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Title:
STATOR-ROTOR DEVICE FOR AN ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/135862
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator-rotor device for an electric machine, in particular an electric motor, comprising a stator and a rotor, wherein the stator-rotor device comprises pole cores provided with windings, pole shoes associated with said pole cores, and magnets, wherein the pole shoes are connected to a particular pole core by means of a first surface and have a second surface facing the magnets, and wherein the pole shoes magnetically interact with the magnets and are separated from the magnets by an air gap. The pole shoes and the magnets engage with each other in an engagement direction in such a way that a section of a particular engaging component - magnet or pole shoe - is arranged facing the other component - pole shoe or magnet - transversely to the engagement direction on two sides facing away from each other, and the second surface is greater than the first surface.

Inventors:
LAING, Karsten (Theodor-Heuss-Strasse 29, Althuette, 71566, DE)
Application Number:
EP2015/054784
Publication Date:
September 17, 2015
Filing Date:
March 06, 2015
Export Citation:
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Assignee:
XYLEM IP HOLDINGS LLC (1133 Westchester Avenue, White Plains, New York, 10604, US)
LAING, Karsten (Theodor-Heuss-Strasse 29, Althuette, 71566, DE)
International Classes:
H02K1/27; H02K21/12; H02K21/16
Foreign References:
EP1612912A12006-01-04
EP2555389A12013-02-06
US5854526A1998-12-29
DE19852650A12000-05-25
Attorney, Agent or Firm:
HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE (Uhlandstrasse 14 c, Stuttgart, 70182, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

Stator-Rotor-Vorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, umfassend einen Stator (12) und einen Rotor (14), wobei die Stator-Rotor-Vorrichtung (10; 60; 90) mit Wicklungen (42) versehene Polkerne (40), diesen zugeordnete Polschuhe (44) und Magnete (22; 80; 118) aufweisen, wobei die Polschuhe (44) über eine erste Fläche (54) mit einem jeweiligen Polkern (40) verbunden sind und eine zweite Fläche (56) aufweisen, die den Magneten (22; 80; 118) zugewandt ist, und wobei die Polschuhe (44) mit den Magneten (22; 80; 118) magnetisch zusammenwirken und von diesen über einen Luftspalt (58) getrennt sind, d a d u rch g e ke n n ze i ch n et, dass die Polschuhe (44) und die Magnete (22; 80; 118) in einer Eingriffsrichtung (49) derart ineinander eingreifen, dass der jeweils eingreifenden Komponente - Polschuh (44) oder Magnet (22; 80; 118) - quer zur Eingriffsrichtung (49) auf zwei einander abgewandten Seiten (50, 52) gegenüberliegend jeweils ein Abschnitt (34, 36; 82, 84; 120, 122, 124, 126) der anderen Komponente - Magnet (22; 80; 118) oder Polschuh (44) - angeordnet ist, und dass die zweite Fläche (56) größer als die erste Fläche (54) ist.

Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils eingreifende Komponente - Polschuh (44) oder Magnet (22; 80; 118) - mehrere in die jeweils andere Komponente - Magnet (22; 890; 118) oder Polschuh (44) - eingreifende Eingriffsabschnitte (48; 64; 94) umfasst, wobei jedem Eingriffsabschnitt (48; 64; 94) quer zur Eingriffsrichtung (49) auf zwei einander abgewandten Seiten (52, 50) gegenüberliegend jeweils ein Abschnitt (34, 36; 82, 84; 120, 122, 124, 126) der anderen Komponente - Magnet (22; 80; 118) oder Polschuh (44) - angeordnet ist. Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils eingreifende Komponente - Polschuh (44) oder Magnet (22; 80; 118) - von beiden Abschnitten (34, 36; 82, 84; 120, 122, 124, 126) der jeweils anderen Komponente - Magnet (22; 80; 118) oder Polschuh (44) - über den Luftspalt (58) gleich weit beabstandet ist.

Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (44) mit einem oder mehreren Eingriffsabschnitten (48; 64; 94) in die Magnete (22; 80; 118) eingreifen, wobei jedem Eingriffsabschnitt (48; 64; 94) quer zur Eingriffsrichtung (49) auf zwei einander abgewandten Seiten (50, 52) gegenüberliegend ein Abschnitt (34, 36; 82, 84; 120, 122, 124, 126) eines Magneten (22; 80; 118) angeordnet ist.

Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte (34, 36) der Magneten (22), die auf einander gegenüberliegenden Seiten (50, 52) eines Eingriffsabschnittes (48) angeordnet sind, miteinander verbunden sind.

Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte (82, 84; 120, 122, 124, 126) der Magneten (80; 118), die auf einander gegenüberliegenden Seiten (50, 52) eines Eingriffsabschnittes (64; 94) angeordnet sind, getrennt voneinander gebildet sind.

Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die getrennt voneinander gebildeten Abschnitte (82, 84; 120, 122, 124, 126) der Magnete (80; 118) an unterschiedlichen Trägerkörpern (66, 68; 96, 98, 100) des Rotors (14) oder Stators (12) gehalten sind .

Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der zweiten Fläche (56) zur ersten Fläche (54) mindestens ungefähr 3 : 1 beträgt und vorzugsweise größer ist.

9. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingreifende Komponente - Polschuh (44) oder Magnet (22; 80; 118) - frei von Hinterschnitt in die jeweils andere Komponente - Magnet (22; 80; 118) oder Polschuh (44) - eingreift.

10. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (44) getrennt von den Polkernen (40) gebildet und mit diesen verbunden sind.

11. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (44) aus einem Material geringerer magnetischer Permeabilität gebildet sind als die Polkerne (40) oder ein Material geringerer magnetischer Permeabilität umfassen als die Polkerne (40).

12. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (22; 80; 118) aus einem Material gefertigt sind, das in eine Matrix eingebettete magnetische Partikel umfasst.

13. Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eine Kunststoff matrix ist.

14. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (44) getrennt voneinander gebildet sind und mit einem jeweiligen Polkern (40) verbunden sind, wobei in Umfangsrichtung einer Drehachse (20) des Rotors (14) benachbarte Polschuhe (44) durch Luftspalte voneinander getrennt sind.

15. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung einer Drehachse (20) des Rotors (14) angeordnete Magnete (22; 80; 118) spaltfrei aneinander angrenzen.

16. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (44) und die Magnete (22) radial ineinander eingreifen, bezogen auf eine vom Rotor (14) definierte Drehachse (20).

17. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (44) und die Magnete (80; 118) axial ineinander eingreifen, bezogen auf eine vom Rotor (14) definierte Drehachse (20).

18. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12) die Polkerne (40) und die Polschuhe (44) umfasst und dass der Rotor (14) die Magnete (22; 80; 118) umfasst.

19. Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12) einen Statorring (38) aufweist, von dem die Polkerne (40) radial abstehen, wobei die Polschuhe (44) an den Polkernen (40) festgelegt sind und radial in die Magnete (22) eingreifen, wobei die Magnete (22) drehfest an mindestens einem die Drehachse (20) definierenden Trägerkörper (16) des Rotors (14) gehalten sind .

20. Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trägerkörper (16) eine Scheibe (18) oder ein Ring ist oder eine(n) solche(n) umfasst, die bzw. der eine Ebene quer zur Drehachse (20) definiert und radial formschlüssig in von den Magneten (20) gebildete Nuten (24) eingreift.

21. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12) einen Statorring (38) aufweist, von dem die Polkerne (40) axial abstehen, wobei die Polschuhe (44) an den Polkernen (40) festgelegt sind und axial in die Magnete (80; 118) eingreifen, wobei die Magnete (80; 118) drehfest an mindestens einem die Drehachse (20) definierenden Trägerkörper (66, 68; 96, 98, 100) des Rotors (14) gehalten sind.

22. Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trägerkörper (66, 68; 96, 90, 100) eine Scheibe (102, 104, 106) oder einen Ring umfasst, die bzw. der eine Ebene quer zur Drehachse (20) definiert, sowie einen konzentrisch zur Drehachse (20) ausgerichteten Rand (74, 76; 108, 110, 112), wobei am Rand (74, 76; 108, 110, 112) radial außenseitig und/oder radial innenseitig Magnete (80; 118) festgelegt sind.

23. Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwei konzentrische Trägerkörper (66, 68) unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind, wobei radial außenseitig am Rand (74, 76) des Trägerkörpers (66) geringeren Durchmessers und radial innenseitig am Rand (74, 76) des Trägerkörpers (68) größeren Durchmessers jeweils ein Abschnitt (82, 84) eines Magneten (80) festgelegt ist und wobei der Polschuh (44) zwischen die Abschnitte (82, 84) eingreift.

24. Stator-Rotor-Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass drei konzentrische Trägerkörper (96, 98, 100) unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind, wobei radial außenseitig am Rand (108) des Trägerkörpers (96) geringsten Durchmessers und radial innenseitig am Rand (112) des Trägerkörpers (100) größten Durchmessers jeweils ein Abschnitt (120, 126) eines Magneten (118) festgelegt ist und wobei radial innenseitig und außenseitig am Rand (110) des Trägerkörpers (98) mittleren Durchmessers jeweils ein Abschnitt (122, 124) eines Magneten (118) festgelegt ist und wobei ein jeweiliger Eingriffsabschnitt (94) des Polschuhs (44) zwischen zwei einander gegenüberliegende Abschnitte (120, 122, 124, 126) eingreift.

Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor die Polkerne und die Polschuhe umfasst und dass der Stator die Magnete umfasst.

26. Stator-Rotor-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (14) ein Innenrotor ist.

Description:
STATOR-ROTOR-VORRICHTUNG FÜR EINE ELEKTRISCHE MASCHINE

Die Erfindung betrifft eine Stator-Rotor-Vorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei die Stator-Rotor-Vorrichtung mit Wicklungen versehene Polkerne, diesen zugeordnete Polschuhe und Magnete aufweisen, wobei die Polschuhe über eine erste Fläche mit einem jeweiligen Polkern verbunden sind und eine zweite Fläche aufweisen, die den Magneten zugewandt ist, und wobei die Polschuhe mit den Magneten magnetisch zusammenwirken und von diesen über einen Luftspalt getrennt sich.

Eine derartige Stator-Rotor-Vorrichtung (nachfolgend auch vereinfachend "Vorrichtung" genannt) kommt zum Beispiel bei einem Elektromotor zum Einsatz, der in eine Motorpumpeneinheit integriert ist. Denkbar ist jedoch auch ein Einsatz der Vorrichtung in Generatoren.

Beim Einsatz der Vorrichtung in einem Elektromotor umfasst die Vorrichtung die Polkerne umgebende Wicklungen, durch deren Bestromung in den Polkernen ein jeweiliges magnetisches Feld erzeugt wird . Das magnetische Feld durchsetzt die Polschuhe und bildet in diesen einen magnetischen Dipol aus. Der Dipol kann mit den Magneten zusammenwirken, wobei der magnetische Fluss den Luftspalt zwischen den Polschuhen und den Magneten durchsetzt.

Es ist denkbar, dass der Stator die Polkerne und die Polschuhe umfasst und der Rotor die Magnete. Dies kann jedoch auch umgekehrt sein, wobei der Stator die Magnete umfasst und der Rotor die Polkerne und die Polschuhe.

Wünschenswert ist an sich ein möglichst hoher magnetischer Fluss zwischen den Polschuhen und den Magneten. Dies erfordert den Einsatz relativ teurer Magnete. Wünschenswert ist jedoch auch eine preisgünstige Fertigung der Vorrichtung .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Stator-Rotor- Vorrichtung bereitzustellen, bei der bei kostengünstiger Herstellung vorzugsweise eine kompakte Bauform erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Stator-Rotor-Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Polschuhe und die Magnete in einer Eingriffsrichtung derart ineinander eingreifen, dass der jeweils eingreifenden Komponente - Polschuh oder Magnet - quer zur Eingriffsrichtung auf zwei einander abgewandten Seiten gegenüberliegend jeweils ein Abschnitt der anderen Komponente - Magnet oder Polschuh - angeordnet ist, und dass die zweite Fläche größer als die erste Fläche ist.

Bei der erfindungsgemäßen Stator-Rotor-Vorrichtung greifen die Polschuhe und die Magnete ineinander ein. Beispielsweise greifen die Polschuhe in die Magnete ein . Die Magnete können auch in die Polschuhe eingreifen. Die eingreifende Komponente, beispielsweise ein Polschuh, weist einander abgewandte Seiten auf. Die jeweils andere Komponente, beispielsweise der Magnet, weist den Seiten der ersten Komponente, zum Beispiel des Polschuhs, gegenüberliegend jeweils einen Abschnitt auf. Der magnetische Fluss zwischen dem Polschuh und dem Magneten ist dadurch über die beiden Seiten der eingreifenden Komponente und die Abschnitte der jeweils anderen Komponente gerichtet. Dies gibt die Möglichkeit, einen größeren Überlapp zwischen den Feldern der Polschuhe und der Magnete zu erzielen, wobei der magnetische Fluss günstigerweise auch in der Eingriffsrichtung gerichtet sein kann. Die zweite Fläche der Polschuhe auf der dem Magneten zugewandten Seite ist größer als die erste Fläche, über die der Polschuh mit dem Polkern verbunden ist und der vom magnetischen Fluss durchsetzt wird, der über die Bestromung der Wicklungen erzeugt wird oder in diesen eine Spannung induziert. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Stator-Rotor-Vorrichtung ermöglicht insbesondere den Einsatz kostengünstiger Materialien zur Herstellung und Formung der Magnete derart, dass diese herstellungstechnisch einfach gefertigt und für einen Eingriff durch die Polschuhe bereitgestellt werden können . Beispielsweise kann eine Fertigung der Magnete durch ein Spritzgussverfahren erfolgen, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Selbst bei Einsatz preiswerter Magnete und relativ geringer magnetischer Flussdichte im Luftspalt kann eine hohe Flussdichte durch die erste Fläche erzielt werden. Die Polkerne können dadurch vorzugsweise bis oder nahezu bis in den Bereich der Sättigungsmagnetisierung betrieben werden. Zugleich kann eine kompakte Bauform der Vorrichtung erzielt werden.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine Komponente, beispielsweise ein Magnet, eine Aufnahme für die jeweils andere Komponente, beispielsweise den Polschuh, ausbildet. Die Aufnahme ist beispielsweise nutförmig und wird in Eingriffsrichtung von einem Nutboden begrenzt und quer zur Eingriffsrichtung von den vorstehend erwähnten Abschnitten. Die eingreifende Komponente umfasst beispielsweise einen leisten- oder rippenartigen Vorsprung zum Eingreifen in die Aufnahme.

Die Anordnung von zwei Abschnitten auf den einander abgewandten Seiten der eingreifenden Komponente erlaubt es ferner, quer zur Eingriffsrichtung einen symmetrischen magnetischen Fluss zu erzielen und Kräfte quer zur Eingriffsrichtung auszugleichen. Dadurch kann eine Führung und bessere Lagerung des Rotors und dessen gleichmäßigerer Lauf sichergestellt werden.

Quer zur Eingriffsrichtung und quer zur Richtung, in der die Abschnitte der eingreifenden Komponenten gegenüberliegen, verläuft die Bewegungsrichtung der Magnete relativ zu den Polschuhen bei der Rotation des Rotors.

Von Vorteil ist es, wenn die jeweils eingreifende Komponente - Polschuh oder Magnet - mehrere in die jeweils andere Komponente - Magnet oder Polschuh - eingreifende Eingriffsabschnitte umfasst, wobei jedem Eingriffsabschnitt quer zur Eingriffsrichtung auf zwei einander abgewandten Seiten gegenüberliegend jeweils ein Abschnitt der anderen Komponente - Magnet oder Polschuh - ange- ordnet ist. Die eingreifende Komponente, beispielsweise der Polschuh, kann insbesondere quer zur Eingriffsrichtung eine Mehrzahl von die Eingriffsabschnitte bildenden Vorsprüngen aufweisen. Die Vorsprünge können zwischen jeweilige Abschnitte der Magnete eingreifen. Dadurch kann die zweite Fläche an den Polschuhen wesentlichen größer gebildet werden als die erste Fläche und ein großer Überlapp der magnetischen Felder der Polschuhe und der Magnete erzielt werden.

Die jeweils eingreifende Komponente - Polschuh oder Magnet - ist von beiden Abschnitten der jeweils anderen Komponente - Magnet oder Polschuh - über den Luftspalt vorzugsweise gleich weit beabstandet.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Stator-Rotor-Vorrichtung ist es günstig, wenn die Polschuhe mit einem oder mehreren Eingriffsabschnitten in die Magnete eingreifen, wobei jedem Eingriffsabschnitt quer zur Eingriffsrichtung auf zwei einander abgewandten Seiten gegenüberliegend ein Abschnitt eines Magneten angeordnet ist. Die Polschuhe weisen beispielsweise einen Eingriffsabschnitt auf, dem an einander abgewandten Seiten jeweils ein Abschnitt des Magneten gegenüberliegt. Die Polschuhe können zum Beispiel auch zwei Eingriffsabschnitte aufweisen, denen jeweils Abschnitte des Magneten gegenüberliegen.

Es kann vorgesehen sein, dass Abschnitte der Magneten, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Eingriffsabschnittes angeordnet sind, miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die Abschnitte einstückig miteinander verbunden. Ein Magnet kann zwei Abschnitte umfassen oder bilden, die miteinander verbunden sind und zwischen denen ein Eingriffsabschnitt angeordnet ist. Die Abschnitte des Magneten sind beispielsweise an einem gemeinsamen Trägerkörper des Rotors oder des Stators gehalten.

Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform der Stator- Rotor- Vorrichtung ist es günstig, wenn Abschnitte der Magneten, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Eingriffsabschnittes angeordnet sind, getrennt voneinander gebildet sind . Unter einem Magneten wird dementsprechend vorliegend insbesondere auch eine Anordnung von Magneten verstanden, die zwei voneinander getrennte Abschnitte aufweist, zwischen denen ein Eingriffsabschnitt des Polschuhs angeordnet ist. Beispielsweise sind die Abschnitte des Magneten axial oder radial, bezogen auf eine Drehachse des Rotors, voneinander beabstandet, wobei ein Eingriffsabschnitt in den Zwischenraum zwischen den Abschnitten des Magneten eingreift. Die Abschnitte des Magneten können an mindestens einem Trägerkörper des Rotors oder Stators gehalten sein.

Als vorteilhaft erweist es sich bei einer Umsetzung der Stator- Rotor- Vorrichtung in der Praxis, wenn die getrennt voneinander gebildeten Abschnitte des Magneten an unterschiedlichen Trägerkörpern des Rotors oder Stators gehalten sind . Ein jeweiliger Abschnitt des Magneten kann an einem ersten Trägerkörper gehalten sein und der getrennt von diesem gebildete Abschnitt des Magneten an einem weiteren Trägerkörper. Beide Trägerkörper können drehfest miteinander verbunden sein.

Mindestens ein Trägerkörper des Rotors oder Stators bildet vorzugsweise einen magnetischen Rückschlusskörper, der mehrere Magnete miteinander verbindet.

Wie bereits erwähnt, kann auch vorgesehen sein, dass die Magnete mit einem oder mehreren Eingriffsabschnitten in die Polschuhe eingreifen, wobei jedem Eingriffsabschnitt quer zur Eingriffsrichtung auf zwei einander abgewandten Seiten gegenüberliegend ein Abschnitt eines Polschuhs angeordnet ist.

Vorzugsweise ist das Verhältnis der zweiten Fläche zur ersten Fläche gleich oder ungefähr gleich dem Verhältnis der magnetischen Flussdichte durch den Luftspalt zur magnetischen Flussdichte durch den Polkern.

Das Verhältnis der zweiten Fläche zur ersten Fläche beträgt mindestens ungefähr 3 : 1 und ist vorzugsweise größer, beispielsweise mindestens ungefähr 5 : 1 oder mindestens ungefähr 7 : 1. Günstig ist es, wenn die eingreifende Komponente - Polschuh oder Magnet - frei von Hinterschnitt in die jeweils andere Komponente - Magnet oder Polschuh - eingreift. Dies erleichtert beispielsweise die Montage der Vorrichtung . Der Polschuh und der Magnet können in der Eingriffsrichtung relativ zueinander bewegt werden, dass sie in einander eingreifen. Eine Bewegung quer zur Eingriffsrichtung ist nicht erforderlich. Dies erlaubt auch eine kompakte Bauform und kostengünstige Herstellung, da Hinterschnitte eingespart werden können.

Denkbar ist, dass die Polschuhe integral mit den Polkernen gebildet sind . Die Polschuhe können die Polkerne umfassen, und eine jeweilige Wicklung kann auf einen jeweiligen Polschuh aufgesteckt sein. Die Polschuhe können beispielsweise mit einem Rückschlusskörper verbunden sein, zum Beispiel einem Statorring des Stators.

Es kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass die Polkerne integral mit einem Rückschlusskörper verbunden sind, zum Beispiel einem Statorring des Stators.

Als vorteilhaft erweist es sich beispielsweise bei der zuletzt genannten Ausführungsform, wenn die Polschuhe getrennt von den Polkernen gebildet und mit diesen verbunden sind.

Möglich ist es, dass die Polschuhe aus einem Material geringerer magnetischer Permeabilität gebildet sind als die Polkerne, oder wenn die Polschuhe ein Material geringerer magnetischer Permeabilität umfassen als die Polkerne.

Die Polkerne, beispielsweise zusammen mit einem Rückschlusskörper wie etwa einem Statorring, und/oder die Polschuhe sind vorzugsweise aus einem hoch- permeablen Material gefertigt. Es kommen beispielsweise pulverförmige Metallpartikel, etwa aus Weicheisen, mit einer elektrisch isolierenden Oberfläche, etwa einer Phosphatschicht, zum Einsatz. Die Partikel können in einem Pulver- press verfahren formgebend gepresst und bevorzugt anschließend zur Steigerung der Festigkeit wärmebehandelt werden. Zum Beispiel wird ein Soma- loy®-Material der Firma Höganäs verwendet.

Die Magnete sind bevorzugt aus einem Material gefertigt, das in eine Matrix eingebettete magnetische Partikel umfasst. Beispielsweise sind kostengünstige Ferritmagnetpartikel in die Matrix eingebettet.

Bevorzugt ist die Matrix eine Kunststoffmatrix. Dadurch ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, die Magnete durch ein Spritzgussverfahren zu fertigen, wobei die magnetischen Partikel bereits während des Spritzgusses in die Matrix eingebettet sind . Dies ist von besonderem Vorteil, um Magnete selbst komplexer Geometrie zu formen. Insbesondere erlaubt dies, die Magnete herstellungstechnisch einfach und kostengünstig bereitzustellen.

Die Polschuhe können getrennt voneinander gebildet sein und mit einem jeweiligen Polkern verbunden sein, wobei in Umfangsrichtung einer Drehachse des Rotors benachbarte Polschuhe durch Luftspalte voneinander getrennt sind . Die Polschuhe sind zum Beispiel in Umfangsrichtung der Drehachse angeordnet. Benachbarte Polschuhe sind durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Dieser weist sich als vorteilhaft für die Fertigung der Stator-Rotor-Vorrichtung, und bevorzugt kann unerwünschter Streufluss minimiert werden. Die Polschuhe können einzeln gefertigt und einzeln mit den Polkernen verbunden werden. Beispielsweise werden die Polschuhe radial oder axial mit den Polkernen verbunden.

Günstigerweise grenzen in Umfangsrichtung einer Drehachse des Rotors angeordnete Magnete spaltfrei aneinander an. Benachbarte Magnete, in Umfangsrichtung der Drehachse, können einander kontaktieren.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Stator-Rotor-Vorrichtung ist es günstig, wenn die Polschuhe und die Magnete radial ineinander eingreifen, bezogen auf eine vom Rotor definierte Drehachse. Beispielsweise greifen die Pol- schuhe in die Magnete ein. Abschnitte des Magneten, wie vorstehend erläutert, können dann axial voneinander beabstandet sein. Die Polschuhe können radial außenseitig und die Magnete radial innenseitig angeordnet sein oder umgekehrt.

Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Polschuhe und die Magnete axial ineinander eingreifen, bezogen auf eine vom Rotor definierte Drehachse. Beispielsweise greifen die Polschuhe axial in die Magnete ein. Die Abschnitte des Magneten, wie vorstehend erläutert, können radial voneinander beabstandet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stator-Rotor- Vorrichtung umfasst der Stator die Polkerne und die Polschuhe und der Rotor die Magnete.

Der Stator weist beispielsweise einen Statorring auf, von dem die Polkerne radial abstehen, wobei die Polschuhe an den Polkernen festgelegt und radial in die Magnete eingreifen, wobei die Magnete drehfest an mindestens einem die Drehachse definierenden Trägerkörper des Rotors gehalten sind . Die Abschnitte eines jeweiligen Magnetes, die einen jeweiligen Eingriffsabschnitt eines Polschuhs an dessen abgewandten Seiten gegenüberliegen, sind insbesondere axial voneinander beabstandet.

Der mindestens eine Trägerkörper ist vorzugsweise eine Scheibe oder ein Ring oder umfasst eine(n) solche(n), die bzw. der eine Ebene quer zur Drehachse definiert und radial formschlüssig in von den Magneten gebildete Nuten eingreift. Die Magnete sind zum Beispiel über Umspritzen oder Verkleben an der Scheibe oder am Ring gehalten und dadurch drehfest mit dieser bzw. diesem verbunden.

Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform der Stator- Rotor- Vorrichtung ist es günstig, wenn der Stator einen Statorring aufweist, von dem die Polkerne axial abstehen, wobei die Polschuhe an den Polkernen festgelegt sind und axial in die Magnete eingreifen, wobei die Magnete drehfest an mindestens einem die Drehachse definierenden Trägerkörper des Rotors gehalten sind . Die Abschnitte eines jeweiligen Magneten, die einem jeweiligen Eingriffsabschnitt eines Polschuhs an dessen einander abgewandten Seiten gegenüberliegen, sind insbesondere radial voneinander beabstandet.

Der mindestens eine Trägerkörper kann bei der zuletzt erwähnten vorteilhaften Ausführungsform vorzugsweise eine Scheibe oder einen Ring umfassen, die bzw. der eine Ebene quer zur Drehachse definiert, sowie einen konzentrisch zur Drehachse ausgerichteten Rand, wobei am Rand radial außenseitig und/oder radial innenseitig Magnete festgelegt sind . Der Rand ist vorzugsweise fest mit der Scheibe oder dem Ring verbunden, insbesondere einstückig.

Beispielsweise sind zwei konzentrische Trägerkörper unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen, wobei radial außenseitig am Rand des Trägerkörpers geringeren Durchmessers und radial innenseitig am Rand des Trägerkörpers größeren Durchmessers jeweils ein Abschnitt eines Magneten festgelegt ist und wobei der Polschuh zwischen die Abschnitte eingreift. Die Abschnitte sind Bestandteile eines Magneten, in denen ein Polschuh eingreift. Die Abschnitte können, wie vorstehend erläutert, getrennt voneinander gebildet sein oder miteinander verbunden sein. Die beiden Trägerkörper können vorzugsweise drehfest miteinander verbunden sein.

Es kann auch vorgesehen sein, dass drei konzentrische Trägerkörper unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind, wobei radial außenseitig am Rand des Trägerkörpers geringsten Durchmessers und radial innenseitig am Rand des Trägerkörpers größten Durchmessers jeweils ein Abschnitt eines Magneten festgelegt ist und wobei radial innenseitig und außenseitig am Rand des Trägerkörpers mittleren Durchmessers jeweils ein Abschnitt eines Magneten festgelegt ist und wobei ein jeweiliger Eingriffsabschnitt des Polschuhs zwischen zwei einander gegenüberliegende Abschnitte eingreift. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Magnet insbesondere vier Abschnitte umfassen, die radial voneinander beabstandet sind . Die Abschnitte können getrennt von- einander gebildet sein oder miteinander verbunden sein. Zwischen die beiden radial inneren Abschnitte greift ein Eingriffsabschnitt des Polschuhs ein und zwischen die beiden radial äußeren Abschnitte greift ebenfalls ein Eingriffsabschnitt des Polschuhs ein.

Der oder die Trägerkörper bei den vorstehend erwähnten vorteilhaften Ausführungsformen dient/dienen insbesondere als magnetische(r) Rückschlusskörper und ist/sind bevorzugt aus einem weichmagnetischen Material gefertigt. Über die Halterung der Magnete hinaus kann der mindestens eine Trägerkörper zugleich eine Funktion als Rückschlusskörper ausüben.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Stator-Rotor-Vorrichtung umfasst der Rotor die Polkerne und die Polschuhe und der Stator die Magnete.

Der Rotor ist insbesondere ein Innenrotor, der vom Stator umgeben ist.

Der Rotor kann auch ein Außenrotor sein, der den Stator umgibt.

Die nachfolgende Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung . Es zeigen :

Fig. 1 : eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Stator-Rotor-Vorrichtung in einer Explosionsdarstellung;

Fig. 2 : eine Draufsicht auf die Stator-Rotor-Vorrichtung aus Fig. 1;

Fig. 3 : eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig . 2;

Fig. 4: eine vergrößerte Darstellung von Detail A in Fig. 3;

Fig. 5 : eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Stator-Rotor-Vorrichtung in einer Explosionsdarstellung; Fig. 6: eine Schnittansicht der Stator-Rotor-Vorrichtung aus Fig. 5;

Fig. 7 : eine vergrößerte Darstellung von Detail B in Fig . 6;

Fig. 8: eine Draufsicht auf einen Rotor der Stator-Rotor-Vorrichtung,

bei die Blickrichtung längs der Linie 8-8 in Fig . 6 gewählt ist;

Fig. 9 : eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Stator-Rotor-Vorrichtung in einer Explosionsdarstellung;

Fig. 10 : eine Schnittansicht der Stator-Rotor-Vorrichtung aus Fig. 9;

Fig. 11 : eine vergrößerte Darstellung von Detail C in Fig. 10 und

Fig. 12 : eine Draufsicht auf einen Rotor der Stator-Rotor-Vorrichtung, wobei die Blickrichtung längs der Linie 12-12 in Fig . 10 gewählt ist.

Die Fig . 1 bis 4 zeigen eine mit dem Bezugszeichen 10 belegte, erste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stator-Rotor-Vorrichtung, nachfolgend Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 kommt insbesondere bei einem Elektromotor zum Einsatz.

Die Vorrichtung 10 umfasst einen Stator 12 und einen Rotor 14. Der Rotor 14 umfasst einen Trägerkörper 16, der vorliegend ausgestaltet ist als Scheibe 18. Die Scheibe 18 definiert eine Ebene und eine Drehachse 20 des Rotors 14. "Radial" und "axial" sind vorliegend auf die Drehachse 20 bezogen aufzufassen.

Weiter umfasst der Rotor 14 eine Mehrzahl von Magneten 22. Es sind beispielsweise, wie vorliegend, sechs Magnete 22 vorgesehen. Die Magnete 22 sind vorliegend vorzugsweise Spritzgussmagnete. Die Spritzgussmagnete umfassen in eine Matrix, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, eingebette- te magnetische Partikel, beispielsweise Ferritmagnetpartikel . Die Magnete können dadurch kostengünstig und herstellungstechnisch einfach gefertigt und insbesondere geformt werden. Vorzugsweise sind die Partikel homogen in der Matrix verteilt.

Die Magnete 22 sind radial außenseitig an der Scheibe 18 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden. Zu diesem Zweck weisen die Magnete 22 jeweils eine Ausnehmung in Gestalt einer Nut 24 auf. Die Scheibe 18 greift formschlüssig in die Nut 24 ein, und die Magnete 22 sind fest mit der Scheibe 18 verbunden, beispielsweise durch Verklebung oder Umspritzen. In Umfangs- richtung der Drehachse 20 grenzen benachbarte Magnete 22 aneinander an.

Die Magnete 22 sind von identischer Form, wobei benachbarte Magnete entgegengesetzt magnetisiert sind. Beispielsweise weisen die in der Zeichnung durch Punktierung markierten Magnete 22 axial obenseitig und untenseitig an den den nachfolgend erwähnten Rückschlusskörpern 25 zugewandten Flächen und an der der Scheibe 18 zugewandten Fläche einen magnetischen Nordpol auf. Den nachfolgend erwähnten Eingriffsabschnitten 48 in den Nuten 26 zugewandt können die Magnete 22 magnetische Südpole aufweisen. Die Polarität bei den nicht punktierten Magneten 22 ist umgekehrt.

Die Scheibe 18 dient über die Halterung für die Magnete 22 hinaus auch als magnetischer Rückschlusskörper und ist zu diesem Zweck aus einem weichmagnetischen Material gefertigt. Für den magnetischen Rückschluss sind ferner zwei Rückschlusskörper aus einem weichmagnetischen Material vorhanden, die beispielsweise als Ringe 25 ausgestaltet sind (in Fig . 2 nicht gezeigt). Die Ringe 25 sind beispielsweise an jeweiligen axialen Endflächen der Magnete 22 festgelegt.

Radial außenseitig sind an jedem Magnet 22 zwei Ausnehmungen in Gestalt von radialen Nuten 26 angeordnet. Die Nuten verlaufen in Umfangsrichtung der Drehachse 20. Jede Nut 26 weist einen Nutboden 28 auf und Wände 30, 32. Die Wände 30, 32 jeder Nut 26 sind axial und damit quer zur radialen Richtung voneinander beabstandet.

Die Wände 30, 32 bilden Abschnitte 34 bzw. 36 des Magneten 22. Vorliegend sind alle Abschnitte 34, 36 miteinander verbunden. Der Magnet 22 weist dadurch eine im Querschnitt doppelt-U-förmige oder W-förmige Gestalt auf. Der Magnet 22 ist wie in der Zeichnung gezeigt beispielsweise einstückig gebildet. Die Abschnitte 34 und 36 könnten jedoch auch, wie bei den Magneten 80 und 118 der nachfolgend erläuterten Vorrichtungen 60 und 90, getrennt voneinander sein.

Je eine Nut 26 mit den entsprechenden Wänden 30, 32 ist oberhalb bzw. unterhalb der Ebene der Scheibe 18 angeordnet.

Der Rotor 14 ist vorliegend ein Innenrotor, welchen der Stator 12 außenseitig umgibt. Der Stator 12 umfasst einen Statorring 38. Vom Statorring 38 stehen radial nach innen mehrere Polkerne 40 ab. Vorliegend sind beispielsweise neun Polkerne 40 vorgesehen.

Jedem Polkern 40 ist eine Wicklung 42 zugeordnet, die den jeweiligen Polkern 40 umgibt. Durch Bestromen der Wicklungen 42 können die Polkerne 40 mag- netisiert werden.

Vorzugsweise ist der Statorring 38 mit den Polkernen 40 einstückig aus einem formgebend gepressten pulverförmigen metallischen Material gefertigt, wobei die einzelnen Partikel mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen sind . Beispielsweise wird ein Somaloy®-Material der Firma Höganäs verwendet. Dies gibt die Möglichkeit, in den Polkernen 40 hohe magnetische Felder aufzubauen. Außerdem kann die Geometrie des Stators 12 sehr gut an den Verlauf des magnetischen Flusses angepasst werden.

Der Stator 12 umfasst ferner Polschuhe 44, die auf die gleiche Weise mittels eines Pulverpressverfahrens gefertigt sind wie der Statorring 38 zusammen mit den Polkernen 40. Die Polschuhe 44 sind identisch gebildet. Jedem Polkern 40 ist ein Polschuh 44 zugeordnet, so dass vorliegend neun Polschuhe 44 vorhanden sind .

Die Polschuhe 44 sind radial innenseitig bezüglich der Polkerne 40 angeordnet, wobei jeder Polschuh 44 mit dem ihm zugeordneten Polkern 40 verbunden ist. Der Polschuh 44 ist getrennt vom Polkern 40 gebildet und mit diesem verbunden.

Bei einer andersartigen Ausführungsform könnten auch die Polschuhe die Polkerne umfassen und mit dem Statorring verbunden sein. Denkbar ist auch eine einteile Verbindung der Polkerne, der Polschuhe und des Statorringes.

In Umfangsrichtung der Drehachse 20 sind benachbarte Polschuhe 44 voneinander durch einen Luftspalt getrennt, so dass sie nicht aneinander angrenzen. Dies erleichtert die Montage der Polschuhe 44 und verringert unerwünschten Streufluss.

Die Polschuhe 44 weisen eine im Querschnitt U-förmige Gestalt auf. Sie umfassen zwei axial voneinander beabstandete leistenförmige Vorsprünge 46. Jeder Vorsprung 46 ist radial nach innen gerichtet und verläuft in Umfangsrichtung der Drehachse 20. Die Vorsprünge 46 bilden jeweils einen Eingriffsabschnitt 48 zum Eingreifen in die Nuten 26. Jeder Eingriffsabschnitt 48 greift in einer Eingriffsrichtung 49 in eine Nut ein. Die Eingriffsrichtung 49 ist vorliegend radial ausgerichtet.

Jeder Eingriffsabschnitt 48 weist eine erste Seite 50 auf, die einem jeweiligen Abschnitt 34 des Magneten 22 zugewandt ist. Der Abschnitt 34 liegt dementsprechend der ersten Seite 50 gegenüber. Ferner weist jeder Eingriffsabschnitt 48 eine zweite Seite 52 auf. Die zweite Seite 52 ist der ersten Seite 50 abgewandt. Der zweiten Seite liegt einem jeweiligen Abschnitt 36 des Magneten 22 gegenüber. Dem jeweiligen Eingriffsabschnitt 48 zugewandt sind die Abschnitte 34, 36 von gleicher magnetischer Polarität. Im Ergebnis ist quer zur Eingriffsrichtung 49 auf einander gegenüberliegenden (axialen) Seiten 50, 52 jedes Eingriffsabschnittes 48 jeweils ein Abschnitt 34, 36 des Magneten 22 angeordnet, wenn der Polschuh 44 in den Magneten 22 eingreift. Zwischen dem Polschuh 44 und dem Magneten 22 ist ein Luftspalt 58 gebildet, der vom magnetischen Fluss durchsetzt wird, wenn der Polschuh 44 und der Magnet 22 zusammenwirken.

Die Polschuhe 44 weisen eine, dem jeweiligen Polkern 40 zugewandte erste Fläche 54 auf. Ferner weisen die Polschuhe 44 jeweils eine zweite Fläche 56 auf, die dem jeweiligen Magneten 22 zugewandt ist. Durch den Eingriff der Polschuhe 44 in die Magneten 22 ist die Möglichkeit gegeben, die zweite Fläche 56 wesentlich größer auszubilden als die erste Fläche 54. Dies hat den Vorteil, dass ein großer Überlapp zwischen den Magnetfeldern der Polschuhe 44 und der Magnete 22 erzielt werden kann. Von Vorteil ist dabei eine schmale Ausgestaltung des Luftspaltes 58.

Obwohl bei der Vorrichtung 10 die kostengünstigen Magnete 22 zum Einsatz kommen, die eine relativ niedrige magnetische Flussdichte über den Luftspalt 58 bereitstellen, kann an der Fläche 54 eine hohe magnetische Flussdichte erzeugt werden. Die Polkerne 40 können auf diese Weise bis oder nahezu bis in den Bereich der Sättigungsmagnetisierung betrieben werden. Zugleich wird eine kompakte Bauform der Vorrichtung 10 erzielt.

Der magnetische Fluss durch den Luftspalt 58 durchsetzt nicht nur axial die Seiten 50, 52. Die zweite Fläche 56 umfasst auch die ebenfalls vom magnetischen Fluss durchsetzten radialen Mantelflächen der Polschuhe 44 an den Eingriffsabschnitten 48 und zwischen diesen. Gegenüber einem herkömmlichen Zylindermotor, der lediglich radiale Mantelflächen aufweist, erlaubt der Eingriff der Polschuhe 44 in die Nuten 26 eine Vergrößerung der Fläche 56 an den Seiten 50, 52 in axialer Richtung bei kompakterer Bauform. Als vorteilhaft erweist es sich hierbei, dass die Magnete 22 durch das Spritzgussverfahren und die Polschuhe 44 durch das Pulverpressverfahren trotz kostengünstiger Herstellung sehr passgenau gefertigt werden können. Durch einen schmalen Luftspalt 58 erfolgt zudem eine bessere Bündelung des magnetischen Flusses zwischen den Polschuhen 44 und den Magneten 22. Streuverluste können dadurch vorzugsweise minimiert werden. Im Ergebnis erhält man trotz geringer magnetischer Flussdichte im Luftspalt 58 eine hohe Flussdichte durch die Fläche 54 und im Polkern 40.

Nachfolgend wird unter Verweis auf die Fig . 5 bis 8 bzw. 9 bis 12 auf zwei weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stator- Rotor- Vorrichtung Bezug genommen, deren wesentliche Unterschiede zur Vorrichtung 10 erläutert werden. Für gleiche oder gleichwirkende Merkmale und Bauteile der drei hier vorgestellten vorteilhaften Ausführungsformen werden weitgehend identische Bezugszeichen benutzt. Die im Zusammenhang mit der Vorrichtung 10 erläuterten Vorteile können mit den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ebenfalls erzielt werden.

Die Fig . 5 bis 8 zeigen eine Stator-Rotor-Vorrichtung 60. Der Stator 12 umfasst den Statorring 38. Vom Statorring 38 stehen axial eine Mehrzahl von Polkernen 40 ab. Vorliegend sind ebenfalls neun Polkerne 40 vorgesehen. Den Polkernen 40 ist jeweils eine Wicklung 42 zugeordnet. Der Statorring 38 ist mit dem Polkernen 40 einstückig durch das erwähnte Pulverpressverfahren gefertigt, ebenso wie die Polschuhe 44.

Der Stator 12 umfasst ferner eine Mehrzahl von Polschuhen 44. Jedem Polkern 40 ist ein Polschuh 44 zugeordnet, so dass dementsprechend neun Polschuhe 44 vorhanden sind . Die Polschuhe 44 sind wie bei der Vorrichtung 10 getrennt von den Polkernen 40 gebildet und mit diesen an der jeweiligen ersten Fläche 54 verbunden. In Umfangsrichtung der Drehachse 20 sind benachbarte Polschuhe 44 voneinander durch einen Luftspalt getrennt. Jeder Polschuh 44 umfasst einen Sockelabschnitt 62, der dem Polkern 40 zugewandt ist. Vom Sockelabschnitt 62 steht axial ein Eingriffsabschnitt 64 ab. Der Eingriffsabschnitt 64 ist ausgestaltet als axial erstreckte Leiste, die eine Krümmung in Umfangsrichtung der Drehachse 20 aufweist.

Der Rotor 14 umfasst zwei Trägerkörper 66, 68. Der Durchmesser des Trägerkörpers 66 ist kleiner als der Durchmesser des Trägerkörpers 68. Jeder Trägerkörper 66, 68 weist eine Scheibe 70 bzw. 72 auf sowie einen Rand 74 bzw. 76. Die von den Scheiben 70, 72 definierten Ebenen sind senkrecht zur Drehachse 20 ausgerichtet. Die Scheiben 70, 72 sind drehfest miteinander verbunden und, ebenso wie die Ränder 74, 76, konzentrisch zueinander ausgerichtet.

Der Rand 74 ist radial außenseitig an der Scheibe 70 angeordnet und erstreckt sich weg von dieser in axialer Richtung . In entsprechender Weise ist der Rand 76 radial außenseitig an der Scheibe 72 angeordnet und erstreckt sich in axialer Richtung von dieser weg. Die Ränder 74, 76 sind axial in gleicher Richtung orientiert. Zwischen den Rändern 74, 76 ist dadurch ein Ringraum 78 angeordnet, über den die Ränder 74, 76 voneinander beabstandet sind .

Der Rotor 14 umfasst eine Mehrzahl von Magneten 80. Vorliegend sind sechs Magnete 80 vorgesehen. Vorzugsweise sind die Magnete 80 wie die Magnete 22 kostengünstig und herstellungstechnisch einfach durch ein Spritzgussverfahren gefertigt. Die Magnete sind von identischer Form, wobei in Umfangsrichtung der Drehachse 20 benachbarte Magnete 80 entgegengesetzt magneti- siert sind. In Umfangsrichtung benachbarte Magnete grenzen aneinander an.

Jeder Magnet 80 umfasst einen Abschnitt 82, der radial außenseitig am Rand 74 drehfest festgelegt ist. Der jeweilige Magnet 80 umfasst ferner einen Abschnitt 84, der radial innenseitig am Rand 76 drehfest festgelegt ist. Dementsprechend umfasst jeder Magnet 80 zwei radial voneinander beabstandete, nicht miteinander verbundene Abschnitte 82, 84 (Fig. 8). Insgesamt sind somit sechs Abschnitte 82 und sechs diesen zugeordnete Abschnitte 84 vorgesehen. Dem Ringraum 78 zugewandt weisen die Abschnitte 82, 84 eine identische magnetische Polarität auf, beispielsweise bei den durch Punktierung gekennzeichneten Magneten 80 einen magnetischen Südpol. Den Rändern 74, 76 zugewandt weisen die Magnete 80 dann beispielsweise einen Nordpol auf. Bei den benachbarten Magneten 80 ist die Polarität umgekehrt.

Die Abschnitte 82, 84 könnten bei der Vorrichtung 60 anstellte voneinander getrennter Ausgestaltung miteinander verbunden sein. Beispielsweise könnten die Magnete 80 ein U-förmiges Profil aufweisen.

Die Trägerkörper 66, 68 bilden magnetische Rückschlusskörper und sind vorzugsweise auf einem weichmagnetischen Material gefertigt.

Der Eingriffsabschnitt 64 eines Polschuhs 44 greift axial in einen Magneten 80 ein. Die Eingriffsrichtung 49 ist im Falle der Vorrichtung 60 daher axial ausgerichtet. Quer zur Eingriffsrichtung, in radialer Richtung, sind die Abschnitte 82, 84 an einander gegenüberliegenden Seiten des Eingriffsabschnittes 64 angeordnet. Die Seiten 50, 52 sind einander abgewandt am Eingriffsabschnitt 64 angeordnet. Der Abschnitt 82 ist der ersten Seite 50 zugewandt und der Abschnitt 84 der zweiten Seite 52.

Der Luftspalt 58 zwischen dem Polschuh 44 und dem Magneten 80 kann beiderseits des Eingriffsabschnittes 64 schmal gehalten werden. Die zweite Fläche 56 ist auch bei der Vorrichtung 60 wesentlich größer als die erste Fläche 54. Selbst bei Verwendung von kostengünstigen, durch ein Spritzgussverfahren hergestellten Magneten 80 und der damit eher geringen magnetischen Flussdichte im Luftspalt 58 kann an der Fläche 54 eine hohe magnetische Flussdichte bereitgestellt werden. Auch bei der Vorrichtung 60 können die Polkerne 40 bis oder nahezu bis in den Bereich der Sättigungsmagnetisierung betrieben werden. Außerdem wird eine kompakte Bauform der Vorrichtung 60 erzielt. Zusätzlich können die Polschuhe 44 kostengünstig hergestellt und damit die Vorrichtung 60 kostengünstig gefertigt werden.

Die Fig . 9 bis 12 zeigen eine mit dem Bezugszeichen 90 belegte erfindungsgemäße Stator-Rotor-Vorrichtung.

Der Statorring 38 und die Polkerne 40 sind bei der Vorrichtung 90 identisch zur Vorrichtung 60 ausgestaltet, so dass diesbezüglich auf voranstehende Erläuterungen verwiesen werden kann.

Die Polschuhe 44 stehen von den Polkernen 40 wie bei der Vorrichtung 60 axial ab und sind getrennt von den Polkernen 40 gebildet. Die Polschuhe 44 sind durch das bereits erwähnte Pulverpressverfahren gefertigt. Über die erste Fläche 54 sind die Polschuhe 44 mit den Polkernen 40 verbunden. Die Polschuhe 44 weisen einen Sockelabschnitt 92 auf und zusätzlich von diesem zwei axial abstehende Eingriffsabschnitte 94. Die Eingriffsabschnitte 94 sind radial voneinander beabstandet und als axial erstreckte Leisten ausgestaltet. In Um- fangsrichtung der Drehachse 20 sind die Eingriffsabschnitte 94 wie der Eingriffsabschnitt 64 gekrümmt.

Vorliegend sind insgesamt neun Polschuhe 44 vorhanden, die in Umfangsrich- tung der Drehachse 20 durch einen jeweiligen Luftspalt voneinander getrennt sind .

Der Rotor 14 bei der Vorrichtung 90 umfasst drei konzentrische Trägerkörper 96, 98 und 100. Die Trägerkörper 96, 98, 100 weisen eine jeweilige Scheibe 102, 104 bzw. 106 auf, die radial außenseitig mit einem jeweiligen Rand 108, 110 bzw. 112 verbunden sind . Der Aufbau der Trägerkörper 96, 98, 100 entspricht demjenigen der Trägerkörper 66, 68 bei der Vorrichtung 60. Die Trägerkörper 96, 98 und 100 bilden magnetische Rückschlusskörper wie die Trägerkörper 66, 68 bei der Vorrichtung 60 und sind vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material gefertigt. Der Durchmesser des Trägerkörpers 96 ist am geringsten und derjenige des Trägerkörpers 100 am größten. Der Trägerkörper 98 ist der Trägerkörper mit dem mittleren Durchmesser.

Alle Ränder 108, 110, 112 stehen von der jeweiligen Scheibe 102, 104 bzw. 106 axial ab und sind in gleicher Richtung gerichtet. Zwischen den Rändern 108, 110 ist ein Ringraum 114 gebildet und zwischen den Rändern 110 und 112 ein Ringraum 116.

Der Rotor 14 umfasst eine Mehrzahl von Magneten 118. Vorliegend sind sechs Magnete 118 vorgesehen, die jeweils vier, getrennt voneinander und radial beabstandete Abschnitte 120, 122, 124 und 126 aufweisen. Die Magnete 118 sind von identischer Form, wobei in Umfangsrichtung der Drehachse 20 benachbarte Magnete 118 entgegengesetzt magnetisiert sind. Die Magnete 118 sind bevorzugt wie die Magnete 22 kostengünstig und herstellungstechnisch einfach durch ein Spritzgussverfahren gefertigt.

Die Abschnitte 120 sind radial außenseitig am Rand 108 drehfest festgelegt. Die Abschnitte 120, 122 sind radial innenseitig bzw. radial außenseitig am Rand 110 drehfest festgelegt und die Abschnitte 124 radial innenseitig am Rand 112. Dementsprechend setzt sich auch bei der Vorrichtung 90 ein jeweiliger Magnet 118 aus mehreren Abschnitten 120 bis 124 zusammen.

Den Ringräumen 114 bzw. 116 zugewandt weisen die Abschnitte 120 und 122 bzw. die Abschnitte 124 und 126 dieselbe magnetische Polarität auf, beispielsweise einen magnetischen Südpol. Den Rändern 108, 110 bzw. 112 zugewandt weisen der Abschnitt 120, die Abschnitte 122 und 124 bzw. der Abschnitt 126 dann einen magnetischen Nordpol auf. Die magnetische Polarität der benachbarten Magnete 118 ist genau umgekehrt.

Die Eingriffsabschnitte 94 greifen axial in den Magneten 118 ein. Die Eingriffsrichtung 49 ist bei der Vorrichtung 90 daher axial ausgerichtet. Insbesondere greift der radial innenseitige Eingriffsabschnitt 94 zwischen die Abschnitte 120, 122 ein. Der Abschnitt 120 ist der ersten Seite 50 und der Abschnitt 122 der zweiten Seite 52 des radial innenseitigen Eingriffsabschnittes 94 zugewandt. Die Abschnitte 120, 122 sind in radialer Richtung quer zur Eingriffsrichtung 49 auf gegenüberliegenden Seiten des Eingriffsabschnittes 94 angeordnet.

In entsprechender Weise ist der Abschnitt 124 der ersten Seite 50 des radial außenseitig angeordneten Eingriffsabschnittes 94 zugewandt und der zweite Abschnitt 126 der zweiten Seite 52 des radial außenseitig angeordneten Eingriffsabschnittes 94. Die Abschnitte 124, 126 sind in radialer Richtung quer zur Eingriffsrichtung 49 auf gegenüberliegenden Seiten des Eingriffsabschnittes 94 angeordnet.

Der Eingriff der Polschuhe 44 in die Magneten 118 bei der Vorrichtung 90 ähnelt dem Eingriff der Polschuhe 44 in die Magneten 22 bei der Vorrichtung 10. Die Unterschiede bestehen zum einen in dem radialen Eingriff bei der Vorrichtung 10 und im axialen Eingriff bei der Vorrichtung 90. Bei der Vorrichtung 90 sind die Abschnitte 120 bis 126 getrennt voneinander gebildet, wohingegen der Magnet 22 bei der Vorrichtung 10 einstückig ist. Ferner sind die Abschnitte 120 und 122 sowie 124 und 126 nicht miteinander verbunden, wobei die entsprechende Verbindung bei den Abschnitten 34, 36 über den Nutboden 28 erfolgt.

Es könnte bei der Vorrichtung 90 jedoch vorgesehen sein, die Abschnitte 122 und 124 miteinander zu verbinden oder alle Abschnitte 120 bis 126 miteinander zu verbinden. Insbesondere kann auch der Magnet 118 einstückig gebildet sein.

Auch bei der Vorrichtung 90 wird der Luftspalt 58 zwischen den Polschuhen 44 und den Magneten 118 bevorzugt schmal gehalten. Die zweite Fläche 56 ist wesentlich größer als die erste Fläche 54. Selbst bei Verwendung von kostengünstigen, durch ein Spritzgussverfahren hergestellten Magneten 118 und der damit eher geringen magnetischen Flussdichte im Luftspalt 58 kann an der Fläche 54 eine hohe magnetische Flussdichte bereitgestellt werden. Auch bei der Vorrichtung 90 können die Polkerne 40 bis oder nahezu bis in den Bereich der Sättigungsmagnetisierung betrieben werden. Außerdem wird eine kompakte Bauform der Vorrichtung 90 erzielt.

Zusätzlich kann die Vorrichtung 90 über eine kostengünstige Fertigung der Polschuhe 44 kostengünstig hergestellt werden.

Bezugszeichenliste

10 Stator-Rotor-Vorrichtung

12 Stator

14 Rotor

16 Trägerkörper

18 Scheibe

20 Drehachse

22 Magnet

24 Nut

25 Ring

26 Nut

28 Nutboden

30 Wand

32 Wand

34 Abschnitt

36 Abschnitt

38 Statorring

40 Polkern

42 Wicklung

44 Polschuh

46 Vorsprung

48 Eingriffsabschnitt

49 Eingriffsrichtung

50 erste Seite

52 zweite Seite

54 erste Fläche

56 zweite Fläche

58 Luftspalt

60 Stator-Rotor-Vorrichtung

62 Sockelabschnitt

64 Eingriffsabschnitt Trägerkörper

Trägerkörper

Scheibe

Scheibe

Rand

Rand

Ringraum

Magnet

Abschnitt

Abschnitt

Stator-Rotor-Vorrichtung

Sockelabschnitt

Eingriffsabschnitt

Trägerkörper

Trägerkörper

Trägerkörper

Scheibe

Scheibe

Scheibe

Rand

Rand

Rand

Ringraum

Ringraum

Magnet

Abschnitt

Abschnitt

Abschnitt

Abschnitt