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Title:
ROTOR FOR AN AXIAL FLUX MACHINE, METHOD FOR PRODUCING A ROTOR FOR AN AXIAL FLUX MACHINE AND AXIAL FLUX MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/185403
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rotor (1) for an electrical axial flux machine (2) that can be operated as a motor and/or generator, said rotor comprising a support (3), a plurality of magnet elements (4) arranged against, on, or in the support (3) and running radially from the interior outwards, the magnet elements (4) being magnetized in a circumferential direction and being arranged individually or in groups in series around the circumference with alternating opposing magnetization directions, and a plurality of flux conduction elements (5) which conduct the magnetic flux and are arranged against, on, or in the support (3) and around the circumference, between the magnet elements (4). According to the invention, a flux distributing element (6) which distributes the magnetic flux is arranged between at least one of the magnet elements (4) and a flux conduction element (5) that is arranged adjacently thereto in the circumferential direction.

Inventors:
WITT HOLGER (DE)
GRAMANN MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2021/100188
Publication Date:
September 23, 2021
Filing Date:
February 25, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
H02K1/02; H02K1/27; H02K15/03; H02K21/24
Domestic Patent References:
WO2019110173A12019-06-13
WO2010061200A22010-06-03
WO2018015293A12018-01-25
Foreign References:
US20050194855A12005-09-08
DE102013218829A12015-03-19
DE102017204434A12018-09-20
DE102005053119A12007-05-10
DE102004038884A12005-05-12
DE102015208281A12016-11-10
DE102017127157A12019-05-23
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Claims:
Patentansprüche

1. Rotor (1 ) für eine elektrische, motorisch und/oder generatorisch betreibbare Axialfluss-Maschine (2), umfassend

- einen Träger (3),

- eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger (3) angeordneten, sich im Wesentlichen radial von innen nach außen erstreckenden Magnetelementen (4), wobei die Magnetelemente (4) in Umfangsrichtung magnetisiert ausgebildet und einzeln oder in Gruppen umfänglich mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind,

- und eine Vielzahl von an, auf oder in dem Träger (3) angeordneten, umfänglich zwischen den Magnetelementen (4) angeordneten, den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen (5), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einem der Magnetelemente (4) und einem zu diesem in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Flussleitelement (5) ein den Magnetfluss verteilendes Flussverteilerelement (6) mit weichmagnetischem Verbundmaterial angeordnet ist.

2. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das beziehungsweise jedes Flussleitverteilerelement (6) in einer Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse gesehen einen dreieckigen Querschnitt aufweist, wobei das Dreieck mit seiner Grundseite (g) jeweils an einem benachbarten Magnetelement (4) anliegt und wobei es mit den beiden verbleibenden Schenkelseiten (b, c) mit dem benachbart angeordneten Flussleitelement (5) in Kontakt ist.

3. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das beziehungsweise jedes Flussleitverteilerelement (6) in einer Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse (X) gesehen einen dreieckigen Querschnitt aufweist, wobei das Dreieck mit seiner kurzen Grundseite (g) an einem Trägeraußenring (9) des Trägers (3) anliegt, wobei es mit der einen verbleibenden Schenkelseite (b) an einem Magnetelement (4) anliegt und wobei es mit der anderen verbleibenden Schenkelseite (c) am benachbart angeordneten Flussleitelement (5) anliegt.

4. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das beziehungsweise jede, Flussleitverteilelement (6) in einer Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse (X) gesehen einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

5. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das beziehungsweise jedes Flussverteilerelement (6) über die gesamte radiale Erstreckung dieselbe axiale Tiefe aufweist.

6. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Flussverteilerelemente (6) aus weichmagnetischem Verbundmaterial oder aus Ferritmaterial gebildet ist.

7. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Flussleitelemente (5) in Form von laminierten Blechen ausgebildet ist, insbesondere aus Elektroblech gebildet ist, und mit Vorteil über die gesamte radiale Erstreckung dieselbe axiale Tiefe aufweist.

8. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetelemente (4) als Permanentmagnete ausgebildet sind, und mit Vorteil aus einer Mehrzahl elektrisch gegeneinander isolierter Einzelmagnete gebildet sind und insbesondere über die gesamte radiale Erstreckung dieselbe axiale Tiefe aufweisen.

9. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) eine kreisringförmig ausgebildete Trägernabe (7), eine kreisringförmig ausgebildete Trägerscheibe (8) sowie einen den Träger (3) radial nach außen begrenzenden Trägeraußenring (9) aufweist, wobei zwischen der Trägernabe (7) und dem Trägeraußenring (9) ein ringtopfartiger Aufnahmebereich mit einem durch die Trägerscheibe (8) gebildeten Topfboden zur Aufnahme der Magnetelemente (4), der Flussleitelemente (5) und der Flussverteilerelemente (6) gebildet ist.

10. Rotor (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägernabe (7) auf ihrer radialen Ringaußenfläche und/oder der Trägeraußenring (9) auf seiner radialen Ringinnenfläche eine polygone Querschnittsform aufweist/aufweisen.

11. Verfahren zur Fierstellung eines Rotors (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassen die folgenden Verfahrensschritte:

- Bereitstellen eines Trägers (3),

- Bereitstellen von Magnetelementen (4) und Einbringen der Magnetelemente

(4) an, auf oder in den Träger (3),

- Bereitstellen von Flussleitelementen (5) und Einbringen der Flussleitelemente

(5) an, auf oder in den Träger (3),

- Bereitstellen von Flussverteilerelementen (6) und Einbringen der Flussverteilerelemente (6) an, auf oder in den Träger (3).

12. Axialflussmaschine (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Axialflussmaschine (2) Stator (10) sowie einen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1-10 ausgebildeten Rotor (1) aufweist.

Description:
Rotor für eine Axialflussmaschine. Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Axialflussmaschine und Axialflussmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische, motorisch und/oder generatorisch betreibbare Axialfluss-Maschine. Die Axialflussmaschine umfasst einen Träger, eine Vielzahl von an oder auf oder in dem Träger angeordneten, sich radial von innen nach außen erstreckenden Magnetelementen sowie eine Vielzahl von an oder auf oder in dem Träger angeordneten, umfänglich zwischen den Magnetelementen angeordneten, den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen. Die Magnetelemente der Axialflussmaschine sind in Umfangsrichtung magnetisiert ausgebildet und einzeln oder in Gruppen umfänglich mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet.

Aus der DE 102013218829 A1 ist bereits ein Rotor für eine Axialflussmaschine bekannt. Bei diesem Rotor wird durch die Rotorbleche eine Art Rahmen gebildet, in welchen Inlays integriert werden. Die Rotorbleche weisen dabei einzelne Ausstanzungen sowohl für die Magnete als auch für die Inlays auf.

Weitere Aufbauten von Rotoren für Axialflussmaschinen bzw. von Axialflussmaschinen selbst sind unter anderem beschrieben durch die DE 102017 204434 A1 , die DE 102005053 119 A1 , die DE 102004038884 A1 , die DE 10 2015208 281 A1, die DE 102017127 157 A1 oder die WO 2018/015293 A1.

Der magnetische Fluss in einem als Axialflussmotor ausgebildeten Elektromotor ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial gerichtet. Ein geblechter Rotor für hohe Drehzahlen und Frequenzen ist in axialer Richtung geschichtet ausgebildet Für den axialen magnetischen Fluss wird oft weichmagnetisches Verbundmaterial - welches auch als SMC-Material (soft magnetic components, soft mafnetic compounds / soft magnetic powder) bezeichnet wird - als Material für Flussleitelemente eingesetzt, da hier eine dreidimensionale Ausbreitung des magnetischen Flusses ohne signifikante Wirbelströme möglich ist. Für kleinere Rotoren ist ein homogener SMC Rotor möglich, solange die mechanische Belastung die geringe Festigkeit des SMC nicht übersteigt. Der SMC-Werkstoff besteht in der Regel aus hoch reinem Eisenpulver, welches eine spezielle Oberflächenbeschichtung auf jedem einzelnen Partikel aufweist. Die dadurch realisierte elektrisch isolierende Oberfläche gewährleistet einen hohen elektrischen Widerstand, der auch nach einem Verpressen und einer Wärmebehandlung erhalten bleibt.

Wirbelstromverluste sind daher praktisch vernachlässigbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rotor für eine elektrische Axialflussmaschine, ein Verfahren zur Fierstellung eines Rotors für eine elektrische Axialflussmaschine sowie eine elektrische Axialflussmaschine bereitzustellen, wodurch die Menge des benötigten weichmagnetischen Verbundmaterials reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren zur Fierstellung eines Rotors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 sowie durch eine Axialflussmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Rotor für eine elektrische, motorisch und/oder generatorisch betreibbare Axialfluss-Maschine umfasst einen Träger, eine Vielzahl von an oder auf oder in dem Träger angeordneten und sich im Wesentlichen radial von innen nach außen erstreckenden Magnetelementen sowie eine Vielzahl von an oder auf oder in dem Träger angeordneten und umfänglich zwischen den Magnetelementen angeordneten, den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen.

Die Magnetelemente der Axialflussmaschine sind in Umfangsrichtung magnetisiert ausgebildet und einzeln oder in Gruppen umfänglich mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet. Erfindungsgemäß ist zwischen zumindest einem der Magnetelemente und einem zu diesem in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Flussleitelement ein den Magnetfluss verteilendes, bevorzugt räumlich verteilendes, Flussverteilerelement angeordnet. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass zur Bildung des Rotormagneten für eine Axialflussmaschine zum einen kostengünstiges Material für Flussleitelemente verwendet werden kann und nur an ausgewählten Stellen des Rotors ein höherwertiges und teureres Material für den Übergangsbereich zwischen Magnetelementen und Flussleiterelementen eingebracht werden muss. Durch das erfindungsgemäße Design des Rotors wird zum einen die dreidimensionale Verteilung des Magnetflusses von den Magnetelementen zum Luftspalt gewährleistet, als auch die Menge benötigten weichmagnetischen Verbundstoffmaterials reduziert.

Im Sinne der Erfindung wird unter der Richtungsangabe „im Wesentlichen radial“ verstanden, dass die in, an oder auf dem Träger angeordneten Magnetelemente und/oder die Flussleitelemente und/oder die Flussverteilerelemente sich genau radial von innen nach außen erstrecken können, wobei die Mittelachsen ihrer jeweiligen Längserstreckung auch durch die zentrale Rotordrehachse verlaufend ausgebildet wären. Mit umfasst im Sinne der Erfindung sind jedoch auch solche Anordnungen, in denen die Mittelachsen der in, an oder auf dem Träger angeordneten Magnetelemente, Flussleitelemente oder Flussverteilerelemente schräg verlaufend angeordnet sind, so dass deren Mittelachsen nicht mehr die zentrale Rotordrehachse schneiden, sondern leicht gekippt ausgerichtet sind und etwas neben der zentralen Rotordrehachse sich erstreckend verlaufen.

Eine Gruppe von Magnetelementen umfasst im Sinne der Erfindung mindestens zwei umfänglich benachbart angeordnete Magnetelemente mit jeweils gleicher umfänglicher Magnetisierungsrichtung.

In Umfangrichtung magnetisiert ausgebildet bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Magnetelemente oder die Gruppen von Magnetelementen derart ausgebildet und umfänglich verteilt angeordnet sind, dass die Ausrichtung ihres Magnetfeldes nicht in axialer oder radialer Richtung, sondern eben in umfänglicher Richtung ausgerichtet ist. Dabei sind diese Richtungsangaben eher als grobe Richtungsangaben (eben im Unterschied zu axialer Richtung als Richtung in bzw. parallel zur Rotordrehachse und zu radialer Richtung als Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Rotordrehachse) zu verstehen. Das von den Magnetelementen ausgehende Magnetfeld wird durch Magnetfeldvektoren bestimmt, die in ihrer Richtung tangential in Umfangsrichtung gerichtet oder eben um einen Streubereich davon abweichend ausgerichtet sind. Der Streubereich wird bevorzugt mit zirka plus/minus 20° Winkelgrad angegeben - besonders bevorzugt mit etwa plus/minus 15° Winkelgrad veranschlagt.

Unter den obigen genannten unterschiedlichen Alternativen von „an“ oder „auf“ oder „in“ dem Träger sind folgende Ausführungen beispielhaft gemeint:

• „an“: Der Träger besteht z.B. aus einem innenliegenden Nabenkörper, wobei die Magnetelemente und Flussleitelemente radial außen auf dem Nabenkörper befestigt sind und oder z.B. mittels einem Rings radial auf den Nabenkörper gehalten werden.

• „auf“: Der Träger hat einen scheibenförmigen Bereich oder radial rausragende Streben oder andere von innen radial nach außen ragende Tragelemente, auf dem oder auf denen oder zwischen denen die magnetisch aktiven Bauteile befestigt sind (z.B. durch Kleben und/oder ein umfängliches Faßringband).

• „in“: Der Träger und die Magnetleitelemente sind ähnlich den Figuren der Ausführungsbeispiele dieser Erfindung angeordnet.

Eine Axialflussmaschine im Sinne der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der im Luftspalt zwischen Rotor und Stator erzeugte Magnetfluss sich in axialer Richtung parallel zur Rotordrehachse der elektrischen Maschine erstreckt. Mit anderen Worten erfolgt die Ausdehnung des Luftspalts bzw erstreckt sich dessen Ebene in einer Ebene die senkrecht zur Rotationsachse des Rotors ausgebildet ist. Das Magnetflussleitmaterial ist bevorzugt aus Eisenpulver oder aus einer Mischung mit Eisenpulver gebildet. Besonders bevorzugt wird das vorstehend beschriebene SMC-Material verwendet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Trägers weist dieser einen als Trägernabe ausgebildeten Innenring auf, über den der Rotor drehfest mit einer Welle verbindbar ist, und einen Trägeraußenring, der den Rotor in radialer Richtung nach außen begrenzt. Der Träger kann zwischen Trägernabe und Trägeraußenring eine als Bodenteil ausgebildete Trägerscheibe aufweisen, über welche die Trägernabe und der Trägeraußenring miteinander verbunden sind und welche gemeinsam mit der radialen Außenringfläche der Trägernabe und der radialen Innenringfläche des Trägeraußenrings einen in Richtung Luftspalt offenen Aufnahmeraum für die Aufnahme der Magnetelemente und der Flussleitelemente des Rotors bildet.

Möglich ist auch eine Ausbildung des Trägers als Nabenkonstruktion, die sich bis zum Innenradius des Magnetkreises erstreckt und die mit aufgesetzten Dauermagneten und Flussleitstücken bestückt ausgebildet ist. Ein Faßringband hält dann die aufgesetzten Magnetelemente und Flussleitelemente in Position.

In einer anderen Ausführungsform eines Trägers ist ein Träger ohne Außenring vorgesehen und/oder ohne Bodenteil. Die Magnetelemente sowie die Flussleitelemente können durch eine Verklebung am Träger nach radial innen gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer Verklebung können die Magnetelemente und die Flussleitelemente auch mechanisch durch Krallenelemente, welche dann mittels Streben am innenliegenden nabenartig ausgebildeten Trägerkörper abgestützt werden, fixiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das beziehungsweise jedes Flussleitverteilerelement in einer Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse gesehen einen dreieckigen Querschnitt aufweist, wobei das Flussleitverteilerelement mit seiner Dreiecksgrundseite jeweils an einem benachbarten Magnetelement anliegt und wobei es mit den beiden verbleibenden Schenkelseiten mit dem benachbart angeordneten Flussleitelement magnetisch leitend in Kontakt stehend angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass durch diese herstellungstechnisch einfach zu realisierende Geometrie eine annähernd optimale Flussverteilung zwischen Magnetelementen und Flussleitelementen gewährleistet wird.

Es kann gemäß einerweiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das beziehungsweise jedes Flussleitverteilerelement in einer Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse gesehen den Querschnitt eines spitzwinkligen Dreiecks (z.B. keilförmig) aufweist, wobei das Flussleitverteilerelement mit seiner kurzen Dreiecksgrundseite g an der Innenfläche des Trägeraußenrings und mit seinen verbleibenden Dreiecksschenkeln jeweils mit einem der Dreiecksschenkel an einem benachbarten Magnetelement und mit dem anderen Dreiecksschenkel am Flussleitelement anliegt. Die Flussverteilerelemente sorgen für eine weitgehend gleichmäßig verteilte magnetische Flussdichte im Luftspalt, indem sie einen Teil des Magnetflusses der radial weiter innen liegenden Magnetelemente zu den radial weiter außen liegenden Bereichen des Luftspaltes leiten bzw. verteilen.

Alternativ zur Dreiecksform können die Flussleitelemente im Querschnitt gesehen auch in Form einer Parabel ausgebildet sein. Dies wäre herstellungstechnisch zwar etwas teurer, es könnte jedoch zusätzlich im Vergleich zur Dreieckform, teures weichmagnetisches Verbundmaterial eingespart werden.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das beziehungsweise jedes Flussleitverteilerelement in einer Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse gesehen einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wodurch die Fertigung und Montage des Rotors weiter vereinfacht werden kann.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das beziehungsweise jedes Flussverteilerelement über die gesamte radiale Erstreckung dieselbe axiale Tiefe aufweist. Auch diese Ausgestaltung unterstützt weiter die Möglichkeit der Verwendung von Gleichteilen als auch eine weiter vereinfachte Montage des Rotors.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass zumindest eines der Flussverteilerelemente im Wesentlichen vollständig aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff oder aus Ferritmaterial gebildet ist, wodurch die Flussleiteigenschaften des Flussverteilerelements optimiert werden.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eines der Flussleitelemente in Form eines Paketes aus laminierten Blechen gebildet ist, insbesondere aus Elektroblechen gebildet ist. Bevorzugt sind die Bleche derart ausgebildet, dass das Flussleitelement über seine gesamte radiale Erstreckung dieselbe axiale Tiefe aufweist. Hierdurch kann eine im Hinblick auf Materialkosten und Fertigung optimierte Ausgestaltung der Flussleitelemente gewährleistet werden. Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Magnetelemente als Permanentmagnete ausgebildet sind, und mit Vorteil aus einer Mehrzahl elektrisch gegeneinander isolierter Einzelmagnete gebildet sind und insbesondere über die gesamte radiale Erstreckung dieselbe axiale Tiefe aufweisen. Durch diese Ausgestaltung der Magnetelemente können standardisierte Gleichteile Verwendung finden und eine einfache Montage gewährleistet werden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Trägers weist dieser eine kreisringförmig ausgebildete Trägernabe, eine kreisringförmig ausgebildete Trägerscheibe sowie einen den Träger radial nach außen begrenzenden Trägeraußenring auf. Dabei ist zwischen der Trägernabe und dem Trägeraußenring ein ringtopfartiger Aufnahmebereich mit einem durch die Trägerscheibe gebildeten Topfboden zur Aufnahme der Magnetelemente, der Flussleitelemente und der Flussverteilerelemente gebildet. Flierdurch wird erreicht, dass ein einfach zu bestückender Rotorträger mit hoher mechanischer Festigkeit bereitgestellt ist.

Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Trägernabe auf ihrer radialen Ringaußenfläche und/oder der Trägeraußenring auf seiner radialen Ringinnenfläche eine polygone Querschnittsform (Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse) aufweist/aufweisen. Dies gewährleistet zum einen eine Montagehilfe beim Bestücken des Rotorträgers und stellt zum anderen eine hohe Festigkeit des gesamten Rotors bezüglich wirkender Drehmomente sicher.

Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Rotors, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Trägers, Bereitstellen von Magnetelementen und Einbringen der Magnetelemente an oder auf oder in den Träger; Bereitstellen von Flussleitelementen und Einbringen der Flussleitelemente an oder auf oder in den Träger; sowie Bereitstellen von Flussverteilerelementen und Einbringen der Flussverteilerelemente an oder auf oder in den Träger. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden in einem weiteren Verfahrensschritt die an oder auf oder in dem Träger angeordneten Elemente durch ein umfängliches Fassringband gesichert.

Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Axialflussmaschine mit einem Stator und einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Rotor gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 eine Axialflussmaschine gemäß dem Stand der Technik in schematischer Darstellung in einer Perspektivansicht,

Figur 2 den erfindungsgemäßen Rotor in einer möglichen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten - oben links in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A der oben rechts dargestellten Perspektivansicht und unten eine Perspektivansicht des Rotors, wobei dieser nur teilweise mit Magnetelementen, Flussleitelementen und Flussverteilerelementen bestückt ist,

Figur 3 den erfindungsgemäßen Rotor in einer zweiten möglichen

Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten - oben in einer Perspektivansicht und unten in einer Perspektivansicht, wobei der Rotor nur teilweise mit Magnetelementen, Flussleitelementen und Flussverteilerelementen bestückt ist, und

Figur 4 den erfindungsgemäßen Rotor in einer dritten möglichen

Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten - oben in einer Perspektivansicht und unten in einer Perspektivansicht, wobei der Rotor nur teilweise mit Magnetelementen, Flussleitelementen und Flussverteilerelementen bestückt ist.

Figur 1 zeigt eine Axialflussmaschine 2 gemäß dem Stand der Technik in schematischer Darstellung in einer Perspektivansicht. Die dargestellte Axialflussmaschine 2 umfasst einen zentralen Stator 10 sowie zwei beidseitig über jeweils einen Luftspalt beabstandete Rotoren 1 .

Figur 2 zeigt den erfindungsgemäß aufgebauten Rotor 1 in einer möglichen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten. Oben links ist der Rotor 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A der oben rechts dargestellten Perspektivansicht des vollständig bestückten Rotors 1 gezeigt. Unten ist der Rotor 1 in einerweiteren Perspektivansicht dargestellt, wobei er nur teilweise mit Magnetelementen 4, Flussleitelementen 5 und Flussverteilerelementen 6 bestückt ist.

Der Rotor 1 ist in allen dargestellten Ausführungsformen ausgebildet für eine elektrische, motorisch und/oder generatorisch betreibbare Axialfluss-Maschine 2 und umfasst einen Träger 3, eine Vielzahl von in einer topfartig ausgebildeten Aufnahme des Trägers 3 angeordneten und sich radial von innen nach außen erstreckenden Magnetelementen 4 sowie eine Vielzahl von in der Aufnahme des Trägers 3 angeordneten, umfänglich zwischen den Magnetelementen 4 angeordneten und den Magnetfluss leitenden Flussleitelementen 5. Ferner ist zwischen jedem der Magnetelemente 4 und einem in Umfangsrichtung benachbart dazu angeordneten Flussleitelement 5 jeweils ein den Magnetfluss räumlich und insbesondere in radialer Richtung verteilendes Flussverteilerelement 6 angeordnet.

In der Schnittdarstellung oben links in Figur 2 ist gut der Aufbau des Trägers 3 mit seiner topfartigen Aufnahme zur Aufnahme der Magnetelemente 4, der Flussleitelemente 5 und der Flussverteilerelemente 6 zu erkennen. Der Träger 3 umfasst im Wesentlichen eine zentral angeordnete Trägernabe 7, einen umfänglich angeordneten Trägeraußenring 9 sowie eine zwischen der Trägernabe 7 und dem Trägeraußenring 9 ausgebildete, den Topfboden des Trägers 3 bildende Trägerscheibe 8. Auch ist gezeigt, dass die Flussleitelemente 5 als Blechpaket ausgebildet sind, wobei die Bleche des Blechpakets über ihre gesamte radiale Erstreckung die gleiche Tiefe (Breite in axialer Richtung) aufweisen. In der unteren Darstellung der Figur 2 ist darüber hinaus gut erkennbar dass jedes der im Wesentlichen stabförmig ausgebildeten und sich von radial innen nach radial außen erstreckenden Magnetelemente 4 (als Einzelstab oder aufgebaut aus einer Mehrzahl gleichartiger Einzelmagnete) umfänglich beidseitig mit einem Flussverteilerelement 6 in magnetisch leitendem Kontakt stehend angeordnet ist.

Dabei sind die Flussverteilerelemente 6 in ihrem Querschnitt (in einer Schnittebene senkrecht zur Rotordrehachse bzw. in der Draufsicht auf die dem Stator 10 zugekehrte Seite des Rotors 1 gesehen) im Wesentlichen dreieckig ausgebildet, wobei die spitzwinklig ausgebildeten Ecken abgeschnitten sind und eine vorbestimmte Dicke aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Form des Dreiecks die eines stumpfwinkligen und bevorzugt gleichschenklig ausgebildeten Dreiecks. Die Flussverteilerelemente 6 liegen im Umfangsrichtung gesehen mit ihrer langen Grundseite g über die gesamte radiale Erstreckung des zugehörigen Magnetelements 4 an diesem vollflächig an. Mit ihrer durch die beiden verbleibenden Schenkelseiten b, c ausgebildeten Dreiecksspitze ragen die Flussverteilerelemente 6, vom zentral zwischen ihnen angeordneten Magnetelement 4 in umfänglich entgegengesetzte Richtungen wegweisend, in das benachbarte Blechpaket des jeweils benachbarten Flussleitelements 5 hinein. Die Flussverteilerelemente 6, die ein Flussleitelement 5 zwischen sich einschließen, sind in der dargestellten Ausführungsform derart ausgebildet und angeordnet, dass die Bleche des Blechpakets eines Flussleitelements 5 von radial innen bis zur Spitze des Dreiecks der Flussverteilerelemente 6 eine sich tangential zur Umfangsrichtung erstreckende gleiche Breite aufweisen. Die ab der Dreiecksspitze weiter radial nach Außen angeordneten Bleche werden immer breiter.

In einer nicht dargestellten Weiterbildung dieser Ausführungsform können die Flussverteilerelemente 6 derart ausgebildet sein, dass der von der Dreiecksspitze radial nach Außen weisende Schenkel des Dreiecks abgestuft ausgebildet ist bzw. durch eine Art Treppenabschnitt mit mindestens einer Stufe ersetzt wird. Flierdurch kann die Anzahl von Blechen mit unterschiedlicher Breite, im Vergleich zur Ausführung ohne Stufen, weiter reduziert werden.

Figur 3 zeigt den erfindungsgemäßen Rotor 1 in einer zweiten möglichen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten. In der Ansicht oben ist der Rotor 1 vollständig bestückt in einer Perspektivansicht dargestellt. In der Ansicht unten ist der Rotor 1 ebenfalls in einer Perspektivansicht gezeigt, wobei der Rotor 1 hier nur teilweise mit Magnetelementen, Flussleitelementen und Flussverteilerelementen bestückt ist.

Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 2 sind die zwischen den Magnetelementen 4 und den Flussleitelementen 5 angeordneten Flussverteilerelemente 6 in Form von im Querschnitt gesehen spitzwinkligen Dreiecken ausgebildet, wobei die spitzwinklig ausgebildeten Ecken abgeschnitten sind und eine vorbestimmte Dicke aufweisen. Die Dreiecksform kann die eines spitzwinkligen insbesondere gleichschenkligen Dreiecks (mit abgeschnittenen spitzwinkligen Dreiecksspitzen) sein, wobei die Flussverteilerelemente 6 mit ihrer kurzen Grundseite g von innen gegen den Trägeraußenring 9 anliegen und sich mit ihrer spitzwinklig ausgebildeten durch die beiden verbleibenden Schenkelseiten b, c gebildeten Dreiecksspitze radial nach innen erstrecken und gegen ein benachbartes Magnetelement 4 bzw. ein benachbartes Flussleitelement 5 anliegen. Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die Flussleitelemente 5 mit ihren Blechpaketen sowohl in ihrer Breite in „Umfangsrichtung“ (bzw. in ihrer tangential zur Umfangsrichtung sich erstreckenden Breite) über ihre gesamte radiale Erstreckung konstant ausgebildet als auch in ihrer axialen Tiefe (bzw. Breite in axialer Richtung).

Figur 4 zeigt den erfindungsgemäßen Rotor 1 , analog zu den Darstellungen in den Figuren 2 und 3, in einer dritten möglichen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten. In der oberen Darstellung ist der Rotor 1 wieder in einer Perspektivansicht vollständig bestückt dargestellt, während er in der Darstellung unten in einer Perspektivansicht nur teilweise mit Magnetelementen 4, Flussleitelementen 5 und Flussverteilerelementen 6 bestückt ist.

Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß Figur 2 und Figur 3 weisen die zwischen den Magnetelementen 4 und den Flussleitelementen 5 angeordneten Flussverteilerelemente 6 eine rechteckige Querschnittform auf. Gemäß der dargestellten Ausführungsform weisen die Bleche der Blechpakete der Flussleitelemente 5 eine in radialer Richtung von innen nach außen größer werdende Breite auf, während sie in ihrer axialen Tiefe konstant bzw. mit gleicher Breite in axialer Richtung ausgebildet sind.

Allen Ausführungsformen der Figuren 2-4 ist ferner gemein, dass die Trägernabe 7 auf ihrer radialen Ringaußenfläche und/oder der Trägeraußenring 9 auf seiner radialen Ringinnenfläche eine polygone Querschnittsform aufweist/aufweisen

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Rotor

2 Axialfluss-Maschine 3 Träger

4 Magnetelement

5 Flussleitelement

6 Flussverteilerelement

7 Trägernabe 8 Trägerscheibe

9 Trägeraußenring g Grundseite Dreieck (des im Querschnitt dreieckig ausgebildeten Flussverteilerelements) a, b Schenkelseite Dreieck (des im Querschnitt dreieckig ausgebildeten Flussverteilerelements)

X Rotordrehachse