DE10331960A1 - ring magnet - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ringmagneten (10) insbesondere zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Stator (32) und einem Rotor (34), wobei der Ringmagnet (10) im Wesentlichen als Hohlzylinder (12) mit zwei Stirnflächen (14, 16) ausgebildet ist und über den Umfang Bereiche (36) unterschiedlicher magnetischer Pole aufweist und der Ringmagnet (10) an mindestens einer seiner Stirnflächen (14, 16) eine axiale Struktur (20, 21, 22, 24, 26) aufweist.The invention relates to a ring magnet (10) in particular for transmitting a torque between a stator (32) and a rotor (34), wherein the ring magnet (10) substantially as a hollow cylinder (12) with two end faces (14, 16) is formed and has regions (36) of different magnetic poles over the circumference and the ring magnet (10) on at least one of its end faces (14, 16) has an axial structure (20, 21, 22, 24, 26).

Description

Elektrische Maschinen werden nach dem Stand der Technik für vielerlei Anwendungen, unter anderem zum Verstellen beweglicher Teile, verwendet. Dabei sind beispielsweise permanentmagnetisch erregte Gleichstrommotoren bekannt, welche elektronisch und mechanisch kommutierbar sind. Hierbei können zwei Ausführungsarten erschieden werden, nämlich eine erste, bei dem der Permanentmagnet am Stator angeordnet, und eine zweite, bei dem der Permanentmagnet am Rotor angebracht ist. Das kommutierte bewegliche Magnetfeld zwischen den Permanentmagneten und den am anderen Bauteil angeordneten Spulen bewirkt eine Übertragung des Drehmoments auf die Rotorwelle.electrical Machines are state of the art for many applications, among others for adjusting moving parts, used. These are, for example permanent magnetically excited DC motors are known, which electronically and mechanically commutatable. Here are two embodiments be made, namely a first, wherein the permanent magnet arranged on the stator, and a second in which the permanent magnet is attached to the rotor. The commuted moving magnetic field between the permanent magnets and arranged on the other component coil causes a transfer of Torque on the rotor shaft.

Die EP-0 872 945 A1 zeigt beispielsweise eine elektrische Maschine, bei der als Permanentmagnet zwei Ringmagnete auf einen Rotorkörper der Ankerwelle aufgeklebt sind. Um einen Ringmagnet mit einer sehr hohen Magnetfeldkonzentration zu erhalten, wird dieser aus einen Sintermaterial, beispielsweise Seltene-Erden-Elemente enthaltend, hergestellt. Dabei kann ein solcher Ringmagnet fertigungstechnisch nur mit einer begrenzten axialen Länge, bei einem vorgegebenen Durchmesser hergestellt werden. Um einen Ringmagneten mit größerer axialer Ausdehnung zu erhalten, werden bei der Vorrichtung nach der EP-0 872 945 A1 beispielsweise zwei solche Ringmagneten axial nebeneinander angeordnet und fest auf den Rotorkörper geklebt. Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturausdehnung der unterschiedlichen Materialien von Magnet, Klebstoff und Rotorkörper/welle, sowie aufgrund von Fertigungstoleranzen und aufgrund des bei Verwendung eines Klebstoffs notwendigen Abstand zwischen den Ringmagneten und dem Rotorkörper treten an den Verbindungsflächen große Materialspannungen zwischen den einzelnen Komponenten auf, die bis zum Bruch der Ringmagneten führen können. Daher bereitet der Einsatz von temperaturempfindlichem Kleber, insbesondere bei einem großen Betriebstemperaturbereich einer elektrischen Maschine, große Probleme für die mechanische Stabilität des Systems. Außerdem bereitet ein solches Klebeverfahren große Schwierigkeiten, beispielsweise zwei vormagnetisierte Ringmagneten derart axial nebeneinander anzuordnen, dass die Polteilung des einen Ringmagneten axial exakt mit der Polteilung des zweiten übereinstimmt.The EP-0 872 945 A1 shows, for example, an electric machine in which two ring magnets are glued to a rotor body of the armature shaft as a permanent magnet. In order to obtain a ring magnet having a very high magnetic field concentration, it is made of a sintered material, for example, containing rare earth elements. In this case, such a ring magnet manufacturing technology can be produced only with a limited axial length, at a given diameter. In order to obtain a ring magnet with greater axial extent, in the device according to the EP-0 872 945 A1 For example, two such ring magnets arranged axially next to each other and glued firmly on the rotor body. Due to the different thermal expansion of the different materials of magnet, adhesive and rotor body / shaft, as well as due to manufacturing tolerances and due to the necessary when using an adhesive distance between the ring magnet and the rotor body occur at the bonding surfaces large material stresses between the individual components, which are up to Breakage of the ring magnets can lead. Therefore, the use of temperature-sensitive adhesive, especially with a wide operating temperature range of an electrical machine, poses major problems for the mechanical stability of the system. In addition, such an adhesive method causes great difficulty, for example, two axially magnetized ring magnets next to each other to arrange so that the pole pitch of a ring magnet coincides axially exactly with the pole pitch of the second.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Der erfindungsgemäße Ringmagnet mit dem Merkmal des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass durch die Ausbildung einer axialen Struktur an den Stirnseiten des Ringmagneten dieser formschlüssig mit weiteren Ringmagneten verbunden, oder befestigt werden kann ohne dass hierzu Klebstoff verwendet werden muss. Dies erlaubt eine Anwendung auch bei hohen Betriebstemperaturen, wobei auch bei stark unterschiedlichen Materialausdehnungen keine Brüche zwischen verschiedenen Magnetsegmenten, oder zwischen den Ringmagneten und einem diese aufnehmenden Lagerkörper auftreten. Durch das Anformen solcher axialer Fortsätze können auch mehrere Ringmagneten positionsgenau in einer definierten Drehlage zueinander angeordnet werden, so dass die über den Umfang wechselnden Polbereiche ohne Justieraufwand exakt zueinander ausgerichtet werden können.Of the Ring magnet according to the invention with the feature of claim 1, on the other hand, has the advantage that by the formation of an axial structure on the end faces of the ring magnet this form-fitting connected to other ring magnets, or can be attached without having to use adhesive for this purpose. This allows an application even at high operating temperatures, even with very different Material expansions no breaks between different magnet segments, or between the ring magnets and a receiving this bearing body occur. By molding such axial extensions can also several ring magnets accurately positioned in a defined rotational position are arranged to each other, so that over the circumference changing pole areas can be aligned exactly to each other without adjustment effort.

Hierzu ist es besonders günstig, wenn die axiale Ausformungen formschlüssig in korrespondierende axiale Gegenausformungen eines weiteren Ringmagnet-Segments oder eines Halteelements der Ringmagneten greifen. Dabei können vorteilhaft beliebig viele identisch ausgebildete Ringmagneten axial nebeneinander angeordnet werden. Weist das letzte Ringmagnet-Segment an seinem abschließenden Ende ebenfalls eine solche axiale Struktur auf, kann diese formschlüssig mit einer entsprechenden axialen Struktur einer Haltevorrichtung zusammenwirken, die beispielsweise an beiden Enden der aneinandergereihten Ringmagnete eine Axialkraft aufbringt, die sowohl die einzelnen Ringmagnet-Segmente miteinander drehfest verbindet, als dies auch beispielsweise auf einer Rotorwelle fixiert.For this is it particularly favorable if the axial formations form fit in corresponding axial Gegenausformungen another ring magnet segment or a Hold the retaining element of the ring magnets. Advantageously, as many as desired identically formed ring magnets arranged axially next to each other become. Assign the last ring magnet segment at its terminating end also such an axial structure, this can positively with cooperate with a corresponding axial structure of a holding device, for example, at both ends of the juxtaposed ring magnets applies an axial force, both the individual ring magnet segments rotatably connects with each other, as this also, for example fixed to a rotor shaft.

Eine solche axiale Struktur kann vorteilhaft als regelmäßig umlaufende axiale Verzahnung hergestellt werden, wobei die Zahnform beispielsweise dreieckig, rechteckig, trapezförmig oder gemäß eines beliebigen Kurvenverlaufs geformt sein kann. Greifen die Zähne des einen Ringmagneten in die entsprechenden Zahnlücken des anderen Ringmagneten, treten zwischen den beiden Magneten praktisch keine Scherkräfte, sondern lediglich Druckkräfte auf, wodurch die mechanische Belastung der Ringmagneten deutlich reduziert wird. Für die Anordnung der magnetischen Polbereiche auf den Ringmagneten mittels eines Magnetisierwerkzeugs, ist es herstellungstechnisch besonders einfach, die Pol-Bereiche derart anzuordnen, dass deren Trennlinien näherungsweise parallel zur Achse der Ringmagneten verlaufen.A such axial structure can be advantageous as a regular circumferential axial toothing are produced, the tooth shape, for example, triangular, rectangular, trapezoidal or according to any Curved course can be shaped. Grasping the teeth of one ring magnet in the corresponding tooth gaps of the other ring magnet, occur between the two magnets practically no shear forces, but only compressive forces on, whereby the mechanical load of the ring magnets clearly is reduced. For the arrangement of the magnetic Polbereiche on the ring magnet means a Magnetisierwerkzeugs, it is manufacturing technology particularly easy to arrange the pole areas such that their dividing lines approximately parallel to the axis of the ring magnets.

Die Drehlage der axialen Zähne ist vorteilhaft derart angeordnet, dass beispielsweise ein Zahn bei jedem Ringmagneten immer bezüglich der Umfangsrichtung definiert einer Trennlinie der Polbereiche angeordnet ist. Dadurch können die Trennlinien der verschiedenen Ringmagnet-Segmente immer eindeutig bezüglich einer Verdrehung zueinander angeordnet werden, beispielsweise dass die Trennlienien der einzelnen Ringmagnete auf einer Linie liegen. Sind über den Umfang eines Pol-Bereichs zwischen zwei Trennlinien ein oder mehrere komplette Zähne angeordnet, können die Pol-Bereiche der unterschiedlichen Segmente auch um einen Bruchteil eines Pol-Bereichs gegeneinander verdreht werden, um beispielsweise einen Permanentmagneten mit einen Drall herzustellen, wodurch insbesondere die Momentenwelligkeit oder das Rastmoment reduziert wird.The rotational position of the axial teeth is advantageously arranged such that, for example, a tooth in each ring magnet is always arranged with respect to the circumferential direction of a dividing line of the pole regions. As a result, the dividing lines of the various ring magnet segments can always be arranged unambiguously with respect to a rotation relative to one another, for example, that the separating lines of the individual ring magnets lie in line. Are about the circumference of a pole area between two Dividing lines arranged one or more complete teeth, the pole areas of the different segments can also be rotated by a fraction of a pole area against each other, for example, to produce a permanent magnet with a twist, which in particular the torque ripple or the cogging torque is reduced.

Um ein einfaches axiales Aneinanderfügen der einzelnen Ringmagnet-Segmente zu erleichtern, ist die Verzahnung an den beiden Sternseiten jeweils derart angeordnet, dass die Anordnung der Pol-Bereiche auch bei einem seitenverkehrten Einbau der Ringmagneten (Drehung um eine Achse senkrecht zur Zylinderachse) identisch erhalten bleibt. Dabei werden aufgrund des Schwundmaß beim Sintern herstellungstechnisch günstig jeder Zahn immer axial einer Zahnlücke gegenüberliegend angeformt, damit sich der Ringmagnet beim Abkühlen nicht ungleichmäßig verformt.Around a simple axial joining of the individual ring magnet segments To facilitate, the teeth on the two sides of the star are each such arranged that the arrangement of the pole areas even in a reversed Installation of ring magnets (rotation about an axis perpendicular to the cylinder axis) remains identical. In this case, due to the Schwundmaß during sintering manufacturing technology Cheap each tooth always formed axially opposite to a tooth gap, so that itself the ring magnet on cooling not deformed unevenly.

Die Verbindung einzelner Ringmagnet-Segmente mittels einer solchen axialen Struktur eignet sich besonders für die Verwendung von Magneten aus Sinterwerkstoffen, da diese als Hohlzylinder-Magneten fertigungstechnisch bezüglich eines bestimmten Durchmessers nur mit einer begrenzten axialen Länge hergestellt werden können. Durch das aneinanderfügen solcher gesinterten Ringmagnet-Segmente kann der Durchmesser des Permanentmagneten, und somit der Gesamtdurchmesser der elektrischen Maschine gering gehalten werden, wodurch ein geringerer Bauraum beansprucht wird.The Connection of individual ring magnet segments by means of such axial Structure is particularly suitable for the use of magnets made of sintered materials, as these Hollow cylinder magnets manufacturing technology with respect to a specific diameter can be made only with a limited axial length. By to join together Such sintered ring magnet segments may be the diameter of the Permanent magnets, and thus the total diameter of the electrical Machine be kept low, resulting in a smaller space is claimed.

Durch die erfindungsgemäße axiale Verzahnung der Ringmagnete können aus beliebig vielen identischen Segmenten ein Permanentmagnet entsprechender Länge gemäß der gewünschten Anforderung zusammengefügt werden. Dies reduziert die Teilevielfalt, wodurch Lager- und Montagekosten für die Herstellung einer elektrischen Maschine reduziert werden.By the inventive axial Dovetailing of the ring magnets can from any number of identical segments a permanent magnet corresponding Length according to the desired Requirement put together become. This reduces the variety of parts, resulting in storage and assembly costs for the Production of an electrical machine can be reduced.

Durch die Verwendung eines axialen Klemmelements, das eine korrespondierende axiale Struktur zu der der Ringmagneten aufweist, können auch die Ringmagnet-Segmente am offenen Rand des Permanentmagneten identisch zu den mittigen Ringmagnet-Segmenten, ausgebildet sein. Die Verzahnung zwischen dem axialen Klemmelement und dem Ringmagneten bewirkt eine verdrehsichere Verbindung zwischen den einzelnen Segmenten und zwischen dem Permanentmagneten und beispielsweise dem Rotor, wodurch hohe Drehmomente übertragen werden können. Die axialen Klemmelemente können vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass sie axiale und radiale Schwankungen der Materialausdehnung aufgrund der Temperaturunterschiede oder Fertigungstoleranzen elastisch kompensieren.By the use of an axial clamping element that has a corresponding axial structure to that of the ring magnets may also the ring magnet segments identical at the open edge of the permanent magnet be formed to the central ring magnet segments. The gearing between the axial clamping element and the ring magnet causes a twist-proof connection between the individual segments and between the permanent magnet and for example the rotor, whereby high Transmit torques can be. The axial clamping elements can advantageously be designed such that they axial and radial Variations in material expansion due to temperature differences or elastically compensate for manufacturing tolerances.

Durch die Anordnung einer ganzzahligen Anzahl von Zähnen über den Umfang eines Pol-Bereichs können mittels eines einzigen Typs eines Ringmagneten sowohl Permanentmagneten mit axial auf einer Gerade liegenden Trennlinien, als auch Permanentmagneten mit abschnittsweise gegeneinander verdrehten Pol-Bereichen realisiert werden, um beispielsweise die Momentenwelligkeit und/oder das Rastmoment entsprechend zu beeinflussen.By the arrangement of an integer number of teeth over the circumference of a pole region can both permanent magnets by means of a single type of ring magnet with axially lying on a straight lines, as well as permanent magnets realized with partially twisted pole areas be, for example, the torque ripple and / or the cogging torque to influence accordingly.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, wobei gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.following The invention is based on preferred embodiments in combination described with the drawing, wherein the same parts each with the same Reference numerals are designated.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schematische Ansicht eines Ringmagneten, 1 a schematic view of a ring magnet,

2 eine Schnittansicht gemäß II-II des in 1 dargestellten Ringmagneten, 2 a sectional view according to II-II of in 1 shown ring magnets,

3 das Zusammenfügen dreier einzelner Ringmagneten-Segmente zu einem Permanentmagneten, 3 the joining of three individual ring magnet segments to form a permanent magnet,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines auf einer Rotorwelle montierten Permanentmagneten und 4 a further embodiment of a mounted on a rotor shaft permanent magnet and

5 eine Schnittansicht eines Stators mit einer weiteren Ausführungsform eines Permanentmagneten. 5 a sectional view of a stator with a further embodiment of a permanent magnet.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

In den 1 und 2 ist ein Ringmagnet 10, der im Wesentlichen als Hohlzylinder 12 ausgebildet ist dargestellt. Zur Erzielung einer hohen Magnetfelddichte ist der Ringmagnet 10 aus stark magnetisierbaren Material – beispielsweise Seltene-Erde-Verbindungen – hergestellt, das mittels Sintern zu einem Ringmagneten 10 geformt wird. Herstellungstechnisch lässt sich hierbei lediglich ein Hohlzylinder 12 mit einem bestimmten Verhältnis von Durchmesser zur axialen Länge herstellen, so dass für die Verwendung eines längeren Hohlzylinders 12 mehrere Ringmagnet-Segmente 10 axial aneinandergefügt werden. Hierzu weist der Ringmagnet 10 an seinen beiden Stirnflächen 14, 16 eine axiale Struktur 20 auf, die in entsprechende Gegenausformungen 21 eines weiteren Ringmagneten 10 oder von Halteelementen 18 greift. In 1 ist an den Seitenflächen 14, 16 als axiale Struktur 20 jeweils eine Hirtverzahnung 26 angeformt, bei der im wesentlichen dreiecksförmige Zähne 22 abwechselnd mit Zahnlücken 24 gleichmäßig über den gesamten Umfang des Hohlzylinders 12 angeordnet sind. Werden die Zähne 22 axial in korrespondierende Zahnlücken 24 eines weiteren Ringmagneten 10 eingefügt, so bilden die Flanken 28 der Zähne 22 einen Formschluss mit den korrespondierenden Flanken 30 der entsprechenden Zahnlücke 24. Bei einer Drehmomentübertragung zwischen einem beweglichen Magnetfeld eines Stators 32 und den auf einer Ankerwelle 34 angeordneten Ringmagneten 10 wird das Drehmoment zwischen den einzelnen Ringmagnet-Segmenten 10 über die Flanken 28, 30 der Zähne 22 und Zahnlücken 24 übertragen. Zur Drehmomentübertragung weist der Ringmagnet 10 in Umfangsrichtung Bereiche 36 abwechselnder magnetischer Polung auf, die durch dazwischenliegende Trennlinien 38 begrenzt sind (N = Nordpol, S = Südpol). Die Pol-Bereiche 36 sind beispielsweise radial magnetisiert, so dass die einzelnen Polbereiche 36 über ein Rückschlusselement, beispielsweise der Ankerwelle 34 oder ein Gehäuse 33 magnetisch miteinander verbunden sind. Alternativ ist auch eine tangentiale Magnetisierung möglich, bei der kein magnetisches Rückschlusselement notwendig ist. Die Trennlinien 38 zwischen den Polbereichen 36 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel in etwa parallel zur Achse 40 des Ringmagneten 10 und sind mehr oder weniger scharf ausgeprägt. In 1 erstreckt sich ein Polbereich 36 (beispielsweise Nordpol N) über einen Winkelbereich 42 als Bruchteil eines vollen Umfangs. In und gegen Uhrzeigersinn schließt sich dann jeweils ein weiterer Polbereich 36 (beispielsweise jeweils ein Südpol S) an, so dass in diesem Ausführungsbeispiel über den gesamten Umfang 6 Polpaare (N+ S) angeordnet sind. In einer alternativen Ausführung beträgt die Anzahl der Polpaare 3, 5, 7, ... mit den entsprechenden Winkelbereichen 42 von 360°/6, 360°/10, 360°/14... . Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist jedem Polbereich 36 ein Zahn 22 bzw. eine Zahnlücke 24 zugeordnet, so dass beim axialen Aneinanderfügen zweier Ringmagnete 10 die Trennlinien 38 immer auf einer Linie angeordnet sind.In the 1 and 2 is a ring magnet 10 essentially as a hollow cylinder 12 trained is shown. To achieve a high magnetic field density of the ring magnet 10 made of highly magnetizable material - for example, rare earth compounds - made by sintering to a ring magnet 10 is formed. In terms of manufacturing, this is only a hollow cylinder 12 produce with a certain ratio of diameter to axial length, allowing for the use of a longer hollow cylinder 12 several ring magnet segments 10 be joined together axially. For this purpose, the ring magnet 10 at its two end faces 14 . 16 an axial structure 20 on, in corresponding Gegenausformungen 21 another ring magnet 10 or of holding elements 18 attacks. In 1 is on the side surfaces 14 . 16 as an axial structure 20 each a Hirtverzahnung 26 at formed, in the substantially triangular teeth 22 alternating with tooth gaps 24 evenly over the entire circumference of the hollow cylinder 12 are arranged. Be the teeth 22 axially in corresponding tooth gaps 24 another ring magnet 10 inserted, so form the flanks 28 the teeth 22 a positive connection with the corresponding edges 30 the corresponding tooth gap 24 , In a torque transmission between a moving magnetic field of a stator 32 and that on an armature shaft 34 arranged ring magnets 10 is the torque between the individual ring magnet segments 10 over the flanks 28 . 30 the teeth 22 and tooth gaps 24 transfer. For torque transmission, the ring magnet 10 in the circumferential direction areas 36 alternating magnetic polarity, by intervening dividing lines 38 are limited (N = North Pole, S = South Pole). The pole areas 36 are radially magnetized, for example, so that the individual pole areas 36 via a return element, for example the armature shaft 34 or a housing 33 are magnetically interconnected. Alternatively, a tangential magnetization is possible in which no magnetic return element is necessary. The dividing lines 38 between the pole areas 36 extend in the exemplary embodiment approximately parallel to the axis 40 of the ring magnet 10 and are more or less pronounced. In 1 extends a pole area 36 (for example, north pole N) over an angular range 42 as a fraction of a full extent. In clockwise and counterclockwise direction then closes in each case another pole area 36 (For example, in each case a south pole S), so that in this embodiment over the entire circumference 6 Pole pairs (N + S) are arranged. In an alternative embodiment, the number of pole pairs 3 . 5 . 7 , ... with the corresponding angle ranges 42 from 360 ° / 6, 360 ° / 10, 360 ° / 14 .... In the embodiment according to 1 is every pole area 36 a tooth 22 or a tooth gap 24 assigned, so that when axially joining two ring magnets 10 the dividing lines 38 always arranged on a line.

Dies ist in 3 dargestellt, wo drei Ringmagnete 10 axial zu einem Permanentmagneten 11 zusammengefügt werden. In dem Winkelbereich 42 des Polbereichs 36 sind hierbei zwei Zähne 22 bzw. Zahnlücken 24 angeordnet, die jeweils in eine korrespondierende axiale Struktur 21 der entsprechenden axialen Stirnfläche 16, 14 des anderen Ringmagneten 10 eingreifen. Die Zähne 22 und Zahnlücken 24 in jedem Polbereich 36 sind dabei so angeformt, dass diese spiegelsymmetrisch zu einer Drehachse 44 senkrecht zur Achse 40 sind, wobei sich bei einer Drehung von 180° die identische Anordnung der Polbereiche 36 ergibt. Dadurch ist es nicht notwendig beim Zusammenbau der Ringmagneten 10 auf deren Einbaurichtung zu achten. Da in diesem Ausführungsbeispiel mehr als ein Zahn 22 bzw. mehr als eine Zahnlücke 24 pro Polbereich 36 angeformt ist, lassen sich bei dieser Ausführung die Polbereiche 36 der jeweiligen Ringmagneten 10 gegeneinander verdrehen, so dass der resultierende Permanentmagnet 11 einen Drall 46 der Polbereiche 36 aufweist. Die Ringmagnete 10 am Rand des Permanentmagneten 11 weisen jeweils an einer Endseite 48 beispielsweise eine glatte axiale Fläche 50 auf, mit der der Permanentmagnet 11 axial verspannt und/oder beispielsweise auf einer Rotorwelle 34 befestigt wird.This is in 3 shown where three ring magnets 10 axially to a permanent magnet 11 be joined together. In the angle range 42 of the pole region 36 Here are two teeth 22 or tooth gaps 24 arranged, each in a corresponding axial structure 21 the corresponding axial end face 16 . 14 of the other ring magnet 10 intervention. The teeth 22 and tooth gaps 24 in every pole area 36 are formed so that they are mirror-symmetrical to a rotation axis 44 perpendicular to the axis 40 are, with a rotation of 180 °, the identical arrangement of the pole areas 36 results. As a result, it is not necessary when assembling the ring magnets 10 to pay attention to their installation direction. Since in this embodiment more than one tooth 22 or more than one tooth gap 24 per pole area 36 is formed, can be in this embodiment, the pole areas 36 the respective ring magnet 10 twisting each other so that the resulting permanent magnet 11 a twist 46 the pole areas 36 having. The ring magnets 10 at the edge of the permanent magnet 11 each have one end side 48 For example, a smooth axial surface 50 on, with the permanent magnet 11 axially braced and / or for example on a rotor shaft 34 is attached.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind alle Ringmagnete 10, hier beispielsweise zwei, völlig identisch ausgebildet, so dass es an den Endseiten 48 des Permanentmagneten 11 kein zweiter Typ von Ringmagneten 10 mit flachen axialen Flächen 50 notwendig ist. Vielmehr sind auf der Ankerwelle 34 Halteelemente 18 angeordnet, die eine zu der axialen Struktur 20 korrespondierende axiale Struktur 21 aufweisen. Im Ausführungsbeispiel wird die axiale Struktur 20 durch eine Rechteckverzahnung 51 gebildet, die in einer alternativen Ausführung trapezförmig ausgebildet ist. Bei der Montage wird zuerst ein Halteelement 18 beispielsweise axial und drehfest auf der Ankerwelle 34 befestigt. Danach wird eine definierte Anzahl von Ringmagneten 10 mit der Verzahnung 20 in die korrespondierende Verzahnung 21 des Halteelements 18 oder der anderen Ringmagneten 10 eingefügt, und zuletzt das zweite Halteelement 18 mit seiner korrespondierenden Struktur 21 aufgeschoben und mittels eines elastischen Klemmrings 52 axial unter Vorspannung gehalten. Dadurch können insbesondere axiale Längenänderungen ausgeglichen werden, ohne dass der Formschluss der axialen Struktur 20 mit der korrespondierenden Struktur 21 beeinträchtigt wird.In the embodiment according to 4 are all ring magnets 10 Here, for example, two, completely identical, so it on the end sides 48 of the permanent magnet 11 no second type of ring magnet 10 with flat axial surfaces 50 necessary is. Rather, are on the armature shaft 34 retaining elements 18 arranged one to the axial structure 20 corresponding axial structure 21 exhibit. In the embodiment, the axial structure 20 by a rectangular toothing 51 formed, which is trapezoidal in an alternative embodiment. During assembly, first a holding element 18 for example, axially and rotationally fixed on the armature shaft 34 attached. Thereafter, a defined number of ring magnets 10 with the teeth 20 in the corresponding gearing 21 of the holding element 18 or the other ring magnets 10 inserted, and finally the second holding element 18 with its corresponding structure 21 pushed on and by means of an elastic clamping ring 52 held axially under prestress. As a result, in particular axial length changes can be compensated without the positive connection of the axial structure 20 with the corresponding structure 21 is impaired.

5 zeigt einen Stator 32, der als Polgehäuse 33 einer elektrischen Maschine ausgebildet ist, und als Permanentmagnet 11 mehrere axial aneinandergefügte Ringmagnete 10 – beispielsweise vier – aufweist. Innerhalb des als Hohlzylinder 12 ausgebildeten Permanentmagneten 11 ist ein nicht näher dargestellter Rotor 34 einführbar, dessen Spulen ein umlaufendes Magnetfeld erzeugen, aufgrund dessen Wechselwirkungen mit dem Permanentmagneten 11 sich der Rotor 34 dreht. Zur Glättung der Momentenwelligkeit sind hierbei je Pol-Bereich 36 vier Zähne 22 bzw. Zahnlücken 24 angeordnet und jeder Ringmagnet 10 jeweils um einen Zahn 22 verdreht in eine korrespondierende Zahnlücke 24 des benachbarten Ringmagneten eingefügt. Durch die fein abgestufte Verdrehung der Polbereiche 36 entsteht bezogen auf den Permanentmagneten 11 ein Gesamt-Pol-Bereich 36' der in erster Näherung spiralförmig auf dem Hohlzylinder 12 angeordnet ist. Dadurch kann mittels der technisch einfacheren Magnetisierung der Ringmagneten 10 parallel zur Achse 40 im Gesamtergebnis des Ringmagneten 11 ebenfalls ein Drall 46 des Pol-Bereichs 36' realisiert werden. 5 shows a stator 32 that as a pole housing 33 an electric machine is formed, and as a permanent magnet 11 several axially joined ring magnets 10 - For example, four - has. Within as a hollow cylinder 12 trained permanent magnet 11 is a rotor, not shown 34 insertable, whose coils generate a rotating magnetic field, due to its interactions with the permanent magnet 11 the rotor 34 rotates. To smooth the torque ripple here are each pole area 36 four teeth 22 or tooth gaps 24 arranged and each ring magnet 10 one tooth at a time 22 twisted into a corresponding tooth gap 24 inserted the adjacent ring magnet. Due to the finely graded rotation of the pole areas 36 arises based on the permanent magnet 11 a total pole area 36 ' the first approximation spirally on the hollow cylinder 12 is arranged. As a result, by means of the technically simpler magnetization of the ring magnet 10 parallel to the axis 40 in the overall result of the ring magnet 11 also a twist 46 of the pole area 36 ' will be realized.

Die beiden Ringmagnete 10 mit den Endseiten 48 des Permanentmagneten 11 weisen hier wieder axiale Flächen 50 auf, die geeignet sind, mit den axialen Klemmelementen 52 zur Befestigung des Permanentmagenten 11 im Gehäuse 33 zu befestigen. In einer Variation Können die beiden Ringmagnete 10 an den Endseiten 48 im Innern des Hohlzylinders 12 jeweils einen Konus oder dergleichen aufweisen, der mit einer entsprechenden Ausformung der Halteelemente 18 zusammenwirkt.The two ring magnets 10 with the end pages 48 of the permanent magnet 11 have here again axial surfaces 50 on, which are suitable with the axial clamping elements 52 for attachment of the permanent Magente 11 in the case 33 to fix. In a variation, the two ring magnets 10 on the end pages 48 inside the hollow cylinder 12 each having a cone or the like, with a corresponding shape of the holding elements 18 interacts.

Bei der Herstellung der Ringmagneten 10 mittels Sinterns werden vorzugsweise schon die Bereiche 36 mit einer entsprechenden Vororientierung der mikroskopischen magnetischen Dipole erzeugt. Die endgültige Magnetisierung des Permanentmagnets 11 kann dann entweder vor oder nach dem Zusammenbau der einzelnen Ringmagneten 10 vorgenommen werden. In beiden Fällen ist es entscheidend, dass entweder die vormagnetisierten oder endgültig magnetisierten Polbereiche 36 in einer definierten Drehlage zueinander zusammengefügt werden, wobei die Trennlinien 38 sowohl auf einer Geraden parallel zur Rotationsachse 40 oder um einen gewissen Bruchteil des Winkelbereichs 42 gegeneinander verdreht angeordnet werden können. Dabei ist vorzugsweise einem Zahn 22 an der ersten Stirnfläche 14 des Hohlzylinders axial gegenüber auf der zweiten Stirnfläche 16 eine Zahnlücke angeordnet. Durch die Ausformung der Verzahnung spiegelsymmetrisch zur Achse 44 bleibt die Anordnung der Polbereiche 36 unabhängig von der Einbaurichtung der Ringmagneten 10 unverändert erhalten.In the production of ring magnets 10 by sintering are preferably already the areas 36 generated with a corresponding preorientation of the microscopic magnetic dipoles. The final magnetization of the permanent magnet 11 can then either before or after the assembly of the individual ring magnets 10 be made. In either case, it is crucial that either the premagnetized or finally magnetized pole regions 36 be joined together in a defined rotational position, the dividing lines 38 both on a straight line parallel to the axis of rotation 40 or by a certain fraction of the angular range 42 can be arranged rotated against each other. It is preferably a tooth 22 at the first end face 14 the hollow cylinder axially opposite to the second end face 16 a tooth gap arranged. Due to the shape of the teeth mirror-symmetrical to the axis 44 the arrangement of the pole areas remains 36 regardless of the mounting direction of the ring magnets 10 preserved unchanged.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungemäßen Ringmagneten 10 stellt die Drehmomentübertragung einer elektrischen Maschine dar, ist jedoch nicht auf eine solche beschränkt. Der erfindungsgemäße Ringmagnet 10 kann dabei auf vielerlei Weise auf einer Welle 34 oder in einem Gehäuse 33 gelagert werden. Wesentlich ist dabei, dass die axiale Struktur 20 durch axiale Spannkräfte mit einer entsprechenden korrespondierenden axialen Struktur 21 der anderen Ringmagnete 10 oder der Halteelemente 18 zusammenwirkt. Dabei kann vollständig auf Klebemittel verzichtet werden. Es kann jedoch auch ein Füllstoff zwischen den Verzahnungen 20, 21, 26, 51 eingefügt werden, der eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Zahnflanken 28, 30 gewährleistet. Ein solcher Füllstoff kann dem gewünschten Temperaturbereich angepasst werden, da er keine Klebewirkung aufweisen muss. Die Anordnung der magnetischen Polbereiche 36 kann beliebig an die geforderte Anwendung angepasst werden, ebenso die Ausrichtung der Magnetisierung (axial, radial, tangential, zirkular) mit den Trennlinien 38. Auch kann die Ausgestaltung der axialen Struktur 20, 21 beliebig variiert werden, wobei die Struktur 20 nicht auf eine gleichmäßig über den Umfang angeordnete Verzahnung beschränkt ist. So kann beispielsweise die Stirnfläche 14, 16 auch als axial gewellte Verzahnung ausgebildet sein, wobei die Flanken vorzugsweise in etwa senkrecht zur Mantelfläche des Hohlzylinders 12 ausgerichtet ist. Des Weiteren umfasst die Erfindung auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele oder eine beliebige Kombination der Merkmale von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen.A preferred application of the erfindungemäßen ring magnet 10 represents the torque transmission of an electric machine, but is not limited to such. The ring magnet according to the invention 10 can do so in many ways on a wave 34 or in a housing 33 be stored. It is essential that the axial structure 20 by axial clamping forces with a corresponding corresponding axial structure 21 the other ring magnets 10 or the holding elements 18 interacts. It can be completely dispensed with adhesive. However, it can also be a filler between the gears 20 . 21 . 26 . 51 be inserted, which provides a uniform force distribution over the tooth flanks 28 . 30 guaranteed. Such a filler can be adapted to the desired temperature range, since it does not have to have an adhesive effect. The arrangement of the magnetic pole regions 36 can be adapted to the required application, as well as the orientation of the magnetization (axial, radial, tangential, circular) with the dividing lines 38 , Also, the configuration of the axial structure 20 . 21 can be varied as desired, the structure 20 is not limited to a uniformly arranged over the circumference toothing. For example, the frontal area 14 . 16 be formed as axially corrugated toothing, wherein the flanks preferably approximately perpendicular to the lateral surface of the hollow cylinder 12 is aligned. Furthermore, the invention also includes individual features of the embodiments or any combination of features of different embodiments.

Claims (10)

Ringmagnet (10), insbesondere zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Stator (32) und einem Rotor (34), wobei der Ringmagnet (10) im wesentlichen als Hohlzylinder (12) mit zwei Stirnflächen (14, 16) ausgebildet ist und über den Umfang Bereiche (36) unterschiedlicher magnetischer Pole aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringmagnet (10) an mindestens einer seiner Stirnflächen (14, 16) eine axiale Struktur (20) aufweist.Ring magnet ( 10 ), in particular for transmitting a torque between a stator ( 32 ) and a rotor ( 34 ), wherein the ring magnet ( 10 ) essentially as a hollow cylinder ( 12 ) with two end faces ( 14 . 16 ) and over the circumference areas ( 36 ) has different magnetic poles, characterized in that the ring magnet ( 10 ) on at least one of its end faces ( 14 . 16 ) an axial structure ( 20 ) having. Ringmagnet (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Struktur (20) formschlüssig in eine korrespondierende Struktur (21) eines weiteren Ringmagneten (10) oder einer Haltevorrichtung (18) des Ringmagneten (10) einfügbar ist.Ring magnet ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the axial structure ( 20 ) in a form-fitting manner into a corresponding structure ( 21 ) of another ring magnet ( 10 ) or a holding device ( 18 ) of the ring magnet ( 10 ) is insertable. Ringmagnet (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Struktur (20, 21) gleichmäßig über den gesamten Umfang angeordnete axiale Zähne (22) – insbesondere eine Hirtverzahnung (26) – aufweist, die in korrespondierende Zahnlücken (24) greifen.Ring magnet ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the axial structure ( 20 . 21 ) evenly over the entire circumference arranged axial teeth ( 22 ) - in particular a Hirtverzahnung ( 26 ) - which are in corresponding tooth gaps ( 24 ) to grab. Ringmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pol-Bereiche (36) durch Trennlinien (38) begrenzt sind, die sich axial in etwa parallel zu einer Achse (40) des Hohlzylinders (12) erstrecken.Ring magnet ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pole regions ( 36 ) by dividing lines ( 38 ) which are axially approximately parallel to an axis ( 40 ) of the hollow cylinder ( 12 ). Ringmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der Trennlinien (38) definiert zu den Positionen der Zähne (22), beziehungsweise der Zahnlücken (24), angeordnet sind.Ring magnet ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the positions of the separating lines ( 38 ) defined to the positions of the teeth ( 22 ), or the tooth gaps ( 24 ) are arranged. Ringmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne (22) der Anzahl der Trennungslinien (38) oder einem ganzzahligen Vielfachen derselben entspricht.Ring magnet ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the number of teeth ( 22 ) the number of dividing lines ( 38 ) or an integer multiple thereof. Ringmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (22) an den beiden Stirnflächen (14, 16) derart angeordnet sind, dass ein Ringmagnet (10) bezüglich einer korrespondierenden Verzahnung (21) seitenverdreht unter Beibehaltung der identischen Anordnung der Pol-Bereiche (36) kombinierbar ist, wobei insbesondere ein Zahn (22) der einen Stirnfläche (14) axial einer Zahnlücke (24) der anderen Stirnfläche (16) desselben Ringmagneten (10) gegenüberliegt.Ring magnet ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the teeth ( 22 ) at the two end faces ( 14 . 16 ) are arranged such that a ring magnet ( 10 ) with regard to a corresponding toothing ( 21 ) Twisted while maintaining the identical arrangement of the pole areas ( 36 ) combine bar, in particular a tooth ( 22 ) of one end face ( 14 ) axially of a tooth gap ( 24 ) of the other end face ( 16 ) of the same ring magnet ( 10 ) is opposite. Ringmagnet (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringmagnet (10) mittels Sintern – insbesondere mit magnetisch vororientierten Bereichen (36) – gefertigt ist.Ring magnet ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ring magnet ( 10 ) by means of sintering - in particular with magnetically preoriented regions ( 36 ) - is made. Elektrische Maschine mit einem Permanentmagnet (11), der als Segmente ein, zwei, drei, vier oder mehr der Ringmagnete (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, die mittels einer elastischen Haltevorrichtung (18, 52) axial miteinander verbunden und/oder befestigt sind.Electric machine with a permanent magnet ( 11 ), which as segments one, two, three, four or more of the ring magnets ( 10 ) according to one of the preceding claims, which by means of an elastic holding device ( 18 . 52 ) are axially connected together and / or fixed. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennlinien (38) der einzelnen Ringmagneten (10) axial in einer Linie, oder tangential um den Bruchteil eines Pol-Bereichs (3G) gegeneinander verdreht angeordnet sind.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the separating lines ( 38 ) of the individual ring magnets ( 10 ) axially in a line, or tangentially around the fraction of a pole region ( 3G ) are arranged rotated against each other.