DE102007033882A1 - Elektrischer Antrieb mit integriertem Lüfter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb (10) mit einem zylinderförmigen Primärteil (2), welches eine ein- oder mehrphasige Wicklung und Permanentmagnete aufweist, und mit einem innerhalb des Primärteils (2) angeordneten zylinderförmigen Sekundärteil (3), welches Mittels zur Führung eines magnetischen Flusses aufweist, wobei das zylinderförmige Sekundärteil (3) als Lüfter ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb mit einem zylinderförmigen Primärteil, welches eine ein- oder mehrphasige Wicklung und Permanentmagnete aufweist, und mit einem innerhalb des Primärteils angeordneten zylinderförmigen Sekundärteil, welches Mittel zur Führung eines magnetischen Flusses aufweist.
  • Rotatorisch arbeitende elektrische Antriebe weisen ein Primärteil und ein Sekundärteil auf, welche als Stator und Rotor bezeichnet werden. Dabei sind elektrische Antriebe derart aufbaubar, dass der Stator und/oder der Rotor Permanentmagnete aufweisen können. Der Stator ist dabei das Teil, welches elektrisch bestrombare Wicklungen aufweist. Der Stator ist insbesondere als feststehendes Teil und der Rotor als bewegtes Teil ausgeführt.
  • Stator und Rotor für elektrische Maschinen weisen in der Regel ein Blechpaket, bestehend aus einzelnen Elektroblechen auf, wobei am Blechpaket die Wicklung oder auch Permanentmagnete zur Generierung magnetischer Felder angeordnet sind. Um den magnetischen Hauptfluss zwischen Stator und Rotor zu führen, werden bei wicklungstragenden Statoren und/oder Rotoren üblicherweise gezahnte Bleche verwendet. In den Nuten des Blechpakets ist die Wicklung angeordnet.
  • Aus der DE 10 2004 045 992 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, deren Sekundärteil keine aktiven Mittel, wie beispielsweise bestrombare Wicklungen oder Permanentmagnete, zur Erzeugung elektrischer Felder aufweist. Bei einem permanenterregten Synchronmotor mit einem permanentmagnet-freien Sekundärteil weist das Primärteil bestrombare Wicklungen und Permanentmagnete auf, wobei das Sekundarteil lediglich eine Zahnstruktur aus beispielsweise einem eisenhaltigen Material aufweist.
  • Weiterhin weist ein elektrischer Antrieb ein Lagersystem, umfassend mehrere Lager, auf, da die Bauteile, d. h. insbesondere Rotor und Stator, gelagert werden müssen. Das Lagersystem ist beispielsweise mittels Kugellager oder Gleitlager ausgeführt.
  • Werden elektrische Antriebe für Rauch- und Wärmeabzugsanlagen, wie beispielsweise Lüfter, Ventilatoren, Gebläse und Brandgasmotoren, eingesetzt, weisen die Ventilatoren bzw. Lüfter ebenso Lager auf.
  • Herkömmliche Lager, wie beispielsweise Kugellager oder Gleitlager, sind sehr wartungsintensiv. Insbesondere bei Lüftern zur Brandgasentrauchung, wird der elektrische Antrieb hohen Temperaturen ausgesetzt. Dabei sind die Anforderungen, dass ein derartiger Brandgasmotor, also eine elektrische Antrieb samt Gebläse, mit Lagersystem bei ca. 400°C Umgebungstemperatur zwei Stunden funktionsfähig sein muss. Dafür sind die Lager extrem hitzebeständig auszuführen.
  • Bei strömungstechnischen Anwendungen ist der elektrische Antrieb i. d. R. im Bereich des Kühlluftstroms angeordnet, was dazu führt, dass der Antriebsmotor sich praktisch im Strömungskanal befindet und somit den möglichen Querschnitt für den Kühlluftstrom verringert. Insbesondere bei Lüftern zur Brandgasentrauchung wird die im Brandfall notwendige Entrauchung unnötig begrenzt.
  • Um den Querschnitt des elektrischen Antriebs im Bereich des Kühlluftstroms zu reduzieren und somit die Strömungseigenschaften zu verbessern, besteht die Möglichkeit, den elektrischen Antrieb beispielsweise ohne Klemmenkasten auszuführen.
  • Für höhere Drehzahlen und um den Wartungsaufwand zu reduzieren, besteht auch die Möglichkeit, Magnetlagersysteme einzusetzen, welche aber einen hohen regelungstechnischen Aufwand benötigen. Zudem sind Magnetlager nur bei geringen Stoßkräften auf den Rotor einsetzbar. Nachteilig bei solch einem Mag netlagersystem ist, dass regelungstechnisch zwei Systeme, nämlich Antriebsmotor und Magnetlager, beherrscht sein müssen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen elektrischen Antrieb für insbesondere Wärme- und Rauchabzugsanlagen bereitzustellen, dessen Lüfter bzw. Ventilator verbesserte Strömungseigenschaften aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 21 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
  • Der erfindungsgemäße elektrische Antrieb ist als Innenläufermaschine mit einem zylinderförmigen Primärteil, d. h. einem Stator, und einem zylinderförmigen Sekundärteil, d. h. einem Rotor, ausgebildet. Der zylinderförmige Stator weist eine ein- oder mehrphasige Wicklung und Permanentmagnete auf. Der Stator weist somit mehrere Mittel zur Generierung und Führung magnetischer Felder und Flüsse auf.
  • Das Sekundärteil ist frei von Mitteln zur Generierung magnetischer Felder und weist lediglich Mittel zur Führung magnetischer Flüsse und Felder auf. Erfindungsgemäß ist das zylinderförmige Sekundärteil, d. h. der zylinderförmige Rotor, gleichzeitig als Lüfter ausgebildet.
  • Das Sekundärteil ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist eine äußere Mantelfläche und eine innere Mantelfläche auf. Dabei weist die äußere Mantelfläche die Mittel zur Führung magnetischer Flüsse und Felder auf.
  • Vorzugsweise weist die äußere Mantelfläche des Sekundärteils eine Zahnstruktur mit mehreren Zähnen auf. Insbesondere sind die Zähne des Sekundärteils axial und/oder in Umfangsrichtung des Sekundärteils versetzt zueinander angeordnet, um so Rastmomente des Sekundärteils zu reduzieren.
  • An einer inneren Mantelfläche des hohlzylindrischen Sekundärteils ist ein Lüfterrad angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Sekundärteil mechanisch fest mit dem Lüfterrad verbunden, so dass ein Sekundärteil mit integriertem Lüfterrad ausgebildet ist. Das Lüfterrad fungiert praktisch als Sekundärteil bzw. das Sekundärteil als Lüfterrad. Das Lüfterrad ist beispielsweise durch einen Außenkranz eingefasst, wobei der Außenkranz das Sekundärteil mit einer Zahnstruktur bildet.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Primärteil in zumindest zwei Primärteilsegmente unterteilt, wobei jedes Primärteilsegment als eigenständig funktionsfähiges Bauteil mit einer ein- oder mehrphasigen Wicklung und Permanentmagneten ausgebildet ist. Insbesondere ist das Primärteil in seiner Umfangsrichtung und/oder axialen Richtung in mehrere Primärteilsegmente unterteilt. Mittels Primärteilsegmenten ist der elektrische Antrieb modular aufbaubar, wobei je nach gewünschter Größe bzw. Leistung des elektrischen Antriebs die entsprechende Anzahl von Primärteilsegmenten angeordnet werden kann.
  • Die Primärteilsegmente sind vorzugsweise bogenförmig ausgebildet und kreisförmig in Umfangsrichtung um das Sekundärteil herum angeordnet. Dadurch, dass die Primärteilsegmente bogenförmig ausgeführt sind, wird ein gleichmäßiger zylindrischer Luftspalt zwischen Primärteil und Sekundärteil ausgebildet. Sämtliche Primärteilsegmente bilden zusammen das Primärteil.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden jeweils zwei Primärteilsegmente axial hintereinander angeordnet und jeweils paarweise kreisförmig in Umfangsrichtung um das Sekundärteil angeordnet. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass Sekundärteil mit integriertem Lüfterrad axial zu verlängern und somit einen größeren Kühlluftstrom zu erzeugen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sekundärteil mit Lüfterrad lagerlos angeordnet. Eine lagerlose An ordnung ist möglich, da im Primarteil bzw. den einzelnen Primärteilsegmenten neben einer Wicklung auch Permanentmagnete angeordnet sind, wodurch eine Positionierung, d. h. eine lagerlose Anordnung, des Sekundärteils über die magnetischen Kräfte der Permanentmagnete des Primarteils möglich ist.
  • Insbesondere ist die Position des Sekundärteils über elektromagnetische Kraftflüsse zwischen Primärteil und Sekundärteil ermittel- und regelbar. Dazu weist das Primarteil bzw. die Primärteilsegmente vorteilhafterweise Mittel zur Überwachung des Luftspaltes zwischen Primarteil und Sekundärteil auf. Derartige Mittel dienen zur Erfassung eines radialen Abstands zum Sekundärteil. Derartige Mittel sind beispielsweise als Sensoren ausgebildet, welche den radialen Abstand zwischen Primärteil bzw. Primärteilsegment und Sekundärteil ermitteln bzw. messen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist jedem Primärteilsegment ein Frequenzumrichter zugeordnet, wobei eine radiale Positionierung des Sekundarteils mittels der Frequenzumrichter erfolgt. Vorzugsweise ist jeweils ein Frequenzumrichter in ein Primärteilsegment bzw. ein Frequenzumrichter in das Primarteil integriert.
  • Weiterhin ist eine übergeordnete Steuerungs- und/oder Regelungseinheit zur Regelung der Position des Sekundarteils vorgesehen.
  • Durch den bereitgestellten erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb mit Lüfter werden die Strömungseigenschaften eines in dieser Weise direkt angetriebenen Lüfters verbessert, da der Querschnitt für den Luftstrom nicht mehr durch einen im Luftstrom installierten Antriebsmotor verringert wird. Insbesondere im Fall der Brandgasentrauchung kann durch die Anordnung des Primärteils bzw. Stators außerhalb des Luftkanals ein wesentlich höherer Luftdurchsatz erreicht werden. Dadurch, dass das Sekundärteil lagerlos betrieben wird, sind keinerlei War tungsmaßnahmen und auch keine Lagerbauteile notwendig, wodurch Kosten und Zeit gespart werden.
  • Um den Betrieb des Sekundärteils, insbesondere des Lüfterrads, sicher zu gestalten, weist das Sekundärteil zumindest ein Fanglager auf. Als Sicherheitseinrichtung im Fall des Versagens oder bei unvorhergesehenen Instabilitäten werden Fanglager eingesetzt. Ein Fanglager ist ein zusätzliches Lager, das im normalen Betriebszustand wirkungslos ist. Bei schnell laufenden, überkritisch betriebenen Sekundärteilen bzw. Rotoren treten häufig große Rotorausbiegungen auf. Überschreitet die Rotorausbiegung den Fanglagerspalt, legt sich der Rotor an das Fanglager an. Die Kontaktkraft vom Fanglager auf den Rotor begrenzt die Rotorausbiegung.
  • Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebs mit dem beschriebenen Lüfterradsystem ist unter verschiedenartigen Gesichtspunkten skalierbar. So kann bei Verzicht auf die Magnetlager-Funktionalität das Sekundärteil, welches dann auf einer Welle angeordnet ist, mit nur einem Primärteilsegment verwendet werden. In diesem Fall wirkt der Krafteintrag nur in einem Teilsegment des Sekundärteils. Bei größerem Leistungsbedarf können dann weitere Primärteilsegmente und somit Krafteintragspunkte platziert werden. Auf diese Weise können auch redundante bzw. hoch verfügbare Antriebskonzepte realisiert werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Entwärmung von Primarteil, insbesondere von den Primärteilsegmenten mit integrierten Frequenzumrichtern, durch ein Kühlsystem erfolgen. Dazu weist das Primärteil ein Kühlsystem auf, welches als zentrales Kühlsystem, beispielsweise auf Basis einer Flüssigkeitskühlung, fungiert. Alternativ kann jedes Primärteilsegment eine eigene Kühleinheit aufweisen, wobei die Kühleinheiten entweder über einen gesamten Kühlkreislauf gekoppelt sind und ein Kühlsystem bilden, oder autark funktionieren. Durch zusätzliche Kühlsysteme bzw. Kühleinheiten, wie beispielsweise spezielle thermische Isolierungen oder spezielle Kühlver fahren, wie z. B. Wasserkühlung, kann ein nahezu zeitlich unbegrenzter Betrieb, auch bei wesentlich höheren Temperaturen des elektrischen Antriebs mit Lüfterrad, gewährleistet werden.
  • Die Lastverteilung der Frequenzumrichter kann des Weiteren mit bekannten Momenten- bzw. Kraftausgleichsregelungen verbessert werden. Diese koordinierende Aufgabe kann auch durch die ebenfalls zentrale Instanz, d. h. die übergeordnete Steuerungs- und Regelungseinheit, der Magnetlagerregelung übernommen werden. Es ist auch möglich, die Aufgabe der zentralen Instanz einem einzelnen Frequenzumrichter zu übertragen bzw. diese auf alle Frequenzumrichter zu verteilen. Dabei können Redundanzgruppen gebildet werden, die die Verfügbarkeit des Gesamtsystems erhöhen.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 einen permanenterregten Synchron-Linearmotor gemäß Stand der Technik,
  • 2 einen permanenterregten elektrischen Antrieb in rotatorischer Ausführung,
  • 3 einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb mit integriertem Lüfterrad,
  • 4 den erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb gemäß 3 in einer Seitenansicht,
  • 5 einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb mit einem ersten Regelungskonzept,
  • 6 einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb mit einem zweiten Regelungskonzept, und
  • 7 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebs mit integriertem Lüfterrad.
  • 1 zeigt einen permanenterregten elektrischen Antrieb 1, der als Synchron-Linearmotor ausgebildet ist, gemäß dem Stand der Technik, wie er beispielsweise aus der DE 10 2004 045 992 A1 bekannt ist.
  • Der Synchron-Linearmotor 1 weist das Primärteil 2 und das Sekundärteil 3 auf. Das Sekundärteil 3 weist keine aktiven Mittel zur Erzeugung magnetischer Felder auf, sondern ist lediglich als Zahnstruktur aus beispielsweise eisenhaltigem Material aufgebaut. Im Gegensatz dazu weist das Primärteil 2 mehrere Mittel zur Erzeugung magnetischer Felder auf. Diese Mittel zur Erzeugung magnetischer Felder sind die mehrphasige, insbesondere dreiphasige, Wicklung 4 und die Permanentmagnete 5.
  • 2 zeigt einen permanenterregten elektrischen Antrieb 1 in rotativer Ausführung. Die lineare Ausführungsform gemäß 1 ist nun in eine rotative Ausführungsform überführt. Der elektrische Antrieb 1 ist als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet. Das Primärteil 2 ist als Stator ausgebildet und weist eine ein- oder mehrphasige, insbesondere dreiphasige, Wicklung sowie Permanentmagnete auf. Die Wicklung und die Permanentmagnete sind nicht dargestellt.
  • Das Primärteil 2, auch als Stator bezeichnet, ist in vier Primärteilsegmente, bzw. Statorsegmente, 2a bis 2d unterteilt, wobei jedes Statorsegment 2a bis 2d als eigenständig funktionsfähiges Stator – Bauteil mit Wicklung und Permanentmagneten ausgeführt ist.
  • Weiterhin ist das Sekundärteil 3, welches als Rotor ausgeführt ist, dargestellt, welches eine Zahnstruktur mit den Zähnen 6 aufweist. Das Sekundärteil 3, auch als Rotor bezeichnet, ist hohlzylindrisch ausgebildet. Ebenso ist das Primärteil 2 zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet. Dadurch ergibt sich ein zylindrischer Luftspalt 7 zwischen Primärteil 2 und Sekundärteil 3.
  • Die Primärteilsegmente 2a bis 2d sind bogenförmig ausgestaltet und in Umfangsrichtung kreisförmig um das Sekundärteil 3 angeordnet. Dabei sind die vier Segmente 2a bis 2d gleichmäßig, d. h. mit gleichem Abstand zueinander, angeordnet. Dadurch, dass die Segmente 2a bis 2d bogenförmig ausgebildet sind, bildet sich ein gleichmäßiger Luftspalt 7 aus.
  • 3 zeigt einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb 10 mit integriertem Lüfterrad 8. Das Sekundärteil 3 ist hohlzylindrisch ausgebildet, wobei an seiner äußeren Mantelfläche die Zähne 6 zur Ausbildung einer Zahnstruktur angeordnet sind. Mittels dieser Zahnstruktur wird der magnetische Hauptfluss zwischen Primärteil 2 und Sekundärteil 3 geführt.
  • An der inneren Mantelfläche des Sekundärteils 3 ist das Lüfterrad 8 angeordnet. Das Sekundärteil 3 und das Lüfterrad 8 sind mechanisch fest miteinander verbunden, so dass ein Sekundärteil 3 mit integriertem Lüfterrad 8 ausgebildet ist. Das Sekundärteil 3 übernimmt somit zwei Funktionen; zum einen die Funktion eines Lüfters und zum anderen die Funktion eines elektrisch/magnetischen Bauteils. Beispielsweise ist derjenige Bereich des Sekundärteils 3, welcher die elektrisch/magnetische Funktion innehat, welches im Wesentlichen die Zahne 6 sind, aus eisenhaltigem Material hergestellt. Das Lüfterrad 8 ist beispielsweise aus Kunststoff hergestellt. Das Sekundarteil 3 mit integriertem Lüfterrad 8 kann auch als einteiliges Bauteil, beispielsweise als Gussteil, ausgebildet sein.
  • In 3 ist gut zu erkennen, dass ein optimaler Strömungsquerschnitt für das Lüfterrad 8 vorhanden ist, da der elektrische Antrieb 10 mit Primarteil 2 und Sekundärteil 3 sich nicht im Querschnitt des Luftstroms, sondern außerhalb befinden.
  • 4 zeigt den erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb 10 gemäß 3 in einer Seitenansicht. Es sind nur die zwei Seg mente 2a und 2b des Primarteils 2 sowie das Sekundärteil 3 dargestellt.
  • 5 zeigt den erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb 10 gemäß einem ersten Regelungskonzept. Jedem Primärteilsegment 2a bis 2d ist dabei ein Mittel zur Erfassung des radialen Abstands eines Primärteilsegments 2a bis 2d zum Sekundärteil 3 zugeordnet. Dem Segment 2a ist ein Abstandsmesser 11a zugeordnet, wobei der Abstandsmesser 11a beispielsweise als Sensor ausgebildet ist. Dem Segment 2b ist ein Abstandsmesser 11b, dem Segment 2c ein Abstandsmesser 11c und dem Segment 2d ein Abstandsmesser 11d zugeordnet. Die als Sensoren ausgebildeten Abstandsmesser 11a bis 11d messen den Abstand jeweils des dazugehörigen Primärteilsegments 2a bis 2d zum Sekundärteil 3.
  • Weiterhin ist jedem Primärteilsegment 2a bis 2d ein Frequenzumrichter 12a bis 12d zugeordnet. Dem Primärteilsegment 2a ist der Frequenzumrichter 12a, dem Primärteilsegment 2b der Frequenzumrichter 12b, dem Primärteilsegment 2c der Frequenzumrichter 12c und dem Primärteilsegment 2d der Frequenzumrichter 12d zugeordnet. Jedes Primärteilsegment 2a bis 2d wird dabei jeweils über seinen ihm zugeordneten Frequenzumrichter 12a bis 12d gespeist. Die Frequenzumrichter 12a bis 12d ihrerseits sind mit einem Stromversorgungsnetz 13, welches beispielsweise als Drehstromnetz ausgebildet ist, verbunden.
  • Die Position des Sekundarteils 3 kann nun mittels der Frequenzumrichter 12a bis 12d über die elektromagnetischen Kräfte, welche zwischen Primärteil 2 und Sekundarteil 3 wirken, gesteuert werden. Je nach dem, mit welcher Frequenz oder mit welchem Strom ein Primärteilsegment 2a bis 2d gespeist wird, treten entsprechende elektromagnetische Kräfte zwischen den Primärteilsegmenten 2a bis 2d und dem Sekundärteil 3 auf, wobei der Abstand entsprechend über Frequenz oder Strom einstellbar ist.
  • 6 zeigt den erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb 10 gemäß einem zweiten Regelungskonzept. Das Regelungskonzept gemäß 6 entspricht dabei im Wesentlichen dem Konzept gemäß 5, wobei nun eine Steuerungs- und Regelungseinheit 14 als übergeordnete Instanz zur Überwachung bzw. Regelung (oder auch Steuerung) des entstehenden Magnetlagersystems angeordnet ist. Die Abstandsmesser 11a bis 11d sind dabei jeweils mit der Steuerungs- und Regelungseinheit 14 verbunden. Die Steuerungs- und Regelungseinheit 14 ihrerseits ist ebenso mit den Frequenzumrichtern 12a bis 12d verbunden.
  • Die Abstandsmesser 11a bis 11d messen den Abstand zwischen einem Primärteilsegment 2a bis 2d und dem Sekundärteil 3. Die gemessenen bzw. ermittelten Werte werden an die Steuerungs- und Regelungseinheit 14 weitergeleitet. In der Steuerungs- und Regelungseinheit 14 ist dazu ein bestimmter Wert oder ein bestimmtes Intervall von Werten hinterlegt, in welchem sich der Abstand zwischen Primärteilsegmenten 2a bis 2d und Sekundärteil 3 bewegen soll. Die von den Abstandsmessern 11a bis 11d ermittelten Werte werden mit dem hinterlegten Wert in der Steuerungs- und Regelungseinrichtung 14 verglichen und eine mögliche Abweichung durch eine Rückkopplung 15, welche eine Ansteuerung an die Frequenzumrichter 12a bis 12d umfasst, korrigiert. Somit kann kontinuierlich die Position des Sekundärteils 3 mit integriertem Lüfterrad 8 überwacht und entsprechend geregelt werden.
  • 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebs 10. Gemäß dieser Ausführungsform werden jeweils zwei Primärteilsegmente axial hintereinander angeordnet und jeweils paarweise kreisförmig um das Sekundarteil 3 angeordnet. In 7 ist zu sehen, dass neben dem Primärteilsegment 2a ein axial angeordnetes Primärteilsegment 2e vorgesehen ist. Auch ist neben dem Primärteilsegment 2b ein benachbartes Primärteilsegment 2f angeordnet. Insgesamt sind um das Sekundarteil 3 acht Primärteilsegmente 2a bis 2h angeordnet, wobei nicht alle Primärteilsegmente dargestellt sind. Weiterhin ist in 7 zu sehen, dass das Sekundarteil 3 mit integriertem Lüfterrad (nicht zu sehen) auf einer Welle 9 angeordnet ist. Aufgrund des nun axial vergrößerten Sekundärteils 3 und somit eines axial vergrößerten Lüfterrads 8 ist eine Anordnung auf einer Welle 9 zur Stabilisierung sinnvoll.
  • Die Ausführungsform gemäß 7 bietet den Vorteil, dass eine größere Kühlleistung aufgrund des vergrößerten Lüfterrads 8 erreicht werden kann. Die Anordnung von axial nebeneinander angeordneten Statorsegmenten 2a bis 2h bietet ferner die Möglichkeit, neben einer radialen Lageregelung des Sekundärteils 3 auch eine axiale Positionslageregelung vorzunehmen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004045992 A1 [0004, 0038]

Claims (21)

  1. Elektrischer Antrieb (10) mit einem zylinderförmigen Primärteil (2), welches eine ein- oder mehrphasige Wicklung und Permanentmagnete aufweist, und mit einem innerhalb des Primärteils (2) angeordneten zylinderförmigen Sekundärteil (3), welches Mittel zur Führung eines magnetischen Flusses aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderförmige Sekundärteil (3) als Lüfter ausgebildet ist.
  2. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) hohlzylindrisch ausgebildet ist und an einer äußeren Mantelfläche die Mittel zur Führung eines magnetischen Flusses aufweist und an einer inneren Mantelfläche ein Lüfterrad (8) angeordnet ist.
  3. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) mechanisch fest mit dem Lüfterrad (8) verbunden ist, so dass ein Sekundärteil (3) mit integriertem Lüfterrad (8) ausgebildet ist.
  4. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche des Sekundärteils (3) eine Zahnstruktur mit Zähnen (6) aufweist.
  5. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (6) des Sekundärteils (3) axial und/oder in Umfangsrichtung des Sekundärteils (3) zur Reduzierung von Rastmomenten versetzt zueinander angeordnet sind.
  6. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primarteil (2) in zumindest zwei Primärteilsegmente (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) unterteilt ist, wobei jedes Primärteilsegment (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) als eigenständig funktionsfähiges Bauteil mit einer ein- oder mehrphasigen Wicklung und Permanentmagneten ausgebildet ist.
  7. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (2) in seiner Umfangsrichtung und/oder axialer Richtung in mehrere Primärteilsegmente (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) unterteilt ist.
  8. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärteilsegmente (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) bogenförmig ausgebildet sind und kreisförmig in Umfangsrichtung um das Sekundärteil (3) zur Ausbildung eines gleichmäßigen Luftspalts (7) angeordnet sind.
  9. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Primärteilsegmente (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) axial hintereinander vorgesehen sind und jeweils paarweise kreisförmig in Umfangsrichtung um das Sekundärteil (3) angeordnet sind.
  10. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3) lagerlos anordenbar ist.
  11. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Sekundärteils (3) über magnetische Kraftflüsse zwischen Primärteil (2) und Sekundärteil (3) ermittel- und regelbar ist.
  12. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (2) Mittel zur Überwachung des Luftspaltes (7) zwischen Primärteil (2) und Sekundärteil (3) aufweist.
  13. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Primarteil (2) Mittel zur Erfassung eines radialen Abstands zum Sekundarteil (3) aufweist.
  14. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Primärteilsegment (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) jeweils ein Mittel zur Erfassung eines radialen Abstands zum Sekundarteil (3) zugeordnet ist.
  15. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Primärteilsegment (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) ein Frequenzumrichter (12a, 12b, 12c, 12d) zugeordnet ist, wobei eine radiale Positionierung des Sekundärteils (3) mittels der Frequenzumrichter (12a, 12b, 12c, 12d) erfolgt.
  16. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Frequenzumrichter (12a, 12b, 12c, 12d) in ein Primärteilsegment (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) integriert ist.
  17. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine übergeordnete Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (14) zur Positionierung des Sekundärteils (3) vorgesehen ist.
  18. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (2) ein Kühlsystem aufweist.
  19. Elektrischer Antrieb (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Primärteilsegment (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) eine Kühleinheit aufweist.
  20. Elektrischer Antrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (3), insbesondere das Lüfterrad (8), zumindest ein Fanglager aufweist.
  21. Elektrischer Antrieb (10), dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 20 ausgebildet ist und zur Verwendung bei Rauch- und Wärmeabzugsanlagen, insbesondere Brandgasmotoren, vorgesehen ist.
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