DE102006036707B3 - Direct drive of short axial spacing, has permanent magnet carrying rotor or clean soft magnetic rotor, where stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with sector shaped hollow cylindrical part - Google Patents

Direct drive of short axial spacing, has permanent magnet carrying rotor or clean soft magnetic rotor, where stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with sector shaped hollow cylindrical part Download PDF

Info

Publication number
DE102006036707B3
DE102006036707B3 DE200610036707 DE102006036707A DE102006036707B3 DE 102006036707 B3 DE102006036707 B3 DE 102006036707B3 DE 200610036707 DE200610036707 DE 200610036707 DE 102006036707 A DE102006036707 A DE 102006036707A DE 102006036707 B3 DE102006036707 B3 DE 102006036707B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stator
rotor
direct drive
soft magnetic
permanent magnets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200610036707
Other languages
German (de)
Inventor
Rainer Marquardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compound Disk Drives De GmbH
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE200610036707 priority Critical patent/DE102006036707B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102006036707B3 publication Critical patent/DE102006036707B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

The drive has a permanent magnet carrying rotor or a clean soft magnetic rotor. A stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with a sector shaped hollow cylindrical part, which has two notches, rotating in a peripheral direction. The notches immerse with periphery in the rotor exterior. One notch holds one or multiple electrical conductors with a positive current direction and other notch holds conductors with a negative current direction of a stator winding. Radial grooves arrange four pointing interfaces of the notches in the rotor exterior.

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Antriebe, die bei äußerst geringem Trägheitsmoment und kurzer, axialer Baulänge hohe spezifische Drehmomente ermöglichen, sowie hohe Anforderungen an die Gleichförmigkeit des Drehmomentes erfüllen. Derartige Anforderungen treten u.a. bei Werkzeugmaschinen im oberen Leistungsbereich und bei Radnabenmotoren auf. Für letztere sind zusätzlich die axial kurze Bauform und minimale Geräuschemissionen von großer Bedeutung.The The invention relates to electric drives that are extremely low moment of inertia and short, axial length enable high specific torques, and meet high requirements for the uniformity of the torque. such Requirements occur, i.a. for machine tools in the upper performance range and in wheel hub motors. For the latter are additional the axially short design and minimal noise emissions of great importance.

Stand der Technik:State of the art:

Unter Berücksichtigung des Standes der Technik kann die Forderung nach hohem spezifischem Drehmoment am besten von permanenterregten Maschinen erfüllt werden. Entsprechende Maschinen sind entweder als polyphasige, permanenterregte Synchronmaschinen oder als Transversalflussmaschinen ausgeführt, weil diese kleine Polteilungen und hohe Kraftdichten ermöglichen. Die erstgenannte Bauform ist u.a. aus DE 10 2004 045 939 A1 , („Permanenterregte Synchronmaschine mit Unterdrückungsmitteln zur. Verbesserung der Drehmomentwelligkeit") und aus DE 103 04 030 A1 („Elektromotorischer Antrieb") bekannt. Letzterer weist sektorförmige Statorteile auf. Diese Ausführungen haben u.a. die folgenden ungünstigen Charakteristiken:

  • • Der Rotor benötigt zwecks Bildung eines magnetischen Rückschlusses erhebliche Mengen Weicheisenmaterial, die das Trägheitsmoment und das Gewicht erhöhen.
  • • Die Statorpole tragen jeweils einzelne Polspulen zur elektrischen Erregung. Dies führt bei den für hohe Kraftdichten notwendigen, hochpoligen Ausführungen zu hohem Wicklungsaufwand und hohen Kupferverlustleistungen im Stator.
Considering the state of the art, the requirement for high specific torque can best be met by permanent-magnet machines. Corresponding machines are designed either as polyphase permanent magnet synchronous machines or as transverse flux machines because they allow small pole pitches and high power densities. The former design is among others DE 10 2004 045 939 A1 , ("Permanent magnet synchronous machine with suppression means for the improvement of torque ripple") and off DE 103 04 030 A1 The latter has sector-shaped stator parts, which have, among other things, the following unfavorable characteristics:
  • • The rotor requires significant amounts of soft iron material to increase the moment of inertia and weight to form a magnetic return path.
  • • The stator poles each carry individual pole coils for electrical excitation. In the case of the high-pole versions required for high power densities, this leads to high winding costs and high copper power losses in the stator.

Die zweitgenannte Bauform ist bezüglich dieses Punktes wesentlich günstiger, weil die Statorwicklung als einfache Ringwicklung ausgeführt werden kann und extrem hochpolige Ausführungen besser realisierbar sind.The second-named design is with respect to this Point much cheaper, because the stator winding are designed as a simple ring winding can and extremely high-poled versions are more feasible.

Bauformen von Transversalflussmaschinen sind u.a. aus DE 101 10 719 A1 („Transversalflussmaschine mit mehreren einsträngigen Erregerteilen") und DE 198 48 123 C1 („Transversalflussmaschine mit Rotor-Sammler") und aus DE 3536 538 A1 („Transversalflussmaschine mit Permanenterregung") bekannt. Letzterer weist einzelne C-förmige Statorteile – am Umfang verteilt – auf. Eine geometrisch ähnliche Bauform, allerdings nach dem Reluktanzprinzip, ist aus US 3005 118 („Electric Motors") bekannt.Types of transversal flux machines are among others DE 101 10 719 A1 ("Transversal flux machine with several single-strand exciter parts") and DE 198 48 123 C1 ("Transverse flux machine with rotor collector") and off DE 3536 538 A1 The latter has individual C-shaped stator parts distributed around the circumference A geometrically similar design, however, according to the reluctance principle, is off US 3005 118 ("Electric Motors") known.

Eine weitere Bauform einer Transversalflussmaschine ist aus DE 102 40 704 B4 („Hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung") bekannt. Die Permanentmagnete sind hier dem Stator zugeordnet. Der Rotor besteht aus mehreren, einstückigen Ferritkernschalen.Another design of a transverse flux machine is off DE 102 40 704 B4 ("High-poled, multi-phase alternating current machine with transversal flux guidance") The permanent magnets are here assigned to the stator The rotor consists of several, one-piece ferrite core shells.

Leider weisen diese Bauformen – neben einer komplizierten, vielteiligen Konstruktion – weitere problematische Eigenschaften auf:

  • • Die einfach realisierbare Ringwicklung erzeugt ein ausgeprägtes Streufeld, welches unerwünschte Verluste in benachbarten, metallischen Konstruktionsteilen hervorruft. Dies ist in beengten Einbausituationen ein schwerwiegendes Problem.
  • • Die Ringwicklung ermöglicht prinzipbedingt nur eine einsträngige Maschine mit hoher Momentenpulsation, so dass i.a. mehrere solcher Maschinen (phasenversetzt gespeist) in axialer Reihung auf einer Welle angeordnet werden müssen. Dadurch entstehen ein axial großer Raumbedarf und unerwünschte Torsionsschwingungen der Welle.
  • • Der Rotor benötigt zur Feldführung und Feldkonzentration („Rotor-Sammler") erhebliche Mengen Weicheisenmaterial zusätzlich zu den Permanentmagneten, wodurch das Trägheitsmoment und das Gewicht ungünstigerweise zunehmen.
  • • Die Gleichförmigkeit der erzeugten Vortriebskraft ist unbefriedigend, so dass zwecks Verminderung von Drehmomentpulsationen eine hohe Strangzahl (i.a. größer 3) und/oder eine elektronische, rotorwinkelabhängige Steuerung der Strangströme notwendig wird. Beide Maßnahmen haben einen ungünstigen Einfluss auf den technischen Aufwand für die zugehörige Leistungselektronik und den erzielbaren Wirkungsgrad. Diesbezüglich wünschenswert ist eine Anordnung, die bereits prinzipbedingt pro Strang in einem sehr weiten Rotorwinkelbereich ein hohes, weitgehend konstantes Nutzmoment liefert.
Unfortunately, these designs - in addition to a complicated, multi-part construction - have further problematic properties:
  • • The easily realizable ring winding generates a pronounced stray field, which causes unwanted losses in adjacent, metallic construction parts. This is a serious problem in cramped installation situations.
  • • The ring winding principle allows only a single-stranded machine with high momentum pulsation, so that ia several such machines (fed out of phase) must be arranged in axial alignment on a shaft. This results in an axially large space requirement and unwanted torsional vibrations of the shaft.
  • • The rotor requires significant amounts of soft iron material in addition to the permanent magnets for field guidance and field concentration ("Rotor Collector"), causing the moment of inertia and weight to increase inconveniently.
  • • The uniformity of the driving force generated is unsatisfactory, so that in order to reduce torque pulsations, a high number of strings (generally greater than 3) and / or an electronic rotorwinkelabhängige control of the phase currents is necessary. Both measures have an unfavorable influence on the technical complexity of the associated power electronics and the achievable efficiency. In this regard, an arrangement is desirable which, as a matter of principle, provides a high, largely constant useful torque per branch in a very wide rotor angle range.

Um die Probleme der Ringwicklung zu vermeiden, sind auch Transversal flussmaschinen mit verteilter Wicklung angegeben worden. Eine entsprechende Ausführung ist aus der Patentschrift DE 10 2004 006 890 B3 („Mehrsträngige Transversalflussmaschine mit verteilter Wicklung") bekannt.In order to avoid the problems of ring winding, Transversal distributed winding flux machines have been specified. A corresponding embodiment is from the patent DE 10 2004 006 890 B3 ("Multistranded Transverse Winding Machine with Distributed Winding").

Die Polteilung der mehrsträngigen Wicklung lässt sich hier um ein Vielfaches größer als die durch die Permanentmagnete des Rotors vorgegebene Teilung wählen, so dass ein größerer Wicklungsquerschnitt – verglichen mit einer polyphasigen Synchronmaschine gleicher Polteilung verfügbar ist. Nachteilig ist hingegen der hohe Aufwand für die zugehörige Leistungselektronik (siehe 5 in DE 10 2004 006 890 B3 , der sich in der Zahl der benötigten Wechselrichter und in hohen Anforderungen bezüglich deren Schaltfrequenz und Spannungsreserve zeigt. Die genannten ungünstigen Punkte bzgl. mechanischer Konstruktion/Fertigung und des hohen Trägheitsmomentes des Rotors bleiben bestehen.The pole pitch of the multi-stranded winding can be selected here by a multiple greater than the predetermined by the permanent magnets of the rotor pitch, so that a larger winding cross-section - compared to a polyphase synchronous machine same pole pitch is available. However, a disadvantage is the high cost of the associated power electronics (see 5 in DE 10 2004 006 890 B3 , which is reflected in the number of inverters required and in high demands regarding their switching frequency and voltage reserve. The mentioned unfavorable points regarding mechanical construction / production and the high inertial mass Mentes of the rotor persist.

Ziel der Erfindung ist es, einen einfach zu fertigenden, axial kurzen Direktantrieb mit extrem geringem Trägheitsmoment und Gewicht zu ermöglichen. Die einfache Fertigung schließt die Einsetzbarkeit von in Formen preßbarem, weichmagnetischem Verbundmaterial ein. Die Nachteile der bekannten Ausführungen sollen vermieden werden, so dass als weitere Ziele der Erfindung zu nennen sind:

  • • Einfache Konstruktion mit einer minimalen Anzahl von Teilen – insbesondere ohne mechanisch mit pulsierenden Kräften belastete Fügestellen.
  • • Minimierung mechanischer Schwingungsanregungen, die durch pulsierende, axiale und radiale Kraftkomponenten zwischen Rotor und Stator entstehen und unerwünschte Geräuschemissionen und Lagerbelastungen verursachen.
  • • Vermeidung starker Streufelder, die unerwünschte Verluste in benachbarten, metallischen Konstruktionsteilen hervorrufen.
  • • Weitgehend gleichmäßige Vortriebskraft ohne die Notwendigkeit der rotorwinkelabhängigen Strangstromsteuerung oder hoher Strangzahlen/Phasenzahlen welche den Aufwand für die Leistungselektronik erhöhen – d.h.: Phasenzahlen ab zwei sollen sinnvoll realisierbar sein.
  • • Hohe Kraftdichte, die ähnlich hohe Werte wie Transversalflussmaschinen mit Ringwicklung erreicht.
The aim of the invention is to provide an easy to manufacture, axially short direct drive with extremely low moment of inertia and weight. The ease of fabrication includes the usability of moldable, soft magnetic composite material. The disadvantages of the known embodiments should be avoided, so that are to be mentioned as further objects of the invention:
  • • Simple construction with a minimum number of parts - in particular without mechanically loaded with pulsating forces joints.
  • • Minimizing mechanical vibration excitations caused by pulsating, axial and radial force components between the rotor and stator causing unwanted noise and bearing loads.
  • • Avoidance of strong stray fields, which cause unwanted losses in adjacent, metallic construction parts.
  • • Largely uniform driving force without the need for rotor-angle-dependent phase current control or high numbers of phases / phase numbers which increase the expenditure on power electronics - ie: phase numbers from two should be feasible in a meaningful way.
  • • High power density, which reaches similar high values as transverse flux machines with ring winding.

Gemäß der Erfindung werden die oben genannten Ziele dadurch erreicht, dass der Stator entsprechend Anspruch 1 gestaltet wird. Die beiden letztgenannten Punkte lassen sich in Kombination mit einem permanentmagnetischen Rotor erzielen, der entsprechend Anspruch 2 bzw. 8 gestaltet wird.According to the invention The above goals are achieved by using the stator designed according to claim 1. The latter two Points can be combined with a permanent magnetic Achieve rotor, which is designed according to claim 2 or 8.

Zwecks einfacherer Erläuterung der Erfindung seien zunächst die möglichen Ausgestaltungen der Rotoren angeführt:For the purpose of simpler explanation the invention are first the possible ones Embodiments of the rotors cited:

1 zeigt einen Trägerring 3 aus amagnetischem Material – vorzugsweise faserverstärkter Kunststoff – mit Ausschnitten zum Einsetzen der Permanentmagnete 2. Die Dicke des Trägerringes, senkrecht zur Zeichenebene, ist an die Dicke der Permanentmagnete 2 angepasst. Die Befestigung der Permanentmagnete 2 kann z.B. durch eine Klebung erfolgen. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen liegt u.a. darin, dass die betragsmäßig großen Fliehkräfte bei drehendem Rotor direkt vom Trägerring 3 aufgenommen werden können und somit nicht durch zusätzliche Bandagen beherrscht werden müssen. Solche Bandagen sind z.B. von konventionellen, permanenterregten Maschinen mit Oberflächenmagneten bekannt und in der Serienfertigung problematisch. 1 shows a carrier ring 3 made of non-magnetic material - preferably fiber reinforced plastic - with cutouts for inserting the permanent magnets 2 , The thickness of the carrier ring, perpendicular to the plane of the drawing, is the thickness of the permanent magnets 2 customized. The attachment of the permanent magnets 2 can be done for example by gluing. One advantage of the invention lies, inter alia, in the fact that the large amounts centrifugal forces with rotating rotor directly from the support ring 3 can be absorbed and thus need not be controlled by additional bandages. Such bandages are known, for example, from conventional, permanently excited machines with surface magnets and are problematic in mass production.

Die Trägerringe 3 können zusätzlich beidseitig mit dünnen Deckscheiben 9 aus amagnetischem Material abgedeckt werden. Diese Material kann z.B. ein Kunststoff mit guter Gleitfähigkeit der Oberfläche sein. In den erfindungsgemäßen Anordnungen ist diese Maßnahme einfach und sinnvoll durchführbar. Sie bietet u.a. den Vorteil, dass bei gelegentlich auftretenden harten mechanischen Schockbeanspruchungen des Antriebes Beschädigungen durch Anstreifen des Rotors am Stator vermieden werden können.The carrier rings 3 can additionally on both sides with thin cover disks 9 be covered by non-magnetic material. This material may for example be a plastic with good lubricity of the surface. In the arrangements according to the invention, this measure is simple and useful to carry out. It offers, inter alia, the advantage that with occasional hard mechanical shock stresses of the drive damage can be avoided by rubbing the rotor on the stator.

Es ist weiterhin möglich, dass die Trägerringe 3 und die Deckscheibe 9 konstruktiv ein Kunststoffteil bilden, so dass dieses Teil taschenförmige Hohlräume aufweist in welche die Permanentmagnete radial von innen gesteckt werden. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Klebung der Permanentmagnete 2 entbehrlich werden, weil – unter der Voraussetzung einer engen Passung- die Permanentmagnete 2 durch die Fliehkräfte positioniert werden.It is also possible that the carrier rings 3 and the cover disk 9 constructively form a plastic part, so that this part has pocket-shaped cavities in which the permanent magnets are inserted radially from the inside. In this way, an additional adhesion of the permanent magnets 2 be dispensable, because - under the condition of a close fit - the permanent magnets 2 be positioned by the centrifugal forces.

Gemäß der Erfindung werden nun zwei oder mehrere dieser mit Permanentmagneten 2 bestückten Trägerringe 3 in einem frei wählbaren axialen Abstand in eine mechanische Rotorkonstruktion eingesetzt. Diese Rotorkonstruktion und die verwendeten Materialien können frei nach den konstruktiven Erfordernissen gewählt werden, da bei den erfindungsgemäßen Anordnungen keine nennenswerten Streufelder außerhalb der Trägerringe 3 und Statorklötze 1 auftreten.According to the invention, two or more of these will now be permanent magnets 2 fitted carrier rings 3 used in a freely selectable axial distance in a mechanical rotor design. This rotor design and the materials used can be freely selected according to the design requirements, as in the arrangements according to the invention no significant stray fields outside of the carrier rings 3 and stator blocks 1 occur.

Die Trägerringe 3 sind erfindungsgemäß im wesentlichen nur den Umfangskräften ausgesetzt, die zur Übertragung des Drehmomentes auf die mechanische Rotorkonstruktion auftreten. Die Umfangskräfte können beispielsweise nicht nur durch eine Verklebung sondern vorteilhafterweise auch durch eine Verzahnung der Trägerringe 3 übertragen werden.The carrier rings 3 According to the invention are exposed essentially only the circumferential forces that occur to transmit the torque to the mechanical rotor design. The peripheral forces, for example, not only by a bond but advantageously also by a toothing of the carrier rings 3 be transmitted.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, dass die Permanentmagnete 2 – zwecks Minimierung parasitärer Verluste und resultierender, störender Erwärmung der Permanentmagnete 2 – problemlos segmentiert oder aufgeteilt werden können (siehe Anspruch 7). 2 zeigt, beispielhaft für den unteren Permanentmagnet 2, eine Aufteilung in radialer Richtung, die einfach realisierbar und wirkungsvoll ist. Weder die magnetischen Eigenschaften noch die mechanische Befestigung oder die Fliehkraftbeanspruchung werden dadurch nennenswert ungünstiger.Another advantage of the embodiment according to the invention is that the permanent magnets 2 - To minimize parasitic losses and resulting, disturbing heating of the permanent magnets 2 - Can be easily segmented or divided (see claim 7). 2 shows, by way of example for the lower permanent magnet 2 , a distribution in the radial direction, which is easy to implement and effective. Neither the magnetic properties nor the mechanical attachment or the centrifugal stress are thereby appreciably less favorable.

Alternativ ist eine Rotorversion (siehe Anspruch 3) ohne Permanentmagnete 2 möglich, die zu einem reinen Reluktanzantriebsprinzip führt. Die Permanentmagnete 2 werden dann durch weichmagnetische Teile 13 ersetzt. Das Reluktanzprinzip führt zu einer geringeren Kraftdichte, hat jedoch für Sonderanwendungen betriebliche Vorteile – wie allgemein aus der Literatur bekannt ist.Alternatively, a rotor version (see claim 3) without permanent magnets 2 possible, which leads to a pure reluctance drive principle. The permanent magnets 2 are then through soft magnetic parts 13 replaced. The reluctance principle leads to a lower power density, but has to be special applications operational benefits - as generally known from the literature.

Um die erfindungsgemäßen Vorteile zu erzielen, ist der Stator des Direktantriebes gemäß Anspruch 1 zu gestalten. Als vorteilhaft hervorzuheben sind insbesondere die mechanisch einteiligen Statorklötze 1, die ohne jegliche Fügestellen auskommen. Dadurch werden Probleme der mechanischen Festigkeit der Konstruktion und potentiell auch Geräuschprobleme vermieden. Die einteilige Ausführung unter Verwendung von weichmagnetischem Verbundmaterial – welches bekanntlich nur eine geringe Permeabilität aufweist – wird in entscheidendem Maße durch die erfindungsgemäß kurze und günstige Flussführung ermöglicht. Ohne diese Voraussetzung wäre der Einsatz von Verbundmaterial an Stelle von üblichen Eisenblechen mit erheblichen Drehmomenteinbußen verbunden.In order to achieve the advantages according to the invention, the stator of the direct drive according to claim 1 is to be designed. Particularly noteworthy are the mechanically one-piece Statorklötze 1 that manage without any joints. This avoids problems of mechanical strength of the construction and potentially also noise problems. The one-piece design using soft magnetic composite material - which is known to have only a low permeability - is made possible to a significant extent by the invention according to short and convenient flow control. Without this requirement, the use of composite material instead of conventional iron sheets would be associated with significant torque losses.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Statorklötze 1 müssen diese als externe Kraftkomponente nur die zu nutzende Umfangskraft übertragen.Due to the inventive design of Statorklötze 1 These must transmit as external force component only the peripheral force to be used.

Prinzipbedingte und unerwünschte Kraftkomponenten in axialer oder radialer Richtung treten nicht in nennenswerter Größe auf.principle Conditional and unwanted Force components in the axial or radial direction do not occur in appreciable size.

Dieser Vorteil ermöglicht eine leichte und gewichtssparende mechanische Befestigung der Statorklötze 1 sowie ihre freizügige, räumliche Anordnung. Es sind Statorklötze 1 mit beliebig kurzer Umfangslänge einsetzbar, die nur einen geringen Winkelbereich des Rotors überdecken.This advantage enables a lightweight and weight-saving mechanical attachment of Statorklötze 1 as well as their revealing, spatial arrangement. They are stator blocks 1 can be used with any short circumferential length, which cover only a small angular range of the rotor.

Weiterhin ist es nicht zwingend pro Strang mindestens zwei diametral gegenüberliegende Statorklötze 1 einzusetzen – eine derartige Aufteilung der Statorklötze 1 hat jedoch den Vorzug geringster Lagerbelastung, da symmetrische Kräftepaare gebildet werden. Des weiteren sind erfindungsgemäße Ausführungen mit innenliegendem Stator oder außenliegendem Stator möglich. Lediglich die Krümmung der Statorklötze 1 in Umfangsrichtung ist sinngemäß der Innen- oder Außenkontur des Rotors anzupassen. 4 zeigt beispielhaft eine Version der Statorklötze 1 für innenliegenden Stator.Furthermore, it is not mandatory per strand at least two diametrically opposed Statorklötze 1 to use - such a division of Statorklötze 1 However, has the advantage of lowest bearing load, since symmetrical pairs of forces are formed. Furthermore, embodiments according to the invention with an internal stator or external stator are possible. Only the curvature of the Statorklötze 1 in the circumferential direction is analogous to adapt the inner or outer contour of the rotor. 4 shows an example of a version of Statorklötze 1 for internal stator.

Die Statorwicklung 4 selbst ist erfindungsgemäß so einfach gestaltet, dass eine Ausführung mit direkter Leiterkühlung technisch gut realisierbar wird (siehe Anspruch 5). Diese Möglichkeit ist äußerst vorteilhaft, weil die Statorwicklung 4 der erfindungsgemäßen Direktantriebe i.a. die einzige Komponente ist, die bei hoher Ausnutzung eine forcierte Kühlung benötigt. Weitere Erläuterungen zur Gestaltung der Statorwicklungen 4 werden im folgenden am Beispiel der zweiphasigen Ausführung (12, 13) gegeben.The stator winding 4 Even according to the invention is designed so simple that a design with direct conductor cooling is technically easy to implement (see claim 5). This possibility is extremely advantageous because the stator winding 4 The direct drives according to the invention are generally the only component which requires a forced cooling at high utilization. Further explanations on the design of the stator windings 4 are described below using the example of the two-phase version ( 12 . 13 ).

Weitere Erläuterungen erfolgen an Hand der folgenden Bilder: Es stellen dar:Further Explanations take place on the basis of the following pictures:

1: Einen der Trägerringe 3 des Rotors in Draufsicht. Dieser besteht aus amagnetischem Material - vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff. Die Dicke, senkrecht zur Zeichenebene, ist an die Dicke der Permanentmagnete 2 angepasst. Der radial außenliegende Randbereich des Trägerringes 3 ist in seiner Stärke den auftretenden Fliehkräften angepasst. Dieser oder der andere Randbereich kann zusätzlich verbreitert, verstärkt und/oder mit einer Verzahnung versehen sein, um die zu übertragenden Drehmomente/Umfangskräfte aufzunehmen. 1 : One of the carrier rings 3 of the rotor in top view. This consists of non-magnetic material - preferably fiber-reinforced plastic. The thickness, perpendicular to the plane of the drawing, is the thickness of the permanent magnets 2 customized. The radially outer edge region of the carrier ring 3 is adapted in its strength to the occurring centrifugal forces. This or the other edge region may additionally be widened, reinforced and / or provided with a toothing to accommodate the torques / circumferential forces to be transmitted.

Die Trägerringe 3 können des weiteren mit Deckscheiben 9 versehen sein, die als zusätzliche Teile oder als integraler Bestandteil der Trägerringe 3 ausgeführt sind. Letzteres kann Vorteile bzgl. möglicher Beschädigungen der Permanentmagnete 2 oder bzgl. deren Befestigung bieten.The carrier rings 3 You can also use shields 9 be provided as additional parts or as an integral part of the carrier rings 3 are executed. The latter can be advantageous in terms of possible damage to the permanent magnets 2 or regarding their attachment offer.

2: Ein mit Permanentmagneten 2 bestückter Trägerring 3. Der unterste Permanentmagnet ist beispielhaft in einzelne Teilmagnete aufgeteilt. Eine derartige Aufteilung der Permanentmagnete ist bei den erfindungsgemäßen Anordnungen ohne nennenswerte Nachteile durchführbar und bietet u.a. den Vorteil reduzierter Verlustleistung und Erwärmung der Permanentmagnete 2 (siehe Anspruch 7). 2 : One with permanent magnets 2 fitted carrier ring 3 , The lowermost permanent magnet is divided by way of example into individual partial magnets. Such a division of the permanent magnets is feasible in the inventive arrangements without significant disadvantages and offers, inter alia, the advantage of reduced power dissipation and heating of the permanent magnets 2 (see claim 7).

Die Permanentmagnete können alternativ auch durch geometrisch ähnliche Teile aus weichmagnetischem Material 13 ersetzt werden (siehe Anspruch 3).Alternatively, the permanent magnets can also be made of geometrically similar parts of soft magnetic material 13 be replaced (see claim 3).

3: Eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Statorklotzes 1. Die sichtbaren Kanten der vier radial genuteten Grenzflächen 5 sind schematisch in Schwarz hervorgehoben. Der Statorklotz 1 ist vorzugsweise einteilig aus einem in Formen preßbaren, weichmagnetischem Verbundwerkstoff hergestellt. 3 : An embodiment of a Statorklotzes invention 1 , The visible edges of the four radially grooved interfaces 5 are highlighted schematically in black. The stator block 1 is preferably made in one piece from a moldable, soft magnetic composite material.

4: Eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Statorklotzes 1 mit detaillierter Ansicht auf die umlaufenden Einschnitte 7 und die genuteten Grenzflächen 5 mit den radial ausgerichteten Nuten 6. Der Abstand der Nuten gegeneinander innerhalb der selben Grenzfläche entspricht einem Teilungsmaß (c), welches hier Polteilung genannt wird (siehe auch 18). Dieses Teilungsmaß ist auf allen Grenzflächen gleich. Dieses Maß wäre – streng genommen in Form eines Winkelmaßes anzugeben – der einfacheren Erläuterung halber, wird jedoch im folgenden die in der Literatur übliche lineare Abwicklung verwendet. 4 : An embodiment of a Statorklotzes invention 1 with a detailed view of the circumferential cuts 7 and the grooved interfaces 5 with the radially aligned grooves 6 , The distance of the grooves from each other within the same interface corresponds to a pitch (c), which is here called pole pitch (see also 18 ). This pitch is the same on all interfaces. This measure would be - strictly speaking in the form of an angular measure - for the sake of simpler explanation, however, in the following the usual in the literature linear development is used.

Für die technische Ausführung der Statorklötze 1 sind sowohl rechteckige, „lineare" Nuten als auch sektorförmige, „winkeltreue" Nuten zulässig.For the technical design of the stator blocks 1 are both rectangular, "linear" grooves as also sector-shaped, "angle-true" grooves allowed.

Für gewichtsoptimierte Ausführungen sind – infolge der geringen radialen Ausdehnung der Statorklötze 1 – diese Unterschiede nicht von wesentlicher Bedeutung.For weight-optimized designs are - due to the small radial expansion of Statorklötze 1 - these differences are not essential.

Die kreisbogenförmige Krümmung des Statorklotzes 1 ist an die des Rotors angepasst. In 4 ist sie dargestellt für den Fall, dass die Statorklötze radial von innen über die Trägerringe 3 geschoben werden sollen. Eine gegenläufige Ausführung der Krümmung erlaubt es die Statorklötze 1 radial von außen über die Trägerringe 3, zu schieben.The arcuate curvature of the stator block 1 is adapted to that of the rotor. In 4 it is shown in the case that the stator blocks radially from the inside over the carrier rings 3 to be pushed. An opposite execution of the curvature allows the Statorklötze 1 radially from the outside via the carrier rings 3 to push.

5: Ein Querschnitt eines Statorklotzes 1 mit Blick in Umfangsrichtung – mit zusätzlicher Darstellung des Querschnittes der Statorwicklung 4. Der realisierbare Querschnitt ist hier durch die Breite der Einschnitte 7 eingeengt. 5 : A cross-section of a stator block 1 with a view in the circumferential direction - with additional representation of the cross section of the stator winding 4 , The realizable cross section is here by the width of the incisions 7 concentrated.

6: Wie 5, jedoch mit größerem Querschnitt der Statorwicklung 4. 6 : As 5 , but with a larger cross-section of the stator winding 4 ,

Diese Variante hat keine nennenswerten Nachteile bzgl. der Güte der magnetischen Dimensionierung. Sie erfordert jedoch eine Vergrößerung der Statorklötze 1 in axialer Richtung, so dass das Gewicht der Statorklötze 1 geringfügig ansteigt.This variant has no significant disadvantages regarding the quality of the magnetic dimensioning. However, it requires an enlargement of the Statorklötze 1 in the axial direction, so that the weight of Statorklötze 1 slightly increases.

7: Wie 6, jedoch zusätzlich mit radialer Vergrößerung der Statorklötze 1. Bezüglich der Vor- und Nachteile gelten sinngemäß die Anmerkungen zu 6. 7 : As 6 , but in addition with radial enlargement of the Statorklötze 1 , With regard to the advantages and disadvantages, the comments on 6 ,

8 bis 11 zeigen beispielhaft in schematischer Form mögliche Anordnungen der Statorklötze 1 relativ zum Rotor in Draufsicht. Die gestrichelte Linie auf den Statorklötzen 1 kennzeichnet jeweils die nicht sichtbare Kante der Einschnitte 7 der Statorklötze. In Nähe dieser Kante befindet sich jeweils die Statorwicklung 4. 8th to 11 show by way of example in schematic form possible arrangements of Statorklötze 1 relative to the rotor in plan view. The dashed line on the Statorklötzen 1 indicates the invisible edge of the incisions 7 the stator blocks. In the vicinity of this edge is in each case the stator winding 4 ,

Diese Kennzeichnung dient hier nur zur Vereinfachung der folgenden Erläuterungen und insbesondere zur Unterscheidung von radial innen und radial außenliegenden Statorklötzen. Bei allen folgenden Ausführungsformen können die elektrischen Anschlüsse der Statorwicklung 4 in den freien Winkelbereichen zwischen den Statorklötzen 1 herausgeführt werden. In diesem Freiraum kann auch die elektrische Verbindung der Leiter mit positiver Stromrichtung und der Leiter mit negativer Stromrichtung durchgeführt werden – siehe Anspruch 1. Dies ist jedoch nicht zwingend, da dies auch außerhalb dieses Raumes erfolgen kann. Letzteres kann insbesondere bei einer Ausführung der Statorwicklung 1 nach Anspruch 5 vorteilhaft sein. Die Größe des freien Winkelbereiches zwischen den Statorklötzen 1 ist frei wählbar – große Freiräume ergeben jedoch Einbußen bzgl. des maximal erreichbaren Drehmomentes.This marking serves only to simplify the following explanations and in particular to distinguish radially inside and radially outside Statorklötzen. In all the following embodiments, the electrical connections of the stator winding 4 in the free angle areas between the Statorklötzen 1 be led out. In this free space, the electrical connection of the conductors with positive current direction and the conductor can be carried out with negative current direction - see claim 1. However, this is not mandatory, as this can also be done outside this room. The latter can in particular in an embodiment of the stator winding 1 be advantageous according to claim 5. The size of the free angle range between the stator blocks 1 is freely selectable - however, large free spaces result in losses with regard to the maximum achievable torque.

Es zeigen im einzelnen:It show in detail:

8: Eine Ausführung mit 3 Statorklötzen 1 die innenliegend angeordnet sind. Soll diese Anordnung ein möglichst konstantes Drehmoment abgeben, ist sie mit drei um jeweils 120° versetzten Strömen zu speisen und die Statorklötze sind gegeneinander um ein Drittel der Polteilung zu versetzen. Dieses Vorgehen ist allgemein bekannt – z.B. von Reluktanzmaschinen. 8th : A version with 3 stator blocks 1 which are arranged inside. If this arrangement is to deliver as constant a torque as possible, it is to be fed with three currents offset by 120 ° each and the stator blocks are to be offset from one another by one third of the pole pitch. This procedure is well known - eg reluctance machines.

9: Eine Ausführung mit 3 Statorklötzen 1, die außenliegend angeordnet sind. Des weiteren gelten die gleichen Gesichtspunkte wie bei 8 erläutert. 9 : A version with 3 stator blocks 1 which are arranged outside. Furthermore, the same considerations apply as in 8th explained.

10: Eine Ausführung mit 2 Statorklötzen 1, die außenliegend angeordnet sind. Eine solche Anordnung ließe sich zweiphasig speisen- wäre jedoch bzgl. der Lagerkräfte ungünstig, da keine symmetrischen Kräftepaare gebildet werden. 10 : One version with 2 stator blocks 1 which are arranged outside. Such an arrangement could be fed in two phases - but would be unfavorable with respect to the bearing forces, since no symmetrical pairs of forces are formed.

11: Eine Ausführung mit 4 Statorklötzen 1, die hier beispielhaft außenliegend angeordnet sind. Eine solche Anordnung kann bereits mit einer geringen Anzahl von Statorklötzen 1 symmetrische Kräftepaare erzeugen und somit die Lagerbelastung minimieren. Die Erfindung ermöglicht es, diese Anordnung bereits mit der minimalen Phasenzahl von 2 sinnvoll einsetzen zu können, weil die Erfindung besonders weitgehende Freiheitsgrade bietet einen gewünschten Kraftverlauf der Nutzkraft als Funktion des Umfangsweges/Drehwinkels zu erzielen (siehe auch die Erläuterungen zu 18). 11 : A version with 4 stator blocks 1 , which are arranged here by way of example outside. Such an arrangement can already with a small number of Statorklötzen 1 generate symmetrical pairs of forces and thus minimize the bearing load. The invention makes it possible to use this arrangement with the minimum phase number of 2 meaningful, because the invention offers particularly extensive degrees of freedom to achieve a desired force curve of the useful force as a function of the circumferential path / angle of rotation (see also the comments to 18 ).

Deshalb ist bereits mit einem leistungselektronischen Umformer, der nur zwei (um 90°) phasenverschobene Ströme (iA, iB) einspeist, ein weitestgehend konstantes Drehmoment erreichbar. Weitere Vorteile dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen bezüglich der günstigen. Ausführungsmöglichkeiten der Statorwicklungen 4.Therefore, a largely constant torque can already be achieved with a power-electronic converter which only feeds two (90 °) phase-shifted currents (i A , i B ). Further advantages of this preferred embodiment of the invention exist with regard to the favorable. Possible embodiments of the stator windings 4 ,

Die folgenden Bilder (12 und 13) dienen zur Erläuterung vorteilhafter Ausführungen der Statorwicklungen 4 am Beispiel einer zweiphasig – mit den Strömen (iA, iB) mit 90° relativem Phasenversatz – gespeisten Maschine.The following pictures ( 12 and 13 ) serve to explain advantageous embodiments of the stator windings 4 the example of a two-phase - with the currents (i A , i B ) with 90 ° relative phase offset - fed machine.

Um die zeichnerische Darstellung übersichtlicher zu gestalten, ist es notwendig die beiden umlaufenden Einschnitte 7 der Statorklötze 1 sichtbar darzustellen. Die beiden Einschnitte 7 jedes Statorklotzes liegen senkrecht zur Zeichenebene hintereinander. Zwecks besserer Übersicht sind sie deshalb in 12 und 13 radial nebeneinander und als sichtbar dargestellt.To make the graphic representation clearer, it is necessary the two circumferential incisions 7 the stator blocks 1 to visualize. The two cuts 7 Each stator block is perpendicular to the drawing plane one behind the other. For a better overview, they are therefore in 12 and 13 radially side by side and shown as visible.

12: Eine Ausführung der Statorwicklungen 4, die sich auch für innenleitergekühlte Leiter eignet. Es ist beispielhaft die Windungszahl Eins dargestellt – höhere Windungszahlen pro Statorklotz 1 sind als selbstverständlich bekannt und sind ebenso ausführbar. Für die vorgesehene, zweiphasige Speisung (iA, iB) sind in bekannter Weise die Statorklötze 1.1 und 1.3 um ein Viertel einer Polteilung gegen die Statorklötze 1.2 und 1.4 zu versetzen: 12 : An embodiment of the stator windings 4 , which is also suitable for conductor cooled conductors. It is exemplified the number of turns one - higher numbers of turns per stator block 1 are taken for granted and are equally executable. For the intended, two-phase supply (i A , i B ) are in a known manner, the Statorklötze 1.1 and 1.3 by a quarter of a pole pitch against the Statorklötze 1.2 and 1.4 to move:

13: Eine Ausführung der Statorwicklungen 4 die sich insbesondere für innenleitergekühlte Leiter eignet (siehe Anspruch 4). Es ergibt sich bei sehr günstiger und kurzer räumlicher Leiterführung eine höhere wirksame Induktivität sowie günstige Verhältnisse bezüglich der möglichen maximalen, elektrischen Erregung eines Statorklotzes 1. Die höhere Induktivität ist bekanntlich für eine bessere Auslegung des Feldsschwächbereiches erwünscht. 13 : An embodiment of the stator windings 4 which is particularly suitable for inner conductor cooled conductor (see claim 4). It results in a very favorable and short physical conductor guidance higher effective inductance and favorable conditions with respect to the possible maximum electrical excitation of a stator block 1 , The higher inductance is known to be desirable for a better design of the field weakening range.

Das Kühlmedium kann vorteilhaft (in zwei hydraulisch parallelen oder seriellen Kreisen) von A1 nach A2 und von B1 nach B2 innerhalb der elektrischen Leiter geführt werden (siehe Anspruch 4).The cooling medium can be advantageous (in two hydraulically parallel or serial Circles) from A1 to A2 and from B1 to B2 within the electrical Head led be (see claim 4).

14: Ein Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Direktantriebes mit außenliegenden Statorklötzen 1. Die Teile 11 bzw. 12 sind beispielhaft ein rotationssymmetrisches Gehäuse 11 und eine Hohlwelle 12. Die Lagerung kann mit Wälzlagern oder Gleitlagern in bekannter Weise erfolgen. 14 : A cross section through an exemplary embodiment of a direct drive according to the invention with external Statorklötzen 1 , The parts 11 respectively. 12 are exemplary a rotationally symmetrical housing 11 and a hollow shaft 12 , The storage can be done with rolling bearings or plain bearings in a known manner.

15: Wie 14, jedoch mit innenliegenden Statorklötzen 1. Verglichen mit 14 wird hier das Teil 11 rotieren, d.h. es bildet den glockenförmigen Rotor. 15 : As 14 , but with internal stator blocks 1 , Compared to 14 this is the part here 11 rotate, ie it forms the bell-shaped rotor.

16: Ausführungsbeispiel analog 14, jedoch ist zusätzlich die vorteilhafte Anordnung der Lager 10 in dem weitgehend feldfreien Raum zwischen den Einschnitten 7 dargestellt. Diese Anordnung ergibt zusätzlich eine kompakte, raumsparende Bauweise und ermöglicht geringe Luftspalte und Toleranzen durch die räumliche Nähe der Lager 10 zu den Luftspalten (siehe Anspruch 9). 16 : Embodiment analog 14 , but in addition, the advantageous arrangement of the bearings 10 in the largely field-free space between the incisions 7 shown. This arrangement also provides a compact, space-saving design and allows small air gaps and tolerances due to the proximity of the camp 10 to the air gaps (see claim 9).

17: Ausführungsbeispiel analog 15, mit der bei 16 erläuterten, vorteilhaften Anordnung der Lager 10. 17 : Embodiment analog 15 , with the 16 explained, advantageous arrangement of the bearings 10 ,

18: Eine Ansicht von außen auf einen Statorklotz 1 und die Anordnung der Permanentmagnete 2, die beispielsweise sichtbar wird, wenn in 15 das mechanische Teil 11 durchsichtig ist oder entfernt würde. Diese Ansicht dient hier nur der folgenden Erläuterung der Dimensionierung/Bemessung. 18 : A view from outside on a stator block 1 and the arrangement of the permanent magnets 2 which, for example, becomes visible when in 15 the mechanical part 11 is transparent or would be removed. This view is used here only for the following explanation of dimensioning / dimensioning.

Die Trägerringe 3 sind der Übersicht halber weggelassen, da sie für die elektromagnetische Funktion ohne Bedeutung sind.The carrier rings 3 are omitted for clarity, since they are irrelevant to the electromagnetic function.

Um eine hohe Kraftdichte zu erzielen, wird bekanntlich eine kleine Polteilung (hier: c) angestrebt. Diese ist erfindungsgemäß frei wählbar; z.B. durch die Geometrie der Presswerkzeuge. Es ist jedoch günstig, das Maß (c) groß gegenüber dem Luftspalt zu halten, d.h.: beispielsweise das Zehnfache des Luftspaltes. Ein besonders kleiner Luftspalt ist jedoch in Verbindung mit der Maßnahme nach Anspruch 9 gut realisierbar, so dass besonders kleine Polteilungen möglich werden.Around To achieve a high power density, is known to be a small Pole division (here: c) sought. This is according to the invention freely selectable; e.g. by the geometry of the pressing tools. However, it is cheap that Measure (c) big opposite the air gap For example, ten times the air gap. One However, particularly small air gap is in connection with the measure Claim 9 well feasible, so that particularly small pole pitches possible become.

Die Permanentmagnete 2 sind im Gegensatz zu bekannten Anordnungen mit einem deutlich größeren Quotienten von Dicke in Magnetisierungsrichtung (b) zu Breite der Polfläche (a) zu dimensionieren, i.a. ist ein Quotient (b/a) größer Eins ausführbar und vorteilhaft. Auch die Gefahr einer Entmagnetisierung ist deutlich reduziert. Eine große Breite der Nuten (größer als c/2) ist ausführbar und ergibt einen großen Quotienten der Flussdichte in Luftspaltnähe zu der Flussdichte im Volumen der Statorklötze 1. Dies Maßnahme trägt wesentlich dazu bei den Einsatz von Verbundmaterial für die Statorklötze 1 gemäß der Erfindung sinnvoll zu ermöglichen.The permanent magnets 2 In contrast to known arrangements with a significantly larger quotient of thickness in the direction of magnetization (b) to be dimensioned width of the pole face (a), generally a quotient (b / a) greater than one is feasible and advantageous. The danger of demagnetization is also significantly reduced. A large width of the grooves (greater than c / 2) is feasible and gives a large quotient of the flux density in air gap proximity to the flux density in the volume of Statorklötze 1 , This measure contributes significantly to the use of composite material for the Statorklötze 1 make sense in accordance with the invention.

Entsprechend dem Stand der Technik und Wissenschaft wird eine Optimierung der Bemessung und Geometrie durch numerische Feldberechnungsverfahren/3D-Simulation erfolgen. Die Erfindung bietet besonders weitgehende Freiheitsgrade die Geometrie so zu optimieren, dass ein gewünschter Kraftverlauf als Funktion des Umfangsweges/Drehwinkels erzielt wird. Insbesondere ist eine über sehr hohe Winkelbereiche weitgehend konstante Nutzkraft erreichbar.Corresponding The state of the art and science will optimize the Dimensioning and geometry by numerical field calculation methods / 3D simulation respectively. The invention offers particularly extensive degrees of freedom to optimize the geometry so that a desired force curve as a function of the circumferential path / angle of rotation is achieved. In particular, one is about very high angular ranges largely constant useful force achievable.

19: Zeigt die Anordnung analog 18, jedoch mit zusätzlicher Aufteilung der Permanentmagnete 2 entsprechend Anspruch 8. Diese Maßnahme ist geeignet einen nochmals vergrößerten Winkelbereich weitgehend konstanter Nutzkraft zu erzielen sowie den Mittelwert der Nutzkraft weiter zu steigern. 19 : Shows the arrangement analog 18 , but with additional division of the permanent magnets 2 according to claim 8. This measure is suitable to achieve a further increased angular range of substantially constant useful force and to further increase the mean value of the useful power.

Claims (9)

Direktantrieb axial kurzer Baulänge mit einem Permanentmagnete tragenden Rotor oder einem rein weichmagnetischen Rotor, wobei der Stator aus einem oder mehreren, aus weichmagnetischem Verbundwerkstoff gefertigten Statorklötzen (1) besteht, die die Form eines sektorförmigen Hohlzylinderteiles mit zwei in Umfangsrichtung umlaufenden Einschnitten (7) aufweisen, die in die Außenbereiche des Rotors mit ihrem Umfang eintauchen, und von welchen der eine Einschnitt einen oder mehrere elektrische Leiter mit positiver Stromrichtung und der andere Einschnitt einen oder mehrere elektrische Leiter mit negativer Stromrichtung einer Statorwicklung (4) aufnimmt und des weiteren die vier zu den Außenbereichen des Rotors weisenden Grenzflächen (5) der zwei Einschnitte (7) mit radial ausgerichteten Nuten (6) versehen sind.Direct drive of short axial length with a permanent magnet bearing rotor or a purely soft magnetic rotor, the stator of one or more, made of soft magnetic composite stator ( 1 ), which has the shape of a sector-shaped hollow cylinder part with two circumferential recesses ( 7 ), which dip into the outer regions of the rotor with its circumference, and of which the one incision one or more electrical conductors with positive current direction and the other incision one or more electrical conductors with ne gative current direction of a stator winding ( 4 ) and further the four facing the outer areas of the rotor interfaces ( 5 ) of the two incisions ( 7 ) with radially aligned grooves ( 6 ) are provided. Direktantrieb nach Anspruch 1, wobei der scheibenförmige, zylinderförmige oder glockenförmige Rotor radial in seinem Außenbereich zwei oder mehrere, jeweils mit einer geraden Anzahl von Permanentmagneten (2) bestückte Trägerringe (3) aus amagnetischem Material besitzt, welche in die Einschnitte (7) des Stators eintauchen, wobei die Permanentmagnete (2) in jedem der Trägerringe (3) so orientiert sind, dass die Verbindungslinie ihrer magnetischen Nord- und Südpole in Umfangsrichtung zeigt, benachbarte Permanentmagnete (2) sich jeweils abstoßen, sowie die radial ausgerichteten Nuten (6) der Statorklötze (1) auf mindestens zwei der vier Grenzflächen (5) einen Winkelversatz relativ zu der gegenüberliegenden Grenzfläche aufweisen.Direct drive according to claim 1, wherein the disc-shaped, cylindrical or bell-shaped rotor radially in its outer region two or more, each with an even number of permanent magnets ( 2 ) equipped carrier rings ( 3 ) of amagnetic material, which in the incisions ( 7 ) of the stator, the permanent magnets ( 2 ) in each of the carrier rings ( 3 ) are oriented so that the connecting line of their magnetic north and south poles in the circumferential direction, adjacent permanent magnets ( 2 ) repel each other, and the radially aligned grooves ( 6 ) the Statorklötze ( 1 ) on at least two of the four interfaces ( 5 ) have an angular offset relative to the opposite interface. Direktantrieb nach Anspruch 1, wobei der scheibenförmige, zylinderförmige oder glockenförmige Rotor radial in einem Außenbereich zwei oder mehrere mit einer Anzahl von weichmagnetischen Teilen (13) bestückte Trägerringe (3) aus amagnetischem Material besitzt, welche in die Einschnitte (7) der Statorklötze (1) eintauchen.Direct drive according to claim 1, wherein the disc-shaped, cylindrical or bell-shaped rotor radially in an outer region two or more with a number of soft magnetic parts ( 13 ) equipped carrier rings ( 3 ) of amagnetic material, which in the incisions ( 7 ) the Statorklötze ( 1 ) immerse. Direktantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zugehörige leistungselektronische Umformer zweiphasig ausgeführt ist und/oder die Statorwicklungen (4) durch die umlaufenden Einschnitte (7) aller Statorklötze (1) geführt sind.Direct drive according to one of the preceding claims, wherein the associated power electronic converter is designed in two phases and / or the stator windings ( 4 ) by the circumferential cuts ( 7 ) of all stator blocks ( 1 ) are guided. Direktantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Statorwicklung (4) als Hohlleiter ausgeführt ist, dessen Inneres von gasförmigen oder flüssigen Kühlmitteln durchströmt wird.Direct drive according to one of the preceding claims, wherein the stator winding ( 4 ) is designed as a waveguide, the interior of which flows through gaseous or liquid coolant. Direktantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerringe (3) und/oder die Grenzflächen (5) des/der Statorklötze (1) durch dünne Deckscheiben (9) aus amagnetischem Material abgedeckt sind, die zusätzlich oder als integraler Bestandteil der Trägerringe (3) oder der Statorklötze (1) ausgeführt sind.Direct drive according to one of the preceding claims, wherein the carrier rings ( 3 ) and / or the interfaces ( 5 ) of the stator blocks ( 1 ) through thin cover disks ( 9 ) are covered by non-magnetic material, which in addition or as an integral part of the carrier rings ( 3 ) or the stator blocks ( 1 ) are executed. Direktantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Permanentmagnete (2) in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung Trennfugen aufweisen oder vollständig in einzelne Teilmagnete aufgeteilt sind.Direct drive according to one of the preceding claims, wherein the permanent magnets ( 2 ) in the radial direction and / or in the circumferential direction and / or in the axial direction have parting lines or are completely divided into individual partial magnets. Direktantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Permanentmagnete (2) in axialer Richtung in mindestens je zwei Teilmagnete aufgeteilt sind, die in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind oder die Trägerringe (3) in axialer Richtung mindestens in zwei Teilträgerringe mit zugehörigen Permanentmagneten (2) aufgeteilt sind, die in Umfangsrichtung gegeneinander winkelversetzt sind oder die Permanentmagnete (2) schräge, nicht rechtwinklige Polflächen aufweisen.Direct drive according to one of the preceding claims, wherein the permanent magnets ( 2 ) are divided in the axial direction in at least two partial magnets, which are offset in the circumferential direction against each other or the carrier rings ( 3 ) in the axial direction at least in two partial carrier rings with associated permanent magnets ( 2 ) are distributed in the circumferential direction against each other angularly offset or the permanent magnets ( 2 ) have oblique, non-rectangular pole faces. Direktantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Lagerung eingesetzte Wälzlager oder Gleitlager (10) im weitgehend feldfreien Raum axial zwischen den Einschnitten (7) der Statorklötze (1) angeordnet sind.Direct drive according to one of the preceding claims, wherein bearings used for storage or plain bearings ( 10 ) in the largely field-free space axially between the incisions ( 7 ) the Statorklötze ( 1 ) are arranged.
DE200610036707 2006-08-05 2006-08-05 Direct drive of short axial spacing, has permanent magnet carrying rotor or clean soft magnetic rotor, where stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with sector shaped hollow cylindrical part Expired - Fee Related DE102006036707B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610036707 DE102006036707B3 (en) 2006-08-05 2006-08-05 Direct drive of short axial spacing, has permanent magnet carrying rotor or clean soft magnetic rotor, where stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with sector shaped hollow cylindrical part

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610036707 DE102006036707B3 (en) 2006-08-05 2006-08-05 Direct drive of short axial spacing, has permanent magnet carrying rotor or clean soft magnetic rotor, where stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with sector shaped hollow cylindrical part

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006036707B3 true DE102006036707B3 (en) 2008-02-28

Family

ID=38973486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610036707 Expired - Fee Related DE102006036707B3 (en) 2006-08-05 2006-08-05 Direct drive of short axial spacing, has permanent magnet carrying rotor or clean soft magnetic rotor, where stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with sector shaped hollow cylindrical part

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006036707B3 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007013732A1 (en) 2007-03-22 2008-10-02 Marquardt, Rainer, Prof.-Dr.-Ing. Direct drive for electrical machines, has stator with one or multiple support rings, made of plastic, supports permanent magnets that are arranged in two or more concentric rings
WO2009115247A1 (en) * 2008-03-15 2009-09-24 Rainer Marquardt Low-inertia direct drive having high power density
DE102008050801A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Pro Diskus Ag Rotor shaft arrangement for an electric machine
DE102008050831A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Pro Diskus Ag Rotor for an electric machine and use thereof and apparatus and method for its manufacture
DE102008050802A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Pro Diskus Ag Method and device for producing a rotor for an electric machine and use thereof
DE102008050806A1 (en) 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Rotor for an electric machine and use thereof and apparatus and method for its manufacture
DE102008050832A1 (en) 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Storage device for a rotor and a shaft for an electric machine
DE102008050807A1 (en) 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Rotor for an electric machine
EP2667485A1 (en) 2012-05-25 2013-11-27 Compound Disk Drives GmbH Electric motor and storage assembly
WO2014076053A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Transversal flux machine of 2-phase design
EP2747256A1 (en) 2012-12-19 2014-06-25 Compound Disk Drives GmbH Method for manufacturing a rotor for an electric motor
EP2822150A3 (en) * 2013-07-02 2015-01-28 Robert Bosch Gmbh Electric machine with integrated coupling
EP2985893A1 (en) 2014-08-12 2016-02-17 LEANTEC Motor GmbH & Co. KG Electric machine with controlled air gap
DE102020130125A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 Aerolas Gmbh, Aerostatische Lager- Lasertechnik prime mover or work machine
DE102020007189A1 (en) 2020-11-24 2022-05-25 Josef Schnöll Electric motor with air bearings, integrated ring propeller and ring winding with internal stator cooling
US20230069099A1 (en) * 2020-03-18 2023-03-02 David Calley Electrical machine having shaped soft metal composite components with axial and radial airgaps

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3005118A (en) * 1954-07-16 1961-10-17 Agnes J Ranseen Electric motors
DE3536538A1 (en) * 1985-10-12 1987-04-23 Weh Herbert Transverse flow machine having permanent excitation
DE19848123C1 (en) * 1998-10-20 2000-03-30 Herbert Weh Transverse flux machine with a rotor collector for increasing a rotor's loading capacity uses pressed metal plates, two thin fixed links and a subdivision of permanent magnets into three units.
DE10110719A1 (en) * 2001-03-07 2002-11-21 Herbert Weh Electrical machine with transverse magnetic circuit has first part with ferromagnetic magnetic circuit elements, second part with rows of stimulation centers, and armature winding coils
DE10304030A1 (en) * 2003-02-01 2004-09-02 Ziehl-Abegg Ag Electric sector motor drive e.g. for computer tomography, has curved run-out sections on the end of the stator sectors to reduce torque impulses and detent torques
DE102004006890B3 (en) * 2004-02-12 2005-09-15 Weh, Herbert, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Rotary or linear electrical machine with permanent magnets for variety of power applications uses transverse magnetic flux and has divided windings fed with three-phase AC
DE102004045939A1 (en) * 2004-09-22 2006-04-06 Siemens Ag Permanent magnet synchronous machine with suppressing means for improving torque ripple
DE10240704B4 (en) * 2002-09-04 2006-04-27 Tirron-Elektronik Gmbh High-poled, multi-phase alternating current machine with transversal flux guidance

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3005118A (en) * 1954-07-16 1961-10-17 Agnes J Ranseen Electric motors
DE3536538A1 (en) * 1985-10-12 1987-04-23 Weh Herbert Transverse flow machine having permanent excitation
DE19848123C1 (en) * 1998-10-20 2000-03-30 Herbert Weh Transverse flux machine with a rotor collector for increasing a rotor's loading capacity uses pressed metal plates, two thin fixed links and a subdivision of permanent magnets into three units.
DE10110719A1 (en) * 2001-03-07 2002-11-21 Herbert Weh Electrical machine with transverse magnetic circuit has first part with ferromagnetic magnetic circuit elements, second part with rows of stimulation centers, and armature winding coils
DE10240704B4 (en) * 2002-09-04 2006-04-27 Tirron-Elektronik Gmbh High-poled, multi-phase alternating current machine with transversal flux guidance
DE10304030A1 (en) * 2003-02-01 2004-09-02 Ziehl-Abegg Ag Electric sector motor drive e.g. for computer tomography, has curved run-out sections on the end of the stator sectors to reduce torque impulses and detent torques
DE102004006890B3 (en) * 2004-02-12 2005-09-15 Weh, Herbert, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Rotary or linear electrical machine with permanent magnets for variety of power applications uses transverse magnetic flux and has divided windings fed with three-phase AC
DE102004045939A1 (en) * 2004-09-22 2006-04-06 Siemens Ag Permanent magnet synchronous machine with suppressing means for improving torque ripple

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007013732A1 (en) 2007-03-22 2008-10-02 Marquardt, Rainer, Prof.-Dr.-Ing. Direct drive for electrical machines, has stator with one or multiple support rings, made of plastic, supports permanent magnets that are arranged in two or more concentric rings
WO2009115247A1 (en) * 2008-03-15 2009-09-24 Rainer Marquardt Low-inertia direct drive having high power density
US9553496B2 (en) 2008-03-15 2017-01-24 Leantec Motor Gmbh Low-inertia direct drive having high power density
DE102008050806A1 (en) 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Rotor for an electric machine and use thereof and apparatus and method for its manufacture
DE102008050831A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Pro Diskus Ag Rotor for an electric machine and use thereof and apparatus and method for its manufacture
DE102008050832A1 (en) 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Storage device for a rotor and a shaft for an electric machine
DE102008050807A1 (en) 2008-10-08 2010-04-22 Pro Diskus Ag Rotor for an electric machine
DE102008050802A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Pro Diskus Ag Method and device for producing a rotor for an electric machine and use thereof
DE102008050801A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Pro Diskus Ag Rotor shaft arrangement for an electric machine
US9300177B2 (en) 2012-05-25 2016-03-29 Leantec Motor Gmbh & Co. Kg Electric motor and bearing arrangement
EP2667485A1 (en) 2012-05-25 2013-11-27 Compound Disk Drives GmbH Electric motor and storage assembly
WO2013174514A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Compound Disk Drives Gmbh Electric motor and bearing arrangement
WO2014076053A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Transversal flux machine of 2-phase design
EP2747256A1 (en) 2012-12-19 2014-06-25 Compound Disk Drives GmbH Method for manufacturing a rotor for an electric motor
EP2822150A3 (en) * 2013-07-02 2015-01-28 Robert Bosch Gmbh Electric machine with integrated coupling
EP2985893A1 (en) 2014-08-12 2016-02-17 LEANTEC Motor GmbH & Co. KG Electric machine with controlled air gap
US20230069099A1 (en) * 2020-03-18 2023-03-02 David Calley Electrical machine having shaped soft metal composite components with axial and radial airgaps
US12119708B2 (en) * 2020-03-18 2024-10-15 Elemental Motors, LLC Electrical machine having shaped soft metal composite components with axial and radial airgaps
DE102020130125A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 Aerolas Gmbh, Aerostatische Lager- Lasertechnik prime mover or work machine
WO2022101478A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 Aerolas Gmbh Aerostatische Lager - Lasertechnik Motor or work machine
DE102020007189A1 (en) 2020-11-24 2022-05-25 Josef Schnöll Electric motor with air bearings, integrated ring propeller and ring winding with internal stator cooling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006036707B3 (en) Direct drive of short axial spacing, has permanent magnet carrying rotor or clean soft magnetic rotor, where stator has one or multiple stator blocks of soft magnetic composite material with sector shaped hollow cylindrical part
EP2255431B1 (en) Low-inertia direct drive having high power density
DE102007013732B4 (en) Low-inertia, high power density direct drive
DE60212406T2 (en) Runners with embedded permanent magnets
DE102005016257B4 (en) reluctance motor
DE69304223T2 (en) Single-phase electromagnetic rotary drive with a distance between 60 and 120 degrees
EP1471621A2 (en) Rotor element for an electrical motor
DE112016006772T5 (en) Electric motor and air conditioning
DE19780317B4 (en) Electric machine
DE102006022836A1 (en) Stator arrangement and rotor arrangement for a transverse flux machine
DE102012107793B4 (en) Brushless motor
DE102004017507A1 (en) Rotor arrangement for an electric machine
DE102013009115A1 (en) Rotor for a permanent-magnet electric machine and its use
DE102011088370A1 (en) Electric motor with embedded permanent magnets
DE102015004669A1 (en) ENGINE
EP2770616A1 (en) Electrical machine with split stator
DE102013200476A1 (en) Permanent magnet-excited two-pole synchronous machine e.g. wind force generator, for use as inner rotor machine in wind-power plant, has pockets comprising magnets that exhibits magnetization direction to form magnetic poles of rotor
DE3730615A1 (en) ELECTRICAL MACHINE WITH PERMANENT MAGNETIC EXCITATION
DE102013220495A1 (en) Electric machine
EP2448096A1 (en) Permanently excited electric machine
EP2319164B1 (en) Rotor for an electric machine with a reduced cogging torque
DE102008022209A1 (en) AC motor
DE4138014C1 (en) Electromechanical power converter in rotary or linear form - has permanent magnets assembled in rotor driven by AC stator winding with pole elements
DE102011085118A1 (en) Holder for electrical machines
WO2011151138A2 (en) Electrical machine with reduced noise development

Legal Events

Date Code Title Description
8322 Nonbinding interest in granting licences declared
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: COMPOUND DISK DRIVES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: MARQUARDT, RAINER, PROF.-DR.-ING., 85521 RIEMERLING, DE

Effective date: 20120711

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee