DE102022106874A1 - Reluktanzmaschine - Google Patents

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Andre Becker
Thomas Glass
Kai HOMANN
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BorgWarner Inc
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Abstract

Reluktanzmaschine miteinem Stator (3) und einem Rotor (1), wobei der Rotor (1) einen um eine Drehachse (15) des Rotors (1) drehbaren Vergusskörper (17) und eine Mehrzahl von Flussführungssegmenten (19) umfasst und wobei die Flussführungssegmente (19) Pole des Rotors (1) ausbilden und entlang einer Umlaufrichtung um die Drehachse (15) angeordnet sind und in dem Vergusskörper (17) eingebettet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reluktanzmaschine.
  • Der wachsende Markt für Elektrofahrzeuge bietet ein großes Einsatzfeld für verschiedene Maschinenkonzepte. Häufig werden Permanentmagnetmaschinen, insbesondere Elektromotoren mit Permanentmagneten eingesetzt, die die Lorentzkraft ausnutzen. Permanentmagnetmaschinen weisen eine hohe Leistungsdichte auf, sind aber teuer und wenig nachhaltig.
  • Eine Reluktanzmaschine basiert auf einem anderen Ansatz. Bei einer Reluktanzmaschine entsteht das Drehmoment durch die Reluktanzkraft, die auf Grund der Änderung des magnetischen Widerstands entsteht. Reluktanz bezeichnet den magnetischen Widerstand in einem magnetischen Kreis. Eine Reluktanzmaschine umfasst einen Stator, auch als Ständer bezeichnet, und einen Rotor, auch als Läufer bezeichnet. Der Rotor ist bezogen auf den Stator drehbar angeordnet.
  • Der Stator umfasst Wicklungen, die durch Stromfluss ein magnetisches Feld induzieren. Der Rotor weist Pole auf. Im Betrieb folgen die Pole und damit der Rotor dem sich änderndem Statormagnetfeld auf Grund der Reluktanzkraft. Die Pole können beispielsweise als hervorragende Bereiche des Rotors ausgebildet sein.
  • Die EP 2 356 734 B1 zeigt einen Elektromotor mit wenigstens einem Stator und einem Rotor, wobei der Stator mehrteilige Statorzähne aufweist.
  • Die EP 2 442 432 B1 zeigt einen Rotor für eine Synchron-Reluktanzmaschine, der eine Achse aufweist, die so gelagert ist, dass sie innerhalb eines Stators rotiert, und an der ein Rotorrahmen befestigt ist. Der Rahmen ist aus magnetisch nicht-leitendem Material hergestellt. Magnetisch leitende stabförmige Objekte erstrecken sich durch den Rotorrahmen von der Außenfläche des Magnetpols des Rotors zur Außenfläche des benachbarten Pols, und die gesamte Länge jedes stabförmigen Objekts innerhalb des Rotorrahmens ist von nicht magnetischem Material umgeben.
  • Die US 7 652 404 B2 zeigt eine Synchron-Reluktanzmaschine mit einem Stator mit einem Statorkern, der eine Mehrzahl von konzentrierten Wicklungen mit Teilschlitzen umfasst, die um mehrere Statorzähne gewickelt sind. Die Synchron-Reluktanzmaschine umfasst auch einen Rotor mit einem Rotorkern, der konzentrisch zu dem Stator angeordnet ist. Der Rotorkern umfasst eine Mehrzahl von laminierten Blechen, wobei jedes der laminierten Bleche in Bezug auf benachbarte Bleche axial schräg gestellt ist, und wobei jedes der laminierten Bleche mehrere ferromagnetische Bereiche und mehrere nicht-ferromagnetische Bereiche umfasst, die aus einem einzigen Material gebildet sind.
  • Konventionelle Permanentmagnetmaschinen oder Maschinen mit Scheibenrotor für langsam laufende Anwendung sind für manche Einsatzbereich im Fahrzeugbau, beispielsweise für einen Hochspannungslüfter, aufwändig und teuer.
  • Es stellt sich die Aufgabe, eine Reluktanzmaschine bereitzustellen, die mit geringem Herstellungsaufwand und geringem Kostenaufwand zu fertigen ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Reluktanzmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Reluktanzmaschine umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Rotor umfasst einen um eine Drehachse des Rotors drehbaren Vergusskörper und eine Mehrzahl von Flussführungssegmenten, wobei die Flussführungssegmente Pole des Rotors ausbilden und entlang einer Umlaufrichtung um die Drehachse angeordnet sind und in dem Vergusskörper eingebettet sind.
  • Bei der Reluktanzmaschine werden Kräfte genutzt, die auf ein magnetisierbares Material einwirken und von einer Änderung des magnetischen Widerstands herrühren. Die Reluktanzkraft wirkt so, dass sich der magnetische Widerstand verringert und die Induktivität steigt. Bei einer als Reluktanzmotor ausgebildeten Reluktanzmaschine wird das Drehmoment im Rotor durch die Reluktanzkraft erzeugt, die von der Änderung des magnetischen Widerstands auf Grund eines sich ändernden Statormagnetfelds herrührt. Permanentmagneten sind nicht erforderlich. Nichtsdestotrotz kann die Wirkung der Reluktanzkraft durch andere Effekte unterstützt werden, beispielsweise unter Ausnutzung von Permanentmagneten, die zusätzlich im Rotor angeordnet sind. Der Begriff „Reluktanzmaschine“ umfasst deshalb auch permanentmagnetunterstützte Reluktanzmaschinen, die auf der Ausnutzung der Reluktanzkraft basieren, aber nicht zu wesentlichen Anteilen auf der Lorentzkraft, die allenfalls die Wirkung der Reluktanzkraft unterstützt. Reluktanzmaschinen können für Anwendungen bei Elektro-fahrzeugen, beispielsweise Lüfteranwendungen, eingesetzt werden. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Reluktanzmaschine als Synchron-Reluktanzmaschine, insbesondere als Synchron-Reluktanzmotor ausgebildet.
  • Der Stator umfasst Wicklungen, in denen ein kontinuierlich rotierendes Statormagnetfeld erzeugt wird, dem der Rotor folgt. Bei einer Synchron-Reluktanzmaschine dreht sich der Rotor synchron mit dem Drehfeld des speisenden Spannungsnetzes. In einer Ausführung hat der Stator ein zahnförmiges Profil. Die Statorzähne sind jeweils mit Spulen bestückt, die zeitveränderlich bestromt werden.
  • Die Flussführungssegmente des Rotors umfassen weichmagnetische, insbesondere ferromagnetische Bereiche, in denen Magnetfeldlinien des vom Stator induzierten Statormagnetfelds im Rotor gebündelt verlaufen. Die Flussführungssegmente können ganz oder teilweise aus weichmagnetischem, insbesondere ferromagnetischem Material ausgebildet sein und derart gestaltet sein, dass ihre Form den gewünschten Magnetfeldlinienverlauf vorgibt. Die Gestaltung des Flussführungssegments lenkt die Magnetfeldlinien vom Stator wieder zum Stator zurück, sodass sie bogenförmig durch das Flussführungssegment verlaufen. Die Flussführungssegmente sind entlang einer Umlaufrichtung kreisförmig um die Drehachse angeordnet, sodass sie in einem umlaufenden, dem Stator zugewandten Bereich nebeneinander angeordnet sind. Der umlaufende kreisförmige Bereich weist gleichlange Segmentbereiche auf, in denen jeweils ein Pol vorgesehen ist. In jedem Segmentbereich ist ein Flussführungssegment angeordnet, das einen Pol ausbildet. Typischerweise sind drei oder vier Polpaare am Rotor vorgesehen.
  • Die Flussführungssegmente sind in dem Vergusskörper eingebettet, der die Flussführungssegmente hält und schützt. Der Vergusskörper ist vorteilhafterweise als Rotorwelle ausgebildet, die die Flussführungssegmente trägt und die durch die Reluktanzkraft induzierte Drehbewegung erfährt. Zwischen den Flussführungssegmenten und dem Vergusskörper, der durch Vergießen oder Umspritzen ausgebildet sein kann, besteht vorteilhafterweise eine stoffschlüssige Verbindung, die beim Aushärten des Vergusskörpermaterials gebildet worden ist. Das Material des Vergusskörpers kann die Flussführungssegmente gänzlich oder nur teilweise umschließen. In einer Ausführung sind Oberseiten und Unterseiten der Flussführungssegmente vom Material des Vergusskörpers umschlossen.
  • Der Rotor kann als um den Stator drehbarer Außenrotor ausgebildet werden. Alternativ ist der Rotor ein im Stator drehbarer Innenrotor. Eine weitere Ausführung sieht einen kombinierten Innen- und Außenrotor in der Reluktanzmaschine vor.
  • Der Produktionsprozess der beschriebenen Reluktanzmaschine ist effizienter und kostengünstiger ist als der Produktionsprozess konventioneller Reluktanzmaschinen, sodass der Einsatz solch einer Maschine rentabler wird. Die Rotorbaugruppe ist in mehrere Komponenten, nämlich die Flussführungssegmente, unterteilt, deren Anzahl mit der Anzahl der Pole korrespondiert und die in den Vergusskörper eingebettet sind. Die Gestaltung dieser Flussführungssegmente kann an Einsatzanforderungen der Reluktanzmaschine angepasst werden.
  • Gestalt und Material des Vergusskörpers können an die Anforderungen an den Rotor und die Reluktanzmaschine angepasst werden. Die Gestaltung des Vergusskörpers ist in einer Ausführung derart, dass er neben seiner Funktion als Rotorwelle, die die Flussführungssegmente hält, weitere Funktionselemente umfasst und beispielweise als Laufrad mit integrierten Schaufeln ausgebildet ist. In einer weiteren Ausführung kann der Rotor als Antriebskomponente eines Nabenmotors ausgebildet sein.
  • Das Material des Vergusskörpers ist in einer Ausführung magnetisch nicht-leitend. In einer Ausführung ist es thermisch gut leitend, sodass der Vergusskörper einen wärmeabführenden, kühlenden Effekt hat. Vorteilhafterweise ist der Vergusskörper einstückig ausgebildet und formt zumindest eine drehende Rotorwelle.
  • Die Flussführungssegmente können durch Umspritzen oder Vergießen in den Vergusskörper eingebettet werden. Das Material für den Vergusskörper wird so gewählt, dass es geeignet ist, die Flussführungssegmente zu halten und der Vergusskörper auch mit weiteren Funktionselementen ausreichend stabil für sein Einsatzgebiet ist. Der Vergusskörper ist so stabil ausgebildet, dass ein Gehäuse am Rotor, wie bei konventionellen Rotoren vorgesehen, nicht mehr erforderlich ist, sodass ein den Vergusskörper umgebendes Rotor- oder Magnetgehäuse nicht vorgesehen ist. Durch das Einbetten der Flussführungssegmente als einzelne Komponenten direkt in den Vergusskörper, der die Rotorform definiert, wird die für den Betrieb des Rotors erforderliche Stabilität ohne zusätzliches Material erreicht.
  • Das Vorsehen separater Komponenten als Flussführungssegmente führt auch zu weniger Abfall bei deren Fertigung. Die Flussführungssegmente können beispielsweise durch Stanzen oder Laserschnitt gefertigt werden. Alternativerweise können sie durch Fräsen oder Gießen geformt werden. Die einzelnen Komponenten, die kleiner sind als eine gesamte Baugruppe, können sorgfältiger, effizienter und schneller gefertigt werden, als wenn die gesamte Baugruppe in einem Stück gefertigt werden würde. Dies birgt ein großes Potenzial zur Kostensenkung. Die Fertigung von Metallblechkomponenten, die ausgestanzt oder mittels eines Lasers ausgeschnitten werden, erzeugt eine Menge Abfall. Die Fertigung kleinerer Flussführungssegmente reduziert den Abfall und damit die Materialkosten. Zudem können kleinere Blechbögen verwendet werden.
  • In einer Ausführung sind zwei benachbarte Flussführungssegmente beabstandet voneinander angeordnet. Alternativerweise sind zwei benachbarte Flussführungssegmente so angeordnet, dass sich ihre Seitenränder berühren. Durch die Wahl des Abstands lässt sich der Verlauf der Magnetfeldlinien beeinflussen.
  • In einer Ausführung sind die, insbesondere beabstandeten, Flussführungssegmente durch Stege oder Rippen verbunden. Dadurch kann zusätzliche Stabilität gewonnen und der Produktionsprozess variiert werden. Die Verbindung mit den Stegen und Rippen kann in einen Schritt nach dem Fertigen der Flussführungssegmente erfolgen. Alternativ kann der Steg als einseitige Verlängerung am Flussführungssegment ausgebildet sein und anschließend mit dem benachbarten Flussführungssegment verbunden werden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Löten oder Schweißen erfolgen.
  • In einer Ausführung umfasst das Flussführungssegment einen bogenförmig oder trapezförmig verlaufenden ferromagnetischen Bereich, dessen Endbereiche dem Stator zugewandt sind. Dieses Flussführungssegment lenkt die Magnetfeldlinien bogenförmig vom Stator wieder zum Stator zurück. Das Flussführungssegment ist vorteilhafterweise einstückig ausgebildet, beispielsweise durch Stanzen oder Laserschneiden.
  • In einer Ausführung weist das Flussführungssegment einen flusssperrenden Bereich auf, um die Magnetfeldlinien zu lenken. Der flusssperrende Bereich kann als Freiraum zwischen Schenkeln des Flussführungssegments oder als Aussparung im Flussführungssegment ausgebildet sein.
  • Die Reluktanzmaschine kann an anwendungsspezifische Erfordernisse angepasst werden und in Zusammenhang mit bereits vorhandenen Vergussformen gefertigt werden, sodass der Aufwand in Entwicklung und Fertigung reduziert wird. Die Flussführungssegmente werden in funktionalen Komponenten, beispielsweise Laufräder, der Anwendung eingebettet, sodass der Rotor mit seiner Rotorwelle und den Flussführungssegmenten einen integralen Bestandteil einer funktionalen Komponente der Anwendung formt. Die Reluktanzmaschine ist in verschiedenen, insbesondere kundenspezifischen Anwendungen vielfältig einsetzbar, sodass sich ein breites Anwendungsfeld ergibt.
  • Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Synchron-Reluktanzmaschine,
    • 2 einen Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel der Synchron-Reluktanzmaschine,
    • 3 einen Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel der Synchron-Reluktanzmaschine mit Magnetfeldlinienverlauf,
    • 4 einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Synchron-Reluktanzmaschine,
    • 5 einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Synchron-Reluktanzmaschine, und
    • 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Synchron-Reluktanzmaschine.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer als Synchron-Reluktanzmotor ausgebildeten Synchron-Reluktanzmaschine mit einem Rotor 1 und einem Stator 3. 2 zeigt einen Ausschnitt aus 1, der in 1 durch ein Rechteck gekennzeichnet ist. Beide Figuren werden im Folgenden zusammen beschrieben.
  • Der Rotor 1 ist als um den Stator drehbarer Außenrotor ausgebildet. Zwischen dem Rotor 1 und dem Stator 3 ist ein Luftspalt 5.
  • Der Stator 3 hat ein gezahntes Profil und umfasst eine Mehrzahl von Statorzähnen 7, die aus einem zylinderförmigen Statorrücken 13 radial nach außen ragen. In den Zwischenräumen zwischen den Statorzähnen 7 verlaufen Wicklungen 9 um die Statorzähne 7. Die Wicklungen 9 sind ausgebildet, sodass bei Stromfluss durch die Wicklungen 9 ein Statormagnetfeld induziert wird. Ein zeitveränderlicher Stromfluss induziert ein zeitveränderliches Statormagnetfeld.
  • Eine Leistungselektronik steuert den zeitveränderlichen Stromverlauf durch die Wicklung 9 und magnetischen Fluss im Stator. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umschließt ein isolierendes Vergussmaterial 11 in den Zwischenräumen zwischen den Statorzähnen 7 vorteilhafterweise die Wicklungen 9, um die Wicklungen 9 zu halten und zu schützen. Der Statorrücken 13 und die Statorzähne 7 sind aus ferromagnetischem Material ausgebildet. Der Statorrücken 13 und die Statorzähne 13 können als einstückige Komponente ausgebildet sein oder zusammengesetzt ausgebildet sein.
  • Der Rotor 1 hat einen kreisringförmigen Querschnitt. Der Rotor 1 umfasst einen um eine Drehachse 15 des Rotors 1 drehbaren Vergusskörper 17 und eine Mehrzahl von Flussführungssegmenten 19. Die Flussführungssegmente 19 sind entlang einer Umlaufrichtung um die Drehachse 15 angeordnet. Die Umlaufrichtung korrespondiert mit dem Innenumfang des Rotors 1. Die Flussführungssegmente 19 im Rotor 1 haben dieselbe Gestalt und bilden jeweils einen Pol des Rotors 1 aus.
  • Die Flussführungssegmente 19 haben einen bogenförmigen Verlauf, bei dem ihre beiden Endbereiche dem Stator 3 zugewandt sind. Die Flussführungssegmente 19 sind als trapezförmige Metallsegmente, insbesondere Metallblechsegmente ausgebildet, zwischen deren Schenkeln ein Freiraum 25 ist. Die Endbereiche der Schenkel sind am kreisförmigen Innenumfang des Rotors 1 ausgerichtet.
  • Die Flussführungssegmente 19 sind so dimensioniert, dass der Abstand ihrer dem Stator 3 zugewandten Endbereiche ungefähr dem Abstand eines Statorzahns 7 vom übernächsten Statorzahn 7 entspricht.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist lediglich eine Ebene von Flussführungssegmente 19, die gänzlich oder teilweise eingebettet sind, vorgesehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind mehrere in axialer Richtung übereinander angeordnete Ebenen von Flussführungssegmenten 19 vorgesehen.
  • Der Vergusskörper 17 hat eine hohlzylindrische Grundform, die die Rotorwelle ausbildet. In gleichlangen Segmenten des Vergusskörpers 17 ist jeweils ein Flussführungssegment 19 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind acht Flussführungssegmente 19 in 45-Grad-Segmenten vorgesehen, sodass vier Polpaare vorgesehen sind. Die Flussführungssegmente 19 sind voreinander beabstandet.
  • Die Flussführungssegmente 19 sind ganz oder teilweise im Vergusskörper 17 eingebettet. Beispielsweise können Oberseiten der Flussführungssegmente 19 frei vom Material des Vergusskörpers 17 sein. Zumindest in den Räumen zwischen den Schenkeln der einzelnen Flussführungssegmente 19 und zwischen benachbarten Flussführungssegmenten 19 ist das Material des Vergusskörpers 17, der die Flussführungssegmente 19 hält und verbindet. Die Form des Rotors 1 wird durch die Umhüllende des Vergusskörpers 17 mit den Flussführungssegmenten 19 definiert. Bei gänzlich eingebetteten Flussführungssegmenten 19 korrespondiert die Einhüllende des Vergusskörpers 17 mit der Form des Rotors 1. Der Vergusskörper 17 hält und schützt die eingebetteten Flussführungssegmente 19. Ein zusätzliches, den Vergusskörper 17 umgebendes Gehäuse ist nicht vorgesehen. Das Material des Vergusskörpers 17 ist nicht magnetisch leitend.
  • 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Synchron-Reluktanzmotor aus den 1 und 2 mit Magnetfeldlinien 27 während eines Betriebszeitpunkts.
  • Die Stromfluss in den Wicklungen 9 induziert ein Statormagnetfeld, sodass Magnetfeldlinien 27 kreisförmig im Stator 3 von einem Statorzahn 7 über den Statorrücken 13 zum übernächsten Statorzahn 7 und entlang eines Flussführungssegments 19 im Rotor 1 verlaufen. Die Magnetfeldlinien 27 verlaufen im Luftspalt 5 zwischen den Enden der Statorzähne 7 und den Endbereichen des Flussführungssegments 19, die benachbart zu den Enden der Statorzähne 7 sind. Der Freiraum 25 zwischen den Schenkeln des Flussführungssegments 19 wirkt als Flusssperre. Die Statorzähne 7 mit den bestromten Wicklungen 9 bewirken ein Drehmoment, sodass die nächstgelegenen Endbereiche des Flussführungssegments 19 ihnen gegenüberstehen, wodurch auf Grund der Reluktanzkraft der magnetische Widerstand minimiert wird. Diese Position ist in 3 dargestellt. In der nächste Betriebsphase werden Wicklungen 9 auf anderen Statorzähnen 7 bestromt, die auf andere Endbereiche wirken, sodass sich der Rotor 1 durch die zeitveränderliche Bestromung dreht.
  • 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Synchron-Reluktanzmotors, dessen Flussführungssegmente 19 im Rotor 1 anders als beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gestaltet sind. Die Beschreibung konzentriert sich auf Unterschiede zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel.
  • Die metallenen Flussführungssegmente 19 sind voneinander beabstandet entlang einer Umlaufrichtung, die dem Umfang des Rotors 1 entspricht, angeordnet. Zwischen zwei benachbarten Flussführungssegmenten 19 ist ein Steg 31 vorgesehen, der die Flussführungssegmente 19 verbindet. Der Steg stabilisiert die Anordnung der Flussführungssegmente 19. Abhängig von Material und Gestaltung kann er auch den Verlauf der Magnetfeldlinien 27 beeinflussen. Die metallenen Flussführungssegmente 19 verlaufen rundbogenförmig, sodass ihre Endbereiche dem Stator 3 zugewandt sind. In einem zentralen Bereich des Flussführungssegments 19 sind zwei langgestreckte Aussparungen 21 vorgesehen, die sich vom Scheitel zu den Endbereichen des Flussführungssegments 19 erstrecken. In den Aussparungen 21 sind Permanentmagnete 23 angeordnet. Zwischen den Schenkeln ist ein Freiraum 25. Sowohl die als Flusssperren wirkenden Aussparungen 21 und der Freiraum 25 als auch die Permanentmagnete 23 beeinflussen den Magnetfeldlinienverlauf in den Flussführungssegmenten 19 und damit das durch die Reluktanzkraft hervorgerufene Drehmoment. Vorsehen und Gestaltung von Freiräumen 25, Aussparungen 21 und Permanentmagneten 21 in den Flussführungssegmenten 19 sind zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Synchron-Reluktanzmaschine.
  • 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Synchron-Reluktanzmotors, bei dem der Rotor 1 als Innenrotor im Stator 3 angeordnet ist. Die Beschreibung konzentriert sich auf Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen.
  • Radial zur Drehachse gerichtete Statorzähne 7, zwischen denen Wicklungen 9 verlaufen, sind umlaufend um den Rotor 1 angeordnet. Der Rotor 1 hat einen Vergusskörper 17 mit kreisförmigem Querschnitt, an dessen Umfang trapezförmige Flussführungssegmente 19 angeordnet sind, sodass deren Endbereiche dem Stator 3 zugewandt ist. Zwischen den Schenkeln jedes Flussführungssegments 19 ist ein Freiraum 25. Die Flussführungssegmente 19 sind in diesem Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass sich die Außenseiten benachbarter Flussführungssegmente 19 berühren.
  • 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rotors 1, der als Laufrad mit Schaufeln 29 ausgebildet ist. Der zentrale Bereich des Rotors, der als Rotorwelle ausgebildet ist, ist wie bei dem in den 1 bis 3 beschriebenem Ausführungsbeispiel gestaltet. Der Rotor 1 umfasst einen hohlzylinderförmigen Bereich, in dem die Flussführungssegmente 19 eingebettet sind, und sich radial nach außen erstreckende Schaufeln 29, die einstückig mit dem hohlzylinderförmigen Bereich ausgebildet sind. Solch ein Laufrad kann beispielsweise in einem Lüfter in Elektro-Fahrzeugen eingesetzt werden. Eine alternative Anwendung für ein Laufrad ist eine Pumpe.
  • Der durch Vergießen oder Umspritzen ausgebildete Vergusskörper 17 kann in einfacher Weise gefertigt werden und ermöglicht eine vielfältige Gestaltung des Rotors, die nicht auf Laufräder beschränkt ist.
  • Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Rotor
    3
    Stator
    5
    Luftspalt
    7
    Statorzahn
    9
    Wicklung
    11
    Vergussmaterial
    13
    Statorrücken
    15
    Drehachse
    17
    Vergusskörper
    19
    Flussführungssegment
    21
    Aussparung
    23
    Permanentmagnet
    25
    Freiraum
    27
    Magnetfeldlinie
    29
    Schaufel
    31
    Steg
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2356734 B1 [0005]
    • EP 2442432 B1 [0006]
    • US 7652404 B2 [0007]

Claims (15)

  1. Reluktanzmaschine mit einem Stator (3) und einem Rotor (1), wobei der Rotor (1) einen um eine Drehachse (15) des Rotors (1) drehbaren Vergusskörper (17) und eine Mehrzahl von Flussführungssegmenten (19) umfasst und wobei die Flussführungssegmente (19) Pole des Rotors (1) ausbilden und entlang einer Umlaufrichtung um die Drehachse (15) angeordnet sind und in dem Vergusskörper (17) eingebettet sind.
  2. Reluktanzmaschine nach Anspruch 1, die als Synchron-Reluktanzmaschine, insbesondere als Synchron-Reluktanzmotor ausgebildet ist.
  3. Reluktanzmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei benachbarte Flussführungssegmente (19) voneinander beabstandet sind.
  4. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen zwei benachbarten Flussführungssegmenten (19) ein Steg (31) vorgesehen ist, der die beiden Flussführungssegmente (19) verbindet.
  5. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Flussführungssegment (19) einen bogenförmig oder trapezförmig verlaufenden weichmagnetischen Bereich aufweist, dessen Endbereiche dem Stator (3) zugewandt sind.
  6. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Flussführungssegment (19) aus Metallblech ausgebildet ist.
  7. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Flussführungssegment (19) einstückig ausgebildet ist.
  8. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Flussführungssegment (19) einen flusssperrenden Bereich aufweist.
  9. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Material des Vergusskörpers (17) magnetisch nicht-leitend ist
  10. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Material des Vergusskörpers (17) die Flussführungssegmente (19) gänzlich oder nur teilweise umschließt.
  11. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Vergusskörper (17) durch Umspritzen oder Vergießen ausgebildet ist.
  12. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Vergusskörper (17) einstückig ausgebildet ist.
  13. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Vergusskörper (17) eine Rotorwelle ausbildet.
  14. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Vergusskörper (17) als Laufrad ausgebildet ist.
  15. Reluktanzmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rotor (1) gehäusefrei ausgebildet ist.
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