DE2803474A1

DE2803474A1 - Vorrichtung mit einem ringfoermigen rotor

Info

Publication number: DE2803474A1
Application number: DE19782803474
Authority: DE
Inventors: Guenter Ing Grad Innerhofer; Dieter Ing Grad Rapp; Rainer Dipl Ing Sindlinger
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1979-08-02

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäß OberbegrlIr des -eLe rL
Patentanspruchs auf eine aus der DT-PS 22 10 995 bekanntgewordene Vorrichtung, welche einen mit Dauermagneten versehenen ringförmigen Rotor enthält, wobei der Rotor durch entsprechende Ansteuerung der Ströme in Stætonvicklungen magnetisch gelagert wird und ein Antriebs-Drehmoment um die Drehachse erhält. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise zur Energiespeicherung oder zur Stabilisierung von Satelliten oder Raumfahrzeugen zum Einsatz gelangen, wobei ein großes Verhältnis von Rotorträgheitsmoment zum Gesamtgewicht angestrebt wird. Es besteht die Forderung nach einer hohen Steifikgiet sowie einer möglichst geringen Dehnung des Rotors sowohl im Hinblick auf hohe Drehzahlen als auch auf Temperaturänderungen im Weltraum. Weiterhin wird eine geringe Leistungsaufnahme der Vorrichtung gefordert, wobei insbesondere bei Verschwenkungen des Rotors um die zur Drehachse orthogonalen Achsen eine ausreichende Tragfähigkeit der magnetischen Lagerung gewährleistet werden muß. Darüber hinaus müssen in der Raumfahrttechnik insbesondere ein geringer Raum- und Gewichtsbedarf sowie eine hohe Funktionssicherheit der Vorrichtung erzielt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einem geringen konstruktiven Aufwand eine relativ leicht herstellbare Vorrichtung zu schaffen, welche die genannten Forderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des ersten Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau, hohen Wirkungsgrad und ein günstiges Verhältnis von Rotor-Trägheitsmoment zu Rotorgewicht und zum Gesamtgewicht aus. Aufgrund der sphärischen oder polygonartigen Ausbildung der Oberflächen des Stators und Rotors bzw. der Wicklungen und der Dauermagnete und damit auch der Luftspalte zwischen Rotor und Stator können diese Luftspalte sehr klein dimensioniert werden, ohne daß bei Verschwenkungen des Rotors dieser mit dem Stator in Berührung gelangt.
Von besonderer Bedeutung ist der Aufbau des Rotors aus einem Ring aus weichmagnetischem Material, welcher mit einem Faser- bzw. Verbundwerkstoff umgeben ist, da somit einerseits ein guter magnetischer Rückschluß für die Dauermagnete vorhanden ist und andererseits optimale mechanische Eigenschaften hinsichtlich drehzahl- und/oder temperaturbedingten Dehnungen erreicht werden. Durch diesen Aufbau des Rotors werden zudem eine hohe mechanische Steifigkeit und ein hohes Trägheitsmoment bei niedrigem Gewicht erzielt.
Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, den Rotorring mit u-förmigem Profil auszubilden, um eine hohe Steifigkeit des Rotors bezüglich radialen Dehnungen sowie Torsion bei nur unwesentlich erhöhtem Gewicht zu erzielen und mit den erforderlichen Lagesensoren die jeweilige Rotor-Lage -axial, radial, verkippt - zu sensieren. Bei der Auslegung des Faserwerkstoffes wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß dessen Elastizitätsmodul etwa doppelt so groß ist wie von Stahl, aus welchem der Rotorring bevorzugt hergestellt ist, während für die Dichte nur ca. 1/5 des Wertes von Stahl angesetzt werden kann, so daß mit wesentlich geringerer Masse eine hohe Steifigkeit erreicht wird. Es werden bevorzugt Kohlenstoffasern vorgesehen, welche mit einem Gießharz zu einem Verbundwerkstoff verarbeitet werden, wobei vorteilhaft Epoxydharze verwendet werden. Derartige Faserwerkstoffe werden in sogenannten Rovings oder Bündeln aus Einzelfasern zusammengefaßt, in einem Harz getränkt und garnartig verarbeitet, indem sie auf den Rotorring aufgewickelt werden. Es hat sich herausgestellt, daß für die mit Harz vergossenen Faserwerkstoffe das Dehnungsverhalten maßgeblich von dem Faserorientierungswinkel zur Radialebene abhängt. Daher wird der Faserprerkstoff bevorzugt in mehreren Wickelschichten auf den Rotorring aufgebracht, wobei die Faserorientierungswinkel der verschiedenen Schichten verschieden sein können und auf das Dehnungsverhalten des Rotorringes abgestimmt werden können.
Der Faser- bzw. Verbundwerkstoff weist bevorzugt am Trägheitsmoment des Rotors einen Anteil von über 25 % auf, wobei die Ausbildung als Vollkörper üblich ist, jedoch als Hohlkastenprofil besonders günstig ist. Durch die vorgeschlagene Kombination eines Rotorringes aus Stahl mit dem genannten Verbundwerkstoff ergibt sich ein sehr gutes Dämpfungsverhalten des Rotors, wobei die Eigenfrequenzen erhöht werden und eine ungehinderte, unzuläßliche Dehnung des Rotorringes bei hohen Drehzahlen eingegrenzt wird.
Für die magnetische Lagerung werden auf der Innenfläche des Rotors bevorzugt zwei Dauermagnetringe vorgesehen, welche gegebenenfalls aus Segmenten zusammengesetzt sind und im wesentlichen in radialer Richtung magnetisiert sind.
Die Dauermagnetringe weisen an den Oberflächen un-terschiedliche Polaritäten auf und sind in axialer Richtung entsprechend dem geforderten Rotor-Verschwenkungswinkel sowie einer Tragfähigkeits-Optimierungsrechnung in einem Abstand zueinander angeordnet. Auf dem im Querschnitt durch die 11doppeltorbogenförmige" Gestaltung hochfest und hochsteif ausgelegten Stator sind mehrere Wicklungen im Bereich der magnetischen Feldlinien der Dauermagnetringe angeordnet und zwar separate Wicklungen zur Erzeugung von radialen bzw.
axialen Kräften auf den Rotor. Es sind bevorzugt vier Wicklungen, welche sich etwa über 900 am Statorumfang erstrekken und deren Wicklungsstränge sich in der Mitte der Dauermagnetringe befinden auf dem Stator angeordnet, so daß durch gegensinniges Ansteuern von diametral gegenüberliegenden Wicklungen Kippmomente zum Verschwenken des Rotors um die zur Drehachse orthogonalen Achsen erzeugt werden können. Die axiale Breite der Dauermagnetringe und der genannten Wicklungsstränge ist derart dimensioniert, daß für den geforderten Verschwenkungswinkel die Wicklung s stränge vosnviegend im Bereich der radial gerichteten Feldlinien sich befinden.
Auf dem Rotor sind weiterhin eine Anzahl radial magnetisierter Dauermagnete mit in Umfangsrichtung abwechselnder Polarität angeordnet, welchen auf dem Stator bevorzugt eine mehrphasige Wicklung zugeordnet ist. Die Wicklungsströme werden bevorzugt nach Art einer bürstenlosen Gleichstrommaschine gesteuert, wobei sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb gefahren werden kann.
Zur Reduzierung von Wirbelstromverlusten, bedingt durch das umlaufende Rotormagnetfeld, wird die Statorwicklung bevorzugt aus mehreren isolierten und miteinander verdrillten Einzeldrähten (sog. HF-Litze) hergestellt. Sämtliche Wicklungen sind in vorteilhafter Weise auf einem eisenlosen Statorring angeordnet, welcher durch die Doppeltorbogengestaut und geeignete Gewebe/Faden-Kombination ebenfalls aus einem Verbundwerkstoff hergestellt ist und somit eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aufweist. Schließlich bietet die Anordnung der Elektronik-Leiterplatten innerhalb des Statorringes den nicht zu vernachlässigenden Vorteil eines geringen Raumbedarfs sowie kurzer elektrischer Verbindungen zu den genannten Wicklungen. An dem Statorring sind weiterhin zwei Seitenflansche angeordnet, welche sowohl als mechanisches und elektrisches Interface als auch zur guten Wärmeableitung sowie als Träger der Lagesensoren und der Notlagerungen dienen und bevorzugt aus einem leichten Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sind. Bezüglich der Wärmeableitung ist es von Vorteil, die Leiterplatten mit Leistungebauteilen mit den Seitenflanschen zu verbinden. In den Seitenflanschen sind weiterhin Notlaufflächen mit Winkelprofil vorgesehen, so daß eine Berührung bzw. Beschädigung der Dauermagnete und Wicklungen nicht möglich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es ist ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, enthaltend einen ringförmigen Rotor 1, welcher einen u-förmigen Ring 2 aus Stahl mit im wesentlichen radial gerichteten Schenkeln 3 aufweist. Der ungeteilte Rotor 1 ist bezüglich eines Stators 5 um die Drehachse 6 drehbar angeordnet. Der Rotorring 2 ist mit einem Faserwerkstoff 7, insbesondere aus Kohlenstoff- oder Aramidtfasern umwickelt, welche mit einem Epoxydharz vergossen sind, so daß ein Hoclimodul Verbundwerkstoff entsteht. Der Faserwerkstoff ist in mehreren Lagen auf den Rotorring 2 aufgebracht, wobei die zu sogenannten Rovings zusammengefaßten Einzelfasern parallel oder unter vorgegebenen Winkeln zur Radialebene orientiert sind. Dieser Faserorientierungswinkel ist auf das drehzahl- und temperaturbedingte Dehnungsverhalten des Rotorrings 2 abgestimmt, so daß eine geringe und weitgehend gleichmäßige Dehnung des Rotors 1 erreich-t wird.
Der Anteil des Verbundwerkstoffes am Trägheitsmoment des Rotors 1 beträgt wenigstens 25 ZD. Durch Vergrößerung des Rotordurchmessers kann dieser Anteil vergrößert werden, während das Gesamtgewicht im geringeren Maße anwächst. Dadurch kann das Trägheitsmoment des Rotors an verschiedene Anforderungen angepaßt werden. Ebenso kann der Verbundwerkstoff mit einem Hohl1asteWrofIl - durch die gestrichelten Linien dargestellt - ausgebildet werden, damit bei niedrigem Gewich-t ein hohes Trägheitsmoment und eine hohe Steifigkeit erreicht wird. Die Innenfläche 10 des Rotorringes 2 weist bezüglich der Drehachse 6 eine polygonartige Kontur auf. Auf die Innenfläche 10 sind zwei Dauermagnetringe 8, 9, welche im wesentlichen radial magnetisiert sind und unterschiedliche Polaritäten aufweisen, mittels eines Klebeharzes aufgeklebt. Der Rotorring 2 dient als magnetischer Rückschluß, wobei dessen Wandstärke vor allem entsprechend der Sättigungsinduktion des verwendeten Stahl-Werkstoffes sowie der magnetischen Feldliniendichte dimensioniert ist.
Die axiale Breite des Rotors wird nur so groß dimensioniert, wie durch Optimierungsrechnungen der Magnetkreise für Lagerung und Antrieb entsprechende Breiten für die Dauermagnete 8, 9, 30 sowie die Wicklungen 17, 18, 19, 31 erforderlich sind. Damit wird erreicht, daß der Rest des benötigten Trägheitsmoments durch die Festlegung des Rotoraußendurchmessers und somit im wesentlichen durch den Faserwerkstoff 7 erzielt wird.
Der Stator 5 enthält einen Ring 12 aus einem ebenfalls gewickelten und mit Epoxydharz vergossenen Faserwerkstoff.
Der Statorring 12 enthält ähnlich wie der Rotor eine Faserring-Umfangswicklung 12a, welche in eine kastenprofilförmige Fasergewebeanordnung 12b eingelegt ist sowie eine ringförmige Fasergewebeanordnung 12c, wobei zur Verbindung ein Epoxydharz vorgesehen ist. Die Fasergewebeanordnung 12b weist eine diagonale Faserorientierung auf, während die Faserwicklung 12a umfungsorientiert ist. Hierdurch wird bei kleinem Statorgewicht eine hohe Steifigkeit des Stators erreicht und es können hohe Belastungskräfte übertragen werden. Die Innenfläche des Statorrlnges enthält zwei ringförmige Ausnehmungen 37, 38, so daß er im radialen Querschnitt eine doppeltorbogenförmige Gestalt aufweist. Somit ergibt sich einerseits eine sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit und andererseits die Möglichkeit, an der Versteifungsrippe bzw. den Steg 25 Leiterplatten 27 anzuordnen. An den Stirnflächen des Statorringes 12 sind zwei ringförmige Seitenflansche 13, 14, vorzugsweiseaus Aluminium, angeordnet. In einer Umfangsnut 15 des Statorringes 12 sind jeweils vier Wicklungen 17, 18, 19 angeordnet, welche sich jeweils in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 90° erstrecken, so daß insgesamt zwölf derartige Wicklungen vorhanden sind. Die den Dauermagnetringen 8, 9 zugekehrten Oberflächen der Wicklungen 17, 18, 19 weisen eine im wesentlichen sphärische Kontur auf, so daß bei Verschwenkungen des Rotors die Weiten der annähernd sphärischen Luftspalte zwischen Wicklungen und Dauermagneten praktisch unverändert bleiben. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Stränge der Wicklung 17 befinden sich etwa in der Mitte der Dauermietringe 8, 9, d.h., in Bereichen mit im wesentlichen radial gerichteten Feldlinien. Wird die Wicklung 17 von Strom durchflossen, so wird auf dem Rotor 1 eine axiale Kraftkomponente wirksam. Werden diametral gegenüberliegende Wicklungen 17 von Strömen entgegengesetzter Richtung durchflossen, so ergibt sich ein Drehmoment zur Verschwenkung des Rotors um die zur Drehachse 6 orthogonalen Achsen. An den Grenzen der genannten Winkelbereiche von 90° sind jeweils Wickelköpfe 20 der Wicklungen 17 in Ausnehmungen 21 des Statorringes 12 eingelegt. Die Wicklungen 18 bzw. 19 sind den Magnetringen 8 bzw. 9 zugeordnet und zwar derart, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Wicklungsstränge sich in Bereichen befinden, in welchen die magnetischen Feldlinien im wesentlichen axial verlaufen. Die Ströme in den Wicklungen 18, 19 bcirken somit radiale T<raftkomponenten auf den Motor 1. Die Ansteuerung der Wicklungen 17, 18, 19 erfolgt in Abhängigkeit der Signale von vorzugsweise induktiven Lagesensoren 24 über eine Regelelektronik, welche auf den ring- oder scheibenförmigen Leiterplatten 26 und/oder 27 innerhalb des Statorringes 12 angeordnet sind.
Der Statorring 12 enthält in der Mitte eine umlaufende mechanische Versteifungsrippe bzw. Steg 25 zur Befestigung der weiteren Leiterplatten 27. Die Leiterplatten 26 en>-halten vor allem elektronische Leistungsbauteile, vrie zum Beispiel Leistungstransistoren und sind zwecks guter Wärmeableitung auf den Seitenflanschen 13, 14 befestigt.
Auf den Seitenflanschen 13, 14 sind eine Anzahl von vorzugsweise induktiven, kapazitiven oder optischem Lagesensoren 24 derart angeordnet, daß sie den axialen bzw. radialen Stirnflächen 29 der Schenkel 3 vom Rotorring 2 gegenüber liegen. Derartige Sensoren eind bezüglich des Rotors 1 rückwlrkungsfrei und erzeugen elektrische Signale bei Annäherung der Stirnflächen 29 der genannten Schenkel 3 des Stahl-Rotorringes 2. Durch geeignete, hier nicht zu erläuternde elektrische Verknüpfungen der verschiedenen Sensoren 24 werden somit Signale entsprechend der radialen oder axialen Lage bzw. Verschwenkungen des Rotors gewonnen.
Mittels dieser Signale werden über die genannte Regelelektronik die Wicklungen 17, 18, 19 angesteuert und damit Reaktionskräfte und -momente auf den Rotor 1 ausgeübt.
Auf der Innenfläche 10 des Rotorringes 2 sind in Umfangsrichtung eine Anzahl radial magnetisierter Dauermagnete 30 mit abwechselnder Polarität angeordnet. Die Oberflächen der Dauermagnete 30 bilden eine etwa zylindrische oder gegebenenfalls konische bzw. polygone MantelflächeS deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Oberflächen von den Wicklungssträngen 17, welche dem mittleren Dauermagnetring 9 gegenüber liegen. Aufgrund dieser Dimensionierung ist es möglich, den Rotor 1 aus einem Stück zu fertigen und anschließend auf den ungeteilten Statorring 12 aufzuschieben. Dadurch entfallen Montagetoleranzen, die bei einer geteilten Statorausführung zwangsläufig wären und das Funktionsverhalten des Geräts beeinträchtigen. Auf dem Statorring ist den Dauermagneten 30 eine mehrphasige Wicklung 31 zugeordnet, welche nach Art einer bürstenlosen Gleichstrommaschine angesteuert wird und aus HF-Litze hergestellt ist. Eine derartige Maschine kann sowohl als Motor zur Erzeugung eines Antriebsmoments für den Rotor als auch als Generator zur Umwandlung der Energie des sich drehenden Rotors in elektrische Energie oder zur Erzeugung eines Bremsmoments betrieben werden. Die Ansteuerelektronik für die Wicklungen 31 ist ebenfalls auf einer der Leiterplatten 26, 27 im Inneren des Statorringes 12 angeordnet.
Auf den Seitenflanschen 13, 14 sind Ringe bzw. Ringteile 33 mit Winkelprofil vorgesehen und zwar derart, daß sie den Kanten 34 des u-förmigen Rotorringes 2 gegenüber liegen.
Die Luftspalte zwischen Rotorring 2 und den Ringteilen 33 sind so dimensioniert, daß bei Berührung von Rotorring und Ringteilen 33 die Magnete 8, 9 und 30 die zugeordneten Wicklungen gerade nicht berühren können und daß andererseits der geforderte Verschwenkwinkel des Rotors ohne Berührung jedoch ermöglicht wird. Die genannten Ringteile 33 stellen somit mechanische Begrenzungen dar und dienen gleichzeitig als mechanische Notlauflagerungen für die Anlauf/Auslaufphase des Rotors 1 oder bei Störungen der magnetischen Lagerungen.

Claims

Vorrichtung mit einen ringförraigen Rotor Patentansprüche 1. Vorrichtung mit einem ringförmigen Rotor, enthaltend einer elektrischen Antrieb und eine berührungsfreie magnetische Lagerung, wobei auf dem insbesondere verschwenkbaren Rotor Dauermagnete angeordnet sind und diesen auf einem Stator Wicklungen von Antrieb und magnetiseher Lagerung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, -da(3 die Wicklungen (17, 18, 19, 31) des Stators (5) mnd/oder die gegenüberliegenden Oberflächen des Rotors (1) und/oder der Dauermagnete (8, 9, 30) im wesentlichen eine sphari.sche oder polygonartige Kontur aufweisen, daß der Rotor (1) einen weichmagnetischen Ring (2) enthält, auf welchem die Dauermagnete (87 9, 30) angeordnet sind und welche mit einen Faserwerkstoff (7) turwickelt ist.
Patentansprüche 2. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus Stahl hergestellte Rotorring (2) ein im wesentlichen u-förmiges Profil aufweist und daß zwischen den im wesentlichen radial gerichteten Scnenkeln (3) des Rotorrixlges 2) der Faserwerkstoff eingelegt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotorring (2) ein Hochmodul-Verbundwerkstoff, bestehend aus dem Paserrerkstoif und einem Gießharz, insbesondere Epoxydharz, angeordne-t ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserwerkstoff Kohlen stoffasern vorgesehen sind, welche ein großes Verh.nltnis von Elastin -tltsmodul zur Dichte - große Heißlänge - aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserwerkstoff aus Bündeln mehrerer Einzelfasern besteht, welche in mehreren Lagen auf dem Rotorring (2) aufgewickelt sind, wobei die Bündel zur Radialebene einen positiven und/ oder negativen Orientierungswinkel zwischen 0 und + 900 aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Faser- oder Verbundwerkstoff ein Hohlkastenprofil aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeIchnet, dat die axiale Breite des Rotors (1) nur so groß ist, wie durch Optimierungsrechnungen Patentansprüche für die Dauermagnete (8, 9, 30) und Wicklungen (17, 18, 19, 31) erforderlich ist, und daß der Rest des erforderlichen Trägheitsmomentes durch die Festlegung des Außendurchmessers des Rotors erzielt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil der Dauermagnete (8, 9, 30) und des Rotorringes (2) am Gesamtgewicht des Rotors (1) nur so groß ist, wie durch die Rechnungen erforderlich.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (3) des Rotorringes (2) in axialer Richtung nur so breit sind, wie es im Hinblick auf die Torsionssteifigkeit und/oder für die Funktion von Lagesensoren (24) erforderlich ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An-teil des Faser-oder Verbundwerkstoffes am Trägheitsmoment des Rotors wenigstens 25 4jo beträgt.
11. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem vorzugsweise aus Stahl hergestellten Rotorring (2) wenigstens zwei im wesentlichen radial magnetisierte Dauermagnetringe (8, 9) mit unterschiedlicher Magnebisierungsrichtung angeordnet sind und daß den Dauermagnetringen (8, 9) auf dem Stator gegenüberliegend die Wicklungen (17, 18, 19) unter Bildung eines sphärischen oder polygonartigen Luft spaltes angeordnet sind.
Patentansprüche 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotorring (2) eine Anzahl im wesentlichen radial magnetisierter Dauermagnete (30) mit in Umfangsrichtung wechselnder Polarisierungsrichtung angeordnet sind und daß diesen auf dem Stator (5) gegenüberliegend die elektrische Antriebswicklung (31) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswicklung (31) mehrphasig und im wesentlichen eisenlos ausgebildet ist und/oder aus mehreren voneinander isolierten Einzeldrähten (sog.

HF-Litze) aufgebaut ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Dauermagnete (30) des Antriebmotors und ein Dauermagnetring (9) im wesentlichen auf dem gleichen Durchmesser angeordnet sind und der oder die weiteren Dauermagnetringe (8) einen geringeren Durchmesser aufweisen.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da) an der Innenfläche (10) des Rotorringes (2) zwei Ringnuten zur Aufnahme von Auswuchtgewichten (36) vorhanden sind.
16. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (5) einen Ring (12) enthält, auf welchem die Wicklungen (17, 18, 19, 31) angeordnet sind und daß innerhalb des Ringes (12) Leiterplatten (26, 27) mit der Elektronik zur Ansteuerung der Wicklungen arsgeordnet sind.
Patent ansprüche 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (5) oder der Ring (12) an der Innenfläche wenigstens zwei ringförmige Ausneneungen (37, 38) aufweist bzw. im radialen Querschnitt eine doppeltorbogenförmige Gestalt aufweist, so daß bei kleinem Gewicht eine hohe Steifigkeit und Festigkeit erreicht wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Statorring (12) aus einem Hochmodul-Verbundwerkstoff hergestellt ist, enthaltend eine Kombination aus einer Faserring-Umfangswicklung (12 a), eine diese umschließende kastenprofilförmige Fasergewebeanordnung (12 b) und/oder eine ringförmige Fasergewebeanordnung (12 c), welche gemeinsam mit einem Harz verbunden sind.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichm.et, daß der Stator (5) mit den Wicklungen (17, 18, 19, 31) und die Dauermagnete (8, 9, 30) des Rotors (1) eine derartige Gestalt aufweisen, daß beim Zusammenbau von Rotor (1) und Stator (5) der Rotor (1) über den ungeteilten und mit den Wicklungen versehenen Statorring (12) geschoben wird, wobei die Luftspalte zwischen Dauermagneten und Wicklungen möglichst klein sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (12) aus einem Verbundwerkstoff, bestehend aus einem mit Gießharz vergossenen Faserçverkstoff, hergestellt ist.
Patentansprüche 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß an den ringförmigen Seitenflächen des Statorringes (12) ringförmige Seitenflansche (13, 14) angeordnet sind, welche vorzugsweise aus Metall hergestellt sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflansche (13, 14) aus einem leichten Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sind, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (5) ein u-förmiges Profil aufweist und daß zwischen den durch die Seitenflansche (13, 14) gebildeten Schenkeln der Rotor (1) angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflansche (13, 14) ring- bzw. ringsegmentförmige Notlaufflächen (33) für den Rotor (1) enthalten.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlaufflächen (33) ein Winkelprofil aufweisen und gegenüber den seitlichen und/oder inneren Kanten (34) des Rotorringes (2) angeordnet sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Seitenflanschen (13, 14) Sensoren (24) zur Erfassung der axialen und radialen sowie winkelverschwenkten Stellung des Rotors (i) angeordnet sind.
Patentansprüche 27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (24) gegenüber den in radialer und axialer Richtung außen liegenden Stirnflächen (29) der Schenkel (3) des Rotorringes (2) angeordnet sind.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Dauermagnetringen (8, 9) gegenüberliegend auf dem Stator (5) vier Wicklungen (17) zur Erzeugung von axialen Kräften vorgesehen sind> daß sich die Wicklungen (17) jeweils in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 900 erstrecken und daß sich die Wicklungsstränge etwa in der Mitte der Dauermagnetringe (8, 9) befinden.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß jedem der Dauermagnetringe (8, 9) gegenüberliegend auf dem Stator (5) vorzugsweise vier Wicklungen (18, 19) zur Erzeugung von radialen Kräften vorgesehen sind, daß sich die Wicklungen (i8, 19) jeweils in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 90° erstrecken und daß die Kanten der Dauermagnetringe (8, 9) etwa in der Mitte der in Umfangerichtung verlaufenden Wicklungsstränge der Wicklungen (18, 19) sich befinden.
30. Vorrichtung nach den Anspnichen 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (17, 18, 19) in eine Umfangsnut (15) des Statorringes (12) eingelegt sind, daß im Bereich der Wicklungen kein ferromagnetisches oder elektrisch leitendes Material vorhanden ist und daß in axialer Richtung zwischen den Strängen der Wicklungen (18, 19) die Stränge der Wicklungen (17) angeordnet sind.