Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator insbesondere für ein Axiaimagnetlager

Hintergrund der Erfindung

Aktive Axiaimagnetlager bestehen aus zwei Statoren, welche als ringförmige

Elektromagnete ausgeführt sind Zwischen den Elektromagneten ist eine Scheibe aus weichmagnetischem Material angeordnet, die fest mit der axial zu lagernden Welle verbunden ist. Beide Elektromagnete schließen mit der Scheibe je einen

magnetischen Kreis, Ober welchen eine Kraft auf die Scheibe aufgebracht wird Durch geeignete Ansteuerung der Elektromagnete lässt sich die Scheibe an einer definierten axialen Position zwischen den Elektromagneten halten. Auf diese Weise kann die Welle berührungslos axial gelagert werden.

In der Vergangenheit bestanden die Statoren in der Regel aus einem Statorkern aus weichmagnetischem Vollmaterial. in dessen Nut eine ringförmige Spule eingebracht ist. Ein Nachteil dieser massiven Bauweise ist, dass bei Feldänderungen

Wirbelströme im Statorkern entstehen, die infolge ihres erzeugten Gegenfeldes die Feldänderung verzögern. Dies erschwert insbesondere bei dynamischen Lasten die Regelbarkeit des Axialmagnetlagers. Zur Beseitigung dieser nachteiligen Wirkung ist es bekannt, den Eisenkern bei Elektromotoren geblecht auszuführen, um hierdurch die Wirbelströme zu reduzieren. Die Verwendung geblechter Statoren für

Axiaimagnetlager kann gleichfalls dem Stand der Technik entnommen werden. Die DE 891 03 756 T2 zeigt ein magnetisches Drucklager dessen Stator- und

Rotorkomponenten eine laminierte Konstruktion aufweisen. Die Lammellenbleche sind derart gekrümmt, dass ihre Spitzen in einer gemeinsamen zylindrischen Ebene liegen. Aneinander stoßende Seitenrander der Lamellenbleche liegen ebenso in

gemeinsamen Ebenen, die senkrecht zur Achse der Rotation artgeordnet sind. Durch Krümmung der Spitzen der Lamellenbleche kann der Spait zwischen nebeneinander liegenden Lamellenblechen vermindert werden. Die WO 2012/136452 A1 beschreibt eine Axiallagervorrichtung mit einer ringförmigen Elektroblechanordnung _: bei der die einzelnen Bleche radial nach außen ragen.

Innerhalb der Elektroblechanordnung befindet sich eine Spule zum Erzeugen eines Magnetfelds in der Elektroblechanordnung. Die Elektroblechanordnung umfasst mindestens zwei konzentrische Elektroblechringe Alle benachbarten Elektrobleche jedes Efektroblechrings stoßen am Innenumfang des jeweiligen Elektroblechrings aneinander, wodurch sich eine erhöhte Eisenfüllung ergibt. Durch die Verwendung mehrere Elektroblechringe erhöht sich der Herstellungs- bzw. Montageaufwand.

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin einen geblechten Stator insbesondere für ein Axialmagnetlager zur Verfügung zu stellen, welcher einen hohen Eisenfüllfaktor aufweist und gleichzeitig aufwandsarm zu fertigen und zu montieren ist. Des Weiteren soll ein Axialmagnetlager mit einem verbesserten Wirkungsgrad zur Verfügung gestellt werden.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient zunächst ein Stator gemäß dem beigefugten Anspruch 1 Der erfindungsgemäße Stator umfasst eine ringförmige Elektroblechanordnung mit einer Vielzahi von in Umfangsrichtung aneinander gereihter Elektrobleche. Erfindungswesentlich ist. dass die Elektrobleche eine

Profilierung aufweisen. Angrenzende Elektrobleche liegen zumindest abschnittsweise aneinander.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von profilierten Elektroblechen können die Elektrobleche dichter gestapelt werden, wodurch sich der nicht nutzbare Luftraum zwischen den Elektroblechen verringert Eine Verringerung des nicht nutzbaren Luftraums geht einher mit einer Erhöhung des Eisenfüllfaktors. Etn erhöhter

Eisenfüllfaktor hat wiederum einen positiven Emfluss auf die Zugkraft eines mit einem derartigen Stator ausgestatteten Axiaimagnetlagers, da der Anteil an Eisenmaterial am Luftspalt zwischen Scheibe und Stator direkt in die Tragkraft des

Axialmagnetlagers eingeht.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass sie eine verhältnismäßig aufwandsarme Fertigung und Montage ermöglicht Zur Fertigung des Stators muss lediglich eine entsprechende Anzahl gleichartiger profilierter

Elektrobleche zur Verfügung gestellt werden, welche in Umfangsrichtung zur

Ausbildung eines ringförmigen Stators aneinander gereiht werden. Beim

Aneinanderreihen greifen die Profile benachbarter Elektrobleche zumindest abschnittsweise ineinander ein. wodurch sie sich auch ohne zusätzliche

Verbindungsmittel nicht ohne weiteres voneinander lösen können

Erfindungsgemäß weisen die Elektrobleche eine gleichmäßige Profilierung auf. Als zweckmäßig hat sich eine Profilierung mit einem sägezahnförmigen Querschnitt erwiesen. Alternativ sind natürlich auch andere Profilierungen, beispielsweise mit wellenförmigem, insbesondere sinuswellenförmigem, oder trapezförmigem

Querschnitt möglich. Die Profilierung sollte so gewählt werden, dass ein möglichst geringer, nicht nutzbarer Luftraum zwischen den aneinandergereihten Elektroblechen entsteht

Als vorteilhaft hat sich die Verwendung eines in die Elektroblechanordnung

eingebrachten Füllstücks mit einer von außen zugänglichen Ausnehmung zum

Durchführen von Anschlussleitungen erwiesen. Das Füllstück wird in einem letzten Montageschritt tn das Siechpaket getrieben Mitteis Füllstück können die

Anschlussleitungen aufwandsarm aus dem Stator hinausgeführt werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann auf das Füllstück verzichtet werden. In diesem Fall würde die zum Durchführen der Anschlussleitungen benötigte Ausnehmung direkt in den Stator gebohrt, werden. Die Elektrobleche sind vorzugsweise mit einer Isolierschicht versehen. Aufgrund der Isolierschicht werden auftretende Wirbelströme im Vergleich zu den bei Statoren aus Vollmaterial auftretenden Wirbelströmen minimiert Bei einer vorteilhaften Äusführungsform weisen die Elektrobieche Nuten zur

Aufnahme mindestens einer ringförmigen Spule auf.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient weiterhin ein Axialmagnetlager gemäß dem beigefügten Anspruch 6. Das erfindungsgemäße Axialmagnetlager umfasst den beschriebenen Stator sowie mindestens eine ringförmige Spule, welche in die Elektroblechanordnung des Stators zum Erzeugen eines Magnetfeldes in der Elektroblechanordnung eingebracht ist. Die Hohlräume zwischen den Elektroblechen sind vorzugsweise mit einer

Vergussmasse gefüllt. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Vergussmasse mit ferromagnetischen Eigenschaften erwiesen. Hierdurch bleibt der aufgrund des erhöhten Eisenfüllfaktors vergrößerte ferromagnetische Effekt erhalten. Mittels Vergussmasse werden die einzelnen Elektrobieche untereinander stabilisiert, wodurch auch einer möglichen Geräuschentwicklung aufgrund Vibrationen der einzelnen Elektrobieche vorgebeugt wird. Die Vergussmasse dient auch zur elektrischen Isolation der Spule im Stator.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teilstücks eines erfindungsgemäßen

Stators:

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Elektroblechs:

Fig. 3 eine Teilansicht eines Profils mit wellenförmigem Querschnitt;

Fig. 4 zwei perspektivische Ansichten eines Füllstucks:

Fig. 5 zwei perspektivische Ansichten eines Teilstücks des Stators mit montiertem

Füllstuck;

Fig. 8 zwei Ansichten des erfindungsgemäßen Stators. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilstucks eines erfindungsgemäßen Stators 01 , Der Stator 01 soll insbesondere bei Axialmagnetlagern zum Einsatz kommen. Er besteht aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung aneinander gereihter Elektrobleche 02. Die Elektrobleche 02 sind jeweils mit einer gleichartigen Profiiierung 03 versehen. Die aneinandergereihten Elektrobleche 02 weisen umlaufende Nuten 04 zur Aufnahme von mindestens einer Ringspule (nicht dargestellt) auf. Angrenzende Elektrobleche 02 liegen zumindest abschnittsweise aneinander an. Oie Profiiierung 03 soll so gewählt werden, dass angrenzende Elektrobleche 02 an möglichst vielen Stellen aneinander anliegen Auf diese Weise kann der nicht nutzbare Luftraum zwischen den Elektroblechen 02 minimiert werden und hierdurch der Etsenfuilfaktor erhöht werden.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Elektroblechs 02. In der gezeigten Ausführungsform besitzt das Elektroblech 02 eine Profiiierung 03 mit einem

wellenförmigen Querschnitt. Eine definierte Anzahl aneinander gereihter Elektrobleche 02 ergibt einen Vollkreis. Über den Winkel α (siehe Fig. 3) des Wellenprofils kann der Stator-Außendurchmesser beeinflusst werden. Es gilt:

Stator-Außendurchmesser - Umfang aus S _p ^* Anzahl der Elektrobleche

Stator-Innendurchmesser ~ Umfang aus S _r ^* Anzahl der Elektrobleche mit s _r ~ reale Blechstärke und Sp - projizierte Blechstärke

Durch Anpassung des Winkels α kann dte projizierte Blechstärke variiert werden. Hierdurch ändert sich auch der spezifische Teilungswinkel des aus einem

Elektroblech 02 bestehenden Statorsegments Bei dem in Fig. 3 gezeigten

Ausfuhrungsbeispiel ist der Winkel α ~ 30°. Am Stator-Innendurchmesser entspricht die Stapelhöhe der realen Blechstärke s _p Bei einer realen Blechstärke s, von 0,35 mm wurde die Stapelhöhe am Stator-Innendurchmesser somit ebenfalls 0.35 mm betragen. Am Stator-Außendurchmesser beträgt die Stapelhöhe im gezeigten

Ausfuhrungsbeispiel bedingt durch die Umformung (Wellenprofil) 0.7 mm Dieser Wert wird projizierte Blechstärke s _P genannt Durch das Paketieren einer Vielzahl von Etektroblechen 02 ~ im gezeigten Ausführungsbeispiel werden etwa 2100 Etektrobleche 02 benötigt - ergibt sich ein Kreisring. Die Elektrobleche 02 sind mit einer Isolierschicht versehen, wodurch im Betrieb des Stators 01 auftretende Wirbelströme minimiert werden können.

Nachdem die einzelnen Elektrobleche 02 zur Herstellung des Statorblechpakets paketiert wurden, kann in einem letzten Montageschritt ein sogenanntes Fulistück 05 in das Statorblechpaket getrieben werden.

Fig. 4 zeigt zwei perspektivische Ansichten eines derartigen Füllstücks 05. Den Darstellungen kann entnommen werden, dass das Fulistück 05 ebenfalls eine

Profilierung 03 und Nuten 04 aufweist.

Fig. 5 zeigt zwei perspektivische Ansichten eines Teilstücks des Stators 01 mit montiertem Fulistück 05 Das Füllstück 05 besteht nach einer bevorzugten

Ausführungsform aus Vollmaterial und wird vorzugsweise durch einen spanenden Prozess gefertigt Je nach Losgröße kann das Füllstück 05 auch durch selektives Lasersintern hergestellt werden. Alternativ ist auch ein Fulistück aus mehreren

Einzelblechen möglich. Das Füllstück 05 weist eine von außen zugängliche

Ausnehmung 07 zum Durchführen von Anschlussleitungen zur Versorgung der in der Nui 04 befindlichen Ringspule auf Bei abgewandelten Ausführungsformen kann auf das Füllstück 05 auch verzichtet werden. In diesem Fall würden die zum Durchführen der Anschlussleitungen benötigten Ausnehmungen direkt in den Stator 01 gebohrt werden

Fig 6 zeigt zwei verschiedene Ansichten des erfindungsgemäßen Stators 01. Oben ist die dem Rotor zugewandte Seite des Stators 01 dargestellt, während unten die

Anschlussseite gezeigt ist. Bezugszeichenliste

01 Stator

02 Elektrobleche

03 Profilierung

04 Nut

05 Füllstück

06

07 Ausnehmung α Winkel des Weilenprofils

s _r reale Blechstärke

s _p projizierte Blechstärke