CN114556753A - 耦合的电机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机系统(1),该电机系统具有偶数数量的机械并且电磁耦合的子电机(2‑5),子电机产生旋转场,这些子电机具有共同的磁性部段和共同的线圈(10‑15),其中,每个子电机与相邻的两个子电机电磁耦合,其中,至少两个相邻的子电机(2,3)具有相同的转动方向(22)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机系统,其具有偶数数量的、优选能被四整除的数量的机械并且电磁耦合的子电机,子电机产生旋转场,子电机具有共同的磁性部段和共同的线圈,其中,每个子电机与两个相邻的子电机电磁耦合。也就是说,每个子电机与至少两个或更多的偶数数量的相邻的子电机、优选与恰好两个相邻的子电机电磁耦合。
背景技术
子电机例如可以通过机械传动装置连接。具有传动级的电气驱动装置经常利用电机、例如永磁激励或电激励的同步电机、异步电机、磁阻电机等来实施,在这些电机的输出轴上机械地连接有单级或多级的传动装置。
在电气工程中,旋转场尤其是指围绕旋转轴线连续旋转的磁场。在产生旋转场的电机或子电机(简称为旋转场电机)中,尤其是电流、电压和磁链等物理参量在运行中有规律地改变其符号。例如,在运行中,在恒定的转速下,电流、电压和磁链等物理参量或多或少地正弦形地变化。旋转场电机尤其利用至少两个相工作。
从WO 2004/047256 A1中已知一种具有多输出的发电机,其中,在壳体内部中围绕主轴安装有多个发电机单元。在此,压入的传动轮驱动多个转子,这些转子沿相同的方向旋转。与本公开相比,这具有如下缺点,即,每个转子需要完整地构造的定子。子电机不电磁耦合。因此,在定子结构中不能进行减少材料的几何简化。
在DE 10 2009 010 162 A1中示出了另一种子电机不电磁耦合的电机系统。
此外,在DE 10 2013 213 847 A1或在相应的WO 2015/007441 A2中公开了多个电机的布置,这些电机利用下游连接的传动装置连接。公开了相邻的子电机、即电磁耦合的子电机在此仅具有相反的转动方向,或者涉及具有奇数数量的子电机的布置,这需要相应的高的结构开销。
从EP 0 721 248 A2中已知一种具有多个永磁激励的转子的电驱动装置,这些转子相应地与三个定子极相关联。这种驱动装置被设置为用于干式剃须刀,其中,转子在没有相互的机械连接的情况下旋转,这在剃须刀中是常见的。这具有的缺点是,不存在优选提高转矩的机械耦合。
在EP 0 678 966 Al中给出了另一种布置,其具有两个平行的转子和作用在两个转子上的磁路。在一个示例中,两个转子具有不同的极数。然而,该公开仅限于具有相反的转动方向的转子。
最后,在DE 2006 386 C1中也示出了一种多转子布置,其与共同的定子系统的旋转场共同作用。由于矩阵式的布置,经济地构造的用于连接转子的传动装置是不可能的,并且由于目标应用(离心机),也不寻求或没有公开任何机械耦合。
WO 2018/006109 A1示出了同一类型的电机系统,然而其中,相邻的子电机总是沿相反的转动方向工作。
US 2 782 328 A虽然示出了如下电机系统,该电机系统具有四个子电机,在相邻的子电机之间具有部分相同并且部分相反的转动方向,但是在此每个子电机与其它三个子电机中的每一个电磁耦合,即不是与偶数数量的子电机电磁耦合。此外,子电机不产生旋转场,而是产生类似于单相运行的脉冲矩。在此,场沿轴向方向在转子的两个轴向块之间脉动。该文献详细地示出了绕组系统,在该绕组系统中,所有的线圈具有同相或反相的磁通走向,或者被同相或反相的磁通走向流经。因此,所有线圈中的感生的电压要么是同相的,要么是反相的。因此,呈现不能形成旋转场的单相布置。
WO 2012/164052 A2示出了一种具有相邻的转子的电机系统,这些转子的转动方向相同地定向。然而,这些实施例涉及不产生旋转场的“开关磁阻(Switched Reluctance)”电机。在这些电机中,诸如线路电流(Strangstrom)的参量不改变其符号,并且在一定程度上总是施加具有相同符号的电流块(Stromblock)。这引起强烈的转矩波动。
US 5,780,950 A公开了一种电机系统,其具有在共同的定子上轴向布置的多个转子,转子的轴可以在机械上相互连接。已经表明,所有的线圈以如下的磁通走向链接,所有这些磁通走向同时具有其最大值或过零点。因此,这里也呈现具有波动的转矩的单相电机的特性。因此,同样不能产生旋转场。
EP 2 209 188 A2示出了一种电机系统,该电机系统具有成对地组成的电动机或发电机,它们共用磁性部段。未示出每个子电机与两个相邻的子电机电磁耦合,而是仅与另一个电机电磁耦合。换言之:在EP 2 209 188 A2中,仅两个相邻的子电机电磁耦合,即成对地耦合。相应的两个耦合的子电机共同产生脉动的磁场,脉动磁场在与这两个子电机相关联并且利用所提到的磁场链接的绕组系统中引起单相的交流电压。这意味着,在所有的子电机中引起具有强脉动的转矩。所示出的子电机都不产生旋转场。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种如开头所述的电机系统,其中,一方面避免上述缺点,并且另一方面,由于具有大量几何自由度的新的电机结构,该电机系统可以被特别紧凑地构造。
上述技术问题通过本发明来解决,本发明提供一种根据所附权利要求的电机系统。因此,提供一种电机系统,该电机系统具有偶数数量的机械并且电磁耦合的子电机,子电机产生旋转场,其中,子电机具有共同的磁性部段和共同的线圈,其中,每个子电机与两个相邻的子电机电磁耦合,并且其中,至少两个相邻的子电机具有相同的转动方向。
因此,本发明提供一种电机系统,该电机系统具有多个在电气和机械上耦合的子电机的布置。子电机可以在机械上、例如通过传动装置耦合。子电机彼此之间的相对转动方向是机械耦合的结构特性。
布置在导磁的连接芯柱上的线圈可以电连接成任意线路数量(相)、优选三个或两个线路数量的三相绕组系统。在此,能够实现由子电机构成的电机系统的紧凑的结构,因为由于这种几何布置,可以省略某些部分的子电机,因为相邻的子电机的磁通分量分段地进行补偿,因此节约或节省磁性有源材料。另一方面,子电机的机械耦合可以有利地可以被实施为具有期望的传动比的机械行星传动装置,由此相对于由电机和功能上分开的行星传动装置构成的离散的结构,可以节省或双重使用行星传动装置的部件,例如支承件、耦合装置(Kupplung)和壳体部件。此外,在当前的电机系统中,与子电机连接的行星齿轮在齿面上仅具有一个接触部,由此相对于正常的行星齿轮传动装置,能够明显降低损耗。
此外,子电机可以与机械制造公差无关地将它们产生的部分转矩或部分力,例如传递到通过直接机械连接与子电机关联的行星齿轮。因此,取消了电机的单个轴转矩经由齿轮划分到行星上;相反,直接通过子电机划分转矩。因此,与相关联的单个电机的功率相比,子电机的相应的功率可以被分为1/n(n=行星齿轮或子电机的数量)。除了大大简化的设计之外,由此得到另外的显著的优点:因为根据经验,在高速驱动中,主要由于强度的原因,圆周速度被限制在几百米/秒,因此在相同的受限制的子转子的圆周速度下,在同样的体积中,可以安装明显更大的电功率。例如,如果将转子分成具有相同转子总面积的四个子转子,则子转子具有原始转子的一半的直径。如果假设在气隙中单位面积的比推力(spezifischen Schub pro)相同,则原始转子的一半直径或一半圆周意味着每个子转子的一半推力。因此,乘以原始转子的一半的半径,每个子转子提供原始转矩的四分之一,划分为面积中性的子转子总体上提供相同的转矩,也就是说,通过子转子的与原始相同的转速可以提供相同的功率。因此,在当前的系统中可以以一半的圆周速度实现相同的功率,因此在机械实现方面获得很大的优势。也就是说,原则上还存在用于使转速、因此使安装的功率加倍的储备,以便达到相同的圆周速度。此外,引起机械耦合的传动功能可以有利地用于示出转子转速与传动装置输出转速的传动比。
一般地说,本发明还涉及如下的电机系统,在这些电机系统中,所有子电机具有相同的转动方向。如果电机系统具有至少四个子电机,其中,相应的相邻的子电机的一半具有相反的转动方向,并且相应的相邻的子电机的另一半具有与相应的子电机相同的转动方向,则能够实现特别紧凑和高效的解决方案。由于相邻子电机的部分相同、部分相反的转动方向,在将线圈连接到线路时,可以使较长和较短的导磁良好的连接芯柱磁性耦合,从而线路存在相同的磁性情况,由此可以实现更均匀的转矩和尽可能对称的三相交流电压系统。
根据一个示例性实施例,每个子电机可以与恰好两个相邻的子电机电磁耦合。与子电机相邻的这两个子电机在此沿相反的方向运行,从而每个子电机具有同向运行的邻居和反向运行的邻居。
此外,至少一个子电机可以与具有相同转动方向的相邻子电机以恰好一个芯柱电磁耦合。作为“芯柱”,在此指的是两个相邻的转子之间的良好导磁的连接件。例如,一个子电机的恰好一个极靴和另一个相邻的子电机的恰好一个极靴可以通过芯柱形成或与芯柱连接。沿着转子圆周的极靴通常以相同的方式沿圆周布置。在另外的实施方式中,这些极靴可以沿着圆周不同地布置,和/或关于转子的转动点具有不同的张角,由此给出了几何上的优点、例如更高的紧凑性或电磁上的优点、例如优化的转矩形成。
优选在每个良好导磁的芯柱上设置有一个线圈,其中,线圈根据已知的电气工程方法连接成三相交流系统。当然,线圈也可以由多个子线圈构成,由此可以在接线时实现大的灵活性,以便例如在子线圈故障等情况下实现冗余。
此外,在这种情况下,至少一个子电机可以与具有相反转动方向的相邻的子电机以恰好两个芯柱电磁耦合。
此外,在本公开的范围内,具有相同转动方向的至少两个相邻的子电机可以具备具有不同的极数的转子。在此,两个子电机的极数优选按照比例u:g,其中,u是正奇数整数,并且g是正偶数整数,或者按照比例l:n,其中,n是大于或等于2的正整数,优选按照比例1:2。
此外,至少两个相邻的子电机、优选所有的机械并且电磁耦合的子电机的线圈可以连接成三线路的绕组系统。所公开的电机系统可以是三相交流电机。特别有利的是,在相邻的子电机之间一个或两个芯柱以交替的方式关联。在这种情况下,与相邻的子电机的电磁耦合相应地包括最多两个线路。因此,在每个子电机中,总共三个线路被划分到两个(或更多个)不同的相邻的子电机上。这可以实现定子的特别紧凑的结构。
此外,可以设置为,子电机中的至少一个子电机的转子仅是双极的或仅是四极的。
子电机的机械耦合例如可以通过传动装置功能来定义,该传动装置功能同时定义转子转速与传动装置输出转速的传动比。优选子电机针对数值上相同的转速机械耦合。
根据一个优选的实施方式,子电机可以是具有永磁激励、电激励和/或磁阻特性的同步运行的转子。另一方面,子电机也可以是短路转子和/或滑环转子形式的异步运行的转子。
对线圈系统的控制可以通过功率电子执行器根据本身已知的用于三相电机的控制方法来进行;此外,可以借助计算装置,经由无传感器方法,基于数学模型,来确定子电机的中间电转子位置。作为示例,提到AT 508 854 B。此外,在M“.SensorlessControl of A.C.machines”,Fortschrittsbericht VDI,Reihe 21,Nr.117(VDI-Verlag Düsseldorf 1992)中给出了数学模型。
也可以以本身已知的方式进行子电机的机械耦合,使得实现所产生的线性运动的执行。例如当在齿条的两侧,相应的相同地运行的电机对利用齿条机械耦合时,这结合成对地沿相同的转动方向运行的子电机是特别有利的,其中,关于齿条对置的电机对具有相反的转动方向。
为了简单地调节在线圈中形成的磁链,也有利的是,至少两个、优选所有的子电机的平均角位置在运行中相对于彼此是机械可变的。因此,也可以影响端电压(Klemmenspannung),并且如果需要,可以将端电压降低到接近零。
电机系统可以具有轴,轴承载一个传动元件或多个传动元件,其中,该一个传动元件或多个传动元件将子电机机械耦合,其中,轴可选地利用差动齿轮装置(Differenzialgetriebe)机械连接;在此,为了节省空间,优选轴被实施为空心轴。
在上面描述的类型的本发明的电机系统中,定子的线圈的至少一部分可以被冷却。冷却例如可以例如冷却的板和/或利用线圈与导磁良好芯柱之间的或尽可能靠近线圈与导磁良好芯柱的冷却元件来进行。例如可以借助冷却液来实现来自定子的有源元件的热的对流排出,并且可以实现与电机系统外部的冷却单元的改善的热耦合。
承载线圈的定子的芯柱的至少一部分可以具备具有磁性优选方向的导磁材料。优选定子的所有芯柱或承载线圈的所有部件具有这种材料或由这种材料制成。这种材料可以是变压器板或具有类似的特性。如果导磁的定子部分(尤其是芯柱)被实施为,使得它们能够实现用于磁通引导的尽可能“直线的”的路径,则可以有利地使用具有低损耗的颗粒定向的板。
附图说明
下面,根据在附图中示出的实施例进一步说明本发明,然而本发明不限于这些实施例。详细地,在附图中:
图1示出了具有四个子电机的电机系统的示意性布置;
图2A和2B为了进行比较示意地在图2A中示出了根据WO 2018/006109 A1的具有四个子电机的电机系统,并且在图2B中示出了根据本公开的电机系统;
图3示出了子电机的一半的机械耦合,在此为仅利用外齿齿轮、与中央齿轮和相应的反转轮的机械耦合的示例;
图4示出了机械耦合、在此为利用内齿和外齿齿圈的机械耦合的另一个示例;
图5进一步示出了与图3类似的机械耦合的示例,其中,代替两个反转轮,设置有共同的中间轮,即中间轮与一个以上的子电机相关联;
图6A至C示意性地示出了电机系统的具有两个相邻的子电机的片段,其中,子电机具备具有不同的极数的转子;以及
图7示意性地示出了用于执行直线运动的四个子电机的机械预耦合。
具体实施方式
在图1中示出了具有四个机械并且电磁耦合的子电机2-5的电机系统1。子电机2-5分别具有永磁激励的转子6-9。在相邻的转子6-9之间分别布置有一个或两个芯柱10-15。芯柱10-15在未示出襟翼(Klappen)并且未示出间隙(Spalte)的情况下以高度简化的结构示出。芯柱10-15分别具有线圈,即总共六个线圈16-21(在图1中,各个线圈16-21例如分别由两个子线圈组成,当然也可以使用未分离成子线圈的单个线圈),其中,相应的两个线圈16-21与(对应于一相的)同一线路(Strang)相关联。例如,线圈16、19与第一线路(“u”)相关联,线圈17、20与第二线路(“v”)相关联,并且线圈18,21与第三线路(“w”)相关联。在四个转子6-9相同的情况下,与芯柱10电磁耦合的两个子电机2、3具有第一转动方向22。与芯柱13电磁耦合的两个子电机4、5具有与第一转动方向22相反的第二转动方向23。与此相应,与两个芯柱11、12电磁耦合的两个子电机3、4具有相反的转动方向22、23;这同样适用于与两个芯柱14、15电磁耦合的子电机2、5。
根据图1的三线路布置具有以下优点,即,可以使用常见的三线路变流器来进行控制。可以选择性地将相应的属于一个线路的两个线圈16-21、例如u1至u4等串联或并联连接,因为它们持续地承载相同的磁链。然而,它们也可以利用分开的变流器(未示出)来控制,以便例如可以实现冗余或提高的功率。变流器的控制有利地根据本身已知的用于三相电机的控制方法、例如磁场定向的调节来进行,其中,由于本身是已知的,因此在此可以省去更详细的描述。在此,当使用所谓的“无传感器”方法、例如本身已知的方法或EMK方法时,经常可以省去旋转编码器(Drehgeber)。于是对于变流器来说,“多电机系统”在端子特性方面表现为像单个电机。
相v1,4和v2,3以及w1,4和w2,3的线圈17、20、18、21具有基本上相同的长度,因为在每一相中,一个线圈位于该布置的外侧,并且(在另一个子电机对中)一个线圈位于该布置的内侧。也就是说,相对于具有四个以交替地相反运行的方式设置的转动方向的布置,在一个子电机对中,相围绕虚线镜像轴线24镜像。
在图2A中示出了非根据本发明的电机系统中的相应的镜像轴线:相关的子电机对围绕该轴线的镜像导致根据图2B的根据本发明的电机系统。由此可以实现多个优点:一方面,为了使磁通量转移到导磁的定子部分而将转子圆周划分为不同的角度部段,通过由此可能的几何自由度,使得能够实现非常紧凑的结构。
由此,与例如从现有技术已知的(例如DE 10 2013 213 847 Al)将转子圆周对称地划分到定子线路上相比,需要明显更少的导磁材料。附加地,通过这种不均匀的布置可以在导磁良好的定子部分(即基本上是芯柱10-15)内实现尽可能“直线的”磁通量引导,由此可以与变压器片类似地实施这些具有优选磁方向的定子部分,已知变压器片在优选方向上在损耗、磁压降和允许的磁通密度方面具有更好的特性。最后,导磁的定子部分在转子6-9(转子6-9围绕气隙延伸)周围的共同圆周内的布置,可以实现非常紧凑的壳体结构和非常小重量的定子部分。
在图2B中示出的示例中,使用散热的、优选液态的介质,并且冷却单元25紧邻线圈边界面中的至少一个布置,线圈边界面由部段“线圈头部”、“线圈背部”、“线圈侧面”、“线圈内表面”形成。由此可以在产生热的线圈16-21(以及引导磁通量的同样产生热的定子部分)与冷却单元25之间提供紧密的热耦合。
子电机2-5的机械耦合可以以相同的方式利用形状配合的连接、优选齿轮(替换地利用齿带、链条等)来实现。要注意的是,在功能与转子角度无关的转子中,例如在异步电机中,也允许摩擦配合的连接。
在图3中给出了仅具有外齿齿轮26-32的示例。齿轮27-30分别与子电机2-5相关联,即与转子6-9的轴连接。两个中间齿轮31、32使得相邻的子电机2、5或3、4的转动方向反转。
可以使用齿轮26-32来针对从动轴33(在图4中位于环形齿轮的中心)实现传动比。由此可以实现非常短的传动单元。
在图4中利用齿圈来实现四个子电机的机械耦合。在这种设计方案中,在没有中间齿轮、但是具有外齿部和内齿部的情况下来实现相邻的转子的转动方向反转。两个齿部可以通过内啮合的外齿圈与外啮合的内齿轮的组合来实现,或者替换地可以通过两侧啮合的齿环34(参见图4)来实现。优点在于,可以省去使转动方向反转的中间轮(包括其支承部和用于将转矩导入中心轮的附加的接触部位)。由于齿环34的外齿部和内齿部的半径不同,示出了与子电机2-5相关联的齿轮35-38具有不同的半径,其中,该图示仅仅是示意性的,并且比例不按真实比例。
图5与图3非常相似,其中,两个中间齿轮31、32被共同的中间齿轮39替代。在这种设计方案中,转子的转动方向反转通过中间轮39来产生,由此仅需要唯一的使转矩相加的中心(齿)轮26。由此可以省去一个转动方向组的内啮合的齿轮,这在制造技术上意味着一定的开销。在此,该图示也应当理解为是粗略地示意性的;本领域技术人员使齿轮27-30以及39的半径适应于条件并且尤其适应于转子2-5的旋转速度的预期关系。
在一个特别的设计方案中,能够通过合适的机械装置来改变(即利用沿相反方向旋转的转子的)两个反向运行的转动方向组之间的相对角度。例如,图3-5中的固定连接的齿轮29、30可以具有(本身已知的)斜齿部,并且通过机械装置使齿轮29、30轴向运动,该机械装置使得齿轮29、30能够相对于啮合的(行星)齿轮31、32、34、39轴向移动。通过轴向移动,由于斜齿部,使得两个转动方向组之间的相对角度旋转。因此,使两个转动方向组相对于彼此旋转,并且例如在永磁激励的转子的情况下,可以以这种方式在没有在技术上常见的减弱场的定子电流分量的情况下实现在几何上引起的磁场减弱。因此,例如可以在旋转期间利用任意的电压、即也利用零电压来实现永磁同步驱动。通过这种轴向运动可能性,还可以进一步附加地实现其它功能、例如停车制动功能、安全功能“零钳位电压(Klemmspannung Null)”等。通过轴向移动产生如下优点,即,可以至少部分消除由于扭转而引起的线圈中的磁链,因此在相同的转速下可以减小感生的电压,以便在适当大的扭转时大约变为零。由此,一方面,作为电场减弱的替换,也可以实现机械场减弱,另一方面,由此可以实现旋转的电机的非常安全的状态,例如在变流器发生故障的情况下。
在图6A至D中示出了电机系统1在不同的相位下的同一个片段。该片段示出了两个相邻的子电机40、41,子电机40、41利用恰好两个芯柱42,43电磁耦合,并且具有相同的转动方向44。这通过如下方式来实现,即转子45、46具有不同的极数。第一转子45是双极的,并且第二转子46是四极的。这些极在附图中以字母“N”和“S”表示。为了理解电磁耦合,示意性地用箭头和整数磁通单位F绘出了磁通。所示出的两个子电机40、41分别经由芯柱47、48与另外的未示出的子电机电磁耦合。
如在图6A至D中所示,双极的转子45的旋转速度是四极的转子46的两倍。另一方面,双极的转子45的磁性整体上仅为四极的转子46的一半(即当将所有的磁通单位加在一起时)。在各个图6A至D之间,双极的转子45沿顺时针方向旋转60°,而四极的转子46沿同一转动方向44仅旋转30°。因此,图6A至D示出了转子45、46旋转180°和90°。在芯柱42、43中绘出的磁通单位由与极帽相邻的转子45、46的极产生,其中,在许多情况下,这些极部分经由气隙使场线闭合。在气隙中的旋转的行波的图像中,两个转子的相同的转动方向可以理解为旋转场的一次谐波和二次谐波的相反的运动。
在图7中示出了利用四个齿轮49-52的机械耦合,这些齿轮49-52例如与根据图2B的子电机2-5相关联。齿轮49-52利用齿条53相互机械耦合。因此,在子电机沿着所示出的转动方向22、23(参见图2B)运行时,齿条53沿平移方向54执行线性运动。
Claims (12)
1.一种电机系统(1),所述电机系统具有偶数数量的机械并且电磁耦合的子电机(2-5),所述子电机产生旋转场,所述子电机具有共同的磁性部段和共同的线圈(16-21),
其中,每个子电机与相邻的两个子电机电磁耦合,
其特征在于,至少两个相邻的子电机(2,3)具有相同的转动方向(22)。
2.根据权利要求1所述的电机系统(1),其特征在于,所述电机系统(1)具有至少四个子电机(2-5),其中,相应的相邻的子电机的一半具有相反的转动方向,并且相应的相邻的子电机的另一半具有与相应的子电机相同的转动方向。
3.根据权利要求1或2所述的电机系统(1),其特征在于,至少一个子电机(2)与具有相同的转动方向(22)的相邻的子电机(3)以恰好一个芯柱(10)电磁耦合。
4.根据权利要求2和权利要求3所述的电机系统(1),其特征在于,至少一个子电机(3)与具有相反的转动方向(23)的相邻的子电机(4)以恰好两个芯柱(11,12)电磁耦合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,具有相同的转动方向(44)的至少两个相邻的子电机(40,41)具备具有不同的极数的转子(45,46)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,至少两个相邻的子电机(2-5)的线圈(16-21)、优选所有机械并且电磁耦合的子电机的线圈(16-21)连接成三线路绕组系统。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,子电机(2)中的至少一个子电机的转子(6)仅是双极的或仅是四极的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,子电机(2-5)的机械耦合通过传动装置功能来定义,所述传动装置功能同时定义转子转速与传动装置输出转速的传动比。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,子电机(2-5)的机械耦合被配置为用于执行线性运动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,至少两个、优选所有的子电机(2-5)的平均角度位置在运行中在机械上相对于彼此是能够改变的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,定子的线圈(16-21)的至少一部分被冷却。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电机系统(1),其特征在于,定子的承载线圈的芯柱(10-15)的至少一部分具备具有磁优选方向的导磁材料。
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Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4528483A (en) * | 1979-07-17 | 1985-07-09 | Papst Motoren Gmbh & Co. Kg | Multiple-shaft drive |
EP2209188A2 (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-21 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Multi-rotor electric machine |
CN101888157A (zh) * | 2010-07-13 | 2010-11-17 | 北京邮电大学 | 双转子径向驱动式啮合电机 |
JP2011072173A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-04-07 | Kura Gijutsu Kenkyusho:Kk | 磁束量可変回転電機システム |
CN102647058A (zh) * | 2006-06-08 | 2012-08-22 | Exro技术公司 | 电力设备 |
WO2014016305A2 (de) * | 2012-07-23 | 2014-01-30 | Emec-Prototyping Ug | Elektrische maschine |
EP2733832A1 (en) * | 2011-07-14 | 2014-05-21 | Shinsei Showji Co., Ltd. | Power generating device |
WO2014169308A2 (de) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Manfred Schrödl | Elektrische maschine |
CN105340171A (zh) * | 2013-05-08 | 2016-02-17 | 伦策驱动有限公司 | 驱动系统 |
WO2018006109A1 (de) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | Technische Universität Wien | Elektrisches maschinensystem |
DE102016221349A1 (de) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Elektrische Maschine mit Teilmaschinen |
CN207910655U (zh) * | 2017-10-17 | 2018-09-25 | 蔡晓青 | 一种有刷多轨磁电机 |
CN108964388A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-07 | 南京埃克锐特机电科技有限公司 | 一种开关磁阻电机 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2782328A (en) * | 1952-04-18 | 1957-02-19 | Edward J Lindberg | Dynamoelectric generators |
DE2006386C1 (de) | 1970-02-07 | 1987-05-07 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Anordnung zum Betrieb einer Vielzahl von Wellenantrieben |
DE69503301T2 (de) | 1994-04-21 | 1999-03-11 | Ebara Corp., Tokio/Tokyo | Mehrachsen-Elektromotor und mit einem solchen Motor kombinierte Verdrängungspumpe |
US5780950A (en) * | 1994-10-18 | 1998-07-14 | Yang; Tai-Her | Co-axial magnetic circuit type compound rotor electrical machine |
DE19500112A1 (de) | 1995-01-04 | 1996-07-11 | Philips Patentverwaltung | Elektrische Antriebsvorrichtung mit mehr als einem permanentmagnetisch erregten Rotor |
CN2577495Y (zh) | 2002-11-15 | 2003-10-01 | 廖英龙 | 多路输出发电机 |
AT508854B1 (de) | 2007-08-13 | 2016-03-15 | Manfred Dipl Ing Dr Schrödl | Verfahren zur mechanisch sensorlosen regelung einer drehstrommaschine |
DE102009010162A1 (de) | 2009-02-23 | 2010-09-02 | Gangolf Jobb | Elektromaschine für ein Wellenarray |
GB2491365A (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | Mclaren Automotive Ltd | Reluctance machines |
DE102013213847A1 (de) | 2013-07-16 | 2015-01-22 | Zf Friedrichshafen Ag | Elektrische Maschine und Anordnung von elektrischen Maschinen |
-
2019
- 2019-08-09 AT ATA50708/2019A patent/AT522827B1/de active
-
2020
- 2020-08-07 EP EP20757516.8A patent/EP4010969B1/de active Active
- 2020-08-07 CN CN202080070121.7A patent/CN114556753A/zh active Pending
- 2020-08-07 WO PCT/AT2020/060292 patent/WO2021026577A1/de unknown
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4528483A (en) * | 1979-07-17 | 1985-07-09 | Papst Motoren Gmbh & Co. Kg | Multiple-shaft drive |
CN102647058A (zh) * | 2006-06-08 | 2012-08-22 | Exro技术公司 | 电力设备 |
EP2209188A2 (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-21 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Multi-rotor electric machine |
JP2011072173A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-04-07 | Kura Gijutsu Kenkyusho:Kk | 磁束量可変回転電機システム |
CN101888157A (zh) * | 2010-07-13 | 2010-11-17 | 北京邮电大学 | 双转子径向驱动式啮合电机 |
EP2733832A1 (en) * | 2011-07-14 | 2014-05-21 | Shinsei Showji Co., Ltd. | Power generating device |
WO2014016305A2 (de) * | 2012-07-23 | 2014-01-30 | Emec-Prototyping Ug | Elektrische maschine |
WO2014169308A2 (de) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Manfred Schrödl | Elektrische maschine |
CN105340171A (zh) * | 2013-05-08 | 2016-02-17 | 伦策驱动有限公司 | 驱动系统 |
WO2018006109A1 (de) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | Technische Universität Wien | Elektrisches maschinensystem |
CN109417333A (zh) * | 2016-07-04 | 2019-03-01 | 维也纳科技大学 | 电机系统 |
DE102016221349A1 (de) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Elektrische Maschine mit Teilmaschinen |
CN207910655U (zh) * | 2017-10-17 | 2018-09-25 | 蔡晓青 | 一种有刷多轨磁电机 |
CN108964388A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-07 | 南京埃克锐特机电科技有限公司 | 一种开关磁阻电机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4010969B1 (de) | 2024-10-09 |
AT522827B1 (de) | 2022-12-15 |
EP4010969A1 (de) | 2022-06-15 |
WO2021026577A1 (de) | 2021-02-18 |
AT522827A1 (de) | 2021-02-15 |
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