EP1861911A1 - Electric induction machine - Google Patents

Electric induction machine

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Publication number
EP1861911A1
EP1861911A1 EP06707354A EP06707354A EP1861911A1 EP 1861911 A1 EP1861911 A1 EP 1861911A1 EP 06707354 A EP06707354 A EP 06707354A EP 06707354 A EP06707354 A EP 06707354A EP 1861911 A1 EP1861911 A1 EP 1861911A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
stator
induction machine
yoke
electric induction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06707354A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Kaehler
Stefan Steinbock
Ingolf GRÖNING
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1861911A1 publication Critical patent/EP1861911A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/1004—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with pulleys
    • H02K7/1008—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with pulleys structurally associated with the machine rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the invention relates to an electric induction machine with a stator acted upon by an electromagnetic rotating field, which has a yoke with yoke teeth with at least partially circumferential grooves, in which a magnetic field generating windings are arranged, and a rotor rotatable about an axis with permanent magnets, the stator is circumferentially separated by an air gap, wherein the rotor is fixedly connected to a pulley.
  • Such electric induction machines are used in a variety of drive concepts.
  • elevator drives in particular, flat electric motors are often used.
  • Such an electric motor is known for example from EP 1394096 Al.
  • the document describes an electric motor, which is designed as a flat, disk-shaped drive for a lift, wherein the rotor, or rotor called integrally connected to a pulley designed as a pulley for driving cables and / or belts.
  • the rotor is designed as a flat rim and has permanent magnets on the outside.
  • the housing of the electric motor, which forms the stator, or stator, is formed in such a way that it essentially encloses the rotor from one side.
  • the permanent magnet of the rotor opposite, a yoke is arranged with windings.
  • the pulley has a relation to the diameter of the rotor smaller diameter. This allows a particularly high-torque drive.
  • a rotary encoder and an electric brake can be arranged without these protrude beyond the outer contour of the drive machine.
  • a drive pulley lift which comprises a traction sheave, which cooperates with the elevator cables and whose diameter is also smaller than the diameter of the stator or the rotor.
  • an electric motor for such drives should provide a constant torque at all times. Only then is the carriage carried out without jerking and shock-like tensile forces in the elevator ropes can be avoided.
  • the torque ripple is a measure of how much the torque of the induction machine deviates at a time from the average torque of the engine. Usually, the torque ripple is given in relation to the mean torque of the electric motor as a function of the rotor angle. If a motor has too high a torque ripple, it is no longer possible to approach a desired rotor position exactly.
  • an electric motor should have a low stray inductance and no high saturation behavior.
  • a low stray inductance can be realized in particular by the greatest possible distance of the yoke teeth in the stator. This results from the fact that the flooding behavior depends on the motor geometry and the arrangement of the coils.
  • a low leakage inductance results in a low saturation behavior of the motor, which in turn opens up a high maximum speed and thus with respect to the rotational speed a broad field of application.
  • EP 1315274 A1 describes a stator whose yoke teeth or tooth modules (a plurality of directly adjacent yoke teeth) are wound with coils in such a way that directly adjacent elements have a different magnetic field polarity when current flows through Yoke teeth or the number of modules is exactly twice the number of current phases used for the motor.
  • a disadvantage of this engine is its high saturation behavior.
  • a further disadvantage is that in known electric motors, the scalability of the power / torque is only possible by increasing the diameter, as is documented, for example, in WO 1998032684 Al.
  • each module comprises a number of at least one yoke tooth and wherein - in a possibly If the ratio of pole pitch of the rotor to slot pitch of the stator of 9 / S is present, then directly adjacent yoke teeth of a module have an opposite magnetic field polarity.
  • the magnetic field is formed in the air gap in the radial direction to the axis, whereby bearings are loaded only with radial forces. Axial forces on the bearings are thereby largely avoided.
  • the rotor of the electrical induction machine is designed as an external rotor, relatively compact drives with high torque and, if required, high speed can be realized.
  • a particularly space-saving embodiment is achieved when the stand has a round circumferential recess in which the windings are taken with laminated core and the permanent magnets with rotor yoke of the rotor.
  • the windings in directly adjacent yoke teeth of two modules are designed in a same direction of rotation.
  • the yoke teeth have pole shoes which at least partially close the grooves located between the yoke teeth on the side of the air gap, a substantially sinusoidal profile of the induced voltage results, which reduces the leakage inductance.
  • the ratio of a pole pitch of the rotor to a slot pitch of the stator 9/10 or 9/8, 6/5 or 6/7 or 3/4 is questioned, each module in the
  • 3/4 comprises at least one yoke tooth.
  • a particularly flat construction can be achieved if the rotor has a recess for spacing the rotor from the yoke and the windings and fastening the yoke to the stator.
  • the stator has a recess for spacing the stator from fastening elements of the pulley on the rotor.
  • an encoder is arranged on the induction machine to transmit the current rotor position to the controller.
  • a projection is arranged on a concentric to the pulley or counter-disc circular path whose radius is greater than the radius of the disc. This prevents a rope or belt from slipping off the discs. This type of protection can be done either for the pulley or for the counter-disc or for both discs simultaneously by means of one or more projections.
  • the rotary electric machine is designed so that the stator / stator from a motor housing side, preferably the mounting side (motor back), i. that side which also serves for fastening the motor to a carrier, and is at least partially enclosed by the rotor / rotor, then an embodiment with particularly easily accessible interior can be realized.
  • the drive-side components rotor (rotor) / stator (stator) are arranged on the rear side and the pulley discs on the front side. In order to reach the pulleys, the stator / stator and the rotor / rotor need not be disassembled.
  • the drive-side components remain unaffected when changing mechanical 'components, which are arranged in front of the drive-side components.
  • the motor housing comprises a detachable cover, so you can easily protect the engine compartment from external influences and it remains accessible.
  • the housing rear side encompassing the rotor / rotor is designed such that it simultaneously serves for fastening the overall arrangement to a carrier, wherein the cover according to the invention is arranged on the opposite side of the housing. If the rear of the housing is mounted, for example, on the wall of an elevator shaft, a mechanic can always obtain access to the interior of the engine, in particular to the pulleys, during maintenance work or assembly work at any time by removing the front cover, thus shaft side.
  • the rotor is constructed of several identical rings.
  • an electric induction machine for driving an elevator
  • it is possible to use particularly flat drive concepts can be realized with which one or more ropes and / or belts can be driven, which brings advantages especially in elevator shafts with low cross-section.
  • scalable, high-torque elevator drives with simultaneously low torque ripple can thus be realized. Same advantages apply to escalator drives.
  • a method for assembling / disassembling a power transmission means, in particular a cable or a belt, in a rotary electric machine according to claims 17, comprises a first step in which the cover is released, a second step in which the force transmission means is removed / attached and a third step, in which the cover is arranged again.
  • FIG. 1 shows a rotary electric machine for an elevator drive in the sectional view
  • Figure 2 shows a schematic representation of an embodiment of a yoke in the end view
  • FIG. 3 is a schematic representation of an embodiment variant of the yoke with yoke auxiliary teeth in the front view;
  • FIG. 4 is a schematic illustration of a variant of a runner
  • Figure 5 shows a time course of voltage and magnetic field on a stand
  • Figure 6 shows another electric induction machine for a drive according to the invention in
  • FIG. 7 shows the front view of an elevator drive according to FIG. 6.
  • FIG. 1 shows in the sectional view of an electric induction machine in an inventive design, as used in particular in space-saving elevator drives use.
  • the electrical induction machine has as essential components a rotor or rotor 10 and a stator or stator 20, which are connected via a common axis 35 with a molded as a half-shell housing 30, which serves for suspension and therefore has a transport eye 37.
  • the mounting or suspension of the motor is ensured by mounting holes 38 through which the motor is screwed to a support or to the shaft wall of the elevator.
  • the housing 30 is formed as a bearing pin 33 and carries a pulley 40 for driving ropes and / or belts, which is mounted by means of bearings designed as ball bearings 31,32 easily rotatable on the bearing pin 33.
  • abutment 34 For fixation on the axis serves an abutment 34, which is arranged in the region of a central bearing opening 16 of the rotor 10 and is held with an axle bolt on the housing 30.
  • the disk-shaped region of the rotor 10 has, in the region of the axis 35, a circumferential, all-round recess 14 which at least partially accommodates the bearing 31.
  • the bearing distance of the bearings 31, 32 can therefore be increased on the bearing pin 33.
  • the housing 30 has a further bearing journal 36, on which by means of further bearings 51, 52, a second pulley 50 is freely rotatably mounted. This is used according to the pulley principle to reduce the bearing load.
  • the pulley 40 is rigidly connected to the rotor 10 by means of several, at equal angular intervals circumferentially arranged fasteners 41, which are formed in the example shown as screw.
  • the rotor 10 is designed as a disk and can be constructed of several identical rings. Perpendicular to the disc plane of the rotor 10 permanent magnets 11 are arranged at its periphery, which are spaced over a circular circumferential air gap 12 by a yoke 22 with windings 21.
  • the yoke 22 is fixed with several, at equal angular intervals around circumferentially arranged fasteners 24 to the stator 20.
  • the stator 20 has a circumferential, stepped recess 25, in which the windings 21 of the yoke 22 and in a forming circular gap surrounding the rotating permanent magnets 11 of the rotor 10 are added. This allows a particularly space-saving arrangement and helps to reduce the depth.
  • the stand 20 has a recess 23 for spacing the stand 20 from the fastening elements 41 of the pulley 40 on the rotor 10.
  • a rotary encoder 60 is arranged centrally on the stator, which indicates the exact 'position and / or the speed (tachometer) via an evaluation unit not shown here. This can be arranged outside on the stand, as shown in the example, or else inside, for example in the region of the abutment 34.
  • the figure 2 shows the figure 2 in the front view of the yoke 22 in an inventive embodiment.
  • the yoke 22 has nine yoke teeth 22.1 which point radially outwards at the same angular distance.
  • the yoke 22 is usually constructed from a plurality of thin, one-piece ferromagnetic steel sheets (stator laminations) in order to minimize eddy current losses.
  • the free ends of the yoke teeth 22.1 form as outer contour of the yoke 22 a circle around which, separated by the air gap 12, the permanent magnets 1 1 of the rotor 10, not shown here rotate.
  • the yoke teeth 22. 1 have at their end pole shoes 22. 2 which at least partially close the remaining spaces between two directly adjacent yoke teeth 22.
  • Other embodiments of the invention have no pole pieces 22.2. on.
  • each yoke tooth 22.1 a circumferential groove 22.3 is provided, wherein in each of these circumferential grooves 22.3 windings 21 are provided, each generating a temporally variable magnetic field during operation of the motor.
  • the sense of winding is here as a point, coming from the plane of the drawing, or as a cross, pointing in the plane of the drawing, characterized.
  • Three directly adjacent yoke teeth 22.1 form in this embodiment, a module 22.4, wherein in this embodiment, the stator 20 of the electric induction machine 1 according to the invention comprises three modules 22.4, each comprising three yoke teeth 22.1.
  • more than three modules 22.4 may be provided per stand 20 or each module 22.4 more than three yoke teeth 22.1, wherein in the latter, the number of yokes 22.1 per module 22.4 is preferably ungrade.
  • the windings 21 are executed in directly adjacent yoke teeth 22.1 of two modules 22.4 in a same direction of rotation.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention in which, in contrast to the embodiment according to FIG. 2, a yoke auxiliary tooth 22.5 is provided in each case between two directly adjacent yoke teeth 22.1.
  • This embodiment is particularly advantageous in the range of low currents, as more iron is available for flow control.
  • Figure 4 shows schematically in the end view of the rotor 10 with eight annularly arranged on the circumference of the permanent magnet 11, each occupying the same size arc sections and each having alternately different inwardly pointing polarity of the magnetic field. It can be seen in this illustration, designed as a round circumferential groove recess 13, the central bearing opening 16 and holes 15 for receiving the fasteners 41 for the pulley 40. Hidden to see the recess 14, which serves as at least partially receiving the bearing 31 ,
  • a variable which is decisive for the motor is the ratio of the pole pitch ⁇ P of the permanent magnets 11 of the rotor 10 to the slot pitch ⁇ N of the yoke 22 of the stator 20.
  • the pole pitch ⁇ P 1/8.
  • the slot pitch ⁇ P of the yoke 22 in Figure 2 or in Figure 3, however, is a measure of the space requirement of a arranged on the circumference of the stator 20 winding 21, which is arranged in a groove 22.3 of a yoke tooth 22.1.
  • the slot pitch ⁇ N shown in these embodiments is 1/9.
  • the ratio of the pole pitch ⁇ P of the rotor 10 to the slot pitch ⁇ P of the stator 20 is 9/8.
  • the slot pitch is ⁇ N l / (nxm), where m is the number of stream phases and n is a natural number.
  • the number of poles is either (nxm) -1 or (nxm) + 1.
  • a number n> 2 is particularly preferred, since a low torque ripple can be assumed here due to the field distribution.
  • the modules 22.4 comprise at least two yoke teeth 22.1 and at the ratio pole pitch to groove pitch 3/4 at least one yoke tooth 22.1.
  • FIG. 5 shows the profile of the electrical voltage across the windings 21 on the stator 20 and the resulting magnetic field.
  • the electrical voltages have a sinusoidal profile, wherein the voltage A in the time course of a phase angle Phi, which runs from 0 to 360 degrees and then repeated, rises from a zero crossing to the maximum value "1", after another zero crossing their negative maximum value. -1 "and at the end of the cycle again has the value” 0.
  • the electrical voltage has three phases A, B and C, wherein the phase B is 120 degrees compared to the phase A. is shifted and the phase C is again shifted by 120 degrees compared to B.
  • the magnetic fields at the windings 21 of the modules 22.4 according to FIG. 2 are considered at a time when the phase Phi is 30 degrees.
  • the results are summarized in the table in FIG.
  • a magnetic north pole is marked with a positive number, a south pole with a negative number.
  • the number 1 (or -1) indicates the maximum occurring field.
  • the voltage A is positive and create a north pole in the first winding Wl of the first module 22.4.
  • the second winding W2 is, as described in Figure 2, oppositely oriented, and therefore shows an equally strong south pole.
  • Winding W3 has the same orientation as Wl and produces a north pole.
  • the voltage B at the co-directional winding W4 lying next to W3 is maximum negative and therefore W4 generates a strong south pole.
  • the adjacent W5 and W6 generate maximum north poles and south poles.
  • the third module powered by voltage C generates the sequence of medium north pole, south pole, north pole.
  • the adjacent windings Wl and W9 each generate a north pole, so that at this point a double pole occurs and at the periphery of the yoke 22 a total of 8 alternating magnetic field poles are distributed.
  • the double pole runs with the passage of time.
  • phase Phi of 150 degrees it is at windings W3 and W4.
  • An in-depth analysis shows that the double poles only arise with weak magnetic fields, so that they lead only to a small asymmetry.
  • the number of yoke teeth 22.1 is an even multiple of 9 yoke teeth, so that each magnetic double poles face each other and the asymmetry of the arrangement initially described in Figure 5 is canceled.
  • Figure 6 shows an alternative to Figure 1ieresfo ⁇ n the invention as a sectional view or an electric induction machine in an inventive design, as can be found in particular in flat-mounted elevator drives or escalator drives use.
  • This electrical induction machine has as essential components a rotor or rotor 10 and a stator or stator 20.
  • the assembly or the suspension of the motor is ensured by means of mounting holes 38, by means of which the motor can be screwed to a carrier.
  • the housing 30 is formed as a bearing pin 33 and carries a pulley 40 for driving ropes and / or belts, which is mounted by means of bearings designed as ball bearings 31,32 easily rotatable on the bearing pin 33.
  • bearings designed as ball bearings 31,32 easily rotatable on the bearing pin 33.
  • the disc-shaped region of the rotor 10 in the region of the pulley 40 has a circumferential groove-shaped recess 14 which at least partially accommodates the pulley.
  • the arrangement has a further bearing journal 36, on which by means of further bearings 51, 52, a second pulley 50 is freely rotatably mounted.
  • the pulley 40 is rigidly connected to the rotor 10 by means of several, at equal angular intervals circumferentially arranged fasteners 41.
  • the rotor 10 is designed as a disk and can be constructed of several identical rings. Perpendicular to the disc plane of the rotor 10 permanent magnets 11 are arranged at its periphery, which are spaced over a circular circumferential air gap 12 by a yoke 22 with windings 21.
  • the yoke 22 is fixed to the stand 20 or housing 30 by a plurality of fasteners (not shown) arranged at equal angular intervals.
  • the upright 20 is integrated in the carrier-side housing 30 and also has a round, stepped recess 25 in which the windings 21 of the yoke 22 and in a round, circular shape form Gap the rotating permanent magnets 11 of the rotor 10 are received.
  • This allows a particularly space-saving arrangement and helps to reduce the depth.
  • the stud 81 prevents due to its positioning that the rope from the pulley 40 can slip off. Such a stud bolt would also be conceivable on the counter roller 50.
  • the entire assembly is closed by means of a front cover 70.
  • the cover 70 may be formed in one or more parts and also serves to fix the counter-pulley 50th
  • a rotary encoder can be arranged centrally, which indicates the exact position and / or the speed (tacho) via an evaluation unit, not shown here.
  • this embodiment places the stator 20 and rotor 10 more in the direction of the carrier, by means of which the complete arrangement is screwed, for example, to an elevator shaft wall.
  • the advantage of the arrangement shown here is that the pulley / lock washer 40/50 after disassembly of the cover (s) 70 are directly accessible.
  • the counter-disk 50 is with the housing connected by means of a component 80 which fixes the counter-disk 50 in the axial and vertical directions.
  • the cover member 70 locks the axis of the counter disk 50, so that a higher rigidity of the arrangement is achieved.
  • the design of all housing parts ensures safe and non-contact guidance of the rope.
  • the tension must be removed from the rope or drive belt by means of suitable measures. There are then no significant forces more due to the cable on the pulley 40 and / or lock washer 50.
  • housing cover 70 is removed by loosening the corresponding fittings 71. Both pulleys 40 and 50 are freely accessible after removal of the cover 70 and the rope can be inserted or removed. Thereafter, the cover 70 is reassembled and the rope is re-tensioned.
  • a realignment of engine components such as engine brakes, stator and rotor relative to each other is not required. This is an advantage, which in particular during the initial assembly and maintenance time-saving and thus cost-saving effect.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Cage And Drive Apparatuses For Elevators (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric induction machine having a stator that is impinged upon by an electromagnetic rotating field. Said stator comprises a yoke with stator teeth having at least partially circumferential grooves in which cools are disposed which generate a magnetic field, and a rotor. Said rotor can be rotated about an axis, and comprises permanent magnets and is separated from the stator by an air gap. The rotor is fixed to a pulley and the stator teeth in the stator are combined to modules the number of which corresponds to the current phases or to the integer multiples thereof. Every module comprises a number of at least one stator tooth. Directly adjacent stator teeth of a module have an opposite polarity of the magnetic field at an optional ratio of pole pitch of the rotor to tooth pitch of the stator of 9/8. The inventive design allows to provide an especially flat electric drive, especially for an elevator drive, which has an increased power density while having a considerably reduced torque ripple.

Description

Elektrische DrehfeldmaschineElectric induction machine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine elektrische Drehfeldmaschine mit einem mit einem elektromagnetischen Drehfeld beaufschlagten Ständer, der ein Joch mit Jochzähnen mit wenigstens teilweise umlaufenden Nuten aufweist, in denen ein Magnetfeld erzeugende Wicklungen angeordnet sind, und einen um eine Achse drehbaren Läufer mit Permanentmagneten, der vom, Ständer durch einen Luftspalt umlaufend getrennt ist, wobei der Läufer fest mit einer Rillenscheibe verbunden ist.The invention relates to an electric induction machine with a stator acted upon by an electromagnetic rotating field, which has a yoke with yoke teeth with at least partially circumferential grooves, in which a magnetic field generating windings are arranged, and a rotor rotatable about an axis with permanent magnets, the stator is circumferentially separated by an air gap, wherein the rotor is fixedly connected to a pulley.
Derartige elektrische Drehfeldmaschinen finden Verwendung in verschiedensten Antriebskonzepten. Insbesondere in Aufzugsantrieben werden oft solche flach bauende Elektromotoren eingesetzt.Such electric induction machines are used in a variety of drive concepts. In elevator drives in particular, flat electric motors are often used.
Ein derartiger Elektromotor ist beispielsweise aus der EP 1394096 Al bekannt. Die Schrift beschreibt einen Elektromotor, der als flacher, scheibenförmiger Antrieb für einen Aufzug ausgeführt ist, wobei der Läufer, oder auch Rotor genannt, einstückig mit einer als Laufrolle ausgebildeten Rillenscheibe zum Antrieb von Seilen und / oder Riemen verbunden ist. Der Läufer ist als flache Felge ausgeführt und weist auf der Außenseite Permanentmagnete auf. Das Gehäuse des Elektromotors, welches den Ständer, oder auch Stator genannt, ausbildet, ist dabei derart ausgeformt, dass es den Rotor im wesent- liehen von einer Seite umschließt. Auf der umlaufenden Wandung an der Innenseite des Gehäuses, den Permanentmagneten des Läufers gegenüberliegend, ist ein Joch mit Wicklungen angeordnet. Hervorzuheben ist, dass bei dieser Ausführung die Rillenscheibe einen gegenüber dem Durchmesser des Läufers kleineren Durchmesser aufweist. Dies ermöglicht einen besonders drehmomentstarken Antrieb. Innerhalb des Läufers können Bauteile wie ein Drehwinkelgeber und eine elektrische Bremse angeordnet werden, ohne dass diese über die Außenkontur der Antriebsmaschine herausragen.Such an electric motor is known for example from EP 1394096 Al. The document describes an electric motor, which is designed as a flat, disk-shaped drive for a lift, wherein the rotor, or rotor called integrally connected to a pulley designed as a pulley for driving cables and / or belts. The rotor is designed as a flat rim and has permanent magnets on the outside. The housing of the electric motor, which forms the stator, or stator, is formed in such a way that it essentially encloses the rotor from one side. On the circumferential wall on the inside of the housing, the permanent magnet of the rotor opposite, a yoke is arranged with windings. It should be emphasized that in this embodiment, the pulley has a relation to the diameter of the rotor smaller diameter. This allows a particularly high-torque drive. Within the rotor components such as a rotary encoder and an electric brake can be arranged without these protrude beyond the outer contour of the drive machine.
Aus der EP 0779233 B2 ist ein Antriebsscheibenaufzug bekannt, der eine Treibscheibe umfasst, die mit den Aufzugsseilen zusammenwirkt und deren Durchmesser ebenfalls kleiner ist als der Durchmesser des Stator oder des Rotors. Idealerweise sollte ein Elektromotor für derartige Antriebe zu jedem Zeitpunkt ein konstantes Drehmoment liefern. Nur dann erfolgt die Beförderung der Kabine ruckfrei und stoßartige Zugkräfte in den Aufzugsseilen können vermieden werden. Die Drehmomentwelligkeit ist ein Maß dafür, in wie weit das Drehmoment der Drehfeldmaschine zu einem Zeitpunkt vom mittleren Drehmoment des Motors abweicht. Meist wird die Drehmomentwelligkeit in Bezug auf das mittlere Drehmoment des Elektromotors in Anhängigkeit vom Rotorwinkel angegeben. Weist ein Motor eine zu hohe Drehmomentwelligkeit auf, so ist es nicht mehr möglich, eine gewünschte Rotorstellung exakt anzufahren. Femer sollte ein Elektromotor eine geringe Streuinduktivität und kein hohes Sättigungsverhalten aufweisen. Eine geringe Streuinduktivität lässt sich insbesondere durch einen möglichst großen Abstand der Jochzähne im Stator realisieren. Dies resultiert daher, dass das Durchflutungsverhalten von der Motorgeometrie und der Anordnung der Spulen abhängig ist. Aus einer geringen Streuinduktivität resultiert ein geringes Sättigungsverhalten des Motors, was diesem wiederum eine hohe Maximaldrehzahl und somit in Bezug auf die Drehzahl ein breites Anwendungsgebiet eröffnet.From EP 0779233 B2 a drive pulley lift is known, which comprises a traction sheave, which cooperates with the elevator cables and whose diameter is also smaller than the diameter of the stator or the rotor. Ideally, an electric motor for such drives should provide a constant torque at all times. Only then is the carriage carried out without jerking and shock-like tensile forces in the elevator ropes can be avoided. The torque ripple is a measure of how much the torque of the induction machine deviates at a time from the average torque of the engine. Mostly, the torque ripple is given in relation to the mean torque of the electric motor as a function of the rotor angle. If a motor has too high a torque ripple, it is no longer possible to approach a desired rotor position exactly. Furthermore, an electric motor should have a low stray inductance and no high saturation behavior. A low stray inductance can be realized in particular by the greatest possible distance of the yoke teeth in the stator. This results from the fact that the flooding behavior depends on the motor geometry and the arrangement of the coils. A low leakage inductance results in a low saturation behavior of the motor, which in turn opens up a high maximum speed and thus with respect to the rotational speed a broad field of application.
Die EP 1315274 Al beschreibt zur Verminderung der Drehmomentwelligkeit eines SynchiOiimotors einen Ständer, dessen Jochzähne oder Zahnmodule (Mehrzahl von einander direkt benachbarten Jochzähnen) derart mit Spulen umwickelt sind, dass einander direkt benachbarte Elemente bei Strom- durchfluss eine unterschiedliche Magnetfeldpolarität aufweisen, wobei die Anzahl der Jochzähne bzw. die Anzahl der Module genau die doppelte Anzahl der für den Motor verwendeten Stromphasen ist. Nachteilig bei diesem Motor ist sein hohes Sättigungsverhalten.To reduce the torque ripple of a SynchiOiimotors, EP 1315274 A1 describes a stator whose yoke teeth or tooth modules (a plurality of directly adjacent yoke teeth) are wound with coils in such a way that directly adjacent elements have a different magnetic field polarity when current flows through Yoke teeth or the number of modules is exactly twice the number of current phases used for the motor. A disadvantage of this engine is its high saturation behavior.
Weiterhin nachteilig ist, dass bei bekannten Elektromotoren die Skalierbarkeit der Leistung / des Drehmoments nur über eine Vergrößerung des Durchmessers möglich ist, wie dies beispielsweise in der WO 1998032684 Al belegt ist.A further disadvantage is that in known electric motors, the scalability of the power / torque is only possible by increasing the diameter, as is documented, for example, in WO 1998032684 Al.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Drehfeldmaschine zur Verfügung zu stellen, die insbesondere für den Einsatz in Aufzugsantrieben in Fahrstuhlschächten mit geringem Querschnitt eine flache, Platz sparende Bauform ermöglicht und bei einer hohen Kraftdichte eine geringe Drehmoment- welligkeit aufweist. Vorteile der Erfindun 1gOIt is an object of the invention to provide an electric induction machine which, in particular for use in elevator drives in elevator shafts with a small cross-section, enables a flat, space-saving design and has low torque ripple at a high force density. Advantages of the invention 1 gO
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Jochzähne im Ständer zu Modulen zusam- mengefasst sind, deren Anzahl gleich der der Stromphasen oder deren ganzzahligen Vielfachen ent- sprechen, wobei jedes Modul eine Anzahl von mindestens einem Jochzahn umfasst und wobei - bei einem ggf. vorhandenen Verhältnis Polteilung des Läufers zu Nutteilung des Ständers von 9/S - einander direkt benachbarte Jochzähne eines Moduls eine entgegengesetzte Magnetfeldpolarität aufweisen. Durch diese Bauform wird eine große Anzahl von Richtungswechseln des Magnetfeldes über den Umfang der Drehfeldmaschine erreicht, wodurch die Drehmomentwelligkeit vermindert wird.The object of the invention is achieved in that the yoke teeth are summarized in the stand to modules whose number equal to the current phases or their integer multiples correspond, each module comprises a number of at least one yoke tooth and wherein - in a possibly If the ratio of pole pitch of the rotor to slot pitch of the stator of 9 / S is present, then directly adjacent yoke teeth of a module have an opposite magnetic field polarity. By this design, a large number of changes in direction of the magnetic field over the circumference of the induction machine is achieved, whereby the torque ripple is reduced.
In bevorzugter Ausführungsform ist das Magnetfeld im Luftspalt in radialer Richtung zur Achse ausgebildet, wodurch Lager nur mit Radialkräften belastet werden. Axialkräfte auf die Lager werden dadurch weitgehend vermieden.In a preferred embodiment, the magnetic field is formed in the air gap in the radial direction to the axis, whereby bearings are loaded only with radial forces. Axial forces on the bearings are thereby largely avoided.
Ist der Läufer der elektrischen Drehfeldmaschine als Außenläufer ausgebildet, können damit relativ kompakte Antriebe mit hohem Drehmoment und - bei Bedarf - hoher Drehzahl realisiert werden.If the rotor of the electrical induction machine is designed as an external rotor, relatively compact drives with high torque and, if required, high speed can be realized.
Eine besonders Platz sparende Ausfuhrungsform wird erreicht, wenn der Ständer eine rund umlaufende Ausnehmung aufweist, in der die Wicklungen mit Blechpaket sowie die Permanentmagnete mit Rotorjoch des Läufers aufgenommen sind.A particularly space-saving embodiment is achieved when the stand has a round circumferential recess in which the windings are taken with laminated core and the permanent magnets with rotor yoke of the rotor.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Wicklungen in direkt benachbarten Jochzähnen zweier Module in einem gleichen Umlaufsinn ausgeführt sind. In dieser Anordnung erhält man Oberwellen im Drehfeld, die erst bei einer hohen Ordnungszahl, und damit bei einer kleinen Amplitude, eine kongruente Oberwelle eines Magnetfeldes des Läufers vorfinden, was die Drehmomentschwankungen der Drehfeldmaschine deutlich reduziert.In a further embodiment it can be provided that the windings in directly adjacent yoke teeth of two modules are designed in a same direction of rotation. In this arrangement, one obtains harmonics in the rotating field, which only at a high atomic number, and thus at a small amplitude, find a congruent harmonic of a magnetic field of the rotor, which significantly reduces the torque fluctuations of the induction machine.
Weisen die Jochzähne Polschuhe auf, welche die zwischen den Jochzähnen liegenden Nuten auf der Seite des Luftspaltes wenigstens teilweise schließen, ergibt sich ein im Wesentlichen sinusförmiger Verlauf der induzierten Spannung, was die Streuinduktivität verringert.If the yoke teeth have pole shoes which at least partially close the grooves located between the yoke teeth on the side of the air gap, a substantially sinusoidal profile of the induced voltage results, which reduces the leakage inductance.
Besonders hohe magnetische Kraftfelder können erzielt werden, wenn das Joch zwischen zwei direkt benachbarten Jochzähnen Jochhilfszähne aufweist. Diese steigern im Grundlastbetrieb das Dreh- moment, da mehr Eisen zur Flussführung zur Verfügung steht und somit den Einzelwicklungen einen kürzeren Flussweg über Eisen, welches bekanntermaßen eine größere Permeabilität (μr) als Luft ' aufweist, zur Verfügung steht.Particularly high magnetic force fields can be achieved if the yoke between two directly adjacent yoke teeth Jochhilfszähne. These increase the torque during basic load operation, as more iron is available for flux guidance and thus one windings for the individual windings shorter flow path over iron, which is known to have a greater permeability (μ r ) than air, is available.
In bevorzugter Ausfuhrungsform beträgt das Verhältnis einer Polteilung des Läufers zu einer Nutteilung des Ständers 9/10 oder 9/8, 6/5 oder 6/7 oder 3/4 befragt, wobei jedes Modul beimIn a preferred embodiment, the ratio of a pole pitch of the rotor to a slot pitch of the stator 9/10 or 9/8, 6/5 or 6/7 or 3/4 is questioned, each module in the
Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 9/10 oder 9/8 mindestens 3 Jochzähne, beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 6/5 oder 6/7 mindestens zwei Jochzähne und beim Verhältnis Polteilung zu NutteilungRatio of pole pitch to slot pitch 9/10 or 9/8 at least 3 yoke teeth, the ratio pole pitch to slot pitch 6/5 or 6/7 at least two yokes and the ratio pole pitch to slot pitch
3/4 mindestens einen Jochzahn umfasst. In diesen Ausführungsformen kann erreicht werden, dass sich, bedingt durch die aufgrund der Phasenlage der Versorgungsspannung und den Wicklungssinn der Wicklungen auftretenden Doppelpole, jeweils gleiche Anzahlen von magnetischen Polen, an Läufer und Ständer gegenüberstehen und so ein gleichmäßiger Drehmomentverlauf erzielt werden.3/4 comprises at least one yoke tooth. In these embodiments, it can be achieved that, due to the double poles occurring due to the phase position of the supply voltage and the winding sense of the windings, in each case equal numbers of magnetic poles, to runners and stator and thus a uniform torque curve can be achieved.
Ist beim Verhältnis der Polteilung des Läufers zu der Nutteilung des Ständers von 9/8 eine Wicklungsausführung a -a -a a a -a b -b -b b b -b c -c -c c c -c und beim Verhältnis der Polteilung des Läufers zu der Nutteilung des Ständers von 9/10 die Wicklungsausführung a -a -a a a -a -b b b -b -b b c -c -c c c -c gewählt, wobei a, b und c die Stromphasen des Dreiphasenstroms bedeuten, kann ein besonders gleichmäßiger Drehmomentverlauf erzielt werden.Is the ratio of the pole pitch of the rotor to the slot pitch of the stator of 9/8 a winding execution a -a -aaa -ab -b -bbb -bc -c -ccc -c and the ratio of the pole pitch of the rotor to the slot pitch of the stator of 9/10, the winding design a -a -aaa -a -bbb -b -bbc -c -ccc -c chosen, where a, b and c mean the current phases of the three-phase current, a particularly uniform torque curve can be achieved.
Weist der Läufer der elektrischen Drehfeldmaschine eine Ausnehmung zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Lagers auf, können einerseits gegenüber bestehenden Antriebskonzepten zusätzliche Lager eingebaut bzw. bei zwei Lagern die Abstände vergrößert werden, was die Belastung auf die Lager verringert bzw. gleichmäßiger verteilt, ohne dass die Breite der Anordnung zunimmt.Does the rotor of the electric induction machine on a recess for at least partially receiving a bearing, on the one hand over existing drive concepts built additional bearings or in two camps, the distances are increased, which reduces the load on the bearings or evenly distributed without the width the arrangement increases.
Eine besonders flache Bauweise kann erzielt werden, wenn der Läufer eine Ausnehmung zur Beab- standung des Läufers von dem Joch und den Wicklungen und einer Befestigung des Jochs am Ständer aufweist.A particularly flat construction can be achieved if the rotor has a recess for spacing the rotor from the yoke and the windings and fastening the yoke to the stator.
Hinsichtlich einer weiteren Reduzierung der Bautiefe der elektrischen Drehfeldmaschine kann es vorteilhaft sein, wenn der Ständer eine Ausnehmung zur Beabstandung des Ständers von Befestigungselementen der Rillenscheibe am Läufer aufweist. Vorzugsweise ist ein Geber an der Drehfeldmaschine angeordnet, um die aktuelle Läuferposition an die Steuerung zu übermitteln.With regard to a further reduction in the overall depth of the electric induction machine, it may be advantageous if the stator has a recess for spacing the stator from fastening elements of the pulley on the rotor. Preferably, an encoder is arranged on the induction machine to transmit the current rotor position to the controller.
Besonders bevorzugt ist ein Vorsprung auf einer zur Rillenscheibe bzw. Konterscheibe konzentrischen Kreisbahn angeordnet, deren Radius größer als der Radius der Scheibe ist. Damit wird verhindert, dass ein Seil oder ein Riemen von der Scheiben abrutschen kann. Diese Art der Absicherung kann entweder für die Rillenscheibe oder für die Konterscheibe oder für beide Scheiben gleichzeitig mittels eines oder mehrerer Vorsprünge erfolgen.Particularly preferably, a projection is arranged on a concentric to the pulley or counter-disc circular path whose radius is greater than the radius of the disc. This prevents a rope or belt from slipping off the discs. This type of protection can be done either for the pulley or for the counter-disc or for both discs simultaneously by means of one or more projections.
Ist die elektrische Drehfeldmaschine so ausgebildet, dass der Ständer/Stator von einer Motorgehäuseseite, vorzugsweise der Montageseite (Motorrückseitig), d.h. derjenigen Seite, welche auch zur Befestigung des Motors an einem Träger dient, und von dem Läufer/Rotor zumindest teilweise umfasst ist, so wird eine Ausführungsform mit besonders leicht zugänglichen Innenraum realisierbar. Grund hierfür ist, dass die antriebsseitigen Komponenten Rotor(Läufer)/Stator( Ständer) rückseitig und die Rillenscheiben frontseitig angeordnet sind. Um an die Rillenscheiben zu gelangen müssen der Stator/Ständer und der Rotor/Läufer nicht demontiert werden. Die antriebsseitigen Komponenten bleiben beim Wechsel von mechanischen ' Komponenten, welche vor den antriebsseitigen Komponenten angeordnet sind, unberührt.If the rotary electric machine is designed so that the stator / stator from a motor housing side, preferably the mounting side (motor back), i. that side which also serves for fastening the motor to a carrier, and is at least partially enclosed by the rotor / rotor, then an embodiment with particularly easily accessible interior can be realized. The reason for this is that the drive-side components rotor (rotor) / stator (stator) are arranged on the rear side and the pulley discs on the front side. In order to reach the pulleys, the stator / stator and the rotor / rotor need not be disassembled. The drive-side components remain unaffected when changing mechanical 'components, which are arranged in front of the drive-side components.
Vorteilhafterweise umfasst das Motorgehäuse eine lösbare Abdeckung, somit kann man den Motorinnenraum vor äußeren Einflüssen leicht schützen und er bleibt zugänglich. Man wird hierzu wie oben bereits angedeutet die den Rotor/Läufer umfassende Gehäuserückseite so ausbilden, dass diese gleichzeitig zur Befestigung der Gesamtanordnung an einem Träger dient, wobei die erfindungsgemäße Abdeckung auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet ist. Ist die Gehäuserückseite beispielsweise an der Wand eines Fahrstuhlschachtes montiert, so kann ein Monteur bei Wartungsarbeiten oder Montagearbeiten jederzeit durch Abnahme der vorderseitigen, also schachtseitigen Abdeckung, Zugang zum Motorinnenraum, insbesondere zu den Rillenscheiben, erhalten.Advantageously, the motor housing comprises a detachable cover, so you can easily protect the engine compartment from external influences and it remains accessible. For this purpose, as already indicated above, the housing rear side encompassing the rotor / rotor is designed such that it simultaneously serves for fastening the overall arrangement to a carrier, wherein the cover according to the invention is arranged on the opposite side of the housing. If the rear of the housing is mounted, for example, on the wall of an elevator shaft, a mechanic can always obtain access to the interior of the engine, in particular to the pulleys, during maintenance work or assembly work at any time by removing the front cover, thus shaft side.
Im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung kann es vorteilhaft sein, wenn der Läufer aus mehreren identischen Ringen aufgebaut ist.With regard to a cost-effective production, it may be advantageous if the rotor is constructed of several identical rings.
Wird eine elektrische Drehfeldmaschine gemäß den oben beschriebenen Ausführungsmerkmalen für den Antrieb eines Aufzugs verwendet, so können damit besonders flach aufbauende Antriebskonzepte realisiert werden, mit denen ein oder mehrere Seile und / oder Riemen angetrieben werden können, was besonders in Aufzugschächten mit geringem Querschnitt Vorteile mit sich bringt. Insbesondere in Verbindung mit der oben beschriebenen Kraftfeldausrichtung und der besonderen Anordnung der Wicklungen können damit skalierbare, drehmomentstarke Aufzugsantriebe mit gleichzeitig geringer Drehmomentwelligkeit realisiert werden. Gleiche Vorteile gelten auch für Rolltreppenantriebe.If an electric induction machine according to the above-described embodiment features is used for driving an elevator, it is possible to use particularly flat drive concepts can be realized with which one or more ropes and / or belts can be driven, which brings advantages especially in elevator shafts with low cross-section. In particular, in conjunction with the force field alignment described above and the particular arrangement of the windings, scalable, high-torque elevator drives with simultaneously low torque ripple can thus be realized. Same advantages apply to escalator drives.
Ein Verfahren zur Montage/Demontage eines Kraftübertragungsmittels, insbesondere eines Seiles oder eines Riemens, bei einer elektrischen Drehfeldmaschine gemäß Ansprüche 17, umfasst einen ersten Schritt, bei dem die Abdeckung gelöst wird, einen zweiten Schritt, bei dem das Kraftübertragungsmittel entfernt/angebracht wird und einen dritten Schritt, bei dem die Abdeckung wieder angeordnet wird.A method for assembling / disassembling a power transmission means, in particular a cable or a belt, in a rotary electric machine according to claims 17, comprises a first step in which the cover is released, a second step in which the force transmission means is removed / attached and a third step, in which the cover is arranged again.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:
Figur 1 eine elektrische Drehfeldmaschine für einen Aufzugsantrieb in der Schnittdarstellung, Figur 2 in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante eines Jochs in der Stimansicht,1 shows a rotary electric machine for an elevator drive in the sectional view, Figure 2 shows a schematic representation of an embodiment of a yoke in the end view,
Figur 3 in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante des Jochs mit Jochhilfszähnen in der Stirnansicht,FIG. 3 is a schematic representation of an embodiment variant of the yoke with yoke auxiliary teeth in the front view;
Figur 4 in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante eines Läufers,FIG. 4 is a schematic illustration of a variant of a runner;
Figur 5 einen zeitlichen Verlauf von Spannung und Magnetfeld an einem Ständer, Figur 6 eine weitere elektrische Drehfeldmaschine für einen erfindungsgemäßen Antrieb inFigure 5 shows a time course of voltage and magnetic field on a stand, Figure 6 shows another electric induction machine for a drive according to the invention in
Schnittdarstellung,Sectional view
Figur 7 die Vorderansicht eines Aufzugsantriebes gemäß Figur 6.FIG. 7 shows the front view of an elevator drive according to FIG. 6.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Figur 1 zeigt in der Schnittdarstellung eine elektrische Drehfeldmaschine in erfinderischer Ausgestaltung, wie sie insbesondere in Platz sparenden Aufzugsantrieben Verwendung findet. Die elektrische Drehfeldmaschine weist als wesentliche Baugruppen einen Rotor oder Läufer 10 und einen Stator oder Ständer 20 auf, die über eine gemeinsame Achse 35 mit einem als Halbschale ausgeformten Gehäuse 30, welches zur Aufhängung dient und daher eine Transportöse 37 aufweist, verbunden sind. Die Montage bzw. die Aufhängung des Motors wird durch Befestigungsbohrungen 38 gewährleistet, durch die der Motor an einen Träger oder an die Schachtwand des Aufzugs geschraubt wird.Figure 1 shows in the sectional view of an electric induction machine in an inventive design, as used in particular in space-saving elevator drives use. The electrical induction machine has as essential components a rotor or rotor 10 and a stator or stator 20, which are connected via a common axis 35 with a molded as a half-shell housing 30, which serves for suspension and therefore has a transport eye 37. The mounting or suspension of the motor is ensured by mounting holes 38 through which the motor is screwed to a support or to the shaft wall of the elevator.
Um die Achse 35 ist das Gehäuse 30 als Lagerzapfen 33 ausgebildet und trägt eine Rillenscheibe 40 zum Antreiben von Seilen und / oder Riemen, die mittels als Kugellager ausgebildeten Lagern 31,32 leicht drehbar auf dem Lagerzapfen 33 montiert ist. Zur Fixierung auf der Achse dient ein Widerlager 34, welches im Bereich einer zentralen Lageröffnung 16 des Läufers 10 angeordnet ist und mit einer Achsschraube am Gehäuse 30 gehalten ist.About the axis 35, the housing 30 is formed as a bearing pin 33 and carries a pulley 40 for driving ropes and / or belts, which is mounted by means of bearings designed as ball bearings 31,32 easily rotatable on the bearing pin 33. For fixation on the axis serves an abutment 34, which is arranged in the region of a central bearing opening 16 of the rotor 10 and is held with an axle bolt on the housing 30.
In dieser bevorzugter Darstellung weist der scheibenförmige Bereich des Läufers 10 im Bereich der Achse 35 eine rund umlaufende nurfönnige Ausnehmung 14 auf, welche zumindest teilweise das Lager 31 aufnimmt. Der Lagerabstand der Lager 31, 32 kann daher auf dem Lagerzapfen 33 vergrößert werden.In this preferred illustration, the disk-shaped region of the rotor 10 has, in the region of the axis 35, a circumferential, all-round recess 14 which at least partially accommodates the bearing 31. The bearing distance of the bearings 31, 32 can therefore be increased on the bearing pin 33.
Es besteht auch die Möglichkeit (hier nicht dargestellt), die Rillenscheibe 40 axial zu verlängern, damit die Lager 31,32 nur mit der Rillenscheibe 40 Berührung haben. Der Läufer 10 hat dann eine etwas größere Lageröffnung 16, bleibt aber an der Rillenscheibe 40 fixiert.There is also the possibility (not shown here) to extend the pulley 40 axially, so that the bearings 31,32 have only contact with the pulley 40. The rotor 10 then has a slightly larger bearing opening 16, but remains fixed to the pulley 40.
In der gezeigten Ausführungsvariante weist, das Gehäuse 30 einen weiteren Lagerzapfen 36 auf, auf dem mittels weiterer Lager 51, 52 eine zweite Rillenscheibe 50 frei drehbar montiert ist. Diese dient nach dem Flaschenzugprinzip zur Reduzierung der Lagerbelastung.In the embodiment shown, the housing 30 has a further bearing journal 36, on which by means of further bearings 51, 52, a second pulley 50 is freely rotatably mounted. This is used according to the pulley principle to reduce the bearing load.
Die Rillenscheibe 40 ist mittels mehrerer, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen 41, die im gezeigten Beispiel als Schraubverbindungen ausgebildet sind, starr mit dem Läufer 10 verbunden. Der Läufer 10 ist dabei als Scheibe ausgeführt und kann aus mehreren identischen Ringen aufgebaut sein. Senkrecht zur Scheibenebene des Läufers 10 sind an seinem Umfang Permanentmagnete 11 angeordnet, die über einen rund umlaufenden Luftspalt 12 von einem Joch 22 mit Wicklungen 21 beabstandet sind. Das Joch 22 ist dabei mit mehreren, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen 24 mit dem Ständer 20 fixiert. In der gezeigten Ausfuhrungsform weist der Ständer 20 eine rund umlaufende, stufenförmige Ausnehmung 25 auf, in der die Wicklungen 21 des Jochs 22 sowie in einem sich bildenden rund umlaufenden Spalt die rotierenden Permanentmagnete 11 des Läufers 10 aufgenommen sind. Dies ermöglicht eine besonders Platz sparende Anordnung und hilft, die Bautiefe zu verringern.The pulley 40 is rigidly connected to the rotor 10 by means of several, at equal angular intervals circumferentially arranged fasteners 41, which are formed in the example shown as screw. The rotor 10 is designed as a disk and can be constructed of several identical rings. Perpendicular to the disc plane of the rotor 10 permanent magnets 11 are arranged at its periphery, which are spaced over a circular circumferential air gap 12 by a yoke 22 with windings 21. The yoke 22 is fixed with several, at equal angular intervals around circumferentially arranged fasteners 24 to the stator 20. In the embodiment shown, the stator 20 has a circumferential, stepped recess 25, in which the windings 21 of the yoke 22 and in a forming circular gap surrounding the rotating permanent magnets 11 of the rotor 10 are added. This allows a particularly space-saving arrangement and helps to reduce the depth.
Um die Bautiefe weiter zu verringern, weist der Ständer 20 eine Ausnehmung 23 zur Beabstandung des Ständers 20 von den Befestigungselementen 41 der Rillenscheibe 40 am Läufer 10 auf.To further reduce the overall depth, the stand 20 has a recess 23 for spacing the stand 20 from the fastening elements 41 of the pulley 40 on the rotor 10.
In der gezeigten Ausführungsform ist zentral am Ständer ein Drehwinkelgeber 60 angeordnet, der über eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit die genaue ' Position und / oder die Geschwindigkeit (Tacho) angibt. Dieser kann außen am Ständer, wie im Beispiel gezeigt, oder aber auch innen, beispielsweise im Bereich des Widerlagers 34, angeordnet sein.In the illustrated embodiment, a rotary encoder 60 is arranged centrally on the stator, which indicates the exact 'position and / or the speed (tachometer) via an evaluation unit not shown here. This can be arranged outside on the stand, as shown in the example, or else inside, for example in the region of the abutment 34.
Entscheidend für das Drehmoment und die Drehmomentwelligkeit ist die Anordnung der Wicklungen 21 im Bereich des Jochs 22. Diese ist in Figur 2 schematisch dargestellt.Decisive for the torque and the torque ripple is the arrangement of the windings 21 in the region of the yoke 22. This is shown schematically in FIG.
Es zeigt die Figur 2 in der Stirnansicht das Joch 22 in erfinderischer Ausgestaltung. Es weist im gezeigten Beispiel neun Jochzähne 22.1 auf, die mit dem gleichen Winkelabstand radial nach außen zeigen. Das Joch 22 ist dabei üblicherweise aus einer Mehrzahl von dünnen, einstückigen ferromag- netischen Stahlblechen (Statorblechen) aufgebaut, um Wirbelstromverluste zu minimieren. Die freien Enden der Jochzähne 22.1 bilden als Außenkontur des Jochs 22 einen Kreis, um den sich, durch den Luftspalt 12 getrennt, die hier nicht dargestellten Permanentmagnete 1 1 des Läufers 10 drehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Jochzähne 22.1 an ihrem Ende Polschuhe 22.2 auf, die die verbleibenden Zwischenräume zwischen zwei direkt benachbarten Jochzähnen 22.1 am freien Ende wenigstens teilweise schließen. Andere Ausfuhrungsformen der Erfindung weisen keine Polschuhe 22.2. auf.It shows the figure 2 in the front view of the yoke 22 in an inventive embodiment. In the example shown, it has nine yoke teeth 22.1 which point radially outwards at the same angular distance. The yoke 22 is usually constructed from a plurality of thin, one-piece ferromagnetic steel sheets (stator laminations) in order to minimize eddy current losses. The free ends of the yoke teeth 22.1 form as outer contour of the yoke 22 a circle around which, separated by the air gap 12, the permanent magnets 1 1 of the rotor 10, not shown here rotate. In the exemplary embodiment shown, the yoke teeth 22. 1 have at their end pole shoes 22. 2 which at least partially close the remaining spaces between two directly adjacent yoke teeth 22. Other embodiments of the invention have no pole pieces 22.2. on.
Um jeden Jochzahn 22.1 ist eine umlaufende Nut 22.3 vorgesehen, wobei in jeder dieser umlaufenden Nuten 22.3 Wicklungen 21 vorgesehen sind, die jeweils im Betrieb des Motors ein zeitlich veränder- bares Magnetfeld erzeugen. Der Wicklungssinn ist dabei als Punkt, aus der Zeichnungsebene kommend, oder als Kreuz, in die Zeichnungsebene hinein weisend, gekennzeichnet. Drei direkt nebeneinander angeordnete Jochzähne 22.1 bilden bei dieser Ausführungsform ein Modul 22.4, wobei bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäße Ständer 20 der elektrischen Drehfeldmaschine 1 drei Module 22.4 aufweist, die jeweils drei Jochzähne 22.1 umfassen. In anderen Ausführungsformen können jedoch mehr als drei Module 22.4 pro Ständer 20 vorgesehen sein oder auch jedes Modul 22.4 mehr als nur drei Jochzähne 22.1 aufweisen, wobei bei letzterem die Anzahl der Jochzähne 22.1 pro Modul 22.4 bevorzugt ungrade ist.To each yoke tooth 22.1 a circumferential groove 22.3 is provided, wherein in each of these circumferential grooves 22.3 windings 21 are provided, each generating a temporally variable magnetic field during operation of the motor. The sense of winding is here as a point, coming from the plane of the drawing, or as a cross, pointing in the plane of the drawing, characterized. Three directly adjacent yoke teeth 22.1 form in this embodiment, a module 22.4, wherein in this embodiment, the stator 20 of the electric induction machine 1 according to the invention comprises three modules 22.4, each comprising three yoke teeth 22.1. However, in other embodiments, more than three modules 22.4 may be provided per stand 20 or each module 22.4 more than three yoke teeth 22.1, wherein in the latter, the number of yokes 22.1 per module 22.4 is preferably ungrade.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Wicklungen 21 in direkt benachbarten Joch- zahnen 22.1 zweier Module 22.4 in einem gleichen Umlaufsinn ausgeführt sind.In one embodiment, it can be provided that the windings 21 are executed in directly adjacent yoke teeth 22.1 of two modules 22.4 in a same direction of rotation.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung, bei welcher im Gegensatz zur Ausfuhrungsform gemäß Figur 2 zwischen zwei direkt benachbarten Jochzähnen 22.1 jeweils ein Jochhilfszahn 22.5 vorgesehen ist. Diese Ausfuhrungsform ist insbesondere im Bereich niedriger Stromstärken vorteilhaft, da mehr Eisen zur Flussführung zur Verfügung steht.FIG. 3 shows a further embodiment of the invention in which, in contrast to the embodiment according to FIG. 2, a yoke auxiliary tooth 22.5 is provided in each case between two directly adjacent yoke teeth 22.1. This embodiment is particularly advantageous in the range of low currents, as more iron is available for flow control.
Figur 4 zeigt schematisch in der Stimansicht den Läufer 10 mit acht kranzförmig am Umfang angeordneten Permanentmagneten 11, die jeweils gleich große Kreisbogenabschnitte einnehmen und jeweils alternierend unterschiedliche nach innen weisende Polarität des Magnetfeldes aufweisen. Zu erkennen ist in dieser Darstellung auch die als rund umlaufende Nut ausgebildete Ausnehmung 13, die zentrale Lageröffnung 16 sowie Bohrungen 15 zur Aufnahme der Befestigungen 41 für die Rillenscheibe 40. Verdeckt zu sehen ist die Ausnehmung 14, die als zumindest teilweise Aufnahme des Lagers 31 dient.Figure 4 shows schematically in the end view of the rotor 10 with eight annularly arranged on the circumference of the permanent magnet 11, each occupying the same size arc sections and each having alternately different inwardly pointing polarity of the magnetic field. It can be seen in this illustration, designed as a round circumferential groove recess 13, the central bearing opening 16 and holes 15 for receiving the fasteners 41 for the pulley 40. Hidden to see the recess 14, which serves as at least partially receiving the bearing 31 ,
Eine für den Motor maßgebliche Größe ist das Verhältnis von Polteilung τP der Permanentmagnete 11 des Läufers 10 zur Nutteilung τN des Jochs 22 des Ständers 20. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Polteilung τP = 1/8. Die Nutteilung τP des Jochs 22 in Figur 2 oder in Figur 3, ist hingegen ein Maß für den Platzbedarf einer am Umfang des Ständers 20 angeordneten Wicklung 21 , die in einer Nut 22.3 eines Jochzahns 22.1 angeordnet ist. Die in diesen Ausführungsbeispielen gezeigte Nutteilung τN beträgt 1/9. Damit beträgt das Verhältnis der Polteilung τP des Läufers 10 zu der Nutteilung τP des Ständers 20 9/8. Allgemein beträgt die Nutteilung τN l/(n x m), wobei m die Anzahl der Stromphasen und n eine natürliche Zahl ist. Die Anzahl der Pole beträgt dabei entweder (n x m) - 1 oder (n x m) + 1. Damit lassen sich beispielsweise auch Verhältnisse von 9/10, 6/5, 6/7 oder 3/4 darstellen, wenn m = 3 ist und n = 3, 2 oder 1 beträgt. Eine Zahl n > 2 ist dabei besonders bevorzugt, da hier aufgrund der Feldverteilung von einer geringen Drehmomentwelligkeit ausgegangen werden kann. Beim einem Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 6/5 oder 6/7 umfassen dabei die Module 22.4 mindestens zwei Jochzähne 22.1 und beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 3/4 mindestens ein Jochzahn 22.1. Beim Verhältnis der Polteilung des Läufers 10 zu der Nutteilung des Ständers 20 von 9/8 wird in bevorzugter Ausführung eine Wicklungsausführung a -a -a a a -a b -b -b b b -b c -c -c c c -c und beim Verhältnis der Polteilung des Läufers 10 zu der Nutteilung des Ständers 20 von 9/10 die Wicklungsausführung a -a -a a a -a -b b b -b -b b c -c -c c c -c gewählt, wobei a, b und c die Stromphasen des Dreiphasenstroms bedeuten.A variable which is decisive for the motor is the ratio of the pole pitch τ P of the permanent magnets 11 of the rotor 10 to the slot pitch τ N of the yoke 22 of the stator 20. In the exemplary embodiment shown, the pole pitch τ P = 1/8. The slot pitch τ P of the yoke 22 in Figure 2 or in Figure 3, however, is a measure of the space requirement of a arranged on the circumference of the stator 20 winding 21, which is arranged in a groove 22.3 of a yoke tooth 22.1. The slot pitch τ N shown in these embodiments is 1/9. Thus, the ratio of the pole pitch τ P of the rotor 10 to the slot pitch τ P of the stator 20 is 9/8. Generally, the slot pitch is τ N l / (nxm), where m is the number of stream phases and n is a natural number. The number of poles is either (nxm) -1 or (nxm) + 1. Thus, for example, ratios of 9/10, 6/5, 6/7 or 3/4 can also be represented if m = 3 and n = 3, 2 or 1. A number n> 2 is particularly preferred, since a low torque ripple can be assumed here due to the field distribution. In the case of a ratio of pole pitch to slot pitch 6/5 or 6/7, the modules 22.4 comprise at least two yoke teeth 22.1 and at the ratio pole pitch to groove pitch 3/4 at least one yoke tooth 22.1. The ratio of the pole pitch of the rotor 10 to the slot pitch of the stator 20 of 9/8 in a preferred embodiment, a winding execution a -a -aaa -ab -b -bbb -bc -c -ccc -c and the ratio of the pole pitch of the rotor 10th to the slot pitch of the stator 20 of 9/10, the winding design a -a -aaa -a -bbb -b -bbc -c -ccc -c is chosen, where a, b and c denote the current phases of the three-phase current.
Figur 5 zeigt den Verlauf der elektrischen Spannung an den Wicklungen 21 am Ständer 20 und das daraus resultierende Magnetfeld. Die elektrischen Spannungen haben einen sinusförmigen Verlauf, wobei die Spannung A im zeitlichen Verlauf eines Phasenwinkels Phi, der von 0 bis 360 Grad verläuft und sich anschließend wiederholt, von einem Nulldurchgang auf den Maximalwert „1" ansteigt, nach einem weiteren Nulldurchgang ihren negativen Maximalwert „-1" erreicht und am Ende des Zyklus wieder den Wert „0" hat. In der Ausführungsform nach Figur 2 mit drei Modulen 22.4 hat die elektrische Spannung drei Phasen A, B und C, wobei die Phase B um 120 Grad gegenüber der Phase A verschoben ist und die Phase C wiederum um 120 Grad gegenüber B verschoben ist.FIG. 5 shows the profile of the electrical voltage across the windings 21 on the stator 20 and the resulting magnetic field. The electrical voltages have a sinusoidal profile, wherein the voltage A in the time course of a phase angle Phi, which runs from 0 to 360 degrees and then repeated, rises from a zero crossing to the maximum value "1", after another zero crossing their negative maximum value. -1 "and at the end of the cycle again has the value" 0. "In the embodiment of Figure 2 with three modules 22.4, the electrical voltage has three phases A, B and C, wherein the phase B is 120 degrees compared to the phase A. is shifted and the phase C is again shifted by 120 degrees compared to B.
Im Folgenden werden die Magnetfelder an den Wicklungen 21 der Module 22.4 gemäß Figur 2 zu einem Zeitpunkt betrachtet, zu dem die Phase Phi 30 Grad beträgt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle in Figur 5 zusammengefasst. Ein magnetischer Nordpol ist mit einer positiven Zahl gekennzeichnet, ein Südpol mit einer negativen Zahl. Die Zahl 1 (beziehungsweise -1) kennzeichnet das maximal auftretende Feld. Bei der Phase Phi von 30 Grad ist die Spannung A positiv und erzeuge einen Nordpol in der ersten Wicklung Wl des ersten Moduls 22.4. Die zweite Wicklung W2 ist, wie bei Figur 2 beschrieben, entgegengesetzt ausgerichtet, und erzeigt daher einen gleich starken Südpol. Wicklung W3 hat dieselbe Ausrichtung wie Wl und erzeugt einen Nordpol. Die Spannung B an der neben W3 liegenden gleichsinnigen Wicklung W4 ist maximal negativ und W4 erzeugt daher einen starken Südpol. Die neben ihr liegenden W5 und W6 erzeugen maximale Nordpole und Südpole. Das von Spannung C versorgte dritte Modul erzeugt die Abfolge von mittelstarkem Nordpol, Südpol, Nordpol. Zu diesem Zeitpunkt erzeugen die nebeneinander liegenden Wicklungen Wl und W9 jeweils einen Nordpol, so dass an dieser Stelle ein Doppelpol auftritt und am Umfang des Jochs 22 insgesamt 8 abwechselnde Magnetfeldpole verteilt sind. Der Doppelpol läuft mit dem Zeitablauf um. Bei der Phase Phi von 150 Grad befindet er sich bei den Wicklungen W3 und W4. Eine eingehende Betrachtung zeigt, dass die Doppelpole jeweils nur mit schwachen Magnetfeldern entstehen, so dass sie nur zu einer geringen Unsymmetrie fuhren. In einer weiter verbesserten Ausfiihrungsform der Drehfeldmaschine 1 beträgt die Anzahl der Jochzähne 22.1 ein geradzahliges Vielfaches von 9 Jochzähnen, so dass jeweils magnetische Doppelpole einander gegenüber liegen und die Asymmetrie der zunächst in Figur 5 beschriebenen Anordnung aufgehoben ist.In the following, the magnetic fields at the windings 21 of the modules 22.4 according to FIG. 2 are considered at a time when the phase Phi is 30 degrees. The results are summarized in the table in FIG. A magnetic north pole is marked with a positive number, a south pole with a negative number. The number 1 (or -1) indicates the maximum occurring field. At the phase Phi of 30 degrees, the voltage A is positive and create a north pole in the first winding Wl of the first module 22.4. The second winding W2 is, as described in Figure 2, oppositely oriented, and therefore shows an equally strong south pole. Winding W3 has the same orientation as Wl and produces a north pole. The voltage B at the co-directional winding W4 lying next to W3 is maximum negative and therefore W4 generates a strong south pole. The adjacent W5 and W6 generate maximum north poles and south poles. The third module powered by voltage C generates the sequence of medium north pole, south pole, north pole. At this time, the adjacent windings Wl and W9 each generate a north pole, so that at this point a double pole occurs and at the periphery of the yoke 22 a total of 8 alternating magnetic field poles are distributed. The double pole runs with the passage of time. At phase Phi of 150 degrees, it is at windings W3 and W4. An in-depth analysis shows that the double poles only arise with weak magnetic fields, so that they lead only to a small asymmetry. In a further improved embodiment of the rotary field machine 1, the number of yoke teeth 22.1 is an even multiple of 9 yoke teeth, so that each magnetic double poles face each other and the asymmetry of the arrangement initially described in Figure 5 is canceled.
Mit der gezeigten Anordnung kann ein besonders flach aufgebauter elektrischer Antrieb, insbesondere für einen Aufzugsantrieb realisiert werden, der zum einen eine erhöhte Kraftdichte und gleichzeitig eine deutlich reduzierte Drehmomentwelligkeit aufweist. Durch die Ausbildung eines Radialfeldes entstehen geringere Lagerkräfte in axialer Richtung die eine höhere Lagerlebensdauer garantieren. Im Hinblick auf eine kostengünstige Herstellung bietet dieses Antriebskonzept Vorteile, da die Montage erleichtert wird. Ebenso kommen Sicherheitsaspekte zu Tragen, da im montierten Zustand die Gefahr von (Finger)-Eingriffen vermieden wird.With the arrangement shown, a particularly flat constructed electric drive, in particular for a lift drive can be realized, which on the one hand has an increased force density and at the same time a significantly reduced torque ripple. The formation of a radial field results in lower bearing forces in the axial direction which guarantee a longer bearing life. With regard to a cost-effective production, this drive concept offers advantages, since the assembly is facilitated. Likewise, safety aspects come into play, since in the mounted state the danger of (finger) interventions is avoided.
Figur 6 zeigt eine zu Figur 1 alternative Ausführungsfoπn der Erfindung als Schnittdarstellung bzw. eine elektrische Drehfeldmaschine in erfinderischer Ausgestaltung, wie sie insbesondere bei flach bauenden Aufzugsantrieben oder Rolltreppenantrieben Verwendung finden kann.Figure 6 shows an alternative to Figure 1 Ausführungsfoπn the invention as a sectional view or an electric induction machine in an inventive design, as can be found in particular in flat-mounted elevator drives or escalator drives use.
Auch diese elektrische Drehfeldmaschine weist als wesentliche Baugruppen einen Rotor oder Läufer 10 und einen Stator oder Ständer 20 auf. Die Montage bzw. die Aufhängung des Motors wird mittels Befestigungsbohrungen 38 gewährleistet, mittels derer der Motor an einen Träger angeschraubt werden kann.This electrical induction machine has as essential components a rotor or rotor 10 and a stator or stator 20. The assembly or the suspension of the motor is ensured by means of mounting holes 38, by means of which the motor can be screwed to a carrier.
Um die Achse 35 ist das Gehäuse 30 als Lagerzapfen 33 ausgebildet und trägt eine Rillenscheibe 40 zum Antreiben von Seilen und / oder Riemen, die mittels als Kugellager ausgebildeten Lagern 31,32 leicht drehbar auf dem Lagerzapfen 33 montiert ist. Zur Fixierung auf der Achse dient ein WiderlagerAbout the axis 35, the housing 30 is formed as a bearing pin 33 and carries a pulley 40 for driving ropes and / or belts, which is mounted by means of bearings designed as ball bearings 31,32 easily rotatable on the bearing pin 33. For fixing on the axle serves an abutment
34.34th
In dieser bevorzugten Darstellung weist der scheibenförmige Bereich des Läufers 10 im Bereich der Rillenscheibe 40 eine rund umlaufende nutförmige Ausnehmung 14 auf, welche zumindest teilweise die Rillenscheibe aufnimmt.In this preferred illustration, the disc-shaped region of the rotor 10 in the region of the pulley 40 has a circumferential groove-shaped recess 14 which at least partially accommodates the pulley.
In der gezeigten Ausführungsvariante weist die Anordnung einen weiteren Lagerzapfen 36 auf, auf dem mittels weiterer Lager 51, 52 eine zweite Rillenscheibe 50 frei drehbar montiert ist. Diese dient nach dem Flaschenzugprinzip zur Reduzierung der Lagerbelastungen. Die Rillenscheibe 40 ist mittels mehrerer, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen 41 starr mit dem Läufer 10 verbunden. Der Läufer 10 ist dabei als Scheibe ausgeführt und kann aus mehreren identischen Ringen aufgebaut sein. Senkrecht zur Scheibenebene des Läufers 10 sind an seinem Umfang Permanentmagnete 11 angeordnet, die über einen rund umlaufenden Luftspalt 12 von einem Joch 22 mit Wicklungen 21 beabstandet sind. Das Joch 22 ist dabei mit mehreren, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen (nicht gezeigt) mit dem Ständer 20 bzw. Gehäuse 30 fixiert.In the embodiment shown, the arrangement has a further bearing journal 36, on which by means of further bearings 51, 52, a second pulley 50 is freely rotatably mounted. This is used according to the pulley principle to reduce the bearing loads. The pulley 40 is rigidly connected to the rotor 10 by means of several, at equal angular intervals circumferentially arranged fasteners 41. The rotor 10 is designed as a disk and can be constructed of several identical rings. Perpendicular to the disc plane of the rotor 10 permanent magnets 11 are arranged at its periphery, which are spaced over a circular circumferential air gap 12 by a yoke 22 with windings 21. The yoke 22 is fixed to the stand 20 or housing 30 by a plurality of fasteners (not shown) arranged at equal angular intervals.
In der gezeigten Ausführungsform ist der Ständer 20 im Gegensatz zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform in das trägerseitige Gehäuse 30 integriert und weist ebenfalls eine rund umlaufende, stufenförmige Ausnehmung 25 auf, in der die Wicklungen 21 des Jochs 22 sowie in einem sich bildenden rund umlaufenden Spalt die rotierenden Permanentmagnete 11 des Läufers 10 aufgenommen sind. Dies ermöglicht eine besonders Platz sparende Anordnung und hilft die Bautiefe zu verringern.In the embodiment shown, in contrast to the embodiment shown in FIG. 1, the upright 20 is integrated in the carrier-side housing 30 and also has a round, stepped recess 25 in which the windings 21 of the yoke 22 and in a round, circular shape form Gap the rotating permanent magnets 11 of the rotor 10 are received. This allows a particularly space-saving arrangement and helps to reduce the depth.
Der Stehbolzen 81 verhindert aufgrund seiner Positionierung, dass das Seil von der Riemenscheibe 40 abrutschen kann. Ein solcher Stehbolzen wäre auch an der Konterrolle 50 denkbar.The stud 81 prevents due to its positioning that the rope from the pulley 40 can slip off. Such a stud bolt would also be conceivable on the counter roller 50.
Die gesamte Anordnung wird mittels einer frontseitigen Abdeckung 70, verschlossen. Die Abdeckung 70 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und dient auch der Fixierung der Konterrillenscheibe 50The entire assembly is closed by means of a front cover 70. The cover 70 may be formed in one or more parts and also serves to fix the counter-pulley 50th
In der gezeigten Ausführungsform kann zentral ein Drehwinkelgeber angeordnet werden, der über eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit die genaue Position und / oder die Geschwindigkeit (Tacho) angibt.In the embodiment shown, a rotary encoder can be arranged centrally, which indicates the exact position and / or the speed (tacho) via an evaluation unit, not shown here.
Entscheidend für das Drehmoment und die Drehmomentwelligkeit ist die Anordnung der Wicklungen 21 im Bereich des Jochs 22. Diese ist in Figur 2 schematisch dargestellt.Decisive for the torque and the torque ripple is the arrangement of the windings 21 in the region of the yoke 22. This is shown schematically in FIG.
Diese Ausführungsform platziert also im Gegensatz zu der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung den Stator 20 und Rotor 10 mehr in Richtung des Trägers, mittels dessen die komplette Anordnung beispielsweise an einer Fahrstuhlschachtwand angeschraubt wird.Thus, in contrast to the device shown in FIG. 1, this embodiment places the stator 20 and rotor 10 more in the direction of the carrier, by means of which the complete arrangement is screwed, for example, to an elevator shaft wall.
Der Vorteil der hier gezeigten Anordnung liegt darin, dass die Rillenscheibe/Konterscheibe 40/50 nach Demontage der Abdeckscheibe(n) 70 unmittelbar zugänglich sind. Die Konterscheibe 50 ist mit dem Gehäuse mittels eines Bauteils 80 verbunden, welches die Konterscheibe 50 in axialer und vertikaler Richtung fixiert. Zusätzlich arretiert das Abdeckteil 70 die Achse der Konterscheibe 50, so dass eine höhere Steifigkeit der Anordnung erzielt wird. Die Ausführung aller Gehäuseteile gewährt eine sichere und berührungsfreie Führung des Seils.The advantage of the arrangement shown here is that the pulley / lock washer 40/50 after disassembly of the cover (s) 70 are directly accessible. The counter-disk 50 is with the housing connected by means of a component 80 which fixes the counter-disk 50 in the axial and vertical directions. In addition, the cover member 70 locks the axis of the counter disk 50, so that a higher rigidity of the arrangement is achieved. The design of all housing parts ensures safe and non-contact guidance of the rope.
Aufgrund der hier gezeigten Anordnung wird das Auswechseln des Endlosseils sehr einfach. Das Vorgehen wird im Folgenden kurz geschildert.Due to the arrangement shown here, the replacement of the endless rope is very easy. The procedure is briefly described below.
Zunächst muss mittels geeigneter Maßnahmen die Spannung vom Seil oder Antriebsriemen genommen werden. Es wirken dann keine nennenswerten Kräfte mehr aufgrund des Seilzugs auf die Rillenscheibe 40 und/oder Konterscheibe 50. Die vordere, also bspw. in Richtung des Aufzugsschachtes gerichtete, Gehäuseabdeckung 70 wird durch Lösen der entsprechenden Verschraubungen 71 entfernt. Beide Rillenscheiben 40 und 50 sind nach Beseitigung der Abdeckung 70 frei zugänglich und das Seil kann eingelegt oder entfernt werden. Danach wird die Abdeckung 70 wieder montiert und das Seil erneut unter Spannung gesetzt. Eine Neuausrichtung von Motorkomponenten wie Motorbremsen, Stator und Rotor relativ zueinander ist nicht erforderlich. Das ist ein Vorteil, welcher sich insbesondere bei der Erstmontage und bei Wartungsarbeiten zeitsparend und damit kosten sparend auswirkt.First of all, the tension must be removed from the rope or drive belt by means of suitable measures. There are then no significant forces more due to the cable on the pulley 40 and / or lock washer 50. The front, so for example. Directed in the direction of the elevator shaft, housing cover 70 is removed by loosening the corresponding fittings 71. Both pulleys 40 and 50 are freely accessible after removal of the cover 70 and the rope can be inserted or removed. Thereafter, the cover 70 is reassembled and the rope is re-tensioned. A realignment of engine components such as engine brakes, stator and rotor relative to each other is not required. This is an advantage, which in particular during the initial assembly and maintenance time-saving and thus cost-saving effect.
In Figur 7 ist die schachtseitige Frontansicht des Antriebs zu sehen, insbesondere die Abdeckung 70 mit den Schrauben 71, welche im Falle von Wartungsarbeiten zu lösen wären. In Figure 7, the shaft-side front view of the drive can be seen, in particular the cover 70 with the screws 71, which would be solved in case of maintenance.

Claims

Ansprüche claims
1 . Elektrische Drehfeldmaschine (1) mit einem mit einem elektromagnetischen Drehfeld beaufschlagten Ständer (20), der ein Joch (22) mit Jochzähnen (22.1) mit wenigstens teilweise umlaufenden Nuten (22.3) aufweist, in denen ein Magnetfeld erzeugende Wicklungen (21) angeordnet sind, und einen um eine Achse (35) drehbaren Läufer (10) mit Permanentmagneten (11), der vom Ständer (20) durch einen Luftspalt (12) umlaufend getrennt ist, wobei der Läufer (10) fest mit einer Rillenscheibe (40) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochzähne (22.1) im Ständer (20) zu Modulen (22.4) zusammengefasst sind, deren Anzahl gleich der der Stromphasen oder deren ganzzahligen Vielfachen entsprechen, wobei jedes Modul (22.4) eine1 . Electric rotary field machine (1) having a stator (20) acted upon by an electromagnetic rotating field and having a yoke (22) with yoke teeth (22.1) with at least partially circumferential grooves (22.3) in which windings (21) generating a magnetic field are arranged, and a rotor (10) rotatable about an axis (35) and having permanent magnets (11) circumferentially separated from the stator (20) by an air gap (12), the rotor (10) being fixedly connected to a pulley (40) , characterized in that the yoke teeth (22.1) in the stator (20) to modules (22.4) are summarized, the number of the same equal to the current phases or their integer multiples, each module (22.4) a
Anzahl von mindestens einem Jochzahn (22.1) umfasst und wobei einander direkt benachbarte Jochzähne (22.1) eines Moduls (22.4) eine entgegengesetzte Magnetfeldpolarität aufweisen, wobei insbesondere ein Verhältnis Polteilung des Läufers (10) zu Nutteilung des Ständers (20) von 9/8 vorgesehen ist.Number of at least one yoke tooth (22.1) and wherein directly adjacent yoke teeth (22.1) of a module (22.4) have an opposite magnetic field polarity, wherein in particular a ratio pole pitch of the rotor (10) to slot pitch of the stator (20) of 9/8 provided is.
2. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld im Luftspalt (12) in radialer Richtung zur Achse (35) ausgebildet ist.2. Electric induction machine (1) according to claim 1, characterized in that the magnetic field in the air gap (12) in the radial direction to the axis (35) is formed.
3. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (10) als Außenläufer ausgebildet ist.3. Electric induction machine (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor (10) is designed as an external rotor.
4. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (20) eine rund umlaufende Ausnehmung (25) aufweist, in der die Wicklungen (21) mit Blechpaket sowie die Permanentmagnete (11) mit Rotorjoch des Läufers (10) aufgenommen sind.4. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stator (20) has a round circumferential recess (25) in which the windings (21) with laminated core and the permanent magnets (11) with rotor yoke of the rotor (10) are received.
5. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (21) in direkt benachbarten Jochzähnen (22.1) zweier Module (22.4) in einem gleichen Umlaufsinn ausgeführt sind.5. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the windings (21) in directly adjacent yoke teeth (22.1) of two modules (22.4) are designed in a same sense of rotation.
6. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochzähne (22.1) Polschuhe (22.2) aufweisen, welche die zwischen den Jochzähnen (22.1) liegenden Nuten (22.3) auf der Seite des Luftspaltes (12) wenigstens teilweise schließen.6. Electric rotating field machine (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the yoke teeth (22.1) pole pieces (22.2), which lie between the yoke teeth (22.1) grooves (22.3) on the side of the air gap (12 ) at least partially close.
7. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (22) zwischen zwei direkt benachbarten Jochzähnen (22.1) Jochhilfszähne (22.5) aufweist.7. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 6, characterized the yoke (22) has yoke auxiliary teeth (22.5) between two directly adjacent yoke teeth (22.1).
S. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis einer Polteilung des Läufers (10) zu einer Nutteilung des Ständers (20) 9/10 oder 9/8, 6/5 oder 6/7 oder 3/4 beträgt, wobei jedes Modul (22.4) beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 9/10 oder 9/8 mindestens 3 Jochzähne (22.1), beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 6/5 oder 6/7 mindestens zwei Jochzähne (22.1) und beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 3/4 mindestens einen Jochzahn (22.1) umfasst.S. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ratio of a pole pitch of the rotor (10) to a slot pitch of the stator (20) 9/10 or 9/8, 6/5 or 6 / 7 or 3/4, wherein each module (22.4) at the ratio pole pitch to slot pitch 9/10 or 9/8 at least 3 yoke teeth (22.1), at the ratio pole pitch to slot pitch 6/5 or 6/7 at least two yoke teeth (22.1) and in the ratio of pole pitch to groove pitch 3/4 at least one yoke tooth (22.1).
9. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verhältnis der Polteilung des Läufers (10) zu der Nutteilung des Ständers (20) von 9/8 eine Wick- lungsausführung a -a -a a a -a b -b -b b b -b c -c -c c c -c und beim Verhältnis der Polteilung des Läufers (10) zu der Nutteilung des Ständers (20) von9. Electric induction machine (1) according to claim 8, characterized in that the ratio of the pole pitch of the rotor (10) to the slot pitch of the stator (20) of 9/8 a winding execution a -a -aaa -ab -b - bbb -bc -c -ccc -c and the ratio of the pole pitch of the rotor (10) to the slot pitch of the stator (20) of
9/10 die Wicklungsausfühmng a -a -a a a -a -b b b -b -b b c -c -c c c -c gewählt ist, wobei a, b und c die Stromphasen des Dreiphasenstroms bedeuten.9/10 the winding design a -a -aaa -a -bbb -b -bbc -c -ccc -c is selected, where a, b and c denote the current phases of the three-phase current.
10. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (10) eine Ausnehmung (14) zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Lagers (31) aufweist.10. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotor (10) has a recess (14) for at least partially receiving a bearing (31).
11. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Läufer (10) eine Ausnehmung (13) zur Beabstandung des Läufers (10) von dem Joch (22) und den Wicklungen (21 ) und einer Befestigung (24) des Jochs (22) am Ständer (20) aufweist.11. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the rotor (10) has a recess (13) for spacing the rotor (10) from the yoke (22) and the windings (21). and a fastening (24) of the yoke (22) on the stator (20).
12. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche f bis 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Ständer (20) eine Ausnehmung (23) zur Beabstandung des Ständers (20) von12. Electric induction machine (1) according to one of claims f to 11, characterized in that the stator (20) has a recess (23) for spacing the stator (20) of
Befestigungselementen (41) der Rillenscheibe (40) am Läufer (10) aufweist.Fastening elements (41) of the pulley (40) on the rotor (10).
13. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (10) aus mehreren identischen Ringen aufgebaut ist. 13. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the rotor (10) is constructed of a plurality of identical rings.
14. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geber (60) an der Drehfeldmaschine angeordnet ist.14. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 13, characterized in that an encoder (60) is arranged on the induction machine.
15. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Vorsprung (81) auf einer zur Rillenscheibe (40, 50) konzentrischen15. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 14, characterized in that a projection (81) concentric on one of the pulley (40, 50)
Kreisbahn angeordnet ist, deren Radius größer als der Radius der Rillenscheibe (40, 50) ist.Circular path is arranged, whose radius is greater than the radius of the pulley (40, 50).
16. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (20) zumindest teilweise vom Motorgehäuse (30) und vom Läufer (10) umfasst ist.16. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the stator (20) at least partially from the motor housing (30) and the rotor (10) is included.
17. Elektrische Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Motorgehäuse (30) eine Abdeckung (70) angeordnet ist.17. Electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 16, characterized in that a cover (70) is arranged on the motor housing (30).
18. Verwendung einer elektrischen Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 als18. Use of an electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 17 as
Antrieb für einen Lastenaufzug und/oder einen Personenaufzug.Drive for a goods lift and / or a passenger elevator.
19. Verwendung einer elektrischen Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 als Seilantrieb oder Riemenantrieb mit einer oder mehreren Rillenscheiben (40, 50).19. Use of an electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 17 as a cable drive or belt drive with one or more pulleys (40, 50).
20. Verwendung einer elektrischen Drehfeldmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 als Antrieb für eine Rolltreppe.20. Use of an electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 17 as a drive for an escalator.
21. Personenaufzug und/oder Lastenaufzug oder Rolltreppe mit einer elektrischen Drehfeldmaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.21. Passenger elevator and / or goods lift or escalator with an electric induction machine (1) according to one of claims 1 to 17.
22. Verfahren zur Montage/Demontage eines Kraftübertragungsmittels, insbesondere eines Seiles oder eines Riemens, bei einer elektrischen Drehfeldmaschine gemäß Anspruch 17, wobei in einem ersten Schritt die Abdeckung (70) gelöst und in einem zweiten Schritt das Antriebsmittel entfernt oder angebracht und in einem dritten Schritt die Abdeckung (70) wieder befestigt wird. 22. A method for assembly / disassembly of a power transmission means, in particular a rope or a belt, in a rotary electric machine according to claim 17, wherein in a first step, the cover (70) dissolved and removed in a second step, the drive means or attached and in a third Step the cover (70) is attached again.
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