DE102016220234A1 - Trennkupplungsvorrichtung zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine - Google Patents

Trennkupplungsvorrichtung zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trennkupplungsvorrichtung (50) zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine, aufweisend ein Koppelelement (52) zum Koppeln von mindestens zwei Rotoren (14) mit einer Welle (60) über eine Verbindung und ein Entkoppelelement (54) zum Entkoppeln mindestens eines Rotors der zwei Rotoren (14) von der Welle (60) durch Trennen der Verbindung, falls ein Fehler auftritt, wobei der mindestens eine Rotor der zwei Rotoren (14) mit dem Fehler assoziiert ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren und eine Motoranordnung.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trennkupplungsvorrichtung zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine. Ferner ist die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren und eine Motoranordnung gerichtet.
  • Stand der Technik
  • Im technischen Gebiet der mobilen Anwendungen, beispielsweise Luftfahrzeuge, elektrischer Flugzeugturbinen, hat die Ausfallsicherheit der Antriebe bzw. Motoren solcher elektrischer Maschinen höchste Priorität.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits unterschiedliche Motoranordnungen mit einem Motor bekannt. 6 zeigt eine Motoranordnung gemäß dem Stand der Technik. Die Motoranordnung weist einen DC-Zwischenkreis (ZK) mit zwei Wechselrichtern auf, welche als Doppelwechselrichter ausgebildet sind und Gleichspannung in Wechselspannung umwandeln können. Ferner sind die Wechselrichter, beispielsweise 3-phasig über eine Sicherheitsschütze, jeweils an ein entsprechendes Wicklungssystem eines Motors geschaltet. Die Sicherheitsschütze sind als Schalter zwischen dem Motor und einem Umrichter zu verstehen. Dementsprechend weist der Motor zwei Wicklungssysteme auf, welche auch entsprechend als Teilantrieb oder Teilmotor bezeichnet werden. Sie können dabei unabhängig voneinander arbeiten und einen gemeinsamen Rotor bzw. auch Propeller antreiben.
  • Durch die Aufteilung des Motors in zwei Leistungsstränge- oder pfade gemäß 6 wird eine gewisse Redundanz mit Bezug auf die Leistungselektronik ermöglicht. Dabei ist es erforderlich, dass die Leistungspfade soweit wie möglich getrennt werden und die Redundanz kein Mehrgewicht zur Folge hat.
  • Im Fehlerfall, falls ein Fehler in einem der beiden Wicklungssysteme des Motors auftritt, beispielsweise wicklungsseitig, kann der entsprechende Wechselrichter mittels 3 Leistungsschützen in den Motorzuleitungen von dem fehlerhaften Wicklungssystem getrennt werden. Beispielsweise liegt ein Fehler vor, wenn eines der beiden Wicklungssysteme aufgrund eines Wicklungs- Masse oder Kurzschlusses ausfällt etc. Daher steht noch 50% der Nominalleistung zur Verfügung.
  • Nachteilig daran ist es jedoch, dass im Fehlerfall der Motor weiterhin betrieben wird bzw. der Rotor weiterdreht. Dadurch wird im Stator weiterhin Spannung induziert und Energie wird auch weiterhin in die Fehlerstelle, wie das fehlerhafte Wicklungssystem, eingespeist. Dadurch kann das Fortschreiten des Fehlers begünstigt werden. Im schlimmsten Fall führt dies zum Kühlmittelaustritt und zum Ausfall des gesamten Motors.
  • Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass mit der herkömmlichen Motoranordnung nur bestimmte Fehler abgefangen werden können, nämlich Fehler im Wechselrichter oder in den Motorzuleitungen. Jedoch werden keine anderen Fehler, wie interne Motorfehler oder Kurzschlüsse etc., abgefangen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe eine effiziente und zuverlässige Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine bereitzustellen, welche die Ausfallsicherheit des Antriebs der elektrischen Maschine erhöht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Trennkupplungsvorrichtung zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine gelöst, aufweisend:
    1. a. ein Koppelelement zum Koppeln von mindestens zwei Rotoren mit einer Welle über eine Verbindung,
    2. b. ein Entkoppelelement zum Entkoppeln mindestens eines Rotors der zwei Rotoren von der Welle durch Trennen der Verbindung, falls ein Fehler auftritt,
    3. c. wobei der mindestens eine Rotor der zwei Rotoren mit dem Fehler assoziiert ist.
  • Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf eine mechanische Trennkupplungsvorrichtung für eine elektrische Maschine, beispielsweise eine Flugzeugturbine gerichtet. Die Trennkupplungsvorrichtung weist zwei Elemente auf, ein Koppelelement und ein Entkoppelelement.
  • Im Normalfall sind mindestens zwei Rotoren eines Motors um eine gemeinsame Welle drehbar gelagert und sind durch das Koppelelement mit dieser Welle gekoppelt indem sie miteinander verbunden werden. Im Fehlerfall wird mindestens ein Rotor der beiden Rotoren des Motors von der gemeinsamen Welle im Kraftfluss entkoppelt indem sie voneinander getrennt werden.
  • Ein Fehlerfall liegt vor, wenn irgendein Fehler innerhalb der elektrischen Maschine aufgetreten ist, beispielsweise ein statorseitiger Fehler. In diesem Fall wird der Rotor, welcher mit dem Fehler in Verbindung gebracht wird bzw. mit der Fehlerstelle (z.B. dem fehlerhaften Stator) verbunden ist, entkoppelt und dessen Verbindung mit der Welle getrennt.
  • Vorteilhafterweise wird im Gegensatz zum Stand der Technik statorseitig keine weitere Spannung induziert bzw. in die Fehlerstelle eingespeist und es können als weiterer Vorteil beliebige Fehlertypen, nicht nur Fehler im Wicklungssystem behoben werden. Folglich werden auch vorteilhafterweise weitergehende Fehler, beispielsweise ein Kühlmittelaustritt oder Ausfall der gesamten Motoranordnung bzw. aller Motoren vermieden.
  • Mit anderen Worten formuliert können fehlerhafte Rotoren in der Motoranordnung durch die Trennkupplungsvorrichtung gezielt angesteuert und abgetrennt bzw. abgeschaltet werden ohne eine Sicherheitsschütze zu benötigen. Ohne die Schütze ist weniger Komplexität und Gewicht notwendig als im Stand der Technik. Die anderen Rotoren werden nicht abgetrennt und bleiben angeschaltet. Die Maschine kann folglich sicher und lediglich mit verminderter Leistung weiterbetrieben werden.
  • Dabei können beliebig viele Motoren mit den entsprechenden Rotoren und Statoren hintereinander geschaltet werden, um eine beliebige Mehrfachredundanz zu erreichen und die Sicherheit somit auch zu erhöhen. Beispielsweise weist ein Motor einen Stator und einen Rotor auf. Die Redundanz wird durch die axial angeordneten und abkoppelbare Motoren erreicht.
  • In einer Ausgestaltung weist das Koppelelement mindestens eine Hirth-Verzahnung auf.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist das Entkoppelelement mindestens eine Luft- oder Gasfeder auf, welche über einen Anschluss befüllt wird. Dadurch wird vorteilhafterweise eine schnelle und einfache Bedienbarkeit über eine geeignete Aktuatorik ermöglicht. Gleichzeitig wird eine hohe Kraft bzw. Momentübertragung sichergestellt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird das Entkoppelelement über mindestens ein Ablasselement betätigt, falls der Fehler auftritt.
  • Dementsprechend weist die Trennkupplungsvorrichtung beispielsweise eine oder mehrere Hirth-Verzahnungen und entsprechende Luft- oder Gasfedern auf, welche über einen Anschluss mit Luft- bzw. Gas befüllt werden. Ferner weist die Trennkupplungsvorrichtung ein oder mehrere Ablasselemente auf, um die Luft-Gasfedern entsprechend zu betätigen. Das Betätigen kann im Sinne von Aktivieren oder Auslösen der Trennkupplungsvorrichtung verstanden werden. Im Fehlerfall wird durch Betätigen des Ablasselements die Trennkupplungsvorrichtung auf effiziente und zuverlässige Weise angesprochen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist das mindestens eine Ablasselement ein Ablassventil und/oder das mindestens eine Ablasselement wird durch einen Piezoaktuator betätigt. Dementsprechend kann das Ablasselement als Aktor ausgebildet sein und selbst auch betätigt werden. Dadurch wird das Ablasselement in effizienter Weise angesprochen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Entkoppelelement durch Betätigung entleert. Dementsprechend wird das Entkoppelelement entleert indem es durch das Ablasselement betätigt wird. Der Inhalt des Entkoppelelements wird an die Atmosphäre abgegeben. Im Falle der Luft- Gasfedern entweicht das Gas aus den Luft- Gasfedern in die Atmosphäre. Die Luft bzw. das Gas ist dadurch gewissermaßen aufgebraucht. Dadurch kann keine neue Verbindung zwischen einem Rotor und der Welle hergestellt werden. In einem beispielhaften schwerwiegenden rotorseitigen Fehlerfall kann der fehlerhafte Rotor dadurch vorteilhafterweise gewartet und ausgetauscht werden etc.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Trennkupplungsvorrichtung weiterhin ein weiteres Ablasselement und einen Gasspeicher zum erneuten Entleeren und Befüllen des Entkoppelelements nach Betätigung auf. Dementsprechend werden bei Bedarf die Luft- Gasfedern erneut über einen Gasspeicher befüllt nachdem sie bereits entleert wurden. Folglich ist bereits ein Fehlerfall aufgetreten und die Trennkupplungsvorrichtung wurde ausgelöst. Ferner werden die Luft- Gasfedern bei erneuter Betätigung bzw. erneuten Fehlerfall wieder entleert. Mit anderen Worten formuliert kann ein Rotor somit beliebig oft mit der Welle verbunden und gekoppelt werden sowie von der Welle getrennt und entkoppelt werden. Die Verbindung ist dadurch vorteilhafterweise reversibel ausgestaltet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung eine kraft- und formschlüssige Verbindung.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Fehler ein Fehler im Motor, in der Wicklung und/oder in der Motorzuleitung. Dementsprechend können durch die erfindungsgemäße Trennkupplungsvorrichtung jegliche Fehler in der elektrischen Maschine und deren Elemente und Leitungen identifiziert und behoben werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Fehlerbehebung nicht nur auf Fehler der Leistungselektronik beschränkt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird im Normalzustand, in dem der der Rotor mit der Welle gekoppelt ist, ein Drehmoment von einem Stator auf den Rotor auf eine Welle und/oder eine Propelleranordnung übertragen und entsprechend betrieben. Dementsprechend kann ein Stator ein Drehmoment auf den Rotor, auf die Welle und auf eine Propelleranordnung übertragen. Folglich wird der Motor wie gewöhnlich betrieben und treibt den Propeller an.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kommt im Fehlerfall, falls der Rotor von der Welle entkoppelt ist, der Rotor zum Stillstand und bewegt sich weiterhin relativ zur Welle. Dementsprechend wird kein Drehmoment auf den Rotor ausgeübt. Der Rotor wird im entkoppelten Zustand gegenüber dem Stator zum Stillstand kommen aufgrund seines Rastmoments. Da dieser gegenüber der Welle drehbar gelagert ist, bewegt sich die Welle relativ zum entkoppelten Rotor. Dadurch wird vorteilhafterweise keine Spannung mehr in die Fehlerstelle, wie den Stator eigespeist, wie bereits weiter oben ausgeführt.
  • Ferner ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine gerichtet, aufweisend:
    1. a. Koppeln mindestens eines Rotors mit einer Welle über eine Verbindung durch ein erfindungsgemäßes Koppelelement,
    2. b. Entkoppeln des mindestens einen Rotors von der Welle durch Trennen der Verbindung durch ein erfindungsgemäßes Entkoppelelement, falls ein Fehler auftritt.
  • Ferner ist die Erfindung auf eine Motoranordnung zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine gerichtet, aufweisend:
    1. a. eine Welle, welche drehbar gelagert ist,
    2. b. mindestens zwei Rotoren, welche relativ zur Welle drehbar gelagert sind,
    3. c. mindestens zwei Statoren, welcher ein Drehmoment auf die mindestens zwei Rotoren und auf die Welle ausüben,
    4. d. mindestens eine erfindungsgemäße Trennkupplungsvorrichtung zum Koppeln der zwei Rotoren mit einer Welle über eine Verbindung und zum Entkoppeln mindestens einer der zwei Rotoren von einer Welle durch Trennen der Verbindung, falls ein Fehler auftritt,
    5. e. wobei der mindestens eine der zwei Rotoren mit dem Fehler assoziiert ist.
  • Figurenliste
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung werden vorliegend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung weiter beschrieben mit Bezug auf die folgenden Figuren.
    • 1 zeigt eine Motoranordnung mit redundanten Motoren gemäß der Erfindung.
    • 2 zeigt eine seitliche Ansicht einer Motoranordnung mit redundanten Motoren, welche über entsprechende Trennkupplungsvorrichtungen miteinander gekoppelt und voneinander entkoppelt werden können gemäß der Erfindung.
    • 3 zeigt eine seitliche Ansicht einer Motoranordnung mit redundanten Motoren, welche über eine gemeinsame Trennkupplungsvorrichtung miteinander gekoppelt und voneinander entkoppelt werden können gemäß der Erfindung.
    • 4 zeigt Detailansicht des Inneren einer Trennkupplungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • 5 zeigt eine Detailansicht des Inneren einer Trennkupplungsvorrichtung mit weiteren Elementen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
    • 6 zeigt eine herkömmliche Motoranordnung mit redundanten Wicklungssystemen in einem gemeinsamen Motor gemäß dem Stand der Technik.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
  • 1 stellt die erfindungsgemäße Motoranordnung 1 vereinfacht dar. Die Motoranordnung 1 weist mindestens zwei Motoren 10 auf, welche axial hintereinander beabstandet sind. Beispielsweise kann ein permanenterregter Synchronmotor als Elektromotor verwendet werden. Alternativ kann jeder andere Motortyp oder Antriebstyp eingesetzt werden. Ferner sind die Motoren 10 konzentrisch um eine gemeinsame Welle 60 angeordnet, auf welche sie einwirken. Ferner sind die Motoren 10 in einem Gehäuse 70 integriert. Das gemeinsame Gehäuse ermöglicht eine gewichtssparede Bauweise mit echter Redundanz. Alternativ kann das Gehäuse auch weggelassen werden. Im Fehlerfall können ein oder mehrere fehlerhafte Motoren 10 durch eine gemeinsame oder mehrere einzelne Trennkupplungsvorrichtungen 50 abgeschaltet werden ohne dass als Sicherheitseinrichtung eine zusätzliche Schütze notwendig wäre (siehe 2 und 3). Die Schütze erfordert nachteilhafterweise im Stand der Technik zusätzliche Komplexität und Gewicht. Dementsprechend können einzelne (fehlerhafte) Motoren 10 gezielt und unabhängig voneinander an- und abgeschaltet werden ohne dabei die fehlerfreien Motoren 10 zu beeinflussen. In anderen Worten formuliert, wird die Redundanz durch die Trennkupplungsvorrichtung 50 ermöglicht.
  • Ferner sind die Motoren 10 jeweils mit einem Wechselrichter 30 verbunden und treiben beispielsweise einen Propeller 20 an. Im Gegensatz zum Stand der Technik und der Motoranordnung gemäß 6 weist die Motoranordnung 1 gemäß 1 somit eine echte Mehrfachredundanz auf.
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäße Motoranordnung 1 mit der mechanischen Trennkupplungsvorrichtung 50. Die Motoranordnung 1 ist in 2 ebenfalls in ein gemeinsames Gehäuse 70 integriert. Das Gehäuse 70 ist mit Balken in rechteckiger Form angedeutet. Die Motoranordnung 1 weist mindestens zwei Motoren auf 10, welche jeweils ein oder mehrere Wicklungssysteme (nicht dargestellt) aufweisen können. Zumindest zwei Motoren 10 sind notwendig, um eine Mehrfachredundanz zu ermöglichen. Die Anzahl der Motoren 10 kann beliebig gewählt bzw. erhöht werden, um die gewünschte Mehrfachredundanz und somit Sicherheitslevel zu erreichen. Wie bereits mit Bezug auf 1 beschrieben, sind die Motoren 10 axial hintereinander beabstandet angeordnet. Ferner kann auch der Abstand zwischen den Motoren verändert werden.
  • Jeder Motor 10 weist einen Stator 12 auf. Der Stator 12 weist ein Blechpaket auf, welche voneinander durch einen Luftspalt getrennt sind. Ferner weist jeder Motor 10 einen Rotor 14 auf. Der Rotor 14 ist über ein oder mehrere Rotorlager 44 mit der gemeinsamen Welle 60 verbunden, welche drehbar im Gehäuse 70 gelagert ist. Beispielsweise ist der Rotor 14 als Rotorträger n/o-Joch und das Rotorlager 44 als Wälz- oder Gleitlager etc. ausgebildet. Die Rotoren 14 sind ebenfalls relativ zur Welle 60 drehbar gelagert. Das Gehäuse 70 ist über entsprechende Gehäuselager 42 mit der Welle 60 verbunden. Der Stator (12) überträgt im Normalbetrieb ein Drehmoment auf den Rotor (14), auf eine Welle (60) und/oder eine Propelleranordnung (20).
  • Im Normalfall, das heißt falls die Motoranordnung keinen Fehler aufweist, sind die zwei Rotoren 14 der mindestens zwei Motoren 10 über mindestens eine Trennkupplungsvorrichtung 50 mit der gemeinsamen Welle 60 über eine Verbindung gekoppelt. Die Verbindung ist bevorzugt eine kraft- und formschlüssige Verbindung. Jedoch kann auch eine andere Verbindung verwendet werden, welche für die mechanische Trennkupplungsvorrichtung 50 anwendbar ist. Dadurch kann ein vom Stator 12 auf den Rotor 14 ausgeübtes Drehmoment auf die Welle 60 und schließlich auf eine Propelleranordnung 20 übertragen werden.
  • Im Fehlerfall, das heißt falls die Motoranordnung 1 einen Fehler aufweist, beispielsweise einen statorseitigen Fehler, wird die Trennkupplungsvorrichtung 50 ausgelöst bzw. betätigt, welche den Rotor 14 hält, der mit dem fehlerhaften Stator 12 interagiert. Dementsprechend wird der Rotor 14 über mindestens eine Trennkupplungsvorrichtung 50 von der gemeinsamen Welle 60 entkoppelt. Treten mehrere Fehler auf, können auch mehrere entsprechende Rotoren 14 auf die gleiche Weise entkoppelt werden. Mit anderen Worten formuliert, werden die Rotoren 14, welche mit dem Fehler assoziiert sind oder mit diesem in Verbindung gebracht werden können identifiziert und entkoppelt. Die Verbindung wird dementsprechend auch getrennt. Durch das Rastmoment bleibt der Rotor gegenüber dem Stator stehen und dreht sich relativ zur Welle.
  • Im Zusammenspiel mit der Wechselrichter 30 (nicht gezeigt) wird die Stromzufuhr zu dem Stator 12 unterbrochen. Der Rotor 14 bleibt daraufhin bei weiter drehender Welle 60 aufgrund seiner Lagerung zur Welle 60 und aufgrund seines Rastmoments zum Stator 12 stehen. Dadurch wird statorseitig im Gegensatz zum Stand der Technik keine Spannung mehr induziert bzw. Spannung in die Fehlerstelle eingespeist.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht die Trennkupplungsvorrichtung 50, dass ein oder mehrere fehlerhafte Motoren 10 der Motoranordnung 1 einzeln identifiziert und abgeschaltet werden, ohne die anderen Motoren zu beeinflussen. Die obigen Nachteile aus dem Stand der Technik werden dadurch überwunden, dass die Rotoren durch Entkopplung zum Stillstand gebracht werden und die Induktion in die Fehlerstelle somit gestoppt wird. Folglich können weitergehende Fehler, wie Kühlmittelaustritt und Ausfall der gesamten Motoranordnung bzw. weiterer Motoren der Motoranordnung vermieden werden.
  • Ferner werden jegliche Fehler und Fehlertypen der elektrischen Maschine erkannt und behoben, beispielsweise Motorfehler, Kurzschlüsse etc. und die Fehlerbehebung ist im Gegensatz zum Stand der Technik nicht nur auf bestimmte Fehler, insbesondere im Wicklungssystem beschränkt.
  • Die erfindungsgemäße Trennkupplungsvorrichtung 50 weist ein Koppelelement 52 auf, welches insbesondere mindestens eine Hirth-Verzahnung aufweist. Ferner weist die Trennkupplungsvorrichtung 50 ein Entkoppelelement 54 auf, welches mindestens einen Balg oder mindestens eine Luft-bzw. ein Gasfeder aufweist.
  • In einer Ausführungsform können beispielsweise mehrere Trennkupplungsvorrichtungen mit jeweils zwei Hirth-Verzahnungen und einer Gasfeder vorgesehen sein. Ferner werden beispielsweise mindestens zwei Trennkupplungsvorrichtungen pro Rotor angeordnet.
  • Das Entkoppelelement 54 wird über ein Ablasselement 56 betätigt. Beispielsweise ist das Reservoir als ein pneumatisches oder hydraulisches Druckreservoir ausgebildet. Das Reservoir wird einmalig mit einem Medium bis zu einem bestimmten ausreichenden Druck beaufschlagt und kann in das Ablasselement 56 integriert werden. Alternativ kann das Ablasselement 56 ein Ablassventil sein, welches beispielsweise über einen Piezoaktuator betätigt wird. Der Piezoaktuator spricht vorteilhafterweise schnell an und die Verbindung kann im Fehlerfall dadurch auch effizient aufgehoben werden, siehe unten. Ferner kann das Ablasselement 56 auch die zur Ansteuerung des Ventils erforderliche Elektronik etc. aufweisen.
  • Im Normalfall stellt das Koppelelement 52 eine kraft- und formschlüssige Verbindung zum Rotor 14 her. Im Fehlerfall betätigt das Ablasselement 56 das Entkoppelelement 54, um die kraft- und formschlüssige Verbindung aufzuheben.
  • 3 zeigt ebenfalls die erfindungsgemäße Motoranordnung 1 mit der mechanischen Trennkupplungsvorrichtung 50, wobei nur eine Trennkupplungsvorrichtung an Stelle von mehreren Trennkupplungsvorrichtungen gemäß 2 vorgesehen ist. Das Koppelelement 52 der Trennkupplungsvorrichtung 50 ist in 3 um einen Umfang des Rotors 14 komplett konzentrisch geführt. Die für die Drehmomentübertragung zur Verfügung stehende Fläche kann auf diese Weise vorteilhafterweise optimiert werden. Das Koppelelement 52 und das Entkoppelelement 54 sind derart ausgebildet, dass die Welle 60 zentriert hindurchgeführt werden kann. Insbesondere hat das Entkoppelelement 54 keinen Kontakt zur Welle 60, sondern ist vielmehr zur Welle 60 hin innenliegend abgedichtet.
  • 4 und 5 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Trennkupplungsvorrichtung 50. In beiden Figuren weist das Entkoppelelement 54 mindestens eine Gasfeder auf, welche über einen Anschluss 82 mit Gas befüllt wird. Beispielsweise wird die Gasfeder ohne Reservoir bei der Wartung des Antriebs befüllt. Im Fehlerfall wird ein Ablassventil 56 durch einen Aktor betätigt. Dementsprechend wird die Trennkupplungsvorrichtung 50 ausgelöst.
  • Dadurch gibt das Ablassventil 56 das in den Gasfedern beinhaltete Gas an die umgebende Atmosphäre ab. Durch das Entweichen des Gases aus den Gasfedern in die Atmosphäre ist das Gas gewissermaßen aufgebraucht bzw. die Gasfedern sind entleert. Folglich kann die kraft- und formschlüssige Verbindung nicht wieder hergestellt werden.
  • Zur Wiederbefüllung ist in 5 alternativ ein zusätzlicher Gasspeicher 84 mit einem Ventil in die Trennkupplungsvorrichtung 50 integriert. Dadurch können die Gasfedern nach Auslösen der Trennkupplungsvorrichtung 50 wieder befüllt und erneut betätigt werden. Dadurch wird auch vorteilhafterweise ein manuelles Befüllen vermieden.

Claims (17)

  1. Trennkupplungsvorrichtung (50) zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine, aufweisend: a. ein Koppelelement (52) zum Koppeln von mindestens zwei Rotoren (14) mit einer Welle (60) über eine Verbindung, b. ein Entkoppelelement (54) zum Entkoppeln mindestens eines Rotors der zwei Rotoren (14) von der Welle (60) durch Trennen der Verbindung, falls ein Fehler auftritt, c. wobei der mindestens eine Rotor der zwei Rotoren (14) mit dem Fehler assoziiert ist.
  2. Trennkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Koppelelement (52) mindestens eine Hirth-Verzahnung aufweist.
  3. Trennkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Entkoppelelement (54) mindestens eine Luft- oder Gasfeder aufweist, welche über einen Anschluss (82) befüllt wird.
  4. Trennkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entkoppelelement (54) über mindestens ein Ablasselement (56) betätigt wird, falls der Fehler auftritt.
  5. Trennkupplungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine Ablasselement (56) ein Ablassventil ist und/oder das mindestens eine Ablasselement (56) durch einen Piezoaktuator betätigt wird.
  6. Trennkupplungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das Entkoppelelement (54) durch Betätigung entleert wird.
  7. Trennkupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, weiterhin aufweisend ein weiteres Ablasselement und einen Gasspeicher (84) zum erneuten Entleeren und Befüllen des Entkoppelelements (54) nach Betätigung.
  8. Trennkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung eine kraft- und formschlüssige Verbindung ist.
  9. Trennkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fehler ein Fehler im Motor, in der Wicklung und/oder in der Motorzuleitung ist.
  10. Trennkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Normalzustand, in dem der der Rotor (14) mit der Welle (60) gekoppelt ist, ein Drehmoment von einem Stator (12) auf den Rotor (14), auf eine Welle (60) und/oder eine Propelleranordnung (20) übertragen wird und entsprechend betrieben wird.
  11. Trennkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Fehlerfall, falls der Rotor (14) von der Welle (60) entkoppelt ist, der Rotor (14) zum Stillstand kommt und sich weiterhin relativ zur Welle (60) bewegt.
  12. Verfahren zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine, aufweisend: a. Koppeln mindestens eines Rotors (14) mit einer Welle (60) über eine Verbindung durch ein Koppelelement (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, b. Entkoppeln des mindestens einen Rotors (14) von der Welle (16) durch Trennen der Verbindung durch ein Entkoppelelement (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, falls ein Fehler auftritt.
  13. Motoranordnung (1) zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine: a. eine Welle (60), welche drehbar gelagert ist, b. mindestens zwei Rotoren (14), welche relativ zur Welle (60) drehbar gelagert sind, c. mindestens zwei Statoren (12), welcher ein Drehmoment auf die mindestens zwei Rotoren (14) und auf die Welle (60) ausüben, d. mindestens eine Trennkupplungsvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Koppeln der zwei Rotoren (14) mit einer Welle (60) über eine Verbindung und zum Entkoppeln mindestens einer der zwei Rotoren (14) von einer Welle durch Trennen der Verbindung, falls ein Fehler auftritt, e. wobei der mindestens eine der zwei Rotoren (14) mit dem Fehler assoziiert ist.
  14. Motoranordnung nach Anspruch 13, weiterhin aufweisend mindestens ein Rotorlager (44), Gehäuselager (42) und/oder eine Propelleranordnung (20).
  15. Motoranordnung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Motoranordnung (1) in ein gemeinsames Gehäuse (70) integriert ist.
  16. Motoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Normalzustand, in dem die mindestens zwei Rotoren (14) mit der Welle (60) gekoppelt sind, ein Drehmoment von einem Stator (12) auf den Rotor (14), auf eine Welle (60) und/oder eine Propelleranordnung (20) übertragen wird und entsprechend betrieben wird.
  17. Motoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Fehlerfall, falls mindestens einer der zwei Rotoren (14) von der Welle (60) entkoppelt ist, der mindestens eine der zwei Rotoren (14) zum Stillstand kommt und sich weiterhin relativ zur Welle (60) bewegt.
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