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Hintergrund
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Nachstehend ist der Läufer einer permanentmagneterregten elektrischen Außenläufermaschine beschrieben. Insbesondere geht es um eine Transversalflussmaschine mit einem Ständer und einem Läufer, wobei der Ständer eine Ständerspule aufweist und der Läufer mit Permanentmagnet-Elementen versehen ist. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung des Läufers beschrieben.
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Stand der Technik
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Bei permanentmagneterregten elektrischen Außenläufermaschinen können mit Permanentmagnet-Elementen versehene Läufer als Läuferglocken gebildet sein. Üblicherweise werden die Läuferglocken aus Aluminium, Edelstahl oder Kunststoff gefertigt. Anschließend wird ein weichmagnetischer Rückschluss eingebracht. Der Rückschluss trägt Permanentmagnete, welche aufgeklebt oder in Aussparungen eingesteckt werden (sogenannte „vergrabene Magnete”).
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Der weichmagnetische Rückschluss dient vorwiegend zur Leitung des magnetischen Flusses zwischen den Magneten. Alternativ kann der Fluss direkt in den Magneten geführt werden, ein Rückschluss kann hierbei entfallen. Die Permanentmagnete müssen dann jedoch direkt an der Rotorglocke befestigt werden. Dies geschieht in der Regel durch Verkleben.
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Zugrundeliegendes Problem
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Durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Läuferglocke und dem Magnetmaterial kommt es zu starken Zug- und Scherkräften an den Klebefugen. Im Betrieb werden die Klebefugen durch Fliehkräfte der Magnete und daraus entstehende Verformungen zusätzlich belastet, sowie durch Kräfte, die durch Anziehungs- bzw. Abstoßeffekte beim Polwechsel hervorgerufen werden.
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Bei Innenläufer-Maschinen wird durch Bandagieren der Magnete versucht, die Magnete zusätzlich zu fixieren. Hierzu wird in der Regel eine dünne Schicht aus nicht leitendem Werkstoff (zum Beispiel glasfaserverstärktem Kunststoff) über die Magnete gewickelt. Dies erfordert jedoch einen vergrößerten Luftspalt zwischen Ständer und Läufer, was erhebliche Einbußen der Leistungsfähigkeit mit sich bringt.
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Bei Außenläufer-Maschinen ist eine ausreichende Fixierung der Magnete mit Hilfe von Bandagen kaum möglich, da die Bandage im Versagensfall auf Druck belastet wird, und nachgibt. Um dieser Beanspruchung zu widerstehen, wäre eine sehr dicke Bandage erforderlich, die in den Läufer eingepresst wird. Dies ist aufgrund der erforderlichen Luftspaltvergrößerung nicht möglich.
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Führen diese Beanspruchungen zum Versagen der Klebeverbindung, werden ein oder mehrere Magnete an den Ständer gezogen und verkeilen sich zwischen den Bauteilen. Dies führt zum Blockieren des Läufers und schließlich zum Maschinenschaden.
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Das Ziel ist, einen Läufer für eine permanentmagneterregte elektrische Außenläufermaschine bereit zu stellen, welche die Gefahr einer Beschädigung der elektrischen Maschine infolge betriebsbedingter Beanspruchungen verringert. Ein weiteres Ziel ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Läufers sowie eine permanenterregte elektrische Maschine mit einem solchen Läufer bereit zu stellen.
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Lösung
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Als Lösung wird ein Läufer einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine vorgeschlagen, der eine Läuferglocke aufweist. Die Läuferglocke umfasst zumindest eine Magnetanordnung, mit mehreren, nebeneinander angeordneten Permanentmagnet-Elementen, und einen um die Magnetanordnung angeordneten Pressverband mit einem vernetzten duroplastischen Material. Die Magnetanordnung hat einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten und das duroplastische Material hat im vernetzten Zustand einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Ferner hat das duroplastische Material eine Vernetzungstemperatur, die höher ist als die maximale Betriebstemperatur der elektrischen Maschine. Dabei ist der erste thermische Ausdehnungskoeffizient kleiner als der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient.
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Alternativ dazu wird als Lösung ein Läufer einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine vorgeschlagen, der eine Läuferglocke aufweist. Diese Läuferglocke umfasst zumindest eine Magnetanordnung, mit mehreren, nebeneinander angeordneten Permanentmagnet-Elementen und einen um die Magnetanordnung angeordneten Pressverband, wobei der Pressverband die Magnetanordnung tangential vorspannt.
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Als weitere Lösung wird eine permanenterregte elektrische Maschine mit einem Ständer und einem Außenläufer gemäß einem der beschriebenen Lösungen vorgeschlagen.
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Diese Lösungen erlauben es, eine tangentiale Zugspannung im Pressverband herzustellen. Die Zugspannung wirkt den durch die Fliehkräfte der Magnete erzeugten Spannungen entgegen. Mit anderen Worten ist das Spannungsniveau des Pressverbandes im Ruhezustand im Wesentlichen gleich oder höher als die Spannungen, die im Betrieb durch die Fliehkräfte der Magnete erzeugt werden. Dadurch werden die Magnete und deren Klebestellen sowohl in Ruhezustand wie auch in Betriebszustand mit Druckkräften beaufschlagt. Somit wird eine unzulässige Beanspruchung der Klebestellen vermieden und eine Beschädigung der elektrischen Maschine infolge der betriebsbedingten Beanspruchung verhindert.
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Eigenschaften und Ausgestaltungen des Läufers und des Herstellungsverfahrens
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Durch die Vorspannung der Läuferglocke ist der Läufer robust und formstabil gegenüber den im Betrieb der elektrischen Maschine auftretenden Kräften und Momenten.
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Die Magnetanordnung kann zwischen den permanentmagnet-Elementen unmagnetische Elemente umfassen.
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Die unmagnetischen Elemente können gemäß der oben beschriebenen Lösung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der sich vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Permanentmagnet-Elemente unterscheidet. So lässt sich das Verhältnis zwischen dem thermischen Koeffizienten der Magnetanordnung und dem thermischen Koeffizienten des Pressverbandes durch den Wahl des Materials der unmagnetischen Elemente einstellen.
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Gemäß der oben beschriebenen Alternativlösung können die unmagnetischen Elemente einen E-Modul haben, der kleiner ist als der E-Modul der Permanentmagnet-Elemente. So lässt sich die Magnetanordnung derart zusammendrücken, dass sie sich in den Pressverband einführen lässt.
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Auch gemäß der Alternativlösung hat die Magnetanordnung einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Das duroplastische Material hat dabei im vernetzten Zustand einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Der erste thermische Ausdehnungskoeffizient und der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient können möglichst gleich sein, sodass bei allen möglichen Betriebstemperaturen der elektrischen Maschine eine gleichmäßige Vorspannung der Magnetanordnung gewährleistet ist.
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Die Permanentmagnet-Elemente können auf ihrer dem Pressverband zugewandten Seite und/oder an ihren vom Pressverband abgewandten Rändern konturiert, gewellt oder mit stufenförmigen Aussparungen versehen sein. Dies erhöht die Festigkeit der Gesamtanordnung, indem die konturierten Permanentmagnet-Elemente in den Pressverband fest eingebettet werden. Die geometrische Gestalt der konturierten Permanentmagnet-Elemente erlaubt außerdem die Identifizierung und Positionierung der Magnete im Läufer. Ferner wird durch gezielte geometrische Modellierung der Magnete die Läufermasse und das Massenträgheitsmoment des Läufers reduziert, ohne gleichzeitig das Maschinendrehmoment zu verringern. Schließlich führt die geringere Magnetmasse zu einer Kostensenkung, insbesondere wenn Seltenerdmagnete verwendet werden.
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Die Läuferglocke kann eine ungleichförmige Wandstärke haben.
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Zur Herstellung einer Läuferglocke einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine dient folgendes Verfahren: Bereitstellen eines zylindrischen Formkerns; Aufbringen von zumindest einer Magnetanordnung auf den Formkern, die mehrere, nebeneinander angeordnete Permanentmagnet-Elemente umfasst; und Aufbringen eines duroplastischen Materials auf den mit zumindest einer Magnetanordnung versehenen Formkern. Dabei hat die Magnetanordnung einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Das duroplastische Material hat eine Vernetzungstemperatur, die höher ist als die maximale Betriebstemperatur der elektrischen Maschine. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte: Erwärmen des duroplastischen Materials bis zum Erreichen seiner Vernetzungstemperatur; und Abkühlen des duroplastischen Materials. Dabei hat das vernetzte duroplastische Material einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wobei der erste thermische Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient.
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In einer Variante des Verfahrens bilden die Magnetanordnung und das duroplastische Material eine Gesamtanordnung. Dabei wird nicht nur das duroplastische Material, sondern die Gesamtanordnung (Magnete und duroplastisches Material) erwärmt und anschließend abgekühlt.
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Der Schritt des Aufbringens eines duroplastischen Materials kann ein 3D-Wickelverfahren umfassen, bei dem wenigstens ein Filamentbündel mit einem bestimmten Wickelwinkel auf den Formkern aufgebracht wird, um zwei in ihren Randbereichen aneinander angrenzende Läuferglocken zu bilden. Hierbei bezeichnet der Wickelwinkel den Winkel, mit dem das Filamentbündel quer zur Rotationsachse des Läufers orientiert ist. Der E-Modul und/oder der thermische Ausdehnungskoeffizient des vernetzten duroplastischen Materials können durch den Wickelwinkel des Filamentbündels bestimmt sein. Hierbei kann das Verfahren einen weiteren Schritt umfassen, in dem die Gesamtanordnung quer zur Mittellängsachse des zylindrischen Formkerns durchgetrennt wird, um zwei separate Läuferglocken zu erhalten.
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Das Verfahren zur Herstellung einer Läuferglocke kann ferner zwischen den Schritten des Aufbringens der Magnetanordnung und des Aufbringens eines duroplastischen Materials einen Schritt des Aufbringens eines Befestigungsmaterials umfassen. Vorzugsweise umfasst das Befestigungsmaterial Klebstoff. Hierbei dient das Befestigungsmaterial lediglich als Positionierungshilfe und zur Vorfixierung der Magnetanordnung an dem duroplastischen Material vor dem Vernetzungsschritt. Deshalb bleiben die Magnete auch bei einer Schädigung der Klebeverbindung bzw. einer fehlerhaften Klebeverbindung an ihren Positionen.
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Alternativ dazu kann zur Herstellung einer Läuferglocke einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine folgendes Verfahren dienen: Bereitstellen eines Pressverbandes; Zusammenpressen eines Magnetrings mit mehreren, nebeneinander angeordneten Permanentmagnet-Elementen in radialer Richtung; und Einführen des zusammengepressten Magnetrings in den Pressverband.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung verdeutlicht, in der auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist.
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In 1 ist eine seitliche schematische Ansicht eines Längsschnittes durch eine Ausführungsform einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine veranschaulicht.
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In 2 ist eine schematische perspektivische Seitenansicht auf eine Läuferglocke veranschaulicht.
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In 3 ist ein schematischer Querschnitt einer Läuferglocke ohne Vorspannung des Pressverbandes veranschaulicht.
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In 4 ist ein schematischer Querschnitt einer Läuferglocke mit Vorspannung des Pressverbandes veranschaulicht.
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In 5 sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Magnete und des Pressverbandes einer Läuferglocke veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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In 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer permanentmagneterregten elektrischen Außenläufermaschine 10 gezeigt. Die elektrische Maschine 10 hat einen Ständer 12 und einen Läufer 14. Zwischen dem Läufer 14 und dem Ständer 12 ist ein Luftspalt 16 gebildet. Der Ständer 12 ist – durch den Luftspalt 16 getrennt – von dem glockenförmigen Läufer 14 umgeben, der an seiner einen Stirnfläche einen Läuferboden 18 mit einer Öffnung 18a aufweist, in der eine Abtriebswelle 40 mit dem Läufer 14 drehfest aufgenommen ist. Die Lagerung des Läufers 14 mittels geeigneter Kugel- oder Rollenlager ist nicht weiter veranschaulicht.
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Der Ständer 12 hat eine Spulenanordnung 28 mit zwei hohlzylindrischen Wicklungen 28a, 28b, die koaxial zur Mittellängsachse M der Transversalflussmaschine 10 angeordnet ist. Diese hohlzylindrischen Wicklungen 28a, 28b sind in dem Ständer 12 aufgenommen. Der Ständer 12 ist in der vorliegenden Ausführungsform mehrteilig aufgebaut, kann aber auch einstückig gestaltet sein. Dazu ist die/jede Wicklung 28a, 28b der Spulenanordnung 28 von Schalenteilen eingefasst, die als Magnetfuss-Joche 30 wirken. Jedes Magnetfluss-Joch 30 hat an seiner dem Läufer zugewandten Flanke eine Vielzahl von Zähnen 42, die parallel zur Mittellängsachse M orientiert sind. Somit sind die Zähne 42 der Magnetfluss-Joche 30 an der außenliegenden Mantelfläche der hohlzylindrischen Wicklungen 28a, 28b angeordnet.
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Von den Zähnen 42 in radialer Richtung beabstandet ist an dem Läufer 14 eine Magnetanordnung 50a angeordnet, die mehrere Permanentmagnet-Elemente 50 umfasst, deren magnetische Orientierung zu dem Luftspalt 16 hin jeweils abwechselnd ist. In bestimmten Positionen des Läufers 14 relativ zum Ständer 12 fluchten die Permanentmagnet-Elemente 50 einer axialen Reihe des Läufers 14 mit Zähnen 42 einer axialen Reihe des Ständers 12. Dabei können die Permanentmagnet-Elemente 50 eine Gestalt aufweisen, die im Wesentlichen mit der Gestalt der Zähne 42 übereinstimmt; sie können also in ihrer den Zähnen zugewandten Seitenfläche rechteckig, trapez-, dreieck-, rautenförmig, oder dergl. sein. Entlang des Innen-Umfangs der Läuferglocke 14 zueinander benachbarte Permanentmagnet-Elemente 50 haben ebenfalls eine unterschiedliche magnetische Orientierung. Die Permanentmagnet-Elemente 50 können in Magnetringen angeordnet sein, wobei ein weichmagnetischer Rückschluss vorgesehen sein kann, um die Permanentmagnet-Elemente 50 in der Form eines Magnetrings zu halten. Alternativ dazu können die Magnete durch Klebstoff in einem Ring befestigt werden. Mehrere Magnetringe zusammen ergeben eine sich schachbrettartig abwechselnde Magnetanordnung von gegensätzlich orientierten Permanentmagnet-Elementen 50.
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Der Läufer 14 hat eine Läuferglocke 20, die ein Läuferrohr 20a und einen Läuferboden 18 umfasst. Der Läuferboden 18 der Läuferglocke 20 hat eine etwa kreisrunde Gestalt an seinem Außenrand und ist als Kreisscheibe ausgestaltet. Das Läuferrohr 20a hat einen der Gestalt des Läuferbodens 18 ähnlichen, etwa kreisrunden Querschnitt. Dabei kann die Läuferglocke 20 einen Läuferboden 18 aus Metall (zum Beispiel Aluminium, Stahl oder Titan) haben, wobei das Läuferrohr 20a aus einem duroplastischen Material geformt ist. Alternativ dazu kann die Läuferglocke 20 einstückig aus einem duroplastischen Material geformt sein. Die Permanentmagnet-Elemente 50 sind an der Innenseite des Läuferrohrs 20a angeordnet bzw. eingebettet.
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Bei der Herstellung des Läufers werden Permanentmagnet-Elemente auf einen Formkern aufgebracht. Dabei können die Permanentmagnet-Elemente 50 an ihrer von dem Luftspalt abgewandten Seite (also mit der Seitenfläche, mit der sie in dem Läuferrohr 20a aufgenommen sind), konturiert sein, zum Beispiel gewellt oder mit stufenförmigen Aussparungen versehen sein. Die Permanentmagnet-Elemente 50 können durch eine Positionierung in Umfangs- und Längsrichtung des Läuferrohrs 20a festgelegt werden. Die Konturierung der Magnete ermöglicht eine mechanische und optische Lageerkennung und somit eine automatisierte Positionierung der Magneten in der Läuferglocke 20. Bei quaderförmigen Permanentmagnet-Elementen 50 gibt es Bereiche auf der vom Luftspalt 16 abliegenden Seite sowie in den dem Luftspalt zugewandten Rändern der Permanentmagnet-Elemente 50, die keinen oder nur wenig magnetischen Fluss tragen. Demgegenüber ermöglichen die konturierten Seitenflächen mit Stellen stufenförmiger Aussparungen die lagerichtige Zuführung und Positionierung der Magnete im Läuferrohr 20a, und erlauben eine Optimierung der Magnetgeometrie ohne nennenswerte Einbußen beim Maschinendrehmoment. Da es sich um prismatische Geometrien handelt, ist nicht mit einer höheren Komplexität der Formwerkzeuge zu rechnen.
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Das Läuferrohr 20a umschließt die Permanentmagnet-Elemente 50. Dabei ist das Läuferrohr 20a gänzlich oder zum Teil aus einem duroplastischen Material gebildet, beispielsweise Epoxidharz, Melaminharz, Aminoplaste, Phenoplaste, vernetzte Polyacrylate oder ähnliche vernetzte Polymere. Im Allgemeinen kann das duroplastische Material jeder Kunststoff sein, der nach seiner Aushärtung nicht mehr zerstörungsfrei verformt werden kann. Dabei erfolgt die Aushärtung, auch Vernetzung genannt, beim Mischen von Vorprodukten und ggf. notwendiger anschließender thermischer Aktivierung. Bei der Vernetzungstemperatur des duroplastischen Materials erfolgt eine feste dreidimensionale Vernetzung über chemische Hauptvalenzbindungen. Duroplastische Material wird auch Laminat, Harz oder Harzsystem genannt, wobei die beiden letzteren Begriffe sich in der Regel auf ein unausgehärtetes Material beziehen.
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In der 2 ist ein Teil einer unvernetzten Läuferglocke 20 gezeigt, die beispielsweise aus einem 3D-gewickelten Laminatband geformt wird. Im Bereich des Läuferbodens 18 der Läuferglocke 20 ist das Laminatband fächerartig verlegt. Es reicht vom Zentrum des Läuferbodens 18 im Wesentlichen entlang gedachter Radien oder Sekanten über den Außenrand des Läuferbodens 18. Am Außenrand des Läuferbodens 18 ist das Laminatband abgewinkelt und geht ohne Unterbrechung in das Läuferrohr 20a über und bildet einen Winkel, der quer zur Rotationsachse des Läufers orientiert ist, den sogenannten „Wickelwinkel”. Hierbei hat die Läuferglocke 20 eine von der Dicke des Laminatbands abhängige, ungleichförmige Wandstärke.
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Das im Wickelverfahren aufgebrachte Laminatband kann alternativ als Filamentbündel, als Paste, oder als Zusammensetzung aus Laminat, Paste und/oder Fasern ausgestaltet sein, wobei das Laminat, die Paste und/oder die Fasern ein duroplastisches Material beinhalten. Dabei kann ein Filamentbündel zum Beispiel zwischen ein und 50, z. B. etwa 20 einzelne Fasern haben.
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Alternativ dazu kann das unvernetzte duroplastische Material als Materialschicht, wie zum Beispiel eine Folie, einen Blatt oder ein Bogen ausgestaltet sein. Hierbei wird die Materialschicht auf die Magnetanordnung 50a aufgewickelt, um das Läuferrohr 20a zu bilden. Zusätzlich oder stattdessen kann ein flüssiges unvernetztes Harzsystem auf die Magnetanordnung 50a durch Injizieren, durch Sprühen bzw. durch Auflegen einer Paste aufgebracht werden. In diesem Fall kann die Läuferglocke 20 eine gleichmäßige Wanddicke haben.
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Beim anschließenden Erwärmen der Läuferglocke 20 wird das duroplastische Material vernetzt, sodass die aufgetragene Paste und/oder die einzelnen Bänder, Fasern oder Ähnliches verschmelzen und dabei ein integrales, festes Bauteil bilden. Durch den Aushärtungsprozess entsteht ein fest vernetztes Material mit einem bestimmten thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Beim anschließenden Abkühlen zieht sich das vernetzte duroplastische Material gemäß seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zusammen. Somit entsteht ein Pressverband 60 um die Magnetanordnung 50a.
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Die Gesamtanordnung einschließlich Formkern, Magnetanordnung 50a und unvernetztes duroplastisches Material kann dabei erwärmt und abgekühlt werden, um die Vernetzung des Pressverbands zu erzielen. In diesem Fall muss der thermische Ausdehnungskoeffizient des Magnetmaterials soviel kleiner sein als der des ausgehärteten duroplastischen Materials, dass der Pressverband 60 nach dem Vernetzungsschritt einer stärkeren Schrumpfung unterzogen wird als die Magnetanordnung 50a. Daraus entsteht eine Vorspannung der Permanentmagnet-Elemente 50. Im Vernetzungsschritt kann aber auch lediglich das duroplastische Material erwärmt werden, d. h. eine gleichzeitige Erwärmung der Magnetanordnung 50a und/oder des Formkerns kann entfallen.
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Die elektrische Maschine 10 wird in einem bestimmten Temperaturbereich betrieben. Im Verhältnis zu diesem Betriebstemperaturbereich ist die Vernetzungstemperatur des Pressverbandes so zu wählen, dass die Vernetzungstemperatur über der maximalen Betriebstemperatur der elektrischen Maschine 10 liegt. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Pressverbandes verursacht eine Ausdehnung bei Erwärmung der Läuferglocke, die zu einer Reduzierung der Vorspannung der Magnetanordnung 50a bei hohen Temperaturen führt. Insbesondere ist die Vorspannung der Magnetanordnung 50a bei der Vernetzungstemperatur gleich null.
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3 zeigt einen Querschnitt einer Läuferglocke 20 ohne Vorspannung des Pressverbandes 60. Hierbei wirken beim Drehen der Läuferglocke 20 Fliehkräfte 52 auf die an der Läuferglocke 20 befestigten Magnetelemente 50. Die Fliehkräfte führen wiederum zu tangentialen Zugkräften 64 im Pressverband 60.
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4 zeigt einen Querschnitt einer Läuferglocke 20 mit einer Vorspannung des Pressverbandes 60. Den Fliehkräften 52 der Permanentmagnet-Elemente 50 sind jeweils durch den Pressverband 60 erzeugte Druckkräfte 62 entgegengesetzt. Dabei herrscht zwischen benachbarten Permanentmagnet-Elementen 50 eine tangentiale Druckspannung 54.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Läuferglocke einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine hat folgende Schritte: Zunächst werden die Magnete auf ein weichmagnetisches Rohr zu einem Ring vorpositioniert und beispielsweise miteinander oder auf einem weichmagnetischen Rückschluss verklebt. Anschließend werden ein oder mehrere Magnetringe auf einen Formkern, zum Beispiel einen weichmagnetischen Laminierdorn, montiert und ein duroplastisches Material aufgetragen, zum Beispiel durch Auflaminieren von Filamentbündel im 3D Wickelverfahren, um eine unvernetzte Baugruppe zu bilden. Dabei kann der Wickelwinkel im 3D Wickelverfahren entsprechend so gewählt werden, dass das E-Modul und der thermische Ausdehnungskoeffizient der fertigen späteren Läuferglocke im Wesentlichen frei eingestellt werden können. Beim anschließenden Tempern (Aushärten) des Harzes wird die Baugruppe über die Vernetzungstemperatur des Harzes erwärmt. Bis zur vollständigen Vernetzung des Harzes wird diese Temperatur beibehalten. Beim nachfolgenden Abkühlen der Baugruppe „schrumpfen” die Bauteile, d. h. das duroplastische Material und der Magnetring, gemäß ihren thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Um stets eine Vorspannung zwischen Pressverband 60 und Magnetring zu gewährleisten, ist das Harzsystem so zu wählen, dass die Vernetzungstemperatur über der Betriebstemperatur des Läufers liegt. Zudem wird der thermische Ausdehnungskoeffizient des duroplastischen Materials so eingestellt, dass er über dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Magnetringes liegt. Wie in 5 gezeigt, ist der Ausdehnungskoeffizient des duroplastischen Materials größer als der des Magnetringes, sodass das Laminat beim Abkühlen stärker schrumpft, was schließlich zur Vorspannung des Magnetringes führt. Hierbei wird die Vernetzungstemperatur des Laminats in 5 mit „Tempern” gekennzeichnet. Somit wird im gesamten Betriebstemperaturbereich der elektrischen Maschine eine mechanische Vorspannung durch den Pressverband aufrechterhalten. Dies wird in 5 verdeutlicht, indem die maximale Betriebstemperatur der elektrischen Maschine mit „Max. Temp.” gekennzeichnet ist. Unterhalb dieser Temperatur ist der Radius des Laminats kleiner als der Radius der Magnetanordnung, was eine radiale Vorspannung der Magnetanordnung bewirkt.
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Alternativ dazu kann die Vorspannung durch nachträgliches Einpressen des Magnetringes in die Läuferglocke 20 erzeugt werden. Hierbei kann der Pressverband 60 aus jedem ausreichend festen Material bestehen, zum Beispiel Metall, Kunststoff oder duroplastischen Material. Die Läuferglocke 20 kann dabei einstückig ausgebildet sein, oder ein Läuferrohr 20a und einen abgesonderten Läuferboden 18 umfassen. Die Magnetanordnung 50a kann dabei zwischen den Magneten befindliche, unmagnetische Elemente umfassen. Diese Elemente haben einen E-Modul, der kleiner ist als der E-Modul der Magnet-Elemente. Somit ist die Magnetanordnung 50a derart zusammendrückbar, dass sie in das Läuferrohr 20a eingeführt werden kann. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Pressverbands 60 und des Magnetrings sollten möglichst gleich sein, sodass eine gleichmäßige Vorspannung der Magnetanordnung 50a bei allen Betriebstemperaturen gewährleistet ist.
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Die in den Figuren gezeigten Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.
