DE202008016680U1

DE202008016680U1 - Rotative engine

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Publication number: DE202008016680U1
Application number: DE202008016680U
Authority: DE
Original assignee: Aradex AG
Current assignee: Aradex AG
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2018-12-19

Abstract

Rotativer Motor (1) mit wenigstens einem einen vorgegebenen Radius aufweisenden Statorring, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor aus einzelnen Linearmotorsegmenten (2) aufgebaut ist, wobei die Linearmotorsegmente (2) Statoren (3) aufweisen, die sich zum Statorring ergänzen, und wobei Läufer (4) als weitere Bestandteile von Linearmotorsegmenten (2) eine am Statorring drehbare Läuferanordnung bilden.rotative Motor (1) with at least one having a predetermined radius Statorring, characterized in that the engine of individual Linear motor segments (2) is constructed, wherein the linear motor segments (2) have stators (3) complementary to the stator ring, and being runners (4) as further components of linear motor segments (2) an am Stator ring rotatable rotor arrangement form.

Description

Die Erfindung betrifft einen rotativen Motor.The The invention relates to a rotary motor.

Rotative Motoren der in Rede stehenden Art können insbesondere als Torquemotoren ausgebildet sein. Derartige Torquemotoren können bei kleineren bis mittleren Drehzahlen sehr große Drehmomente erzeugen, die mehrere 100.000 Nm betragen. Typischerweise werden derartige Torquemotoren in Werkzeugmaschinen, Pressen, Haspeln, Extrudern, Pumpen, Zentrifugen oder auch als Antriebe von Schiffen oder als Generatoren in Windkraftanlagen eingesetzt. Ein Nachteil bei derartigen Anwendungen sind die großen Abmessungen und das hohe Gewicht von derartigen Torquemotoren. Beispielsweise können als Generatoren in Windkraftanlagen eingesetzte Torquemotoren bis zu 100 Tonnen schwer sein und Durchmesser von mehr als sechs Meter aufweisen. Dies bedeutet hohe logistische und kostentechnische Anforderungen an den Transport und an den Einbau am eigentlichen Bestimmungsort. Auch im Servicefall entstehen meist sehr hohe Kosten, die durch Aus- und Einbau sowie Transport verursacht werden.rotary Engines of the type in question can in particular as torque motors be educated. Such torque motors can be used in smaller to medium Speeds very big Generate torques that amount to several 100,000 Nm. typically, Such torque motors are used in machine tools, presses, reels, Extruders, pumps, centrifuges or as drives of ships or used as generators in wind turbines. A disadvantage in such applications, the large dimensions and the high are Weight of such torque motors. For example, as Generators in wind turbines used torque motors up to It weighs 100 tons and has a diameter of more than six meters exhibit. This means high logistical and cost requirements to the transport and to the installation at the actual destination. Even in case of service usually very high costs incurred by Removal and installation and transportation are caused.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rotativen Motor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher bei hoher Funktionalität einen kostengünstigen Aufbau aufweist.Of the Invention is based on the object, a rotary motor of to provide the above-mentioned type, which is a low-cost with high functionality Structure has.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Der erfindungsgemäße rotative Motor besteht aus wenigstens einem einen vorgegebenen Radius aufweisenden Statorring. Der Motor ist aus einzelnen Linearmotorsegmenten aufgebaut, wobei die Linearmotorsegmente Statoren aufweisen, die sich zum Statorring ergänzen. Als weitere Bestandteile von Linearmotorsegmenten bilden Läufer eine am Statorring drehbare Läuferanordnung.Of the Rotative according to the invention Motor consists of at least one having a predetermined radius Stator ring. The motor is made up of individual linear motor segments, wherein the linear motor segments have stators that extend to the stator ring complete. As further components of linear motor segments runners form a rotatable rotor arrangement on the stator ring.

Bei den zur Bildung des erfindungsgemäßen rotativen Motors eingesetzten Linearmotorsegmenten handelt es sich allgemein um Motorsegmente, die hinsichtlich ihres konstruktiven Aufbaus Elemente, nämlich Statoren und Läufer eines Linearmotors bilden. Dabei unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Linearmotorsegmente von Standardelementen eines Linearmotors nur dadurch, dass diese nicht längs einer Geraden verlaufend eine Linearordnung bilden, sondern jeweils eine Krümmung aufweisen, die dem Radius des wenigstens einen Statorrings entsprechen, so dass durch Zusammenfügen der Linearmotorsegmente ein geschlossener Statorring entsteht, auf welchem sich die von den Läufern der Linearmotorsegmente gebildete Läuferanordnung drehen kann. Im Grenzfall sehr großer Radien des Statorrings des erfindungsgemäßen rotativen Motors können, wenn hinreichend viele Linearmotorsegmente mit entsprechend kleinen Abmessungen eingesetzt werden, die Linearmotorsegmente sogar entlang einer Geraden verlaufend ausgebildet sein, so dass in diesem Fall die Linearmotorsegmente exakt Standardelementen eines Linearmotors entsprechen.at used for the formation of the rotary motor according to the invention Linear motor segments are generally motor segments, in terms of their structural design elements, namely stators and runners form a linear motor. In this case, the linear motor segments according to the invention differ of standard elements of a linear motor only in that these not along a straight line forming a linear arrangement, but each a curvature have, which correspond to the radius of the at least one stator ring, so by joining together the linear motor segments a closed stator ring is formed on which are the ones of the runners can rotate the rotor assembly formed linear motor segments. In the limit, very large Radii of the stator ring of the rotary motor according to the invention can, if Sufficiently many linear motor segments with correspondingly small dimensions be used, the linear motor segments even along a straight line be designed to be continuous, so that in this case the linear motor segments correspond exactly to standard elements of a linear motor.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen rotativen Motors besteht in dessen modularem Aufbau. Die einzelnen Linearmotorsegmente bilden einzelne Module mit geringem Gewicht und geringer Abmessung, die einfach transportierbar sind. Die einzelnen Linearmotorsegmente können am Einsatzort schnell und einfach zum rotativen Motor zusammengebaut werden. Die Linearmotorsegmente bilden dabei Module, die durch Verbindungselemente einfach miteinander verbunden werden können. Die Fertigmontage des rotativen Motors kann somit mit äußerst geringem Aufwand direkt am Einsatzort durchge führt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass im Servicefall einzelne Linearmotorsegmente ausgetauscht werden können. So können defekte Teile des rotativen Motors einfach und schnell ersetzt werden.One substantial advantage of the rotary motor according to the invention consists in its modular structure. The individual linear motor segments form individual modules with low weight and small dimension, the easy to transport. The individual linear motor segments can quickly and easily assembled to the rotary motor on site become. The linear motor segments form modules that are simple due to connecting elements can be connected to each other. The final assembly of the rotary motor can thus with extremely low Expense directly on site be performed leads. Furthermore, it is advantageous that in service case individual linear motor segments are replaced can. So can defective parts of the rotary motor can be easily and quickly replaced.

Generell können für den erfindungsgemäßen rotativen Motor große Bauformen realisiert werden, wobei der rotative Motor dennoch einfach und schnell in Form der einzelnen Linearmotorsegmente transportiert werden kann.As a general rule can for the Rotative according to the invention Engine big Designs are realized, the rotary motor yet simple and transported quickly in the form of individual linear motor segments can be.

Besonders vorteilhaft kann der rotative Motor als Torquemotor ausgebildet sein, der beispielsweise als Antrieb in Schiffen oder als Generator in Windkraftanlagen eingesetzt werden kann.Especially Advantageously, the rotary motor can be designed as a torque motor be, for example, as a propulsion in ships or as a generator can be used in wind turbines.

In diesem Fall weist jeder Läufer wenigstens eine Reihenanordnung mit Permanentmagneten abwechselnder Polarität auf, und jeder Stator weist eine Anordnung von Spulen auf, in welchen ein sich bewegendes Magnetfeld mit einer den Polabständen der Permanentmagneten entsprechenden Periodenlänge generierbar ist.In In this case, every runner points at least one series arrangement with permanent magnets alternating polarity and each stator has an array of coils in which a moving magnetic field having a pole pitch of the permanent magnets corresponding period length can be generated.

Alternativ kann der rotative Motor als Reluktanzmotor ausgebildet sein, dessen Läufer aus mangetisierbarem Material bestehen.alternative the rotary motor can be designed as a reluctance motor whose runner Made of mangetisierbarem material.

Weiterhin kann der rotative Motor als Synchronmotor ausgebildet sein, wobei mittels der Statoren Wirbelströme in den Läufern induziert werden, die ein Magnetfeld in den Läufern erzeugen.Farther the rotary motor can be designed as a synchronous motor, wherein by means of the stators eddy currents in the runners be induced, which generate a magnetic field in the runners.

Schließlich kann der rotative Motor derart ausgebildet sein, dass in den Läufern Spulen zur Generierung eines Magnetfelds vorgesehen sind.Finally, can the rotary motor be designed such that in the rotors coils are provided for generating a magnetic field.

Dabei erfolgt die Energiezufuhr zu den Spulen der Läufer berührungslos oder über Schleifringkontakte.The energy is supplied to the spu The runners are contactless or via slip ring contacts.

Im einfachsten Fall weist der erfindungsgemäße rotative Motor eine Anordnung von Linearmotorsegmenten, deren Statoren einen Statorring bilden, auf. Dabei weist jedes Linearmotorsegment neben einem Stator auch einen Läufer auf, das heißt die Anzahl der Statoren entspricht der Anzahl der Läufer. Das Drehmoment D des so ausgebildeten rotativen Motors berechnet sich dann im Fall identisch ausgebildeter Linearmotorsegmente gemäß der Beziehung D = FLin·nLin·r. In the simplest case, the rotary motor according to the invention has an arrangement of linear motor segments whose stators form a stator ring. In this case, each linear motor segment in addition to a stator and a rotor, that is, the number of stators corresponds to the number of runners. The torque D of the thus formed rotary motor is then calculated in the case of identically formed linear motor segments according to the relationship D = F Lin · n Lin · R.

Dabei ist F_Lin die mit einem Linearmotorsegment erzeugte Kraft und n_Lin die Anzahl der Linearmotorsegmente im rotativen Motor. Mit r ist der effektive Radius des Statorrings bezeichnet.Where F _{Lin is} the force generated by a linear motor segment and n _{Lin is} the number of linear motor segments in the rotary motor. With r the effective radius of the stator ring is designated.

Generell kann die Anzahl der Statoren und Läufer unabhängig voneinander gewählt werden.As a general rule The number of stators and runners can be selected independently of each other.

Dabei kann der rotative Motor eine Anzahl n (n ≥ 2) von Statoren und eine Anzahl m (m ≥ 1) von Läufern aufweisen, wobei die Anzahlen n und m gleich oder verschieden groß sein können.there For example, the rotative motor may have a number n (n ≥ 2) of stators and a number m (m ≥ 1) of runners have, wherein the numbers n and m can be the same or different sizes.

Insbesondere können die Statoren einerseits und die Läufer andererseits gleiche oder unterschiedliche Längen aufweisen.Especially can the stators on the one hand and the runners on the other hand the same or different lengths exhibit.

Besonders vorteilhaft sind die Statoren einzeln mit separaten Wechselrichtern oder Umrichtern angesteuert. Ebenso kann ein Wechselrichter oder Umrichter unterschiedliche Statoren zu unterschiedlichen Zeiten ansteuern, wobei hierzu die aktiven Statoren über Schütze oder andere Schalter zu den jeweiligen Zeitpunkten mit dem jeweiligen Wechselrichter oder Umrichter verbunden werden.Especially Advantageously, the stators are individually with separate inverters or converters controlled. Likewise, an inverter or inverter drive different stators at different times, in which case the active stators are connected via contactors or other switches the respective times with the respective inverter or Converters are connected.

Bei Ausfall einzelner Wechselrichter oder Umrichter sind diese von den Statoren trennbar und der Motorbetrieb wird über die noch intakten Wechselrichter oder Umrichter aufrecht erhalten.at Failure of individual inverters or inverters are these of the Stators separable and the engine operation is over the still intact inverter or inverter maintained.

Zur Abtrennung der defekten Wechselrichter oder Umrichter können beispielsweise Schütze vorgesehen sein. Mit dieser Konstruktion wird eine Redundanz des rotativen Motors dahingehend erzielt, dass bei Ausfall einzelner Elemente der rotative Motor nicht stillsteht sondern mit reduzierter Leistung weiterbetrieben werden kann.to Separation of the defective inverter or inverter can, for example Sagittarius be provided. With this construction, a redundancy of the rotary engine achieved in such a way that in case of failure of individual Elements of the rotary engine does not stop but with reduced Performance can be continued.

Sind beim Betrieb des rotativen Motors einer Anzahl von Statoren keine Läufer zugeordnet, werden diese durch eine geeignete Steuerung stromlos geschaltet. Das Weglassen von Läufern in den Linearmotorsegmenten führt zwar zu einer Reduzierung des Drehmoments, jedoch auch zu einer geringeren thermischen Belastung des rotativen Motors.are no operation of the rotary motor of a number of stators runner assigned, these are de-energized by a suitable controller. The omission of runners in the linear motor segments leads Although to a reduction in torque, but also to a lower thermal load of the rotary motor.

Wie aus dieser Beziehung ersichtlich, kann das Drehmoment dadurch erhöht werden, dass der effektive Radius des rotativen Motors erhöht wird. Bei vielen Applikationen kann jedoch der Radius des rotativen Motors nicht beliebig vergrößert werden.As seen from this relationship, the torque can be increased thereby that the effective radius of the rotary motor is increased. In many applications, however, the radius of the rotary motor can not be increased arbitrarily.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Erhöhung des Drehmoments besteht darin, den erfindungsgemäßen rotativen Motor mit mehreren Statorringen auszustatten, die konzentrisch bezüglich der Drehachse angeordnet sind und auf welchen jeweils eine Läuferanordnung drehbar angeordnet ist. Auch in diesem Fall ist der rotative Motor modular aus einzelnen Linearmotorsegmenten aufgebaut, wobei die Statoren der Linearmotorsegmente die Statorringe bilden und die Läufer der Linearmotorsegmente die Läuferanordnung bilden. Bei einem derartig ausgebildeten rotativen Motor ist dessen Gesamtdrehmoment gleich der Summe der Drehmomente der einzelnen Statorringe, die sich jeweils entsprechend der oben genannten Beziehung berechnen.A particularly advantageous possibility the increase of the torque is the rotary motor according to the invention with several Equip stator rings, which are arranged concentrically with respect to the axis of rotation are and on each of which a rotor arrangement rotatably arranged is. Also in this case, the rotary motor is modular from single Linear motor segments constructed, the stators of the linear motor segments the stator rings form and the runners the linear motor segments, the rotor assembly form. In such a trained rotary motor is the Total torque equal to the sum of the torques of the individual Stator rings, each corresponding to the above relationship to calculate.

Bei dem mehrere Statorringe aufweisenden rotativen Motor sind zwei verschiedene Grundanordnungen möglich. Gemäß einer ersten Variante sind die Statorflächen in radialer Richtung orientiert, das heißt die Normalenvektoren der Statorflächen sind parallel zur Drehachse des rotativen Motors orientiert. In diesem Fall sind die einzelnen Statorringe in axialer Richtung übereinander in Abstand zueinander angeordnet.at the multiple stator having rotary motor are two different Basic arrangements possible. According to one first variant, the stator surfaces are oriented in the radial direction, this means the normal vectors of the stator surfaces are parallel to the axis of rotation oriented to the rotary motor. In this case, the individual Stator rings in the axial direction one above the other spaced apart.

Gemäß einer zweiten Variante sind die Statorflächen in axialer Richtung orientiert, wobei die einzelnen Statorringe in einer senkrecht zur Drehachse des Motors orientierten Ebene angeordnet sind.According to one second variant, the stator surfaces are oriented in the axial direction, wherein the individual stator rings in a direction perpendicular to the axis of rotation of the engine oriented plane are arranged.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Erstes Ausführungsbeispiel eines aus Linearmotorsegmenten aufgebauten rotativen Motors mit einem Statorring. 1 : First embodiment of a constructed of linear motor segments rotary motor with a stator ring.

2: Prinzipdarstellung von Linearmotorsegmenten des rotativen Motors gemäß 1. 2 : Schematic representation of linear motor segments of the rotary motor according to 1 ,

3: Querschnittdarstellung eines Linearmotorsegments des rotativen Motors gemäß 1. 3 : Cross-sectional view of a linear motor segment of the rotary motor according to 1 ,

4: Längsschnittdarstellung eines Linearmotorsegments des rotativen Motors gemäß 1. 4 : Longitudinal view of a linear motor segment of the rotary motor according to 1 ,

5: Querschnittsdarstellung eines rotativen Motors mit mehreren in einer Ebene angeordneten Statorringen. 5 : Cross-sectional view of a rotary motor with several arranged in a plane stator rings.

6: Querschnittsdarstellung eines rotativen Motors mit mehreren übereinander liegend angeordneten Statorringen. 6 : Cross-sectional view of a rotary motor with several stacked stator rings.

1 zeigt ein erstes Beispiel eines rotativen Motors 1, der im vorliegenden Fall als Torquemotor ausgebildet ist. Der rotative Motor 1 ist modular aus einer vorgegebenen Anzahl von Linearmotorsegmenten 2 aufgebaut, wobei jedes Linearmotorsegment 2 einen Stator 3 und einen Läufer 4 aufweist. Die Linearmotorsegmente 2 sind im vorliegenden Fall identisch ausgebildet. Bei der Dar stellung gemäß 1 sind die Läufer 4 der beiden vorderen Linearmotorsegmente 2 weggelassen, so dass die zugeordneten Statoren 3 freiliegen und sichtbar sind. Die Statoren 3, die über nicht dargestellte Verbindungselemente verbunden sind, ergänzen sich zu einem Statorring. Von den Läufern 4, die ebenfalls durch Verbindungselemente verbunden sind, führen Verbindungsstreben 5 zu einer ringförmigen Aufnahme 6, durch welche eine nicht dargestellte Welle des rotativen Motors 1 geführt werden kann. Die Läufer 4 bilden eine auf dem Statorring drehbare Läuferanordnung, wobei die Drehung der Läuferanordnung beweglich einer entlang der Welle verlaufenden Drehachse erfolgt. 1 shows a first example of a rotary motor 1 , which is formed in the present case as a torque motor. The rotary engine 1 is modular from a given number of linear motor segments 2 constructed, with each linear motor segment 2 a stator 3 and a runner 4 having. The linear motor segments 2 are identical in the present case. In the Dar position according to 1 are the runners 4 the two front linear motor segments 2 omitted, leaving the associated stators 3 are exposed and visible. The stators 3 , which are connected via connecting elements, not shown, complement each other to a stator. From the runners 4 , which are also connected by connecting elements, lead connecting struts 5 to an annular receptacle 6 , through which a shaft, not shown, of the rotary motor 1 can be performed. The runners 4 form a rotatable on the stator ring rotor assembly, wherein the rotation of the rotor assembly is carried out a movable along the shaft axis of rotation.

Die Statoren 3 und Läufer 4 weisen jeweils eine dem Motorradius, das heißt Radius der Statorringe entsprechende Krümmung auf. Ansonsten entsprechen die Linearmotorsegmente 2 Elementen eines Linearmotors, dessen Funktionsweise in 2 dargestellt ist.The stators 3 and runners 4 each have a the motorcycle, that is radius of the stator corresponding curvature. Otherwise, the linear motor segments correspond 2 Elements of a linear motor, whose operation in 2 is shown.

Der Läuferstrang 7 des Linearmotors besteht aus einer Reihenanordnung von Permanentmagneten 8a, 8b, wobei Permanentmagnete 8a, 8b mit unterschiedlichen Polaritäten alternierend angeordnet sind. Dabei bildet ein Permanentmagnet 8a einen Südpol, ein Permanentmagnet 8b einen Nordpol. Der Statorstrang 9 des Linearmotors weist eine dreiphasige Spulenwicklung auf, wobei die die einzelnen Phasen bildenden Spulen in 2 mit u, v, w gekennzeichnet sind. Die Ströme in den Spulen u, v, w generieren ein sich in der mit F bezeichneten Richtung bewegendes Magnetfeld M, dessen Periodenlänge der Periodenlänge der alternierenden Permanentmagnet-Anordnung des Stators 3 entspricht. Das durch die Spulenströme im Statorstrang 9 generierte Magnetfeld übt auf die Permanentmagnete 8a, 8b des Läuferstrangs 7 Kräfte aus, wodurch sich der Läuferstrang 7 relativ zum Statorstrang 9 bewegt.The runner strand 7 The linear motor consists of a series arrangement of permanent magnets 8a . 8b , where permanent magnets 8a . 8b are arranged alternately with different polarities. This forms a permanent magnet 8a a south pole, a permanent magnet 8b a north pole. The stator strand 9 of the linear motor has a three-phase coil winding, wherein the individual phases forming coils in 2 are marked with u, v, w. The currents in the coils u, v, w generate a moving magnetic field M in the direction denoted by F, whose period length of the period length of the alternating permanent magnet arrangement of the stator 3 equivalent. That by the coil currents in the stator 9 generated magnetic field exerts on the permanent magnets 8a . 8b the runner's line 7 Forces out, thereby getting the runners strand 7 relative to the stator strand 9 emotional.

Der Statorring des rotativen Motors 1 entspricht hinsichtlich seiner Funktion dem Statorstrang 9 des Linearmotors. Die Läuferanordnung des rotativen Motors 1 entspricht hinsichtlich seiner Funktion dem Läuferstrang 7 des Linearmotors.The stator ring of the rotary motor 1 corresponds in terms of its function to the stator 9 of the linear motor. The rotor assembly of the rotary motor 1 corresponds in terms of its function to the runner strand 7 of the linear motor.

Die 3 und 4 zeigen den Aufbau eines Linearmotorsegments 2 des rotativen Motors 1 gemäß 1. Der Stator 3 des Linearmotorsegments 2 weist zwei in axialer Richtung des rotativen Motors 1 orientierte Statorflächen auf. Zur Generierung des wandernden Magnetfelds sind in den den Statorring bildenden Statoren 3 dreiphasige Spulenwicklungen vorgesehen, die in den 3 und 4 nicht gesondert dargestellt sind. Die Spulenanordnungen sind insbesondere als eisenlose Spulen ausgebildet. Besonders vorteilhaft bestehen die Spulen aus Profilkupfer, das heißt Kupfer mit eckigen Querschnitten, damit möglichst geringe Zwischenräume zwischen den Spulen verbleiben, wodurch der Kupferfüllfaktor erhöht wird. Zur Kühlung des Motors können in diese Statoren 3 zusätzlich Wasserkanäle eingearbeitet sein. Jeder Statorfläche liegt eine Reihenanordnung von Permanentmagneten 8a, 8b gegenüber, wobei diese Bestandteil des Läufers 4 sind. Dabei besteht jede Reihenanordnung aus einer alternierenden Folge von Permanentmagneten 8a, 8b unterschiedlicher Polarität. Jede Reihenanordnung von Permanentmagneten 8a, 8b ist einer der Statorflächen in Abstand gegenüberliegend angeordnet.The 3 and 4 show the structure of a linear motor segment 2 of the rotary motor 1 according to 1 , The stator 3 of the linear motor segment 2 has two in the axial direction of the rotary motor 1 oriented stator surfaces. To generate the migrating magnetic field are in the stator ring forming stators 3 three-phase coil windings provided in the 3 and 4 not shown separately. The coil arrangements are in particular designed as ironless coils. Particularly advantageously, the coils of profile copper, that is copper with square cross-sections, so that the smallest possible spaces between the coils remain, whereby the copper filling factor is increased. To cool the engine can in these stators 3 additional water channels must be incorporated. Each stator surface is a series arrangement of permanent magnets 8a . 8b opposite, being this part of the runner 4 are. Each row arrangement consists of an alternating sequence of permanent magnets 8a . 8b different polarity. Any series arrangement of permanent magnets 8a . 8b is one of the stator arranged at a distance opposite.

Wie aus den 3 und 4 ersichtlich, sind die Anordnungen der Permanentmagneten 8a, 8b des Läufers 4 in einer Umgreifung 10 gelagert. Die Umgreifung 10 ist als U-profilförmige Halterung ausgebildet, die in ihrer Längsrichtung einer der Krümmung des Stators 3 entsprechende Krümmung aufweist. Die Umgreifung 10 besteht aus einem magnetisierbaren Werkstoff wie Eisen, so dass die Umgreifung 10 nicht nur eine mechanische Befestigung des Permanentmagnets 8a, 8b bildet, sondern auch ein Schließen des magnetischen Flusses bewirkt.Like from the 3 and 4 can be seen, the arrangements of the permanent magnets 8a . 8b of the runner 4 in a wrap around 10 stored. The encompassing 10 is designed as a U-shaped holder, which in its longitudinal direction of the curvature of the stator 3 has corresponding curvature. The encompassing 10 consists of a magnetizable material such as iron, allowing the clasping 10 not just a mechanical attachment of the permanent magnet 8a . 8b forms, but also causes a closure of the magnetic flux.

Die Umgreifung 10 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass ein hinreichend großer Luftspalt zwischen den Permanentmagneten 8a, 8b des Läufers 4 und dem Stator 3 verbleibt, wodurch Fertigungs- und Montagetoleranzen des Linearmotorsegments 2 aufgefangen werden.The encompassing 10 is preferably dimensioned so that a sufficiently large air gap between the permanent magnets 8a . 8b of the runner 4 and the stator 3 remains, resulting in manufacturing and assembly tolerances of the linear motor segment 2 be caught.

Das mit dem rotativen Motor 1 gemäß 1 generierte Drehmoment kann generell durch eine Vergrößerung der Statorfläche und der Fläche der Permanentmagnete 8a, 8b erhöht werden.That with the rotary engine 1 according to 1 Generated torque can generally be increased by increasing the stator area and the area of the permanent magnets 8a . 8b increase.

Dabei berechnet sich das Drehmoment D des rotativen Motors 1 gemäß der Beziehung D = FLin·nLin·rwobei F_Lin die mit einem Linearmotorsegment 2 erzeugte Kraft, n_Lin die Anzahl der Linearmotorsegmente 2 im rotativen Motor 1 und r der effektive Motorradius ist.In this case, the torque D of the rotary motor is calculated 1 according to the relationship D = F Lin · n Lin · r where F _{Lin is} the one with a linear motor segment 2 generated force, n _{Lin is} the number of linear motor segments 2 in the rotary engine 1 and r is the effective motorcycle radius.

Bei der Ausführungsform des rotativen Motors 1 gemäß den 1, 3, 4 weisen die Statoren 3 und Läufer 4 jeweils die gleiche Länge auf. Die jeweils benachbarten Läufer 4 und auch die jeweils benachbarten Statoren 3 schließen typischerweise nicht nahtlos aneinander an sondern sind durch Lücken getrennt. Da die Läufer 4 dieselbe Länge wie die Statoren 3 aufweisen, kommen bei dieser Konfiguration immer alle Lücken gleichzeitig zur Deckung, was sich in unerwünscht starken Drehmomentschwankungen äußert. Um diesen Störeffekt zu minimieren, werden die Statoren 3 und Läufer 4 vorteilhaft so ausgelegt, dass diese unterschiedliche Längen aufweisen. Insbesondere können die Läufer 4 größere Längen als die Statoren 3 aufweisen.In the embodiment of the rotary motor 1 according to the 1 . 3 . 4 have the stators 3 and runners 4 each the same length. The adjacent runners 4 and also the adjacent stators 3 typically do not seamlessly connect to each other but are separated by gaps. Because the runners 4 the same length as the stators 3 In this configuration, all gaps always coincide, which manifests itself in undesirably strong torque fluctuations. To minimize this disruptive effect, the stators 3 and runners 4 advantageously designed so that they have different lengths. In particular, the runners can 4 longer lengths than the stators 3 exhibit.

Der rotative Motor 1 gemäß 1 kann dahingehend abgewandelt sein, dass die Statorflächen und damit auch die zugeordneten Permanentmagnete 8a, 8b der Läufer 4 nicht in axialer Richtung, sondern in radialer Richtung orientiert sind.The rotary engine 1 according to 1 may be modified to the effect that the stator surfaces and thus also the associated permanent magnets 8a . 8b the runner 4 are not oriented in the axial direction, but in the radial direction.

Bei einer weiteren Abwandlung des rotativen Motors 1 gemäß 1 kann bei jedem n-ten Linearmotorsegment 2 der Läufer 4 weggelassen sein. In diesem Fall sind beim Betrieb des rotativen Motors 1 nicht alle Statoren 3 mit Läufern 4 überdeckt. Die nicht mit Läufern 4 überdeckten Statoren 3 werden mittels einer Steuerschaltung stromlos geschaltet.In another modification of the rotary motor 1 according to 1 can be with every nth linear motor segment 2 the runner 4 be omitted. In this case, when operating the rotary motor 1 not all stators 3 with runners 4 covered. Not with runners 4 covered stators 3 are switched off by means of a control circuit.

Bei einer weiteren Abwandlung des rotativen Motors 1 gemäß 1 können der Motorradius r so groß und die Längsausdehnungen der Linearmotorsegmente 2 relativ hierzu so klein gewählt werden, dass jeweils längs einer Geraden verlaufende Linearmotorsegmente 2, das heißt Linearmotorsegmente 2 ohne Krümmung, eingesetzt werden können.In another modification of the rotary motor 1 according to 1 For example, the motorcycle r can be so large and the longitudinal dimensions of the linear motor segments 2 be chosen so small relative to that each along a straight line extending linear motor segments 2 that is, linear motor segments 2 without curvature, can be used.

Zur Erhöhung des Drehmoments des rotativen Motors 1 kann dieser mehrere konzentrisch angeordnete Statorringe aufweisen. Ein erstes Beispiel hierfür zeigt 5.To increase the torque of the rotary motor 1 this may have a plurality of concentrically arranged stator rings. A first example shows 5 ,

Der rotative Motor 1 gemäß 5 weist drei konzentrisch angeordnete Statorringe auf. Die Statorringe liegen in einer senkrecht zur Drehachse des rotativen Motors 1 orientierten, horizontalen Ebene. Die Radien der Statorringe sind in diesem Fall unterschiedlich. Der innen liegende Statorring weist den kleinsten Radius auf, der außen liegende Statorring weist den größten Radius auf. Die in 5 ohne die zugeordneten Läufer 4 dargestellten Statoren 3 der einzelnen Linearmotorsegmente 2 weisen analog zur Ausführungsform gemäß 1 in axialer Richtung orientierte Statorflächen auf, das heißt die Normalenvektoren der Statorflächen sind senkrecht zur Drehachse des rotativen Moros orientiert. Die Linearmotorsegmente 2 eines Statorrings sind jeweils identisch ausgebildet. Die Läufer 4 der Linearmotorsegmente 2, welche in 5 nicht dargestellt sind, entsprechen in ihrem Aufbau der Ausführungsform gemäß den 3 und 4.The rotary engine 1 according to 5 has three concentrically arranged stator rings. The stator rings lie in a direction perpendicular to the axis of rotation of the rotary motor 1 oriented, horizontal plane. The radii of the stator rings are different in this case. The inner stator ring has the smallest radius, the outer stator ring has the largest radius. In the 5 without the assigned runners 4 illustrated stators 3 the individual linear motor segments 2 have analogous to the embodiment according to 1 oriented in the axial direction stator surfaces, that is, the normal vectors of the stator surfaces are oriented perpendicular to the axis of rotation of the rotary Moros. The linear motor segments 2 a stator are each formed identically. The runners 4 the linear motor segments 2 , what a 5 are not shown correspond in their structure of the embodiment according to the 3 and 4 ,

Das Gesamtdrehmoment D dieses rotativen Motors 1 berechnet sich aus der Summe der Drehmomente D_i der drei ringförmigen Linearmotorsegment-Anordnungen wobei für die einzelnen Drehmomente D_i gilt: Di = FLin,i·nLin,i·ri The total torque D of this rotary motor 1 is calculated from the sum of the torques D _{i of} the three annular linear motor segment arrangements, wherein the following applies to the individual torques D _i : D i = F Lin, i · n Lin, i · r i

Die Radien r_i der ringförmigen Anordnungen sind bei diesem Ausführungsbeispiel unterschiedlich. Prinzipiell kann auch die Anzahl n_Lin,i der Linearmotorsegmente 2 in den ringförmigen Anordnungen unterschiedlich sein. Generell sind auch die in den einzelnen Linearmotorsegmenten 2 der unterschiedlichen Kräfte der Linearmotorsegmente 2, F_Lin,i, unterschiedlich.The radii r _{i of} the annular arrays are different in this embodiment. In principle, the number n _{Lin, i of} the linear motor segments 2 be different in the annular arrangements. In general, those in the individual linear motor segments 2 the different forces of the linear motor segments 2 , F _{Lin, i} , different.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines rotativen Motors 1 mit mehreren konzentrisch angeordneten Statorringen. Die Statorringe sind wieder von Statoren 3 einzelner Linearmotorsegmente 2 gebildet, wobei im vorliegenden Fall die Statorflächen in radialer Richtung orientiert sind, das heißt die Normalenvektoren der Statorflächen verlaufen parallel zur Drehachse des rotativen Motors. Jedem Stator 3 eines Linearmotorsegments 2 ist dabei ein Läufer 4 zugeordnet, wobei die Läufer 4 in 6 nicht dargestellt sind. Der Aufbau der Läufer 4 entspricht dabei wieder dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4. Wie aus 6 ersichtlich, sind drei Statorringe in Abstand übereinander angeordnet. Die Statorringe sind identisch ausgebildet und weisen insbesondere denselben Radius r auf. Die Anzahl n_Lin der Linearmotorsegmente 2 pro Statorring ist ebenfalls identisch. Die Läufer 4 der Linearmotorsegmente 2, die einem Statorring zugeordnet sind, bilden jeweils eine bezüglich der Drehachse des rotativen Motors 1 drehbare Läuferanordnung. 6 shows a further embodiment of a rotary motor 1 with several concentrically arranged stator rings. The stator rings are again from stators 3 individual linear motor segments 2 formed, in the present case, the stator surfaces are oriented in the radial direction, that is, the normal vectors of the stator surfaces are parallel to the axis of rotation of the rotary motor. Every stator 3 a linear motor segment 2 is a runner 4 assigned to the runners 4 in 6 are not shown. The construction of the runners 4 corresponds again to the embodiment according to the 3 and 4 , How out 6 can be seen, three stator rings are arranged one above the other at a distance. The stator rings are identical and in particular have the same radius r. The number n _{Lin of} the linear motor segments 2 per stator ring is also identical. The runners 4 the linear motor segments 2 , which are associated with a stator, respectively form one with respect to the axis of rotation of the rotary motor 1 rotatable rotor arrangement.

Das Gesamtdrehmoment D des rotativen Motors 1 berechnet sich wieder aus der Summe der einzelnen Drehmomente D_i für die einzelnen Statorringe. Da die Anzahl n_Lin,i, die Kräfte F_Lin,i und die Radien r_i für alle Statorringe identisch sind, berechnet sich das Gesamtdrehmoment D gemäß folgender Beziehung D = 3·Di = 3·FLin·nLin·r. The total torque D of the rotary motor 1 is calculated again from the sum of the individual torques D _i for the individual stator rings. Since the numbers n _{Lin, i} , the forces F _{Lin, i} and the radii r _i are identical for all the stator rings, the total torque D is calculated according to the following relationship D = 3 · D i = 3 · F Lin · n Lin · R.

11: Rotativer Motorrotative engine
22: LinearmotorsegmentLinear motor segment
33: Statorstator
44: Läuferrunner
55: Verbindungsstrebeconnecting strut
66: Aufnahmeadmission
77: Läuferstrangrunners train
8a8a: Permanentmagnetpermanent magnet
8b8b: Permanentmagnetpermanent magnet
99: Statorstrangstator phase
1010: Umgreifungencasement
uu: SpuleKitchen sink
vv: SpuleKitchen sink
ww: SpuleKitchen sink

Claims

Rotary motor ( 1 ) with at least one stator ring having a predetermined radius, characterized in that the motor consists of individual linear motor segments ( 2 ), wherein the linear motor segments ( 2 ) Stators ( 3 ), which complement each other to the stator ring, and wherein runners ( 4 ) as further components of linear motor segments ( 2 ) form a rotor assembly rotatable on the stator ring.

Rotary motor according to claim 1, characterized in that it has a number n (n ≥ 2) of stators ( 3 ) and a number m (m ≥ 1) of runners ( 4 ), wherein the numbers n and m may be the same or different.

Rotary motor according to claim 1, characterized in that the stators ( 3 ) on the one hand and the runners ( 4 On the other hand, have the same or different lengths.

Rotary motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stators ( 3 ) and / or runners ( 4 ) have a curvature corresponding to the radius of the stator ring.

Rotary motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that at a sufficiently large radius of the stator ring, the stators ( 3 ) and / or runners ( 4 ) have no curvature.

Rotary motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that adjacent stators ( 3 ) are each connectable by connecting elements.

Rotary motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that adjacent runners ( 4 ) are each connectable by connecting elements.

Rotary motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that each runner ( 4 ) at least one series arrangement with permanent magnets ( 8a . 8b ) of alternating polarity, and that each stator ( 3 ) has an arrangement of coils in which a moving magnetic field having a pole spacing of the permanent magnets ( 8a . 8b ) corresponding period length can be generated.

Rotary engine according to claim 8, characterized in that each runner ( 4 ) two on both sides of a stator ( 3 ) arranged array of permanent magnets ( 8a . 8b ), wherein each row arrangement is spaced from a stator face.

Rotary motor according to claim 9, characterized in that the two series arrangements of permanent magnets ( 8a . 8b ) of a runner ( 4 ) in a stator ( 3 ) encompassing clasping ( 10 ), the encasement ( 10 ) consists of a magnetizable material.

Rotary motor according to claim 10, characterized in that the clasping ( 10 ) is formed by a U-shaped holder.

Rotary motor according to one of claims 8 to 11, characterized in that the coil arrangements of the stators ( 3 ) consist of ironless coils.

Rotary motor according to one of claims 8 to 11, characterized in that the coils of the stators ( 3 ) are wound from profile copper.

Rotary motor according to one of claims 1 to 13, characterized in that it is a torque motor.

Rotary motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is designed as a reluctance motor whose rotor ( 4 ) consist of mangetisierbarem material.

Rotary motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is designed as an asynchronous motor, wherein by means of the stators ( 3 ) Eddy currents in the runners ( 4 ) inducing a magnetic field in the runners ( 4 ) produce.

Rotary engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the runners ( 4 ) Coils are provided for generating a magnetic field.

Rotary motor according to claim 17, characterized in that the energy supply to the coils of the rotor ( 4 ) contactless or via slip ring contacts.

Rotary motor according to one of claims 1 to 18, characterized in that the stators ( 3 ) are individually controlled with separate inverters or converters.

Rotary motor according to claim 19, characterized in that in case of failure of individual inverters or inverters these from the stators ( 3 ) are separable, and that the motor operation is maintained over the still intact inverter or inverter.

Rotary motor according to one of claims 1 to 20, characterized in that this several concentric with respect to a Has arranged axis of rotation stator rings, which each have a rotor assembly assigned.

Rotary motor according to claim 21, characterized in that the stator surfaces of the stators ( 3 ) are oriented in the axial direction, and that the individual stator rings are arranged in a plane oriented perpendicular to the axis of rotation.

Rotary motor according to claim 21, characterized that the stator surfaces are oriented in the radial direction, and that the individual stator rings in the axial direction one above the other which are arranged at a distance from each other.