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Die
Erfindung betrifft einen permanentmagnetischen Motor mit einem magnetischen
Axiallager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein
derartiger Permanentmagnet-Motor ist mit einer Vielzahl von Patenten
des gleichen Anmelders bekannt geworden. Auf die dortige Offenbarung wird
Bezug genommen. Sie soll vollinhaltlich von der Offenbarung der
vorliegenden Erfindung umfasst sein.
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Es
ist bekannt, einen solchen Permanentmagnet-Motor mit der Lagerpaarung
eines Fluid-Lagers und eines magnetischen Axiallagers zu verwenden. Das
Fluid-Lager kann
hierbei wiederum aus einer Lagerpaarung von einem oder mehreren
Axiallagern mit einem oder mehreren Radiallagern bestehen.
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Bei
der Ausbildung eines Permanentmagnet-Motors mit einem magnetischen
Offset werden die als Ring ausgebildeten Permanentmagnete mit axialem
Versatz zur magnetischen Mittellinie gegenüber dem Stator angeordnet.
Sie sind deshalb axial nach oben oder nach unten zur Mittellinie
versetzt und der obere Bereich der Permanentmagnete ragt beispielsweise
weiter über
die Mittellinie hinaus als vergleichsweise der untere Bereich.
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Wenn
im oberen Bereich der Welle ein Axiallager angeordnet ist, welches
bevorzugt als Fluid-Lager ausgebildet ist und nur abstoßend wirkt,
besteht der Nachteil, dass bei der versatzlosen Anordnung zwischen
Stator und dem Permanentmagnetring das Fluid-Lager auf Zug beansprucht
wird. Durch den Offset bedingt entsteht jedoch eine Kraftkomponente, die
den Rotor entgegen gesetzt nach unten zieht.
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Aus
diesem Grunde wird das Axiallager durch den Offset vorgespannt,
um derartige nachteilige Erscheinungen zu vermeiden. Die Lagervorspannung
auf das obere Axiallager muss stärker
sein als die Gewichtskraft bei einem überkopfbetriebenen Motor, um
die Lagervorspannung auch unter verschiedenen Betriebsbedingungen
aufrecht zu erhalten. Eine Lagervorspannung des Fluid-Lagers wird also
nach dem Stand der Technik durch die sogenannte Offset-Anordnung zwischen
dem Permanentmagnetring und dem Stator erreicht. Die Grenze für die Ausbildung
der Offset-Anordnung ist jedoch durch Geräuschemissionen gegeben und
je stärker man
den Offset – durch
Anbringung des axialen Versatzes – vergrößert, desto größer sind
die Geräuschemissionen.
Günstig
wäre es,
den Offset ganz entfallen zu lassen und trotzdem sollte aber eine
entsprechende Vorspannung des Axiallagers gegeben sein. Es handelt
sich also um sich eigentlich widersprechende Forderungen.
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Stand
der Technik ist im Übrigen,
dass man zwei Fluid-Axiallager oder ein Fluid-Axiallager mit einem magnetischen Axiallager
gegenlagert.
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Hierbei
ist es ebenso bekannt, dass das magnetische Axiallager durch die
bekannte Offset-Anordnung zwischen Magnetring und Stator gebildet
ist.
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Zusätzlich ist
es bekannt, eine sogenannte Zugplatte oder ein Zugring zu verwenden,
der die Wirkung des magnetischen Axiallagers unterstützt und
verstärkt.
Hierbei ist es bekannt, solche Zugringe als ferromagnetische Edelstahlringe
auszubilden. Sie sind einstückig
ausgebildet. Problem bei den bekannten, ferromagnetischen Zugringen
ist jedoch die unerwünscht
hohe elektrische Leitfähigkeit,
die dazu führt,
dass sich im Zugring unerwünschte
Wirbelströme
ausbilden, die zu unerwünschten
Nebeneffekten führen.
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Solche
unerwünschten
Nebeneffekte sind die Aufhebung der Tragkraft des Axiallagers oder
zumindest dessen Schwächung,
was bei höheren Drehzahlen
besonders nachteilig ist. Durch die unerwünscht auftretenden Wirbelstromeffekte
ist es sogar möglich,
dass bei hohen Drehzahlen die Zugkraft des aus dem Stand der Technik
bekannten ferromagnetischen Zugringes geschwächt, aufgehoben oder gar in
eine abstoßende
Kraft verkehrt wird, wodurch in unerwünschter Weise die Vorspannung
auf das fluiddynamische Lager unterbunden wird.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Permanentmagnetmotor
mit Fluid-Lager und mit magnetischem Axiallager so weiterzubilden,
dass geringere Geräuschemissionen
bei günstiger
Vorspannung des Axiallagers erreicht werden.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wichtig
ist, dass der vorher beschriebene und wegen der Geräuschemissionen
als nachteilig angesehene Offset zwischen der Statoreinheit und dem
Magnetring entfallen kann. Der Zugring ist nach der Erfindung so
ausgestaltet, dass er allein für
die Aufbringung einer magnetischen Zugkraft auf das Axiallager ausreicht.
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Selbstverständlich kann
es in einer anderen Ausführung
der Erfindung auch vorgesehen sein, den – eigentlich allein ausreichenden – Zugring
noch zusätzlich
mit einem Offset zu kombinieren.
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Nach
der Erfindung wird also die magnetische Zugkraft des Zugringes entscheidend
gesteigert. Die Erfindung hat erkannt, dass Wirbelströme im Zugring
die magnetische Wirkung des Zugringes stark beeinträchtigen
und weiterhin eine unerwünschte
erhöhte
Stromaufnahme des Motors zur Folge haben.
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Wenn
nun der Zugring keine oder nur eine relativ geringe elektrische
Leitfähigkeit
aufweist, werden wirksam unerwünschte
Wirbelströme
unterbunden.
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Durch
die erfindungsgemäß angestrebte
Unterbindung von Wirbelströmen
im Zugring wird erreicht, dass sich die vorher erwähnten, magnetischen Gegenkräfte auf
das magnetische Axiallager nicht ausbilden bzw. entscheidend geschwächt werden, die
vorher zu einer Schwächung
der Vorspannung des axialen Fluid-Lagers führten.
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Es
wird damit ein Zugring vorgeschlagen, der eine sehr hohe ferromagnetische
Leitfähigkeit
und eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Damit werden
im magnetischen Bereich sehr hohe Zugkräfte erzielt und gleichzeitig
unerwünschte
Wirbelstrom-Erscheinungen unterbunden. Dies wird dadurch erreicht,
dass der elektrische Leitpfad im Zugring unterbrochen wird, sodass
sich Wirbelströme nicht
ausbilden oder entscheidend geschwächt werden.
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Durch
die Vermeidung der Wirbelströme werden
unerwünschte
Gegenkräfte
(magnetische Gegenkräfte)
verhindert, die zu den vorher erwähnten unerwünschten Aufhebungen der Vorspannung des
axialen Fluid-Lagers führten.
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Weil
nun Wirbelstromverluste vermieden werden, und zwar bedingt durch
die spezielle Materialwahl und den Aufbau des Zugringes, besteht
nun der weitere Vorteil, dass der Luftspalt zwischen dem Permanentmagnetring
und dem Zugring entscheidend verringert werden kann, weil die vorher
erwähnten,
nicht beherrschbaren Abstoßungs-
und Wirbelstromeffekte unterbleiben oder zumindest wesentlich geschwächt werden
und nun ein gleichmäßiger, kleiner
Luftspalt vorgesehen werden kann, was beim Stand der Technik wegen
der bestehenden magnetischen Effekte der Wirbelströme nicht
möglich
war.
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Damit
ergibt sich der weitere Vorteil, dass nun auf den vorher beschriebenen
magnetischen Offset vollkommen verzichtet werden kann, denn Dank des
geringen Luftspaltes und der hohen ferromagnetischen Permeabilität des Zugringes
bei gleichzeitiger Unterbindung der Kraft-Wirkungen von Wirbelströmen kann
der Luftspalt derart verkleinert werden, dass die ferromagnetische
Wirkung des Zugringes allein ausreicht, um die erforderlich Offsetspannung auf
das Fluid-Lager
zu erbringen. Auf ein magnetisches Offset (d. h. auf einem axialen
Versatz des Permanentmagnetringes im Vergleich zu der magnetischen
Mittellinie relativ zum Stator) kann nunmehr verzichtet werden.
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Der
Zugring soll also hohe ferromagnetische Permeabilität, eine
geringe elektrische Leitfähigkeit und
geringe Ummagnetisierungsverluste aufweisen. Als bevorzugtes Material
für einen
derartigen Zugring wird deshalb ein Edelstahlmaterial verwendet
oder ein eisenartiges Material oder eine Eisenlegierung, im Idealfall
handelt es sich um einen Kunststoff mit eingebundenen ferromagnetischen
Partikeln (z. B. Eisenpulver), der keinerlei elektrische Leitfähigkeit aufweist.
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Eine
andere Materialzusammensetzung ist ein Permalloy oder ein Ferritmaterial
oder gesintertes Eisenpulver oder ein amorphes magnetisches Material,
wie z. B. CoFeNiSiB, CoFeBSi oder FeSiBCuNb, auch als Metglas® oder
Finemet® bekannt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein ferritischer Edelstahl
SUS-430 verwendet.
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Bevorzugt
wird der Zugring aus mindestens zwei ineinander gefügten Ringen
unterschiedlichen Durchmessers gefertigt, um Wirbelströme zwischen den
Ringteilen zu unterbinden. Hierbei wird ein radialer Durchfluss
durch die Ringe unterbunden, weil diese aus zwei ineinander geschachtelten
Ringen oder mehr als zwei ineinander geschachtelten Ringen mit unterschiedlichem
Durchmesser bestehen.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Zugring an seiner Oberfläche
(Vorder- und Rückseite)
mit Einkerbungen versehen ist, die in das Material hineindringen. Damit
wird aufgrund der Verdichtungen im Material des Ringes die elektrische
Leitfähigkeit
im entscheidenden Maße
verringert. An den Stellen, wo die Einkerbungen oder Einpressungen
vorgesehen sind, erfolgt eine lokale Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit
im Sinne einer Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit,
so dass insgesamt das elektrische Leitungsvermögen eines solchen Ringes stark
vermindert ist.
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In
einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen
sein, dass solche Einkerbungen als eine Ringnut oder mehrere Ringnuten
eingepresst oder eingeprägt
sind und dass entweder eine solche Ringnut in einem einzigen Ring
vorhanden ist oder dass zwei ineinander geschachtelte Ringe unterschiedlichen
radialen Durchmessers auf einer gleichen Ebene angeordnet sind und
bevorzugt der äußere Ringbereich
des äußeren Ringes
mit derartigen Einkerbung oder gleichwertigen Materialveränderungen
versehen ist.
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In
einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass
ein Ring aus einem Metallmaterial verwendet wird, der in radialer
Richtung einwärts
gerichtete offene Schlitze aufweist und abwechselnd hierzu am Umfang
verteilt und im Abstand von den einwärts gerichteten Schlitzen auch
auswärts
gerichtete Schlitze aufweist, wobei es offen bleibt, ob die Schlitze
nach außen
geöffnet
oder geschlossen sind.
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Auch
mit dieser mäanderförmigen Anordnung
der Ringstruktur wird wirksam eine elektrische Leitfähigkeit
des Ringes in radialer sowie auch in tangentialer Richtung unterbunden.
Dies gilt im Übrigen auch
für die
anderen Ringstrukturen.
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In
gleicher Weise können
die mäanderförmigen Einschnitte
auch in anderer Weise ausgebildet werden. Hier können Einkerbungen auf der Ringoberseite
vorgenommen werden, die bevorzugt schräg und bogenförmig zueinander
versetzt angeordnet sind und etwa schräg gekrümmt nach außen verlaufen. Es handelt sich
also um eine weitgehende radial gerichtete Nutung durch Anbringung
von Einprägungen
in die Ringstruktur.
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Statt
solcher Einprägungen
können
jedoch auch Materialabtragungen in der gleichen Weise vorgenommen
werden. Eine solche Materialabtragung kann z. B. durch ein ECM-Verfahren
verwirklicht werden.
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Die
Einkerbungen bzw. Nutungen bzw. Materialabtragungen können oberflächig in
den Ring eingebracht werden oder auch den gesamten Ring durchdringen.
Bevorzugt verbleibt dabei eine einteilige, zusammenhängende Ringstruktur.
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Bezüglich der
Anordnung der Schlitze oder Einprägungen wird es bevorzugt, wenn
die Schlitze im Ring so angeordnet sind, dass sie von dem Permanentmagneten
abgewandt sind, d. h. sich auf der Unterseite befinden.
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Bei
dem Material mit eingeprägten
oder abgetragenen Nuten handelt es sich bevorzugt wiederum um das
vorher erwähnte
ferromagnetische Edelstahlmaterial.
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Es
kann auch ein SUY1-Material oder SUV0-Material verwendet werden.
Im allgemeinen Fall handelt es sich also um die bekannten Elektrobleche,
die in der angegebenen Weise entsprechend verändert werden.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
Schnitt durch einen Permanentmagnet-Motor
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2:
eine vergrößerte Teildarstellung durch
den Magnetring mit Darstellung der Flusslinien in Richtung zum Stator
mit eingezeichnetem Zugring
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3:
die Draufsicht auf den Magnetring mit Andeutung der Flusslinien
des Hauptflussfeldes
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4:
eine schematisierte Teildarstellung des Magnetringes mit Darstellung
unterschiedlicher Flussausbildungen in Richtung auf den Zugring
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5:
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Zugringes in Draufsicht
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6:
der Zugring nach 5 in perspektivischer Ansicht
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7:
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Zugringes in Draufsicht
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8:
der Zugring nach 7 in perspektivischer Ansicht
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9:
ein drittes Ausführungsbeispiel
eines Zugringes
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10:
ein Schnitt durch den Zugring nach 9
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11:
ein viertes Ausführungsbeispiel
eines Zugringes
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12:
ein fünftes
Ausführungsbeispiel
eines Zugringes
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13:
ein Schnitt durch den Zugring nach 12
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14:
die perspektivische Darstellung des Zugringes nach 12 und 13
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15:
ein sechstes Ausführungsbeispiel eines
Zugringes
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Der
Permanentmagnet-Motor nach 1 besteht
im Wesentlichen aus einer Welle 1, die drehfest mit einer
Nabe 2 verbunden ist. Die Nabe 2 trägt an ihrem
Innenumfang einen Magnetring 5, der aus einzelnen abwechselnd
polarisierten Permanentmagneten besteht.
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Dem
Magnetring 5 gegenüberliegend
und durch einen Luftspalt 34 getrennt ist eine Statoreinheit 4 angeordnet,
die im Wesentlichen aus einer Wicklung 8 und aus einem
Eisenblechpaket besteht.
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Die
gesamte Statoreinheit ist in der Basisplatte 6 verankert,
wobei die Welle 1 in einer Lagerbuchse 3 drehbar
gelagert ist. Im oberen Bereich ist hierbei ein oberes Fluid-Lager
als Axiallager 11 eingebaut und es sind zwei Radiallager 13, 14 im
Abstand voneinander angeordnet. Ferner ist ein magnetisches Axiallager 12 ausgebildet,
welches aus dem erfindungsgemäßen Zugring 7 und
dem Permanentmagnetring 5 gebildet ist. Zusätzlich kann
ein magnetischer Offset zwischen dem Permanentmagnetring 5 und
der Statoreinheit 4 im Bezug zu den Mittellinien 15, 15' von Statoreinheit 4 und
Rotormagnetring 5 gebildet sein. Die magnetische Mitte
und die geometrische Mitte müssen
hierbei nicht übereinstimmen.
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In 1 ist
noch dargestellt, dass auf der Basisplatte 6 eine Leiterplatte 9 angeordnet
ist. Die Lagerbuchse 3 ist von unten durch eine Gegenplatte 10 verschlossen.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
der 1 wird der Jochring 16 als magnetischer
Kurzschluss für
den Magnetring 5 durch das magnetische Material der Nabe 2 gebildet.
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In 2 und 3 ist
eine abweichende Darstellung gezeigt, bei der ein separater Jochring 16 dargestellt
ist, der jedoch auch durch das Material der Nabe 2 selbst
ausgebildet sein kann.
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Die 2 zeigt
schematisiert die magnetische Hauptflussrichtung, die sich im Motor
bildet. Bei einer Magnetisierungsrichtung 18 im Magnetring 5 bildet
sich eine Hauptflussrichtung mit Hauptfeldlinien 17 in
Richtung auf den Stator 4 aus.
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Hierbei
wird die Bestromung der Wicklung 8 in einer bestimmten
Richtung vorausgesetzt.
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Es
ist gezeigt, dass eine Offset-Anordnung in der Weise gegeben ist,
dass die Mittellinie 15' des Magnetringes 5 oberhalb
der Mittellinie 15 des Statorblechpaketes 4 angeordnet
ist.
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Bei
der Ausbildung der Hauptfeldlinien 17 in Richtung zur Statoreinheit 4 ist
es unvermeidbar, dass sich an der Unterseite des Magnetringes 5 zusätzliche
Streuflusslinien 19 ausbilden, welche den Zugring 7 durchsetzen.
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Durch
die erfindungsgemäße Materialwahl des
Zugringes (hohe Permeabilität
bei geringer elektrischer Leitfähigkeit)
wird nun erstmals dafür
gesorgt, dass Wirbelströme
im Zugring 7 weitgehend unterbunden werden, so dass eine
ständige
und relativ gleich bleibende und auf den Magnetring 5 wirkende
Kraftkomponente in Pfeilrichtung 33 erzeugt wird, die den
Magnetring 5 nach unten zieht. Durch den magnetischen Offset,
welcher ohnedies vorhanden ist, wird zusätzlich zu der Zugkraft in Pfeilrichtung 32 noch
die in Pfeilrichtung 33 gehende Zugkraft durch den erfindungsgemäßen Zugring 7 erzeugt.
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Im
Stand der Technik wird die Hauptzugkraft zumeist aus dem magnetischen
Offset erzeugt und dies bedingt die Zugkraft in Pfeilrichtung 32.
Wenn jedoch die magnetischen Eigenschaften des Zugringes so gewählt werden
und die Wirbelstromverluste im Zugring entsprechend minimiert werden,
kann der – geometrisch
bedingte – Offset
entfallen und damit auch die Zugkraft in Pfeilrichtung 32.
Es reicht dann aus, dass der Zugring 7 allein eine entsprechende Kraftkomponente
in Pfeilrichtung 33 erzeugt.
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In 3 ist
die Draufsicht auf den Rotor-Magnetring 5 gezeigt. Am Umfang
gleichmäßig verteilt sind
eine Vielzahl von Magnetpolen 20 angeordnet. Im Übergangsbereich
zwischen den jeweils unterschiedlich magnetisierten Magnetpolen
bilden sich insbesondere auf der Unterseite des Magnetringes Bereiche
aus, die für
tangential gerichtete Streuflüsse
besonders verantwortlich sind.
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Die
Hauptfeldlinien 17 bilden sich verstärkt radial nach innen aus,
wobei jedoch Streuflüsse
stattfinden, wie sie anhand der 4 näher erläutert werden.
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Es
ist erkennbar, dass zwei in radialer Richtung entgegengesetzt magnetisierte
Magnetpole 20 nebeneinander angeordnet sind und sich im
Umgebungs- und Nachbarbereich dieser beiden gegeneinander polarisiert
ausgebildeten Magnetpole 20 unterschiedliche Streuflüsse bilden.
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Der
Streufluss 35 bildet sich von der Vorderkante des linken
Magnetpoles 20, der nord-polarisiert ist, durch den Zugring 7 hindurch
in Richtung auf das Joch 16, das radial auswärts und
hinter dem Magnetring 5 angeordnet ist.
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Der
zweite Streufluss 36 bildet sich im Übergangsbereich zwischen den
entgegengesetzt polarisierten Magnetpolen und bildet sozusagen einen Kurzschluss-Streufluss,
der unerwünscht
ist.
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Der
dritte Streufluss 37 geht wiederum durch den Zugring 7 hindurch
und tritt von dem linken Magnetpol aus, durchquert den Zugring 7 in
Umfangsrichtung und tritt dann von diesem wieder aus und tritt in den
rechten Magnetpol ein.
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Es
ist erkennbar, dass insbesondere die Streuflüsse 35 und 37 den
Zugring 7 durchsetzen und deshalb in diesem Zugring in
bestimmter Weise eine Magnetisierung induzieren und damit eine Kraftkomponente
in Pfeilrichtung 33 erzeugen.
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Dies
ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik,
denn nun kann erstmals durch die Verhinderung bzw. Verringerung
von Wirbelstromverlusten im Zugring 7 eine ständig vorhandene
Zugkraft (Kraftkomponente 38) allein im Zugring 7 erzeugt
werden, welche für
die gewünschte Vorspannung
des Fluid-Lagers sorgt.
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Damit
wird eine anziehende Wirkung zwischen dem Magnetring 5 und
dem Zugring 7 erzeugt, die den Rotor (die Nabe 2)
nach unten zieht.
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In 5 und 6 ist
als erstes Ausführungsbeispiel
ein Zugring 7 dargestellt, der im Wesentlichen aus zwei
ineinander geschachtelten Ringteilen 21, 22 besteht.
Die Ringteile 21, 22 bestehen aus einem hoch-permeablen
Material. Die beiden Ringteile 21, 22 sind beispielsweise
miteinander verklebt, um eine elektrische Isolation zwischen den
beiden Ringteilen zu erreichen. Eine solche Anordnung wirkt vor
allem gegen die durch den Streufluss 37 erzeugten Wirbelströme.
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In 7 und 8 ist
als weiteres Ausführungsbeispiel
ein Zugring 7 dargestellt, der aus einem ferromagnetischen
Material besteht, indem eine Vielzahl von Strukturen 23 eingeprägt oder
material-abtragend eingeformt sind.
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Durch
diese Einprägungen
oder Einformungen soll die elektrische Leitfähigkeit des Rings 7 insgesamt
vermindert werden.
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In 9 und 10 ist
als weiteres Ausführungsbeispiel
ein Zugring 7 dargestellt, der an seiner einen Seite eine
Ringrille 24 trägt,
die entweder wiederum durch Einprägung oder durch Materialabtragung
eingebracht ist. Durch die Veränderung
im Materialgefüge
im Umfangsbereich des Zugringes 7 wird dessen elektrische
Leitfähigkeit
stark beeinträchtigt.
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Die 11 zeigt
einen Ring 25 aus einem ferromagnetischen Material, wobei
sich radial nach innen geöffnete
Schlitze 26 mit radial nach außen geöffneten Schlitzen 27 abwechseln,
so dass sich eine mäanderförmiger Ringstruktur
ergibt. Damit werden Wirbelströme
wirksam verringert, da die Wirbelstrompfade unterbrochen werden.
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Die
Schlitze 26, 27 müssen nicht nur radial einwärts gerichtet
sein; sie können
auch schräg
radial auswärts
gerichtet ausgebildet sein.
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In 12 bis 14 ist
als weiteres Ausführungsbeispiel
ein Ring 28 dargestellt, der eine Reihe von Rillen 29 trägt, die
schräg
ausgebildet sind und die entweder durch Materialabtragung oder durch Einprägungen gebildet
sind. Dies ist in 14 noch näher dargestellt.
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Die
dort dargestellten Rillen 29 können auch gerade ausgebildet
sein. Sie sind dann radial ausgerichtet.
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In 15 ist
als weiteres Ausführungsbeispiel
für einen
Zugring 7 ein geschichteter Ring 30 dargestellt,
der aus paketweise übereinander
geschichteten Teilringen besteht. Es handelt sich um ein Schichtpaket 31,
wobei die Teilringe aus einem ferromagnetischen Material bestehen,
z. B. einem amorphen Material oder aus einem amorphen Stahl. Die
Verbindung im Schichtpaket erfolgt möglichst durch einen Kleber
oder durch eine elektrisch nicht-leitende Schicht (z. B. Lackschicht)
auf der Oberfläche
der Teilringe, so dass eine elektrische Leitfähigkeit von dem einen Teilring
zum anderen unterbunden wird.
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Als
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
wird z. B. ein Innendurchmesser eines solchen Ringes mit 17,5 mm
und ein Außendurchmesser
mit 20,1 mm bei einer Dicke von 0,5 mm angegeben.
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Es
liegt selbstverständlich
im Bereich des fachmännischen
Könnens,
den Ring noch in anderer Weise zu profilieren, um die Ausbildung
von Wirbelströmen
zu unterbinden. Bei einem geschichteten Ring mit dem Schichtpaket 31 beträgt die Dicke
jedes einzelnen Ringes beispielsweise 50 Mikrometer.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ergibt sich der wesentliche Vorteil,
dass nun insgesamt ein an sich bekanntes magnetisches, Geräusch-verursachender
magnetischer Offset zwischen dem Rotor-Magnetring und dem Stator
als Axiallager entfallen kann, weil nun erstmals durch die Vermeidung von
Wirbelstromverlusten im Zugring dafür gesorgt ist, dass eine ständige, in
axialer Richtung wirkende Zugkraft auf die Nabe ausgeübt wird
und deshalb der magnetische Offset im magnetischen Axiallager entfallen
kann. Durch den Entfall des ansonsten notwendigen magnetischen Offsets
kann das Design des gesamten Motors optimiert werden und der Stator
dadurch auf der magnetischen Mittellinie zentriert werden. Durch
diese – nun
erstmals mögliche – symmetrische
Anordnung werden demzufolge auch zeitabhängige magnetische Kräfte in axialer
Richtung vermieden und damit unerwünschte Geräuschemissionen.
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- 1
- Welle
- 2
- Nabe
- 3
- Lagerbuchse
- 4
- Statoreinheit
- 5
- Magnetring
- 6
- Basisplatte
- 7
- Zugring
- 8
- Wicklung
- 9
- Leiterplatte
- 10
- Gegenplatte
- 11
- Axiallager
(fluid)
- 12
- Axiallager
(magnetisch)
- 13
- Radiallager
- 14
- Radiallager
- 15
- Mittenlinie
(magnetisch) 15'
- 16
- Jochring
- 17
- Hauptfeldlinien
- 18
- Magnetisierungsrichtung
- 19
- Streuflusslinien
- 20
- Magnetpol
- 21
- Ringteil
- 22
- Ringteil
- 23
- Struktur
- 24
- Ringrille
- 25
- Ring
- 26
- Schlitz
- 27
- Schlitz
- 28
- Ring
- 29
- Rille
- 30
- Ring
- 31
- Schichtpaket
- 32
- Pfeilrichtung
- 33
- Pfeilrichtung
- 34
- Luftspalt
- 35
- Streufluss
- 36
- Streufluss
- 37
- Streufluss
- 38
- Kraftkomponente