DE102004026453A1

DE102004026453A1 - Eletrische Maschine, Verfahren zu deren Herstellung sowie Vorrichtung zur Herstellung eines Sekundärteils für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102004026453A1
Application number: DE102004026453A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hill
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-05-29
Publication date: 2004-12-30

Abstract

Eine elektrische Maschine hat ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil. Das Primärteil weist einen weichmagnetischen Kern mit Nuten und eine Eizelpolwicklung auf, die eine Anzahl von in den Nuten angeordneten Wicklungsspulen hat, die mit ihren Wickelköpfen an den Stirnseiten des Kerns aus den Nuten herausragen. In Bewegunbgsrichtung (Pf) der elektrischen Maschine zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe sind durch Zwischenräume voneinander beabstandet. Das Sekundärteil hat eine Folge von in Bewegungsrichtung (Pf) zueinander versetzten Permanentmagneten, die mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirken. An wenigstens einer Stirnseite ist ein Wickelkopfkörper angeordnet, der den Wickelköpfen zugewandte Aufnahmen hat, in welche die Wickelköpfe zumindest bereichsweise hineinragen, derart, dass zwischen den Aufnahmen befindliche Bereiche des Wickelkopfkörpers in die Zwischenräume zwischen den Wickelköpfen eingreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Wicklung und einem weichmagnetischen Kern. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Primärteils und eines Sekundärteils für eine elektrische Maschine. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Sekundärteils.

Aus DE 199 02 837 C1 kennt man bereits eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art, die als rotierende elektrische Maschine mit einem permanenterregten Rotor und einem eine Wicklung aufweisenden Stator ausgebildet ist. Der Stator weist einen rohrförmigen, gut wärmeleitenden metallischen Tragkörper auf, der die Wicklung umgibt. Zwischen dem Tragkörper und den Wickelköpfen der Wicklung ist ein Metallring angeordnet, der an seinem Außenumfang an der Innenwand des Tragkörpers kraftschlüssig anliegt und an seiner Innenseite an die Außenkontur Wickelköpfe formangepasst ist. Der Metallring und die Wicklung sind in ein Gießharz eingegossen, dessen Wärmeleitfähigkeit durch einen Füllstoff erhöht ist. Trotz dieser Maßnahmen ermöglicht die Maschine bezogen auf ihre Baugröße nur eine relativ geringe Leistung. Außerdem ist die Herstellung der Maschine noch vergleichsweise aufwendig.

Aus DE 44 42 669 A1 ist ferner ein Außenläufer für eine elektrische Maschine bekannt, der in einem aus faserarmierten Kunststoff bestehenden Mantelelement Permanentmagnete und Flusskeile aufweist, die in Umfangsrichtung einander abwechseln. Die elektrische Maschine weist jedoch nur eine relativ geringe Leistungsdichte auf. Auch ist die Dynamik der Maschine nur gering.

Zur Erhöhung der Leistungsdichte einer rotierenden elektrischen Maschine ist es auch bereits bekannt, zur Vermeidung von Überschneidungen der elektrischen Leiter der Wicklung eine Einzelpolwicklung vorzusehen und dadurch eine besonders kompakte Wicklung zu erreichen. Um dabei außerdem einen hohen Nutfüllfaktor zu ermöglichen, wird in DE 199 06 484 A1 vorgeschlagen, den die Wicklung aufnehmenden weichmagnetischen Kern mehrteilig mit einer der Anzahl der Pole der elektrischen Maschine entsprechenden Anzahl von Polsegmenten auszubilden, die vor ihrer Montage bewickelt und dann zu einem Rotor oder Läufer zusammengefügt werden. Die Herstellung der Maschine ist jedoch wegen der relativ großen Anzahl der miteinander zu verbindenden Einzelteilen noch relativ aufwendig. Außerdem können durch Fertigungstoleranzen Schwankungen in der Luftspaltbreite auftreten, welche die Leistung der Maschine reduzieren.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen eine vergleichsweise große Leistung und/oder eine hohe Dynamik ermöglicht. Außerdem besteht die Aufgabe, ein Verfahren und eine einfach zu handhabende Vorrichtung zum Herstellen eines Primärteils und eines Sekundärteils für eine solche Maschine anzugeben.

Diese Aufgabe wird bezüglich der elektrischen Maschine dadurch gelöst, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbaren Sekundärteil aufweist, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten und eine Einzelpolwicklung hat, die eine Anzahl von in den Nuten angeordneten Wicklungsspulen aufweist, die mit ihren Wickelköpfen an den Stirnseiten des Kerns aus den Nuten herausragen, dass in Bewegungsrichtung der elektrischen Maschine zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind, dass das Sekundärteil eine Folge von in Bewegungsrichtung zueinander versetzten Permanentmagneten aufweist, die mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirken, dass an wenigstens einer Stirnseite des Kerns zur Bildung einer Wärmebrücke ein vorgefertigter, gut wärmeleitender Wickelkopfkörper angeordnet ist, der den Wickelköpfen zugewandte Aufnahmen hat, in welche die Wickelköpfe zumindest bereichsweise hineinragen, derart, dass zwischen den Aufnahmen befindliche Bereiche des Wickelkopfkörpers die in die Zwischenräume zwischen den Wickelköpfen eingreifen.

In vorteilhafter Weise ermöglicht der wenigstens eine in die Zwischenräume zwischen den Pol- oder Wicklungsspulen eingreifende Wickelkopfkörper eine besonders gute Wärmeabführung der an den Wicklungsspulen auftretenden Verlustwärme an die Umgebung. Vor allem bei einer einen Außenläufer mit einer Hohlwelle aufweisenden elektrischen Maschine oder bei besonders flachen Linearmotoren, bei denen eine Ableitung der an den Wicklungsspulen auftretenden Verlustwärme über eine mit dem weichmagnetischen Kern verbundene Halterung nur sehr begrenzt möglich ist, vergrößert der Wickelkopfkörper, insbesondere wenn er flächig an den Spulenköpfen anliegt, die von den Wicklungsspulen an die Umgebung ableitbare Wärmemenge erheblich. Die elektrische Maschine kann dadurch im Vergleich zu einer entsprechenden Maschine ohne Wickelkopfkörper mit einem größeren Wicklungsstrom bestromt werden, wodurch sich Dauerleistung und damit auch die Leistungsdichte der Maschine erhöht. Aufgrund der zwischen den Wickelköpfen vorgesehenen Zwischenräume ist die Anzahl der bei der Herstellung der elektrischen Maschine zu bewickelnden Wicklungsspulen reduziert und damit auch die Anzahl der zu verschaltenden Spulenenden. Der Werkstoff des Wickelkopfkörpers weist vorzugsweise eine geringere magnetische Leitfähigkeit auf als der weichmagnetische Kern, um Wirbelstromverluste gering zu halten.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil aufweist, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten und eine Einzelpolwicklung hat, die eine Anzahl von in den Nuten angeordneten Wicklungsspulen aufweist, die mit ihren Wickelköpfen an den Stirnseiten des Kerns aus den Nuten herausragen, dass in Bewegungsrichtung der elektrischen Maschine zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind, dass das Sekundärteil eine Folge von in Bewegungsrichtung zueinander versetzten Permanentmagneten aufweist, die mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirken, dass an wenigstens einer Stirnseite des Kerns ein vorgefertigter Wickelkopfkörper angeordnet ist, der den Wickelköpfen zugewandte Aufnahmen hat, in welche die Wickelköpfe zumindest bereichsweise hineinragen, derart, dass zwischen den Aufnahmen befindliche Bereiche des Wickelkopfkörpers in die Zwischenräume zwischen den Wickelköpfen eingreifen, und wobei zwischen dem Wickelkopfkörper und dem Sekundärteil eine Gleit- und/oder Wälz-Lagerung angeordnet ist.

In vorteilhafter Weise ist also die Lagerung platzsparend zwischen den Wickelköpfen und dem Sekundärteil angeordnet, wobei der Wickelkopfkörper als Träger für die Gleit- und/oder Wälz-Lagerung dient. Im Vergleich zu einer elektrischen Maschine, bei der die Lagerung außerhalb des von der Wicklung überdeckten Raums angeordnet ist, steht dadurch bei gleicher Abmessung des Primärteils in Erstreckungsrichtung der Nuten für die Luftspaltfläche und/oder die Wicklung zusätzlicher Bauraum zur Verfügung. Somit ergibt sich eine kompakt aufgebaute elektrische Maschine, die eine hohe Leistungsdichte ermöglicht. Durch das bezogen auf die Baugröße der Maschine relativ große Wicklungsvolumen weist die Maschine außerdem nur geringe Wicklungsverluste auf.

Vorteilhaft ist, wenn der Wickelkopfkörper flächig an der ihm zugewandten Stirnseite des weichmagnetischen Kerns anliegt. Die von der Wicklungen in den weichmagnetischen Kern eingeleitete Verlustwärme kann dadurch auch über den Wickelkopfkörper an die Umgebung abgeleitet werden, was einen noch höhere Leistung bzw. Leistungsdichte der Maschine ermöglicht. Außerdem ergibt sich durch diese Maßnahme eine hohe mechanische Belastbarkeit des Wickelkopfkörpers.

Vorteilhaft ist, wenn die Wickelköpfe in den Aufnahmen jeweils in eine Vergussmasse eingegossen sind. Dadurch werden Luftpolster zwischen den Wickelköpfen und der Aufnahme vermieden, d.h. es wird eine noch bessere Wärmeübertragung von den Wickelköpfen zu dem Wickelkopfkörper ermöglicht. Außerdem können die beim Betrieb der Maschine auftretenden Kräfte noch besser von dem Sekundärteil über die Gleit- und/oder Wälz-Lagerung und den Wickelkopfkörper auf das Primärteil übertragen werden.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist der weichmagnetische Kern zwischen zwei in Bewegungsrichtung der elektrischen Maschine zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Wicklungsspulen wenigstens eine Nut auf, die unbewickelt ist. Dabei ist vorzugsweise jeder zweite zwischen den Nuten gebildete Zahn mit einer Wicklungsspule bewickelt. Im Vergleich zu einer elektrischen Maschine, bei der alle Zähne bewickelt sind, kann durch diese Maßnahme ein größerer Nutfüllfaktor erreicht werden.

Vorteilhaft ist, wenn der Wickelkopfkörper aus einem Verbundwerkstoff besteht, der vorzugsweise durch ein Bindemittel miteinander verbundene Metall- und/oder Quarzpartikel aufweist. Der Wickelkopfkörper ist dann kostengünstig herstellbar, beispielsweise durch Gießen oder Sintern. Außerdem ergibt sich eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Wickelkopfkörpers. Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass der Wickelkopfkörper eine gitterförmige Struktur aufweist, wobei die Spulenköpfe in von der Struktur umgrenzten Aussparungen liegen und einen direkten Kontakt zu dem Wickelkopfkörper haben können.

Der Wickelkopfkörper kann aus einem keramischen Werkstoff bestehen, insbesondere aus Siliziumcarbid. Ein derartiger keramischer Wickelkopfkörper kommt vorzugsweise bei hochwertigen Maschinen zum Einsatz. Er weist eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit und ist gleichzeitig elektrisch isolierend.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat die elektrische Maschine an der dem weichmagnetischen Kern abgewandten Seite des Wickelkopfkörpers eine Verschaltungseinrichtung für die Wicklungsspulen der Einzelpolwicklung, wobei der Wickelkopfkörper Durchtrittslochungen aufweist, durch die mit der Verschaltungseinrichtung verbundene Drahtenden der Wicklungsspulen hindurchgeführt sind, und wobei sich der Querschnitt der Durchtrittslochungen ausgehend von dem weichmagnetischen Kern zu der Verschaltungseinrichtung vorzugsweise verjüngt. Die Drahtenden der Wicklungsspulen können dann bei der Montage der Elektrischen Maschine auf einfache Weise in eine definierte Lage relativ zu dem weichmagnetischen Kern gebracht werden, indem die Drahtenden nach dem Bewickeln des weichmagnetischen Kerns zunächst grob vorpositioniert und der Wickelkopfkörper danach derart auf die Wickelköpfe aufgesteckt wird, dass die Drahtenden die Durchtrittslochungen durchsetzen. Dabei dient der Wickelkopfkörper als Positionierhilfe für die Drahtenden, welche die Drahtenden in eine Lage relativ zueinander bringt, in der die Verschaltungseinrichtung derart an den Drahtenden positionierbar sind, dass mit den Drahtenden zu verbindende Anschlussstellen der Verschaltungseinrichtung die Drahtenden kontaktieren. Die elektrische Maschine kann dadurch auf einfache Weise automatisiert moniert werden.

Zweckmäßigerweise ist die elektrische Maschine als rotierende elektrische Maschine mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Sekundärteil ausgebildet ist, wobei die Durchtrittslochungen des Wickelkopfkörpers derart schräg zur Rotationsachse verlaufen, dass die dem weichmagnetischen Kern zugewandten Enden der Durchtrittslochungen einen anderen radialen Abstand zur Rotationsachse aufweisen als die der Verschaltungseinrichtung zugewandten Enden der Durchtrittslochungen. Bei der Montage von elektrischen Maschinen, deren Primärteile unterschiedliche Durchmesser haben, können dann Wickelkopfkörper zum Einsatz kommen, bei denen der Verlauf der Durchtrittslochungen unterschiedlich ist, derart, dass die Drahtenden nach der Montage des Wickelkopfkörpers an dem Primärteil trotz der unterschiedlichen Durchmesser der Primärteile jeweils die gleiche Lage relativ zueinander einnehmen. Somit kann auf einfache weise an den unterschiedlichen Primärteilen die gleiche Verschaltungseinrichtung montiert werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zum Herstellen eines Primärteils für eine elektrischen Maschine, dadurch gelöst, dass ein Nuten aufweisender weichmagnetischer Kern für das Primärteil bereitgestellt wird, dass die Nuten mit einer Anzahl von Wicklungsspulen für eine Einzelpolwicklung derart bewickelt werden, dass die Wicklungsspulen mit ihren Wickelköpfen an den Stirnseiten des Kerns aus den Nuten herausragen und dass quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind, dass wenigstens ein Aufnahmen für die Wickelköpfe aufweisender Wickelkopfkörper gefertigt und an einer Stirnseite des weichmagnetischen Kerns derart relativ zu den Wickelköpfen positioniert wird, und dass zwischen den Aufnahmen befindliche Vorsprünge des Wickelkopfkörpers in die zwischen den Wickelköpfen befindlichen Zwischenräume eingreifen.

Dabei kann das Positionieren der Wickelkopfkörper an den Wickelköpfen insbesondere in der Weise erfolgen, dass die Wickelkopfkörper nach dem Bewickeln des weichmagnetischen Kerns auf die Wickelköpfe aufgesteckt werden. Das Verfahren ermöglicht eine einfache Herstellung und Montage der elektrischen Maschine.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Wickeln der Wicklungsspulen der Wickelkopfkörper in einer Vormontagestellung mit Abstand zu den Wickelköpfen positioniert, wobei in der Vormontagestellung Drahtenden der Wicklungsspulen in Durchtrittslochungen des Wickelkopfkörpers eingeführt werden, wobei danach der Wickelkopfkörper und die Wickelköpfe aufeinander zu bewegt werden, bis die Drahtenden an der den Wickelköpfen abgewandten Seite des Wickelkopfkörpers aus den Durchtrittslochungen herausragen, und wobei die Drahtenden danach verschaltet werden. Dabei wird der Wickelkopfkörper als Positionierhilfe für die Drahtenden verwendet, welche die Drahtenden in eine definierte Lage relativ zueinander bringt, so dass sie danach auf einfache Weise verschaltet werden können.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und einem relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten zur Aufnahme einer Wicklung hat, dass das Sekundärteil eine Folge von am Umfang eines Rotorteils angeordneten Seltenerden-Permanentmagneten aufweist, die mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirken, dass zwischen dem weichmagnetischen Kern und dem Sekundärteil ein Luftspalt angeordnet ist, und dass das Verhältnis der radialen Abmessung des Luftspalts und der radialen Abmessung des Seltenerden-Permanentmagnete derart gewählt ist, dass die magnetische Flussdichte in den Seltenerden-Permanentmagneten mindestens 80 Prozent ihrer Remanenzflussdichte beträgt.

In vorteilhafter Weise kann durch diesen für Seltenerden-Permanentmagnete ungewöhnlich hohen Arbeitspunkt der für den Antrieb der Maschine benötigte magnetische Fluss bei einem kleinen Rotor- oder Sekundärteildurchmesser realisiert werden. Bei gleichbleibendem Erregerfluss bewirkt dies eine überproportionale Verminderung der Massenträgheit des Sekundärteils und somit eine Erhöhung der Dynamik der elektrischen Maschine. Das Sekundärteil ist vorzugsweise als Innenläufer ausgebildet.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die magnetische Flussdichte in den Seltenerden-Permanentmagneten mindestens 82,5 Prozent und bevorzugt 85 Prozent ihrer Remanenzflussdichte beträgt. Die elektrische Maschine weist dann eine noch höhere Dynamik auf.

Das erfindungsgemäße Flussdichteverhältnis kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die Permanentmagnete in einem Polteilungsraster angeordnet sind, und dass der Abstand von in Umfangsrichtung des Rotorteils zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Permanentmagneten unterschiedlicher Magnetpole kleiner als 16 Prozent der Polteilung ist. Die elektrische Maschine weist also eine hohe Polabdeckung auf.

Das erfindungsgemäße Flussdichteverhältnis kann aber auch dadurch erreicht werden, dass die Nuten in einem Nutteilungsraster angeordnet sind, und dass der Abstand von in Umfangsrichtung des Rotorteils zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Nuten oder die Breite der zwischen diesen Nuten befindlichen Bereiche Zähne des Rotorteils mindestens 65 Prozent und vorzugsweise mindestens 70 Prozent der Nutteilung an der Luftspaltoberfläche des weichmagnetischen Kerns beträgt.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine ein Primärteil und einem relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern mit Nuten zur Aufnahme einer Wicklung hat, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Lagerung an dem Primärteil ein Lagerteil und an dem Sekundärteil ein mit dem Lagerteil zusammenwirkendes Gegenlagerteil aufweist, dass das Jochteil über wenigstens ein Halteteil mit dem Gegenlagerteil verbunden ist, dass die Dichte des Werkstoffs des Halteteils kleiner als 3 g/cm3 ist, und dass die quer zur Luftspalt- oder Trennebene von Primär- und Sekundärteil orientierte Abmessung oder Dicke des Jochteils in Bewegungsrichtung einen der magnetischen Flussbelastung angepassten Verlauf aufweist.

In vorteilhafter Weise wird also ein geringe Massenträgheit des Sekundärteils dadurch erreicht, dass der Anteil des relativ schweren weichmagnetischen Werkstoffs minimiert wird. Bei einem als Rotor ausgebildeten Sekundärteil ist in den für das Trägheitsmoment wesentlichen radial äußeren Bereichen des Rotors das Volumen jener Komponenten, die zur Führung des magnetischen Flusses aus weichmagnetischem Werkstoff mit relativ großer Dichte bestehen müssen, weitestgehend auf das für den magnetischen Kreis notwendige Volumen reduziert. Bei einer rotierenden elektrischen Maschine können als Halteteile vorgefertigte Kreisringe aus Leichtmetall oder Kunststoffteile vorgesehen sein, welche das Jochteil kraftschlüssig mit einem als Welle ausgebildeten Gegenlagerteil verbinden. Bevorzugt ist die elektrische Maschine hochpolig ausgeführt, um die erforderliche Jochteildicke zu reduzieren. Die axiale Länge des Jochteils entspricht vorzugsweise der Länge der Magnetpole der Permanentmagnete. Die elektrische Maschine weist eine hohe Dynamik auf.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Dicke des Jochteils etwa mittig zu den Magnetpolen der Permanentmagnete jeweils ein Minimum auf, wobei in einer parallel zu den Nuten verlaufenden Richtung die Länge des Jochteils vorzugsweise etwa der Länge der Permanentmagneten entspricht. Dabei ist es sogar möglich, dass die Geometrie des weichmagnetischen Rotorteil derart gewählt ist, dass das permanenterregte Magnetfeld eine nahezu gleichmäßig hohe Flussdichte im gesamten weichmagnetischen Jochteil erzeugt. Dadurch ergibt sich eine noch größere Dynamik der elektrischen Maschine.

Vorteilhaft ist, wenn das Sekundärteil als Innenläufer und das Halteteil im Wesentlichen topfförmig mit einer Innenhöhlung ausgebildet sind, und wenn in der Innenhöhlung elektrische Anschlusskontakte und/oder wenigstens ein elektrisches Bauteil einer Ansteuereinrichtung für die Wicklung angeordnet ist. Die elektrische Maschine ermöglicht dann sehr kompakte Abmessungen, d.h. sie ermöglicht im Verhältnis zu ihrem Bauraum eine relativ hohe Ausgangsleistung.

Zweckmäßigerweise hat das Halteteil Klauen, die in dazu passende Aufnahmen des Jochteils eingreifen. Dabei sind die Aufnahmen vorzugsweise durch die Stellen des Jochteils gebildet, an denen die Dicke des Jochteils reduziert ist. Somit ergibt sich ein kompakt aufgebauter, trägheitsarmer Rotor.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Jochteil ringförmig ausgebildet, wobei das Halteteil wenigstens eine Aussparung und/oder Einformung aufweist, die in dem von dem Jochteil umgrenzten Raum einen Hohlraum bildet. Dadurch ist die Trägheit des Sekundärteils zusätzlich reduziert.

Für eine hohe Steifigkeit des Sekundärteils besonders vorteilhaft ist, wenn axial beidseits des Jochteils jeweils ein das Jochteil stirnseitig und gegebenenfalls am Umfang hintergreifendes, vorzugsweise scheiben- oder topfförmiges Halteteil auf der Welle angeordnet ist, und wenn die Welle als Zuganker ausgebildet und derart mit den Halteteilen verbunden ist, dass der Jochring gegen die Rückstellkraft des Werkstoffs der Welle und/oder der Halteteile zwischen den Halteteilen eingespannt ist.

Dabei ist es sogar möglich, dass zwischen dass zwischen dem (den) Halteteil(en), dem Gegenlagerteil und dem Jochteil ein Hohlraum gebildet ist, und dass dieser Hohlraum mit einer Vergussmasse befüllt und/oder einem porösen Werkstoff ausgeschäumt ist. Der Werkstoff kann ein Kunststoff oder ein Leichtmetallschaum sein, dessen Dichte mindestens etwa 85 Prozent geringer ist als die Dichte von Eisen. Die Vergussmasse kann dabei gleichzeitig eine Klebeverbindung zwischen dem oder den Halteteil(en), der Welle und dem Jochring bilden.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Halteteile in Bewegungsrichtung abwechselnd Klauen mit kurzen und langen Axialabmessungen auf, wobei die Halteteile derart in Bewegungsrichtung auf Lücke zueinander versetzt sind, dass die Klauen des einen Halteteils kammartig in die des anderen Halteteils eingreifen. Auch durch diese Maßnahme kann eine hohe Steifigkeit des Sekundärteils erreicht werden. Dabei ist es sogar möglich, dass die Halteteile baugleich ausgebildet sind, wobei die Länge der zwischen den Klauen vorgesehenen Lücken etwa der halben Länge der Permanentmagnete entsprechen kann. Derartige Halteteile können als Spritzgusskörper kostengünstig hergestellt werden.

Das Jochteil kann in einer kostengünstigen Ausführungsform aus einem stranggezogenen oder stranggepressten Profil aus Siliziumeisen bestehen. Hierdurch entfällt ein teueres Stanzwerkzeug zum Stanzen des Jochteils bzw. der Blechschichten für ein als Blechpaket ausgebildetes Jochteil. Varianten mit Sonderausführungen der Welle, z.B. als Hohlwelle, sind realisierbar indem lediglich das Halterteil verändert wird, für dessen Herstellung vergleichsweise einfach aufgebaute Werkzeuge ausreichen. Leichtmetallschilder lassen sich als Umformeile kostengünstig herstellen und sind für nahezu beliebige Rotorlängen einsetzbar.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Halteteil als Lagersitz für ein Wälz- oder Gleitlager ausgebildet. Die elektrische Maschine ermöglicht dann kompakte Abmessungen und eine hohe Leistungsdichte.

Erwähnt werden soll noch, dass die elektrische Maschine auch als Außenläufer oder Linearmotor mit bewegtem Sekundärteil ausgebildet sein kann.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine eine Einzelpolwicklung und einen weichmagnetischen Kern hat, der Zähne aufweist, zwischen denen Nuten gebildet sind, die mit Wicklungsspulen der Einzelpolwicklung bewickelt und im Wesentlichen pilsförmig mit an ihren freien Enden angeordneten Polschuhen ausgebildet sind, dass die Polschuhe quer zur Erstreckungs richtung der Nuten beidseits der Zähne Überstände bilden, welche die Wicklungsspulen bereichsweise überdecken, und dass der Polschuh wenigstens eines Zahns in einer quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten verlaufenden Ebene derart asymmetrisch ausgebildet ist, dass die beidseits des Zahns befindlichen Überstände die Wicklungsspule dieses Zahns unterschiedlich weit über überdecken.

Die in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil beidseits der Nuten) vorgesehenen Überstände oder Überhänge sind also derart asymmetrisch ausgebildet, dass der Überstand an der einen Seite der Nuten jeweils) größer ist als an der anderen Seite der Nut(en). Bei der Fertigung einer elektrischen Maschine mit in Bewegungsrichtung gleichmäßig verteilten Zähnen werden die Zähne in Bewegungsrichtung nacheinander mit Hilfe einer Wickelnadel oder Drahtdüse bewickelt. Infolge der asymmetrischen Ausbildung der Überstände der Polschuhe werden in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgende Zähne derart bewickelt, dass der zuvor bewickelte Zahn jeweils auf der Seite der den geringeren Überstand aufweisenden Polschuhhälfte des aktuell zu bewickelnden Polschuhs bzw. der nächste zu bewickelnde Zahn immer auf der den größeren Überstand aufweisenden Polschuhseite des vorherigen Zahns angeordnet ist. Hierdurch kann die bereits zur Hälfte durch die zuvor gewickelte Wicklungsspule gefüllte Nut nahezu vollständig gefüllt werden, ohne dass ein Freiraum für eine Wickelnadel vorzusehen ist. Beide Wicklungsspulen einer Nut füllen jeweils fast den halben Nutquerschnitt aus. Gegenüber einem weichmagnetischen Kern mit symmetrischen Polschuhen verringert sich die lichte Weite des für die Wickelnadel oder Drahtdüse benötigten Freiraums von der Breite oder dem Durchmesser der Wickelnadel oder Drahtdüse auf deren doppelte Wandstärke. Besonders bei Wicklungen mit wenigen Windungen pro Zahn bewirkt diese Maßnahme eine deutliche Verminderung des Wicklungswiderstands. In vorteilhafter Weise ergibt sich dadurch ein hoher Nutfüllfaktor und damit eine entsprechend große Leistungsdichte der elektrischen Maschine.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen einander zugewandten Überständen von zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Zähnen jeweils ein Nutschlitz gebildet, wobei die Differenz zwischen den Überstandsmaßen, um die diese Überstände jeweils ihre Wicklungsspule in einer orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Nuten verlaufenden Ebene überdecken, etwa der lichten Weite des Nutschlitzes entspricht. Die Längsmittellinie des Nutschlitzes ist also etwa um die halbe Weite des Nutschlitzes gegenüber der Längsmittellinie des dahinter befindlichen Nutbereichs seitlich versetzt. Die Nutschlitzbreite ist dabei so klein wie möglich gewählt, also etwas größer als die Breite oder der Durchmes ser der Wickelnadel oder Drahtdüse. Dadurch wird ein schmaler Nutschlitz bei gleichzeitig hohem Nutfüllfaktor ermöglicht.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Maschine als Rotationsmaschine ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Zahn des Primärteils eine von den übrigen Zähnen abweichende Formgebung aufweist und wobei diese Formgebung vorzugsweise derart gewählt ist, dass eine an diesen Zahn angrenzende Nut quer zur Längserstreckung der Nut einen größere Breite aufweist als die übrigen Nuten des weichmagnetischen Kerns. Dies kann dadurch erreicht werden, dass beide die Nut überdeckenden Polschuhhälften einen kleinen Überstand aufweisen, die Polschuhhälften bei dieser Nut also symmetrisch ausgebildet sind. Somit kann auch der letzte zu bewickelnde Zahn des Sekundärteils mit dem gleichen Wickeldraht-Volumen bewickelt werden wie die übrigen Zähne. Beim Bewickeln dieses Pols wird die Wickelnadel oder Drahtdüse entlang einer Bahnkurve geführt, deren Geometrie von der Geometrie der Bahnkurven für die übrigen Pole abweicht.

Vorteilhaft ist, wenn mindestens ein Zahn eine Biegeverformungsstelle zum Auslenken des an einen dazu benachbarten Nutschlitz angrenzenden freien Endes eines seiner Überstände hat, und wenn dieser Überstand vorzugsweise der Überstand mit dem größeren Überdeckungsmaß ist. Der Überstand kann dann beim Bewickeln der ihm zugeordneten Nut zunächst von der Nut weg in den späteren Luftspaltraum ragen, um erst nach dem Bewickeln der Nut beispielsweise mit Hilfe eines Werkzeugs in seine endgültige Form gebracht zu werden. Auch bei dieser Ausführungsform wird beim Bewickeln des letzten Pols mit einer speziell angepassten Bewegungsbahn der Drahtdüse oder Wickelnadel gearbeitet.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Einzelpolwicklung und der weichmagnetische Kern Teil eines Primärteils sind, das einphasige Sektoren hat, und wenn der weichmagnetische Kern zwischen zueinander benachbarten Zähnen aneinander angrenzender Sektoren Grenz-Nuten aufweist, die in Bewegungsrichtung der Relativbewegung eine größere Nutbreite haben, als die übrigen Nuten des weichmagnetischen Kerns. Dabei wird also ein Teil des Phasenversatzes zwischen dem Magnetfeld des Primärteils und dem Magnetfeld des Sekundärteils durch eine Verbreiterung der Grenznuten realisiert. Bei der Herstellung des Primärteils beginnt und endet die Bewicklung der Sektoren jeweils in den Grenznuten, die einen im Vergleich zu den übrigen Nuten breiteren Nutraum aufweisen. In vorteilhafter Weise entfällt dadurch ein zusätzlicher Aufwand für das Bewickeln des letzten Zahns.

Zweckmäßigerweise entspricht die Anzahl der Grenz-Nuten der Anzahl der elektrischen Phasen der Einzelpolwicklung oder dem Doppelten dieser Anzahl. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform für elektrische Maschinen mit hohen Polzahlen.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie eine Einzelpolwicklung und einem weichmagnetischen Kern hat, der Zähne aufweist, zwischen denen Nuten gebildet sind, die mit Wicklungsspulen der Einzelpolwicklung bewickelt sind, dass die Zähne an den Axialenden der Nuten Kanten aufweisen, über welche Spulendrähte der Wicklungsspulen geführt sind, dass zwischen den Wicklungsspulen und dem weichmagnetischen Kern eine elektrische Isolationsschicht angeordnet ist, und dass die elektrische Isolationsschicht wenigstens einer Wicklungsspule im Bereich der Kanten des dieser Wicklungsspule zugeordneten Zahns eine größere Wandstärke aufweist als in einem von den Kanten beabstandeten, im Inneren der die Wicklungsspule aufnehmenden Nuten befindlichen Bereich der Isolationsschicht.

In vorteilhafter Weise weist die Isolationsschicht also an den Kanten des weichmagnetischen Kerns eine größere Dicke auf als im Inneren der Nut, so dass der Nutquerschnitt durch die Isolationsschicht praktisch nicht verengt wird. Gegenüber einem weichmagnetische Kern, dessen Isolationsschicht eine konstante Wandstärke aufweist, ist bei nahezu gleichem Querschnitt für den magnetischen Fluss der für die Wicklung nutzbare Nutquerschnitt erhöht. Somit kann die elektrische Maschine bei gleicher Baugröße eine höhere Leistung aufweisen. Dennoch weist die Maschine an den mechanisch hochbelasteten Polkanten eine ausreichende Wandstärke der Isolationsschicht auf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat der weichmagnetische Körper im Bereich der Kanten der Zähne Rundungen, Anphasungen, Stufen und/oder Absätze, wobei die Stufen und/oder Absätze vorzugsweise durch unterschiedliche Abmessungen aufweisende Schichten eines Blechpakets gebildet sind. Im Bereich der Abstufung des Blechschnitts kann dann Wandstärke der Isolationsschicht entsprechend erhöht sein, ohne dass dadurch der freie Nutquerschnitt eingeengt ist.

Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass die Wandstärke der elektrischen Isolationsschicht in dem von den Kanten beabstandeten, im Inneren der Nut befindlichen Bereich auf Null reduziert ist. Der Nutraum kann dann noch besser mit der Wicklung gefüllt werden. Diese Ausführungsform kann vor allem bei Niedervolt-Maschinen vorgesehen sein.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an den quer zur Längserstreckung der Nuten verlaufenden Stirnseiten der Zähne Isolationsscheiben angeordnet, die sich zumindest in den Bereich der Kanten erstrecken. Das Primärteil ist dann kostengünstig herstellbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der weichmagnetischen Kern mit der Isolationsschicht umspritzt. Dabei wird die Isolationsschicht im Bereich der Nutwand sehr dünn auf den beispielsweise als Statorblechpaket ausgebildeten weichmagnetischen Kern aufgetragen, beispielsweise mit einer Wandstärke von wenigen Hundertstel Millimetern..

Überkreuzungen der Wicklungsdrähte können dadurch sicher vermieden werden, dass die Isolationsschicht im Bereich der Kanten der Zähne Einformungen aufweist, in denen die Spulendrähte der Wicklungsspulen geführt sind. Die im Bereich der Kanten vergrößerte Schichtdicke der Isolationsschicht wird also für die Einformungen genutzt. Diese gewährleisten eine exakte Positionierung der ersten Spulenlage, so dass eine eventuelle zweite Spulenlagen eine definierte Auflage vorfindet. Beim Wickeln werden vorzugsweise abwechselnd Windungen der ersten und zweiten Lage gewickelt. Der Abstand der Windungen der ersten Lage nimmt mit abnehmendem Radius zu, wodurch die Windungen der zweiten Lage tiefer in die Lücken der ersten Lage rutschen und ein trapezförmiger Spulenquerschnitt entsteht.

Vorteilhaft ist, wenn zumindest im Bereich der Stirnseiten der Zähne die den Wicklungsspulen zugewandte Oberfläche der Isolationsschicht eine Reliefstruktur aufweist, die eine Negativform der daran angrenzenden Bereiche der Wicklungsspulen ist. Dadurch ergibt sich auch an den Stirnkopfseiten eine saubere überkreuzungsfreie und reproduzierbare Verlegung der Windungen. Die Reliefstruktur kann Schrägen oder Rampen aufweisen, die beim Bewickeln den Lagenwechsel unterstützen.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern und eine Wicklung aufweist, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet sind, und dass die Permanentmagnete zur Lagefixierung bei ihrer Montage an dem Jochteil Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen, die jeweils von dem in Bewegungsrichtung vorderen und dem in Bewegungsrichtung hinteren Ende des Permanentmagnets beabstandet sind.

In vorteilhafter Weise können die Permanentmagnete bei ihrer Montage an dem Jochteil mit Hilfe der Vorsprünge und/oder Vertiefungen an zu den Vorsprüngen passenden Aufnahmevertiefungen und/oder zu den Vertiefungen passenden Erhebungen einer Montagevorrichtung positioniert und damit in eine definierte, durch die Anordnung der Aufnahmevertiefungen und/oder Erhebungen vorbestimmte Lage relativ zueinander gebracht werden. Durch diese Ausrichtung der Permanentmagnete wird der Einfluss von Toleranzen, welche die Permanentmagnete insbesondere in ihrer in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil orientierten Abmessung (Breite) aufweisen, auf die Lage, welche die Permanentmagnete relativ zueinander haben, wesentlich reduziert. Derartige Toleranzen sind nämlich bei als Sinterteile hergestellten Permanentmagneten praktisch immer vorhanden und können nur durch zeitaufwendiges und teueres Beschleifen der Permanentmagnete beseitigt werden. Die elektrische Maschine ermöglicht also trotz der vorhandenen Breitentoleranzen der Permanentmagnete eine hohe Positioniergenauigkeit der Permanentmagnete. Dadurch wird insbesondere bei elektrischen Maschinen mit hoher Polzahl eine unsymmetrische magnetische Durchflutung des Sekundärteils vermieden. Außerdem ist es möglich, die Permanentmagnete direkt zur Erfassung der Relativposition von Primär- und Sekundärteil zu nutzen, wodurch der Bauraum und die Kosten für eine separate Sensorik eingespart werden kann. Aufgrund der exakten Lage der Permanentmagnete werden bei bürstenlosen Maschen Fehler bei der Stromkommutierung weitestgehend vermieden.

Vorteilhaft ist, wenn der wenigstens eine Vorsprung und/oder die wenigstens eine Vertiefung in Bewegungsrichtung etwa mittig an dem Permanent angeordnet ist. Dadurch kann der Einfluss der Breitentoleranz der Permanentmagnete auf den maximalen Lagefehler an den Rändern der Permanentmagnete etwa halbiert werden.

Zweckmäßigerweise ist die Vertiefung an der dem Primärteil zugewandten Seite der Permanentmagnete vorgesehen, wobei die Vertiefung vorzugsweise als eine sich quer zur Bewegungsrichtung erstreckende Rille ausgebildet. Bei der Montage der Permanentmagnete an dem weichmagnetischen Jochteil kann dann an der dem Jochteil gegenüberliegenden Seite der Permanentmagnete eine Montagevorrichtung angeordnet werden, die Vorsprüngen passenden Aufnahmevertiefungen und/oder zu den Vertiefungen passenden Erhebungen aufweist, die in Gebrauchsstellung jeweils formschlüssig ineinander greifen. Es ist aber auch denkbar, dass die Vorsprünge und/oder Vertiefungen an den in Axialrichtung weisenden Stirnseiten der Permanentmagnete angeordnet sind. Vorzugsweise wird zwischen den Permanentmagneten und der Montagevorrichtung eine dünne Folie eingelegt, die einerseits als Trennfolie beim Einbringen einer Klebemasse zum Befestigen der Permanentmagnete an dem Jochteil dient und andererseits nach dem Verfestigen der Klebemasse als Korrosionsschutz auf den Permanentmagneten verbleibt. Die Folie ist vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet kann eine Dicke von 0,012 mm bis 0,05 mm aufweisen. Sei kann faserverstärkt ausgeführt sein.

Vorteilhaft ist, wenn das Jochteil als ringförmiges Joch ausgebildet ist, wenn die einander zugewandten Flächen einerseits des Jochteils und andererseits der Permanentmagnete jeweils etwa zylindrisch ausgebildet sind, und wenn die Krümmungsradien der zylindrischen Flächen der Permanentmagnete derart voneinander abweichen, dass zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten jeweils mindestens ein sichelförmiger Klebespalt gebildet ist. Entlang des sichelförmigen Klebespalts verändert sich die Klebespaltweite kontinuierlich, wobei an mindestens einer oder sogar an mehreren Stellen gleichzeitig der Klebespalt eine für die Festigkeit der Klebeverbindung optimale Spaltweite aufweist. An der Stelle oder den Stellen, an welcher der sichelförmige Klebespalt eine kleine Spaltweite aufweist, härtet der Klebstoff am schnellsten aus, so dass die Maschine bereits kurz nach ihrer Fertigung in Betrieb genommen werden kann. An der Stelle, an welcher der sichelförmige Klebespalt seine größte Spaltweite aufweist, ergibt sich, wenn der Klebstoff nach langer Betriebszeit der Maschine an den Stellen mit geringer Spaltweite einmal spröde werden sollte, noch eine sichere Klebeverbindung. Somit ist über die gesamte Lebensdauer der Maschine jeweils an mindestens einer Stelle eine sichere Klebeverbindung vorhanden.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern und eine Wicklung aufweist, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet und über eine Klebeschicht mit dem Jochteil verbunden sind, dass einander zugewandte Oberflächenbereiche der Permanentmagnete einerseits und des Jochteils andererseits jeweils in ihrer Formgebung etwa einander entsprechen, und dass die Permanentmagnete jeweils über ihren gesamten, dem Jochteil zugewandten Oberflächenbereich von dem Jochteil beabstandet sind.

Es wird also über die gesamte, dem Jochteil zugewandte Oberfläche der Permanentmagnete ein geeigneter Klebespalt eingehalten, was eine sichere Klebeverbindung ermöglicht. Dadurch kann auf teuere Bandagen oder Hülsen zur Sicherung der Magnete verzichtet und damit ein kleine Luftspaltweite zwischen Primärteil und Sekundärteil und somit eine hohe Leistungsdichte erzielt werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass sie ein Primärteil und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil hat, dass das Primärteil einen weichmagnetischen Kern und eine Wicklung aufweist, dass das Sekundärteil eine Folge von mit dem Primärteil magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil in Bewegungsrichtung der Relativbewegung von Primär- und Sekundärteil zueinander versetzt angeordnet und über eine Klebeschicht derart mit dem Jochteil verbunden sind, dass in Bewegungsrichtung zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Permanentmagnete durch Pollücken voneinander beabstandet sind, dass die Permanentmagnete an ihrer dem Primärteil zugewandten Oberfläche eine sich in Bewegungsrichtung über mehrere Permanentmagnete erstreckende Beschichtung aufweisen, dass die Beschichtung Stege oder dergleichen Vorsprünge hat, die derart in die Pollücken eingreifen, dass sie an den Enden der Permanentmagnete zur Anlage kommen, und dass sich die Vorsprünge, jeweils ausgehend von ihrem Fuß zu ihrer am weitesten vorstehenden Stelle, verjüngen.

In vorteilhafter Weise sind die Permanentmagnete dadurch jeweils etwa mittig zwischen den Vorsprüngen an der Beschichtung zentriert, so dass die Permanentmagnete auch dann, wenn sie Breitentoleranzen aufweisen, exakt an dem Jochteil positioniert sein. Die elektrische Maschine ermöglicht deshalb, auch wenn sie eine hohe Polzahl hat, eine symmetrische magnetische Durchflutung des Sekundärteils. Aufgrund der exakten Positionierung können die Permanentmagnete direkt zur Erfassung der Relativposition von Primär- und Sekundärteil genutzt werden.

Vorteilhaft ist, wenn die Vorsprünge den Enden der Permanentmagnete zugewandte Schrägflächen aufweisen, und wenn der Steigungswinkel der Schrägflächen zwischen 5° und 40° beträgt. Dabei ist es sogar möglich, dass der Steigungswinkel der Schrägflächen, jeweils ausgehend vom Fuß der Schrägfläche zu der am weitesten vorstehenden Stelle, zumindest bereichsweise vorzugsweise kontinuierlich zunimmt. Die Permanentmagnete können dann bei ihrer Montage an dem Jochteil noch genauer zwischen den Vorsprüngen positioniert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Maschine als rotierende elektrische Maschine ausgebildet ist, wobei die Beschichtung hülsenförmig über sämtliche in Umfangsrichtung des Sekundärteils zueinander versetzte Permanentmagnete umläuft. Die Beschichtung kann dann außer als Positionierhilfe beim Positionieren der Permanentmagnete bei der Montage auch als Korrosionsschutz für die Permanentmagnete dienen. Darüber hinaus kann die Beschichtung auch noch die Funktion eines Fanglagers übernehmen. Die Beschichtung besteht dazu vorzugsweise aus einem Kunststoff mit gegenüber den Sintermagneten wesentlich günstigeren Abriebeigenschaften. Durch die Beschichtung führt eine kuzzeitig – z.B. durch einen Stoß – auftretende Verformung zu einer wesentlich geringeren Beschädigung von Primär- und/oder Sekundärteil.

Bezüglich der Vorrichtung zur Herstellung eines eine Folge von auf einem weichmagnetischen Jochteil angeordneten Permanentmagneten aufweisenden Sekundärteils für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Synchronmaschine, wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Halterung mit Befestigungsstellen für die Permanentmagnete aufweist, an denen diese in einem vorgegebenen Polteilungsraster relativ zueinander fixierbar sind, dass die Halterung zum Positionieren der daran fixierten Permanentmagnete an dem Jochteil relativ zu diesem bewegbar ist, dass in einem Wandungsbereich der Halterung Magnetelemente vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass sie jeweils beidseits der einzelnen Befestigungsstellen im Bereich von zwischen den Befestigungsstellen angeordneten Pollücken Magnetfelder erzeugen, die derart orientiert sind, dass sie zumindest eine entgegengesetzt zu einem in den Pollücken vorhandenen magnetischen Streufeld der Permanentmagnete orientierte Komponente aufweisen.

Durch die mittels der Magnetelemente in den Pollücken erzeugten, entgegengesetzt zu den magnetischen Streufeldern der Permanentmagnete orientierten magnetischen Gegenfelder werden die Permanentmagnete bei ihrer Positionierung an den Befestigungsstellen durch magnetische Kräfte jeweils zwischen den Gegenfeldern von zwei zueinander benachbarten Magnetelementen zentriert und in eine definierte Lage gebracht. Dabei wirkt das Gegenfeld abstoßend auf die beiden jeweils benachbart nebeneinander angeordnete Permanentmagnete und hebt so die Kraftwirkung der Streufelder zwischen den einander zugewandten Enden der Permanentmagnete auf. Anstatt voneinander angezogen zu werden, wirkt auf die benachbarten Permanentmagnete hierdurch eine Kraft, die sie in Erstreckungsrichtung des Jochteils auseinander drückt. In vorteilhafter Weise erfolgt diese Zentrierung der Permanentmagnete an den Befestigungsstellen weitestgehend unabhängig von Maßtoleranzen der Permanentmagnete. Die Permanentmagnete werden mittels einer Haltekraft an der Halterung fixiert. Die Haltekraft kann durch mechanische Greifer oder durch Unterdruck (Saugstellen) erzeugt werden. Die Haltekraft ist so bemessen, dass sie größer ist als die Anziehungskraft zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten, so dass die Permanentmagnete, wenn sie zusammen mit der Halterung an dem Jochteil positioniert sind, weiterhin an der Halterung bleiben und an diese angezogen werden. Dabei sind die Permanentmagnete von dem Jochteil beabstandet, so dass sich zwischen den Permanentmagneten und dem Jochteil ein Spalt gebildet ist, in den zum Befestigen der Permanentmagnete an dem Jochteil Klebstoff eingefüllt wird. Der Klebespalt zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten weist vorzugsweise eine lichte Weite zwischen 0,05 und 0,15 mm auf und kann bei kleinen Motoren auch zwischen 0,02 und 0,05 mm liegen.

Vorteilhaft ist, wenn die Magnetelemente jeweils mindestens ein Permanentmagnetelement und wenigstens zwei von dessen magnetischem Fluss durchsetzte weichmagnetische Sammelelemente aufweisen, wenn die Sammelelemente jeweils mit ihrem einen Ende einem Magnetpol des Permanentmagnetelements und mit ihrem anderen Ende einer Pollücke zugewandt sind, und wenn das jeweils der Pollücke zugewandte Ende der Sammelelemente einen kleineren Querschnitt aufweist als das dem Pol des Permanentmagnetelements zugewandte Ende. Die Sammelelemente sind dann an ihrem der Pollücke zugewandten Ende aufgrund ihres dort reduzierten Querschnitts magnetisch gesättigt, wodurch das Austreten des magnetischen Gegenfelds aus der Halterung unterstützt wird.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Halterung zum magnetischen Fixieren der Permanentmagnete an den Befestigungsstellen wenigstens einen Elektromagneten aufweist. Dabei kann eine Erregerspule außerhalb eines als Jochring ausgebildeten Jochteils angeordnet sein, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Jochring in die Sättigung treibt, wodurch dieses außen erzeugte Magnetfeld auch ein Feld innerhalb des Jochrings erzeugt, welches derart orientiert ist, dass die Permanentmagnete von dem Jochring abgestoßen und gegen die Halterung gedrückt werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Erregerspule an der Halterung angeordnet ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das derart orientiert ist, dass die Permanentmagnete an die Halterung angezogen werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform, bei welcher die Erregerspule des Elektromagnets an der Halterung angeordnet ist, weist der Elektromagnet wenigstens einen weichmagnetischen Klauenpolkörper auf, der mit seinen Klauenpolen den Befestigungsstellen zugewandt ist, wobei die Magnetelemente jeweils zwischen zwei zueinander benachbarten Klauenpolen angeordnet sind. Somit ergibt sich eine einfach aufgebaute Vorrichtung bei der einer Mehrzahl von Permanentmagneten ein gemeinsamer Elektromagnet zugeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist, wenn zwischen den weichmagnetischen Klauenpolkörpern ein Leiterring zur Induktion eines den Klauenpolkörper durchsetzenden Magnetfeldes angeordnet ist. Der Elektromagnet weist dann einen besonders einfachen Aufbau auf. Durch die beim Bestromen des Leiterrings auftretende Verlustwärme kann das Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs in dem Klebespalt beschleunigt werden.

Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines eine Folge von auf einem weichmagnetischen Jochteil angeordneten Permanentmagneten aufweisenden Sekundärteils für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Synchronmaschine, wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Permanentmagnete an einer Halterung in einem Polteilungsraster relativ zueinander positioniert und durch Aufbringen von Haltekräften derart an die Halterung angedrückt werden, dass sie in ihrer Lage relativ zu der Halterung fixiert sind, dass die Halterung mit den daran angeordneten Permanentmagneten danach an dem Jochteil positioniert wird, dass in einen zwischen dem Jochteil und den Permanentmagneten gebildeten Freiraum Klebstoff zum Befestigen der Permanentmagnete an dem Jochteil eingefüllt wird, und dass nach dem Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs die Haltekräfte zurückgenommen werden und die Halterung von dem Jochteil entfernt wird.

Dadurch kann auf einfache Weise über die gesamte, dem Jochteil zugewandte Oberfläche der Permanentmagnete ein Klebespalt erreicht werden, was eine sichere Klebeverbindung ermöglicht. Dadurch kann auf teuere Bandagen oder Hülsen zur Sicherung der Magnete verzichtet und damit ein kleine Luftspaltweite zwischen Primärteil und Sekundärteil und somit eine hohe Leistungsdichte erzielt werden.

Vorteilhaft ist, wenn die Kraft durch ein magnetisches Feld hervorgerufen wird, das durch einen elektrischen Strom erzeugt wird. Das Verfahren ist dann noch einfacher durchführbar. Dabei ist es sogar möglich, dass durch den elektrischen Strom Wärme erzeugt wird, die den Klebstoff erwärmt und damit das Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs beschleunigt.

Zweckmäßigerweise wird zwischen der Halterung und den Permanentmagneten eine Distanzschicht angeordnet, wobei die Permanentmagnete durch Aufbringen der Haltekräfte indirekt über die Distanzschicht an die Halterung angedrückt werden, wobei der Klebstoff derart in den Freiraum eingebracht wird, dass er mit der Distanzschicht in Berührung gerät, und wobei nach dem Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs die Halterung von der Distanzschicht entfernt wird, so dass die Distanzschicht als Beschichtung auf den Permanentmagneten verbleibt. Durch die Distanzschicht wird ein Kontakt des Klebstoffs mit der Halterung zu verlässig vermieden. Die Halterung lässt sich dadurch nach dem Verfestigen des Klebstoffs leicht von dem Sekundärteil trennen. Die auf den Permanentmagneten verbleibende Distanzschicht schützt die Permanentmagnete vor Korrosion.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich der elektrischen Maschine auch dadurch gelöst werden, dass die elektrische Maschine als bürstenlose elektrische Maschine ausgebildet ist, die ein Primärteil, ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil und eine Ansteuereinrichtung, die über eine Endstufe mit einer Wicklung des Primärteils verbunden ist, sowie eine ein Steckkupplungsteil und eine ein dazu passendes Gegensteckkupplungsteil aufweisende elektrische Steckverbindung hat, wobei das Steckkupplungsteil mit Stromversorgungsleitungen verbundene elektrische Kontaktelemente aufweist, die in Verbindungsstellung mit der Endstufe verbundene Gegenkontaktelemente des Gegensteckkupplungsteils kontaktieren, wobei das Gegensteckkupplungsteil ein Gehäuseteil aufweist, an dem die Gegenkontaktelemente angeordnet sind, und wobei die Ansteuereinrichtung und die Endstufe als Einlegeteil in den Werkstoff des Gehäuseteils eingegossen sind.

In vorteilhafter Weise kann durch die Integration der Ansteuereinrichtung und der Endstufe in das vorzugsweise als Spritzgussteil ausgebildete Gehäuseteil des Gegensteckkupplungsteils auf ein separates Elektronikgehäuse verzichtet und somit Bauraum und Herstellungsaufwand eingespart werden. Die elektrischen Leiter, welche die Gegenkontaktelemente, die Ansteuereinrichtung, die Endstufe und die Wicklung miteinander verbinden, können miteinander verschweißt und/oder verlötet sein, so dass außer der Steckverbindung keine weitere lösbare elektrische Verbindung zwischen einer für den Betrieb der elektrischen Maschine vorgesehenen Stromversorgung, wie zum Beispiel einem Akkumulator, benötigt wird. Die Anzahl der lösbaren Kontakte und die hierdurch erzeugten Übergangswiderstände und Verlustleistungen ist also minimiert. Bei einer zum Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehenen, als Antriebsmotor ausgebildeten elektrischen Maschine beispielsweise zum Betätigen einer Kupplung oder eines Schaltgetriebes wird das Bordnetz des Kraftfahrzeugs entlastet und die Zuverlässigkeit des Systems erhöht. Mit einem verminderten Zuleitungswiderstand steigt die am Motor verfügbare Spannung, wodurch mit einer größeren Motorkonstante die Ströme gesenkt werden können.

Vorteilhaft ist, wenn in den Werkstoff des Gehäuseteils ein Regler für die elektrische Maschine eingegossen ist, der vorzugsweise über elektrische Kontaktelemente mit einer übergeordneten Steuerung verbindbar ist. Die elektrische Maschine ermöglicht dann noch kompaktere Abmessungen. Über die elektrischen Kontaktelemente können mechanische Zustandsgrößen und/oder Diagnoseinformationen zwischen dem Regler, der Auswerteelektronik und der über geordneten Steuerung ausgetauscht werden. Die Integration des Reglers in das Gehäuseteils ermöglicht eine hohe Regelgeschwindigkeit, da die Signalübertragungsrate zwischen einem Positionssensor zur Erfassung der Lage des Sekundärteils relativ zu dem Primärteil, einem Strommesssensor, dem Regler, der Ansteuereinrichtung und/oder der Endstufe nicht durch die Zwischenschaltung einer Schnittstelle begrenzt ist. Bei einer elektrischen Maschine mit pulsweitenmodulierter Ansteuerung der Endstufe kann das Pulsweiten-Modulationssignal wesentlich schneller auf Regelabweichungen eines Positionsmesssignals oder eines Strommesssignals reagieren. Stromspitzen oder starke Stromschwankungen und daraus resultierende Verluste werden vermieden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in den Werkstoff des Gehäuseteils ein mit seinem seinen elektrischen Anschlüssen direkt oder indirekt über wenigstens ein elektrisches Bauelement mit den Gegenkontaktelementen verbundener Stütz- oder Glättungskondensator eingegossen ist. Die elektrische Maschine kann dann noch kompaktere Abmessungen aufweisen.

Vorteilhaft ist, wenn die Endstufe Halbleiterschalter zum Ansteuern der Wicklung aufweist, die in mindestens ein Halbleitersubstrat integriert sind, wenn das mindestens eine Halbleitersubstrat und/oder wenigstens ein die Ansteuereinrichtung aufweisender Halbleiterchip direkt auf einem Keramiksubstrat angeordnet ist, und wenn das Keramiksubstrat flächig mit einem metallischen Wärmeableitkörper verbunden ist. Die Endstufe und die Ansteuereinrichtung bilden dabei ein kompaktes Hybridmodul. In Hybridtechnik wird ein niedriger Wärmewiderstand zwischen den Halbleiterschaltern als Wärmequelle und dem Wärmeableitkörper als Wärmesenke ermöglicht. Die gute Wärmeabführung führt zu einer niedrigen Temperaturdifferenz zwischen den Halbleiterschaltern und der Umgebung und ermöglicht hierdurch die Anordnung von Halbleitern in Umgebungen mit vergleichsweise hohen Temperaturen.

Zur Kommunikation der in das Hybridmodul integrierten elektronischen Komponenten mit weiteren Systemkomponenten kann eine digitale Busleitung vorgesehen sein. Die Ansteuereinrichtung kann einen Logikbaustein aufweisen, der alle für den Betrieb der elektrischen Maschine benötigten Logikfunktionen, wie z.B. die Erzeugung von Kommutierungssignalen, die Sensorsignalauswertung, Schutzfunktionen, und/oder eine Kommunikationsschnittstelle, sowie die interne Spannungsversorgung auf einem Mikrochip oder in einem Multichipeinheit enthält.

Vorteilhaft ist, wenn auf dem Keramiksubstrat Leiterbahnen zum Verbinden der Halbleiterschalter mit den Gegenkontaktelementen und/oder Wicklungsdrähten der Wicklung angeordnet sind, und wenn die Leiterbahnen mit den Gegenkontaktelementen einstückig ausgebildet und/oder mit den Gegenkontaktelementen und/oder den Wicklungsdrähten verschweißt und/oder verlötet sind. Dadurch wird ein niedriger elektrischer Widerstand der Verbindungsleitungen ermöglicht.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Halbleiterschalter und/oder der wenigstens eine die Ansteuereinrichtung aufweisende Halbleiterchip über eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Schicht flächig mit dem metallischen Wärmeableitkörper verbunden sind, wobei die Leiterbahnen zum Verbinden der Halbleiterschalter mit den Gegenkontaktelementen und/oder den Wicklungsdrähten durch ein Stanzgitter gebildet sind. Als elektrisch isolierende Schicht ist dabei vorzugsweise eine dünne Kunststofffolie vorgesehen. Dadurch kann ein relativ teueres Keramiksubstrat als Träger eingespart werden. Abschnitte der Leiterbahnen des Stanzgitters können auf der Stromversorgungsseite direkt die Gegenkontaktelemente des Gegensteckkupplungsteils bilden und auf der Motorseite können die Leiterbahnen direkt mit den Wicklungsenden der Wicklung verbunden sein.

Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Steckkupplungsteil und dem Gegensteckkupplungsteil wenigstens eine Dichtung angeordnet, wobei Fügestellen zwischen den Leiterbahnen und den Wicklungsdrähten der Wicklung hinter dieser Dichtung angeordnet sind. Die Fügestellen sind dann bei in Verbindungsstellung befindlicher Steckverbindung gegen Feuchtigkeit geschützt, sind aber dennoch bei von dem Steckkupplungsteil getrenntem Gegensteckkupplungsteil beispielsweise zu Diagnosezwecken gut zugänglich.

Wenn die Betriebstemperatur des Halbleiterchips der Ansteuereinrichtung deutlich unterhalb der Maximaltemperatur der Halbleiterschalter der Endstufe liegt, kann das wenigstens eine Halbleitersubstrat mit einem ersten Wärmeableitkörper und der mindestens eine Halbleiterchip mit einem zweiten Wärmeableitkörper verbunden sein, wobei diese Wärmeableitkörper vorzugsweise durch den Werkstoff des Gehäuseteils thermisch gegeneinander isoliert sind. Die Verbindung zwischen der Ansteuereinrichtung und der Endstufe kann über Stifte oder eine flexible Leiterplatte erfolgen, wobei die Ansteuereinrichtung und die Endstufe ganz oder teilweise übereinander gestapelt sein können. Der Wärmeableitkörper der Ansteuereinrichtung weist eine kleinere maximale Temperaturdifferenz zur Umgebung auf als der Wärmeableitkörper der Endstufe.

Vorteilhaft ist, wenn wenigstens ein Wärmeableitkörper zur direkten Wärmeabgabe an die Umgebung einen vom Primärteil abweisenden, außenseitig an dem Gehäuseteil angeordneten Oberflächenbereich aufweist. Dabei kann das aus der Ansteuereinrichtung, der Endstufe und gegebenenfalls dem Regler gebildete Ansteuermodul gegenüber einem Teil der elektrischen Maschine, das vom Primärteil erwärmt wird, durch einen temperaturstabilen Kunststoff thermisch isoliert und trotzdem mechanisch stabil an dem Teil angebunden sein.

Die das Primärteil kontaktierende Fläche des Gegensteckkupplungsteils ist vorzugsweise derart rotationssymmetrisch ausgebildet, dass der außerhalb des Primärteils liegende Teil des Gegensteckkupplungsteils, bei der Fertigung der elektrischen Maschine je nach verfügbarem Bauraum in unterschiedlichen Stellungen vorzugsweise tangential zum Umfang des Primärteils angeordnet werden kann. Durch diese variable Befestigung des Gegensteckkupplungsteils am Primärteil bzw. an dessen Gehäuse können auf einfache Weise an unterschiedliche Bauräume angepasste elektrische Maschinen bereitgestellt werden. Ein weiterer Freiheitsgrad bei der Anordnung des Gegensteckkupplungsteils am Primärteil kann dadurch erreicht werden, dass der Bereich des Kunststoffteils, der die Anschlussfläche zum Primärteil bildet, in axiale Richtung spiegelsymmetrisch ausgestaltet ist. Damit können baugleiche kunststoffumspritzte Ansteuermodule sowohl an der Abtriebsseite (A-Seite) als auch an der gegenüberliegenden B-Seite des Primärteils angeordnet werden.

Der Stütz- oder Glättungskondensator ist das mit Abstand größte Bauelement der Endstufe und erfordert – besonders in Anwendungen mit hoher Schwingbelastung – eine stabile Befestigung. Diese wird gewährleistet, indem das Sekundärteil als Rotor mit einer Hohlwelle ausgebildet ist, und indem zumindest ein Teilbereich des Stütz- oder Glättungskondensators in der Hohlwelle angeordnet ist. Die Lagerung des Rotors weist vorzugsweise auf der Abtriebseite ein Vierpunktlager oder ein doppeltes Schulterlager auf. Gekühlt werden kann der Kondensator durch einen Kontakt zu einem an dem von der Abtriebsseite entfernten Ende angeordneten B-seitigen Motorschild, das auch als Kühlsenke für die übrigen in den Werkstoff des Gehäuseteils eingegossen elektrischen Bauelemente dienen kann und vorzugsweise thermisch von wärmeren Teilen der elektrischen Maschine entkoppelt ist. Hierzu kann bei der Herstellung einer Metallscheibe des Motorschilds im Zentrum vorzugsweise ein kleines Loch ausgestanzt und anschließend mit zusätzlich mit sternförmige Einschnitten die Öffnung durch Umformen vergrößert werden. Der Kondensator kann an dieser Öffnung durch einen Presssitz befestigt sein, wodurch ein guter thermischer Kontakt zwischen Kondensator und Motorschild entsteht.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Sekundärteil als Rotor mit einer Hohlwelle ausgebildet, wobei zumindest ein Teilbereich des Steckkupplungsteils in die Hohlwelle eingreift, und wobei der Glättungskondensator vorzugsweise etwa parallel zur Rotationsachse des Rotors am Umfang des Primärteils angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist vorzugsweise bei elektrischen Maschinen mit kleinem Rotordurchmesser vorgesehen.

Der Glättungskondensator, die Ansteuereinrichtung, der Regler und/oder das Steckkupplungsteil sind vorteilhaft am Umfang des Primärteils in Umfangsrichtung des Primärteils zueinander versetzt nebeneinander angeordnet. Dabei können die Stromversorgungsleitungen tangential vom Primärteil weggeführt sein. Hierdurch wird eine kompakte Baugröße erreicht und am Umfang des Primärteil kann eine Zugentlastung für die Stromversorgungsleitungen vorgesehen sein.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt entlang der Rotationsachse einer elektrischen Maschine,
2 einen Querschnitt durch die in 1 gezeigte elektrische Maschine,
3 einen Längsschnitt durch eine elektrischen Maschine mit einem topfförmigen Rotor,
4 einen Querschnitt durch die in 3 gezeigte elektrische Maschine,
5 eine Ausschnittvergrößerung zu 2, welche einen Wickelkopfbereich des Primärteils der elektrischen Maschine zeigt,
6 eine Stirnseitenansicht des Primärteils eines 20-poligen Außenläufermotors,
7 bis 9 Teilansichten eines Primärteils einer elektrischen Maschine in schnittbildlicher Darstellung, wobei ein Wickelkopf mit einem daran angeordneten Wickelkopfkörper erkennbar ist,
10 einen Längsschnitt durch einen Wickelkopfkörper für einen Linearmotor auf der Höhe von Durchtrittslochungen für Drahtenden von Wicklungsspulen,
11 und 12 einen Querschnitt durch einen Greifer zum Positionieren eines Spulenendes einer Wicklung einer elektrischen Maschine bei der Fertigung der Maschine,
13 das Positionieren der Spulenenden eine Wicklung einer elektrischen Maschine mittels Greifern,
14 eine Teilansicht eines Primärteils einer elektrischen Maschine der Fertigung der Maschine in schnittbildlicher Darstellung, wobei ein Wickelkopfkörper auf die Stirnseite eines eine Wicklung tragenden weichmagnetischen Kern aufgesteckt wird,
15 einen Querschnitt durch einen aus dem Stand der Technik bekannten vierpoligen Elektromotor,
16 einen Längsschnitt durch den in 15 gezeigten Elektromotor,
17 einen Querschnitt durch einen Elektromotor, der die gleiche Leistung wie der in 15 und 16 gezeigte Elektromotor aufweist, bei dem jedoch das Massenträgheitsmoment des Rotors auf die Hälfte reduziert ist,
18 einen Längsschnitt durch den in 17 gezeigten Elektromotor,
19 eine graphische Darstellung einer magnetischen Kennlinie einer elektrischen Maschine, wobei auf der Abszisse die magnetische Feldstärke und auf der Ordinate das Verhältnis der magnetischen Flussdichte zur Remanenzflussdichte der Permanentmagnete des Sekundärteils der elektrischen Maschine in Prozent aufgetragen ist,
20 einen Querschnitt durch einen als Innenläufer ausgebildeten Elektromotor, wobei ein Jochring des Rotors über scheibenförmige Halteteile mit einer Motorwelle verbunden ist,
21 einen Längsschnitt durch den in 20 gezeigten Elektromotor,
22 einen Querschnitt durch einen Elektromotor, dessen Jochring über ein in Spritzgusstechnik hergestelltes Halteteil mit der Motorwelle verbunden ist,
23 einen Längsschnitt durch den in 22 gezeigten Elektromotor,
24 einen Querschnitt durch einen als Innenläufer ausgebildeten Elektromotor, dessen Jochring über Klauen aufweisende Halteteile mit einer Motorwelle verbunden ist,
25 einen Längsschnitt durch den in 24 gezeigten Elektromotor,
26 eine Aufsicht auf ein Blechstanzteil zur Herstellung eines zum Verbinden eines Jochrings mit einer Welle einer elektrischen Maschine vorgesehenen Halteteils,
27 einen Querschnitt durch ein aus dem in 26 gezeigten Blechstanzteil hergestellten Halteteil,
28 einen Querschnitt durch das in 27 gezeigte Halteteil,
29 einen Querschnitt durch einen Linearmotor,
30 einen Längsschnitt durch den in 29 gezeigten Linearmotor, und
31 eine Aufsicht auf das Sekundärteil des Linearmotors.
32 einen Querschnitt durch einen Außenläufer mit Riemenantrieb,
33 einen Längsschnitt durch den in 32 gezeigten Außenläufer,
34 einen Querschnitt durch einen Jochring mit innenseitig daran angeordneten Permanent-Magnetsegmenten,
35 einen vergrößerte Darstellung des in 34 mit einem Kreis markierten Ausschnitts,
36 einen Querschnitt durch einen Jochring mit außenseitig daran angeordneten Permanent-Magnetsegmenten, wobei die magnetische Polarisierung der Magnetsegmente durch Pfeile angedeutet ist,
37 einen vergrößerte Darstellung des in 36 mit einem Kreis markierten Ausschnitts,
38 einen 60°-Ausschnitt aus einem Querschnitt durch einen aus dem Stand der Technik bekannten 12-poligen Stator einer elektrischen Maschine, wobei ein beim Bewickeln des Stators für eine Wickelnadel benötigter Raum kreuzschraffiert dargestellt ist,
39 einen 60°-Ausschnitt aus einem Querschnitt durch einen 12-poligen Stator einer elektrischen Maschine, wobei der Stator asymmetrische Polschuhe aufweist und wobei ein beim Bewickeln des Stators für eine Wickelnadel benötigter Raum kreuzschraffiert dargestellt ist,
40 eine Stirnkopfansicht eines Pols des Statorkerns, bei der die Wicklungsspule und ein daran angeordnetes Windungshalterungselement im Querschnitt dargestellt ist,
41 einen Querschnitt eines 20-poligen Elektromotors mit sechs einphasigen Sektoren, die asymmetrische Zähne aufweisen,
42 und 43 Teilquerschnitte durch ein Sekundärteil einer elektrischen Maschine, wobei ein mit dem Jochring der Maschine verklebtes Magnetsegment erkennbar ist,
44 eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine Folge von auf einem weichmagnetischen Jochteil angeordneten Permanentmagneten aufweisenden Sekundärteils für eine elektrische Maschine in Gebrauchsstellung,
45 einen vergrößerten Ausschnitt aus 44, der zwei eine Beschichtung aufweisende Magnetsegmente eines Sekundärteils einer elektrische Maschine zeigt,
46 einen Querschnitt durch einen Elektromotor, dessen Rotor eine Hohlwelle aufweist, in der ein in das Gehäuseteil Gegensteckkupplungsteils einer elektrischen Steckverbindung eingegossener Stützkondensators angeordnet ist,
47 einen Längsschnitt durch den in 46 gezeigten Elektromotor,
48 eine Aufsicht auf ein in Hybriddtechnik ausgebildetes Ansteuermodul für einen Elektromotor,
49 einen Querschnitt durch einen Elektromotor, der ein Ansteuermodul und einen Stützkondensator aufweist, die in das Gehäuseteil eines Gegensteckkupplungsteils eingegossenen sind, wobei das Ansteuermodul und der Stützkondensator am Außenumfang der Stators des Elektromotors angeordnet sind,
50 einen Längsschnitt durch den in 51 gezeigten Elektromotor,
51 einen Querschnitt durch einen Elektromotor, dessen Rotor eine Hohlwelle aufweist, in der ein in das Gehäuseteil Gegensteckkupplungsteils einer elektrischen Steckverbindung eingegossenes Ansteuermodul für den Elektromotor angeordnet ist,
52 einen Längsschnitt durch den in 53 gezeigten Elektromotor und
53 und 54 eine schematische Darstellung einer Betätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die mehrere elektrische Stellantriebe zum Betätigen eines Schaltgetriebes und einer Kupplung aufweist.
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete elektrische Maschine hat ein Primärteil 2 und ein relativ dazu bewegbares Sekundärteil 3. Das Primärteil 2 weist einen weichmagnetischen Kern 4 mit Nuten 5 auf, zwischen denen Zähne 6 gebildet sind. Der weichmagnetische Kern 4 trägt eine Einzelpolwicklung, die eine Anzahl von in den Nuten liegenden, die Zähne 6 umgrenzenden Wicklungsspulen 7 hat. Das Sekundärteil hat eine Anzahl von in Bewegungsrichtung zueinander versetzten Permanentmagneten 8, die mit dem Primärteil 2 zur Erzeugung einer in 2 durch einen Doppelpfeil Pf angedeuteten Relativbewegung zwischen Primärteil 2 und Sekun därteil 3 magnetisch zusammenwirken. Bei den Ausführungsbeispielen nach 1 bis 9, 13 bis 18, 20 bis 25, 32 bis 47 und 49 bis 52 ist die elektrische Maschine 1 als Rotationsmaschine ausgebildet, nämlich als Elektromotor. Bei dem in 29 bis 31 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 1 ein Linearantrieb. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ist das Sekundärteil 3 als Innenläufer mit einer Hohlwelle ausgebildet.
Wie in 1, 3 und 5 besonders gut erkennbar ist, weisen die Wicklungsspulen 7 Wickelköpfe 9 auf, die an den Stirnseiten des Kerns 4 aus den Nuten 5 herausragen. In 2 ist erkennbar, dass die in Bewegungsrichtung Pf der Relativbewegung von Primärteil 2 und Sekundärteil 3 zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Wickelköpfe 9 jeweils durch Zwischenräume 10 voneinander beabstandet sind. Dies wird dadurch erreicht, dass nur jeder zweite Zahn 6 des weichmagnetischen Kerns 4 bewickelt ist.
An den Stirnseiten des weichmagnetischen Kerns 4 ist zur Bildung von Wärmebrücken jeweils ein vorgefertigter, gut wärmeleitender Wickelkopfkörper 11 angeordnet, der den Wickelköpfen 9 zugewandte Aufnahmen 12 hat, in welche die Wickelköpfe 9 derart hineinragen, dass zwischen den Aufnahmen 12 befindliche Bereiche der Wickelkopfkörper 11 in die Zwischenräume 10 zwischen den Wickelköpfen 9 eingreifen. Durch diese Maßnahme kann die beim Bestromen der Einzelpolwicklung an den Wickelköpfen 9 auftretenden Verlustwärme über die Wickelkopfkörper 11 großflächig an die Umgebung abgeführt werden. Die zwischen den Aufnahmen 12 befindliche, am weitesten vorstehenden Bereiche der Wickelkopfkörper 11 liegen jeweils flächig an der ihnen zugewandten Stirnseite des weichmagnetischen Kerns 4 an. Dadurch wird auch zwischen dem weichmagnetische Kern 4 und dem Wickelkopfkörper 11 eine gute Wärmekopplung erreicht.
In axialer Verlängerung der unbewickelten Zähne 6 bildet der Wickelkopfkörper 11 jeweils eine radiale Strebe aus, wodurch ein stabiler Körper entsteht. In 1 ist erkennbar, dass am Umfang des Wickelkopfkörpers 11 eine Lagerschale einer Gleit- und/oder Wälz-Lagerung 13 angeordnet ist, die gegen die radialen Streben des Wickelkopfkörpers 11 abstützt ist. Die Lagerschale kann aus gehärtetem Stahl oder Keramik bestehen.
Durch die stabilen Wickelkopfkörper 11 kann die Anordnung der Gleit- und/oder Wälz-Lager 13 innerhalb der Wickelköpfe 9 vorgesehen sein und auf die axiale Baulänge vergrößernde Lagerschilde axial vor den Wickelköpfen 9 weitgehend verzichtet werden. Ist der für die axiale Länge der elektrischen Maschine 1 zur Verfügung stehende Bauraum beschränkt, kann in dem Bauraum eine maximale Länge der Permanentmagnete 8 und/oder des weichmagneti schen Körpers 4 realisiert werden. Mit der auf diese Weise vergrößerten aktiven Luftspaltfläche steigt die von dem Primärteil 2 auf das Sekundärteil 3 übertragbare Kraft und damit die Leistungsdichte der elektrischen Maschine.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 ist das Sekundärteil 3 als topfförmiger Außenläufer ausgebildet, an dessen innerer Mantelfläche die Permanentmagnete 8 angeordnet sind. Im Primärteil 2 entstehen in den Wicklungsspulen 7 und dem als Statorblechpaket ausgebildeten weichmagnetischen Kern 4 Wärmeverluste, die nur auf der in 3 linken Seite zu einem den weichmagnetischen Kern 4 tragenden Haltekörper 14 abgeleitet werden können. Der Achsabschnitt des Haltekörpers 14 ist für die Lagerung einer das Sekundärteil 3 tragenden Welle 15 als dünnwandiges Rohr ausgebildet. Auf der Seite des Haltekörpers 14 vergrößert der wärmeleitende Wickelkopfkörper 11 die für die Wärmeableitung nutzbare Querschnittsfläche erheblich. An seiner radial äußeren Mantelfläche ist am Wickelkopfkörper 11 eine Lagerschale 16 für ein Fanglager befestigt (5). Ein rotierende Gleitring 17 ist in einen Endabschnitt des Sekundärteils 3 axial vor den Permanentmagneten 8 eingepresst. Das Fanglager am Rand des Sekundärteils 3 ermöglich eine reduzierte Luftspaltweite zwischen Primärteil 2 und Sekundärteil 3. Bei gleicher radialer Dicke der Permanentmagneten 8 ergibt sich dadurch im Vergleich zu einer Maschine ohne Wickelkopfkörper 11 eine höhere magnetische Flussdichte und damit größeres realisierbare Spitzendrehmoment der elektrischen Maschine 1.
6 zeigt eine Stirnseitenansicht eines Primärteils 2 (Stator) eines dreiphasigen, 20-poligen Außenläufermotors. Die zwölf Wicklungsspulen 7 werden bei der Fertigung des Außenläufermotors direkt auf den isolierten weichmagnetischen Kern 4 gewickelt. Das innere Spulenende wird dabei jeweils an einem Sternpunktring 18 elektrisch leitend befestigt. Dieser Sternpunktring 18 besteht aus einem zu einem Ring gebogenen Profildraht, der an seinen Enden verschweißt ist und über den Umfang gleichmäßig verteilt zwölf Einprägungen aufweist. An diesen Prägestellen werden die inneren Spulenenden vor dem Bewickeln der Zähne 6 elektrisch leitend angefügt. Werden alle Wicklungsspulen 7 einer Phase parallelgeschaltet, sind zwölf Spulenenden über Zuleitungen mit einer Endstufe 69 zur Ansteuerung der Wicklungsspulen 7 zu verschalten.
An der dem weichmagnetischen Kern 4 abgewandten Seite eines der Wickelkopfkörper 11 ist eine plattenförmige Verschaltungseinrichtung 20 für die Wicklungsspulen 7 der Einzelpolwicklung angeordnet, die als Leiterbahnen kunststoffumspritzte Stanzteile aufweist. In 7 bis 9 und 13 ist erkennbar, dass der Wickelkopfkörper 11 Durchtrittslochungen 21 aufweist, durch die mit der Verschaltungseinrichtung 20 verbundene Drahtenden 22 der Wicklungsspulen 7 hindurchgeführt sind. Um bei der Fertigung der elektrischen Maschine 1 das Aufstecken der Verschaltungseinrichtung 20 auf die Drahtenden 22 zu erleichtern, weist der Wickelkopfkörper 11 eine Adapterfunktion auf. Wie in 13 besonders gut erkennbar ist, verjüngt sich zu diesem Zweck der Querschnitt der Durchtrittslochungen 21 von dem weichmagnetischen Kern 4 zu der Verschaltungseinrichtung 20 hin, so dass Einführschrägen gebildet sind. Damit Primärteil mit unterschiedlichen Durchmessern auf einfache Weise mit baugleichen Verschaltungseinrichtungen 20 verbunden werden können, sind die Durchtrittslochungen 21 bei zwei der in den 7 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispielen derart schräg zur Rotationsachse 23 des Sekundärteils 3 angeordnet, dass die dem weichmagnetischen Kern 4 zugewandten Enden der Durchtrittslochungen 21 einen anderen radialen Abstand zur Rotationsachse 23 aufweisen als die der Verschaltungseinrichtung 20 zugewandten Enden der Durchtrittslochungen 21.
In den 7 bis 9 wird die Ausricht- und Adapterfunktion unterschiedlicher Wickelkopfkörper 11 gezeigt, indem die Drahtenden 22 von Wicklungsspulen aus ringförmigen, als Statorblechpakete ausgebildeten weichmagnetischen Kernen 4 mit unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Wickelkopfkörpern 11 auf baugleiche Verschaltungseinrichtungen 20 geführt werden. Hierzu weisen die Durchtrittslochungen 21 der größeren Wickelkopfkörper 11 jeweils eine radiale Komponente auf. Die in den Durchtrittslochungen 21 geführten Drahtenden 22 der Wicklungsspulen 7 sind an der axial äußeren, dem weichmagnetischen Kern 4 abgewandten Stirnfläche der ringförmigen Wickelkopfkörper 11 auf den gleichen Radius geführt. Die Verschaltungseinrichtung 20 kann also für elektrische Maschinen 1 mit unterschiedlichem Durchmesser eingesetzt werden, wodurch eine Kosteneinsparung ermöglicht wird.
10 zeigt einen Wickelkopfkörper 11 für einen Linearmotor, der ein Primärteil 2 mit sechs Wicklungsspulen 7 hat. Deutlich sind die Aufnahmen 12 erkennbar, in welche die Wicklungsspulen 7 in Montagestellung eingreifen. Da die Drahtenden 22 der Wicklungsspulen 7 immer auf der Außenseite der Wicklungsspulen 7 am Rand des unbewickelten Zahns 6 aus der Nut 5 austritt, können die Durchtrittslochungen 21 für die Drahtenden 22 relativ lang sein.
Die 11 bis 14 zeigen wie mit Hilfe der Wickelkopfkörper 11 die Verschaltung der Wicklungsspulen 7 in einem automatisierten Verfahren erfolgt. Am Ende des Wickelvorganges für eine Wicklungsspule 7 wird jeweils der Spulendraht bereits vor dem Abtrennen von einem Drahtvorrat von einem Greifer 24 erfasst und in Position gehalten. In einem ersten, in 14 gezeigten Schritt werden die Drahtenden 22 durch die Greifer 24 positioniert. Die Greifer 24 werden radial von außen durch in der Zeichnung nicht näher dargestellte Aktoren an der Stirnseite des Wickelkopfs 9 positioniert. Vorzugsweise werden immer jene beiden Wicklungs-Drahtenden 22, die an dem Sie trennenden unbewickelten Zahn 6 anliegen, zusammen von einem Greifer 24 erfasst. Dazu wird ein pfeilförmiges, flexibles Greiferteil 25 derart zwischen die beiden Drahtenden 22 geschoben, dass die Drahtenden 22 hakenartige Rücksprünge 27 des Greiferteils 25 hintergreifen und dadurch in radialer Richtung fixiert sind. Anschießend wird in einem zweiten Schritt ein U-förmiges Greiferelement 26 derart radial von außen auf das Greiferteil 25 aufgeschoben, dass die Drahtenden 22 jeweils zwischen einem der Schenkelteile des Greiferelements 26 und dem zwischen den Schenkelteilen angeordneten Greiferteil 25 eingespannt sind. Somit sind die Drahtenden 22 auch tangential in einer vorgegebenen Lage positioniert ist. Obwohl die Drahtenden 22 nun in einer Ebene parallel zur Stirnfläche des weichmagnetischen Körpers in einer definierten Position fixiert sind, können sie außerhalb dieser Ebene noch verformt sein (11). In einem dritten Schritt erfasst daher ein scherenförmiges Greiferstück 28 das Drahtende 22.
Aus 11 und 12 ist die Funktion des scherenförmigen Greiferstücks 28 ersichtlich, dessen Greiffläche an die Kontur der Drahtenden 22 angepasst ist. Das Greiferstück 28 weist mehrere, einen Schichtstapel bildende Lagen auf, die zwischen Schenkeln eines etwa U-förmigen Schablonenkörpers 29 angeordnet sind. Eine erste Lage 28a erfasst den Draht unmittelbar benachbart zu einem U-Quersteg oder Boden des Schablonenkörpers 29. Durch das sukzessive Schließen weiterer Lagen des Greiferstücks 28 wird das Drahtende 22 bleibend verformt und dadurch in einer gewünschten Richtung ausgerichtet. Anschließend wird ggf. die Länge des Drahtendes 22 durch Abtrennen eines Überstandes auf ein vorgegebene Maß gebracht. Damit liegen die Voraussetzung für die automatische Montage des Wickelkörpers 11 in einem Arbeitsschritt vor.
Wie in 14 erkennbar ist, wird der Wickelkopfkörper 11 bei der Montage von einem in einer Innenhöhlung des weichmagnetischen Kerns 4 positionierten Dorn 30 geführt auf die Drahtenden 22 der Wicklungsspulen 7 aufgeschoben. Das scherenförmige Greiferstück 28 wird geöffnet und relativ zu dem U-förmigen Greiferelement 26 radial nach außen bewegt. Das Greiferteil 25 wird anschließend etwas verdreht von dem weichmagnetischen Kern 4 wegbewegt. Die Drahtenden 22 greifen in dabei bereits teilweise in die Durchtrittslochungen 21 des Wickelkopfkörpers 11 ein. Nun wird der Wickelkopfkörper 11 weiter auf den weichmagnetischen Kern 4 zu bewegt, bis er flächig an dessen unbewickelten Zähnen 6 anliegt. Dabei ist die Verschaltungseinrichtung 20 bereits an dem Wickelkopfkörper 11 angeordnet. Wenn die Drahtenden 22 normal zur Erstreckungsebene der Verschaltungseinrichtung 20 aus den Durchtrittslochungen 21 des Wickelkopfkörpers 11 herausragen, kann die Verschaltungsein richtung 20 alternativ auch nach dem Wickelkopf 11 auf diesen aufgesetzt werden. Das Ablängen und Abisolieren der Drahtenden 22 erfolgt dann vorzugsweise zwischen der Montage des Wickelkopfkörpers 11 und der Montage der Verschaltungseinrichtung 20. Durch die stabile und lagegenaue Fixierung der Drahtenden 22 ist es auch möglich, die aus den Durchtrittslochungen 21 herausragen Drahtenden 22 abzulängen und den Kontakt zur Verschaltungseinrichtung 20 durch Schneidklemmen zu realisieren.
Bei den Ausführungsbeispielen nach 17, 18, 20 bis 25 und 29 bis 33 bestehen die Permanentmagnete 8 aus einem Seltenerden-Werkstoff. Wie in 20 besonders gut erkennbar ist, ist das Sekundärteil 3 als Innenläufer ausgebildet, der im Bereich seines Umfangs ein ring- oder hülsenförmiges weichmagnetisches Jochteil 31 aufweist, an dessen Außenumfang die Permanentmagnete 8 vorgesehen sind. Zwischen den Permanentmagneten 8 und dem die Wicklung tragenden weichmagnetischen Kern 4 des Primärteil 2 ist ein Luftspalt 31 gebildet. Das Verhältnis der radialen Abmessung des Luftspalts 32 und der radialen Abmessung der Seltenerden-Permanentmagnete 8 ist derart gewählt, dass die magnetische Flussdichte in den Seltenerden-Permanentmagneten 8 etwa 85 Prozent ihrer Remanenzflussdichte beträgt. In 19 sind die magnetische Kennlinie 33 der Seltenerden-Permanentmagneten 8 und der Arbeitspunkt 34a in dem durch die Permanentmagnete 8, das Jochteil 31, den Luftspalt 32 und den weichmagnetischen Kern 4 gebildeten Magnetkreis graphisch dargestellt. Dabei sind auch zwei aus dem Stand der Technik bekannte Arbeitspunkte 34b, 34c markiert. Anhand der beiden punktierten Linien 35a, 35b, entlang denen jeweils die magnetische Energie in dem Magnetkreis konstant ist, ist erkennbar, dass in dem Arbeitspunkt 34a zwar die magnetische Energie in dem Magnetkreis kleiner ist als in dem Arbeitspunkt 34c und damit das Magnetmaterial nicht vollständig ausgenutzt wird. Dies stellt aber nur scheinbar einen Nachteil dar. Durch einen Vergleich der in 17 und 18 gezeigten elektrischen Maschine 1 mit einer aus dem Stand der Technik bekannten, in 15 und 16 gezeigten Maschine, die etwa die gleichen Leistungsdaten aufweist wie die Maschine 1 in 17 und 18, wird nämlich deutlich, dass es durch den ungewöhnlich hohen Arbeitspunkt 34a und die hohe Flussdichte in den Permanentmagneten 8 möglich ist, bei im Wesentlichen gleichen Außenabmessungen der Maschine und in etwa gleichem magnetischen Fluss in dem Magnetkreis den Durchmesser des Rotors um etwa 16% zu reduzieren. Die elektrische Maschine 1 nach 17 und 18 weist deshalb ein wesentlich geringeres Massenträgheitsmoment auf als die Maschine nach 15 und 16. Wegen des geringen Sekundärteildurchmessers ergibt sich auch bei in radialer Richtung relativ dicken Permanentmagneten eine vergleichsweise geringe Magnetmasse.
Der hohe Arbeitspunkt wird auch dadurch ermöglicht, dass der Abstand von in Umfangsrichtung des Sekundärteils 3 zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Permanentmagneten 8 unterschiedlicher Magnetpole kleiner als 16 Prozent der Polteilung ist.
Um einen möglichst kleinen Luftspalt zu erreichen und damit die Magnetkosten klein zu halten, werden die Bauteile der elektrischen Maschine 1 mit besonders kleinen Toleranzen gefertigt. Eine Luftspaltweite von wenigen Zehntel Millimetern kann dadurch ermöglicht werden, dass die Umfangsfläche des Rotors nach der Montage der Permanentmagnete 8 auf dem Jochteil 31 geschliffen wird, um eventuelle Toleranzen der Magnetherstellung und -montage zu eliminieren. Die Permanentmagnete 8 können durch eine Klebeschicht 36 mit dem Jochteil 31 verbunden sein. Zusätzlich können die Permanentmagnete 8 mit Hilfe von Rotorscheiben an Anschrägungen an den axialen Stirnseiten auf dem weichmagnetischen Jochteil 31 fixiert sein.
Das Verhältnis B/T der Breite B der Zähne 6 im Nutbereich zur Nutteilung T an der luftspaltseitigen Oberfläche des Primärteils ist kleiner als 70%. Der sich daraus ergebende, relativ große Nutraum ermöglicht einen niedrigen ohmschen Widerstand der Wicklung und damit einen großen Wicklungsstrom und ein sprechend großes Motor-Drehmoment. In Kombination mit dem geringen Massenträgheitsmoment ergibt sich dadurch eine hohe Maximalbeschleunigung des Sekundärteils 3.
Bei den jeweils als Innenläufer ausgebildeten Ausführungsbeispielen nach 20 bis 25 sind das Primärteil 2 und das Sekundärteil 3 über eine Lagerung miteinander verbunden, die ein als Festlager ausgebildetes erstes Lager 37a und ein als Loslager ausgebildetes zweites Lager 37b aufweist. Die Lager haben jeweils ein an einem Gehäuseteil 35 des Primärteils 2 angeordnetes Lagerteil und ein damit zusammenwirkendes, auf der Welle 3 angeordnetes Gegenlagerteil.
Das weichmagnetische Jochteil 31 ist über mindestens ein Halteteil 39 mit der Welle 3 verbunden. Die Dichte des Werkstoffs des Halteteils 39 ist kleiner als 3 g/cm3. Wie in 36 und 37 besonders gut erkennbar ist, variiert die Dicke oder Radialabmessung des Jochteils 31 entlang einer in Umfangsrichtung auf der Mantelfläche des Jochteils 31 verlaufenden Linie derart, dass die Dicke im Bereich der tangentialen Magnetpolmitte der durch die Permanentmagnete 8 gebildeten Magnetpole jeweils ein Minimum und im Bereich der Pollücken ein Maximum aufweist. In 34 und 35 ist gezeigt, dass eine entsprechende Ausbildung des Jochteils 31 ist auch bei einem Außenläufer möglich ist. Deutlich ist erkennbar, dass das Jochteil 31 bei dem Ausführungsbeispiel nach 34 und 35 an seinem Außenumfang und bei dem Ausführungsbeispiel nach 36 und 37 an seinem Innenumfang einen etwa wellenlinienförmigen Verlauf aufweist. Der weichmagnetische Werkstoff ist also nur an den Stellen des Sekundärteils 3 angeordnet, an denen dies für den Magnetkreis erforderlich ist. In Axialrichtung entspricht die Länge des Jochteils 31 jeweils etwa der Länge der Magnetpole.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 20 und 21 ist das Gegenlagerteil an der Welle 3 angeordnet. Das weichmagnetische Jochteil 31 ist über zwei Halteteile 39 gegen die Welle 3 abgestützt, die jeweils einen Ringscheibenabschnitt und einen einstückig damit verbundenen, etwa konzentrisch zu dem Ringscheibenabschnitt angeordneten Hülsenabschnitt aufweist, der von der Welle 3 durchsetzt wird und an seiner Innenseite eine Kontaktfläche zur Welle 3 aufweist, welche beim Verändern der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 ein Drehmoment auf die Welle 3 überträgt. Der Ringscheibenabschnitt hat an seinem Umfangsrand eine Ringschulter, die an der Stirnseite des Jochteils 31 angreift, derart, dass der von der von der Ringschulter umgrenzte innere Bereich des Ringscheibenabschnitts in die von dem hülsenförmigen Jochteils 31 umgrenzte Innenhöhlung eingreift. In 21 ist erkennbar, dass das eine, in der Zeichnung links dargestellte Halteteil 39 an einem Absatz der Welle 3 anliegt und dass an dem anderen Halteteil 39 ein mit der Welle 3 verbundenes, als Schraube ausgebildetes Spannelement 40 angreift. Mit Hilfe des Spannelements 40 ist das zwischen den Halteteilen 39 angeordnete Jochteil 31 über die als Zuganker ausgebildete Welle 3 elastisch zwischen den Halteteilen 39 eingespannt. Die Halteteile 39 bestehen aus Aluminium oder dergleichen Leichtmetall und umschließen an ihrem äußeren Rand die Axialenden der Permanentmagnete 8. Zwischen dem in 21 rechts abgebildeten Halteteil 39 und dem Spannelement 40 ist ein Hülsenkörper 41 auf der Welle 3 angeordnet, der ein Loslager trägt. Der Hülsenkörper 41 ist mittels des Spannelements 40 gegen das Halteteil 39 verspannt. In 20 ist erkennbar, dass das Sekundärteil 3 zwölf gleichmäßig über den Außenumfang des Jochteils 31 verteilte Magnetpole aufweist und dass das Primärteil 2 neun Polspulen hat.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 22 und 23 weisen die Halteteile 39 Einformungen auf, die in dem von dem Jochteil 31 umgrenzten Raum Hohlräume bilden. Der zwischen den Halteteilen 39, dem Lochteil 31 und der Welle 3 gebildete Raum ist mit einer Vergussmasse 43 befüllt, beispielsweise einem Harz. dadurch ergibt sich insgesamt ein stabiler Rotorkörper. In 22 ist erkennbar, dass das Sekundärteil zehn Magnetpole und das Primärteil sechs Einzelpole hat. Das Primärteil ist ebenfalls kompakt ausgeführt, indem der weichmagnetische Körper 4 aus Segmenten zusammengesetzt ist. Trotz eines sehr kleinen Luftspalts bleiben Streu- und Pulsationsverluste klein, da unbewickelte Zwischenpole 44 den Phasenversatz oh ne Flussverluste gewährleisten. Die Wicklungs- oder Polspulen 7 sind mit hoher Dichte vor der Montage auf den Hauptpole gewickelt und weisen eine große Kontaktfläche mit niedrigem Wärmewiderstand zum weichmagnetischen Kern 4 auf. Kurzzeitige Verlustleistungsspitzen können somit schnelle auf den als Blechpaket ausgebildeten Kern 4 und das Gehäuse 38 verteilt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 24 und 25 ist das Sekundärteil 3 als Innenläufer und das Halteteil 39 im Wesentlichen topfförmig mit einer Innenhöhlung 45 ausgebildet. In der Innenhöhlung 45 können elektrische Anschlusskontakte oder ein Kondensator untergebracht sein. Die Lagerung des axial kurzbauenden Sekundärteils 3 weist ein abtriebsseitiges Doppellager auf, das teilweise innerhalb des Sekundärteils 3 angeordnet ist. Wegen des kleinen Durchmessers weist das von dem Doppellager entfernte Wellenende eine Kerbverzahnung auf. Das Halteteil 39 kann als Spritzgussteil einstückig hergestellt werden, wobei die Welle 4 und der mit den Permanentmagneten 8 bestückte Jochring 31 als Einlegeteile in einer Gussvorrichtung positioniert werden. Das Sekundärteil ist zehnpolig ausgebildet, um in Axialrichtung der Welle 4 eine kleine Breite des Jochteils 31 zu ermöglichen. Die Pole der drei Phasen sind in drei einphasigen Sektoren mit je drei Polen zusammengefasst. Der Phasenversatz um 1/3-Polteilung erfolgt an den Sektorgrenzen, so dass innerhalb der Sektoren die Polteilung der Rotorpolteilung entspricht. Streuverluste im Luftspalt 32, Wirbelstromverluste in den Permanentmagneten 8, das Rastmoment und der Stanzverschnitt werden wesentlich reduziert indem die Blechpakete der baugleichen Sektoren jeder für sich zunächst mit deutlich größeren Radien gestanzt, isoliert und bewickelt werden. Anschließend werden die derart automatisiert vorgefertigten Sektoren über Schlitze am Außenumfang auf einen kleineren Radius verformt und zusammen mit den anderen Sektoren ein das vorgewärmtes Gehäuseteil 38 eingepresst und vergossen. Durch die Verformung schließen sich die zunächst für das Wickeln ausreichend großen Nutschlitze auf einen für das Magnetfeld günstigen kleinen Luftspalt 32.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 32 und 33 weist das Sekundärteil 3 zwei beidseits des weichmagnetischen Jochteils 31 eines Außenläufers angeordnete, identische Halteteile 39 aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff auf, die jeweils Klauen 46 haben, die in dazu passende Aufnahmen am Außenumfang des Jochteils 31 eingreifen. Die Aufnahmen sind durch die Bereiche des Jochteils 31 gebildet, die jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Stellen angeordnet sind, an denen das Jochteil in radialer Richtung seine größte Dicke aufweist. Die beidseits des Jochteils 31 angeordneten Halteteile 39 sind mit ihren Klauen einander zugewandt. In 26 und 28 ist erkennbar, dass die Halteteile 39 in Bewegungsrichtung abwechselnd Klauen 46 mit kurzen und langen Axialabmessungen ha ben. Die Klauen 46 der beiden Halteteile 39 sind derart am Umfang des Jochteils 31 auf Lücke zueinander versetzt, dass die Klauen 46 des einen Halteteils 39 kammartig in die des anderen Halteteils 39 eingreifen. Zur der Fertigung der Halteteile 39 werden zunächst Stanzteile (26) hergestellt und danach durch Biegeverformen zu den Halteteilen 39 umgeformt. Auch bei einem Linearmotor können die Halteteile 39 Klauen 46 aufweisen, wie in 29 bis 31 erkennbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Klauen 46 mit Lagerteilen 47 einer Linearführung verbunden.
Bei den Ausführungsbeispielen nach 39 bis 41 sind die Zähne 6 im Wesentlichen pils- oder T-förmig mit an ihren dem Luftspalt 32 zugewandten freien Enden angeordneten Polschuhen ausgebildet. Die Polschuhe weisen quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten 5 beidseits der Zähne 6 Überstände 48a, 48b auf, welche die Wicklungsspulen 7 übergreifen. Die Polschuhe der einzelnen Zähne 6 sind jeweils in einer normal zur Rotationsachse 23 angeordneten Ebene derart asymmetrisch ausgebildet ist, dass die jeweils beidseits der einzelnen Zähne 6 befindlichen Überstände die Wicklungsspule 7 dieses Zahns 6 unterschiedlich weit überdecken. In 39 ist erkennbar, dass das Überstandsmaß a, um das die auf der linken Seite der Zähne 6 angeordneten Überstände 48a jeweils über die linke Nutbegrenzungswand 49a des betreffenden Zahns 6 überstehen, größer ist als das Überstandsmaß b, um das die auf der rechten Seite des Zahns 6 angeordneten Überstände 48b über die rechte Nutbegrenzungswand 49b des Zahns 6 überstehen. Weiter ist erkennbar, dass zwischen einander zugewandten Überständen 48a, 48b von zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Zähnen 6 jeweils ein Nutschlitz 50 gebildet ist, und dass die Differenz zwischen den Überstandsmaßen a, b, um die diese Überstände jeweils ihre Wicklungsspule 7 in der normal zur Erstreckungsrichtung der Nuten 5 verlaufenden Ebene überdecken, etwa der lichten Weite c des Nutschlitzes 50 entspricht.
Bei der Fertigung der elektrischen Maschine werden die Zähne 6 mit Hilfe einer an sich bekannten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Wickelnadel mit den Spulendrähten der Wicklungsspulen 7 bewickelt. Wie anhand eines in 39 dargestellten 60°-Ausschnitts aus einem zwölfpoligen Primärteil 2 erkennbar ist, wird der in 39 in der Mitte abgebildete Zahn 6 nach dem in 39 rechts nur teilweise dargestellten Zahn 6 bewickelt. Dabei ist der beim Beginn des Bewickelns des in 39 links teilweise abgebildeten Zahns 6 benötigte Raum 51 für die Wickelnadel kariert markiert. Durch den gegenüber der radialen Längsmittelebene der Nut 5 seitlich versetzten Nutschlitz 50 kann die Wicklungsspule 7 mit 19 Windungen nahezu die Hälfte der Nut 5 ausfüllen. Im Vergleich dazu ist in 38 ein 60°-Ausschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten zwölfpoligen Primärteils 2 dargestellt, das einen mit sym metrischen Blechschnitt hat, bei dem die jeweils beidseits der Zähne 6 angeordneten Überstände der Polschuhe dasselbe Überstandsmaß aufweisen. Am Beispiel der in 38 rechts abgebildeten Nut ist deutlich erkennbar, dass aufgrund des für die Wickelnadel benötigten Raums 51' nach dem Bewickeln der Zähne 6 zwischen den Wicklungsspulen 7 einer Nut 5 jeweils ein Freiraum 51' verbleibt. Die Wicklungsspulen weisen deshalb nur 14 Windungen auf. Die Anzahl der Windungen ist also bei dem den asymmetrischen Blechschnitt aufweisenden Ausführungsbeispiel nach 39 um etwa 36% größer als beim Stand der Technik.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 40 weisen die Zähne 6 an ihren Stirnseiten Kanten auf, über welche die Spulendrähte der Wicklungsspulen 7 geführt sind. Zwischen den Wicklungsspulen 7 und dem weichmagnetischen Kern 4 ist an den Zähnen 6 jeweils eine elektrische Isolationsschicht 52 angeordnet, die sich über die Nutbegrenzungswände 48a, 49a, die Stirnflächen der Zähne 6 und an den Übergangsstellen von den Nutbegrenzungswänden 48a, 49a zu den Stirnflächen vorgesehene Kanten der Zähne 6 erstreckt. Dabei weist die Isolationsschicht 52 in den von den Kanten beabstandeten Bereichen der Nutbegrenzungswände 48a, 49a eine geringere Wandstärke auf als im Bereich der Kanten.
Der weichmagnetische Kern 4 hat im Bereich der Kanten in Umfangsrichtung eine kleinere Abmessung als in den zwischen den Kanten befindlichen Bereichen der Nutbegrenzungswände 48a, 49a, so dass die lichte Weite der Nuten 5 jeweils über ihre gesamte Länge in etwa konstant ist. Durch diese Maßnahme kann die Windungsanzahl gegenüber einer entsprechenden elektrischen Maschine 1, bei welcher die Wandstärke der Isolationsschicht 52 an den Kanten der Wandstärke der Isolationsschicht 52 im Inneren der Nuten 5 entspricht, von 19 auf 23 gesteigert werden. Entsprechend erhöht sich der Nutfüllfaktor um weitere 21%.
In 40 ist erkennbar, dass im Bereich der Stirnseiten der Zähne 6 die den Wicklungsspulen 7 zugewandte Oberfläche der Isolationsschicht 52 eine Reliefstruktur aufweist, die im Wesentlichen als Negativform der daran angrenzenden Bereiche der Wicklungsspulen 7 ausgebildet ist. Diese Strukturierung der Isolationsschicht 52 ermöglich beim Bewickeln der Zähne 6 eine exakte Führung der Spulendrähte, wodurch eine überkreuzungsfreie Verlegung der Drahtwindungen und somit ein noch größerer Nutfüllfaktor erreicht wird. Deutlich sind in 40 mehrere, radial zur Rotationsachse 23 zueinander versetzt nebeneinander angeordnete Rillen erkennbar, in denen jeweils eine Drahtwindung einer inneren, ersten Spulenlage 54a der Wicklungsspule 7 geführt ist. An den Stellen, an denen ein Wechsel zwischen der ersten Spulenlage 54a und einer zweiten Spulenlage 54b erfolgt, weist die Isolationsschicht 52 Rampen auf, welche beim Bewickeln der Zähne 6 den Lagenwechsel unterstützen. Rippen im Bereich der Kanten verhindern, dass sich durch das Bewickeln der zweiten Spulenlage 54b die Position der Windungen der ersten Spulenlage 54a verändert. Profilierte Halterungselemente 55 helfen besonders in den höheren Spulenlagen 54c bei der exakten Verlegung der Windungen, indem die Halterungselemente 55 der Wickelnadel folgend in die Nut 5 eingeschoben werden und dabei die Spulendrähte zur Polmitte drücken.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 41 weist das als Stator ausgebildete Primärteil 2 sechs einphasige Sektoren auf. Zwanzig Magnetpolen im Sekundärteil 3 liegen achtzehn bewickelten Primärteilpolen gegenüber. Die Primärteilpolteilung beträgt somit 10/9 der Sekundärteilpolteilung bzw. 40°el, wobei die Nutschlitze 50 zwischen den symmetrischen Polschuhen eine Breite von mindestens 1/9 der Sekundärteilpolteilung aufweisen. Jeweils drei benachbarte Pole gehören zu einer Phase. Um trotz des Phasenversatzes zwischen den Polen des Primärteils 2 und den Polen des Sekundärteils 3 eine optimale magnetische Kopplung zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 zu erreichen, wird der Phasenversatz am Übergang von einem einphasigen Sektor zum nächsten in einem Schritt (= 120°el.) kompensiert, indem der weichmagnetische Kern 4 zwischen zueinander benachbarten Zähnen 6 aneinander angrenzender Sektoren Grenz-Nuten 5' aufweist, die in Umfangsrichtung des Primärteils 2 eine größere Nutbreite haben, als die übrigen Nuten 5 des weichmagnetischen Kerns 4. Beim Bewickeln des weichmagnetischen Kerns 4 werden die Zähne 6 nacheinander bewickelt, wobei mit einem Zahn 6 begonnen wird, der an eine Grenz-Nut 5' angrenzt, so dass beim Bewickeln des letzen Zahns 6 die gegenüber der Breite der Nuten 5 größere Breite der Grenz-Nut 5' für den Eingriff der Wickelnadel genutzt werden kann. Erwähnt werden soll noch, dass die Wicklung in eine Vergussmasse eingegossen werden sein kann. Dadurch werden Schwingungen der Magnetpole in Umfangsrichtung des Primärteils 2 praktisch vermieden.
Bei den in 42 und 43 gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Permanentmagnete 8 zur Lagefixierung bei ihrer Montage an dem Jochteil 31 Vertiefungen 56 auf, die jeweils von dem in Umfangsrichtung des Sekundärteils 3 vorderen und dem in Umfangsrichtung hinteren Ende des Permanentmagnets 8 beabstandet sind. Deutlich ist erkennbar, dass die Vertiefungen 56 als in Axialrichtung verlaufende Rillen ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung jeweils etwa mittig an den Permanenten 8 angeordnet sind. Die Vertiefungen 56 ermöglichen eine Positionierung der segmentförmigen Permanentmagnete 8 in einer Vorrichtung, wobei der Einfluss der Breitentoleranz der Permanentmagnete 8 auf tangentiale Positionsgenauigkeit halbiert wird. Anstelle der Vertiefungen 56 können auch Rücken auf den äußeren Mantelflächen der Permanentmagnete 8 als Anschlagstellen beim Ausrichten der Permanentmagnete 8 in einem Montagewerkzeug dienen. Allerdings kann die Oberfläche Permanentmagnete 8 bei einem Rücken nicht oder nur schlecht durch Schleifen bearbeitet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 42 weisen die einander zugewandten Oberflächenbereiche der Permanentmagnete 8 einerseits und des Jochteils 31 andererseits jeweils eine zylindrische Formgebung auf, wobei die Zylinder etwa konzentrisch zueinander angeordnet sind, so dass die Permanentmagnete 8 jeweils über ihren gesamten, dem Jochteil 31 zugewandten Oberflächenbereich durch die Klebeschicht 36 von dem Jochteil 31 beabstandet sind. Dabei ist der Abstand zwischen den Permanentmagneten 8 und dem Jochteil 31 und damit die Dicke der Klebeschicht 36 in Umfangsrichtung in etwa konstant.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 43 weisen die dem Jochteil 31 zugewandten Oberflächenbereiche der Permanentmagnete 8 jeweils eine von einer zu der Zylindermantelfläche des Sekundärteils 3 konzentrischen Zylindermantelfläche abweichende Formgebung auf, die derart gewählt ist, dass die Permanentmagnete 8 jeweils an mehreren parallel zu den Nuten 5 nebeneinander verlaufenden Vorsprüngen 56 linienförmig an dem Jochteil 31 anliegen. Zwischen den Vorsprüngen 56 ist jeweils ein in Umfangsrichtung des Sekundärteils 3 sichelförmiger Spalt gebildet, der mit Klebstoff befüllt ist. Die Vorsprünge 56 sind von den in Umfangsrichtung weisenden Rändern 57 der Permanentmagnete 8 beabstandet. Zwischen den Rändern 57 und den dazu benachbarten Vorsprüngen 56 ist ein Klebespalt gebildet, der in Umfangsrichtung des Sekundärteils 3 randoffen ausgebildet ist.
Bei kleinen Polteilungen sind die Permanentmagnete 8 vorteilhaft mehrpolig aufmagnetisiert. Wie in 43 erkennbar ist, ist die Vertiefung 56 bei einem zweipoligen Permanentmagnet 8 vorzugsweise zwischen zwei entgegengesetzt polarisierten Permanentmagnetbereichen angeordnet. Bei hochpoligen Sekundärteilen 3 wird damit die Anzahl der zu montierenden Permanentmagnete 8 halbiert. In 42 ist erkennbar, dass die Permanentmagnete 8 an den Rändern 58 Absätze oder Stufen aufweisen. In den durch die Absätze oder Stufen gebildeten Aussparungen kann ein die Permanentmagnete 8 übergreifendes Gitter oder dergleichen Halterung angeordnet sein, welche die Permanentmagnete 8 in radialer Richtung an dem Sekundärteil 3 in der Pollücke fixiert. Die Halterung kann als Spritzgusskörper mit Streben ausgebildet sein, die in die Pollücken eingreifen.
Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren für die Permanentmagnete 8 erläutert. In einem ersten Schritt werden die Permanentmagnete 8 in einem magnetisierten Werkzeug gepresst. Der Grünling weist bereits die charakteristische rillenartige Vertiefung 56 auf und wird an schließend gesintert. Ausgerichtet an der Vertiefung 56 werden die Permanentmagnete 8 in einem Greifer fixiert und an einer inneren Mantelfläche auf einen angestrebten Radius geschliffen. Anschließend werden die Permanentmagnete 8 vom Greifer auf einen Dorn abgesetzt, an dem die Permanentmagnete 8 – z.B. durch Unterdruck – haften und derart fixiert auch außen rundgeschliffen werden. Vom Dorn auf ein Förderband mit entsprechenden Taschen abgelegt, werden die Permanentmagnete 8 zunächst gereinigt und durchlaufen dann eine Magnetisiervorrichtung. Das Förderband endet bei einem Bestückungsautomat, der die magnetisierten Permanentmagnete 8 in eine Montagevorrichtung setzt, in der sich bereits eine Trennfolie befindet. Nachdem auch die Rotorwelle für das Sekundärteil 3 montiert ist, wird der Klebstoff in die Montagevorrichtung eingefüllt. Nach dem Aushärten des Klebstoffes wird der Rotor bzw. das Sekundärteil 3 aus der Montagevorrichtung entnommen und in das Primärteil 2 eingebaut.
44 zeigt eine Vorrichtung zur Montage der Permanentmagnete 8 an einem zylindrischen Jochteil 31 für einen Außenläufer. Die Vorrichtung hat eine im Ganzen mit 1 bezeichnete, etwa zylindrische oder vieleckförmige Halterung 59, die an ihrem Außenumfang Befestigungsstellen für die Permanentmagnete 8 aufweist. An den Befestigungsstellen sind die Permanentmagnete 8 in einem vorgegebenen Polteilungsraster relativ zueinander fixierbar. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 20 weist das Sekundärteil 20 Magnetpole auf, die durch jeweils einen Permanentmagneten 8 gebildet und gleichmäßig über den Umfang des Jochteils 31 verteilt sind.
Zum Fixieren der Permanentmagnete 8 an den Befestigungsstellen hat die Halterung 59 einen Elektromagneten, der an den Befestigungsstellen aus der Halterung 59 austretende Magnetfelder erzeugt, die das Magnetfeld der Permanentmagnete 8 verstärken und damit die Permanentmagnete 8 an die Befestigungsstellen anziehen. Der Elektromagnet hat einen in Umfangsrichtung umlaufenden Leiterring 60, in den ein Erregerstrom zur Erzeugung des Magnetfelds einspeisbar ist. Der Leiterring 60 ist auf einem etwa hülsenförmigen Abschnitt 61 eines weichmagnetischen Klauenpolkörpers angeordnet, der etwa konzentrisch zur Außenmantelfläche der Halterung 59 verläuft. Der Klauenpolkörper hat an seinen Stirnseiten einstückig mit dem hülsenförmigen Abschnitt 61 verbundene Arme 62, die etwa radial von dem Abschnitt 61 zu an den Befestigungsstellen angeordneten Klauen verlaufen und dort Magnetpole bilden. In 44 ist erkennbar, dass die beidseits des Leiterrings 60 angeordneten Arme 62 auf Lücke zueinander versetzt sind, so dass in Umfangsrichtung abwechselnd Nord- und Südpole an der Außenmantelfläche der Halterung 59 gebildet sind. Dabei sind die Nordpole der Klauen jeweils den Südpolen der Permanentmagnete zugewandt und umgekehrt.
Damit die Permanentmagnete 8 auf einfache Weise in der richtigen Lage zueinander am Außenumfang der Halterung 59 positioniert werden können, weist die Halterung 59 in ihrer Außenwandung zwischen in Umfangsrichtung der Halterung 59 aufeinanderfolgenden Klauenpolen jeweils ein Magnetelement 63 auf. Die Magnetelement 63 sind derart ausgebildet, dass sie jeweils beidseits der einzelnen Befestigungsstellen im Bereich von zwischen den Befestigungsstellen angeordneten Pollücken Magnetfelder erzeugen, die entgegengesetzt zu einem in den Pollücken vorhandenen magnetischen Streufeld der Klauenpole orientiert sind. In 44 ist erkennbar, dass die Magnetelemente 63 etwa mittig zwischen den Klauenpolen angeordnet sind.
Die Magnetelemente haben jeweils ein und in Umfangsrichtung der Halterung 59 magnetisiertes Permanentmagnetelement 64 und zwei von dessen magnetischem Fluss durchsetzte weichmagnetische Sammelelemente 65. Die Sammelelemente 65 sind jeweils mit ihrem einen Ende einem Pol des Permanentmagnetelements 65 und mit ihrem anderen Ende der Pollücke zugewandt. Das der Pollücke zugewandte Ende der Sammelelemente weist jeweils einen kleineren Querschnitt auf als das dem Permanentmagnetelement 64 zugewandte Ende. Die Sammelelemente 65 konzentrieren den magnetischen Fluss der Permanentmagnetelemente 64 hin zur Mantelfläche der Halterung 59 und bilden dort zwei schmale Polflächen, die ein räumlich kleines aber kräftiges Magnetfeld in der Pollücke erzeugen. Dieses Gegenfeld stößt die Permanentmagnete 8 ab und vermeidet so, dass die Streufelder den Permanentmagnet 8 in Richtung der kleineren Pollücke verschieben.
Zwischen den Permanentmagneten 8 und der Halterung 59 ist eine Beschichtung 66 angeordnet, die in Umfangsrichtung um die Halterung 59 umläuft. Wie in 45 besonders gut erkennbar ist, hat die Beschichtung 66 Stege 67, die derart in die Pollücken eingreifen, dass sie an den in Umfangsrichtung der Halterung 59 weisenden Enden der Permanentmagnete 8 zur Anlage kommen. Deutlich ist erkennbar, sich die Stege 67, jeweils ausgehend von ihrem Fuß zu ihrer am weitesten vorstehenden Stelle, verjüngen. Die radiale Abmessung der Stege 67 nimmt also an den Permanentmagneten 8 in Richtung der Pollückenmitte stetig zu. Durch diese Maßnahme wird die tangentiale Ausrichtung der Permanentmagnete 8 zusätzlich unterstützt. Der Steigungswinkel beträgt etwa zwischen 5 und 30°, so dass sich die Breitentoleranz der Magnetsegmente nur gering auf den Klebspalt zwischen den Permanentmagneten 8 und dem Jochteil 31 auswirkt. Die jeweils beidseits der Permanentmagnete 8 angeordneten Stege 67 reichen jedoch aus, um die Permanentmagnete 8 unterstützt durch die Magnetfelder der Magnetelemente mittig zwischen den in den Pollücken angeordneten Stegen 67 zu positi onieren. Die Breite der Stege 67 in Umfangsrichtung der Halterung 59 entspricht der Polteilung minus der Breite des Magnetelements 8 mit maximal zulässiger Toleranz.
Zum Positionieren der an der Halterung 59 fixierten Permanentmagnete 8 an der Innenmantelfläche des Jochteils 31 ist die Halterung 59 relativ zu dem Jochteil 31 axial verschiebbar. Die Stärke der Magnetfelder der Permanentmagnete 8, der Klauenpole und der Magnetelemente 63 ist so gewählt, dass die Permanentmagnete 8 sowohl bei außerhalb der Innenhöhlung des Jochteils 31 angeordneter Halterung 59 als auch bei in der Innenhöhlung angeordneter Halterung 59 insgesamt jeweils an den Außenumfang der Halterung 59 angezogen werden. Der Durchmesser der Halterung und die radiale Abmessung der Permanentmagnete 8 ist derart auf den Innendurchmesser des Jochteils 31 abgestimmt, dass bei in der Innenhöhlung des Jochteils 31 angeordneter Halterung zwischen der Außenfläche der Permanentmagnete 8 und der Innenmantelfläche des Jochteils 31 ein Klebespalt verbleibt, der sich vorzugsweise ohne Unterbrechung über den gesamten Innenumfang des Jochteils 31 erstreckt.
Nachstehend sind die Verfahrensschritte bei der Montage der Permanentmagnete 8 näher erläutert. In einem ersten Schritt wird die Beschichtung auf den Außenumfang der Halterung 59 aufgebracht, beispielsweise indem sie auf die Halterung 59 aufgewickelt oder in Form einer vorgefertigten Hülse aufgeschoben wird. Danach werden die Permanentmagnete 8 am Außenumfang der Halterung 59 zwischen den Stegen 67 positioniert, wobei gleichzeitig der Leiterring 60 bestromt wird, so dass die Permanentmagnete 8 an der Halterung 59 haften bleiben. Beim Ausrichten der Permanentmagnete 8 können kurzzeitig einwirkende Vibrationen helfen. Anschließend wird die Halterung 59 mit den daran angeordneten Permanentmagneten 8 in die Innenhöhlung des Jochteils 31 eingeschoben.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird in den zwischen dem Jochring 31 und den Permanentmagneten gebildeten Klebespalt Klebstoff eingefüllt, wobei der Stromfluss in dem Leiterring 60 weiterhin aufrechterhalten wird, bis der Klebstoff ausreichend verfestigt ist, um die Fixierung der Permanentmagnete 8 zu gewährleisten. Vorzugsweise wird der Hohlraum zwischen dem Jochteil 31, den Permanentmagneten 8 und der Beschichtung 66 vollständig mit dem Klebstoff ausgefüllt. Durch die von dem elektrischen Strom in dem Leiterring 60 hervorgerufene Verlustwärme wird der Klebstoff zunächst verflüssigt und anschließend wird das Aushärten des Klebstoffs beschleunigt. Nachdem der Klebstoff verfestigt ist, wird der Erregerstrom abgeschaltet und nach einer kurzen Nachhärtezeit, die Halterung 59 – ggf. mit Unterstützung eines kleineren, in umgekehrte Richtung fließenden Erregerstroms – von der Beschichtung 66 axial abgezogen. Dabei verbleiben die Permanentmagnete 8 und die als Korro sionsschutz dienende Beschichtung 66 an dem Jochring 31. Danach wird in der Innenhöhlung des Jochrings 31 der Rotor bzw. das Primärteil 2 positioniert.
Bei den Ausführungsbeispielen nach 46, 47 und 49 bis 54 ist die elektrische Maschine 1 als bürstenlose elektrische Maschine 1 ausgebildet, die eine elektrische Ansteuereinrichtung 68 aufweist, die über eine Endstufe 69 mit den Wicklungsspulen 7 des Primärteils 2 verbunden ist. In 47, 49 und 52 ist erkennbar, dass an dem Primärteil 2 eine elektrische Steckverbindung angeordnet ist, die ein Steckkupplungsteil 70 und ein lösbar damit verbindbares Gegensteckkupplungsteil 71 aufweist. Das Steckkupplungsteil 70 hat elektrische Kontaktelemente 72, die mit Stromversorgungsleitungen verbunden sind. In Verbindungsstellung der Kupplungsteile 70, 71 kontaktieren die Kontaktelemente 72 Gegenkontaktelemente 74, die an einem Gehäuseteil 75 des Gegensteckkupplungsteils 71 angeordnet und über elektrische Leiter mit der Endstufe 59 verbunden sind. An den Gegenkontaktelementen 74 ist außerdem ein Stütz- oder Glättungskondensator 76 angeschlossen. Die Ansteuereinrichtung 68, die Endstufe 69 sind als Einlegeteil 77 ausgebildet, das in den Werkstoff des Gehäuseteils 75 des Gegensteckkupplungsteils 71 eingegossen ist. Auch der Glättungskondensator 76 ist in den Werkstoff des Gehäuseteils 75 eingegossen.
Die Endstufe hat eine Brückenschaltung mit Halbleiterschaltern 78 zum Ansteuern der Wicklung 7. Die Halbleiterschalter 78 sind als gehäuselose Halbleiterchips ausgebildet, die in Hybridtechnik auf einem Keramiksubstrat 79 angeordnet sind. Auf dem Keramiksubstrat 79 ist außerdem ein Halbleiterchip angeordnet, in den die Ansteuereinrichtung 68 integriert ist. Das Keramiksubstrat ist flächig mit einem metallischen Wärmeableitkörper 80 verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 47 hat der Wärmeableitkörper 80 einen ringscheibenförmigen Bereich, der als B-seitiges Motorschild ausgebildet ist. An seinem inneren Rand ist das Motorschild einstückig mit einer Hülse verbunden, die mit ihrer Innenseite am Außenumfang des Glättungskondensator 76 anliegt. Das die Ansteuereinrichtung 68 und die Endstufe 69 tragende Keramiksubstrat 79 ist liegt mit seiner der Ansteuereinrichtung 68 und der Endstufe 69 abgewandten Rückseite flächig an der der Wicklung 7 zugewandten Innenseite des Motorschilds an.
In 47 ist erkennbar, dass das Sekundärteil 3 eine Hohl-Welle 15 aufweist und dass in der Innenhöhlung der Welle 3 der Glättungskondensator 76 angeordnet ist. Der axial kurz bauende Primärteil 2 ist in einem Gehäusetopf 81 befestigt, der den A-seitigen Sitz eines Doppellagers bildet. Der B-seitige Sitz des Doppellagers ist in der Innenhöhlung der Welle 3 an einem inneren Motorschild 82 vorgesehen, das zwischen dem Gehäuseteil 75 und dem Sekundärteil 3 angeordnet ist und an seiner dem Steckkupplungsteil 70 abgewandten Rückseite über das freie Ende des Glättungskondensators 76 bis zu dem Doppellager verlängert ist. Zwischen dem Außenrand des inneren Motorschilds 82 und dem Gehäusetopf 81 ist ein Dichtring 83 angeordnet. In 46, 49 und 51 ist erkennbar, dass zwischen den bewickelten Zähnen 6 unbewickelte Zwischenpole 44 vorgesehen sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 49 und 50 sind das die Ansteuereinrichtung 68 und die Endstufe 69 aufweisende Hybridmodul und der Glättungskondensator 76 am Umfang des Gehäuseteils 38 des Primärteils 2 angeordnet. Der Glättungskondensator 76 ist etwa zylindrisch ausgebildet und mit seiner Längsmittelachse etwa parallel zur Rotationsachse 23 des Sekundärteils 2 ausgerichtet. Das Hybridmodul ist mit seiner Erstreckungsebene etwa tangential zur Umfangsfläche des Gehäuseteils 38 neben dem Glättungskondensator 76 angeordnet. Das Steckkupplungsteil 70 ist an der dem Hybridmodul abgewandten Seite des Glättungskondensators 76 neben diesem vorgesehen und mit seiner Steckrichtung etwa tangential zum Umfang des Gehäuseteils 38 angeordnet. Der Wärmeableitkörper 80 ist durch eine Metallplatte gebildet, die etwa L-förmig ausgebildet ist und mit ihrem einen Schenkelteil flächig an der dem Gehäuseteil 38 abgewandten Rückseite des Hybridmoduls anliegt. Mit ihrem anderen Schenkelteil übergreift die Metallplatte eine in dem Gehäuseteil 75 gebildete Aufnahme für das Steckkupplungsteil 70. Zwischen den Schenkelteilen weist der Wärmeableitkörper 80 einen zylindrisch gekrümmten Übergangsbereich auf, der flächig am Außenumfang des Glättungskondensators 76 anliegt. Der Raum zwischen dem Wärmeableitkörper 80 und dem Außenumfang des Gehäuseteils 38 ist mit dem Werkstoff des Gegensteckkupplungsteils 71 befüllt. In diesen Werkstoff sind das Hybridmodul und der Glättungskondensator 76 eingegossen. Der Wärmeableitkörper 80 ist durch den Werkstoff des Gegensteckkupplungsteils 71 von dem Gehäuseteil 38 des Primärteils 2 beabstandet und weist dadurch eine vom Gehäuseteil 38 unabhängige Wärmekapazität auf. Ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Stanzgitter aus Kupfer verbindet Leiterschichten auf dem Hybrid der Endstufe 69 mit den Drahtenden 22 der Wicklungsspulen 7.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 51 und 52 sind das die Ansteuereinrichtung 68 und die Endstufe 69 aufweisende Hybridmodul und der Glättungskondensator 76 am Umfang des Gehäuseteils 38 angeordnet. Der Glättungskondensator 76 ist mit seiner Längsmittelachse etwa parallel zur Rotationsachse 23 des Sekundärteils 2 angeordnet. Das Hybridmodul weist zwei in Umfangsrichtung des Gehäuseteils 38 beidseits des Glättungskondensators 76 angeordnete Hybridmodulteile auf, die mit ihren Erstreckungsebenen jeweils etwa parallel zu einer durch die Rotationsachse 23 und die Längsmittelachse des Glättungskondensators 76 verlaufende Ebene angeordnet sind. Der Wärmeableitkörper 80 ist als Metallplatte mit etwa U-förmigem Querschnitt ausgebildet, die mit den freien Enden ihrer U-Schenkel dem Gehäuseteils 38 zugewandt ist und den Glättungskondensator 76 mit den beidseits daran angeordneten Hybridmodulteilen etwa gabelförmig übergreift. Die Hybridmodulteile sind an den einander zugewandten Innenseiten der U-Schenkel etwa parallel zu diesen angeordnet und kontaktieren die U-Schenkel flächig.
Das Sekundärteil 3 weist einen Rotortopf auf, der an seinem Außenumfang die Permanentmagnete 8 trägt. Der Rotortopf umgrenzt eine Innenhöhlung, in die das Steckkupplungsteil 70 eingreift. In 52 ist erkennbar, dass die elektrischen Gegenkontaktelemente 74 im Wesentlichen in der Innenhöhlung angeordnet sind, derart, dass sie in Verbindungsstellung der Steckkupplung an den am Außenumfang des Steckkupplungsteils 70 vorgesehenen Kontaktelementen 72 zur Anlage kommen. Die Gegenkontaktelemente 74 sind über Leiterbahnen 84 mit elektrischen Anschlüssen des Glättungskondensators 76 verbunden. Die Leiterbahnen 84 sind Teil eines Stanzgitters, das mit dem Werkstoff des Gegensteckkupplungsteils 71 umspritzt ist.
Mögliche Anordnungen des Glättungskondensators 76, der Steckkupplung und des aus der Endstufe 69 und der Ansteuereinrichtung 68 gebildeten Moduls an dem Primärteil 2 sind nachstehend in Form einer Tabelle aufgelistet:
In 53 und 54 sind schematisch zwei Betätigungseinrichtungen für ein Kraftfahrzeug dargestellt, die jeweils mehrere als Stellantriebe ausgebildete elektrische Maschinen 1 zum Verstellen der Getriebewellen eines Schaltgetriebes und zum Betätigen einer Parallelschaltkupplung aufweisen. Die Steckkupplungsteile 70 der einzelnen Maschinen 1 haben jeweils elektrische Kontaktelemente 72, die über Stromversorgungsleitungen 73 direkt mit einer Stromversorgung 85 verbunden sind. Zusätzlich sind weitere elektrische Kontaktelemente 72 vorgesehen, die an Busleitungen 86 angeschlossen sind, welche die Ansteuereinrichtungen 68 der elektrischen Maschinen 1 mit einer übergeordneten Steuerung 87 verbinden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 54 sind jeweils zwei elektrische Maschinen 1 zu einer Baugruppe zusammengefasst. Ein der Baugruppen weist eine zentrale Ansteuereinrichtung 68 auf, die zwei Endstufen 69 steuert.

Claims

Elektrische Maschine (1) mit einem Primärteil (2) und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil (3), wobei das Primärteil (2) einen weichmagnetischen Kern (4) mit Nuten (5, 5') und eine Einzelpolwicklung hat, die eine Anzahl von in den Nuten (5, 5') angeordneten Wicklungsspulen (7) aufweist, die mit ihren Wickelköpfen (9) an den Stirnseiten des Kerns (4) aus den Nuten (5, 5') herausragen, wobei in Bewegungsrichtung (Pf) der elektrischen Maschine (1) zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe (9) durch Zwischenräume (10) voneinander beabstandet sind, wobei das Sekundärteil (3) eine Folge von in Bewegungsrichtung (Pf) zueinander versetzten Permanentmagneten (8) aufweist, die mit dem Primärteil (2) magnetisch zusammenwirken, wobei an wenigstens einer Stirnseite des Kerns (4) zur Bildung einer Wärmebrücke ein vorgefertigter, gut wärmeleitender Wickelkopfkörper (11) angeordnet ist, der den Wickelköpfen (9) zugewandte Aufnahmen (12) hat, in welche die Wickelköpfe (9) zumindest bereichsweise hineinragen, derart, dass zwischen den Aufnahmen (12) befindliche Bereiche des Wickelkopfkörpers (11) in die Zwischenräume (10) zwischen den Wickelköpfen (9) eingreifen.
Elektrische Maschine (1), mit einem Primärteil (2) und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil (3), wobei das Primärteil (2) einen weichmagnetischen Kern (4) mit Nuten (5, 5') und eine Einzelpolwicklung hat, die eine Anzahl von in den Nuten (5, 5') angeordneten Wicklungsspulen (7) aufweist, die mit ihren Wickelköpfen (9) an den Stirnseiten des Kerns (4) aus den Nuten (5, 5') herausragen, wobei in Bewegungsrichtung (Pf) der elektrischen Maschine (1) zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe (9) durch Zwischenräume (10) voneinander beabstandet sind, wobei das Sekundärteil (3) eine Folge von in Bewegungsrichtung (Pf) zueinander versetzten Permanentmagneten (8) aufweist, die mit dem Primärteil (2) magnetisch zusammenwirken, wobei an wenigstens einer Stirnseite des Kerns (4) ein vorgefertigter Wickelkopfkörper (11) angeordnet ist, der den Wickelköpfen (9) zugewandte Aufnahmen (12) hat, in welche die Wickelköpfe (9) zumindest bereichsweise hineinragen, derart, dass zwischen den Aufnahmen (12) befindliche Bereiche des Wickelkopfkörpers (11) in die Zwischen räume (10) zwischen den Wickelköpfen (9) eingreifen, und wobei zwischen dem Wickelkopfkörper (11) und dem Sekundärteil (3) eine Gleit- und/oder Wälz-Lagerung (13) angeordnet ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkopfkörper (11) flächig an der ihm zugewandten Stirnseite des weichmagnetischen Kerns (4) anliegt.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelköpfe (9) in den Aufnahmen (12) jeweils in eine Vergussmasse eingegossen sind.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetische Kern (4) zwischen zwei in Bewegungsrichtung (Pf) der elektrischen Maschine (1) zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Wicklungsspulen (7) wenigstens eine Nut (5, 5') aufweist, die unbewickelt ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkopfkörper (11) aus einem Verbundwerkstoff besteht, der vorzugsweise durch ein Bindemittel miteinander verbundene Metall- und/oder Quarzpartikel aufweist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkopfkörper (11) aus einem keramischen Werkstoff besteht, insbesondere aus Siliziumcarbid.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem weichmagnetischen Kern (4) abgewandten Seite des Wickelkopfkörpers (11) eine Verschaltungseinrichtung (20) für die Wicklungsspulen (7) der Einzelpolwicklung angeordnet ist, dass der Wickelkopfkörper (11) Durchtrittslochungen (21) aufweist, durch die mit der Verschaltungseinrichtung (20) verbundene Drahtenden (22) der Wicklungsspulen (7) hindurchgeführt sind, und dass sich der Querschnitt der Durchtrittslochungen (21) ausgehend von dem weichmagnetischen Kern (4) zu der Verschaltungseinrichtung (20) vorzugsweise verjüngt.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie als rotierende elektrische Maschine (1) mit einem um eine Rotationsachse (23) drehbar gelagerten Sekundärteil (3) ausgebildet ist, und dass die Durchtrittslochungen (21) des Wickelkopfkörpers (11) derart schräg zur Rotationsachse (23) verlaufen, dass die dem weichmagnetischen Kern (4) zugewandten Enden der Durchtrittslochungen (21) einen anderen radialen Abstand zur Rotationsachse (23) aufweisen als die der Verschaltungseinrichtung (20) zugewandten Enden der Durchtrittslochungen (21).
Verfahren zum Herstellen eines Primärteils (2) für eine elektrischen Maschine (1), wobei ein Nuten (5, 5') aufweisender weichmagnetischer Kern (4) für das Primärteil (2) bereitgestellt wird, wobei die Nuten (5, 5') mit einer Anzahl von Wicklungsspulen (7) für eine Einzelpolwicklung derart bewickelt werden, dass die Wicklungsspulen (7) mit ihren Wickelköpfen (9) an den Stirnseiten des Kerns (4) aus den Nuten (5, 5') herausragen und dass quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten (5, 5') zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Wickelköpfe (9) durch Zwischenräume (10) voneinander beabstandet sind, wobei wenigstens ein Aufnahmen (12) für die Wickelköpfe (9) aufweisender Wickelkopfkörper (11) gefertigt und an einer Stirnseite des weichmagnetischen Kerns (4) derart relativ zu den Wickelköpfen (9) positioniert wird, dass zwischen den Aufnahmen (12) befindliche Vorsprünge des Wickelkopfkörpers (11) in die zwischen den Wickelköpfen (9) befindlichen Zwischenräume (10) eingreifen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wickeln der Wicklungsspulen (7) der Wickelkopfkörper (11) in einer Vormontagestellung mit Abstand zu den Wickelköpfen (9) positioniert wird, dass in der Vormontage stellung Drahtenden (22) der Wicklungsspulen (7) in Durchtrittslochungen (21) des Wickelkopfkörpers (11) eingeführt werden, dass danach der Wickelkopfkörper (11) und die Wickelköpfe (9) aufeinander zu bewegt werden, bis die Drahtenden (22) an der den Wickelköpfen (9) abgewandten Seite des Wickelkopfkörpers (11) aus den Durchtrittslochungen (21) herausragen, und dass die Drahtenden (22) danach verschaltet werden.
Elektrische Maschine (1), mit einem Primärteil (2) und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil (3), wobei das Primärteil (2) einen weichmagnetischen Kern (4) mit Nuten (5, 5') zur Aufnahme einer Wicklung hat, wobei das Sekundärteil (3) eine Folge von am Umfang eines Rotorteils angeordneten Seltenerden-Permanentmagneten (8) aufweist, die mit dem Primärteil (2) magnetisch zusammenwirken, wobei zwischen dem weichmagnetischen Kern (4) und dem Sekundärteil (3) ein Luftspalt (32) angeordnet ist, und wobei das Verhältnis der radialen Abmessung des Luftspalts (32) und der radialen Abmessung der Seltenerden-Permanentmagnete (8) derart gewählt ist, dass die magnetische Flussdichte in den Seltenerden-Permanentmagneten (8) mindestens 80 Prozent ihrer Remanenzflussdichte beträgt.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Flussdichte in den Seltenerden-Permanentmagneten (8) mindestens 82,5 Prozent und bevorzugt 85 Prozent ihrer Remanenzflussdichte beträgt.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (8) in einem Polteilungsraster angeordnet sind, und dass der Abstand von in Umfangsrichtung des Rotorteils zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Permanentmagneten (8) unterschiedlicher Magnetpole kleiner als 16 Prozent der Polteilung ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (5, 5') in einem Nutteilungsraster angeordnet sind, und dass der Abstand von in Umfangsrichtung des Rotorteils zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Nuten (5, 5') oder die Breite der zwischen diesen Nuten (5, 5') befindlichen Bereiche der Zähne (6) des Rotorteils mindestens 65 Prozent und vorzugsweise mindestens 70 Prozent der Nutteilung an der Luftspaltoberfläche des weichmagnetischen Kerns (4) beträgt.
Elektrische Maschine (1), mit einem Primärteil (2) und einem relativ dazu über wenigstens eine Lagerung bewegbar verbundenen Sekundärteil (3), wobei das Primärteil (2) einen weichmagnetischen Kern (4) mit Nuten (5, 5') zur Aufnahme einer Wicklung hat, wobei das Sekundärteil (3) eine Folge von mit dem Primärteil (2) magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten (8) hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil (31) in Bewegungsrichtung (Pf) der Relativbewegung von Primärteil (2) und Sekundärteil (3) zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die Lagerung an dem Primärteil (2) ein Lagerteil (47) und an dem Sekundärteil (3) ein mit dem Lagerteil (47) zusammenwirkendes Gegenlagerteil aufweist, wobei das Jochteil (31) über wenigstens ein Halteteil (39) mit dem Gegenlagerteil verbunden ist, wobei die Dichte des Werkstoffs des Halteteils (39) kleiner als 3 g/cm³ ist, und wobei die quer zur Luftspalt- oder Trennebene von Primärteil (2) und Sekundärteil (3) orientierte Abmessung oder Dicke des Jochteils (31) in Bewegungsrichtung (Pf) einen der magnetischen Flussbelastung angepassten Verlauf aufweist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Jochteils (31) etwa mittig zu den Magnetpolen der Permanentmagnete (8) jeweils ein Minimum aufweist, und dass in einer parallel zu den Nuten (5, 5') verlaufenden Richtung die Länge des Jochteils (31) vorzugsweise etwa der Länge der Permanentmagneten (8) entspricht.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) als Innenläufer und das Halteteil (39) im Wesentlichen topfförmig mit einer Innenhöhlung ausgebildet sind, und dass in der Innenhöhlung elektrische Anschlusskontakte und/oder wenigstens ein elektrisches Bauteil einer Ansteuereinrichtung (68) für die Wicklung angeordnet ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (39) Klauen (46) aufweist, die in dazu passende Aufnahmen des Jochteils (31) eingreifen.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Jochteil (31) ringförmig ausgebildet ist, dass das Halteteil (39) wenigstens eine Aussparung und/oder Einformung aufweist, die in dem von dem Jochteil (31) umgrenzten Raum einen Hohlraum bildet.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlagerteil die Welle (15) aufweist, dass beidseits des Jochteils (31) jeweils ein das Jochteil (31) stirnseitig und gegebenenfalls am Umfang hintergreifendes, vorzugsweise scheiben- oder topfförmiges Halteteil (39) auf der Welle (15) angeordnet ist, und dass die Welle (15) als Zuganker ausgebildet und derart mit den Halteteilen (39) verbunden ist, dass das Jochteil (31) gegen die Rückstellkraft des Werkstoffs der Welle (15) und/oder der Halteteile (39) zwischen den Halteteilen (39) eingespannt ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem (den) Halteteile(n) (39), dem Gegenlagerteil und dem Jochteil (31) ein Hohlraum (42) gebildet ist, und dass dieser Hohlraum (42) mit einer Vergussmasse (43) befüllt und/oder einem porösen Werkstoff ausgeschäumt ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteteile (39) in Bewegungsrichtung (Pf) abwechselnd Klauen (46) mit kurzen und langen Axialabmessungen aufweisen, und die Halteteile (39) derart in Bewegungsrichtung (Pf) auf Lücke zueinander versetzt sind, dass die Klauen (46) des einen Halteteils (39) kammartig in die des anderen Halteteils (39) eingreifen.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Halteteil (39) als Lagersitz für ein Wälz- oder Gleitlager (13) ausgebildet ist.
Elektrische Maschine (1) mit einer Einzelpolwicklung und einem weichmagnetischen Kern (4), der Zähne (6) aufweist, zwischen denen Nuten (5, 5') gebildet sind, die mit Wicklungsspulen (7) der Einzelpolwicklung bewickelt und im Wesentlichen pilsförmig mit an ihren freien Enden angeordneten Polschuhen ausgebildet sind, wobei die Polschuhe quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten (5, 5') beidseits der Zähne (6) Überstände (48a, 48b) bilden, welche die Wicklungsspulen (7) bereichsweise überdecken, wobei der Polschuh wenigstens eines Zahns (6) in einer quer zur Erstreckungsrichtung der Nuten (5, 5') verlaufenden Ebene derart asymmetrisch ausgebildet ist, dass die beidseits des Zahns (6) befindlichen Überstände (48a, 48b) die Wicklungsspule (7) dieses Zahns (6) unterschiedlich weit über überdecken.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander zugewandten Überständen (48a, 48b) von zueinander benachbart nebeneinander angeordneten Zähnen (6) jeweils ein Nutschlitz (50) gebildet ist, und dass die Differenz zwischen den Überstandsmaßen (a, b), um die diese Überstände (48a, 48b) jeweils ihre Wicklungsspule (7) in einer orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Nuten (5, 5') verlaufenden Ebene überdecken, etwa der lichten Weite des Nutschlitzes (50) entspricht.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Rotationsmaschine ausgebildet ist, und dass wenigstens ein Zahn (6) des Primärteil (2)s eine von den übrigen Zähnen (6) abweichende Formgebung aufweist und dass diese Formgebung vorzugsweise derart gewählt ist, dass eine an diesen Zahn (6) angrenzende Nut (5') quer zur Längserstreckung der Nut (5') eine größere Breite aufweist als die übrigen Nuten (5) des weichmagnetischen Kerns (4).
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zahn (6) eine Biegeverformungsstelle zum Auslenken des an einen dazu benachbarten Nutschlitz (50) angrenzenden freien Endes eines seiner Überstände (48a, 48b) hat, und dass dieser Überstand (48a, 48b) vorzugsweise der Überstand (48a, 48b) mit dem größeren Überdeckungsmaß ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpolwicklung und der weichmagnetische Kern (4) Teil eines Primärteils (2) sind, das einphasige Sektoren hat, und dass der weichmagnetische Kern (4) zwischen zueinander benachbarten Zähnen (6) aneinander angrenzender Sektoren Grenz-Nuten (5') aufweist, die in Bewegungsrichtung (Pf) der Relativbewegung eine größere Nutbreite haben, als die übrigen Nuten (5) des weichmagnetischen Kerns (4).
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Grenz-Nuten (5') der Anzahl der elektrischen Phasen der Einzelpolwicklung oder dem Doppelten dieser Anzahl entspricht.
Elektrische Maschine (1), mit einer Einzelpolwicklung und einem weichmagnetischen Kern (4), der Zähne (6) aufweist, zwischen denen Nuten (5, 5') gebildet sind, die mit Wicklungsspulen (7) der Einzelpolwicklung bewickelt sind, wobei die Zähne (6) an den Axialenden der Nuten (5, 5') Kanten aufweisen, über welche Spulendrähte der Wicklungsspulen (7) geführt sind, wobei zwischen den Wicklungsspulen (7) und dem weichmagnetischen Kern (4) eine elektrische Isolationsschicht (52) angeordnet ist, und wobei die elektrische Isolationsschicht (52) wenigstens einer Wicklungsspule (7) im Bereich der Kanten des dieser Wicklungsspule (7) zugeordneten Zahns (6) eine größere Wandstärke aufweist als in einem von den Kanten beabstandeten, im Inneren der die Wicklungsspule (7) aufnehmenden Nuten (5, 5') befindlichen Bereich der Isolationsschicht (52).
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetische Kern (4) im Bereich der Kanten der Zähne (6) Rundungen, Anphasungen, Stufen und/oder Absätze aufweist, und dass die Stufen und/oder Absätze vorzugsweise durch unterschiedliche Abmessungen aufweisende Schichten eines Blechpakets gebildet sind.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der elektrischen Isolationsschicht (52) in dem von den Kanten beabstandeten, im Inneren der Nut (5, 5') befindlichen Bereich auf Null reduziert ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass an den quer zur Längserstreckung der Nuten (5, 5') verlaufenden Stirnseiten der Zähne (6) Isolationsscheiben (52) angeordnet sind, die sich zumindest in den Bereich der Kanten erstrecken.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetischen Kern (4) mit der Isolationsschicht (52) umspritzt ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (52) im Bereich der Kanten der Zähne (6) Einformungen aufweist, in denen die Spulendrähte der Wicklungsspulen (7) geführt sind.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Stirnseiten der Zähne (6) die den Wick lungsspulen (7) zugewandte Oberfläche der Isolationsschicht (52) eine Reliefstruktur aufweist, die eine Negativform der daran angrenzenden Bereiche der Wicklungsspulen (7) ist.
Elektrische Maschine (1) mit einem Primärteil (2) und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil (3), wobei das Primärteil (2) einen weichmagnetischen Kern (4) und eine Wicklung (7) aufweist, wobei das Sekundärteil (3) eine Folge von mit dem Primärteil (2) magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten (8) hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil (31) in Bewegungsrichtung (Pf) der Relativbewegung von Primärteil (2) und Sekundärteil (3) zueinander versetzt angeordnet sind, und wobei die Permanentmagnete (8) zur Lagefixierung bei ihrer Montage an dem Jochteil (31) Vorsprünge und/oder Vertiefungen (56) aufweisen, die jeweils von dem in Bewegungsrichtung (Pf) vorderen und dem in Bewegungsrichtung hinteren Ende des Permanentmagnets (8) beabstandet sind.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorsprung und/oder die wenigstens eine Vertiefung (56) in Bewegungsrichtung (Pf) etwa mittig an dem Permanent (8) angeordnet ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (56) an der dem Primärteil (2) zugewandten Seite der Permanentmagnete (8) vorgesehen ist und vorzugsweise als eine sich quer zur Bewegungsrichtung (Pf) erstreckende Rille ausgebildet ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Oberflächenbereiche der Permanentmagnete (8) und des Jochteils (31) eine etwas voneinander abweichende Formgebung aufweisen, derart, dass die Permanentmagnete (8) jeweils an wenigstens zwei in Bewegungsrichtung (Pf) der Relativbewegung von Primärteil (2) und Sekundärteil (3) voneinander und zu den Rändern (58) der Permanentmagnete (8) beabstandeten Stellen an dem Jochteil (31) zu Anlage kommen und dass an min destens einer zwischen diesen Anlagestellen befindlichen Stelle die Permanentmagnete (8) jeweils um 0,02 bis 0,1 Millimeter von dem Jochteil (31) beabstandet sind.
Elektrische Maschine (1) mit einem Primärteil (2) und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil (3), wobei das Primärteil (2) einen weichmagnetischen Kern (4) und eine Wicklung (7) aufweist, wobei das Sekundärteil (3) eine Folge von mit dem Primärteil (2) magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten (8) hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil (31) in Bewegungsrichtung (Pf) der Relativbewegung von Primärteil (2) und Sekundärteil (3) zueinander versetzt angeordnet und über eine Klebeschicht (36) mit dem Jochteil (31) verbunden sind, wobei einander zugewandte Oberflächenbereiche der Permanentmagnete (8) einerseits und des Jochteils (31) andererseits jeweils in ihrer Formgebung etwa einander entsprechen, und wobei die Permanentmagnete (8) jeweils über ihren gesamten, dem Jochteil (31) zugewandten Oberflächenbereich von dem Jochteil (31) beabstandet sind.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Jochteil (31) als ringförmiges Joch ausgebildet ist, dass die einander zugewandten Flächen einerseits des Jochteils (31) und andererseits der Permanentmagnete (8) jeweils etwa zylindrisch ausgebildet sind, und dass die Krümmungsradien der zylindrischen Flächen der Permanentmagnete (8) derart voneinander abweichen, dass zwischen dem Jochteil (31) und den Permanentmagneten (8) jeweils mindestens ein sichelförmiger Klebespalt gebildet ist.
Elektrische Maschine (1) mit einem Primärteil (2) und einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil (3), wobei das Primärteil (2) einen weichmagnetischen Kern (4) und eine Wicklung (7) aufweist, wobei das Sekundärteil (3) eine Folge von mit dem Primärteil (2) magnetisch zusammenwirkenden Permanentmagneten (8) hat, die auf einem weichmagnetischen Jochteil (31) in Bewegungsrichtung (Pf) der Relativbewegung von Primärteil (2) und Sekundärteil (3) zueinander versetzt angeordnet und über eine Klebeschicht (36) derart mit dem Jochteil (31) verbunden sind, dass in Bewegungsrichtung (Pf) zueinander benachbart nebeneinander angeordnete Permanentmagnete (8) durch Pollücken voneinander beabstandet sind, wobei die Permanentmagnete (8) an ihrer dem Primärteil (2) zugewandten Oberfläche eine sich in Bewegungsrichtung (Pf) über mehrere Permanentmagnete (8) erstreckende Beschichtung (66) aufweisen, wobei die Beschichtung (66) Stege (67) oder dergleichen Vorsprünge hat, die derart in die Pollücken eingreifen, dass sie an den Enden (58) der Permanentmagnete (8) zur Anlage kommen, und dass sich die Vorsprünge, jeweils ausgehend von ihrem Fuß zu ihrer am weitesten vorstehenden Stelle, verjüngen.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge den Enden (58) der Permanentmagnete (8) zugewandte Schrägflächen aufweisen, und dass der Steigungswinkel der Schrägflächen zwischen 5° und 40° beträgt.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel der Schrägflächen, jeweils ausgehend vom Fuß der Schrägfläche zu der am weitesten vorstehenden Stelle, zumindest bereichsweise vorzugsweise kontinuierlich zunimmt.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass sie als rotierende elektrische Maschine (1) ausgebildet ist und das die Beschichtung (66) hülsenförmig über sämtliche in Umfangsrichtung des Sekundärteils (3) zueinander versetzte Permanentmagnete (8) umläuft.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 44 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (66) aus einem elektrisch isolierenden, unmagnetischen Werkstoff besteht, der in den Bereichen zwischen den Vorsprüngen vorzugsweise eine Wandstärke von 0,025 bis 0,3 Millimeter aufweist.
Vorrichtung zur Herstellung eines eine Folge von auf einem weichmagnetischen Jochteil (31) angeordneten Permanentmagneten (8) aufweisenden Sekundärteils (3) für eine elektrische Maschine (1), insbesondere für eine Synchronmaschine, wobei die Vorrichtung eine Halterung (59) mit Befestigungsstellen für die Permanentmagnete (8) aufweist, an denen diese in einem vorgegebenen Polteilungsraster relativ zueinander fixierbar sind, wobei die Halterung (59) zum Positionieren der daran fixierten Permanentmagnete (8) an dem Jochteil (31) relativ zu diesem bewegbar ist, wobei in einem Wandungsbereich der Halterung (59) Magnetelemente (63) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass sie jeweils beidseits der einzelnen Befestigungsstellen im Bereich von zwischen den Befestigungsstellen angeordneten Pollücken Magnetfelder erzeugen, die derart orientiert sind, dass sie zumindest eine entgegengesetzt zu einem in den Pollücken vorhandenen magnetischen Streufeld der Permanentmagnete (8) orientierte Komponente aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetelemente (63) jeweils mindestens ein Permanentmagnetelement (64) und wenigstens zwei von dessen magnetischem Fluss durchsetzte weichmagnetische Sammelelemente (65) aufweisen, dass die Sammelelemente (65) jeweils mit ihrem einen Ende einem Magnetpol des Permanentmagnetelements (64) und mit ihrem anderen Ende einer Pollücke zugewandt sind, und dass das jeweils der Pollücke zugewandte Ende der Sammelelemente (65) einen kleineren Querschnitt aufweist als das dem Pol des Permanentmagnetelements (8) zugewandte Ende.
Vorrichtung nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (59) zum magnetischen Fixieren der Permanentmagnete (8) an den Befestigungsstellen wenigstens einen Elektromagneten aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 49 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet wenigstens einen weichmagnetischen Klauenpolkörper aufweist, der mit seinen Klauenpolen den Befestigungsstellen zugewandt ist, und dass die Permanentmagnetelemente (64) jeweils zwischen zwei zueinander benachbarten Klauenpolen angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 49 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass an dem weichmagnetischen Klauenpolkörper ein Leiterring (60) zur Induktion eines den Klauenpolkörper durchsetzenden Magnetfeldes angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines eine Folge von auf einem weichmagnetischen Jochteil (31) angeordneten Permanentmagneten (8) aufweisenden Sekundärteils (3) für eine elektrische Maschine (1), insbesondere für eine Synchronmaschine, wobei die Permanentmagnete (8) an einer Halterung (59) in einem Polteilungsraster relativ zueinander positioniert und durch Aufbringen von Haltekräften derart an die Halterung (59) angedrückt werden, dass sie in ihrer Lage relativ zu der Halterung (59) fixiert sind, wobei die Halterung (59) mit den daran angeordneten Permanentmagneten (8) danach an dem Jochteil (31) positioniert wird, wobei in einen zwischen dem Jochteil (31) und den Permanentmagneten (8) gebildeten Freiraum Klebstoff zum Befestigen der Permanentmagnete (8) an dem Jochteil (31) eingefüllt wird, und wobei nach dem Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs die Haltekräfte zurückgenommen werden und die Halterung (59) von dem Jochteil (31) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft durch ein magnetisches Feld hervorgerufen wird, das durch einen elektrischen Strom erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass durch den elektrischen Strom Wärme erzeugt wird, die den Klebstoff erwärmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Halterung (59) und den Permanentmagneten (8) eine Distanzschicht angeordnet wird, dass die Permanentmagnete (8) durch Aufbringen der Haltekräf te indirekt über die Distanzschicht an die Halterung (59) angedrückt werden, dass der Klebstoff derart in den Freiraum eingebracht wird, dass er mit der Distanzschicht in Berührung gerät, und dass nach dem Aushärten oder Verfestigen des Klebstoffs die Halterung (59) von der Distanzschicht entfernt wird, so dass die Distanzschicht als Beschichtung (66) auf den Permanentmagneten (8) verbleibt.
Bürstenlose elektrische Maschine (1), mit einem Primärteil (2), einem relativ dazu bewegbaren Sekundärteil (3) und einer Ansteuereinrichtung (68), die über eine Endstufe (69) mit einer Wicklung (7) des Primärteils (2) verbunden ist, sowie mit einer ein Steckkupplungsteil (70) und ein dazu passendes Gegensteckkupplungsteil (71) aufweisenden elektrischen Steckverbindung, wobei das Steckkupplungsteil (70) mit Stromversorgungsleitungen verbundene elektrische Kontaktelemente (72) aufweist, die in Verbindungsstellung mit der Endstufe (69) verbundene Gegenkontaktelemente (74) des Gegensteckkupplungsteils (71) kontaktieren, wobei das Gegensteckkupplungsteil (71) ein Gehäuseteil (75) aufweist, an dem die Gegenkontaktelemente (74) angeordnet sind, und wobei die Ansteuereinrichtung (68) und die Endstufe (69) als Einlegeteil in den Werkstoff des Gehäuseteils (75) eingegossen sind.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass in den Werkstoff des Gehäuseteils (75) ein Regler für die elektrische Maschine (1) eingegossen ist, der vorzugsweise über elektrische Kontaktelemente (72) mit einer übergeordneten Steuerung verbindbar ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, dass in den Werkstoff des Gehäuseteils (75) ein mit seinem seinen elektrischen Anschlüssen direkt oder indirekt über wenigstens ein elektrisches Bauelement mit den Gegenkontaktelementen (74) verbundener Stütz- oder Glättungskondensator (76) eingegossen ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstufe (69) Halbleiterschalter (78) zum Ansteuern der Wicklung aufweist, die in mindestens ein Halbleitersubstrat integriert sind, dass das mindestens eine Halbleitersubstrat und/oder wenigstens ein die Ansteuereinrichtung aufweisender Halbleiterchip direkt auf einem Keramiksubstrat (79) angeordnet ist, und dass das Keramiksubstrat (79) flächig mit einem metallischen Wärmeableitkörper (80) verbunden ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Keramiksubstrat (79) Leiterbahnen zum Verbinden der Halbleiterschalter (78) mit den Gegenkontaktelementen (74) und/oder Wicklungsdrähten der Wicklung angeordnet sind, und dass die Leiterbahnen mit den Gegenkontaktelementen (74) einstückig ausgebildet und/oder mit den Gegenkontaktelementen (74) und/oder den Wicklungsdrähten verschweißt und/oder verlötet sind.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschalter (78) und/oder der wenigstens eine die Ansteuereinrichtung (68) aufweisende Halbleiterchip über eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Schicht flächig mit dem metallischen Wärmeableitkörper (80) verbunden sind, und dass die Leiterbahnen zum Verbinden der Halbleiterschalter (78) mit den Gegenkontaktelementen (74) und/oder den Wicklungsdrähten durch ein Stanzgitter gebildet sind.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steckkupplungsteil (70) und dem Gegensteckkupplungsteil (71) wenigstens eine Dichtung angeordnet ist, und dass Fügestellen zwischen den Leiterbahnen und den Wicklungsdrähten der Wicklung hinter dieser Dichtung angeordnet sind.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Halbleitersubstrat mit einem ersten Wärmeableitkörper (80) und der mindestens eine Halbleiterchip mit einem zweiten Wärmeableitkörper verbunden sind, und dass diese Wärmeableitkörper vorzugsweise durch den Werkstoff des Gehäuseteils (75) thermisch gegeneinander isoliert sind.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wärmeableitkörper (80) zur direkten Wärmeabgabe an die Umgebung einen vom Primärteil (2) abweisenden, außenseitig an dem Gehäuseteil (75) angeordneten Oberflächenbereich aufweist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) als Rotor mit einer Hohlwelle ausgebildet ist, und dass zumindest ein Teilbereich des Stütz- oder Glättungskondensators (76) in der Hohlwelle angeordnet ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) als Rotor mit einer Hohlwelle ausgebildet ist, dass zumindest ein Teilbereich des Steckkupplungsteils (70) in die Hohlwelle eingreift, und dass der Glättungskondensator (76) vorzugsweise etwa parallel zur Rotationsachse (23) des Rotors am Umfang des Primärteils (2) angeordnet ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 58 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass der Glättungskondensator (76), die Ansteuereinrichtung (68), der Regler und/oder das Steckkupplungsteil (70) am Umfang des Primärteils (2) in Umfangsrichtung des Primärteils (2) zueinander versetzt nebeneinander angeordnet sind.