DE102014213276A1 - Linear drive with high power density - Google Patents

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Abstract

Um einen kompakten, kraftvollen, einfachen, robusten und universell einsetzbaren Linearantrieb (100) zu schaffen, wird eine solche elektrische Maschine mit einem Primärteil (101) und einem dagegen in Längserstreckung der Maschine bewegbaren Sekundärteil (112) vorgeschlagen, wobei das Primärteil Reihen magnetisch leitfähiger, je wenigstens zwei Magnetpole (116) bildender Segmente (102) und je Reihe wenigstens eine gemeinsame Spule (105) zum Erzeugen eines Magnetfeldes in den Magnetpolen umfasst, das Sekundärteil Reihen fingerförmig gestalteter, sich von einem Mittenbereich (108) zu einem Umfangsbereich (103) der Maschine erstreckender, magnetisch leitfähiger Kernelemente (113), von denen je eines aus jeder Reihe je einen senkrecht zur Längserstreckung ebenen Kern (115) bilden, umfasst, die Reihen der Segmente und Kernelemente einander abwechselnd in Umfangsrichtung der Maschine und zwischeneinander je einen Luftspalt (114) bildend angeordnet sind, die Magnetpole entlang der Luftspalte ausgerichtet sind und die Kernelemente zu jedem Magnetpol wenigstens einen gegenüberliegenden Permanentmagneten (117) umfassen.In order to provide a compact, powerful, simple, robust and universally applicable linear drive (100), such an electric machine with a primary part (101) and on the other hand in the longitudinal extension of the machine movable secondary part (112) is proposed, wherein the primary part rows magnetically conductive , at least two magnetic poles (116) forming segments (102) and each row at least one common coil (105) for generating a magnetic field in the magnetic poles, the secondary part of finger-shaped, from a central region (108) to a peripheral region (103 ) of the machine extending, magnetically conductive core elements (113), one of each row each form a perpendicular to the longitudinal plane core (115) comprises, the rows of segments and core elements alternately in the circumferential direction of the machine and between each other an air gap (114) are arranged, the magnetic poles along the Luf Columns are aligned and the core elements to each magnetic pole at least one opposing permanent magnet (117).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine. The invention relates to an electrical machine.

Stand der TechnikState of the art

Zum Antrieb und Bremsen von Teilen in linearer Richtung ist der Einsatz von Linearantrieben bekannt. Linearantriebe mit hoher Verschiebekraft umfassen üblicherweise ein Getriebe um die Bewegungsrichtung von rotatorisch (drehend) in translatorisch (linear) zu ändern. Im Gegensatz zu Linearantrieben weisen Lineardirektantriebe kein Getriebe auf.For the drive and braking of parts in the linear direction, the use of linear drives is known. Linear drives with high displacement usually include a gear to change the direction of rotation from rotational (rotating) in translational (linear). In contrast to linear drives, linear direct drives have no gearbox.

Aus der Druckschrift DE 198 11 073 C2 ist ein zylindrischer, mehrphasiger Transversalflussaktor bekannt, bei dem das Prinzip einer Transversalflussmaschine angewendet wird, um einen zylindrischen Aktor mit hoher Kraftdichte zu schaffen, der z.B. an der Stelle pneumatischer bzw. hydraulischer Zylinder eingesetzt werden kann. In der WO 03/056690 A1 wird eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem dem Stator gegenüber in Richtung einer Längsachse der Maschine beweglichen Motorteil, hier als Rotor bezeichnet, beschrieben, die eine erhöhte magnetische Kraft im Verhältnis zu ihren Abmessungen bzw. zu ihrem Gewicht aufweisen soll und damit auch bei geringen Abmessungen des Rotors noch hinreichend Kraft und Beschleunigung liefert. From the publication DE 198 11 073 C2 For example, a cylindrical multiphase transversal flux actuator is known in which the principle of a transversal flux machine is used to provide a high force density cylindrical actuator that can be used, for example, in the location of pneumatic or hydraulic cylinders. In the WO 03/056690 A1 is an electrical machine with a stator and a stator relative to the longitudinal axis of the machine movable motor part, here referred to as a rotor described, which should have an increased magnetic force in relation to their dimensions or to their weight and thus at low Dimensions of the rotor still sufficient force and acceleration delivers.

Zusammengefasst ist festzustellen, dass die bisherigen Lösungen nicht die nötige Kraft pro Volumen bzw. Kraft pro Gewicht erreichen. Übliche Linearmotoren sind dagegen zu groß und zu schwer, um sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen zu verbauen.In summary, it can be stated that the previous solutions do not achieve the necessary force per volume or force per weight. By contrast, conventional linear motors are too large and too heavy to be installed in motor vehicles, for example.

Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileDESCRIPTION OF THE INVENTION: Problem, Solution, Advantages

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Lineardirektantrieb zu schaffen, der bei geringem Bauvolumen und Gewicht zugleich eine hohe Kraft zu liefern imstande ist, der also möglichst kompakt und gleichzeitig kraftvoll ist. Dieser Lineardirektantrieb soll einfach, robust und über den Anwendungsfall der elektromechanischen Lenkung hinaus universell einsetzbar sein. The invention has the object to provide a linear direct drive, which is able to deliver a high force at the same time with a low construction volume and weight, that is as compact as possible and at the same time powerful. This linear direct drive should be simple, robust and universally applicable beyond the application of the electromechanical steering.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine mit einem Primärteil und einem Sekundärteil, die in Richtung einer eine Bewegungsrichtung bildenden Längserstreckung der Maschine gegeneinander bewegbar angeordnet sind, wobei das Primärteil in der Bewegungsrichtung ausgerichtete Reihen magnetisch leitfähiger, je wenigstens zwei Magnetpole bildender Segmente umfasst, jede der Reihen von Segmenten wenigstens eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagbare gemeinsame Spule zum Erzeugen eines Magnetfeldes in den Magnetpolen aufweist, das Sekundärteil in der Bewegungsrichtung ausgerichtete Reihen fingerförmig gestalteter, sich von einem Mittenbereich der elektrischen Maschine zu einem Umfangsbereich der elektrischen Maschine quer zur Bewegungsrichtung erstreckender, magnetisch leitfähiger Kernelemente umfasst, je eines aus jeder der Reihen der Kernelemente zusammen je einen Kern bilden und alle Kernelemente je eines Kerns in je einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet sind, die Reihen der Segmente und Kernelemente einander abwechselnd in Umfangsrichtung der Maschine und zwischeneinander je einen Luftspalt bildend angeordnet sind, die Magnetpole entlang der Luftspalte ausgerichtet sind und die Kernelemente zu jedem Magnetpol je wenigstens einen Permanentmagneten aufweisen. This object is achieved by an electric machine having a primary part and a secondary part, which are arranged movable toward one another in the direction of a longitudinal direction of the machine forming a movement direction, wherein the primary part comprises rows of magnetically conductive, at least two magnetic pole-forming segments each aligned in the direction of movement the series of segments has at least one common coil for generating a magnetic field in the magnetic poles which can be acted upon by an electric current, the secondary part has rows arranged in the direction of movement in a finger-shaped fashion extending from a central region of the electric machine to a peripheral region of the electric machine transverse to the direction of movement, magnetically conductive core elements comprises, each one of each of the rows of core elements together form a core and all core elements each have a core in a respective plane perpendicular to the direction of movement are arranged, the rows of segments and core elements are alternately arranged alternately in the circumferential direction of the machine and between each forming an air gap, the magnetic poles are aligned along the air gaps and the core elements for each magnetic pole each have at least one permanent magnet.

Bevorzugt bildet dabei das Primärteil einen Stator und das Sekundärteil einen Translator eines Linearantriebs. Der Translator ist in Richtung der Längserstreckung der elektrischen Maschine gegenüber dem Stator beweglich angeordnet. Die Bewegungsrichtung des Translators fällt daher bei dieser elektrischen Maschine mit deren Längserstreckung zusammen. Wie nachstehend noch näher erläutert wird, kann sich die Längserstreckung und damit die Bewegungsrichtung sowohl entlang einer Geraden als auch eines Kreisbogens oder Vollkreises erstrecken. Entsprechend sind die Reihen sowohl der Segmente als auch der Kernelemente entlang einer Geraden bzw. eines Kreisbogens oder Vollkreises angeordnet. In this case, the primary part preferably forms a stator and the secondary part forms a translator of a linear drive. The translator is movably arranged in the direction of the longitudinal extent of the electric machine relative to the stator. The direction of movement of the translator therefore coincides in this electric machine with its longitudinal extension. As will be explained in more detail below, the longitudinal extension and thus the direction of movement can extend along both a straight line and a circular arc or a full circle. Accordingly, the rows of both the segments and the core elements along a straight line or a circular arc or full circle are arranged.

Die Segmente sind aus einem magnetisch leitfähigen, bevorzugt ferromagnetischen, Material, z.B. weichmagnetischem Eisen, ausgebildet. Die einzelnen Segmente sind gegeneinander beabstandet und damit magnetisch isoliert in Reihen ausgerichtet, die sich entlang der Bewegungsrichtung erstrecken. Die Segmente weisen vorteilhaft in der Bewegungsrichtung zueinander ausgerichtete Aussparungen zum Aufnehmen von Wicklungen je wenigstens einer Spule auf, die für alle Segmente einer Reihe gemeinsam ist. Damit werden alle Segmente einer Reihe durch die je wenigstens eine Spule nach Art einer Transversalflussmaschine gemeinsam magnetisch erregt. Die Wicklungen erstrecken sich bevorzugt geradlinig durch alle Segmente der betreffenden Reihe, so dass nur am Anfang und am Ende der Reihen je ein Wickelkopf vorhanden ist. Damit ist ein sehr einfach zu wickelndes und kompakt auszubildendes Primärteil und somit eine einfach und kompakt aufgebaute elektrische Maschine möglich. The segments are made of a magnetically conductive, preferably ferromagnetic, material, e.g. soft magnetic iron, formed. The individual segments are spaced apart from each other and thus magnetically isolated aligned in rows that extend along the direction of movement. The segments advantageously have mutually aligned recesses in the direction of movement for receiving windings of at least one coil, which is common to all segments of a row. Thus, all the segments of a row are magnetically excited jointly by the at least one coil in the manner of a transverse flux machine. The windings preferably extend in a straight line through all the segments of the respective row, so that only one winding head is present at the beginning and at the end of the rows. This is a very easy to be wrapped and compact trainee primary and thus a simple and compact electrical machine possible.

Die Segmente sind an ihren Seitenberandungen, durch die die Segmente in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine begrenzt werden und die sich in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung, insbesondere einer radialen Richtung, vom Mittenbereich zum Umfangsbereich der elektrischen Maschine und in der Bewegungsrichtung über eine gesamte Länge der Segmente erstrecken, durch die Aussparungen zum Aufnehmen der Wicklungen in je wenigstens zwei Magnetpole unterteilt. Da jedes Segment zwei Seitenberandungen aufweist, umfasst es insgesamt wenigstens zwei Magnetpole. Dabei sind die Segmente in der elektrischen Maschine insbesondere derart angeordnet, dass sich je zwei Segmente zweier in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine benachbarter Reihen von Segmenten mit je einer ihrer Seitenberandungen einander beabstandet gegenüberstehen. In dadurch zwischen den Reihen der Segmente gebildeten, schlitzartig vom Mittenbereich bis zum Umfangsbereich sich erstreckenden Zwischenräumen ist je eine der Reihen der Kernelemente angeordnet. Die einzelnen Kernelemente erstrecken sich fingerartig in diesen Zwischenräumen, wobei eine Längserstreckung dieser fingerartigen Ausbildung ebenfalls vom Mittenbereich bis in den Umfangsbereich, d.h. entlang der gesamten Erstreckung der Seitenberandungen der Segmente, verläuft. Zwischen den Kernelementen und den Seitenberandungen der Segmente verbleiben Luftspalte, die sich somit ebenfalls vom Mittenbereich bis zum Umfangsbereich erstrecken. Den Magnetpolen der Segmente gegenüber und von diesen durch die Luftspalte beabstandet, sind bevorzugterweise auf den Kernelementen entlang deren Längserstreckung Permanentmagnete angeordnet, und bevorzugterweise je wenigstens ein Permanentmagnet gegenüber jedem der Magnetpole angeordnet. Damit wird eine große Luftspaltfläche sowie eine sehr intensive Wechselwirkung zwischen den Magnetpolen und den Permanentmagneten und folglich eine große Kraftwirkung der elektrischen Maschine erzielt.The segments are at their side boundaries, by which the segments are bounded in the circumferential direction of the electric machine and extending in a direction transverse to the direction of movement, in particular a radial direction, extending from the central region to the peripheral region of the electric machine and in the direction of movement over an entire length of the segments, divided by the recesses for receiving the windings in at least two magnetic poles. Since each segment has two side boundaries, it comprises a total of at least two magnetic poles. In this case, the segments in the electric machine are arranged in particular such that two segments each of two adjacent in the circumferential direction of the electric machine adjacent rows of segments, each with one of its side boundaries spaced from each other. In between thereby formed between the rows of segments, slot-like from the central region to the peripheral region extending spaces each one of the rows of core elements is arranged. The individual core elements extend finger-like in these spaces, wherein a longitudinal extension of this finger-like training also from the central region extends to the peripheral region, ie along the entire extent of the side boundaries of the segments. Between the core elements and the side boundaries of the segments remain air gaps, which thus also extend from the central region to the peripheral region. The magnetic poles of the segments opposite and spaced therefrom by the air gaps, are preferably arranged on the core elements along the longitudinal direction of permanent magnets, and preferably each arranged at least one permanent magnet opposite to each of the magnetic poles. This achieves a large air gap area as well as a very intensive interaction between the magnetic poles and the permanent magnets and consequently a large force effect of the electric machine.

Die in einer Ebene und einen Kern bildenden Kernelemente sind geblecht beziehungsweise gestanzt ausgebildet. Diese Kernelementen bestehen aus einem Blech, das gestanzt und dann paketiert wird. Die einzelnen Kerne sind dabei zueinander beabstandet und dadurch gegeneinander magnetisch isoliert entlang der Bewegungsrichtung aufgereiht. Auf diese Weise wird ein magnetischer Schluss über in einer Reihe hintereinanderliegende Kernelemente zweier aufeinanderfolgender Kerne und ein benachbartes Segment vermieden. The core elements forming in a plane and a core are laminated or stamped. These core elements consist of a sheet that is punched and then packaged. The individual cores are spaced apart from each other and thereby lined up against each other magnetically isolated along the direction of movement. In this way, a magnetic closure over in a series consecutive core elements of two successive cores and an adjacent segment is avoided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist für ein mehrphasiges Speisen der Maschine die wenigstens eine gemeinsame Spule je einer der Reihen der Segmente mit einem Strom beaufschlagbar. Dieser Strom ist gegenüber einem Strom, mit dem die wenigstens eine gemeinsame Spule einer in Umfangsrichtung der Maschine benachbarten der Reihen der Segmente beaufschlagbar ist, um einen vorgegebenen Phasenwinkel verschoben. Die zugehörigen Reihen der Segmente sind um einen dem Phasenwinkel entsprechenden Teil eines Abstandes in den Reihen aufeinanderfolgender Segmente in der Bewegungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet. Der in der Bewegungsrichtung gemessene Abstand zweier in einer Reihe aufeinanderfolgender Segmente wird auch als Nutweite bezeichnet. Der räumliche Versatz der Reihen der Segmente in der Bewegungsrichtung gegeneinander, gemessen in Bruchteilen der Nutweite, entspricht somit dem Phasenwinkel zwischen den elektrischen Erregungen dieser Reihen der Segmente, gemessen in Bruchteilen einer Periode dieser elektrischen Erregung. Ist z.B. eine derartige Maschine zum dreiphasigen Speisen ausgestaltet, werden drei Reihen von Segmenten um je ein Drittel der Nutweite in Bewegungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet und die zugehörigen Spulen mit einem gegenseitigen Phasenwinkel von 120° mit Strom gespeist. According to a preferred embodiment of the electric machine according to the invention for a multi-phase food of the machine, the at least one common coil each one of the rows of segments can be acted upon by a current. This current is offset from a current with which the at least one common coil of an adjacent in the circumferential direction of the machine of the rows of segments can be acted upon by a predetermined phase angle. The associated rows of the segments are offset from one another by a part of a spacing corresponding to the phase angle in the rows of successive segments in the direction of movement. The distance measured in the direction of movement of two consecutive segments in a row is also referred to as groove width. The spatial offset of the rows of segments in the direction of travel relative to one another, measured in fractions of the slot width, thus corresponds to the phase angle between the electrical excitations of these rows of segments, measured in fractions of a period of this electrical excitation. Is e.g. designed such a machine for three-phase food, three rows of segments are arranged offset by one third of the groove width in the direction of movement against each other and fed the associated coils with a mutual phase angle of 120 ° with power.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente mit einem ersten Befestigungsmittel kraft- und/oder formschlüssig sowie insbesondere magnetisch gegeneinander isoliert verbunden sind und dass die Kerne mit einem zweiten Befestigungsmittel kraft- und/oder formschlüssig sowie insbesondere magnetisch gegeneinander isoliert verbunden sind. Wie bereits dargelegt ist, sind in den betreffenden Reihen die einzelnen Segmente bzw. die einzelnen Kerne in Bewegungsrichtung gegeneinander beabstandet und damit magnetisch isoliert. Dazu ist vor allem das erste Befestigungsmittel magnetisch nichtleitend ausgebildet.A further preferred embodiment of the electric machine according to the invention is characterized in that the segments with a first fastener non-positively and / or positively and in particular magnetically isolated against each other and that the cores with a second fastener non-positively and / or positively and in particular magnetically against each other isolated are connected. As already stated, the individual segments or the individual cores in the relevant rows are spaced apart in the direction of movement and thus magnetically insulated. For this purpose, especially the first fastening means is magnetically non-conductive.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine verlaufen magnetische Flusspfade für einen in wenigstens einem der Segmente erzeugten magnetischen Fluss wenigstens nahezu ausschließlich über die Magnetpole des wenigstens einen der Segmente und diesem benachbarte Kernelemente. Die sich ausbildenden magnetischen Flusspfade sind weitestgehend auf die Kernelemente, die daran angeordneten Permanentmagnete sowie die Segmente beschränkt.In a further preferred embodiment of the electric machine according to the invention, magnetic flux paths for a magnetic flux generated in at least one of the segments extend at least almost exclusively over the magnetic poles of the at least one of the segments and the adjacent core elements. The forming magnetic flux paths are largely limited to the core elements, the permanent magnets disposed thereon and the segments.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist das erste Befestigungsmittel im Umfangsbereich der Maschine angeordnet und ist das zweite Befestigungsmittel im Mittenbereich der Maschine angeordnet. Nach dieser Ausführungsform ist die elektrische Maschine als Innenläufer ausgebildet. Das erste Befestigungsmittel ist bevorzugt als Maschinengehäuse ausgestaltet, welches Segmente und Kerne zylindrisch, d.h. mit einem entlang der Bewegungsrichtung gleichförmigen Querschnitt, umgibt. Das zweite Befestigungsmittel ist bevorzugt rohr- und/oder stangenförmig ausgestaltet.According to a further preferred embodiment of the electric machine according to the invention, the first fastening means is arranged in the peripheral region of the machine and the second fastening means is arranged in the middle region of the machine. According to this embodiment, the electric machine is designed as an internal rotor. The first fastening means is preferably designed as a machine housing, which Cylindrical segments, ie with a uniform cross-section along the direction of movement surrounds segments and cores. The second attachment means is preferably configured tubular and / or rod-shaped.

Bevorzugterweise sind die Segmente derart angeordnet, dass die Normalkräfte ausgeglichen werden. Diese Normalkräfte sind mehrfach so groß wie die Vorschubkräfte. Es ist somit bevorzugterweise für jeden Kern vorgesehen, dass jeweils zwei Segmente gleicher Phase beziehungsweise gleicher Bestromung einander gegenüberliegend angeordnet sind. Für N Phasen sind M Segmentreihen vorgesehen, wobei M bevorzugterweise 2 mal N oder 4 mal N ist.Preferably, the segments are arranged such that the normal forces are compensated. These normal forces are several times as great as the feed forces. It is thus preferably provided for each core, that in each case two segments of the same phase or the same energization are arranged opposite one another. For N phases, M segment rows are provided, where M is preferably 2 times N or 4 times N.

Nach einer bevorzugten Fortbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist das Primärteil mit Kühlelementen ausgebildet, wobei die Kühlelemente insbesondere in Zwischenräumen in einer Reihe von Segmenten zueinander benachbarter Segmente angeordnet sind. Die Zwischenräume zwischen den Segmenten, die in je einer der Reihen von Segmenten in Richtung der Längserstreckung der Reihen und damit der Längserstreckung der elektrischen Maschine zueinander benachbart angeordnet sind, werden so vorteilhaft zusätzlich genutzt. Bevorzugt sind dazu in diesen Zwischenräumen nichtmagnetische Abstandshalter angeordnet, die mit den Kühlelementen ausgebildet sind. Dafür sind die Kühlelemente vorteilhaft als Kühlmittelkanäle zum Leiten flüssiger oder gasförmiger Kühlmittel ausgebildet. Diese Abstandshalter bzw. Kühlelemente sind in den genannten Zwischenräumen zwischen Windungsabschnitten der Spulen dort geführt, wo diese Windungsabschnitte die Zwischenräume in jeweils einer Reihe einander benachbarter bzw. aufeinanderfolgender Segmente überbrücken, und befinden sich somit nicht nur in unmittelbarer Nachbarschaft der Segmente, sondern auch abschnittsweise der Spulen, so dass Wärme sowohl von den Segmenten als auch von den Spulen unmittelbar abgeführt werden kann. According to a preferred development of the electric machine according to the invention, the primary part is formed with cooling elements, wherein the cooling elements are arranged in particular in intermediate spaces in a series of segments of mutually adjacent segments. The spaces between the segments, which are arranged adjacent to each other in each one of the rows of segments in the direction of the longitudinal extension of the rows and thus the longitudinal extent of the electric machine, are thus advantageously used in addition. For this purpose, non-magnetic spacers which are formed with the cooling elements are preferably arranged in these intermediate spaces. For this, the cooling elements are advantageously designed as coolant channels for conducting liquid or gaseous coolant. These spacers or cooling elements are guided in the interspaces between winding sections of the coils where these winding sections bridge the interspaces in each case in a series of adjacent or successive segments, and are thus located not only in the immediate vicinity of the segments but also in sections Coils so that heat can be dissipated directly from both the segments and the coils.

Bevorzugterweise können die Kühlelemente flüssigkeitstransportierende Rohre aufweisen, welche in Bewegungsrichtung durch die Segmente geführt und am Ende mit einem Wärmetauscher verbunden sind. Ferner könnte das Gehäuse einen Wassermantel aufweisen. Besonders bevorzugt können die Kühlelemente mit einer Verdampfungskühlung mittels Wärmerohren ausgebildet sein. Im Sinne dieser Erfindung handelt es sich bei einem Wärmerohr um einen Wärmeübertrager, der unter Nutzung von Verdampfungswärme eines Wärmeenergie übertragenden Arbeitsmediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt, so dass auf kleiner Querschnittsfläche große Wärmemengen transportiert werden können. Ein Wärmerohr enthält ein hermetisch gekapseltes Volumen, meist in Form eines Rohres, das mit dem Arbeitsmedium, z. B. Wasser oder Ammoniak, zu einem kleinen Teil in flüssigem, zum größeren in dampfförmigem Zustand gefüllt ist. Darin befindet sich je eine Wärmeübertragungsfläche für Wärmequelle und -senke. Bei Wärmeeintrag an der Wärmequelle verdampft dort das Arbeitsmedium. Der entstandene Dampf strömt zur Wärmesenke und kondensiert dort unter Abgabe der zuvor aufgenommenen latenten Wärme. Das nun flüssige Arbeitsmedium kehrt durch Schwerkraft bzw. durch Kapillarkräfte wieder zurück zur Wärmequelle. Wärmerohre kommen für den Transport des Arbeitsmediums generell ohne zusätzliche mechanische Hilfsmittel wie z. B. eine Umwälzpumpe aus. Ein derartiges Wärmerohr wird als Heatpipe bezeichnet, wenn der Rücktransport des kondensierten Arbeitsmediums durch Kapillarkräfte nach dem Dochtprinzip erfolgt. Der gesamte Transport des Arbeitsmediums ist dadurch lageunabhängig. Heatpipes arbeiten auch unter Schwerelosigkeit bzw. entgegen der Schwerkraft und weisen höhere übertragbare Leistungen auf als lediglich mit Schwerkraft arbeitende Wärmerohre. Verwendung finden Heatpipes überall dort, wo hohe Wärmestromdichten in beliebiger Orientierung gefordert sind.The cooling elements may preferably have liquid-transporting tubes, which are guided in the direction of movement through the segments and connected at the end to a heat exchanger. Furthermore, the housing could have a water jacket. Particularly preferably, the cooling elements can be formed with evaporative cooling by means of heat pipes. For the purposes of this invention, a heat pipe is a heat exchanger which, by utilizing heat of vaporization of a working medium transmitting heat energy, allows a high heat flow density, so that large quantities of heat can be transported on a small cross-sectional area. A heat pipe contains a hermetically encapsulated volume, usually in the form of a tube, with the working medium, eg. As water or ammonia, to a small extent in liquid, is filled to the larger in the vapor state. There is one heat transfer surface each for the heat source and sink. When heat is applied to the heat source, the working medium evaporates there. The resulting vapor flows to the heat sink and condenses there, releasing the previously recorded latent heat. The now liquid working medium returns by gravity or by capillary forces back to the heat source. Heat pipes generally come for the transport of the working medium without additional mechanical aids such. B. from a circulation pump. Such a heat pipe is referred to as a heat pipe when the return transport of the condensed working medium takes place by capillary forces on the wick principle. The entire transport of the working medium is thus position independent. Heatpipes also work under weightlessness or against gravity and have higher transmittable power than just heat pipes working with gravity. Heatpipes are used wherever high heat flux densities are required in any orientation.

Eine Ausgestaltung der Kühlelemente insbesondere mit Heatpipes ist für die erfindungsgemäße elektrische Maschine aufgrund ihrer lageunabhängig hohen Wärmeübertragungsfähigkeit besonders bevorzugt. An embodiment of the cooling elements, in particular with heat pipes, is particularly preferred for the electric machine according to the invention because of its position-independently high heat transfer capability.

Bei der Erfindung handelt es sich somit bevorzugt um einen Lineardirektantrieb zum Antreiben oder Bremsen eines Fahrzeugteiles eines Kraftfahrzeugs. Als Fahrzeugteile kommen die Lenkung, der Bremskraftverstärker, die Fahrwerksdämpfer oder ähnliches in Betracht. Wichtig für den Anwendungsfall ist, dass die Bewegung linear ist und keine oder kaum permanente Haltekräfte durch den Lineardirektantrieb aufzubringen sind. Eine weitere bedeutsame, vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass der Linearantrieb einfach in seiner Dicken- und Längenabmessung variiert werden kann. Dadurch ist der Linearantrieb einfach an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar. The invention is thus preferably a linear direct drive for driving or braking a vehicle part of a motor vehicle. As vehicle parts are the steering, the brake booster, the suspension damper or the like into consideration. Important for the application is that the movement is linear and no or hardly permanent holding forces are applied by the linear direct drive. Another significant advantageous feature of the invention is that the linear drive can be easily varied in its thickness and length dimensions. As a result, the linear drive is easily adaptable to the particular application.

Eine erste, wichtigste Anwendung besteht für die Erfindung im Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, d.h. mit dem Linearantrieb sollen vorrangig die Anforderungen eines Lenksystems an Kraftwirkung, Rastkräfte, Volumen der elektrischen Maschine und dergleichen erfüllt werden. Bzgl. Lenksystemen ist die Massenträgheit hier viel geringer im Vergleich zu den Motor-Getriebe-Kombinationen, die heutzutage Standard sind. Es wird ein deutlich dynamischeres, sportliches, direkteres Lenken ermöglicht. Die Massenträgheit ist auch kritisch bei harten Stößen gegen den Bordstein o.ä. Durch die Massenträgheit werden dann oft die Endanschläge und das Getriebe beschädigt, da die Rotationsenergie abgebaut werden muss. Eine weitere wichtige Eigenschaft, die vom Linearantrieb in der beschriebenen Anwendung zu erfüllen ist und durch die Erfindung erfüllt wird, besteht darin, dass der Linearantrieb keine Schleifkontakte aufweist, wodurch die Wartungsfreiheit eines mit dem erfindungsgemäßen Linearantrieb aufgebauten Lenksystems gewährleistet ist und somit höchsten Anforderungen an die Ausfallsicherheit genügt wird. Bei einem elektromechanischen Lenksystem, bei dem ein Unterstützungsmotor mittelbar oder unmittelbar eine Zahnstange der Lenkung antreibt, ist vorteilhaft der Translator als der sich bewegende Teil des Linearantriebs an der Zahnstange befestigt. Besonders vorteilhaft erfüllt die erfindungsgemäße elektrische Maschine die wichtige und schwer zu lösende Aufgabe, Gewicht und Volumen bei gleichzeitigem Erreichen der geforderten hohen Kraftwirkung in angemessenen Grenzen zu halten.A first, most important application is for the invention in the steering system of a motor vehicle, ie with the linear drive should primarily the requirements of a steering system on force, cogging forces, volume of the electric machine and the like are met. Concerning. Steering systems, the inertia here is much lower compared to the engine-gearbox combinations that are standard today. It is a much more dynamic, sporty, direct steering possible. The inertia is also critical for hard impacts against the curb or similar. Due to the inertia of the end stops and the transmission are often damaged because the rotational energy must be reduced. Another important feature to be met by the linear drive in the application described and is met by the invention, is that the linear drive has no sliding contacts, whereby the maintenance of a built-up with the linear drive according to the invention steering system is ensured and thus highest demands on the Resilience is enough. In an electromechanical steering system in which a support motor indirectly or directly drives a steering rack, the translator is advantageously attached to the rack as the moving part of the linear drive. Particularly advantageous electrical machine of the invention fulfills the important and difficult to solve task to keep weight and volume while achieving the required high force in reasonable limits.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist zur Steigerung der Kraftdichte einige besondere Eigenschaften auf. Da die erreichbare Kraft proportional zur Luftspaltfläche, d.h. zur Überdeckungsfläche zwischen Statorpolen und Translatormagneten, ist, wird eine große Luftspaltfläche zum Erzielen hoher Motorkräfte angestrebt. Der sternförmige Querschnitt der elektrischen Maschine gemäß der Erfindung bietet eine sehr gute Grundlage, eine große Luftspaltfläche bei zugleich großer Steifigkeit, d.h. Biegefestigkeit, des mechanischen Aufbaus zu erzielen. Da weiterhin Polweite und Kraftwirkung umgekehrt proportional zueinander sind, sind zur Steigerung der Kraft möglichst viele Pole auf der gesamten Länge der Maschine unterzubringen, d.h. ist eine sehr geringe Polweite anzustreben. Eine Begrenzung bei der Verringerung der Polweite bilden im Allgemeinen die Einhaltung der geforderten Steifigkeit der Eisenteile, der benötigte Eisenquerschnitt im Flusspfad und der Raumbedarf für die Wicklungen, insbesondere deren Wickelköpfe. Zur Verringerung der Polweite ist die erfindungsgemäße Maschine als Transversalflussmaschine gestaltet, bei der die Wicklungen als gerade Leiter durch die gesamte Maschine geführt sind. So ergeben sich Wickelköpfe lediglich an den Endstücken.The electric machine according to the invention has some special properties for increasing the force density. Since the achievable force is proportional to the air gap area, i. to the overlap area between stator poles and translator magnets, a large air gap area is desired to achieve high motor forces. The star-shaped cross-section of the electric machine according to the invention provides a very good basis, a large air gap area with at the same time high rigidity, i. Bending strength to achieve the mechanical structure. Further, since pole width and force action are inversely proportional to each other, to increase the force, as many poles as possible are to be accommodated over the entire length of the machine, i. is to aim for a very small pole width. A limitation in the reduction of the pole width is generally the maintenance of the required stiffness of the iron parts, the required iron cross section in the flow path and the space required for the windings, in particular their winding heads. To reduce the pole width, the machine according to the invention is designed as a transverse flux machine in which the windings are guided as a straight conductor through the entire machine. Thus, winding heads arise only at the end pieces.

Zusammengefasst wird durch die Erfindung ein kompakter, kraftvoller, einfacher, robuster und universell einsetzbarer Linearantrieb geschaffen. Dazu wird eine solche elektrische Maschine mit einem Primärteil und einem dagegen in Längserstreckung der Maschine bewegbaren Sekundärteil vorgeschlagen, wobei das Primärteil Reihen magnetisch leitfähiger, je wenigstens zwei Magnetpole bildender Segmente und je Reihe wenigstens eine gemeinsame Spule zum Erzeugen eines Magnetfeldes in den Magnetpolen umfasst, das Sekundärteil Reihen fingerförmig gestalteter, sich von einem Mittenbereich zu einem Umfangsbereich der Maschine erstreckender, magnetisch leitfähiger Kernelemente umfasst, die Reihen der Segmente und Kernelemente einander abwechselnd in Umfangsrichtung der Maschine und zwischeneinander je einen Luftspalt bildend angeordnet sind, die Magnetpole entlang der Luftspalte ausgerichtet sind und die Kernelemente zu jedem Magnetpol wenigstens einen gegenüberliegenden Permanentmagneten umfassen. In summary, the invention provides a compact, powerful, simple, robust and universally applicable linear drive. For this purpose, such an electric machine with a primary part and a movable longitudinal extent of the machine secondary part is proposed, wherein the primary part rows of magnetically conductive, at least two magnetic poles forming segments and each row comprises at least one common coil for generating a magnetic field in the magnetic poles, the Secondary section rows of finger-shaped, extending from a central region to a peripheral region of the machine, comprising magnetically conductive core elements, the rows of segments and core elements are arranged alternately in the circumferential direction of the machine and between each forming an air gap, the magnetic poles are aligned along the air gaps and the core elements for each magnetic pole comprise at least one opposing permanent magnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below, wherein matching elements in all figures are given the same reference numerals and a repeated description of these elements is omitted. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer Ausgestaltung für ein dreiphasiges Speisen, 1 A first embodiment of an electric machine according to the invention in an embodiment for a three-phase food,

2 eine perspektivische Ansicht eines Sekundärteils beziehungsweise Translators, 2 a perspective view of a secondary part or Translators,

3 eine perspektivische Ansicht eines Primärteils beziehungsweise Stators, 3 a perspective view of a primary part or stator,

4 eine schematische Darstellung in einem magnetisch leitenden Segment im ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gemäß 1 hervorgerufener magnetischer Flusspfade, 4 a schematic representation in a magnetically conductive segment in the first embodiment of the electric machine according to the invention 1 caused magnetic flux paths,

5 eine schematische Darstellung eines bogenförmigen Längsschnitts entlang einer Schnittlinie A-A durch die elektrische Maschine gemäß 1, 5 a schematic representation of an arcuate longitudinal section along a section line AA through the electric machine according to 1 .

6 eine schematische Außenansicht der elektrischen Maschine gemäß 1, 6 a schematic external view of the electric machine according to 1 .

7 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer Ausgestaltung für ein dreiphasiges Speisen, 7 A second embodiment of an electric machine according to the invention in a design for a three-phase food,

8 eine schematische Darstellung in einem magnetisch leitenden Segment im zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gemäß 7 hervorgerufener magnetischer Flusspfade für eine erste Stromflussrichtung in einer zugehörigen Spule, 8th a schematic representation in a magnetically conductive segment in the second embodiment of the electric machine according to the invention 7 caused magnetic flux paths for a first current flow direction in an associated coil,

9 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer Ausgestaltung für ein zweiphasiges Speisen, 9 A third embodiment of an electric machine according to the invention in a design for a two-phase food,

10 ein viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, und 10 A fourth embodiment of an electrical machine according to the invention, and

11 eine schematische Darstellung eines bogenförmigen Längsschnitts entlang einer Schnittlinie A-A durch die elektrische Maschine gemäß 10. 11 a schematic representation of an arcuate longitudinal section along a section line AA through the electric machine according to 10 ,

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

In 1 ist mit dem Bezugszeichen 100 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer Ausgestaltung für ein dreiphasiges Speisen bezeichnet, d.h. bei dieser elektrischen Maschine wurde ein gängiges dreiphasiges Wicklungssystem gewählt. Wie nachfolgend noch an einem Beispiel gezeigt wird, sind auch Wicklungssysteme mit anderen Phasenzahlen, z.B. zweiphasige oder vierphasige Wicklungssysteme, möglich. Die Maschine 100, in 1 in einem Querschnitt B-B, dessen Lage in 6 eingezeichnet ist, senkrecht zur Längserstreckung und Bewegungsrichtung dargestellt, weist ein Primärteil 101 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel einen Stator der Maschine 100 bildet und sechs in der senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Bewegungsrichtung ausgerichtete Reihen magnetisch leitfähiger, je vier Magnetpole 116 bildender Segmente 102 sowie ein in einem Umfangsbereich 103 der Maschine 100 angeordnetes Gehäuse 104 umfasst. In der Darstellung des in 1 gezeigten Querschnitts der Maschine 100 ist der Einfachheit und Deutlichkeit halber nicht wiedergegeben, dass die einzelnen Reihen von Segmenten 102 in der Tiefe rechtwinklig zur Zeichenebene leicht versetzt angeordnet sind.In 1 is with the reference numeral 100 a first embodiment of an electrical machine according to the invention in an embodiment for a three-phase food called, ie in this electric machine, a common three-phase winding system was selected. As will be shown below by an example, winding systems with other phase numbers, for example two-phase or four-phase winding systems, are also possible. The machine 100 , in 1 in a cross-section BB, whose location in 6 is shown, shown perpendicular to the longitudinal extent and direction of movement, has a primary part 101 on, in this embodiment, a stator of the machine 100 forms and six aligned in the direction perpendicular to the plane of the drawing aligned rows of magnetically conductive, each four magnetic poles 116 forming segments 102 as well as one in a peripheral area 103 the machine 100 arranged housing 104 includes. In the representation of in 1 shown cross section of the machine 100 For the sake of simplicity and clarity, it is not shown that the individual rows of segments 102 are arranged slightly offset in the depth at right angles to the plane of the drawing.

Jede der Reihen von Segmenten 102 weist eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagbare gemeinsame Spule 105 zum Erzeugen eines Magnetfeldes in den Magnetpolen 116 der Segmente 102 auf. Zum Aufnehmen der Spule 105 weist jedes Segment 102 bei diesem Ausführungsbeispiel drei als Wickelräume dienende Aussparungen 106, 107 auf. Davon sind zwei kleine Aussparungen 106 dem Gehäuse 104 zugewandt, und eine große Aussparung 107 ist einem Mittenbereich 108 der Maschine 100 zugewandt. Die Kontur der Segmente 102 im Querschnitt ist dabei derart gewählt, dass die kleinen Aussparungen 106 untereinander gleich groß und bezüglich einer Mittel- und Symmetrieebene 111 der Segmente 102 spiegelsymmetrisch gestaltet sind und in Summe die gleiche Querschnittsfläche aufweisen wie die große Aussparung 107. Damit ist der Wickelraum für Hinleiter 110 der Spule 105 ebenso groß wie die Wickelräume für Rückleiter 109 der Spule 105, und die Spule 105 ist mit ihren aus Hin- und Rückleitern 110, 109 sowie Wickelköpfen gebildeten Windungen gleichmäßig auf die beiden kleinen Aussparungen 106 verteilt. Somit ergibt sich sowohl für die Hinleiter 110 als auch für die Rückleiter 109 derselbe Füllfaktor, und ein durch eine Beaufschlagung der Spule 105 hervorgerufener magnetischer Fluss ist gleichmäßig auf beide Hälften der Segmente 102 beiderseits der Mittel- und Symmetrieebene 111 verteilt.Each of the rows of segments 102 has a common coil can be acted upon by an electric current 105 for generating a magnetic field in the magnetic poles 116 the segments 102 on. To pick up the coil 105 assigns each segment 102 in this embodiment, three serving as a winding spaces recesses 106 . 107 on. Of these are two small recesses 106 the housing 104 facing, and a large recess 107 is a center area 108 the machine 100 facing. The contour of the segments 102 in cross-section is chosen such that the small recesses 106 equal to each other and with respect to a center and symmetry plane 111 the segments 102 are designed mirror-symmetrically and in sum have the same cross-sectional area as the large recess 107 , This is the changing room for Hinleiter 110 the coil 105 as large as the changing room for return ladder 109 the coil 105 , and the coil 105 is with their out of return conductors 110 . 109 As well as winding heads formed turns evenly on the two small recesses 106 distributed. Thus, results for both the lead 110 as well as for the return conductors 109 the same fill factor, and one by loading the coil 105 caused magnetic flux is evenly on both halves of the segments 102 on both sides of the middle and symmetry plane 111 distributed.

Die Maschine 100 weist weiterhin ein Sekundärteil 112 auf, das gegenüber dem Primärteil 101 in Richtung der Bewegungsrichtung, d.h. der Längserstreckung der Maschine 100 senkrecht zur Zeichenebene bewegbar angeordnet ist und einen Translator der Maschine 100 bildet. Das Sekundärteil 112, d.h. der Translator, umfasst in der Bewegungsrichtung ausgerichtete Reihen fingerförmig gestalteter, sich vom Mittenbereich 108 der elektrischen Maschine 100 zum Umfangsbereich 103 quer zur Bewegungsrichtung strahlenförmig und gleichmäßig über den Umfang der Maschine 100 verteilt erstreckender, magnetisch leitfähiger Kernelemente 113. Die Reihen der Segmente 102 und die Reihen der Kernelemente 113 sind einander abwechselnd in Umfangsrichtung der Maschine 100 und zwischeneinander je einen Luftspalt 114 bildend angeordnet. Für die dreiphasige Maschine 100 nach 1 sind somit sechs Reihen von Kernelementen 113 vorgesehen. Sechs Kernelemente 113 bilden einen Kern 115. Alle Kernelemente 113 eines Kerns 115 sind in je einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet. Die Segmente 102 sind mit den Aussparungen 106, 107 derart gestaltet, dass entlang jedes der Luftspalte 114 zwei der Magnetpole 116 gebildet und ausgerichtet sind. Die Kernelemente 113 sind entlang ihrer Längserstreckung vom Mittenbereich 108 zum Umfangsbereich 103 den Luftspalten 114 zugewandt und den Magnetpolen 116 gegenüberliegend mit Permanentmagneten 117 ausgestattet, wobei jedem Magnetpol 116 auf je einem der Segmente 102 je wenigstens ein Permanentmagnet 117 auf dem benachbarten Kernelement 113 auf der anderen Seite des Luftspalts 114 gegenüberliegt. Dabei ist in den Figuren die Magnetisierungsrichtung 150 mittels eines kleinen weißen Dreiecks gekennzeichnet.The machine 100 also has a secondary part 112 on, the opposite to the primary section 101 in the direction of movement, ie the longitudinal extent of the machine 100 is arranged movable perpendicular to the plane and a translator of the machine 100 forms. The secondary part 112 , ie the translator, comprises rows aligned in the direction of movement in a finger-shaped fashion, extending from the central area 108 the electric machine 100 to the peripheral area 103 Transversely to the direction of movement radially and evenly over the circumference of the machine 100 distributed extending, magnetically conductive core elements 113 , The rows of segments 102 and the rows of core elements 113 are alternately in the circumferential direction of the machine 100 and between each other an air gap 114 forming arranged. For the three-phase machine 100 to 1 are thus six rows of core elements 113 intended. Six core elements 113 form a nucleus 115 , All core elements 113 a core 115 are arranged in a respective plane perpendicular to the direction of movement. The segments 102 are with the recesses 106 . 107 designed so that along each of the air gaps 114 two of the magnetic poles 116 are formed and aligned. The core elements 113 are along their longitudinal extent from the center area 108 to the peripheral area 103 the air gaps 114 facing and the magnetic poles 116 opposite with permanent magnets 117 equipped with each magnetic pole 116 on each one of the segments 102 at least one permanent magnet 117 on the adjacent core element 113 on the other side of the air gap 114 opposite. Here, in the figures, the magnetization direction 150 marked by a small white triangle.

Die Maschine 100 ist mit der dargestellten Anordnung der Reihen der Segmente 102 und der Kernelemente 113 sechszählig drehsymmetrisch aufgebaut, wobei das Gehäuse 104 im Umfangsbereich 103 einen kreisringförmigen Querschnitt und der Mittenbereich 108 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen; beide Querschnitte sind konzentrisch zu einer in der Bewegungsrichtung liegenden Längsachse 118 angeordnet, die in 1 senkrecht auf der Zeichenebene steht. Das Sekundärteil 112 der Maschine 100 weist in seiner Mitte, d.h. konzentrisch zur Längsachse 118, eine Translatorstange 119 auf. Dabei handelt es sich in einem bevorzugten Anwendungsfall der Maschine 100 für einen Antrieb einer Fahrzeuglenkung um eine Stahlstange, die ähnlich einer Zahnstange einer solchen Fahrzeuglenkung geformt ist. Die Kernelemente 113 je eines Kerns 115 laufen in einem um die Translatorstange 119 herum angeordneten ringförmigen Abschnitt 120 zusammen. Die magnetisch leitenden, ringförmigen Abschnitte 120 aller Kerne 115 bilden mit der Translatorstange 119 zusammen ein zweites Befestigungsmittel 121 des Sekundärteils, d.h. des Translators 112; die magnetisch leitenden, ringförmigen Abschnitte 120 sind somit magnetisch leitende Abschnitte 120 des zweiten Befestigungsmittels 121. Auf der Translatorstange 119 sind abwechselnd die magnetisch leitenden, sechsarmigen Kerne 115, insbesondere ferromagnetisch ausgebildet, und magnetisch nichtleitende Platzhalter, z.B. aus Kunststoff oder Keramik gebildet, angeordnet. Die Befestigung der Kerne 115 auf der Translatorstange 119 ist bevorzugt durch Kaltschrumpfen, Pressen, Kleben oder dergleichen vorgenommen. Alternativerweise können die Kerne 115 auf die Translatorstange 119 aufgeschraubt sein, wobei beispielsweise an einer Seite ein Anschlag und auf der anderen Seite eine Mutter vorgesehen ist. Das Gehäuse 104 dient außerdem als erstes Befestigungsmittel zum Befestigen der Segmente 102. Dazu sind die magnetisch leitenden, insbesondere ferromagnetisch ausgebildeten, Segmente 102 in das rohrförmige Gehäuse 104 eingeschoben. Die Segmente 102 sind über Fixierungsmittel 123a am Gehäuse 104 fixiert. Hierfür sind die Fixierungsmittel 123a schwalbenschwanzförmig ausgebildet und an der Innenwand des Gehäuses 104 schienenartig angeordnet sowie mittels Befestigungsbolzen 123 am Gehäuse 104 befestigt. Zur Feinjustierung und Verspannung der Segmente 102 sind zwischen stirnseitigen Enden der Kernelemente 113 und der Innenwand des Gehäuses 104 Justierungsmittel 124 angeordnet. Die Justierungsmittel 124 können als trapezförmige Messingstücke ausgebildet sein. Wie in 1 gezeigt, sind die Justierungsmittel 124 an vier der insgesamt sechs Kernelemente 113 vorgesehen. An den übrigen beiden Kernelementen 113 sind Verdrehsicherungen 125 vorgesehen. Hierfür sind an zwei einander gegenüberliegenden Kernelementen 113 stirnseitig Aussparungen 125a angeordnet. Innerhalb dieser Aussparungen 125a sind jeweils zwei Bleche 125b, beispielsweise Edelstahlbleche, angeordnet, welche eine an der Innenwand des Gehäuses 104 angeordnete und in die Aussparung 125a hineinragende Schiene 125c, beispielsweise Messingschiene, umgreifen. The machine 100 is with the illustrated arrangement of the rows of segments 102 and the core elements 113 six-fold rotationally symmetrical, with the housing 104 in the peripheral area 103 a circular cross-section and the center region 108 have a circular cross-section; both cross sections are concentric with a longitudinal axis lying in the direction of movement 118 arranged in 1 is perpendicular to the drawing plane. The secondary part 112 the machine 100 points in its center, ie concentric to the longitudinal axis 118 , a translator rod 119 on. This is a preferred application of the machine 100 for a drive of a vehicle steering system around a steel rod which is shaped similar to a rack of such a vehicle steering. The core elements 113 one core each 115 run in one around the translator rod 119 arranged around annular portion 120 together. The magnetically conductive, annular sections 120 all cores 115 form with the translator rod 119 together a second fastening means 121 of the secondary part, ie the translator 112 ; the magnetically conductive, annular sections 120 are thus magnetically conductive sections 120 of the second attachment means 121 , On the translator rod 119 are alternately the magnetically conductive, six-armed cores 115 , in particular ferromagnetic, and magnetically non-conductive placeholder, for example, made of plastic or ceramic, arranged. The attachment of the cores 115 on the translator rod 119 is preferably made by cold shrinking, pressing, gluing or the like. Alternatively, the cores can 115 on the translator rod 119 be screwed, for example, on one side of a stop and on the other side a nut is provided. The housing 104 also serves as a first attachment means for securing the segments 102 , These are the magnetically conductive, especially ferromagnetic, segments 102 in the tubular housing 104 inserted. The segments 102 are about fixatives 123a on the housing 104 fixed. For this purpose, the fixatives 123a dovetail-shaped and on the inner wall of the housing 104 arranged like a rail and by means of fastening bolts 123 on the housing 104 attached. For fine adjustment and clamping of the segments 102 are between front ends of the core elements 113 and the inner wall of the housing 104 Adjusters 124 arranged. The adjustment means 124 can be designed as trapezoidal brass pieces. As in 1 shown are the adjustment means 124 on four of the six core elements 113 intended. At the other two core elements 113 are anti-rotation devices 125 intended. For this purpose are on two opposing core elements 113 frontal recesses 125a arranged. Within these recesses 125a are two sheets each 125b , For example, stainless steel sheets, arranged, which one on the inner wall of the housing 104 arranged and in the recess 125a protruding rail 125c , For example, brass rail, embrace.

In 2 ist ein Sekundärteil 112 bzw. Translator der Maschine 100 aus 1 in perspektivischer Ansicht gezeigt. 3 zeigt ein Primärteil 101 bzw. Stator der Maschine 100 aus 1 in perspektivischer Ansicht.In 2 is a secondary part 112 or translator of the machine 100 out 1 shown in perspective view. 3 shows a primary part 101 or stator of the machine 100 out 1 in perspective view.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Maschine 100 gemäß 1 ist die Gestaltung der Querschnittskonturen der Segmente 102, auch als Statorgeometrie bezeichnet, derart gewählt, dass auch der magnetisch leitende, ringförmige Abschnitt 120 jedes der Kerne 115, der an die Translatorstange 119 angrenzt, als Flussleiter für einen in der Maschine 100 hervorgerufenen magnetischen Fluss genutzt wird. Aufgrund ihres Aussehens ist diese Statorgeometrie, d.h. die Gestaltung der Segmente 102, als "Wasserläufer" bezeichnet. Bei dieser „Wasserläufer“-Gestaltung ergeben sich drei hauptsächliche magnetische Flusspfade, die schematisch in 4 dargestellt sind, wobei auf eine Wiedergabe konstruktiver Einzelheiten der Maschine 100 weitgehend verzichtet wird.In the embodiment of the machine 100 according to 1 is the design of the cross-sectional contours of the segments 102 , also referred to as Statorgeometrie, chosen such that the magnetically conductive, annular portion 120 each of the cores 115 to the translator rod 119 adjoins, as a flux guide for one in the machine 100 caused magnetic flux is used. Because of its appearance, this is the stator geometry, ie the design of the segments 102 , referred to as "water runners". In this "runner" design, there are three major magnetic flux paths, which are schematically shown in FIG 4 are shown, with a reproduction of constructive details of the machine 100 is largely dispensed with.

Der erste dieser magnetischen Flusspfade, in 4 gekennzeichnet durch eine Markierung mit dem Bezugszeichen 171, verläuft im Gegenuhrzeigersinn um die in der großen Aussparung 107 im Segment 102 geführten Windungsabschnitte der Spule 105 herum. Im Einzelnen führt der erste magnetische Flusspfad 171 für den im Segment 102 erzeugten magnetischen Fluss nacheinander über einen ersten der Magnetpole 116 des Segments 102 an einer ersten von dessen Seitenberandungen, über den Luftspalt 114 zu dem diesem Magnetpol 116 gegenüberliegenden Permanentmagneten 117, über dasjenige der Kernelemente 113, an dem dieser Permanentmagnet 117 angeordnet ist, über den magnetisch leitenden Abschnitt 120 des zweiten Befestigungsmittels 121, über ein weiteres Kernelement 113 gegenüber der zweiten der Seitenberandungen des Segments 102, einen daran angeordneten weiteren Permanentmagneten 117 und den Luftspalt 114 zu einem weiteren, dem weiteren Permanentmagneten 117 gegenüberliegenden Magnetpol 116 des Segments 102 und damit in dieses zurück.The first of these magnetic flux paths, in 4 characterized by a mark with the reference numeral 171 , runs counterclockwise around those in the large recess 107 in the segment 102 guided winding sections of the coil 105 around. In detail, the first magnetic flux path leads 171 for the one in the segment 102 generated magnetic flux successively via a first of the magnetic poles 116 of the segment 102 at a first of its side boundaries, across the air gap 114 to this magnetic pole 116 opposite permanent magnets 117 , about that of the core elements 113 at which this permanent magnet 117 is disposed over the magnetically conductive portion 120 of the second attachment means 121 , about another core element 113 opposite the second of the side boundaries of the segment 102 , a further permanent magnet arranged thereon 117 and the air gap 114 to another, the other permanent magnet 117 opposite magnetic pole 116 of the segment 102 and back into it.

Der zweite dieser magnetischen Flusspfade, in 4 gekennzeichnet durch eine Markierung mit dem Bezugszeichen 172, ist aufgrund der Symmetrie der „Wasserläufer“-Gestaltung des Segments 102 zur Mittel- und Symmetrieebene 111 doppelt vorhanden. Je einer dieser zweiten Flusspfade 172 verläuft unmittelbar um die in je einer der kleinen Aussparungen 106 im Segment 102 geführten Windungsabschnitte der Spule 105 herum. Im Einzelnen führt der zweite magnetische Flusspfad 172 für den im Segment 102 erzeugten magnetischen Fluss nacheinander über einen dritten der Magnetpole 116 des Segments 102 an der zweiten Seitenberandung, über den Luftspalt 114 zu dem diesem dritten Magnetpol 116 gegenüberliegenden Permanentmagneten 117, über das weitere Kernelement 113, an dem dieser Permanentmagnet 117 angeordnet ist, über einen dritten Permanentmagneten 117 am weiteren Kernelement 113, über den Luftspalt 114 zum weiteren Magnetpol 116 und um die Aussparung 106 im Uhrzeigersinn herum.The second of these magnetic flux paths, in 4 characterized by a mark with the reference numeral 172 , is due to the symmetry of the "runner" design of the segment 102 to the middle and symmetry plane 111 duplicated. Depending on one of these second flow paths 172 runs directly around each in one of the small recesses 106 in the segment 102 guided winding sections of the coil 105 around. In detail, the second magnetic flux path leads 172 for the one in the segment 102 generated magnetic flux successively via a third of the magnetic poles 116 of the segment 102 at the second side boundary, over the air gap 114 to this third magnetic pole 116 opposite permanent magnets 117 , about the more core element 113 at which this permanent magnet 117 is arranged, via a third permanent magnet 117 at the other core element 113 , over the air gap 114 to the further magnetic pole 116 and around the recess 106 in a clockwise direction.

Der dritte dieser magnetischen Flusspfade, in 4 gekennzeichnet durch eine Markierung mit dem Bezugszeichen 173, verläuft weiträumiger als der zweite Flusspfad 172 über einen äußeren, dem Umfangsbereich 103 der Maschine 100 benachbarten Abschnitt des Segments 102, über den dritten Magnetpol 116, den Luftspalt 114, den gegenüberliegenden Permanentmagneten 117, das weitere Kernelement 113, den dritten Permanentmagneten 117, über den Luftspalt 114 zurück zum weiteren Magnetpol 116 und über das Segment 102 zum ersten Magnetpol 116, über den Luftspalt 114 zu einem dem ersten Magnetpol 116 gegenüberliegenden Permanentmagneten 117 auf dem erstgenannten Kernelement 113 und über dieses und einen sechsten in die beschriebenen Flusspfade 171, 172, 173 einbezogenen Permanentmagneten 117 und den Luftspalt 114 zurück zum äußeren, dem Umfangsbereich 103 der Maschine 100 benachbarten Abschnitt des Segments 102. Der dritte Flusspfad 173 ist somit nur eine Erweiterung der zweiten Flusspfade 172.The third of these magnetic flux paths, in 4 characterized by a mark with the reference numeral 173 , runs more spacious than the second river path 172 over an outer, the peripheral area 103 the machine 100 adjacent section of the segment 102 , over the third magnetic pole 116 , the air gap 114 , the opposite permanent magnets 117 , the more core element 113 , the third permanent magnet 117 , over the air gap 114 back to the further magnetic pole 116 and about the segment 102 to the first magnetic pole 116 , over the air gap 114 to a first magnetic pole 116 opposite permanent magnets 117 on the first mentioned core element 113 and about this and a sixth in the described river paths 171 . 172 . 173 included permanent magnets 117 and the air gap 114 back to the outer, the peripheral area 103 the machine 100 adjacent section of the segment 102 , The third river path 173 is thus only an extension of the second flow paths 172 ,

Durch diese parallele Flussverteilung entsteht ein relativ niedriger magnetischer Widerstand. Daraus ergibt sich eine dementsprechend hohe Phaseninduktivität für die Ströme in den Spulen 105. Dies begrenzt die Dynamik der Maschine stark, d.h. es begrenzt eine Stromanstiegsgeschwindigkeit der auch als Phasenströme bezeichneten Ströme in den Spulen 105, ist für einen Einsatz der erfindungsgemäßen Maschine als langsamer, kraftvoller Direktantrieb aber meist nicht störend. Der niedrige magnetische Widerstand hat zur Folge, dass der magnetische Fluss und somit die magnetische Flussdichte im Luftspalt 114 mit 1 bis 1,3 Tesla sehr hoch ist. Dies trägt ebenfalls zur Maximierung der Kraft bei. Der zur Verfügung stehende, magnetisch leitende Werkstoff der Segmente 102 und der Kerne 115, insbesondere Eisen oder ein anderer ferromagnetischer Werkstoff, und die Fläche des Luftspalts 114 werden sehr gut ausgenutzt. Lediglich im Bereich des Befestigungsbolzens 123 ist die magnetische Flussdichte nahezu Null, daher ändern das Fixierungsmittel 123a, die Ausnehmung darin und der Befestigungsbolzen 123 kaum etwas an der magnetischen Leitfähigkeit. This parallel flux distribution results in a relatively low magnetic resistance. This results in a correspondingly high phase inductance for the currents in the coils 105 , This greatly limits the dynamics of the machine, ie it limits a current slew rate of the currents in the coils, also referred to as phase currents 105 , is for a use of the machine according to the invention as a slow, powerful direct drive but usually not disturbing. The low magnetic resistance has the consequence that the magnetic flux and thus the magnetic flux density in the air gap 114 with 1 to 1.3 Tesla is very high. This also contributes to maximizing the force. The available, magnetically conductive material of the segments 102 and the cores 115 , in particular iron or another ferromagnetic material, and the area of the air gap 114 are very well exploited. Only in the area of the fastening bolt 123 The magnetic flux density is nearly zero, therefore changing the fixative 123a , the recess therein and the fastening bolt 123 hardly anything in the magnetic conductivity.

Die Flussrichtung bzw. Richtung des Magnetfeldes für die beschriebenen magnetischen Flusspfade sind mit Pfeilen 174 markiert. Diese Fluss- bzw. Magnetfeldverteilung und -richtung ergibt sich, wenn die in den Aussparungen 106, 107 geführten, nicht dargestellten Windungen der Spule 105 einen elektrischen Strom in den angegebenen Stromrichtungen führen, wobei eine Markierung 175 mit einem eingekreisten Kreuz einen Strom in die Zeichenebene hinein und eine Markierung 176 mit einem eingekreisten Punkt einen Strom aus der Zeichenebene heraus kennzeichnet. In den Permanentmagneten 117 stimmt die Flussrichtung bzw. Richtung des Magnetfeldes 174 mit der Magnetisierungsrichtung 150 überein. The direction of flow or direction of the magnetic field for the described magnetic flux paths are indicated by arrows 174 marked. This flux or magnetic field distribution and direction results when in the recesses 106 . 107 guided, not shown turns of the coil 105 carry an electric current in the specified current directions, with a mark 175 with a circled cross a stream into the drawing plane and a marker 176 with a circled point signifying a stream out of the plane of the drawing. In the permanent magnets 117 agrees the direction of flow or direction of the magnetic field 174 with the magnetization direction 150 match.

Eine weitere, vorteilhafte Eigenschaft des drehsymmetrischen Aufbaus der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 100, insbesondere des sechszählig drehsymmetrischen Aufbaus, liegt im Ausgleich magnetischer Normalkräfte zwischen dem Stator 101 und dem Translator 112, d.h. zwischen den Segmenten 102 und den Kernen 115 mit den Permanentmagneten 117, die bis zu dreimal so groß sein können wie die in der Bewegungsrichtung wirkenden Vortriebskräfte. In den sechs Reihen von Segmenten 102 sind dann insbesondere zwei dreiphasige Wicklungsstränge untergebracht. Durch die gegenüberliegende Anordnung gleicher, d.h. mit demselben Strom gespeister, Segmente 102 werden die Normalkräfte gegenseitig aufgehoben. Erzeugt z.B. das in 1 oben „auf 12 Uhr“ angeordnete Segment 102 eine maximale Kraft und übt dadurch auf den Translator 112 eine nach oben gerichtete Kraft aus, erzeugt zugleich das in 1 unten „auf 6 Uhr“ angeordnete Segment 102 die gleiche, jedoch nach unten gerichtete Kraft, sodass der Translator 112 insgesamt in Waage gehalten wird.Another advantageous feature of the rotationally symmetrical structure of the electric machine according to the invention 100 , in particular of sechsig rotationally symmetrical structure, is in the compensation of magnetic normal forces between the stator 101 and the translator 112 ie between the segments 102 and the cores 115 with the permanent magnets 117 , which can be up to three times as large as the propulsive forces acting in the direction of movement. In the six rows of segments 102 are then housed in particular two three-phase winding strands. By the opposite arrangement of the same, ie fed with the same power, segments 102 the normal forces are canceled each other. Generates eg in 1 up " 12 Clock "arranged segment 102 a maximum force and thereby exerts on the translator 112 an upward force, at the same time generates the in 1 below "at 6 o'clock" arranged segment 102 the same but downward force, so the translator 112 total is kept in balance.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines bogenförmigen Längsschnitts entlang einer Schnittlinie A-A durch die elektrische Maschine 100 gemäß 1. Die Schnittfläche liegt konzentrisch um die Längsachse 118 der Maschine 100 parallel zur Bewegungsrichtung des Translators 112, die hier mit Pfeilen mit dem Bezugszeichen 180 angedeutet ist. Im Längsschnitt A-A sind drei Reihen von Segmenten 102 und vier dazwischen angeordnete Reihen von Kernelementen 113 dargestellt, wobei die äußeren Reihen von Kernelementen 113 entlang der Bewegungsrichtung 180 halb aufgeschnitten dargestellt sind. Die einzelnen Kernelemente 113 je eines der Kerne 115 mit den Permanentmagneten 117 sind in je einer durch eine Linie 127 angedeuteten Ebene rechtwinklig zur Bewegungsrichtung 180 angeordnet. Zwischen den Kernelementen 113 je zweier in Bewegungsrichtung 180 aufeinanderfolgender Kerne 115 sind Abstandshalter 128 aus einem magnetisch nichtleitenden Werkstoff, bevorzugt Kunststoff oder Keramik, eingefügt. Damit wird außer einer magnetischen Isolierung auch eine Kosten- und Gewichtsersparnis erzielt und die Festigkeit des Translators 112 erhöht. Die magnetische Isolierung behindert eine Ausbildung eines magnetischen Schlusses beziehungsweise eines Streuflusses über eines der Segmente 102 und zwei in Bewegungsrichtung 180 aufeinanderfolgende Permanentmagnete 117, wenn das Segment genau zwischen diesen beiden Permanentmagneten steht. 5 shows a schematic representation of an arcuate longitudinal section along a section line AA through the electric machine 100 according to 1 , The cut surface is concentric about the longitudinal axis 118 the machine 100 parallel to the direction of movement of the translator 112 , here with arrows by the reference numeral 180 is indicated. In longitudinal section AA are three rows of segments 102 and four rows of core elements arranged therebetween 113 shown, wherein the outer rows of core elements 113 along the direction of movement 180 are shown half cut open. The individual core elements 113 one each of the cores 115 with the permanent magnets 117 are in each one by a line 127 indicated plane perpendicular to the direction of movement 180 arranged. Between the core elements 113 two each in the direction of movement 180 successive cores 115 are spacers 128 made of a magnetically non-conductive material, preferably plastic or ceramic, inserted. This is achieved in addition to a magnetic insulation and cost and weight savings and the strength of the Translators 112 elevated. The magnetic insulation hinders the formation of a magnetic leakage or leakage flux over one of the segments 102 and two in the direction of movement 180 successive permanent magnets 117 when the segment is exactly between these two permanent magnets.

Die dargestellte Maschine 100 ist dreiphasig aufgebaut, d.h. zum dreiphasigen Speisen ausgestaltet. Dazu sind die in 5 wiedergegebenen drei Reihen von Segmenten 102 gegeneinander um je ein Drittel einer Nutweite τn in Bewegungsrichtung 180 gegeneinander versetzt angeordnet und die zugehörigen Spulen 105 mit einem gegenseitigen Phasenwinkel von 120° mit Strom gespeist. The illustrated machine 100 is constructed in three phases, ie designed for three-phase food. These are the in 5 reproduced three rows of segments 102 against each other by one third of a groove width τ n in the direction of movement 180 arranged offset from one another and the associated coils 105 powered with a mutual phase angle of 120 ° with electricity.

5 zeigt weiterhin Zwischenräume 129, die zwischen je zwei in einer Reihe von Segmenten 102 zueinander benachbarten Segmenten 102 eingefügt sind. Dort, wo seitwärts der Aussparungen 106, 107 der Platz nicht für die Wicklungen der Spulen 105 benötigt wird, können wahlweise weitere nichtmagnetische Abstandshalter und/oder Kühlelemente angeordnet sein, durch die eine Wärmeabfuhr radial nach außen in den Umfangsbereich 103 bzw. an das Gehäuse 104 erfolgt. 5 still shows gaps 129 between every two in a row of segments 102 adjacent segments 102 are inserted. There, where sideways of the recesses 106 . 107 the place is not for the windings of the coils 105 is required, optionally further non-magnetic spacers and / or cooling elements may be arranged, through which a heat dissipation radially outward into the peripheral region 103 or to the housing 104 he follows.

In einer Abwandlung der vorstehend zu 1 beschriebenen Befestigung der Segmente 102 im Gehäuse 104 sind diese mit Schwalbenschwanzverbindungen zusammengefügt und durch Abstandshalter in Bewegungsrichtung gegeneinander abgestützt, um eine Verschiebung in der Bewegungsrichtung zu vermeiden. Aufgrund der im Betrieb in der Bewegungsrichtung auftretenden Scherkräfte können vorteilhaft zwischen den Segmenten 102 unabhängig von der Art der Befestigung der Segmente 102 im Gehäuse 104 Abstandshalter in Bewegungsrichtung vorgesehen sein.In a modification of the above 1 described attachment of the segments 102 in the case 104 these are joined together with dovetail joints and supported by spacers in the direction of movement against each other to avoid a shift in the direction of movement. Due to the shear forces occurring in operation in the direction of movement can advantageously between the segments 102 regardless of the type of attachment of the segments 102 in the case 104 Spacers may be provided in the direction of movement.

6 zeigt eine schematische Außenansicht der elektrischen Maschine 100 gemäß 1. Darin ist mit einer Schnittlinie B-B die Ansicht der Maschine 100 gemäß 1 bezeichnet. In derselben Schnittdarstellung sind auch die nachstehend beschriebenen Ansichten der anderen Ausführungsbeispiele. 6 zeigt das Gehäuse 104 des Stators 101 der Maschine 100 mit drei Reihen von Befestigungsbolzen 123 nebst zugehörigen Muttern und Unterlegscheiben für drei Reihen von Segmenten 102, die gegeneinander in Bewegungsrichtung 180 wie in 5 gezeigt um ein Drittel der Nutweite τn versetzt angeordnet sind. Aufgrund der seitlichen Ansicht, sind die anderen drei Bolzenreihen in 6 nicht gezeigt. Die Bolzen für die Justierungsmittel 124 sind ebenfalls in 6 nicht gezeigt. Dargestellt sind ferner drei der Spulen 105 mit ihren beidseitigen Wickelköpfen 130. Wie in 6 dargestellt, weist jede der Spulen 105 nur zwei Wickelköpfe 130 auf, wodurch beträchtlich Bauraum eingespart wird. Durch die spezielle Gestaltung des Stators 101 und der Segmente 102 befinden sich Motorkontakte, d.h. Anschlüsse der Spulen 105, in Bewegungsrichtung 180 nur auf einer Seite der Maschine 100. Dies erleichtert eine Kontaktierung der Maschine 100 mit einer Steuerschaltung, insbesondere einer Leistungselektronik, zum Speisen der Spulen 105. 6 shows a schematic external view of the electric machine 100 according to 1 , Therein, with a section line BB is the view of the machine 100 according to 1 designated. In the same sectional view are also the views described below of the other embodiments. 6 shows the case 104 of the stator 101 the machine 100 with three rows of mounting bolts 123 along with associated nuts and washers for three rows of segments 102 , facing each other in the direction of movement 180 as in 5 shown offset by one third of the slot width τ n . Due to the lateral view, the other three rows of bolts are in 6 Not shown. The bolts for the adjustment means 124 are also in 6 Not shown. Also shown are three of the coils 105 with their two-sided winding heads 130 , As in 6 shown, assigns each of the coils 105 only two windings 130 on, whereby considerable space is saved. Due to the special design of the stator 101 and the segments 102 There are motor contacts, ie connections of the coils 105 , in the direction of movement 180 only on one side of the machine 100 , This facilitates contacting the machine 100 with a control circuit, in particular a power electronics, for feeding the coils 105 ,

Durch die Bauform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 100 sind die Abstände der Segmente 102 untereinander in Bewegungsrichtung 180 und der Kerne 115 untereinander in Bewegungsrichtung 180 weitestgehend variabel. Die Segmente 102 können bei veränderten Aufhängungsbohrungen für die Befestigungsbolzen 123 im Gehäuse 104 mit anderen Abständen zueinander befestigt werden. Beim Translator 112 können dickere oder dünnere Abstandshalter 128 verwendet werden. Somit kann die Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie in bestimmtem Umfang an die von der Maschine 100 zu erfüllenden Anforderungen angepasst werden.Due to the design of the electric machine according to the invention 100 are the distances of the segments 102 with each other in the direction of movement 180 and the cores 115 with each other in the direction of movement 180 largely variable. The segments 102 can change the mounting holes for the mounting bolts 123 in the case 104 be attached with other distances to each other. At the translator 112 can be thicker or thinner spacers 128 be used. Thus, the force-velocity curve can to some extent to that of the machine 100 be adapted to meet requirements.

Als Materialien für die Permanentmagnete 117 werden bevorzugt NdFeB-Magnetwerkstoffe sehr hoher Energiedichte und eine CoFe-Legierung als Flussleiter für die Segmente 102, die Kernelemente 113 und die magnetisch leitenden, ringförmigen Abschnitte der Kerne 115 eingesetzt. Mit einigen Abstrichen in der Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 100 sind auch handelsübliches Elektroband, z.B. vom Werkstofftyp M330-50A, und schwächere Permanentmagnete 117, z.B. aus SmCo, AINiCo oder vergleichbaren Werkstoffen gefertigt, einsetzbar. Aufgrund einer für bevorzugte Einsatzfälle der elektrischen Maschine 100 nur benötigten geringen Dynamik können die magnetisch leitenden Bauteile der Maschine 100, insbesondere die aus Eisenwerkstoffen gefertigten Teile, auch aus Vollmaterial bestehen. Eine Blechung ist nicht unbedingt notwendig.As materials for the permanent magnets 117 are preferred NdFeB magnetic materials very high energy density and a CoFe alloy as a flux guide for the segments 102 , the core elements 113 and the magnetically conductive annular portions of the cores 115 used. With some compromises in the performance of the electric machine 100 are also commercially available electrical steel, eg of the material type M330-50A, and weaker permanent magnets 117 , eg made of SmCo, AINiCo or similar materials, can be used. Due to a preferred use cases of the electric machine 100 only required low dynamics can the magnetically conductive components of the machine 100 , Especially made of iron materials parts, also made of solid material. A sheet is not necessary.

Die erfindungsgemäße Maschine ist als Motor, als reiner Generator oder als Motorgenerator ausführbar.The machine according to the invention can be executed as a motor, as a pure generator or as a motor generator.

In 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, wiederum in einer Ausgestaltung für ein dreiphasiges Speisen, d.h. als dreiphasige Maschine, wiederum in der Schnittansicht B-B gemäß 6 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet. Die Maschine 200 umfasst, wie auch die in 1 dargestellte Maschine 100, ein Primärteil 201 beziehungsweise einen Stator sowie ein Sekundärteil 212 beziehungsweise Translator.In 7 is a second embodiment of an electrical machine according to the invention, again in an embodiment for a three-phase food, ie as a three-phase machine, again in the sectional view BB according to 6 represented and with the reference numeral 200 designated. The machine 200 includes, as well as in 1 illustrated machine 100 , a primary section 201 or a stator and a secondary part 212 or translator.

In Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels nach den 1 bis 6 weisen die Segmente 202 lediglich zwei symmetrisch zu ihrer Mittel- und Symmetrieebene 211 angeordnete und zur Mittel- und Symmetrieebene 211 spiegelsymmetrisch gestaltete Aussparungen 206, 207 zum Aufnehmen der Windungen einer Spule 205 auf. Aufgrund ihres Aussehens ist diese Statorgeometrie, d.h. die Gestaltung der Segmente 202, als "Raumgleiter" bezeichnet worden. Bei dieser „Raumgleiter“-Gestaltung nimmt eine erste Aussparung 206 alle Hinleiter 210 der Spule 205 auf, und alle Rückleiter 209 der Spule 205 verlaufen in einer zweiten Aussparungen 207. In den Hinleitern 210 fließt der in die Spule 205 eingespeiste Strom in die Zeichenebene hinein, gekennzeichnet durch eine Markierung 175 mit einem eingekreisten Kreuz. In den Rückleitern 209 fließt der in die Spule 205 eingespeiste Strom aus der Zeichenebene heraus, gekennzeichnet durch eine Markierung 176 mit einem eingekreisten Punkt. Durch die Aussparungen 206, 207 sind in jedem der Segmente 202 ein mittlerer, sich radial zwischen einem Mittenbereich 208 der Maschine 200 und dem Umfangsbereich 103 erstreckender Flussleiter 231 (nicht in 7 gezeigt), der mittig zur Mittel- und Symmetrieebene 211 des Segments 202 angeordnet ist, und vier Magnetpole 216 bildet. In a modification of the first embodiment of the 1 to 6 assign the segments 202 only two symmetrical to its center and symmetry plane 211 arranged and to the middle and symmetry plane 211 mirror-symmetrically designed recesses 206 . 207 for picking up the turns of a coil 205 on. Because of its appearance, this is the stator geometry, ie the design of the segments 202 , has been referred to as a "space glider". In this "space glider" design takes a first recess 206 all the way forward 210 the coil 205 on, and all return conductors 209 the coil 205 run in a second recesses 207 , In the Hinleitern 210 that flows into the coil 205 fed current into the plane, characterized by a marker 175 with a circled cross. In the return ladders 209 that flows into the coil 205 fed current out of the drawing plane, marked by a marker 176 with a circled point. Through the recesses 206 . 207 are in each of the segments 202 a middle, radially between one mid-range 208 the machine 200 and the peripheral area 103 extending flux guide 231 (not in 7 shown), which is centered to the center and symmetry plane 211 of the segment 202 is arranged, and four magnetic poles 216 forms.

Jedem dieser Magnetpole 216 entlang von Luftspalten 214 gegenüber ist je ein Permanentmagnet 217 angeordnet. Die Permanentmagnete 217 sind auf den Magnetpolen 216 der Segmente 202 zugewandten Seitenflächen von Kernelementen 213 angeordnet. Die Kernelemente 213 sind ebenfalls in senkrecht zur Zeichenebene sich erstreckenden Reihen angeordnet, von denen je eine zwischen je zwei der Reihen der Segmente 202 und von diesen durch die Luftspalte 214 beabstandet positioniert ist. Bevorzugt liegen dabei wieder je eines der Kernelemente 213 jeder der Reihen in einer Ebene parallel zur Zeichenebene bzw. in dieser und laufen in einem um die Translatorstange 119 herum angeordneten ringförmigen Abschnitt 220 zusammen. Im Gegensatz zur Maschine 100 nach 1 können die ringförmigen Abschnitte 220 bei der Maschine 200 magnetisch nichtleitend ausgebildet sein, da sie, wie nachfolgend erläutert ist, als Flussleiter nicht benötigt werden. Dies ermöglicht die Wahl eines ggf. gewichtsersparenden Werkstoffs für die ringförmigen Abschnitte 220, z.B. eine Aluminiumlegierung anstelle eines Eisenwerkstoffs. Each of these magnetic poles 216 along air gaps 214 opposite is ever a permanent magnet 217 arranged. The permanent magnets 217 are on the magnetic poles 216 the segments 202 facing side surfaces of core elements 213 arranged. The core elements 213 are also arranged in perpendicular to the plane extending rows, one each between two of the rows of segments 202 and of these through the air gaps 214 is positioned at a distance. In each case, one of the core elements preferably lies once again 213 each of the rows in a plane parallel to the drawing plane or in this and run in one around the Translatorstange 119 arranged around annular portion 220 together. Unlike the machine 100 to 1 can the annular sections 220 at the machine 200 be formed magnetically non-conductive, as it, as explained below, are not required as a flux guide. This allows the choice of a possibly weight-saving material for the annular sections 220 For example, an aluminum alloy instead of an iron material.

Die Kerne 215, gebildet mit je einem ringförmigen Abschnitt 220 und sechs sich strahlenförmig vom Mittenbereich 208 zum Umfangsbereich 103 erstreckenden Kernelementen 213 mit daran angeordneten Permanentmagneten 217, sind konzentrisch zu einer Längsachse 218 der Maschine 200 auf einer gemäß 1 ausgebildeten Translatorstange 119 aufgereiht. Die Translatorstange 119 bildet zusammen mit den ringförmigen Abschnitten 220 der Kerne 215 ein zweites Befestigungsmittel 121 für die Kernelemente 213 und mit diesen zusammen ein Sekundärteil 212, d.h. einen Translator der Maschine 200. The cores 215 formed with one annular section each 220 and six radiating from the center area 208 to the peripheral area 103 extending core elements 213 with permanent magnets arranged thereon 217 , are concentric to a longitudinal axis 218 the machine 200 on one according to 1 trained translator rod 119 lined up. The translator rod 119 forms together with the annular sections 220 the cores 215 a second attachment means 121 for the core elements 213 and with these together a secondary part 212 ie a translator of the machine 200 ,

8 zeigt eine schematische Darstellung in einem magnetisch leitenden Segment 202 im zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 200 gemäß 7 hervorgerufener magnetischer Flusspfade für eine erste Stromflussrichtung, d.h. Richtung des eingespeisten Stroms, in einer zugehörigen Spule 205, wobei in dieser ersten Stromflussrichtung die Hinleiter 210 der Spule 205 mit dem in die Zeichenebene hineinfließenden Strom, gekennzeichnet durch die Markierung 175 mit einem eingekreisten Kreuz, in der ersten Aussparung 206 des Segments 202 angeordnet sind und die Rückleiter 209 der Spule 205 mit dem aus der Zeichenebene herausfließenden Strom, gekennzeichnet durch die Markierung 176 mit einem eingekreisten Punkt, in der zweiten Aussparung 207 des Segments 202 angeordnet sind. Pfeile 274 dienen zur Kennzeichnung der Flussrichtung bzw. Richtung des Magnetfeldes. In beiden Fällen bilden sich zwei Flusspfade aus, die symmetrisch zur Mittel- und Symmetrieebene 211 des Segments 202 vom mittleren Flussleiter 231 über je einen der dem Mittenbereich 208 zugewandten Magnetpole 216, je einen Luftspalt 214, je einen gegenüberliegenden Permanentmagneten 217, je ein Kernelement 213, je einen weiteren Permanentmagneten 217, die Luftspalte 214 und je einen der dem Umfangsbereich 103 (nicht in 8 eingezeichnet) zugewandten Magnetpole 216 zum mittleren Flussleiter 231 zurück verlaufen; dabei wird der Mittenbereich 208 nicht berührt. Die Flusspfade teilen sich also, ausgehend vom mittleren Flussleiter 231, gleichmäßig auf die Kernelemente 213 zu beiden Seiten des Segments 202 auf, führen durch die dort angeordneten Permanentmagneten 217 und vereinigen sich danach wieder im mittleren Flussleiter 231. 8th shows a schematic representation in a magnetically conductive segment 202 in the second embodiment of the electric machine according to the invention 200 according to 7 caused magnetic flux paths for a first current flow direction, ie direction of the injected current in an associated coil 205 , In this first current flow direction, the forward conductor 210 the coil 205 with the current flowing into the plane of the drawing, marked by the marking 175 with a circled cross, in the first recess 206 of the segment 202 are arranged and the return conductors 209 the coil 205 with the stream flowing out of the drawing plane, marked by the mark 176 with a circled point, in the second recess 207 of the segment 202 are arranged. arrows 274 serve to identify the flow direction or direction of the magnetic field. In both cases, two flux paths are formed which are symmetrical to the center and symmetry planes 211 of the segment 202 from the middle river conductor 231 via one of the middle sections 208 facing magnetic poles 216 , one air gap each 214 , each one opposite permanent magnet 217 , one core element each 213 , one more permanent magnet each 217 , the air column 214 and one each of the peripheral area 103 (not in 8th drawn) facing magnetic poles 216 to the middle river conductor 231 gone back; this will be the middle area 208 not touched. The flow paths thus divide, starting from the middle flux guide 231 , evenly on the core elements 213 on both sides of the segment 202 on, lead through the permanent magnets arranged there 217 and then reunite in the middle river ladder 231 ,

Die „Raumgleiter“-Gestaltung der Segmente 202 ermöglicht zwar keine so gute Ausnutzung des Eisens wie die "Wasserläufer"-Gestaltung, kann aber sehr gut an unterschiedliche Ausgestaltungen elektrischer Maschinen angepasst werden. Außerdem weist die „Raumgleiter“-Gestaltung eine geringere Anzahl an Permanentmagneten und Teilwicklungen der Spulen auf als die "Wasserläufer"-Gestaltung. An den sonstigen Begebenheiten ändert sich nichts.The "space glider" design of the segments 202 does not allow as much use of the iron as the "water runner" design, but can be very well adapted to different configurations of electrical machines. In addition, the "space slider" design has a smaller number of permanent magnets and partial windings of the coils than the "runner" design. At the other events nothing changes.

Exemplarisch für die Möglichkeit, die erfindungsgemäße elektrische Maschine auch mit mehr- oder wenigerphasigen Strömen zu speisen, zeigt 9 in einem dritten Ausführungsbeispiel eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 300, die zwei- oder bei entsprechender innerer elektrischer Verschaltung darin vorhandener Spulen und entprechender Magnetisierung der Permanentmagnete wahlweise auch vierphasig gespeist werden kann. Die Maschine 300 weist in ihrem wiederum als Stator ausgebildeten Primärteil 301 vier Reihen von Segmenten 302 auf, die nach der "Wasserläufer"-Gestaltung ausgebildet sind und zwischen denen vier Reihen von Kernelementen 313 eines als Translator ausgebildeten Sekundärteils 312 abwechselnd angeordnet sind. Aufgrund der geringeren Anzahl der Reihen der Segmente 302, die sich wiederum auf einen Vollkreis verteilen, sind die Segmente 302 keilförmig mit einem Keilwinkel von hier 90° statt 60° wie im ersten und in den zweiten Ausführungsbeispielen ausgebildet. Die Segmente 302 weisen wiederum eine einem Mittenbereich 308 der Maschine 300 zugekehrte große Aussparung 307 sowie zwei kleine Aussparungen 306 auf, die zwischen der großen Aussparung 307 und einem Umfangsbereich 303 der Maschine 300 angeordnet sind. Im Gegensatz zur Darstellung nach den 1 und 4 sind in 9 Spulen 305 zu jeder der Reihen von Segmenten 302 mit ihren Hinleitern 310, die einen in die Zeichenebene hinein gerichteten Strom führen, in den großen Aussparungen 307 und mit ihren Rückleitern 309, die einen aus der Zeichenebene heraus gerichteten Strom führen, in den kleinen Aussparungen 306 angeordnet. Dadurch ist die Magnetisierungsrichtung 150 an den Kernelementen 313 angeordneter Permanentmagnete 317 gegenüber den 1, 4 und 5 umgekehrt. Verlauf und Richtung des magnetischen Flusses sind in 9 am Beispiel eines der Segmente 302 mit Pfeilen 374 angedeutet. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel führt ein Flusspfad zwischen zwei Kernelementen 313 durch einen magnetisch leitenden, ringförmigen Abschnitt 320 eines je vier der Kernelemente 313 umfassenden Kerns 315; dieser Abschnitt 320 ist Teil eines zweiten Befestigungsmittels 321 (nicht in 9 eingezeichnet) des Translators 312, der außerdem wieder eine um eine in der Bewegungsrichtung 180 liegende Längsachse 318 der Maschine 300 konzentrisch angeordnete Translatorstange 119 umfasst. Der Einfachheit halber wird auf eine Darstellung eines ein Gehäuse bildenden ersten Befestigungsmittels im Umfangsbereich 303 der Maschine 300 sowie eine Beschreibung weiterer konstruktiver Einzelheiten, die denen der Maschine 100 nach dem ersten Ausführungsbeispiel vergleichbar sind, verzichtet. As an example of the possibility to feed the electric machine according to the invention with multi-or less-phase currents shows 9 in a third embodiment, an embodiment of an electrical machine according to the invention 300 , the two- or with appropriate internal electrical circuitry therein existing coils and entprechender magnetization of the permanent magnets can be fed optionally also four-phase. The machine 300 has in its turn designed as a stator primary part 301 four rows of segments 302 which are designed according to the "water runner" design and between which four rows of core elements 313 a designed as a translator secondary part 312 are arranged alternately. Due to the smaller number of rows of segments 302 , which in turn are distributed over a full circle, are the segments 302 wedge-shaped with a wedge angle of 90 ° instead of 60 ° as in the first and in the second embodiments. The segments 302 again have a central area 308 the machine 300 facing large recess 307 as well as two small recesses 306 on that between the big recess 307 and a peripheral area 303 the machine 300 are arranged. In contrast to the representation after the 1 and 4 are in 9 Do the washing up 305 to each of the rows of segments 302 with their leaders 310 , which lead a directed into the plane of drawing into the current, in the big gaps 307 and with their returners 309 , which carry a directed out of the plane of the drawing out stream, in the small recesses 306 arranged. This is the magnetization direction 150 at the core elements 313 arranged permanent magnets 317 compared to the 1 . 4 and 5 vice versa. Course and direction of the magnetic flux are in 9 using the example of one of the segments 302 with arrows 374 indicated. As in the first embodiment, a flow path leads between two core elements 313 by a magnetically conductive, annular portion 320 one each four of the core elements 313 comprehensive core 315 ; this section 320 is part of a second fastener 321 (not in 9 drawn) of the translator 312 again, one by one in the direction of movement 180 lying longitudinal axis 318 the machine 300 concentrically arranged translator rod 119 includes. For the sake of simplicity, reference is made to a representation of a housing forming a first fastener in the peripheral region 303 the machine 300 as well as a description of other constructional details, those of the machine 100 are comparable according to the first embodiment, omitted.

Ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 400 ist in 10 gezeigt. Diese Maschine 400 weist, wie die vorbeschriebenen Ausgestaltungen gemäß 1, 7 und 9 ein Primärteil 401 beziehungsweise einen Stator sowie ein Sekundärteil 412 beziehungsweise Translator auf. Im Unterschied zu den ersten drei Ausführungsformen weist jedes einzelne Segment 402 genau zwei Magnetpole 416 auf. Des Weiteren sind in jedem Segment 402 genau zwei Aussparungen 406, 407 zur Aufnahme einer Spule 405 angeordnet. Der Hinleiter 410 der Spule 405 ist in der ersten Aussparung 406 angeordnet. Der Rückleiter 409 der Spule 405 ist in der zweiten Aussparung 407 angeordnet. Die beiden Aussparungen 406, 407 jedes Segments sind einander im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet. Grundsätzlich könnten auch bei dieser Ausführungsform die Permanentmagnete 417 als Oberflächenmagnete ausgebildet und auf den Kernelementen 413 angeordnet sein. Alternativerweise können bei dieser vierten Ausführungsform die Permanentmagnete 417 nicht als Oberflächenmagnete ausgebildet und auf den Kernelementen 413 angeordnet, sondern als Sammlermagnete ausgebildet und in den Kernelementen 413 angeordnet sein. Die Anordnung als Sammlermagnete ist in den 10 und 11 beispielhaft für die vierte Ausführungsform gezeigt. Hierdurch kann die Anzahl der Permanentmagnete 417 deutlich reduziert werden. Ferner kann mehr Magnetmaterial eingebracht werden, wodurch die Erregung sowie die resultierende Kraft verstärkt wird.A fourth embodiment of an embodiment of an electrical machine according to the invention 400 is in 10 shown. This machine 400 has, as the above-described embodiments according to 1 . 7 and 9 a primary part 401 or a stator and a secondary part 412 or Translator on. In contrast to the first three embodiments, each individual segment 402 exactly two magnetic poles 416 on. Furthermore, in each segment 402 exactly two recesses 406 . 407 for receiving a coil 405 arranged. The leader 410 the coil 405 is in the first recess 406 arranged. The return conductor 409 the coil 405 is in the second recess 407 arranged. The two recesses 406 . 407 each segment are arranged substantially opposite each other. In principle, the permanent magnets could also in this embodiment 417 designed as surface magnets and on the core elements 413 be arranged. Alternatively, in this fourth embodiment, the permanent magnets 417 not formed as surface magnets and on the core elements 413 arranged, but designed as a collector magnets and in the core elements 413 be arranged. The arrangement as a collector magnets is in the 10 and 11 shown by way of example for the fourth embodiment. This allows the number of permanent magnets 417 be significantly reduced. Furthermore, more magnetic material can be introduced, which enhances the excitation and the resultant force.

Dadurch, dass die Permanentmagnete 417 als Sammlermagnete ausgebildet und in den Kernelementen 413 angeordnet sind, entfallen bei dieser vierten Ausführungsform die Abstandshalter auf der Translatorseite. Deren Funktion übernehmen jetzt die Permanentmagnete 417. Die Segmente 402 weisen im Querschnitt die Form des Buchstaben „H“ auf. Entfernt sieht die Geometrie aus, wie zwei Hammerköpfe an einem Stiel. Die Geometrie wird deshalb auch als „Doppelhammer“-Geometrie bezeichnet. Because of the permanent magnets 417 designed as a collector magnets and in the core elements 413 are arranged, omitted in this fourth embodiment, the spacers on the Translatorseite. Their function is now carried out by the permanent magnets 417 , The segments 402 have the shape of the letter "H" in cross-section. Distantly, the geometry looks like two hammerheads on a stick. The geometry is therefore also called "double hammer" geometry.

Der Hauptflusspfad verläuft zwischen den beiden Aussparungen 406, 407 hindurch in den Translator. In axialer Richtung wird ein Permanentmagnet 417 durchlaufen und dann geht der Fluss in Richtung der Translatorstange 119 weiter. An der Translatorstange 119 vorbei geht der Fluss im Translator sozusagen auf die andere Seite des Statormoduls entlang. Dort wird wieder ein Permanentmagnet 417 durchlaufen, sodass der Fluss wieder auf demselben Translatorkern ist, wie vor dem ersten Permanentmagneten 417. Dann wird der Flusspfad geschlossen, indem wieder vom Translator in den Stator übergegangen wird.The main river path runs between the two recesses 406 . 407 into the translator. In the axial direction becomes a permanent magnet 417 go through and then the flow goes in the direction of the Translatorstange 119 further. At the translator rod 119 The flow in the translator passes, as it were, along the other side of the stator module. There will be a permanent magnet again 417 go through so that the flow is again on the same translator core, as before the first permanent magnet 417 , Then the flow path is closed by going back to the stator from the translator.

Ein Vorteil dieser Anordnung ist unter anderem, dass sich der Fluss im Translator entsprechend aufteilt. Bei den Anordnungen gemäß der ersten drei Ausführungsbeispiele kommt es dagegen bei Überdeckung von Translator und Stator zu einer hohen Flussdichte im Translator, da der Fluss komplett in einer axialen Ebene liegt. Da sich beim vierten Ausführungsbeispiel der Fluss in mindestens zwei Translatorebenen aufteilt, kann die Polweite weiter verringert werden. One advantage of this arrangement is, inter alia, that the flow in the translator is divided accordingly. In the arrangements according to the first three embodiments, on the other hand, when the translator and the stator overlap, a high flux density is created in the translator since the flux lies completely in an axial plane. Since, in the fourth embodiment, the flow splits into at least two translator levels, the pole width can be further reduced.

Die Fixierungsmittel 123a ragen in die erste Aussparung 406 hinein. Dabei ist die erste Aussparung 406 zum Umfangsbereich hin ausgerichtet. Es sind somit keine zusätzlichen Ausnehmungen zur Aufnahme der Fixierungsmittel 123a in den Segmenten 402 notwendig. The fixatives 123a protrude into the first recess 406 into it. Here is the first recess 406 aligned to the peripheral area. There are thus no additional recesses for receiving the fixative 123a in the segments 402 necessary.

11 zeigt eine schematische Darstellung eines bogenförmigen Längsschnitts entlang einer Schnittlinie A-A durch die elektrische Maschine gemäß 10. Diese Darstellung ist analog zu 5, wobei in 5 der bogenförmige Längsschnitt durch die erste Ausführungsform der elektrischen Maschine gemäß 1 gezeigt ist. Aus diesem Grund wird auf eine detaillierte Beschreibung zur 11 verzichtet. Wie bereits zu 10 beschrieben kann für die vierte Ausführungsform die Anordnung der Permanentmagnete 417 als Sammlermagnete in den Kernelementen 413 vorgesehen sein. Diese Anordnung ist in 11 ebenfalls gezeigt. 11 shows a schematic representation of an arcuate longitudinal section along a section line AA through the electric machine according to 10 , This representation is analogous to 5 , where in 5 the arcuate longitudinal section through the first embodiment of the electric machine according to 1 is shown. For this reason, a detailed description of the 11 waived. As already too 10 described for the fourth embodiment, the arrangement of the permanent magnets 417 as collector magnets in the core elements 413 be provided. This arrangement is in 11 also shown.

Besonders bei Anwendungen mit geringen Haptik-Anforderungen, z.B. Lineargeneratoren bei Bodenplatten, sind ein- oder zweiphasige Systeme aufgrund des einfacheren mechanischen Aufbaus und einer vereinfachten Leistungselektronik vorteilhaft.Especially for applications with low haptic requirements, eg linear generators for floor slabs, are one- or two-phase systems due to the simpler mechanical design and a simplified power electronics advantageous.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine erlaubt durch ihre Ausführung als Transversalflussmaschine eine Ausbildung mit geraden Leitern und ermöglicht damit eine Verringerung der Pol- bzw. Nutweite. Durch eine sternförmige Ausbildung wird eine Erhöhung der Luftspaltfläche erzielt. Es sind mehrere Flusspfade zur besseren Ausnutzung der Luftspaltfläche vorgesehen. In bevorzugten Ausgestaltungen führt eine Mitnutzung eines inneren Kerns bzw. einer zentralen Stahlstange, d.h. Translatorstange, als Flussleiter zu einer weiter verbesserten Nutzung der eingesetzten Werkstoffe und damit zu einer höheren Leistung der Maschine, bezogen auf ihr Gewicht. Durch den Versatz der Segmente des Stators und ebene Translatorkerne wird ein einfacher, variabler Aufbau erhalten. Abstandshalter zwischen den Translatorkernen bilden dabei eine einfache und wirkungsvolle magnetische Isolation, mit der zugleich Gewicht- und Kosten eingespart werden können und die Festigkeit erhöht wird. Der modulare Aufbau erlaubt eine sehr einfache Skalierung in der Länge; für eine Änderung der Länge der Maschine werden nur ein längeres Gehäuse und eine längere Translatorstange benötigt. Dadurch ist eine einfache und flexible Anpassung an unterschiedliche Anwendungsfälle möglich. Auch die Pol-bzw. Nutweite ist sehr einfach durch variabel wählbare Abstände der Segmente innerhalb der Reihen von Segmenten einstellbar, es werden dafür z.B. nur neue Bohrungen im Gehäuse für die Befestigungsbolzen der Segmente und anders bemessene Abstandshalter für die Translatorkerne benötigt. Durch die einfach gestalteten Spulen ist in der Fertigung eine einfache Wickeltechnik möglich, es kann sogar manuell gewickelt werden. Eine günstige Fertigung wird auch durch einfache Gestaltungen von Segmenten und Translatorkernen ermöglicht, z.B. durch einfache Stanzformen zur Herstellung von Blechpaketen. The electrical machine according to the invention allows by its design as a transverse flux machine training with straight ladders and thus allows a reduction in pole or groove width. By a star-shaped design, an increase of the air gap area is achieved. There are several flow paths for better utilization of the air gap surface is provided. In preferred embodiments, co-use of an inner core or central steel rod, i. Translator rod, as a flux guide to a further improved use of the materials used and thus to a higher performance of the machine, based on their weight. By the offset of the segments of the stator and planar translator cores a simple, variable structure is obtained. Spacers between the translator cores form a simple and effective magnetic insulation, with the same weight and cost can be saved and the strength is increased. The modular design allows a very simple scaling in length; changing the length of the machine requires only a longer housing and a longer translator rod. This makes a simple and flexible adaptation to different applications possible. Also the pole resp. Slot width is very easily adjustable by variably selectable distances of the segments within the rows of segments, there are e.g. only needed new holes in the housing for the mounting bolts of the segments and differently sized spacers for the translator cores. Due to the simple design of coils, a simple winding technique is possible in the production, it can even be wound manually. Favorable manufacturing is also enabled by simple designs of segments and translator cores, e.g. by simple punching dies for the production of laminated cores.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist besonders vorteilhaft auf eine Anwendung für eine motorisch unterstützte Fahrzeuglenkung zugeschnitten. Dabei ermöglicht die "Wasserläufer"-Gestaltung der Segmente eine besonders hohe Kraftdichte in der Maschine, vergleichbar mit derjenigen von Getriebemotoren, d.h. Motor-Getriebe-Kombinationen, denen gegenüber z.B. in der Anwendung für eine Fahrzeuglenkung vorteilhaft das Getriebe eingespart werden kann. Neben einer Anwendung für elektromechanische Fahrzeuglenkungen kommen auch Anwendungen bei elektronisch geregelten Stoßdämpfern, elektromechanischen Bremskraftverstärkern, elektromechanischen Türöffnern, elektromechanische Sitz- und/oder Führerhausdämpfern von Lastkraftwagen und Bussen sowie beim Antreiben sonstiger Einrichtungen, bei denen kraftvolle, lineare Bewegungen ohne Haltekräfte auszuführen sind, in Betracht. Über diese im Wesentlichen auf die Kraftfahrzeugindustrie gerichteten Anwendungsmöglichkeiten hinaus ist eine Anwendung der Erfindung möglich zum Ablösen hydraulischer Stößel und Schubanlagen, z.B. in industriellen Fertigungsanlagen, bei Türbetätigungen, z.B. für Schiebetüren und Tore, bei Ruderanlagen und/oder zur Tragflächenverstellung in Flugzeugen bzw. Wasserfahrzeugen sowie bei Wellengeneratoren, insbesondere sogenannten Brandlgeneratoren. Des Weiteren ist die erfindungsgemäße elektrische Maschine für Hexapode und Rüttelprüfstände zu verwenden.The electric machine according to the invention is particularly advantageous tailored to an application for a motor-assisted vehicle steering. The "skimmer" configuration of the segments enables a particularly high power density in the machine, comparable to that of geared motors, i. Engine-gearbox combinations, opposite to e.g. in the application for a vehicle steering advantageous the transmission can be saved. In addition to an application for electromechanical vehicle steering applications also come with electronically controlled shock absorbers, electromechanical brake boosters, electromechanical door openers, electromechanical seat and / or cab dampers of trucks and buses and in driving other facilities where powerful, linear movements are performed without holding forces into consideration , In addition to these applications, which are essentially directed towards the motor vehicle industry, an application of the invention is possible for detaching hydraulic rams and thrusters, e.g. in industrial manufacturing plants, in door operations, e.g. for sliding doors and gates, in rudder systems and / or for wing adjustment in aircraft or watercraft and in wave generators, in particular so-called fire generators. Furthermore, the electric machine according to the invention is to be used for hexapods and vibrating test stands.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Elektrische Maschine  Electric machine
101101
Primärteil bzw. Stator von 100 Primary part or stator of 100
102102
Segmente von 101 Segments of 101
103103
Umfangsbereich von 100, 200 Circumference of 100 . 200
104104
Gehäuse und erstes Befestigungsmittel von 101, 201 Housing and first fastener of 101 . 201
105105
Spule von 101 Coil of 101
106106
Kleine Aussparungen in 102 für 105 Small recesses in 102 For 105
107107
Große Aussparung in 102 für 105 Big recess in 102 For 105
108108
Mittenbereich von 100 Middle range of 100
109109
Rückleiter von 105 Return conductor of 105
110110
Hinleiter von 105 Leader of 105
111111
Mittel- und Symmetrieebene von 102 Middle and symmetry plane of 102
112112
Sekundärteil bzw. Translator von 100 Secondary part or translator of 100
113113
Kernelemente von 112 Core elements of 112
114114
Luftspalt zwischen 102 und 113 sowie 302 und 313 Air gap between 102 and 113 such as 302 and 313
115115
Kern von 112 Core of 112
116116
Magnetpol von 102 Magnetic pole of 102
117117
Permanentmagnete an 113 Permanent magnets on 113
118118
Längsachse von 100 Longitudinal axis of 100
119119
Translatorstange von 112, 212, 312, Teil von 121, 221, 321 Translator rod of 112 . 212 . 312 , Part of 121 . 221 . 321
120120
Magnetisch leitender, ringförmiger Abschnitt von 115, Teil von 121 Magnetically conductive, annular section of 115 , Part of 121
121121
Zweites Befestigungsmittel von 112 Second fixing means of 112
123123
Befestigungsbolzen für 102, 202 Fixing bolts for 102 . 202
123a123a
Fixierungsmittel fixative
124124
Justierungsmittel Adjusters
125125
Verdrehsicherung twist
125a125a
Aussparung recess
125b125b
Bleche sheets
125c125c
Schienen rails
127127
Linie, deutet Ebene rechtwinklig zu 180 an, in der die Kernelemente 113 Line, indicates plane at right angles 180 in which the core elements 113
jeever
eines Kerns 115 liegen a core 115 lie
128128
Abstandshalter  spacer
129129
Zwischenräume zwischen je zwei in einer Reihe von Segmenten 102 zueinander benachbarten Segmenten 102 Spaces between every two in a series of segments 102 adjacent segments 102
130130
Wickelköpfe von 105 Winding heads of 105
150150
Magnetisierungsrichtung von 117, 217, 317, 417 Magnetization direction of 117 . 217 . 317 . 417
171171
Erster magnetischer Flusspfad First magnetic river path
172 172
Zweiter magnetischer Flusspfad Second magnetic flux path
173173
Dritter magnetischer Flusspfad Third magnetic river path
174174
Pfeile zur Kennzeichnung der Flussrichtung bzw. Richtung des Magnetfeldes für 171, 172, 173 Arrows for identifying the direction of flow or direction of the magnetic field for 171 . 172 . 173
175175
Markierung mit einem eingekreisten Kreuz für einen Strom in die Zeichenebene hinein Marking with a circled cross for a stream into the drawing plane
176176
Markierung mit einem eingekreisten Punkt für einen Strom aus der Zeichenebene heraus Marker with a circled point for a stream out of the drawing plane
180180
Bewegungsrichtung  movement direction
200200
Elektrische Maschine  Electric machine
201201
Primärteil bzw. Stator von 200 Primary part or stator of 200
202202
Segmente von 201 Segments of 201
205205
Spule von 201 Coil of 201
206206
Erste Aussparung in 202 First recess in 202
207207
Zweite Aussparung in 202 Second recess in 202
208208
Mittenbereich von 200 Middle range of 200
209209
Rückleiter von 205 Return conductor of 205
210210
Hinleiter von 205 Leader of 205
211211
Mittel- und Symmetrieebene von 202 Middle and symmetry plane of 202
212212
Sekundärteil bzw. Translator von 200 Secondary part or translator of 200
213213
Kernelemente von 212 Core elements of 212
214214
Luftspalt zwischen 202 und 213 Air gap between 202 and 213
215215
Kern von 212 Core of 212
216216
Magnetpol von 202 Magnetic pole of 202
217217
Permanentmagnete an 213 Permanent magnets on 213
218218
Längsachse von 200 Longitudinal axis of 200
220220
Magnetisch nichtleitender, ringförmiger Abschnitt von 215, Teil von 221 Magnetically nonconductive, annular section of 215 , Part of 221
221221
Zweites Befestigungsmittel von 212 Second fixing means of 212
231231
Mittlerer Flussleiter entlang 211 von 202 Along middle river ladder 211 from 202
274274
Pfeile zur Kennzeichnung der Flussrichtung bzw. Richtung des Magnetfeldes nach 8 Arrows for identifying the direction of flow or direction of the magnetic field 8th
275275
Magnetfeld- bzw. Flusslinien  Magnetic field or flux lines
300300
Elektrische Maschine  Electric machine
301301
Primärteil bzw. Stator von 300 Primary part or stator of 300
302302
Segmente von 301 Segments of 301
303303
Umfangsbereich von 300 Circumference of 300
305305
Spule von 301 Coil of 301
306306
Kleine Aussparungen in 302 für 310 von 305 Small recesses in 302 For 310 from 305
307307
Große Aussparung in 302 für 309 von 305 Big recess in 302 For 309 from 305
308308
Mittenbereich von 300 Middle range of 300
309309
Rückleiter von 305 Return conductor of 305
310310
Hinleiter von 305 Leader of 305
312312
Sekundärteil bzw. Translator von 300 Secondary part or translator of 300
313313
Kernelemente von 312 Core elements of 312
315315
Kern von 312 Core of 312
317317
Permanentmagnete an 313 Permanent magnets on 313
318318
Längsachse von 300 Longitudinal axis of 300
320320
Magnetisch leitender, ringförmiger Abschnitt von 315, Teil von 321 Magnetically conductive, annular section of 315 , Part of 321
321321
Zweites Befestigungsmittel von 312 Second fixing means of 312
374374
Pfeile zur Kennzeichnung der Flussrichtung bzw. Richtung des Magnetfeldes Arrows for identifying the direction of flow or direction of the magnetic field
400400
Elektrische Maschine Electric machine
401401
Primärteil von 400 Primary part of 400
402402
Segmente von 401 Segments of 401
403403
Umfangsbereich von 400 Circumference of 400
405405
Spule von 401 Coil of 401
406406
Erste Aussparung First recess
407407
Zweite Aussparung Second recess
408408
Mittenbereich von 400 Middle range of 400
409409
Rückleiter von 405 Return conductor of 405
410410
Hinleiter von 405 Leader of 405
412412
Sekundärteil von 400 Secondary part of 400
413413
Kernelemente von 412 Core elements of 412
415415
Kern von 412 Core of 412
417417
Permanentmagnete in 413 Permanent magnets in 413
420420
Magnetisch leitender, ringförmiger Abschnitt von 415 Magnetically conductive, annular section of 415
421421
Zweites Befestigungsmittel von 412 Second fixing means of 412
A-AA-A
Längsschnitt durch 100 Longitudinal section through 100
B-BB-B
Querschnitt durch 100 Cross section through 100
τn τ n
Nutweite  groove width

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19811073 C2 [0002] DE 19811073 C2 [0002]
  • WO 03/056690 A1 [0002] WO 03/056690 A1 [0002]

Claims (14)

Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) mit einem Primärteil (101; 201; 301; 401) und einem Sekundärteil (112; 212; 312; 412), die in Richtung einer eine Bewegungsrichtung (180) bildenden Längserstreckung der Maschine (100; 200; 300; 400) gegeneinander bewegbar angeordnet sind, wobei das Primärteil (101; 201; 301; 401) in der Bewegungsrichtung (180) ausgerichtete Reihen magnetisch leitfähiger, je wenigstens zwei Magnetpole (116; 216; 416) bildender Segmente (102; 202; 302; 402) umfasst, jede der Reihen von Segmenten (102; 202; 302; 402) wenigstens eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagbare gemeinsame Spule (105; 205; 305; 405) zum Erzeugen eines Magnetfeldes in den Magnetpolen (116; 216; 416) aufweist, das Sekundärteil (112; 212; 312; 412) in der Bewegungsrichtung (180) ausgerichtete Reihen fingerförmig gestalteter, sich von einem Mittenbereich (108; 208; 308; 408) der elektrischen Maschine (100; 200; 300; 400) zu einem Umfangsbereich (103; 303; 403) der elektrischen Maschine (100; 200; 300; 400) quer zur Bewegungsrichtung (180) erstreckender, magnetisch leitfähiger Kernelemente (113; 213; 313; 413) umfasst, je eines aus jeder der Reihen der Kernelemente (113; 213; 313; 413) zusammen je einen Kern (115; 215; 315; 415) bilden und alle Kernelemente (113; 213; 313; 413) je eines Kerns (115; 215; 315; 415) in je einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung (180) angeordnet sind, die Reihen der Segmente (102; 202; 302; 402) und Kernelemente (113; 213; 313; 413) einander abwechselnd in Umfangsrichtung der Maschine (100; 200; 300; 400) und zwischeneinander je einen Luftspalt (114; 214; 414) bildend angeordnet sind, die Magnetpole (116; 216; 416) entlang der Luftspalte (114; 214; 414) ausgerichtet sind und die Kernelemente (113; 213; 313; 413) zu jedem Magnetpol (116; 216; 416) je wenigstens einen Permanentmagneten (117; 217; 317; 417) aufweisen. Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) with a primary part ( 101 ; 201 ; 301 ; 401 ) and a secondary part ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) pointing in the direction of a direction of movement ( 180 ) forming the longitudinal extent of the machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) are arranged movable against each other, wherein the primary part ( 101 ; 201 ; 301 ; 401 ) in the direction of movement ( 180 ) aligned rows of magnetically conductive, depending at least two magnetic poles ( 116 ; 216 ; 416 ) forming segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ), each of the rows of segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) at least one can be acted upon by an electric current common coil ( 105 ; 205 ; 305 ; 405 ) for generating a magnetic field in the magnetic poles ( 116 ; 216 ; 416 ), the secondary part ( 112 ; 212 ; 312 ; 412 ) in the direction of movement ( 180 ) aligned rows finger-shaped, extending from a central area ( 108 ; 208 ; 308 ; 408 ) of the electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) to a peripheral area ( 103 ; 303 ; 403 ) of the electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) transverse to the direction of movement ( 180 ) extending, magnetically conductive core elements ( 113 ; 213 ; 313 ; 413 ), one from each of the rows of core elements ( 113 ; 213 ; 313 ; 413 ) together each have a core ( 115 ; 215 ; 315 ; 415 ) and all core elements ( 113 ; 213 ; 313 ; 413 ) one nucleus each ( 115 ; 215 ; 315 ; 415 ) in one plane perpendicular to the direction of movement ( 180 ), the rows of segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) and core elements ( 113 ; 213 ; 313 ; 413 ) alternately in the circumferential direction of the machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) and between each one air gap ( 114 ; 214 ; 414 ) are arranged, the magnetic poles ( 116 ; 216 ; 416 ) along the air gaps ( 114 ; 214 ; 414 ) and the core elements ( 113 ; 213 ; 313 ; 413 ) to each magnetic pole ( 116 ; 216 ; 416 ) at least one permanent magnet ( 117 ; 217 ; 317 ; 417 ) exhibit. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (117; 217; 317; 417) derart in oder an den Kernelementen (113; 213; 313; 413) angeordnet sind, dass jedem Magnetpol (116; 216; 416) je wenigstens ein Permanentmagnet (117; 217; 317; 417) gegenüberliegend angeordnet ist. Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to claim 1, characterized in that the permanent magnets ( 117 ; 217 ; 317 ; 417 ) in or on the core elements ( 113 ; 213 ; 313 ; 413 ) are arranged such that each magnetic pole ( 116 ; 216 ; 416 ) at least one permanent magnet ( 117 ; 217 ; 317 ; 417 ) is arranged opposite one another. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für ein mehrphasiges Speisen der Maschine (100; 200; 300; 400) die wenigstens eine gemeinsame Spule (105; 205; 305; 405) je einer der Reihen der Segmente (102; 202; 302; 402) mit einem Strom beaufschlagbar ist, der gegenüber einem Strom, mit dem die wenigstens eine gemeinsame Spule (105; 205; 305; 405) einer in Umfangsrichtung der Maschine (100; 200; 300; 400) benachbarten der Reihen der Segmente (102; 202; 302; 402) beaufschlagbar ist, um einen vorgegebenen Phasenwinkel verschoben ist, und dass die zugehörigen Reihen der Segmente (102; 202; 302; 402) um einen dem Phasenwinkel entsprechenden Teil eines Abstandes (τn) in den Reihen aufeinanderfolgender Segmente (102; 202; 302; 402) in der Bewegungsrichtung (180) gegeneinander versetzt angeordnet sind. Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to claim 1 or 2, characterized in that for multi-phase feeding of the machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) the at least one common coil ( 105 ; 205 ; 305 ; 405 ) one each of the rows of segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) can be acted upon by a current which is opposite to a current with which the at least one common coil ( 105 ; 205 ; 305 ; 405 ) one in the circumferential direction of the machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) adjacent to the rows of segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) can be acted upon, is shifted by a predetermined phase angle, and that the associated rows of the segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) by a phase angle corresponding part of a distance (τ n ) in the rows of successive segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) in the direction of movement ( 180 ) are offset from each other. Elektrische Maschine (100; 200; 250; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (102; 202; 302; 402) mit einem ersten Befestigungsmittel (104) kraft- und/oder formschlüssig sowie insbesondere magnetisch gegeneinander isoliert verbunden sind und dass die Kerne (115; 215; 315; 415) mit einem zweiten Befestigungsmittel (121; 221; 321; 421) kraft- und/oder formschlüssig sowie insbesondere magnetisch gegeneinander isoliert verbunden sind.Electric machine ( 100 ; 200 ; 250 ; 300 ; 400 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) with a first fastening means ( 104 ) are positively and / or positively and in particular magnetically insulated against each other and that the cores ( 115 ; 215 ; 315 ; 415 ) with a second fastening means ( 121 ; 221 ; 321 ; 421 ) are non-positively and / or positively connected and in particular magnetically isolated from each other. Elektrische Maschine (100; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungsmittel (121; 321; 421) mit je einem magnetisch leitenden Abschnitt (120; 320; 420) zum miteinander magnetisch leitenden Verbinden der Kernelemente (113; 313; 413) je eines Kerns (115; 315; 415) ausgebildet ist und ein magnetischer Flusspfad (171) für einen in wenigstens einem der Segmente (102; 302; 402) erzeugten magnetischen Fluss über je wenigstens zwei der Magnetpole (116; 416) des wenigstens einen der Segmente (102; 302; 402), über diesem benachbarte Kernelemente (113; 313; 413) und über den je einen magnetisch leitenden Abschnitt (120; 320; 420) des zweiten Befestigungsmittels (121; 321; 421) verläuft. Electric machine ( 100 ; 300 ; 400 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second fastening means ( 121 ; 321 ; 421 ) each having a magnetically conductive portion ( 120 ; 320 ; 420 ) for the magnetically conductive connection of the core elements ( 113 ; 313 ; 413 ) one nucleus each ( 115 ; 315 ; 415 ) and a magnetic flux path ( 171 ) for one in at least one of the segments ( 102 ; 302 ; 402 ) generated magnetic flux via at least two of the magnetic poles ( 116 ; 416 ) of the at least one of the segments ( 102 ; 302 ; 402 ), over this adjacent core elements ( 113 ; 313 ; 413 ) and via the one magnetically conductive section ( 120 ; 320 ; 420 ) of the second fastening means ( 121 ; 321 ; 421 ) runs. Elektrische Maschine (200) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Flusspfade für einen in wenigstens einem der Segmente (202) erzeugten magnetischen Fluss wenigstens nahezu ausschließlich über die Magnetpole (216) des wenigstens einen der Segmente (202) und diesem benachbarte Kernelemente (213) verlaufen. Electric machine ( 200 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that magnetic flux paths for one in at least one of the segments ( 202 ) generated magnetic flux at least almost exclusively on the magnetic poles ( 216 ) of the at least one of the segments ( 202 ) and this neighboring core elements ( 213 ). Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungsmittel (104) im Umfangsbereich (103; 303; 403) der Maschine (100; 200; 300; 400) angeordnet ist und dass das zweite Befestigungsmittel (121; 221; 321; 421) im Mittenbereich (108; 208; 308; 408) der Maschine (100; 200; 300; 400) angeordnet ist. Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first fastening means ( 104 ) in the peripheral area ( 103 ; 303 ; 403 ) the machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) and that the second fastening means ( 121 ; 221 ; 321 ; 421 ) in the middle area ( 108 ; 208 ; 308 ; 408 ) the machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) is arranged. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (102; 202; 302; 402) eines Kerns (115; 215; 315; 415) derart angeordnet sind, dass Normalkräfte ausgeglichen werden, wobei bevorzugterweise jeweils zwei Segmente gleicher Phase bei Querschnittsbetrachtung des Kerns (115; 215; 315; 415) im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet sind.Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) after one or more of the preceding ones Claims, characterized in that the segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) of a core ( 115 ; 215 ; 315 ; 415 ) are arranged such that normal forces are compensated, wherein preferably two segments of the same phase in cross-sectional view of the core ( 115 ; 215 ; 315 ; 415 ) are arranged substantially opposite each other. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (101; 201; 301; 401) mit Kühlelementen ausgebildet ist, wobei die Kühlelemente insbesondere in Zwischenräumen (129) in einer Reihe von Segmenten (102; 202; 302; 402) zueinander benachbarter Segmente (102; 202; 302; 402) angeordnet sind. Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the primary part ( 101 ; 201 ; 301 ; 401 ) is formed with cooling elements, wherein the cooling elements, in particular in intermediate spaces ( 129 ) in a series of segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) of adjacent segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) are arranged. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment (102; 202; 302; 402) mindestens zwei Aussparungen (106; 107; 206; 207; 306; 307; 406; 407) zur Aufnahme der gemeinsamen Spule (105; 205; 305; 405) aufweist, wobei die mindestens zwei Aussparungen (106; 107; 206; 207; 306; 307; 406; 407) im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet sind.Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that each segment ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) at least two recesses ( 106 ; 107 ; 206 ; 207 ; 306 ; 307 ; 406 ; 407 ) for receiving the common coil ( 105 ; 205 ; 305 ; 405 ), wherein the at least two recesses ( 106 ; 107 ; 206 ; 207 ; 306 ; 307 ; 406 ; 407 ) are arranged substantially opposite each other. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (106; 107; 206; 207; 306; 307; 406; 407) bezüglich einer Mittel- und Symmetrieebene (111; 211) der Segmente (102; 202; 302; 402) spiegelsymmetrisch angeordnet sind.Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 106 ; 107 ; 206 ; 207 ; 306 ; 307 ; 406 ; 407 ) with respect to a middle and symmetry plane ( 111 ; 211 ) of the segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) are arranged mirror-symmetrically. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Aussparung (106; 107; 206; 306; 307; 406) zum Umfangsbereich (103; 203; 303; 403) der elektrischen Maschine (100; 200; 300; 400) hin ausgerichtet ist und/oder dass eine zweite Aussparung (106; 107; 207; 306; 307; 407) zum Mittenbereich (108; 208; 308; 408) der elektrischen Maschine (100; 200; 300; 400) hin ausgerichtet ist.Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to claim 10, characterized in that a first recess ( 106 ; 107 ; 206 ; 306 ; 307 ; 406 ) to the peripheral area ( 103 ; 203 ; 303 ; 403 ) of the electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) and / or that a second recess ( 106 ; 107 ; 207 ; 306 ; 307 ; 407 ) to the middle area ( 108 ; 208 ; 308 ; 408 ) of the electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) is aligned. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (117; 217; 317; 417) flächig ausgebildet sind und auf den Kernelementen (113; 213; 313) angeordnet sind, oder dass die Permanentmagnete (117; 217; 317; 417) in den Kernelementen (113; 213; 313; 413) angeordnet sind.Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) According to one or more of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets ( 117 ; 217 ; 317 ; 417 ) are flat and on the core elements ( 113 ; 213 ; 313 ) are arranged, or that the permanent magnets ( 117 ; 217 ; 317 ; 417 ) in the core elements ( 113 ; 213 ; 313 ; 413 ) are arranged. Elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wicklungen einer gemeinsamen Spule (105; 205; 305; 405) im Wesentlichen geradlinig entlang der einzelnen Segmente (102; 202; 302; 402) einer Reihe von Segmenten (102; 202; 302; 402) angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine (100; 200; 300; 400) bevorzugterweise als Transversalflussmaschine ausgebildet ist.Electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that windings of a common coil ( 105 ; 205 ; 305 ; 405 ) substantially rectilinearly along the individual segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ) of a series of segments ( 102 ; 202 ; 302 ; 402 ), wherein the electric machine ( 100 ; 200 ; 300 ; 400 ) is preferably designed as a transverse flux machine.
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