste Materialbrücke

28 zweite Materialbrücke

30 erster Abstand

32 dritte Ausschneidung

34 dritte Materialbrücke

36 zweiter Abstand

38 erste Teilfläche

40 dritte Seite

42 zweite Teilfläche

44 dritte Teilfläche

46 vierte Seite

48 vierte Teilfläche

50 weitere Ausschneidung

52 weiterer Abstand B Breite L Länge