DE102020115263B4 - Elektrischer Motor und Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors - Google Patents

Elektrischer Motor und Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors Download PDF

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Abstract

Elektrischer Motor (1), zumindest aufweisend einen Stator (2), der sich zwischen einer ersten Stirnseite (3) und einer zweiten Stirnseite (4) entlang einer axialen Richtung (5) erstreckt und an der ersten Stirnseite (3) ein ringförmiges Joch (6) und ausgehend von dem Joch (6) eine Mehrzahl von Kernen (7) aufweist, die sich jeweils entlang der axialen Richtung (5) über eine erste Länge (8) bis zur zweiten Stirnseite (4) erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung (9) nebeneinander angeordnet sind, wobei an jedem Kern (7) eine Spule (10) angeordnet ist, die sich ausgehend von dem Joch (6) entlang der axialen Richtung (5) über eine zweite Länge (11) hin zur zweiten Stirnseite (4) erstreckt, wobei die zweite Länge (11) kleiner ist als die erste Länge (8), so dass ein Abschnitt (12) jedes Kerns (7) sich entlang der axialen Richtung (5) über die jeweilige Spule (10) hinweg erstreckt; wobei der Motor (1) zusätzlich zumindest einen ersten Rotor (13) umfasst, der zumindest an der zweiten Stirnseite (4) entlang der axialen Richtung (5) zwischen den Spulen (10) und der zweiten Stirnseite (4) angeordnet ist, wobei der erste Rotor (13) im Betrieb des Motors (1) eine entlang einen radialen Richtung (14) ausgerichtete erste Komponente (15) des von dem Stator (2) erzeugten magnetischen Flusses (16) zum Antrieb nutzt; wobei im Betrieb des Motors (1) eine zwischen dem Stator (2) und dem ersten Rotor (13) wirkende Antriebskraft (17) in einem Bereich (18) des ersten Rotors (13) generierbar ist, der in der radialen Richtung (14) zumindest innerhalb oder außerhalb der Kerne (7) angeordnet ist; zumindest umfassend den ersten Rotor (13) und einen zweiten Rotor (19), wobei der Bereich (18) des einen Rotors (13, 19) in der radialen Richtung (14) außerhalb der Kerne (7) und der Bereich (18) des anderen Rotors (19, 13) in der radialen Richtung (14) innerhalb der Kerne (7) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Motor, wobei der elektrische Motor zumindest einen Stator sowie einen Rotor umfasst.
  • Es besteht ein ständiges Bedürfnis, elektrische Motoren hinsichtlich der Baugröße zu verkleinern oder deren Funktionalität zu erweitern.
  • Die EP 3 232 549 A1 als nächstliegender Stand der Technik ist auf einen elektromagnetischen Drehantrieb und eine Rotationsvorrichtung gerichtet. Der Drehantrieb ist als Tempelmotor ausgestaltet. Die Rotationsvorrichtung dient dem Fördern, Pumpen, Mischen oder Rühren von Fluiden.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Motor vorzuschlagen, der diese Aspekte verwirklichen kann. Insbesondere soll ein elektrischer Motor angegeben werden, bei dem zwei Rotoren über einen einzigen Stator unabhängig voneinander betreibbar sind. Im Hinblick auf diesen Anwendungsfall ist eine vorteilhafte Bauform eines elektrischen Motors bereitzustellen.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben wird ein elektrischer Motor gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein erstes Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors gemäß Patentanspruch 7 sowie ein zweites Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors gemäß Patentanspruch 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
  • Hierzu trägt ein elektrischer Motor bei, der zumindest einen Stator aufweist, der sich zwischen einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite entlang einer axialen Richtung erstreckt und an der ersten Stirnseite ein ringförmiges Joch und ausgehend von dem Joch eine Mehrzahl von Kernen aufweist, die sich jeweils entlang der axialen Richtung über eine erste Länge bis zur zweiten Stirnseite erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. An jedem Kern ist eine Spule angeordnet, die sich ausgehend von dem Joch entlang der axialen Richtung über eine zweite Länge hin zur zweiten Stirnseite erstreckt. Die zweite Länge ist kleiner als die erste Länge, so dass ein Abschnitt jedes Kerns sich entlang der axialen Richtung über die jeweilige Spule hinweg erstreckt. Der Motor weist zusätzlich zumindest einen ersten Rotor auf, der zumindest an der zweiten Stirnseite entlang der axialen Richtung zwischen den Spulen und der zweiten Stirnseite angeordnet ist, wobei der erste Rotor im Betrieb des Motors (im Wesentlichen) eine entlang einer radialen Richtung ausgerichtete erste Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb des ersten Rotors nutzt.
  • Insbesondere wird hier ein Stator, der nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut ist, mit einem ersten Rotor, der nach einer Bauart eines Radialflussmotors aufgebaut und angeordnet ist, kombiniert.
  • Bei einem Axialflussmotor sind Stator und Rotor entlang der axialen Richtung nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor Pole aufweist, die den Spulen bzw. Kernen entlang der axialen Richtung gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der axialen Richtung fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind. Der Stator weist Kerne und Spulen auf, die sich ausgehend von einem ringförmigen Grundkörper (Joch) entlang der axialen Richtung erstrecken. Die Anzahl der Spulen bzw. Kerne und die Anzahl der Pole des Rotors können sich voneinander unterscheiden oder einander entsprechen.
  • Bei einem Axialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der axialen Richtung ausgerichtete zweite Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb des Rotors genutzt.
  • Bei einem Radialflussmotor sind Stator und Rotor entlang der radialen Richtung nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor Pole aufweist, die den Spulen bzw. Kernen entlang der radialen Richtung gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der radialen Richtung fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Abschnitt entlang der axialen Richtung) angeordnet sind. Bei dem Stator erstrecken sich Statorzähne bzw. Kerne ausgehend von einem ringförmigen Grundkörper (Joch) in der radialen Richtung nach innen oder außen.
  • Bei einem Radialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der radialen Richtung ausgerichtete erste Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb des Rotors genutzt.
  • Der Stator des elektrischen Motors weist insbesondere ein weichmagnetisches Material auf, zum Beispiel ein sogenanntes „Soft Magnetic Composite“ (SMC), oder eine Kombination aus Elektroblechen und SMC. Die Kerne des Stators sind bevorzugt aus einem weichmagnetischen Material verpresst und verbackt hergestellt. Das SMC-Material wird hierbei nicht gesintert. Vielmehr erfolgt eine Temperierung auf unterhalb einer Schmelztemperatur, die jedoch ausreichend ist, dass die Kerne ihre Geometrie dauerhaft bewahren.
  • Der jeweilige Rotor weist insbesondere Permanentmagnete und/oder weichmagnetische Elemente zum Beispiel in Aussparungen auf. Bevorzugt kann mit Permanentmagneten ein permanenterregter Synchron- oder bürstenloser Gleichstrommotor, abgekürzt BLDC, gebildet werden, während beispielsweise mit weichmagnetischen Elementen ein Reluktanzmotor als elektrischer Motor geschaffen werden kann.
  • Der jeweilige Rotor kann alternativ als Käfig- oder Kurzschlussläufer oder als Schleifringläufer ausgeführt sein, wobei dann eine Asynchronmaschine ausgebildet ist.
  • Insbesondere ist der Rotor zumindest teilweise sintertechnisch hergestellt. Insbesondere lassen sich sintertechnisch sehr einfach komplexe Strukturen an dem Rotor ausbilden.
  • Der Aufbau eines Stators, insbesondere unter Nutzung von SMC sowie weitere Einzelheiten, auch betreffend einen Rotor, gehen beispielsweise aus der WO 2016 / 066 714 A2 hervor.
  • Insbesondere ist im Betrieb des Motors eine zwischen dem Stator und dem ersten Rotor wirkende Antriebskraft in einem Bereich des ersten Rotors generierbar, der in der radialen Richtung zumindest innerhalb oder außerhalb der Kerne angeordnet ist.
  • Insbesondere ist der erste Rotor so ausgebildet, dass der Bereich, also z. B. die Pole des Rotors, in der radialen Richtung nur innerhalb oder nur außerhalb der Kerne angeordnet sind.
  • Alternativ ist der erste Rotor so ausgebildet, dass zwei Bereiche vorgesehen sind, also einer in der radialen Richtung innerhalb und einer außerhalb der Kerne. In dieser Ausgestaltung sind die beiden Bereiche miteinander mechanisch gekoppelt, wobei die in dem jeweiligen Bereich vorliegende Polzahl gleich ist. Damit kann ein elektrischer Motor bereitgestellt werden, mit dem einerseits ein hohes Drehmoment erreichbar ist und bei dem gegenüber der Verwendung eines Rotors, der nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut ist, eine nur geringe, in der axialen Richtung wirkende, resultierende Kraft erzeugt wird.
  • Bevorzugt umfasst der Motor zumindest den ersten Rotor und einen zweiten Rotor, wobei der Bereich des einen Rotors in der radialen Richtung außerhalb der Kerne und der Bereich des anderen Rotors in der radialen Richtung innerhalb der Kerne angeordnet ist.
  • Für diese Bauform mit zwei Rotoren ergeben sich besonders vorteilhafte Betriebsarten, die im Folgenden erläutert werden.
  • Insbesondere umfasst der Motor zusätzlich eine Rotorkomponente, die einen dritten Rotor oder einen Teil des ersten Rotors oder eines zweiten Rotors bildet. Die Rotorkomponente ist entlang der axialen Richtung neben dem Stator angeordnet. Die Rotorkomponente nutzt im Betrieb des Motors eine entlang der axialen Richtung ausgerichtete zweite Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb der Rotorkomponente.
  • Insbesondere ist diese Rotorkomponente nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut. Bei einem Axialflussmotor sind Stator und Rotorkomponente entlang der axialen Richtung nebeneinander angeordnet, wobei die Rotorkomponente Pole aufweist, die den Spulen bzw. Kernen des Stators entlang der axialen Richtung gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der axialen Richtung fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind.
  • Die Rotorkomponente kann einen unabhängigen dritten Rotor ausbilden, so dass der Motor den ersten Rotor und den dritten Rotor oder zusätzlich den zweiten Rotor aufweist. Der dritte Rotor kann auch mechanisch gekoppelt mit dem ersten Rotor oder, wenn vorhanden, mit dem zweiten Rotor ausgeführt sein. Bei einer mechanischen Kopplung weisen die betreffenden Rotoren, bzw. der betreffende Rotor und die Rotorkomponente eine gleiche Anzahl von Polen auf.
  • Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei die Rotoren eine voneinander unterschiedliche Polzahl aufweisen, so dass die Rotoren zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betreibbar sind. Jeder Rotor wird dabei unmittelbar durch das eine Drehfeld des Stators angetrieben. Ein Getriebe oder eine Übersetzung ist hier nicht erforderlich.
  • Ist der Motor als Synchronmotor ausgeführt, muss das durch den Stator erzeugte Drehfeld in festgelegter Relation zur jeweiligen Lage des betreffenden Rotors bereitgestellt werden. Dabei kann das Drehfeld insbesondere als Kompromiss in Abhängigkeit von der Lage jedes Rotors bereitgestellt werden oder nur in Abhängigkeit von der Lage eines Rotors. Im letzteren Fall muss der jeweils mindestens eine andere Rotor dann diesem Drehfeld nachfolgen.
  • Insbesondere kann z. B. der eine Rotor über das Drehfeld des Stators mit einer doppelt so hohen Drehzahl wie der andere Rotor betrieben werden, ggf. mit entgegengesetzter Drehrichtung. Damit ließe sich durch den vorgeschlagenen Motor, der nur einen Stator aber zumindest zwei Rotoren aufweist, zwei bekannte Motoren ersetzen, bei denen über einen Stator immer nur ein Rotor betreibbar ist.
  • Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei zumindest der eine Rotor eine erste Bauform für eine Synchronmaschine und zumindest der andere Rotor eine zweite Bauform für eine Asynchronmaschine aufweist, wobei im Betrieb des Motors ein Drehfeld des Stators nach dem Rotor der ersten Bauform ausgerichtet ist und der Rotor der zweiten Bauform dem Drehfeld mit einem Schlupf nachfolgt. Damit kann eine Regelung des Drehfelds vereinfacht werden, da der Rotor der zweiten Bauform dem Drehfeld passiv nachfolgt.
  • Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei die Rotoren unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor mit einer Drehzahl betreibbar ist, während der andere Rotor stillsteht. Insbesondere kann der eine Rotor zur Temperierung des anderen Rotors betrieben werden.
  • Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei der eine Rotor eine Fluidfördergeometrie zur Förderung eines Fluids aufweist, wobei die Förderung des Fluids zur Temperierung des anderen Rotors vorgesehen ist. Insbesondere ist die Fluidfördergeometrie nach Art einer Pumpe ausgeführt, so dass die Drehung des Rotors eine Bewegung eines Fluids in eine bestimmte, insbesondere gleichbleibende, Richtung hervorruft.
  • Es wird weiter ein (erstes) Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors, insbesondere des beschriebenen Motors, vorgeschlagen. Der Motor weist einen Stator und mindestens zwei Rotoren auf, wobei der eine Rotor eine erste Polzahl und der andere Rotor einen zweite Polzahl aufweist, wobei die Rotoren zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betrieben werden.
  • Jeder Rotor wird dabei unmittelbar durch das eine Drehfeld des Stators angetrieben. Ein Getriebe oder eine Übersetzung ist hier nicht erforderlich.
  • Es wird ein (zweites) Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors, insbesondere des beschriebenen Motors, vorgeschlagen. Der Motor weist einen Stator und mindestens zwei Rotoren auf, wobei die Rotoren unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor mit einer Drehzahl betrieben wird, während der andere Rotor stillsteht.
  • Die Ausführungen zu dem Motor gelten insbesondere gleichermaßen für die beschriebenen Verfahren und umgekehrt.
  • Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, „dritte“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:
    • 1: eine erste Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in perspektivischer Ansicht;
    • 2: den elektrischen Motor nach 1 in perspektivischer Ansicht;
    • 3: den elektrischen Motor nach 1 und 2 in einer Seitenansicht;
    • 4: eine zweite Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in perspektivischer Ansicht;
    • 5: eine dritte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in perspektivischer Ansicht; und
    • 6: eine vierte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in einer Seitenansicht.
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in perspektivischer Ansicht. 2 zeigt den elektrischen Motor 1 nach 1 in perspektivischer Ansicht. 3 zeigt den elektrischen Motor 1 nach 1 und 2 in einer Seitenansicht. Die 1 bis 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
  • Der elektrische Motor 1 weist einen Stator 2 auf, der sich zwischen einer ersten Stirnseite 3 und einer zweiten Stirnseite 4 entlang einer axialen Richtung 5 erstreckt und an der ersten Stirnseite 3 ein ringförmiges Joch 6 und ausgehend von dem Joch 5 eine Mehrzahl von Kernen 7 aufweist, die sich jeweils entlang der axialen Richtung 5 über eine erste Länge 8 bis zur zweiten Stirnseite 4 erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung 9 nebeneinander angeordnet sind. An jedem Kern 7 ist eine Spule 10 angeordnet, die sich ausgehend von dem Joch 6 entlang der axialen Richtung 5 über eine zweite Länge 11 hin zur zweiten Stirnseite 4 erstreckt. Die zweite Länge 11 ist kleiner als die erste Länge 8, so dass ein Abschnitt 12 jedes Kerns 7 sich entlang der axialen Richtung 5 über die jeweilige Spule 10 hinweg erstreckt. Der Motor 1 weist zusätzlich einen ersten Rotor 13 und einen zweiten Rotor 19 auf, die an der zweiten Stirnseite 4 und jeweils entlang der axialen Richtung 5 zwischen den Spulen 10 und der zweiten Stirnseite 4 angeordnet sind. Der erste Rotor 13 und der zweite Rotor 19 nutzen im Betrieb des Motors 1 (im Wesentlichen) eine entlang einer radialen Richtung 14 ausgerichtete erste Komponente 15 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb.
  • Es wird ein Stator 2, der nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut ist, mit einem ersten Rotor 13 und einem zweiten Rotor 19, die jeweils nach einer Bauart eines Radialflussmotors aufgebaut und angeordnet sind, kombiniert.
  • Bei einem Axialflussmotor sind Stator 2 und dritter Rotor 21 (siehe 5 und 6) entlang der axialen Richtung 5 nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor 21 Pole 26 aufweist, die den Spulen 10 bzw. Kernen 7 entlang der axialen Richtung 5 gegenüberliegend und entlang der axialen Richtung 5 fluchtend (auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind.
  • Bei einem Axialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der axialen Richtung 5 ausgerichtete zweite Komponente 22 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb des Rotors 21 genutzt.
  • Bei einem Radialflussmotor sind Stator 2 und Rotor 13, 19 entlang der radialen Richtung 14 nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor 13, 19 Pole 26 aufweist, die den Spulen 10 bzw. Kernen 7 entlang der radialen Richtung 14 gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der radialen Richtung 14 fluchtend (auf einem gleichen Abschnitt 12 entlang der axialen Richtung 5) angeordnet sind.
  • Bei einem Radialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der radialen Richtung 14 ausgerichtete erste Komponente 15 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb des Rotors 13, 19 genutzt.
  • Im Betrieb des Motors 1 ist eine zwischen dem Stator 2 und dem ersten Rotor 13 sowie dem zweiten Rotor 19 wirkende Antriebskraft 17 in einem Bereich 18 des ersten Rotors 13 und in einem Bereich 18 des zweiten Rotors 19 generierbar, der jeweils in der radialen Richtung 14 innerhalb (zweiter Rotor 19) bzw. außerhalb (erster Rotor 13) der Kerne 7 angeordnet ist.
  • Der erste Rotor 13 und der zweite Rotor 19 sind jeweils so ausgebildet, dass der Bereich 18 und die Pole 26 des Rotors 13, 19, in der radialen Richtung 14 jeweils nur innerhalb oder nur außerhalb der Kerne 7 angeordnet sind.
  • Der Motor 1 umfasst den ersten Rotor 13 und den zweiten Rotor 19, wobei der Bereich 18 des ersten Rotors 13 in der radialen Richtung 14 außerhalb der Kerne 7 und der Bereich 18 des zweiten Rotors 19 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist.
  • Hier weisen die Rotoren 13, 19 gleiche Polzahlen auf, d. h. jeder Rotor 13, 19 weist zwölf Pole 26 auf.
  • 4 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in perspektivischer Ansicht. Auf die Ausführungen zu 1 bis 3 wird Bezug genommen.
  • Im Unterschied zu der ersten Ausführungsvariante weist der elektrische Motor 1 gemäß der zweiten Ausführungsvariante nur einen Rotor, nämlich einen zweiten Rotor 19 auf, wobei der Bereich 18 des zweiten Rotors 19 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist.
  • Der zweite Rotor 19 weist eine Fluidfördergeometrie 23 zur Förderung eines Fluids auf, wobei die Förderung des Fluids zur Temperierung z. B. eines anderen Rotors vorgesehen sein kann. Die Fluidfördergeometrie 23 ist nach Art einer Pumpe ausgeführt, so dass die Drehung des zweiten Rotors 19 eine Bewegung eines Fluids in eine bestimmte Richtung, hier im Wesentlichen die axiale Richtung 5, hervorruft.
  • Der zweite Rotor 19 ist auf einer ersten Welle 24 angeordnet.
  • 5 zeigt eine dritte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in perspektivischer Ansicht. Auf die Ausführungen zu 2 wird Bezug genommen.
  • Im Unterschied zur zweiten Ausführungsvariante weist der Motor 1 gemäß der dritten Ausführungsvariante zwei Rotoren auf, nämlich neben dem zweiten Rotor 19, dessen Bereich 18 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist, einen dritten Rotor 21.
  • Der Motor 1 gemäß der dritten Ausführungsvariante umfasst eine Rotorkomponente 20, die den dritten Rotor 21 bildet. Die Rotorkomponente 20 ist entlang der axialen Richtung 5 neben dem Stator 2 angeordnet. Die Rotorkomponente 20 nutzt im Betrieb des Motors 1 eine entlang der axialen Richtung 5 ausgerichtete zweite Komponente 22 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb der Rotorkomponente 20.
  • Diese Rotorkomponente 20 ist nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut. Bei einem Axialflussmotor sind Stator 2 und Rotorkomponente 20 entlang der axialen Richtung 5 nebeneinander angeordnet, wobei die Rotorkomponente 20 Pole 26 aufweist, die den Spulen 10 bzw. Kernen 7 des Stators 2 entlang der axialen Richtung 5 gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der axialen Richtung 5 fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind.
  • Die Rotorkomponente 20 bildet einen unabhängigen dritten Rotor 21 aus, so dass der Motor 1 den zweiten Rotor 19 und den dritten Rotor 21 aufweist.
  • Der zweite Rotor 19 umfasst die Fluidfördergeometrie 23 zur Förderung eines Fluids, wobei die Förderung des Fluids zur Temperierung des dritten Rotors 21 vorgesehen ist.
  • 6 zeigt eine vierte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in einer Seitenansicht. Auf die Ausführungen zu 1 bis 5 wird Bezug genommen.
  • Der Motor 1 umfasst den ersten Rotor 13 und den zweiten Rotor 19, wobei der Bereich 18 des ersten Rotors 13 in der radialen Richtung 14 außerhalb der Kerne 7 und der Bereich 18 des zweiten Rotors 19 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist. Der erste Rotor 13 ist mit der ersten Welle 24 drehfest verbunden.
  • Der Motor 1 umfasst zusätzlich eine Rotorkomponente 20, die einen Teil des zweiten Rotors 19 bildet. Die Rotorkomponente 20 ist entlang der axialen Richtung 5 neben dem Stator 2 angeordnet. Die Rotorkomponente 20 nutzt im Betrieb des Motors 1 eine entlang der axialen Richtung 5 ausgerichtete zweite Komponente 22 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb der Rotorkomponente 20.
  • Der zweite Rotor 19 und die Rotorkomponente 20 sind miteinander gekoppelt und über die Rotorkomponente 20 mit der zweiten Welle 25 drehfest verbunden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Motor
    2
    Stator
    3
    erste Stirnseite
    4
    zweite Stirnseite
    5
    axiale Richtung
    6
    Joch
    7
    Kern
    8
    erste Länge
    9
    Umfangsrichtung
    10
    Spule
    11
    zweite Länge
    12
    Abschnitt
    13
    erster Rotor
    14
    radiale Richtung
    15
    erste Komponente
    16
    magnetischer Fluss
    17
    Antriebskraft
    18
    Bereich
    19
    zweiter Rotor
    20
    Rotorkomponente
    21
    dritter Rotor
    22
    zweite Komponente
    23
    Fluidfördergeometrie
    24
    erste Welle
    25
    zweite Welle
    26
    Pol

Claims (8)

  1. Elektrischer Motor (1), zumindest aufweisend einen Stator (2), der sich zwischen einer ersten Stirnseite (3) und einer zweiten Stirnseite (4) entlang einer axialen Richtung (5) erstreckt und an der ersten Stirnseite (3) ein ringförmiges Joch (6) und ausgehend von dem Joch (6) eine Mehrzahl von Kernen (7) aufweist, die sich jeweils entlang der axialen Richtung (5) über eine erste Länge (8) bis zur zweiten Stirnseite (4) erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung (9) nebeneinander angeordnet sind, wobei an jedem Kern (7) eine Spule (10) angeordnet ist, die sich ausgehend von dem Joch (6) entlang der axialen Richtung (5) über eine zweite Länge (11) hin zur zweiten Stirnseite (4) erstreckt, wobei die zweite Länge (11) kleiner ist als die erste Länge (8), so dass ein Abschnitt (12) jedes Kerns (7) sich entlang der axialen Richtung (5) über die jeweilige Spule (10) hinweg erstreckt; wobei der Motor (1) zusätzlich zumindest einen ersten Rotor (13) umfasst, der zumindest an der zweiten Stirnseite (4) entlang der axialen Richtung (5) zwischen den Spulen (10) und der zweiten Stirnseite (4) angeordnet ist, wobei der erste Rotor (13) im Betrieb des Motors (1) eine entlang einen radialen Richtung (14) ausgerichtete erste Komponente (15) des von dem Stator (2) erzeugten magnetischen Flusses (16) zum Antrieb nutzt; wobei im Betrieb des Motors (1) eine zwischen dem Stator (2) und dem ersten Rotor (13) wirkende Antriebskraft (17) in einem Bereich (18) des ersten Rotors (13) generierbar ist, der in der radialen Richtung (14) zumindest innerhalb oder außerhalb der Kerne (7) angeordnet ist; zumindest umfassend den ersten Rotor (13) und einen zweiten Rotor (19), wobei der Bereich (18) des einen Rotors (13, 19) in der radialen Richtung (14) außerhalb der Kerne (7) und der Bereich (18) des anderen Rotors (19, 13) in der radialen Richtung (14) innerhalb der Kerne (7) angeordnet ist.
  2. Motor (1) nach Patentanspruch 1, zusätzlich umfassend eine Rotorkomponente (20), die einen dritten Rotor (21) oder einen Teil des ersten Rotors (13) oder eines zweiten Rotors (19) bildet, wobei die Rotorkomponente (20) entlang der axialen Richtung (5) neben dem Stator (2) angeordnet ist, wobei die Rotorkomponente (20) im Betrieb des Motors (1) eine entlang der axialen Richtung (5) ausgerichtete zweite Komponente (22) des von dem Stator (2) erzeugten magnetischen Flusses (16) zum Antrieb nutzt.
  3. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei die Rotoren (13, 19, 21) eine voneinander unterschiedliche Polzahl aufweisen, so dass die Rotoren (13, 19, 21) zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betreibbar sind.
  4. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei zumindest der eine Rotor (13, 19, 21) eine erste Bauform für eine Synchronmaschine und zumindest der andere Rotor (21, 19, 13) eine zweite Bauform für eine Asynchronmaschine aufweist, wobei im Betrieb des Motors (1) ein Drehfeld des Stators (2) nach dem Rotor (13, 19, 21) der ersten Bauform ausgerichtet ist und der Rotor (21, 19, 13) der zweiten Bauform dem Drehfeld mit einem Schlupf nachfolgt.
  5. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei die Rotoren (13, 19, 21) unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor (13, 19, 21) mit einer Drehzahl betreibbar ist, während der andere Rotor (21, 19, 13) stillsteht.
  6. Motor (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei der eine Rotor (13, 19, 21) eine Fluidfördergeometrie (23) zur Förderung eines Fluids aufweist, wobei die Förderung des Fluids zur Temperierung des anderen Rotors (21, 19, 13) vorgesehen ist.
  7. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors (1), wobei der Motor (1) einen Stator (2) und mindestens zwei Rotoren (13, 19, 21) aufweist, wobei der eine Rotor (13, 19, 21) eine erste Polzahl und der andere Rotor (21, 19, 13) eine zweite Polzahl aufweist; wobei jeder Rotor (13, 19, 21) unmittelbar durch das eine Drehfeld des Stators (2) angetrieben wird; wobei die Rotoren (13, 19, 21) zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betrieben werden.
  8. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors (1), wobei der Motor (1) einen Stator (2) und mindestens zwei Rotoren (13, 19, 21) aufweist;, wobei jeder Rotor (13, 19, 21) unmittelbar durch das eine Drehfeld des Stators (2) angetrieben wird; wobei die Rotoren (13, 19, 21) unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor (13, 19, 21) mit einer Drehzahl betrieben wird während der andere Rotor (21, 19, 13) stillsteht.
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