DE20107523U1 - Umlaufende elektrische Maschine mit einem Rotor mit Flußkonzentration und einem Stator mit bewickelten Zähnen - Google Patents

Umlaufende elektrische Maschine mit einem Rotor mit Flußkonzentration und einem Stator mit bewickelten Zähnen

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Description

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Claims (35)

1. Umlaufende elektrische Maschine mit einem Rotor (200) mit Flusskonzentration und mit Permanentmagneten (270,; 2701), die zwischen Polstücken (230; 2301) angeordnet sind, und mit einem Stator (100) mit bewickelten Zähnen.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen der Polstücke (230) und der Magnete (270) so ge­ wählt sind, dass die Differenz Ld - Lq minimal ist, wobei Ld die Induktivität in der direkten, reellen Achse ist und Lq die Induktivität in der imaginären Quadraturachse ist.
3. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (130) nicht konstante Größe aufweisen, wobei sie mit zunehmender Entfernung vom Rotor ausgehend von einem bestimmten Abstand von ihrem freien Ende größer werden.
4. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (270) entlang der Rotati­ onsachse des Rotors keilförmig sind, wobei die Größe mit zu­ nehmender Entfernung von der geometrischen Rotationsachse des Rotors abnimmt.
5. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (230) Ausschnitte (250) aufweisen und sie durch diese Ausschnitte an Rippen (220) der Achse (210) gehalten sind.
6. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (220) einstückig mit einem zentralen Teil (211) der Achse (210) ausgebildet sind.
7. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (220) und der zentrale Teil (211) der Achse (210) aus einem unmagnetischen/Material, insbesondere aus Aluminium, bestehen.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass zwischen den radialen Innenrändern der Polstücke (230) und der Achse (210) Zwischenräume (260) aus­ gebildet sind.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass jede Rippe (220) im Querschnitt ein Pro­ fil mit voneinander abgewandten Seiten (220) aufweist, die schräge Teile sind, die zu einem durch die Mitte der Rippe (222) verlaufenden Radius einen Winkel (ii) bilden, der so gewählt ist, dass zum Herstellen der Rippen ein Material verwendbar ist, das gegen Abscherbelastungen weniger bestän­ dig ist als dasjenige, das zum Herstellen der Polstücke (230) verwendet wird.
10. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (ii) in der Größenordnung von 70° liegt.
11. Maschine nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil abgerundete Abschnitte (222a, 222c) aufweist.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Abschnitte (222a, 222c) verschiedene Krüm­ mungsradien (Ra, Rc) aufweisen.
13. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke 230 an ihrer dem Stator zugewandten Seite jeweils eine gewölbte Fläche (235) aufwei­ sen, die zum Stator hin konvex ist.
14. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mindestens ein Endstück (280) aus unmagnetischem Material aufweist, dessen Umfang gegen­ über den Rändern der Magnete (270) zurückversetzt ist, die am Stator einander benachbart sind.
15. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Stator nZähne Zähne trägt, der Rotor nPaare Polpaare trägt und der Strom nPhasen Phasen aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Anzahl nZähne der Zähne so gewählt ist, dass die Beziehung nZähne = nPaare . nPhasen gilt.
16. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor so erregt wird, dass er sich mit einer Drehzahl zwischen 1000 und 10.000 U/Min. dreht.
17. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine radiale Außenabmessung zwischen 50 mm und 1 m beträgt.
18. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (100) einzelne Spulen (340) trägt.
19. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator mindestens eine einzelne Spule (340) mit einem Bündel (341) isolierter, im Wesentli­ chen ebener Drähte (342) aufweist, die auf solche Weise um eine geometrische Windungsachse (W) gewickelt sind, dass ei­ ne Anzahl überlagerter Windungen gebildet ist, wobei der Querschnitt des Bündels auf Höhe der übereinander liegenden Windungen eine große Abmessung aufweist, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Windungsachse (W) der Spule ausgerichtet ist.
20. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (342) kreisförmigen Quer­ schnitt mit einem Durchmesser zwischen 0,3 mm und 2,5 mm aufweisen.
21. Maschine nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Spule (340) im Wesentlichen rechteckig ist.
22. Maschine nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Spule (340) an einer Seite in solcher Weise größer als an der anderen ist, dass ihre Montage unter Ausübung eines gewissen Drucks auf einen Zahn (130) möglich ist, der ein komplementäres Profil zeigt.
23. Maschine nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (342) an den elektrischen Verbindungsenden der Spule (340) abisoliert sind und zum Ausbilden von Haken umgebogen sind.
24. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Haken zu einer Mittelebene der Spule, rechtwinklig zur Windungsachse (W), gerichtet sind.
25. Maschine nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (340) einen Innenquerschnitt aufweist, dessen Abmessung auf der großen Seite größer als die axiale Abmessung des Zahns ist, mit dem die Spule in Eingriff gebracht wird, um einen Raum zu schaffen, der dazu ausreicht, das Durchstecken eines Detektors (190) zu erlau­ ben, der es ermöglicht, ein für die Drehung des Rotors re­ präsentatives Signal zu liefern.
26. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Detektor (190) mit einem Aufnehmer für Magnetfelder aufweist, der auf solche Weise am Stator angebracht ist, dass das Magnetfeld der Mag­ nete (270) des Rotors ausgehend von einer Stellung gemessen werden kann, in der, wenn die Maschine entlang der Rotati­ onsachse des Rotors betrachtet wird, Überdeckung eines Rand­ bereichs (A) des Rotors besteht.
27. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Strom über n Phasen verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass sie n Detektoren (190) aufweist, die an aufeinander folgenden Zähnen in der Nähe eines Durchlasses (111) eines Gehäuses (110) der Maschine angebracht sind.
28. Maschine nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Detektor (190) am Magnetkreis des Stators angebracht ist und sich jeweils ent­ lang der radialen Achse (Zu; Zv; Zw) erstreckt.
29. Maschine nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Detektor (190) auch, neben dem Aufnehmer für Magnetfelder, einen Tempera­ turaufnehmer enthält.
30. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mindestens ein Endstück (280) aus unmagnetischem Material aufweist, wobei sich der radiale Außenrand dieses Endstücks zurückversetzt gegenüber dem ra­ dialen Außenrand der Magnete und der Polstücke in solcher Weise erstreckt, dass ein ringförmiger Bereich (A) gebildet ist, in dem das Magnetfeld aufgrund der Magnete (270) durch einen oder mehrere Detektoren erfasst werden kann.
31. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einzelne Spulen (340) mit Verbin­ dungsenden enthält, die durch ein ebenes Bündel (341) abiso­ lierter Drähte gebildet sind, die hakenförmig umgebogen sind, wobei diese Verbindungsenden (344a; 344b) an örtlich abisolierten Abschnitten (151) mit ummantelten elektrischen Kabeln (150) verschweißt sind.
32. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkreis des Stators zusammenge­ setzte Sektoren (120) aufweist, die Spalte (E) bilden, die Zähne (130) in der Mitte trennen.
33. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sektoren Konturen (124a, 124b) bil­ den, die an ihren Anlageflächen (123a, 123b) zusammenwirken.
34. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkreis des Stators mit Kraft in ein zylindrisches Gehäuses (110) eingesetzt ist.
35. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Synchronmotor ist.
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