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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach Art einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einem permanentmagnetischen Rotor entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Rotor ist drehbar im Stator gelagert und der Rotor ist vom Stator durch einen hohlzylindrischen Spalt beabstandet. Der Rotor umfasst eine Rotationswelle, eine die Rotationswelle umschließende Jochstruktur und wenigstens einen Permanentmagneten.
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Maschinen, wie elektrische Motoren oder Generatoren sind als Vorrichtung mit einem Startor und einem Rotor ausgeführt. Maschinen mit permanentmagnetischen Rotoren weisen dabei besondere Vorteile bezüglich ihrer Leistung und kompakten Bauart auf. Rotoren von permanentmagnetischen Maschinen können als IPM-Rotoren, d. h. mit innen liegenden Permanentmagneten, oder als APM-Rotoren, d. h. mit außen liegenden Permanentmagneten, ausgeführt werden. Bei IPM-Rotoren sind die Permanentmagnete vollständig im Eisenkreis des Rotors eingeschlossen.
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Bei einer Optimierung von IPM-Rotoren ist der Eisenkreis in dem Bereich, welcher den Nord und den Südpol von Magneten kurzschließt, mit möglichst kleinem Querschnitt auszuführen. Dadurch kann dieser Bereich leicht gesättigt werden und es wird ein vergleichsweise geringer Anteil des permanentmagnetischen Flusses kurz geschlossen. Der kurz geschlossene magnetische Fluss geht für die Drehmomentbildung verloren. Ein geringer Anteil des permanentmagnetischen Flusses, welcher kurzgeschlossen ist, bedeutet somit einen hohen Wirkungsgrad der Maschine.
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Andererseits müssen für hohe Drehzahlen der Maschine bei einer Optimierung von IPM-Rotoren die zuvor genannten Kurzschlussbereiche mit einem möglichst großen Querschnitt ausgeführt werden. Die Kurzschlussbereiche müssen die Fliehkräfte der Permanentmagnete und der Eisenpole auffangen.
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Eine Lösung dieses Widerspruchs kann in der Herstellung der IPM-Rotoren ohne Eisenbrücken durch Umspritzen bestehen. Dazu werden die Permanentmagnete vollständig in Kunststoff eingebettet. Dadurch kann der kurzgeschlossene Fluss deutlich reduziert werden. Diese Lösung ist jedoch nicht für hohe Drehzahlen geeignet. Die Kunststoffbereiche können keine hohen Fliehkräfte aufnehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Vorrichtung anzugeben, welche eine hohe mechanische Stabilität aufweist, insbesondere bei hohen Drehzahlen, bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad, d. h. z. B. bei geringen magnetischen Kurzschlüssen.
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Die angegebene Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können Merkmale mehrerer zugeordneter Unteransprüche kombiniert werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Art einer elektrischen Maschine umfasst einen Stator und einen permanentmagnetischen Rotor. Der Rotor ist drehbar im Stator gelagert. Der Rotor und der Stator sind durch einen hohlzylindrischen Spalt voneinander beabstandet. Der Rotor weist eine Rotationswelle, eine die Rotationswelle umschließende Jochstruktur und wenigstens einen Permanentmagneten auf. Wenigstens eine Polschuhstruktur aus magnetisch leitfähigem Material ist zwischen dem wenigstens einen Permanentmagneten und dem Spalt angeordnet.
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Durch die Polschuhstruktur kann der magnetische Fluss beeinflusst werden. Es entstehen neue Freiheitsgrade beim Design der Vorrichtung, ohne die mechanische Stabilität zu verringern. Der magnetische Fluss kann nicht mehr nur durch die Lage der Permanentmagneten beeinflusst werden, sondern durch die Form und Anordnung der Polschuhstruktur. Dadurch kann ein Design gewählt werden mit hohem Wirkungsgrad der Vorrichtung bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität.
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Es können mehrere Permanentmagnete vorgesehen sein, welche insbesondere als innen liegende Permanentmagnete in der Jochstruktur ausgebildet sind (IPM-Rotor). Die Anordnung der Permanentmagnete im Inneren der Jochstruktur gewährleistet eine höhere mechanische Stabilität als bei außen liegenden Permanentmagneten, welche z. B. auf die Jochstruktur nur aufgesetzt bzw. geklebt sind. Selbst bei hohen Drehzahlen ist bei innen liegende Permanentmagneten die Stabilität der Vorrichtung einfach und kostengünstig zu gewährleisten.
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Dabei kann jeweils zwischen einem Permanentmagneten der mehreren Permanentmagnete und dem Spalt eine Polschuhstruktur angeordnet sein, insbesondere in direktem mechanischen Kontakt zu dem jeweiligen Permanentmagneten. Durch Anordnung einer Polschuhstruktur auf jedem Permanentmagneten, und nicht nur auf ausgewählten, werden der Effekt und die Vorteile der Polschuhstruktur noch verstärkt.
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Die Polschuhstrukturen der mehreren Permanentmagnete können magnetisch nicht miteinander und/oder magnetisch nicht mit der Jochstruktur gekoppelt sein. Dadurch wird verhindert, dass ein magnetischer Kurzschluss entsteht, welcher zu einer Verringerung des Wirkungsgrads der Vorrichtung führt. Die Magnete werden so optimal ausgenutzt und Kosten z. B. für größere oder mehr Permanentmagnete eingespart.
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Die Jochstruktur kann aus magnetisch leitfähigem Material gebildet sein und/oder magnetisch leitfähiges Material umfassen, wobei insbesondere das magnetisch leitfähige Material der Jochstruktur und/oder der Polschuhstruktur weichmagnetisches Material ist. Dies ermöglicht die Optimierung der Vorrichtung im Hinblick auf den magnetischen Fluss durch Design der Jochstruktur und/oder der Polschuhstruktur in Form und Lage.
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Eine Unterseite wenigstens eines Permanentmagneten, insbesondere aller Permanentmagneten, kann in direktem mechanischen Kontakt zur Jochstruktur angeordnet sein, wobei die Unterseite die Seite des wenigstens einen Permanentmagneten darstellt, welche senkrecht zur Nord-Süd-Achse des wenigstens einen Permanentmagneten am Süd-Pol angeordnet ist. Alternativ kann ein Abstand z. B. in Form eines Luftspaltes zwischen dem wenigstens einen Permanentmagneten und der Jochstruktur bestehen. Das Design kann abhängig von den gewünschten Parametern der Vorrichtung wie z. B. max. Drehzahl, Leistung und Drehmoment und abhängig von dem zu designendem Magnetfluss gewählt werden.
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Die Jochstruktur kann in hohlzylindrischer Form ausgebildet sein, mit Ausnehmungen in einem äußeren Mantel des Hohlzylinders, insbesondere mit in regelmäßigem Abstand voneinander entlang eines Umfangs des Hohlzylinders angeordneten Ausnehmungen. Im Inneren des Hohlzylinders ist eine Welle angeordnet und mechanisch stabil, starr mit dem Hohlzylinder verbunden. Dabei kann jeweils ein Permanentmagnet und/oder jeweils eine Pohlschuhstruktur in einer Ausnehmung angeordnet sein. Dadurch dass die Permanentmagneten in den Ausnehmungen angeordnet sind, liegen sie im inneren der Jochstruktur und es wird ein IPM-Rotor gebildet. Eine mechanische Befestigung der Permanentmagnete über z. B. ihre Seiten wird möglich, wodurch eine hohe mechanische Stabilität des Rotors erreicht wird.
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Die Ausnehmungen können eine vergrößerte Form des Umfangs des wenigstens einen Permanentmagneten und/oder der Pohlschuhstruktur aufweisen, insbesondere mit einem Querschnitt in Form einer Schwalbenschwanznut. Eine Schwalbenschwanznut weist einen zu ihrer Öffnung hin geringer werdenden Durchmesser auf. Der in der Ausnehmung angeordnete jeweils eine Permanentmagnet und/oder die in der Ausnehmung angeordnete jeweils eine Pohlschuhstruktur können dadurch in der Jochstruktur so angeordnet werden, dass sie keinen direkten mechanischen und magnetischen Kontakt mit der Jochstruktur aufweisen. Dies kann ebenfalls magnetische Kurzschlüsse verhindern und zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads der Vorrichtung führen. Insbesondere die Schwalbenschwanznut ermöglicht eine direkte oder indirekte Befestigung eines Permanentmagneten und/oder einer Polschuhstruktur in der Ausnehmung über die Seitenflächen der Permanentmagneten und/oder Polschuhstruktur. Bei starken Fliehkräften auf die Permanentmagneten und/oder Polschuhstruktur werden diese gegen den geringer werdenden Durchmesser der Schwalbenschwanznut gepresst und es entsteht eine hohe mechanische Stabilität der Vorrichtung selbst bei hohen Drehzahlen.
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Der jeweils eine Permanentmagnet und/oder die jeweils eine Pohlschuhstruktur können über wenigstens einen, insbesondere 2 oder 4 Abstandshalter, jeweils in einer Ausnehmung mechanisch stabil befestigt sein. Der wenigstens eine Abstandshalter kann aus einem magnetisch nichtleitenden Material, insbesondere einem Faserverbundwerkstoff oder Edelstahl hergestellt sein. Dadurch werden magnetische Kurzschlüsse zwischen benachbarten Permanentmagneten und/oder Polschuhstrukturen verhindert.
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Der jeweils eine Permanentmagnet und/oder die jeweils eine Pohlschuhstruktur können in der Ausnehmung durch Verklebung und/oder Verguss befestigt sein. Dies kann direkt oder indirekt über Abstandshalter erfolgen. Sowohl Verklebung mit einem geeigneten Kleber als auch Verguss mit einer geeigneten Vergussmasse können eine hohe mechanische Stabilität der Befestigung auch bei hohen Drehzahlen gewährleisten. Weiterhin können durch einen Klebe- bzw. Vergussprozess Magnettoleranzen in Form und Magnetfluss der Magnete ausgeglichen werden und somit können kostengünstigere Magnete verwendet werden.
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Die Jochstruktur und/oder die wenigstens eine Polschuhstruktur können geblecht ausgeführt sein. Dadurch kann die Entstehung von Wirbelströmen, welche zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führen, in der Jochstruktur und/oder in der wenigstens einen Polschuhstruktur verhindert beziehungsweise reduziert werden.
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Der Spalt kann ein Luftspalt sein. Der Spalt kann aber auch als Vakuumsspalt oder als ein mit einem Edelgas wie zum Beispiel Helium oder mit einem Gas wie zum Beispiel Stickstoff gefüllter Spalt ausgeführt sein. Weiterhin kann die Breite des Spalts über den Umfang des Rotors variieren, insbesondere mit Extremwerten der Breite in Bereichen der Mitte des wenigstens einen Permanentmagneten und in Bereichen der Mitte zwischen benachbarten Permanentmagneten. Dabei ist die Breite durch den Abstand des äußeren Umfangs des Rotors vom inneren Umfang des Stators gegeben. Bei einem Maximum der Breite in Bereichen der Mitte des wenigstens einen Permanentmagneten und bei einem Minimum der Breite in Bereichen der Mitte zwischen benachbarten Permanentmagneten kann eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung gegenüber einer Vorrichtung mit einem Spalt überall gleicher Breite erreicht werden.
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Die wenigstens eine Polschuhstruktur kann Flusssperren für den magnetischen Fluss aufweisen. Dadurch kann die Bildung von Wirbelströmen in der Pohlschuhstruktur weiter verringert werden bis hin zu einer vollständigen Unterbindung von Wirbelströmen.
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Der wenigstens eine Permanentmagnet und/oder die wenigstens eine Pohlschuhstruktur können über eine Struktur in Form von wenigstens einem Zuganker, insbesondere einem geblechten Zuganker aus nichtmagnetischem Material, mechanisch stabil an der Jochstruktur befestigt sein. Dies kann, alternativ zu einer Ausbildung von Ausnehmung in der Jochstruktur mit Schwalbenschwanzform, eine mechanisch stabile Befestigung der Permanentmagnete und/oder der wenigstens einen Pohlschuhstruktur an der Jochstruktur ergeben. Die Verwendung von nicht magnetischem Material verringert beziehungsweise verhindert die Ausbildung von magnetischen Kurzschlüssen über verschiedene beziehungsweise benachbarte Polschuhstrukturen und/oder Permanentmagneten.
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Durch die zuvor beschriebene Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine große nichtmagnetische Pollücke zwischen den Permanentmagneten realisiert werden, und damit sehr kleine Induktivitäten in der senkrechten radialen Asche zur Drehachse des Rotors. Das Reluktanzmoment kann dadurch im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen erhöht werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der folgenden Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach Art einer elektrischen Maschine, und
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2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 dargestellten Rotors 2 nach einer ersten Ausführungsform, und
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3 einen Ausschnitt eines in 2 dargestellten Rotors 2 nach einer zweiten Ausführungsform mit von einer Jochstruktur 4 beabstandeten Permanentmagneten 5, und
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4 einen Ausschnitt eines in 2 dargestellten Rotors 2 nach einer dritten Ausführungsform mit einer Polschuhstruktur 6 mit Flusssperren 10, und
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5 einen Ausschnitt eines in 2 dargestellten Rotors 2 nach einer vierten Ausführungsform mit einer Polschuhstruktur 6 und Permanentmagneten 5, welche über Zuganker 11 statt über Abstandshalter 7 an der Jochstruktur 4 befestigt sind.
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1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Art einer elektrischen Maschine 1 mit einem Rotor 2 und einem Stator 3. Die Vorrichtung 1 ist in einem senkrechten Schnitt zur Rotationsachse des Rotors 2 dargestellt.
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Der Rotor 2 ist von einem gebräuchlichen Stator 3 umgeben, welcher der Einfachheit halber im Weiteren nicht im Detail dargestellt ist. Der Stator 3 enthält elektrische Spulen, welche z. B. ein rotierendes Manetfeld erzeugen können. Wie in gebräuchlichen Motoren kann damit der Rotor 2 in Rotationsbewegung versetzt werden. Alternativ kann, wie in einem Generator, ein Magnetfeld von einem rotierenden Rotor 2 in den Spulen des Stators 3 eine Spannung induzieren. Elektrische Energie kann so aus einer mechanischen Energie, welche in Form der Rotationsbewegung des Rotors 2 vorliegt, erzeugt werden.
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In 2 ist eine vergrößerte Darstellung des in 1 gezeigten Rotors 2 dargestellt. In einer ersten Ausführungsform ist der Rotor 2 aus einer Welle bzw. Rotationswelle 8, einer Jochstruktur 4, Permanentmagneten 5, einer Polschuhstruktur 6 und Abstandshaltern 7 aufgebaut. Die Jochstruktur 4 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und in der äußeren Mantelfläche des Hohlzylinders sind Ausnehmungen 9 angeordnet. Die Ausnehmungen 9 sind z. B. in regelmäßigem Abstand voneinander entlang des Umfangs der Jochstruktur 4 in der Jochstruktur 4 ausgebildet.
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Die Welle 8 ist von dem Hohlzylinder der Jochstruktur 4 vollständig umgeben und mit dieser starr und mechanisch stabil verbunden. Ein Drehmoment kann zwischen Welle 8 und Jochstruktur 4 durch die starre, mechanische Verbindung übertragen werden. Die Welle 8 ist z. B. als eine Motor- oder Generatorwelle aus Stahl ausgebildet. Die Jochstruktur 4 kann an diese durch z. B. Hartlöten oder durch Schweißen angebracht sein. Die Jochstruktur 4 kann z. B. aus einem weichmagnetischen Material geblecht oder als homogener Körper hergestellt sein.
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Der Rotor 2 ist als permanentmagnetischer Rotor 2 ausgeführt, wobei in den Ausnehmungen 9 des hohlzylindrischen Jochkörpers 4 die Permanentmagnete 5 angeordnet sind. Dabei sind die Permanentmagnete 5 mit ihrer Achse vom Nord zum Südpol auf dem Radius eines kreisförmigen Schnittes senkrecht zur Rotationsachse der hohlzylindrischen Jochstruktur 4 bzw. des Rotors 2 angeordnet. Es kann der Nordpol oder alternativ der Südpol des Permanentmagneten 5 in Richtung Rotationsachse weisen. Durch die Anordnung ergibt sich ein IPM-Rotor, mit innen liegenden Permanentmagneten 5.
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Die Permanentmagnete 5 sind direkt an der Jochkörperstruktur 4 befestigt, z. B. durch Kleben, Schweißen, Hartlöten oder Eingießen mit Vergussmasse. Eine Ausnehmungen 9 kann jeweils, wie in 2 gezeigt die inverse Form einer Polschuhstruktur 6 und eines Permanentmagnetes 5 aufweisen oder, wie in 3 und 4 dargestellt, eine Schwalbenschwanznutform. Bei Ausbildung der Ausnehmungen 9 in Schwalbenschwanznutform sind die Ausnehmungen z. B. wie Gräben parallel der Drehachse des Rotors 2 angeordnet, mit einem ebenen Boden der Nut auf einer Umfangsfläche der hohlzylindrischen Jochkörperstruktur 4, und Seitenwänden der Nut, welche vom ebenen Boden ausgehend in Richtung äußerem Umfang der hohlzylindrischen Jochkörperstruktur 4 verlaufen und einen in Richtung äußeren Umfang abnehmenden Nut-Durchmesser bzw. Querschnitt ergeben. Die Permanentmagneten 5 sind direkt auf dem ebenen Boden der Nut angeordnet.
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Auf der entgegen gesetzten Seite der Befestigungsfläche des Permanentmagneten 5 an der Jochkörperstruktur 4, wobei die Befestigungsfläche durch den ebenen Boden einer Ausnehmung 9 gegeben ist, ist jeweils auf einem Permanentmagneten 5 eine Polschuhstruktur 6 angeordnet. Diese kann z. B. durch Kleben, Hartlöten oder Schweißen an dem Permanentmagneten 5 mechanisch stabil befestigt sein. Die Polschuhstruktur 6 ragt in der Regel etwas über die Seiten des Permanentmagneten 5 heraus, so dass der Permanentmagnet 5 vollständig von der Polschuhstruktur 6 bedeckt ist. Der Permanentmagnet 5 kann in Form eines Quaders ausgebildet sein, wobei die Pohlschuhstruktur 6 ebenfalls quaderförmig ausgebildet sein kann, mit einer Seitenlänge des Quaders größer einer Seitenlänge des Quaders des Permanentmagneten 5. Sowohl der Quader des Permanentmagneten 5 als auch der Quader der Pohlschuhstruktur 6 und die Ausnehmung 9 können stabförmig ausgeführt sein.
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An den Seiten der Pohlschuhstruktur 6, welche den Seitenwänden der Ausnehmung 9 bzw. Nut gegenüber liegen, können mechanisch stabil Abstandshalter 7 befestigt sein, über welche die Polschuhstruktur 6 mechanisch stabil an die Jochstruktur 4 befestigt ist. Bei einer schwalbenschwanznutförmigen Ausnehmung 9 kann die Polschuhstruktur 6 in Verbindung mit den Abstandshaltern 7 die Form eines umgekehrten Keils ergeben. Die Seitenflächen der Ausnehmung 9 und die Seitenflächen des umgekehrten Keils sind miteinander verbunden, und selbst bei hohen Drehmomenten des Rotors 2 werden die Seitenflächen gegeneinander gepresst und „verkeilt”, so dass das System Abstandshalter 7, Polschuhstruktur 6 und Permanentmagnet 5 nicht aus der Ausnehmung 9 durch Fliegkräfte gedrückt wird, selbst bei hohen Drehzahlen des Rotors 2. Das System bleibt stabil in der Ausnehmung 9 der Jochstruktur 4 fixiert.
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Bei dieser Anordnung ist alternativ zu der in 2 gezeigten Befestigung der Permanentmagnete 5 an der ebenen Bodenfläche der Nut bzw. Ausnehmung 9 auch eine Befestigung der Permanentmagnete 5 entsprechend der in 3 gezeigten Ausführungsform möglich. Der Einfachheit halber ist in 3 nicht der ganze Rotor 2, sondern nur ein Segment des Rotors mit einer einzigen Ausnehmung 9 in der Jochstruktur 4 dargestellt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der 2 ist in der Ausführungsform der 3 der Permanentmagnet 5 nicht direkt mit der Jochstruktur 4 mechanisch verbunden, sondern zwischen Permanentmagnet 5 und ebenen Boden der Ausnehmung 9 der Jochstruktur 4 ist ein schmaler Spalt, z. B. ein Luftspalt ausgebildet. Der Permanentmagnet 5 ist über die Polschuhstruktur 6 und die Abstandshalter sozusagen „hängend” in der Ausnehmung 9 in der Jochstruktur 4 befestigt. Der Spalt zwischen Permanentmagnet 5 und Jochstruktur 4 ermöglicht eine Reduzierung bzw. Verhinderung von magnetischen Kurzschlüssen über die Jochstruktur 4 zwischen verschiedenen Permanentmagneten 5.
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In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform der in 2 gezeigten Vorrichtung 1 dargestellt. In der in 4 gezeigten Vorrichtung 1 ist die Polschuhstruktur 6 nicht als homogener Körper über einem Permanentmagneten 5 ausgebildet, sondern in Form von Segmenten, mit Flusssperren 10 zwischen den Segmenten. Zum Beispiel können die Segmente einzelne Bleche aus einem weichmagnetischen Material sein, welche durch einen Lack voneinander elektrisch und/oder magnetisch entkoppelt sind. Dadurch wird die Bildung von elektrischen Wirbelströmen und magnetische Kurzschlüssen weiter verringert bzw. vollständig unterbunden.
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Wie in 5 dargestellt ist, kann alternativ zu der Befestigung der Permanentmagnete 5 und Polschuhstruktur 6 in Ausnehmungen 9 mit der Form einer Schwalbenschwanznut auch eine Befestigung der Permanentmagnete 5 und Polschuhstruktur 6 über Zuganker 11 erfolgen. Dabei sind die Zuganker 11 in der Jochstruktur 4 „verhakt” und bilden in Verbindung mit der Jochstruktur 4 punktuell die Form der Ausnehmungen 9. Analog der Befestigung der Permanentmagnete 5 und Polschuhstruktur 6 in einer Ausnehmung 9 sind die Permanentmagnete 5 und Polschuhstruktur 6 über die Zuganker 11 „verkeilt” an der Jochstruktur 4 mechanisch stabil befestigt. Durch die Verwendung der Zuganker 11 können die Abstandshalter 7 entfallen.
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Bei einer Ausbildung der Abstandshalter 7 und/oder der Zuganker 11 aus einem magnetisch nichtleitenden Material, insbesondere einem Faserverbundwerkstoff oder Edelstahl, können magnetische Kurzschlüsse verschiedener Permanentmagnete 5 und/oder Polschuhstrukturen 6 untereinander verhindert werden, und die Vorrichtung 1 kann Verluste durch magnetische Kurzschlüsse verhindern bzw. reduzieren. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Vorrichtung 1, insbesondere bei Ausbildung als Motor oder Generator erhöht.
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Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads kann erreicht werden, wenn der Spalt zwischen Rotor 2 und Stator 3 nicht überall gleich groß ist. Dies ist der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Es lässt sich jedoch aus der Form des in den 3 bis 5 dargestellten Rotors 2 ableiten, da die Einhüllende Fläche des Rotorumfangs keinen perfekten rotationssymmetrischen Zylinder ergibt. Vielmehr stellt der Rotor 2 einen im Wesentlichen zylindrischen Körper dar, mit Einbuchtungen und Ausdellungen in seiner Mantelfläche. In Verbindung mit einem hohlzylindrischen, rotationssymmetrischen Stator 3 ergibt sich ein hohlzylindrischer Spalt zwischen Stator 3 und Rotor 2, welcher in seiner radialen Dicke senkrecht zur Rotationsachse des Rotors 2 entlang des Umfangs des Rotors 2 nicht gleichmäßig ausgebildet ist, sondern Extrema aufweist. Die Breite des Spalts variiert über den Umfang des Rotors 2 in der in den Figuren dargestellten Schnittebene.
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Dabei treten z. B. Extremwerte der Breite in Bereichen der Mitte des wenigstens einen Permanentmagneten 5 und in Bereichen der Mitte zwischen benachbarten Permanentmagneten 5 auf. Die Breite des Spalts ist durch den Abstand des äußeren Umfangs des Rotors 2 vom inneren Umfang des Stators 3 definiert.
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Eine mögliche Ausführungsform weist eine minimale Spaltbreite im Bereich der Polschuhstrukturen 6 auf, insbesondere in der Mitte einer jeweiligen Polschuhstruktur 6, welche gleichzeitig die Mitte eines jeweiligen Permanentmagneten 5 ist. In Bereichen zwischen den Polschuhstrukturen 6 ist die Spaltbreite maximal, insbesondere im Bereich der Abstandshalter 7.
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In einer alternativen Ausführungsform ist das Spaltmaximum und Minimum vertauscht.
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Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
