DE102021002106A1

DE102021002106A1 - Konstruktion und Aufbau von rotatorischen elektrischen Direktmaschinen mit Scheibenläufer und kreissegmentförmigen elektrischen Direktmaschinen zur Erhöhung der Leistungsdichte

Info

Publication number: DE102021002106A1
Application number: DE102021002106.1A
Authority: DE
Inventors: Patrice Weiss; Edna Evangelista Marques da Silva
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-10-27

Abstract

1 Bezeichnung der ErfindungKonstruktion und Aufbau von rotatorischen elektrischen Direktmaschinen mit Scheibenläufer und kreissegmentförmigen elektrischen Direktmaschinen zur Erhöhung der Leistungsdichte.2 KurzfassungBei der Verwendung uniformer Zahnpolkerne zum Aufbau von rotatorischen und kreissegmentförmigen Direktmaschinen gibt es verbotene Spuren, die dadurch entstehen, daß die Polteilungen nur um ein ganzzahliges Vielfaches der Polkernbreiten wachsen können. Durch die Verwendung einer zweiten Polkernform der halben oder 1,5-fachen Breite können sämtliche Zwischenspuren belegt werden. Dadurch kann die aktive, an der Momentbildung beteiligte Fläche fast verdoppelt werden. Zudem herrscht in jedem Bereich des Polsegmentes beinahe die gleiche magnetische Flußdichte.

Description

Begriffe:

Direktmaschine:	elektrische Maschine, die ohne zusätzliche Übersetzung direkt auf die Last wirkt bzw. auf die als Last direkt gewirkt wird, z.B. Torquemotor bzw. Scheibenläufergenerator
Polkern:	fertig bewickelter Kern aus ferromagnetischem Material, stellt einen Zahn einer Zahnwicklung dar
Standard polkern:	„ursprünglicher“ Polkern mit den einmal festgelegten Abmessungen; besonders mit der definierten Breite b
Zwischenpolkern: Standardmagnet: Zwischenmagnet: Polsegment: Polkerngruppe:	Polkern der Breite 1,5* Breite des Standardpolkernes Magnet, passend je nach Zahnteilung zum Standardpolkern Magnet, passend je nach Zahnteilung zum Zwischenpolkern Kreissegment, auf dem ein Pol aus Polkernen aufgebracht wurde Gruppe von Standard- und Zwischenpolkernen, die einen elektrischen Pol bilden und ein Polsegment ausfüllen
Luftspalt:	Spalt von gegenüberliegenden Flächen zwischen Stator/Primärteil und Rotor/Sekundärteil
aktive Fläche:	Produkt aus Luftspaltbreite x Luftspaltlänge
m -	Anzahl der Phasen des Spannungssystems
p -	Anzahl der elektrischen Pole
b -	Breite eines Polkernelementes

2.2 Anwendungsgebiete der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion und den Aufbau von elektrischen Torque- und Kreissegmentmotoren bzw. Direktgeneratoren.
2.3 Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Theorie, Auslegung, Konstruktion und Aufbau elektrischer Maschinen ist hinreichend bekannt.
Im Allgemeinen werden die Statoren elektrischer Maschinen als Blechpakete aufgebaut, in deren Nuten die Wicklungen verschiedenster Ausführungsart eingebracht werden.
Rotatorische Maschinen bestehen aus Stator und Rotor. Pro Form der Bleche des Blechpaketes gibt es einen Maschinentyp, welcher durch die Bauhöhe definiert ist, d.h. bei einem Blechpaket erfolgt die Aufteilung in Leistungsklassen über die Länge des Stators/ Rotors.
Herkömmliche elektrische Maschinen haben meist eine längliche Bauform (Länge der Statorbohrung und des Rotors im Vergleich zum jeweiligen Durchmesser größer, relativ wenige Polpaare, daraus resultierend hohe Drehzahlen und kleine Momente, was meist ein Getriebe erfordert). Die Massenträgheit des Rotors ist im Vergleich zum Torquemotor geringer und der Anteil der Streuinduktivität aufgrund der im Vergleich zu aktiven Wicklungsteilen kleineren Wickelkopfgröße ebenfalls geringer.
Torquemotoren haben im Vergleich zur Länge der Statorbohrung einen größeren Innendurchmesser des Stators, wesentlich mehr Polpaare, entwickeln dafür aber geringere Drehzahlen und können meist ohne mechanisches Getriebe betrieben werden. Genutzt werden bei Torquemotoren als aktive Fläche die Mantelfläche der Innenbohrung des Statorpaketes (bzw. des kurzen Rotorzylinders). Es gibt auch Ausführungen als Glocken- bzw. Topfläufer, bei dem der bewegliche Rotor in Form eines Topfes (die aktive Fläche im Topfinneren) über den unbeweglichen Stator gestülpt ist.
Alle Ausführungen von elektrischen Maschinen sind bezüglich der Flexibilität von Leistungsparametern begrenzt durch die Form und Größe der Blechpakete und meist nicht beliebig kaskadierbar.
In Offenlegungsschrift DE000002143752A wird ein Scheibenläufermotor vorgestellt. Im Unterschied zur vorgestellten Erfindung sind die Spulen jedoch flach und scheibenförmig. Nachteilig ist, daß nur ein Pol der Rotormagneten genutzt wird und ein Weicheisen-Joch benötigt wird.
Bei einem erfindungsgemäßen Stapelaufbau können beide Pole sowohl der Wicklung als auch der Magneten genutzt werden.
In DE000002423665A wird eine sehr interessante Konstruktion vorgestellt, bei der die Magnete in einem ferromagnetischen topfförmigen Joch so angeordnet sind, daß die Zähne der Topfränder die Nord- und Südpole für die Erregerwicklung darstellen. Allerdings wird die Spulenanordnung bei einem dreiphasigen Spannungssystem so nicht funktionieren, da in der kreisrunden Ausführung sich die Magnetpole immer abwechseln müssen.
In DE000002533187A1 und DE000007927633U1 wird eine relativ komplizierte Konstruktion vorgestellt, bei der ebenfalls ein ferromagnetisches Joch für den Rotor benötigt wird, die Magnete effektiv also nur einen Pol zur Momentbildung bereitstellen. Im Unterschied zur Erfindung ist die Statorwicklung eisenlos.
In DE102010060482B4 und DE202010009004U1 wird eine Doppelrotoranordnung gezeigt. Nachteilig hier ist, daß ebenfalls nicht das gesamte Magnetvolumen zur Momentbildung beiträgt.
In US000004761590A wird ebenfalls eine sehr interessante Doppelrotoranordnung vorgestellt, welche allerdings nachteilig dadurch ist, daß ebenfalls wieder nicht das gesamte Magnetvolumen zur Verfügung steht. Die Induktion eines Permanentmagneten ist im Allgemeinen wesentlich höher als die einer Spulenanordnung. Nachteilig ist weiterhin die beschränkte Leistungsdichte dieser Anordnung und der Fakt, daß sich hier vermutlich starke parasitäre Momente (diese führen zu Rastmomenten) ausbilden, was erhöhte Anforderungen an die Regelelektronik stellt.
In FR000002076493A6 ist eine Doppelrotoranordnung vorgestellt, die eine geringe Leistungsdichte durch die großen Magnetabstände hat. Die dort vorgestellte Einzelstatoranordnung nutzt nicht das gesamte Magnetvolumen zur Momentbildung aus.
Die in GB000000977014A vorgestellte Anordnung geht von einer gedruckten, verketteten Wicklung aus, die nur im sehr kleinen Leistungsbereich Vorteile bieten kann und den Nachteil hat, radial nicht erweiterbar zu sein. Mit der erfindungsgemäßen Verwendung von Zahnwicklungen auf ferromagnetischem Material wird dieser Nachteil behoben.
US000003579277A zeigt eine Doppelrotoranordnung, bei der ebenfalls nicht das gesamte Magnetvolumen verwendet wird und welche aufgrund der speziell geformten Spulen und Magneten nicht universell erweiterbar ist.
Erfindungsgemäß können mit ein und denselben Polkernen beinahe beliebige rotatorische und lineare Anordnungen realisiert werden, was in der Maschine dieser Veröffentlichung nicht der Fall ist.
Im Unterschied zum Generatorstapel, welcher in WO002004017497A1 vorgestellt wird, werden erfindungsgemäß keinerlei speziell geformte Spulenkerne verwendet. Auch hier ist die Leistungsdichte einer Pol-Magnet-Anordnung klein (der magnetische Fluß teilt sich auf, das wird zwar insgesamt ausgeglichen, mindert aber die Leistungsdichte). Auch geht bei dem Mehrspulenkern ein großer Teil des Flusses verloren, es sei denn, man läßt gleichnamige Pole aufeinander wirken, so daß sich der Fluß der gleichen Pole in einem Zahn konzentriert. Aber auch hier wird Leistung verschenkt.
Als Nachteil sind zudem die ferromagnetischen Scheiben zu sehen, auf die die Rotormagnete aufgebracht werden und als Magnetjoch fungieren. Zum einen schließen sich die nicht an der Kraftbildung beteiligten magnetischen Flüsse kurz, zum anderen wird auch hier wieder nur eine Seite des Magneten verwendet. Ein Schutz gegen den Einfluß der Fliehkraft findet nicht statt.
Erfindungsgemäß sind deshalb die Magnete in eine nichtferromagnetische Statorscheibe einzulassen derart, daß sowohl Nord- als auch Südpol des gleichen Magneten an der Kraft-/ Momentbildung beteiligt sind.
Bei speziell geformten Spulenkernen (z.B. Kreissektorförmig) besteht zudem der Nachteil, daß die Induktion (Flußdichte) im äußeren Bereich des Pols geringer ist (die Fläche ist größer), als im inneren Teil des Pols.
In DE 10 2019 000 724 A1 wird eine Anordnung in rotatorischen Torquemotoren mit Scheibenläufer vorgestellt, die den Vorteil hat, daß Polkerne gleicher Bauart verwendet werden, um bei Scheibenläufermotoren einen großen Teil der Seitenflächen des scheibenförmigen Rotors zu nutzen und um in Richtung wachsender Radien kaskadieren zu können. Da die Seitenflächen eines Zylinders mit steigendem Radius quadratisch wachsen, lassen sich derartige Motoren sehr flach bauen im Vergleich zu herkömmlichen Torquemotoren, bei denen lediglich die äußere Mantelfläche als aktive Fläche verwendet wird. Ab einem bestimmten Radius ist bei gleichbleibender Breite das Volumen, die Masse und die Massenträgheit geringer als bei herkömmlichen Torquemotoren mit äquivalenter aktiver äußerer Mantelfläche, da diese die lediglich linear zur Bohrungs-/ bzw. Motorlänge wächst. Der Nachteil der in DE 10 2019 000 724 A1 beschriebenen Anordnung ist jedoch der, daß die Anordnung der Polspuren nur diskret erfolgen kann.
Im Abstand r vom Mittelpunkt der Drehachse sind die Polkernanordnungen N-S-N-S; im Abstand 2*r die Polkernanordnungen N-N-S-S-N-N-S-S usw. Das heißt, daß die Anzahl der Polkerne pro Pol, die Radien der äußeren Folgespuren nur im ganzzahligen Verhältnis wachsen können, um das gleiche Verhältnis von Polteilung zum Radius bei vorgegebener Winkelgeschwindigkeit zu gewährleisten.
Dadurch, und aufgrund der Tatsache, daß die Anzahl der Polkerne immer durch das Produkt aus Anzahl der Phasen mal 2 (bei 3 Phasen also durch 6) teilbar sein muß, entstehen zwischen den Polspuren verbotene Zonen, die nicht belegt werden können (erste Spur- ein Polkern pro Phase und Pol, τ₁, r₁; zweite Spur- zwei Polkerne pro Phase und Pol, τ₂=2*τ₁, r₂=2*r₁; dritte Spur- drei Polkerne pro Phase und Pol τ₃=3*τ₃, r₃=3*r₁ usw.) Dadurch gibt es verbotene Zonen und es kann somit nicht die gesamte seitliche Mantelfläche der Rotorscheibe genutzt werden.
Die genannten Nachteile sollen erfindungsgemäß behoben werden.
2.4 Ziel der Erfindung und deren Vorteile
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Leistungsdichte modularer, aus Zahnwicklungselementen aufgebauter elektrischer Torque- und Segmentmotoren bzw. Direktgeneratoren zu erhöhen.

Problem:

Bei der Verwendung von uniformen Kernen als Teile einer Zahnwicklung gibt es an einer Kreisfläche verbotene Zonen. Wenn die erste Polspur aus der Polaritäten-Folge N-S-N-S... besteht und die zweite aus der Folge N-N-S-S-N-N-S-S... besteht, bedeutet das, daß die Polteilung der zweiten Spur doppelt so groß ist, wie bei der ersten Spur. Der Wirkradius der zweiten Spur muß genau doppelt so groß sein, wie bei der ersten Polspur, um das Verhältnis

\frac{τ}{r} = \frac{π}{p} [*]

- t- Polteilung, [mm]
- r- Wirkradius der Spur, [mm]
- p Anzahl der Pole

beizubehalten. Je nach Länge der Polkerne gibt es dadurch verbotene Zonen, d.h. nicht die gesamte Kreisfläche ist für die Momenterzeugung nutzbar.

Lösung:

Durch Einführung einer zweiten Polkernform, die entweder halb so breit oder 1,5mal so breit ist, wie die Grundform können auch die bisher verbotenen Zonen genutzt werden. Die Länge der zweiten Polkernform kann gleich der der ersten sein, aber auch größer oder kleiner; je nach Festsetzung der ersten, der Mitte der Rotorscheibe am nächsten befindlichen Polspur. Dabei muß die Anzahl der Polkerne durch 2*p*m teilbar sein.

2.5 Darlegung des Wesens der Erfindung
Das Wesen der Erfindung
liegt in der zusätzlichen Verwendung bei rotativen oder segmentförmigen elektrischen Maschinen mit Scheibenläufer von Polkernen mit halber oder 1,5-facher Breite zur Belegung der bis dahin verbotenen Zwischenspuren. Damit ist bei allen Spuren das Verhältnis [*] dasselbe. Die Anzahl der Pole jeder Spur ist damit gleich; eine Voraussetzung für die Zusammenschaltung der Pole.
Gleichzeig muß eine neue Magnetform eingeführt werden, deren Breite in Richtung des Umfangs einer Motorspur halb oder 1,5mal so groß ist.
2.6 Ausführungs- und Anwendungsbeispiele
Bezugszeichenliste

1: innerste Spur, Folge +U-V+W-U+V-W (Sekundärteil entsprechend N-S-N-S)... aufgebaut aus Standard-Polkernen
2: 1. Folgespur, Zwischenspur, Folge +u-v+w-u+v-w (Sekundärteil entsprechend n-s-n-s) ... aufgebaut aus Polkernen mit 1,5-facher Breite; Radius= 1,5* Anfangsradius, Polteilung = 1,5* Anfangspolteilung
3: 2. Folgespur, Folge +U+U-V-V+W+W-U-U+V+V-W-W (Sekundärteil entsprechend N-N-S-S-N-N-S-S)... aufgebaut aus Standard-Polkernen; Radius= 2* Anfangsradius, Polteilung = 2* Anfangspolteilung
4: 3. Folgespur, Zwischenspur, Folge +U+u-V-v+W-W-U-u+V+v-W- w (Sekundärteil entsprechend N-n-S-s-N-n-S-s) ... aufgebaut aus abwechselnd Standard- und breiteren Polkernen; Radius= 2,5* Anfangsradius, Polteilung = 2,5* Anfangspolteilung
v1, v2, v3, v4: Tangentialgeschwindigkeiten der Spuren 1 bis 3
r1, r2, r3, r4: Wirkradien der Spuren 1 bis 4
τ1, τ2, τ3, τ4: Polteilungen der Spuren 1 bis 4
U: Standardpolkern, der an Phase U angeschlossen ist (Großbuchstabe)
u: Zwischenpolkern mit 0,5- oder 1,5-facher Polkernbreite (Kleinbuchstabe)entsprechendes gilt für die Phasen V,v,W,w
N,S: Standardmagnet, Nord- bzw. Südpol (Großbuchstabe)
n,s: Zwischenmagnet, Nord- bzw. Südpol mit 0,5- oder 1,5-facher Standardmagnetbreite (Kleinbuchstabe)
5: Primärteil
6: Luftspalt
7: Sekundärteil
8: Standardpolkern
9: Zwischenpolkern
10: Standardmagnet
11: Zwischenmagnet
12: Anordnung U-u-U-u-U der Polkerne
13: Anordnung u-U-U-U-u der Polkerne

Aufbau von rotatorischen Maschinen
Anwendungsgebiet 2.2, Fig.1, Fig.2
In 1 ist ein Ausschnitt mit 4 Spuren 1 bis 4 eines Scheibenläufers dargestellt. Grundsätzlich ist der Gegenstand der Erfindung der, daß durch die Verwendung eines Polkerntyps mit einer Zwischenbreite bei Scheibenläuferantrieben das Verhältnis von Radius zu Polteilung immer dem der innersten Spur entspricht bzw. für jede Spur gleich ist.
Es sind 2 Fälle zu unterscheiden:

a. Beginn des Aufbaus der Polkerne angefangen bei großen Radien in Richtung größerer Radien
b. Beginn des Aufbaus der Polkerne angefangen bei kleinen Radien in Richtung größerer Radien

In 1 besteht die innerste Spur 1 aus Standardpolkernen der Polfolge +U-V+W-U+V-V ... Der „Ursprungsradius“ r₁ ist abhängig von der Anzahl der Phasen, der Anzahl der Polpaare und der Breite eines Polkernelementes nach der Formel: $r_{1} = \frac{m * p * b}{π}$
Die zweite Spur (2) besteht aus Zwischenpolkernen (9) der 1,5-fachen Breite der Polfolge +u-v+w-u+v-w ... Der Radius ist 1,5* Ursprungsradius, die Polteilung ist 1,5* Ursprungspolteilung; das Verhältnis [*] ist also gleich.
Die dritte Spur (3) besteht wieder aus Standardpolkernen (8) der Polfolge N-N-S-S ... usw. Der Radius ist 2* Ursprungsradius, die Polteilung ist 2* Ursprungspolteilung; das Verhältnis [*] ist also gleich.
Die vierte Spur (4) besteht aus einem Gemisch aus Standard- (8) und Zwischenpolkernen (9), welches die Polfolge +U+u-V-v+W+w ... usw. bildet. Der Radius ist 2,5* Ursprungsradius, die Polteilung ist 2,5* Ursprungspolteilung; das Verhältnis [*] ist also gleich.
Die fünfte Spur (in 1 nicht dargestellt) besteht dann entweder aus 3 Standardpolkernen pro Phase U-U-U oder aus zwei Zwischenpolkernen u-u (bzw. n läuferseitig).
Bei einer höheren Ordnung der Spuren können Standardpolkerne mit Zwischenpolkernen gemischt werden, idealerweise derart, daß die Zwischenabstände zwischen den Polkerngruppen bei gleichbleibendem Polsegment minimal sind.
Bsp. Spur 10, 2, (8), (9), (10), (11) $τ_{10} = 5,5 * τ_{1}, r_{10} = 5,5 r_{1}$
Anordnung 3 Standardpole, 2 Zwischenpole, also U-U-U-u-u.
Der Winkel α ist immer der gleiche; die Polteilung ist in absoluter Länge größer, aber Bsp. Spur 11 (nicht dargestellt) $τ_{11} = 6 * τ_{1}, r_{11} = 6 * r_{1}$
Anordnung 4 Standardpole, 2 Zwischenpole, also U-U-U-U-u-u
Dabei kann die Reihenfolge von Standard- und Zwischenpolkernen als auch die der Standard- und Zwischenmagnete beliebig sein, ebenso die Zuordnung Polkerne zu den Magneten und von Polsegment zu Polsegment unterschiedlich 2, (12), (13). Ebenso können die benachbarten gleichnamigen und/ oder ungleichnamigen und/ oder die sich gegenüberliegenden Pole entweder die gleiche Folge der Polkerne aufweisen oder auch andere Folgen. Das gilt sowohl innerhalb eines Kreissegmentes, innerhalb einer Seite der Rotorscheibe als auch bezogen auf den gegenüberliegenden Stator einer Doppelstatoranordnung.
Die optimale An- und Zuordnung muß im Zuge der Optimierung der Gesamtmaschine erfolgen, z.B. derart, daß die EMK-Kurve die wenigsten Harmonischen enthält und die Rastmomente minimal sind.
Bezugszeichenliste

1: innerste Spur, Folge +U-V+W-U+V-W (Sekundärteil entsprechend N-S-N-S)... aufgebaut aus Standard-Polkernen
2: 1. Folgespur, Zwischenspur, Folge +u-v+w-u+v-w (Sekundärteil entsprechend n-s-n-s) ... aufgebaut aus Polkernen mit 1,5-facher Breite; Radius= 1,5* Anfangsradius, Polteilung = 1,5* Anfangspolteilung
3: 2. Folgespur, Folge +U+U-V-V+W+W-U-U+V+V-W-W (Sekundärteil entsprechend N-N-S-S-N-N-S-S)... aufgebaut aus Standard-Polkernen; Radius= 2* Anfangsradius, Polteilung = 2* Anfangspolteilung
4: 3. Folgespur, Zwischenspur, Folge +U+u-V-v+W-W-U-u+V+v-W- w (Sekundärteil entsprechend N-n-S-s-N-n-S-s) ... aufgebaut aus abwechselnd Standard- und breiteren Polkernen; Radius= 2,5* Anfangsradius, Polteilung = 2,5* Anfangspolteilung
v1, v2, v3, v4: Tangentialgeschwindigkeiten der Spuren 1 bis 3
r1, r2, r3, r4: Wirkradien der Spuren 1 bis 4
τ1, τ2, τ3, τ4: Polteilungen der Spuren 1 bis 4
U: Standardpolkern, der an Phase U angeschlossen ist (Großbuchstabe)
u: Zwischenpolkern mit 0,5- oder 1,5-facher Polkernbreite (Kleinbuchstabe) entsprechendes gilt für die Phasen V,v,W,w
N,S: Standardmagnet, Nord- bzw. Südpol (Großbuchstabe)
n,s: Zwischenmagnet, Nord- bzw. Südpol mit 0,5- oder 1,5-facher Standardmagnetbreite (Kleinbuchstabe)
5: Primärteil
6: Luftspalt
7: Sekundärteil
8: Standardpolkern
9: Zwischenpolkern
10: Standardmagnet
11: Zwischenmagnet
12: Anordnung U-u-U-u-U der Polkerne
13: Anordnung u-U-U-U-u der Polkerne

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 000002143752 A [0008]
DE 000002423665 A [0010]
DE 000002533187 A1 [0011]
DE 000007927633 U1 [0011]
DE 102010060482 B4 [0012]
DE 202010009004 U1 [0012]
US 000004761590 A [0013]
FR 000002076493 A6 [0014]
GB 000000977014 A [0015]
US 000003579277 A [0016]
WO 002004017497 A1 [0017]
DE 102019000724 A1 [0020]

Claims

Konstruktion und Aufbau von rotatorischen elektrischen Direktmaschinen mit Scheibenläufer und kreissegmentförmigen elektrischen Direktmaschinen zur Erhöhung der Leistungsdichte, gekennzeichnet dadurch, daß durch die Einführung einer zusätzlichen Zwischenpolkernform und Zwischenmagnetform mit 0,5- oder 1,5-facher Breite der Standardkern- bzw. Magnetform zum Aufbau dieser Maschinen die bisher verbotenen Zwischenspuren der seitlichen Fläche einer Rotorscheibe belegt werden können, da sowohl die Polteilung als auch der Wirkradius einer Zwischenspur das arithmetische Mittel der beiden benachbarten Spuren mit ganzzahligem Vielfachen der Polteilung und ganzzahligem Vielfachen des Wirkradius der vom Mittelpunkt gesehen ersten Spur ist, wodurch die Anzahl der Pole und das Verhältnis von Polteilung zu Wirkradius bei allen kreisringförmigen Spuren die gleichen sind.
Konstruktion und Aufbau von rotatorischen elektrischen Direktmaschinen mit Scheibenläufer und kreissegmentförmigen elektrischen Direktmaschinen zur Erhöhung der Leistungsdichte nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Polkern- und Magnetfolgen bei Spuren höherer Ordnung so ausgeführt und angeordnet sind, daß sich ein minimaler summarischer Abstand zwischen den einzelnen Polkernen ergibt.
Konstruktion und Aufbau von rotatorischen elektrischen Direktmaschinen mit Scheibenläufer und kreissegmentförmigen elektrischen Direktmaschinen zur Erhöhung der Leistungsdichte nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Polkern- und Magnetfolgen bei Spuren höherer Ordnung gleichnamiger und/oder ungleichnamiger, benachbarter und/oder gegenüberliegender, in der gleichen Polspur und/oder gegenüber den anderen Polspuren, einer Statorseite und/ oder der anderen Statorseite bei Doppelstatorausführungen so ausgeführt und angeordnet sind, daß sich optimales Ergebnis bezüglich den jeweils festgesetzten Zielfunktionen, wie minimale Rastmomente, minimale Harmonische höherer Ordnung, maximale Annährung an die Sinusfunktion der EMK-Kurve, minimale Verluste usw. ergeben.