EP4162588A1 - Electric motor and method for operating an electric motor - Google Patents

Electric motor and method for operating an electric motor

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Publication number
EP4162588A1
EP4162588A1 EP21732849.1A EP21732849A EP4162588A1 EP 4162588 A1 EP4162588 A1 EP 4162588A1 EP 21732849 A EP21732849 A EP 21732849A EP 4162588 A1 EP4162588 A1 EP 4162588A1
Authority
EP
European Patent Office
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rotor
motor
stator
rotors
axial direction
Prior art date
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Pending
Application number
EP21732849.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Maurice ANDREE
Stefan TILLER
Hong Giang TO
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.)
GKN Powder Metallurgy Engineering GmbH
Original Assignee
GKN Powder Metallurgy Engineering GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by GKN Powder Metallurgy Engineering GmbH filed Critical GKN Powder Metallurgy Engineering GmbH
Publication of EP4162588A1 publication Critical patent/EP4162588A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02Machines with one stator and two or more rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • stator and rotor are arranged next to one another along the radial direction, the rotor having poles that are opposite the coils or cores along the radial direction and possibly aligned at least along the radial direction (e.g. on the same section un- long the axial direction) are arranged.
  • stator teeth or cores extend inward or outward in the radial direction, starting from an annular base body (yoke).
  • a first component, aligned along the radial direction, of the magnetic flux generated by the stator is used to drive the rotor.
  • the rotor is at least partially produced by sintering.
  • complex structures can be formed on the rotor in a very simple manner in terms of sintering.
  • the structure of a stator, in particular using SMC, and further details, also relating to a rotor, can be found, for example, in WO 2016/066714 A1.
  • this rotor component is constructed according to a type of axial flux motor.
  • the stator and rotor component are arranged next to one another along the axial direction, the rotor component having poles that are opposite the coils or cores of the stator along the axial direction and possibly in alignment at least along the axial direction (e.g. on a same diameter) are arranged.
  • z. B. one rotor can be operated via the rotating field of the stator at twice as high a speed as the other rotor, possibly with the opposite direction of rotation.
  • the proposed motor which has only one stator but at least two rotors, could thus replace two known motors in which only one rotor can ever be operated via a stator.
  • a (first) method for operating an electric motor, in particular the motor described, is also proposed.
  • the engine has a Stator and at least two rotors, the one rotor having a first number of poles and the other rotor having a second number of poles, the rotors being operated at least at a different speed or with a different direction of rotation.
  • at least two rotors can be operated independently of one another via a single stator.
  • a (second) method for operating an electric motor, in particular the motor described, is proposed.
  • the motor has a stator and at least two rotors, the rotors having different starting torques, so that one rotor is operated at one speed while the other rotor is stationary.
  • at least two rotors can be operated independently of one another via a single stator.
  • indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), especially in the patent claims and the description reproducing them, is to be understood as such and not as a numerical word.
  • the terms or components introduced in this way are therefore to be understood in such a way that they are present at least once and, in particular, can also be present several times.
  • FIGS. 1 to 3 are described jointly below.
  • the motor 1 additionally has a first rotor 13 and a second rotor 19, which are arranged on the second end face 4 and in each case along the axial direction 5 between the coils 10 and the second end face 4.
  • the first rotor 13 and the second rotor 19 use (essentially) a first component 15, which is aligned along a radial direction 14, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 for driving purposes.
  • a stator 2 which is constructed according to a type of axial flux motor, is combined with a first rotor 13 and a second rotor 19, which are each constructed and arranged according to a type of radial flux motor.
  • a first component 15, aligned along the radial direction 14, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 is used to drive the rotor 13, 19.
  • the first rotor 13 and the second rotor 19 are each designed in such a way that the region 18 and the poles 26 of the rotor 13, 19, in the radial direction 14, are each arranged only inside or only outside of the cores 7.
  • the electric motor 1 according to the second variant has only one rotor, namely a second rotor 19, the region 18 of the second rotor 19 being arranged in the radial direction 14 within the cores 7.
  • the motor 1 according to the third embodiment variant comprises a rotor component 20 which forms the third rotor 21.
  • the rotor component 20 is arranged next to the stator 2 along the axial direction 5.
  • the rotor component 20 uses a second component 22, which is aligned along the axial direction 5, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 to drive the rotor component 20.
  • This rotor component 20 is constructed according to a type of axial flux motor.
  • the rotor component 20 forms an independent third rotor 21, so that the motor 1 has the second rotor 19 and the third rotor 21.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric motor (1), comprising at least a stator (2), which extends between a first end face (3) and a second end face (4) along an axial direction (5) and has an annular yoke (6) on the first end face (3) and starting from the yoke (6) a plurality of cores (7), which each extend along the axial direction (5) over a first length (8) to the second end face (4) and are arranged adjacent to one another along a circumferential direction (9), wherein a coil (10) is arranged on each core (7), which coil extends starting from the yoke (6) along the axial direction (5) over a second length (11) toward the second end face (4), wherein the second length (11) is shorter than the first length (8), so that a portion (12) of each core (7) extends along the axial direction (5) beyond the coil (10) concerned; wherein the motor (1) additionally comprises at least one first rotor (13) which is arranged, at least on the second end face (4) along the axial direction (5) between the coils (10) and the second end face (4).

Description

Elektrischer Motor und Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors Electric motor and method of operating an electric motor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Motor, wobei der elektrische Motor zumindest einen Stator sowie einen Rotor umfasst. The present invention relates to an electric motor, the electric motor comprising at least one stator and one rotor.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis, elektrische Motoren hinsichtlich der Baugröße zu verkleinern oder deren Funktionalität zu erweitern. There is a constant need to reduce the size of electric motors or to expand their functionality.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Motor vorzuschlagen, der diese Aspekte verwirklichen kann. Insbesondere soll ein elektrischer Motor angegeben werden, bei dem zwei Rotoren über einen einzigen Stator unabhängig voneinander betreibbar sind. Im Hinblick auf diesen Anwendungsfall ist eine vorteilhafte Bauform eines elektrischen Motors bereitzustellen. Proceeding from this, it is the object of the present invention to propose an electric motor which can implement these aspects. In particular, an electric motor is to be specified in which two rotors can be operated independently of one another via a single stator. With regard to this application, an advantageous design of an electric motor is to be provided.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird ein elektrischer Motor gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein erstes Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors gemäß Patentanspruch 9 sowie ein zweites Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors gemäß Patentanspruch 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden. To achieve these objects, an electric motor according to the features of claim 1, a first method for operating an electric motor according to claim 9 and a second method for operating an electric motor according to claim 10 are proposed. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and details from the figures, with further design variants of the invention being shown.
Hierzu trägt ein elektrischer Motor bei, der zumindest einen Stator aufweist, der sich zwischen einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite entlang einer axialen Richtung erstreckt und an der ersten Stirnseite ein ringförmiges Joch und ausgehend von dem Joch eine Mehrzahl von Kernen aufweist, die sich jeweils entlang der axialen Richtung über eine erste Länge bis zur zweiten Stirnseite erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. An jedem Kern ist eine Spule angeordnet, die sich ausgehend von dem Joch entlang der axialen Richtung über eine zweite Länge hin zur zweiten Stirnseite erstreckt. Die zweite Länge ist kleiner als die erste Länge, so dass ein Abschnitt jedes Kerns sich entlang der axialen Richtung über die jeweilige Spule hinweg erstreckt. Der Motor weist zusätzlich zumindest einen ersten Rotor auf, der zumindest an der zweiten Stirnseite entlang der axialen Richtung zwischen den Spulen und der zweiten Stirnseite angeordnet ist, wobei der erste Rotor im Betrieb des Motors (im Wesentlichen) eine entlang einer radialen Richtung ausgerichtete erste Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb des ersten Rotors nutzt. Contributing to this is an electric motor, which has at least one stator which extends between a first end face and a second end face along an axial direction and has an annular yoke on the first end face and, starting from the yoke, a plurality of cores, each of which is arranged extend along the axial direction over a first length to the second end face and are arranged next to one another along a circumferential direction. A coil is arranged on each core and extends, starting from the yoke, along the axial direction over a second length towards the second end face. The second length is less than the first length so that a portion of each core extends across the respective coil along the axial direction. The motor additionally has at least one first rotor which is arranged at least on the second end face along the axial direction between the coils and the second end face, the first rotor (essentially) being a first component oriented along a radial direction during operation of the motor uses the magnetic flux generated by the stator to drive the first rotor.
Insbesondere wird hier ein Stator, der nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut ist, mit einem ersten Rotor, der nach einer Bauart eines Radialflussmotors aufgebaut und angeordnet ist, kombiniert. In particular, a stator which is constructed according to a type of axial flux motor is combined with a first rotor which is constructed and arranged according to a type of radial flux motor.
Bei einem Axialflussmotor sind Stator und Rotor entlang der axialen Richtung nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor Pole aufweist, die den Spulen bzw. Kernen entlang der axialen Richtung gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der axialen Richtung fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind. Der Stator weist Kerne und Spulen auf, die sich ausgehend von einem ringförmigen Grundkörper (Joch) entlang der axialen Richtung erstrecken. Die Anzahl der Spulen bzw. Kerne und die Anzahl der Pole des Rotors können sich voneinander unterscheiden oder einander entsprechen. In an axial flux motor, the stator and rotor are arranged next to one another along the axial direction, the rotor having poles which are opposite the coils or cores along the axial direction and possibly aligned at least along the axial direction (e.g. on the same diameter ) are arranged. The stator has cores and coils which, starting from an annular base body (yoke), extend along the axial direction. The number of coils or cores and the number of poles of the rotor can differ from one another or correspond to one another.
Bei einem Axialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der axialen Richtung ausgerichtete zweite Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb des Rotors genutzt. In an axial flux motor, a second component, aligned along the axial direction, of the magnetic flux generated by the stator is used to drive the rotor.
Bei einem Radialflussmotor sind Stator und Rotor entlang der radialen Richtung nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor Pole aufweist, die den Spulen bzw. Kernen entlang der radialen Richtung gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der radialen Richtung fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Abschnitt ent- lang der axialen Richtung) angeordnet sind. Bei dem Stator erstrecken sich Statorzähne bzw. Kerne ausgehend von einem ringförmigen Grundkörper (Joch) in der radialen Richtung nach innen oder außen. In a radial flux motor, the stator and rotor are arranged next to one another along the radial direction, the rotor having poles that are opposite the coils or cores along the radial direction and possibly aligned at least along the radial direction (e.g. on the same section un- long the axial direction) are arranged. In the stator, stator teeth or cores extend inward or outward in the radial direction, starting from an annular base body (yoke).
Bei einem Radialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der radialen Richtung ausgerichtete erste Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb des Rotors genutzt. In a radial flux motor, a first component, aligned along the radial direction, of the magnetic flux generated by the stator is used to drive the rotor.
Der Stator des elektrischen Motors weist insbesondere ein weichmagnetisches Material auf, zum Beispiel ein sogenanntes „Soft Magnetic Composite “ (SMC), oder eine Kombination aus Elektroblechen und SMC. Die Kerne des Stators sind bevorzugt aus einem weichmagnetischen Material verpresst und verbackt hergestellt. Das SMC-Material wird hierbei nicht gesintert. Vielmehr erfolgt eine Temperierung auf unterhalb einer Schmelztemperatur, die jedoch ausreichend ist, dass die Kerne ihre Geometrie dauerhaft bewahren. The stator of the electric motor has in particular a soft magnetic material, for example a so-called “soft magnetic composite” (SMC), or a combination of electrical steel sheets and SMC. The cores of the stator are preferably made of a soft magnetic material pressed and baked. The SMC material is not sintered here. Rather, the temperature is controlled to below a melting temperature, which, however, is sufficient for the cores to retain their geometry over the long term.
Der jeweilige Rotor weist insbesondere Permanentmagnete und/oder weichmagnetische Elemente zum Beispiel in Aussparungen auf. Bevorzugt kann mit Permanentmagneten ein permanenterregter Synchron- oder bürstenloser Gleichstrommotor, abgekürzt BLDC, gebildet werden, während beispielsweise mit weichmagnetischen Elementen ein Reluktanzmotor als elektrischer Motor geschaffen werden kann. The respective rotor has, in particular, permanent magnets and / or soft magnetic elements, for example in cutouts. A permanent magnet synchronous or brushless direct current motor, abbreviated BLDC, can preferably be formed with permanent magnets, while a reluctance motor can be created as an electric motor with soft magnetic elements, for example.
Der jeweilige Rotor kann alternativ als Käfig- oder Kurzschlussläufer oder als Schleifringläufer ausgeführt sein, wobei dann eine Asynchronmaschine ausgebildet ist. The respective rotor can alternatively be designed as a squirrel cage or squirrel cage rotor or as a slip ring rotor, in which case an asynchronous machine is designed.
Insbesondere ist der Rotor zumindest teilweise sintertechnisch hergestellt. Insbesondere lassen sich sintertechnisch sehr einfach komplexe Strukturen an dem Rotor ausbilden. Der Aufbau eines Stators, insbesondere unter Nutzung von SMC sowie weitere Einzelheiten, auch betreffend einen Rotor, gehen beispielsweise aus der WO 2016/066714 A1 hervor. In particular, the rotor is at least partially produced by sintering. In particular, complex structures can be formed on the rotor in a very simple manner in terms of sintering. The structure of a stator, in particular using SMC, and further details, also relating to a rotor, can be found, for example, in WO 2016/066714 A1.
Insbesondere ist im Betrieb des Motors eine zwischen dem Stator und dem ersten Rotor wirkende Antriebskraft in einem Bereich des ersten Rotors generierbar, der in der radialen Richtung zumindest innerhalb oder außerhalb der Kerne angeordnet ist. In particular, during operation of the motor, a drive force acting between the stator and the first rotor can be generated in a region of the first rotor which is arranged in the radial direction at least inside or outside the cores.
Insbesondere ist der erste Rotor so ausgebildet, dass der Bereich, also z. B. die Pole des Rotors, in der radialen Richtung nur innerhalb oder nur außerhalb der Kerne angeordnet sind. In particular, the first rotor is designed so that the area, so z. B. the poles of the rotor, are arranged in the radial direction only inside or only outside of the cores.
Alternativ ist der erste Rotor so ausgebildet, dass zwei Bereiche vorgesehen sind, also einer in der radialen Richtung innerhalb und einer außerhalb der Kerne. In dieser Ausgestaltung sind die beiden Bereiche miteinander mechanisch gekoppelt, wobei die in dem jeweiligen Bereich vorliegende Polzahl gleich ist. Damit kann ein elektrischer Motor bereitgestellt werden, mit dem einerseits ein hohes Drehmoment erreichbar ist und bei dem gegenüber der Verwendung eines Rotors, der nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut ist, eine nur geringe, in der axialen Richtung wirkende, resultierende Kraft erzeugt wird. Alternatively, the first rotor is designed in such a way that two areas are provided, that is to say one in the radial direction inside and one outside the cores. In this embodiment, the two areas are mechanically coupled to one another, the number of poles present in the respective area being the same. This makes it possible to provide an electric motor with which, on the one hand, a high torque can be achieved and in which only a small resultant force acting in the axial direction is generated compared to the use of a rotor which is constructed according to a type of axial flux motor.
Bevorzugt umfasst der Motor zumindest den ersten Rotor und einen zweiten Rotor, wobei der Bereich des einen Rotors in der radialen Richtung außerhalb der Kerne und der Bereich des anderen Rotors in der radialen Richtung innerhalb der Kerne angeordnet ist. Bei dem Motor sind insbesondere mindestens zwei Rotoren über einen einzigen Stator unabhängig voneinander betreibbar. The motor preferably comprises at least the first rotor and a second rotor, the region of the one rotor being arranged outside the cores in the radial direction and the region of the other rotor being arranged in the radial direction inside the cores. In the case of the motor, in particular at least two rotors can be operated independently of one another via a single stator.
Für diese Bauform mit zwei Rotoren ergeben sich besonders vorteilhafte Betriebsarten, die im Folgenden erläutert werden. Insbesondere umfasst der Motor zusätzlich eine Rotorkomponente, die einen dritten Rotor oder einen Teil des ersten Rotors oder eines zweiten Rotors bildet. Die Rotorkomponente ist entlang der axialen Richtung neben dem Stator angeordnet. Die Rotorkomponente nutzt im Betrieb des Motors eine entlang der axialen Richtung ausgerichtete zweite Komponente des von dem Stator erzeugten magnetischen Flusses zum Antrieb der Rotorkomponente. For this design with two rotors, there are particularly advantageous operating modes that are explained below. In particular, the motor additionally comprises a rotor component which forms a third rotor or a part of the first rotor or a second rotor. The rotor component is arranged adjacent to the stator along the axial direction. When the motor is in operation, the rotor component uses a second component, aligned along the axial direction, of the magnetic flux generated by the stator to drive the rotor component.
Insbesondere ist diese Rotorkomponente nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut. Bei einem Axialflussmotor sind Stator und Rotorkomponente entlang der axialen Richtung nebeneinander angeordnet, wobei die Rotorkomponente Pole aufweist, die den Spulen bzw. Kernen des Stators entlang der axialen Richtung gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der axialen Richtung fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind. In particular, this rotor component is constructed according to a type of axial flux motor. In an axial flux motor, the stator and rotor component are arranged next to one another along the axial direction, the rotor component having poles that are opposite the coils or cores of the stator along the axial direction and possibly in alignment at least along the axial direction (e.g. on a same diameter) are arranged.
Die Rotorkomponente kann einen unabhängigen dritten Rotor ausbilden, so dass der Motor den ersten Rotor und den dritten Rotor oder zusätzlich den zweiten Rotor aufweist. Der dritte Rotor kann auch mechanisch gekoppelt mit dem ersten Rotor oder, wenn vorhanden, mit dem zweiten Rotor ausgeführt sein. Bei einer mechanischen Kopplung weisen die betreffenden Rotoren, bzw. der betreffende Rotor und die Rotorkomponente eine gleiche Anzahl von Polen auf. The rotor component can form an independent third rotor, so that the motor has the first rotor and the third rotor or additionally the second rotor. The third rotor can also be designed to be mechanically coupled to the first rotor or, if present, to the second rotor. In the case of a mechanical coupling, the relevant rotors, or the relevant rotor and the rotor component, have the same number of poles.
Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei die Rotoren eine voneinander unterschiedliche Polzahl aufweisen, so dass die Rotoren zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betreibbar sind. Jeder Rotor wird dabei unmittelbar durch das eine Drehfeld des Stators angetrieben. Ein Getriebe oder eine Übersetzung ist hier nicht erforderlich. In particular, the motor comprises at least two rotors, the rotors having a different number of poles from one another, so that the rotors can be operated at least at a different speed or with a different direction of rotation. Each rotor is driven directly by the rotating field of the stator. A gear or a translation is not required here.
Ist der Motor als Synchronmotor ausgeführt, muss das durch den Stator erzeugte Drehfeld in festgelegter Relation zur jeweiligen Lage des betreffenden Rotors bereitgestellt werden. Dabei kann das Drehfeld insbesondere als Kompromiss in Abhängigkeit von der Lage jedes Rotors bereitgestellt werden oder nur in Abhän- gigkeit von der Lage eines Rotors. Im letzteren Fall muss der jeweils mindestens eine andere Rotor dann diesem Drehfeld nachfolgen. If the motor is designed as a synchronous motor, the rotating field generated by the stator must be provided in a fixed relationship to the respective position of the rotor in question. The rotating field can in particular be provided as a compromise depending on the position of each rotor or only depending on depending on the position of a rotor. In the latter case, the at least one other rotor must then follow this rotating field.
Insbesondere kann z. B. der eine Rotor über das Drehfeld des Stators mit einer doppelt so hohen Drehzahl wie der andere Rotor betrieben werden, ggf. mit entgegengesetzter Drehrichtung. Damit ließe sich durch den vorgeschlagenen Motor, der nur einen Stator aber zumindest zwei Rotoren aufweist, zwei bekannte Motoren ersetzen, bei denen über einen Stator immer nur ein Rotor betreibbar ist. In particular, z. B. one rotor can be operated via the rotating field of the stator at twice as high a speed as the other rotor, possibly with the opposite direction of rotation. The proposed motor, which has only one stator but at least two rotors, could thus replace two known motors in which only one rotor can ever be operated via a stator.
Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei zumindest der eine Rotor eine erste Bauform für eine Synchronmaschine und zumindest der andere Rotor eine zweite Bauform für eine Asynchronmaschine aufweist, wobei im Betrieb des Motors ein Drehfeld des Stators nach dem Rotor der ersten Bauform ausgerichtet ist und der Rotor der zweiten Bauform dem Drehfeld mit einem Schlupf nachfolgt. Damit kann eine Regelung des Drehfelds vereinfacht werden, da der Rotor der zweiten Bauform dem Drehfeld passiv nachfolgt. In particular, the motor comprises at least two rotors, at least one rotor having a first design for a synchronous machine and at least the other rotor having a second design for an asynchronous machine, with a rotating field of the stator being aligned with the rotor of the first design during operation of the motor and the rotor of the second design follows the rotating field with a slip. Regulation of the rotating field can thus be simplified, since the rotor of the second design passively follows the rotating field.
Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei die Rotoren unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor mit einer Drehzahl betreibbar ist, während der andere Rotor stillsteht. Insbesondere kann der eine Rotor zur Temperierung des anderen Rotors betrieben werden. In particular, the motor comprises at least two rotors, the rotors having different starting torques, so that one rotor can be operated at one speed while the other rotor is stationary. In particular, one rotor can be operated to control the temperature of the other rotor.
Insbesondere umfasst der Motor zumindest zwei Rotoren, wobei der eine Rotor eine Fluidfördergeometrie zur Förderung eines Fluids aufweist, wobei die Förderung des Fluids zur Temperierung des anderen Rotors vorgesehen ist. Insbesondere ist die Fluidfördergeometrie nach Art einer Pumpe ausgeführt, so dass die Drehung des Rotors eine Bewegung eines Fluids in eine bestimmte, insbesondere gleichbleibende, Richtung hervorruft. In particular, the motor comprises at least two rotors, one rotor having a fluid delivery geometry for delivering a fluid, the delivery of the fluid being provided for temperature control of the other rotor. In particular, the fluid delivery geometry is designed in the manner of a pump, so that the rotation of the rotor causes a fluid to move in a specific, in particular constant, direction.
Es wird weiter ein (erstes) Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors, insbesondere des beschriebenen Motors, vorgeschlagen. Der Motor weist einen Stator und mindestens zwei Rotoren auf, wobei der eine Rotor eine erste Polzahl und der andere Rotor einen zweite Polzahl aufweist, wobei die Rotoren zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betrieben werden. Bei dem Motor sind insbesondere mindestens zwei Rotoren über einen einzigen Stator unabhängig voneinander betreibbar. A (first) method for operating an electric motor, in particular the motor described, is also proposed. The engine has a Stator and at least two rotors, the one rotor having a first number of poles and the other rotor having a second number of poles, the rotors being operated at least at a different speed or with a different direction of rotation. In the case of the motor, in particular at least two rotors can be operated independently of one another via a single stator.
Jeder Rotor wird dabei unmittelbar durch das eine Drehfeld des Stators angetrieben. Ein Getriebe oder eine Übersetzung ist hier nicht erforderlich. Each rotor is driven directly by the rotating field of the stator. A gear or a translation is not required here.
Es wird ein (zweites) Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors, insbesondere des beschriebenen Motors, vorgeschlagen. Der Motor weist einen Stator und mindestens zwei Rotoren auf, wobei die Rotoren unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor mit einer Drehzahl betrieben wird, während der andere Rotor stillsteht. Bei dem Motor sind insbesondere mindestens zwei Rotoren über einen einzigen Stator unabhängig voneinander betreibbar. A (second) method for operating an electric motor, in particular the motor described, is proposed. The motor has a stator and at least two rotors, the rotors having different starting torques, so that one rotor is operated at one speed while the other rotor is stationary. In the case of the motor, in particular at least two rotors can be operated independently of one another via a single stator.
Die Ausführungen zu dem Motor gelten insbesondere gleichermaßen für die beschriebenen Verfahren und umgekehrt. The statements relating to the motor apply in particular equally to the methods described and vice versa.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können. The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), especially in the patent claims and the description reproducing them, is to be understood as such and not as a numerical word. The terms or components introduced in this way are therefore to be understood in such a way that they are present at least once and, in particular, can also be present several times.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, „dritte“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erfor- derlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, “third”, ...) primarily (only) serve to differentiate between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and / or sequence these objects, sizes or processes are mandatory for each other. Should a dependency and / or sequence be required be the case, this is explicitly stated here or it is obvious to a person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kom- binieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch: The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention is not intended to be restricted by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and / or figures. The same reference symbols denote the same objects, so that explanations from other figures can be used in addition, if necessary. They show schematically:
Fig. 1 : eine erste Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in perspektivischer Ansicht; 1: a first embodiment variant of an electric motor in a perspective view;
Fig. 2: den elektrischen Motor nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht; FIG. 2: the electric motor according to FIG. 1 in a perspective view; FIG.
Fig. 3: den elektrischen Motor nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht; 3: the electric motor according to FIGS. 1 and 2 in a side view;
Fig. 4: eine zweite Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in perspektivischer Ansicht; 4: a second embodiment variant of an electric motor in a perspective view;
Fig. 5: eine dritte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in perspektivischer Ansicht; und 5: a third embodiment variant of an electric motor in a perspective view; and
Fig. 6: eine vierte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors in einer Seitenansicht. Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in perspektivischer Ansicht. Fig. 2 zeigt den elektrischen Motor 1 nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht. Fig. 3 zeigt den elektrischen Motor 1 nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht. Die Fig. 1 bis 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. 6: a fourth variant embodiment of an electric motor in a side view. 1 shows a first embodiment variant of an electric motor 1 in a perspective view. FIG. 2 shows the electric motor 1 according to FIG. 1 in a perspective view. Fig. 3 shows the electric motor 1 according to FIGS. 1 and 2 in a side view. FIGS. 1 to 3 are described jointly below.
Der elektrische Motor 1 weist einen Stator 2 auf, der sich zwischen einer ersten Stirnseite 3 und einer zweiten Stirnseite 4 entlang einer axialen Richtung 5 erstreckt und an der ersten Stirnseite 3 ein ringförmiges Joch 6 und ausgehend von dem Joch 5 eine Mehrzahl von Kernen 7 aufweist, die sich jeweils entlang der axialen Richtung 5 über eine erste Länge 8 bis zur zweiten Stirnseite 4 erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung 9 nebeneinander angeordnet sind. An jedem Kern 7 ist eine Spule 10 angeordnet, die sich ausgehend von dem Joch 6 entlang der axialen Richtung 5 über eine zweite Länge 11 hin zur zweiten Stirnseite 4 erstreckt. Die zweite Länge 11 ist kleiner als die erste Länge 8, so dass ein Abschnitt 12 jedes Kerns 7 sich entlang der axialen Richtung 5 über die jeweilige Spule 10 hinweg erstreckt. Der Motor 1 weist zusätzlich einen ersten Rotor 13 und einen zweiten Rotor 19 auf, die an der zweiten Stirnseite 4 und jeweils entlang der axialen Richtung 5 zwischen den Spulen 10 und der zweiten Stirnseite 4 angeordnet sind. Der erste Rotor 13 und der zweite Rotor 19 nutzen im Betrieb des Motors 1 (im Wesentlichen) eine entlang einer radialen Richtung 14 ausgerichtete erste Komponente 15 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb. The electric motor 1 has a stator 2, which extends between a first end face 3 and a second end face 4 along an axial direction 5 and has an annular yoke 6 on the first end face 3 and a plurality of cores 7 starting from the yoke 5 which each extend along the axial direction 5 over a first length 8 to the second end face 4 and are arranged next to one another along a circumferential direction 9. Arranged on each core 7 is a coil 10 which, starting from the yoke 6, extends along the axial direction 5 over a second length 11 to the second end face 4. The second length 11 is smaller than the first length 8, so that a section 12 of each core 7 extends along the axial direction 5 over the respective coil 10. The motor 1 additionally has a first rotor 13 and a second rotor 19, which are arranged on the second end face 4 and in each case along the axial direction 5 between the coils 10 and the second end face 4. During operation of the motor 1, the first rotor 13 and the second rotor 19 use (essentially) a first component 15, which is aligned along a radial direction 14, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 for driving purposes.
Es wird ein Stator 2, der nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut ist, mit einem ersten Rotor 13 und einem zweiten Rotor 19, die jeweils nach einer Bauart eines Radialflussmotors aufgebaut und angeordnet sind, kombiniert. A stator 2, which is constructed according to a type of axial flux motor, is combined with a first rotor 13 and a second rotor 19, which are each constructed and arranged according to a type of radial flux motor.
Bei einem Axialflussmotor sind Stator 2 und dritter Rotor 21 (siehe Fig. 5 und 6) entlang der axialen Richtung 5 nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor 21 Pole 26 aufweist, die den Spulen 10 bzw. Kernen 7 entlang der axialen Richtung 5 gegenüberliegend und entlang der axialen Richtung 5 fluchtend (auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind. Bei einem Axialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der axialen Richtung 5 ausgerichtete zweite Komponente 22 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb des Rotors 21 genutzt. In an axial flux motor, the stator 2 and third rotor 21 (see FIGS. 5 and 6) are arranged next to one another along the axial direction 5, the rotor 21 having poles 26 which lie opposite and along the coils 10 or cores 7 along the axial direction 5 the axial direction 5 are arranged in alignment (on the same diameter). In the case of an axial flux motor, a second component 22, aligned along the axial direction 5, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 is used to drive the rotor 21.
Bei einem Radialflussmotor sind Stator 2 und Rotor 13, 19 entlang der radialen Richtung 14 nebeneinander angeordnet, wobei der Rotor 13, 19 Pole 26 aufweist, die den Spulen 10 bzw. Kernen 7 entlang der radialen Richtung 14 gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der radialen Richtung 14 fluchtend (auf einem gleichen Abschnitt 12 entlang der axialen Richtung 5) angeordnet sind. In a radial flux motor, the stator 2 and rotor 13, 19 are arranged next to one another along the radial direction 14, the rotor 13, 19 having poles 26 which lie opposite the coils 10 or cores 7 along the radial direction 14 and possibly at least along the radial direction Direction 14 are aligned (on the same section 12 along the axial direction 5).
Bei einem Radialflussmotor wird im Wesentlichen eine entlang der radialen Richtung 14 ausgerichtete erste Komponente 15 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb des Rotors 13, 19 genutzt. In the case of a radial flux motor, a first component 15, aligned along the radial direction 14, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 is used to drive the rotor 13, 19.
Im Betrieb des Motors 1 ist eine zwischen dem Stator 2 und dem ersten Rotor 13 sowie dem zweiten Rotor 19 wirkende Antriebskraft 17 in einem Bereich 18 des ersten Rotors 13 und in einem Bereich 18 des zweiten Rotors 19 generierbar, der jeweils in der radialen Richtung 14 innerhalb (zweiter Rotor 19) bzw. außerhalb (erster Rotor 13) der Kerne 7 angeordnet ist. During operation of the motor 1, a drive force 17 acting between the stator 2 and the first rotor 13 as well as the second rotor 19 can be generated in an area 18 of the first rotor 13 and in an area 18 of the second rotor 19, each in the radial direction 14 inside (second rotor 19) or outside (first rotor 13) of the cores 7 is arranged.
Der erste Rotor 13 und der zweite Rotor 19 sind jeweils so ausgebildet, dass der Bereich 18 und die Pole 26 des Rotors 13, 19, in der radialen Richtung 14 jeweils nur innerhalb oder nur außerhalb der Kerne 7 angeordnet sind. The first rotor 13 and the second rotor 19 are each designed in such a way that the region 18 and the poles 26 of the rotor 13, 19, in the radial direction 14, are each arranged only inside or only outside of the cores 7.
Der Motor 1 umfasst den ersten Rotor 13 und den zweiten Rotor 19, wobei der Bereich 18 des ersten Rotors 13 in der radialen Richtung 14 außerhalb der Kerne 7 und der Bereich 18 des zweiten Rotors 19 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist. The motor 1 comprises the first rotor 13 and the second rotor 19, the region 18 of the first rotor 13 being arranged outside the cores 7 in the radial direction 14 and the region 18 of the second rotor 19 being arranged inside the cores 7 in the radial direction 14 .
Hier weisen die Rotoren 13, 19 gleiche Polzahlen auf, d. h. jeder Rotor 13, 19 weist zwölf Pole 26 auf. Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in perspektivischer Ansicht. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 bis 3 wird Bezug genommen. Here the rotors 13, 19 have the same number of poles, ie each rotor 13, 19 has twelve poles 26. 4 shows a second embodiment variant of an electric motor 1 in a perspective view. Reference is made to the statements relating to FIGS. 1 to 3.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsvariante weist der elektrische Motor 1 gemäß der zweiten Ausführungsvariante nur einen Rotor, nämlich einen zweiten Rotor 19 auf, wobei der Bereich 18 des zweiten Rotors 19 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist. In contrast to the first variant, the electric motor 1 according to the second variant has only one rotor, namely a second rotor 19, the region 18 of the second rotor 19 being arranged in the radial direction 14 within the cores 7.
Der zweite Rotor 19 weist eine Fluidfördergeometrie 23 zur Förderung eines Fluids auf, wobei die Förderung des Fluids zur Temperierung z. B. eines anderen Rotors vorgesehen sein kann. Die Fluidfördergeometrie 23 ist nach Art einer Pumpe ausgeführt, so dass die Drehung des zweiten Rotors 19 eine Bewegung eines Fluids in eine bestimmte Richtung, hier im Wesentlichen die axiale Richtung 5, hervorruft. The second rotor 19 has a fluid delivery geometry 23 for delivering a fluid, wherein the delivery of the fluid for temperature control z. B. another rotor can be provided. The fluid delivery geometry 23 is designed in the manner of a pump, so that the rotation of the second rotor 19 causes a fluid to move in a specific direction, here essentially the axial direction 5.
Der zweite Rotor 19 ist auf einer ersten Welle 24 angeordnet. The second rotor 19 is arranged on a first shaft 24.
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in perspektivischer Ansicht. Auf die Ausführungen zu Fig. 2 wird Bezug genommen. 5 shows a third variant embodiment of an electric motor 1 in a perspective view. Reference is made to the statements relating to FIG. 2.
Im Unterschied zur zweiten Ausführungsvariante weist der Motor 1 gemäß der dritten Ausführungsvariante zwei Rotoren auf, nämlich neben dem zweiten Rotor 19, dessen Bereich 18 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist, einen dritten Rotor 21 . In contrast to the second embodiment variant, the motor 1 according to the third embodiment variant has two rotors, namely a third rotor 21 in addition to the second rotor 19, the region 18 of which is arranged in the radial direction 14 within the cores 7.
Der Motor 1 gemäß der dritten Ausführungsvariante umfasst eine Rotorkomponente 20, die den dritten Rotor 21 bildet. Die Rotorkomponente 20 ist entlang der axialen Richtung 5 neben dem Stator 2 angeordnet. Die Rotorkomponente 20 nutzt im Betrieb des Motors 1 eine entlang der axialen Richtung 5 ausgerichtete zweite Komponente 22 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb der Rotorkomponente 20. Diese Rotorkomponente 20 ist nach einer Bauart eines Axialflussmotors aufgebaut. Bei einem Axialflussmotor sind Stator 2 und Rotorkomponente 20 entlang der axialen Richtung 5 nebeneinander angeordnet, wobei die Rotorkomponente 20 Pole 26 aufweist, die den Spulen 10 bzw. Kernen 7 des Stators 2 entlang der axialen Richtung 5 gegenüberliegend und ggf. zumindest entlang der axialen Richtung 5 fluchtend (also z. B. auf einem gleichen Durchmesser) angeordnet sind. The motor 1 according to the third embodiment variant comprises a rotor component 20 which forms the third rotor 21. The rotor component 20 is arranged next to the stator 2 along the axial direction 5. When the motor 1 is in operation, the rotor component 20 uses a second component 22, which is aligned along the axial direction 5, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 to drive the rotor component 20. This rotor component 20 is constructed according to a type of axial flux motor. In an axial flux motor, the stator 2 and rotor component 20 are arranged next to one another along the axial direction 5, the rotor component 20 having poles 26 which are opposite the coils 10 or cores 7 of the stator 2 along the axial direction 5 and possibly at least along the axial direction 5 are arranged in alignment (e.g. on the same diameter).
Die Rotorkomponente 20 bildet einen unabhängigen dritten Rotor 21 aus, so dass der Motor 1 den zweiten Rotor 19 und den dritten Rotor 21 aufweist. The rotor component 20 forms an independent third rotor 21, so that the motor 1 has the second rotor 19 and the third rotor 21.
Der zweite Rotor 19 umfasst die Fluidfördergeometrie 23 zur Förderung eines Fluids, wobei die Förderung des Fluids zur Temperierung des dritten Rotors 21 vorgesehen ist. The second rotor 19 comprises the fluid delivery geometry 23 for delivering a fluid, the delivery of the fluid being provided for temperature control of the third rotor 21.
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsvariante eines elektrischen Motors 1 in einer Seitenansicht. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 bis 5 wird Bezug genommen. 6 shows a fourth variant embodiment of an electric motor 1 in a side view. Reference is made to the statements relating to FIGS. 1 to 5.
Der Motor 1 umfasst den ersten Rotor 13 und den zweiten Rotor 19, wobei der Bereich 18 des ersten Rotors 13 in der radialen Richtung 14 außerhalb der Kerne 7 und der Bereich 18 des zweiten Rotors 19 in der radialen Richtung 14 innerhalb der Kerne 7 angeordnet ist. Der erste Rotor 13 ist mit der ersten Welle 24 drehfest verbunden. The motor 1 comprises the first rotor 13 and the second rotor 19, the region 18 of the first rotor 13 being arranged outside the cores 7 in the radial direction 14 and the region 18 of the second rotor 19 being arranged inside the cores 7 in the radial direction 14 . The first rotor 13 is connected to the first shaft 24 in a rotationally fixed manner.
Der Motor 1 umfasst zusätzlich eine Rotorkomponente 20, die einen Teil des zweiten Rotors 19 bildet. Die Rotorkomponente 20 ist entlang der axialen Richtung 5 neben dem Stator 2 angeordnet. Die Rotorkomponente 20 nutzt im Betrieb des Motors 1 eine entlang der axialen Richtung 5 ausgerichtete zweite Komponente 22 des von dem Stator 2 erzeugten magnetischen Flusses 16 zum Antrieb der Rotorkomponente 20. Der zweite Rotor 19 und die Rotorkomponente 20 sind miteinander gekoppelt und über die Rotorkomponente 20 mit der zweiten Welle 25 drehfest verbunden. The motor 1 additionally comprises a rotor component 20 which forms part of the second rotor 19. The rotor component 20 is arranged next to the stator 2 along the axial direction 5. When the motor 1 is in operation, the rotor component 20 uses a second component 22, which is aligned along the axial direction 5, of the magnetic flux 16 generated by the stator 2 to drive the rotor component 20. The second rotor 19 and the rotor component 20 are coupled to one another and are non-rotatably connected to the second shaft 25 via the rotor component 20.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
I Motor 2 Stator I motor 2 stator
3 erste Stirnseite 3 first face
4 zweite Stirnseite 4 second face
5 axiale Richtung 5 axial direction
6 Joch 7 Kern 6 yoke 7 core
8 erste Länge 8 first length
9 Umfangsrichtung 9 circumferential direction
10 Spule 10 coil
I I zweite Länge 12 Abschnitt I I second length 12 section
13 erster Rotor 13 first rotor
14 radiale Richtung 14 radial direction
15 erste Komponente 15 first component
16 magnetischer Fluss 17 Antriebskraft 16 magnetic flux 17 driving force
18 Bereich 18 area
19 zweiter Rotor 19 second rotor
20 Rotorkomponente 20 rotor component
21 dritter Rotor 22 zweite Komponente 21 third rotor 22 second component
23 Fluidfördergeometrie 23 Fluid delivery geometry
24 erste Welle 24 first wave
25 zweite Welle 25 second wave
26 Pol 26 pol

Claims

Patentansprüche Claims
Elektrischer Motor (1), zumindest aufweisend einen Stator Electric motor (1), at least having a stator
(2), der sich zwischen einer ersten Stirnseite (2), which is located between a first end face
(3) und einer zweiten Stirnseite (3) and a second face
(4) entlang einer axialen Richtung (5) erstreckt und an der ersten Stirnseite (3) ein ringförmiges Joch (6) und ausgehend von dem Joch (6) eine Mehrzahl von Kernen (7) aufweist, die sich jeweils entlang der axialen Richtung (4) extends along an axial direction (5) and has an annular yoke (6) on the first end face (3) and, starting from the yoke (6), a plurality of cores (7) which each extend along the axial direction
(5) über eine erste Länge (8) bis zur zweiten Stirnseite (4) erstrecken und entlang einer Umfangsrichtung (9) nebeneinander angeordnet sind, wobei an jedem Kern (7) eine Spule (10) angeordnet ist, die sich ausgehend von dem Joch (5) extend over a first length (8) to the second end face (4) and are arranged next to one another along a circumferential direction (9), a coil (10) being arranged on each core (7), which extends from the yoke
(6) entlang der axialen Richtung (5) über eine zweite Länge (11) hin zur zweiten Stirnseite (4) erstreckt, wobei die zweite Länge (11) kleiner ist als die erste Länge (8), so dass ein Abschnitt (12) jedes Kerns (7) sich entlang der axialen Richtung (5) über die jeweilige Spule (10) hinweg erstreckt; wobei der Motor (1) zusätzlich zumindest einen ersten Rotor (13) umfasst, der zumindest an der zweiten Stirnseite (4) entlang der axialen Richtung (5) zwischen den Spulen (10) und der zweiten Stirnseite (4) angeordnet ist, wobei der erste Rotor (13) im Betrieb des Motors (1) eine entlang einen radialen Richtung (14) ausgerichtete erste Komponente (15) des von dem Stator (2) erzeugten magnetischen Flusses (16) zum Antrieb nutzt. (6) extends along the axial direction (5) over a second length (11) towards the second end face (4), the second length (11) being smaller than the first length (8), so that a section (12) each core (7) extends along the axial direction (5) over the respective coil (10); wherein the motor (1) additionally comprises at least one first rotor (13) which is arranged at least on the second end face (4) along the axial direction (5) between the coils (10) and the second end face (4), the The first rotor (13) uses a first component (15), which is aligned along a radial direction (14), of the magnetic flux (16) generated by the stator (2) for driving purposes when the motor (1) is in operation.
Motor (1) nach Patentanspruch 1, wobei im Betrieb des Motors (1) eine zwischen dem Stator (2) und dem ersten Rotor (13) wirkende Antriebskraft (17) in einem Bereich (18) des ersten Rotors (13) generierbar ist, der in der radialen Richtung (14) zumindest innerhalb oder außerhalb der Kerne (7) angeordnet ist. Motor (1) according to claim 1, wherein during operation of the motor (1) a drive force (17) acting between the stator (2) and the first rotor (13) can be generated in a region (18) of the first rotor (13), which is arranged in the radial direction (14) at least inside or outside the cores (7).
Motor (1) nach Patentanspruch 2, zumindest umfassend den ersten Rotor (13) und einen zweiten Rotor (19), wobei der Bereich (18) des einen Rotors (13, 19) in der radialen Richtung (14) außerhalb der Kerne (7) und der Be- reich (18) des anderen Rotors (19, 13) in der radialen Richtung (14) innerhalb der Kerne Motor (1) according to claim 2, at least comprising the first rotor (13) and a second rotor (19), wherein the region (18) of the one rotor (13, 19) in the radial direction (14) outside of the cores (7 ) and the rich (18) of the other rotor (19, 13) in the radial direction (14) inside the cores
(7) angeordnet ist. (7) is arranged.
Motor (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, zusätzlich umfassend eine Rotorkomponente (20), die einen dritten Rotor (21) oder einen Teil des ersten Rotors (13) oder eines zweiten Rotors (19) bildet, wobei die Rotorkomponente (20) entlang der axialen Richtung (5) neben dem Stator (2) angeordnet ist, wobei die Rotorkomponente (20) im Betrieb des Motors (1 ) eine entlang der axialen Richtung (5) ausgerichtete zweite Komponente (22) des von dem Stator (2) erzeugten magnetischen Flusses (16) zum Antrieb nutzt. Motor (1) according to one of the preceding claims, additionally comprising a rotor component (20) which forms a third rotor (21) or a part of the first rotor (13) or a second rotor (19), the rotor component (20) along the axial direction (5) is arranged next to the stator (2), wherein the rotor component (20) during operation of the motor (1) is aligned along the axial direction (5) second component (22) of the generated by the stator (2) uses magnetic flux (16) to drive.
Motor (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 3 und 4, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei die Rotoren (13, 19, 21) eine voneinander unterschiedliche Polzahl aufweisen, so dass die Rotoren (13, 19, 21) zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betreibbar sind. Motor (1) according to one of the preceding claims 3 and 4, comprising at least two rotors (13, 19, 21), the rotors (13, 19, 21) having a different number of poles, so that the rotors (13, 19, 21) can be operated at least at a different speed or with a different direction of rotation.
Motor (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 3 bis 5, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei zumindest der eine Rotor (13, 19, 21) eine erste Bauform für eine Synchronmaschine und zumindest der andere Rotor (21 , 19, 13) eine zweite Bauform für eine Asynchronmaschine aufweist, wobei im Betrieb des Motors (1) ein Drehfeld des Stators (2) nach dem Rotor (13, 19, 21 ) der ersten Bauform ausgerichtet ist und der Rotor (21 , 19, 13) der zweiten Bauform dem Drehfeld mit einem Schlupf nachfolgt. Motor (1) according to one of the preceding claims 3 to 5, comprising at least two rotors (13, 19, 21), at least one rotor (13, 19, 21) having a first design for a synchronous machine and at least the other rotor (21 , 19, 13) has a second design for an asynchronous machine, with a rotating field of the stator (2) being aligned with the rotor (13, 19, 21) of the first design during operation of the motor (1) and the rotor (21, 19 , 13) of the second design follows the rotating field with a slip.
Motor (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 3 bis 6, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei die Rotoren (13, 19, 21) unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor (13, 19, 21 ) mit einer Drehzahl betreibbar ist, während der andere Rotor (21 , 19, 13) stillsteht. Motor (1) according to one of the preceding claims 3 to 6, comprising at least two rotors (13, 19, 21), the rotors (13, 19, 21) having different starting torques, so that the one rotor (13, 19, 21 ) can be operated at one speed while the other rotor (21, 19, 13) is stationary.
8. Motor (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 3 bis 7, umfassend zumindest zwei Rotoren (13, 19, 21), wobei der eine Rotor (13, 19, 21) eine Fluidfördergeometrie (23) zur Förderung eines Fluids aufweist, wo- bei die Förderung des Fluids zur Temperierung des anderen Rotors (21,8. Motor (1) according to one of the preceding claims 3 to 7, comprising at least two rotors (13, 19, 21), wherein the one rotor (13, 19, 21) has a fluid delivery geometry (23) for delivering a fluid, where - when conveying the fluid to control the temperature of the other rotor (21,
19, 13) vorgesehen ist. 19, 13) is provided.
9. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors (1), wobei der Motor (1) einen Stator (2) und mindestens zwei Rotoren (13, 19, 21) aufweist, wobei der eine Rotor (13, 19, 21) eine erste Polzahl und der andere Rotor (21,9. A method for operating an electric motor (1), the motor (1) having a stator (2) and at least two rotors (13, 19, 21), the one rotor (13, 19, 21) having a first number of poles and the other rotor (21,
19, 13) eine zweite Polzahl aufweist, wobei die Rotoren (13, 19, 21) zumindest mit einer unterschiedlichen Drehzahl oder mit einer unterschiedlichen Drehrichtung betrieben werden. 19, 13) has a second number of poles, the rotors (13, 19, 21) being operated at least at a different speed or with a different direction of rotation.
10. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors (1), wobei der Motor (1) einen Stator (2) und mindestens zwei Rotoren (13, 19, 21) aufweist, wobei die Rotoren (13, 19, 21) unterschiedliche Anlaufmomente aufweisen, so dass der eine Rotor (13, 19, 21) mit einer Drehzahl betrieben wird während der andere Rotor (21, 19, 13) stillsteht. 10. A method for operating an electric motor (1), the motor (1) having a stator (2) and at least two rotors (13, 19, 21), the rotors (13, 19, 21) having different starting torques, so that one rotor (13, 19, 21) is operated at one speed while the other rotor (21, 19, 13) is stationary.
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