EP4218120A1 - Stator für eine axialflussmaschine, axialflussmaschine und antriebseinrichtung zum bewegen eines flügels - Google Patents

Stator für eine axialflussmaschine, axialflussmaschine und antriebseinrichtung zum bewegen eines flügels

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Publication number
EP4218120A1
EP4218120A1 EP21783459.7A EP21783459A EP4218120A1 EP 4218120 A1 EP4218120 A1 EP 4218120A1 EP 21783459 A EP21783459 A EP 21783459A EP 4218120 A1 EP4218120 A1 EP 4218120A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
circuit board
machine
axial flow
bearing
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.)
Pending
Application number
EP21783459.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Eric Vom Brocke
Sebastian Kalthoff
Sven Busch
Martin Wagner
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.)
Dormakaba Deutschland GmbH
Original Assignee
Dormakaba Deutschland GmbH
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 Dormakaba Deutschland GmbH filed Critical Dormakaba Deutschland GmbH
Publication of EP4218120A1 publication Critical patent/EP4218120A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the invention relates to a stator for an axial flux machine for moving a wing, in particular a door wing or a window sash, with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an axial flux machine for moving a wing, in particular a door wing or a window sash, with the features of the preamble of claim 13.
  • the invention also relates to a drive device for moving a sash, in particular a door sash or a window sash, having the features of the preamble of claim 14.
  • the invention can be used in a drive device for moving a sash, a sash being understood in particular as a door or window sash.
  • a sash being understood in particular as a door or window sash.
  • the pivoting part of a door is referred to as a door leaf, for which the term door leaf is also common.
  • Such drive devices are typically provided directly on the leaf to be moved or on a door frame or a window frame.
  • the space available is very limited, particularly when mounting on the door frame or the window frame.
  • a compact design of the drive device is also preferred when it is mounted on the wing.
  • the task is to enable a compact configuration of the drive device.
  • the object is achieved by a stator for an axial flow machine having the features of claim 1.
  • the task is solved by an axial flux machine with the features of claim 13 .
  • the object is also achieved by a drive device with the features of claim 14.
  • Advantageous developments of the stator, the axial flow machine and the drive device are specified in the dependent claims, the description and in the figures.
  • Features and details that are described in connection with the drive device according to the invention also apply in connection with the method according to the invention and/or the use according to the invention and vice versa.
  • the features mentioned in the description and in the claims can each be essential to the invention individually or in combination.
  • the description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
  • a stator for an axial flux machine for moving a leaf, in particular a door leaf or a window leaf is particularly preferably specified.
  • the stator has a stator base, in particular a plate-shaped one, and a plurality of stator teeth protruding from a common surface of a base section, in particular in the axial direction of the axial flux machine. It can be particularly preferred that the stator base has a bearing mount for accommodating a roller bearing or a plain bearing.
  • This configuration is advantageous with regard to a compact design in the axial direction.
  • the bearing receptacle has a bearing support surface, in particular an annular bearing surface, which is connected to the stator base in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-to-material manner or is formed in one piece with the stator base.
  • the bearing support surface refers to a surface on or against which the bearing can rest.
  • the bearing mount is cylindrical, in particular hollow-cylindrical
  • a roller bearing or a plain bearing can be accommodated in or on the bearing mount.
  • the roller bearing or the sliding bearing can reach through a bearing opening of a circuit board of the drive device.
  • the circuit board can be arranged in a space between the stator base and the rotor.
  • the bearing mount can be connected to the stator base in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-to-material manner or can be formed in one piece with the stator base.
  • the stator has a fixed bolt, the bolt being connected to the stator in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-fitting manner or being formed in one piece and comprising the bearing mount. It can be preferred that the stator teeth are connected to the stator base in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-to-material manner or are formed in one piece with the stator base.
  • stator is designed as a sintered body or cast part.
  • the stator can be formed from a powdery, in particular magnetically optimized, material.
  • each powder grain can be provided with an insulating coating.
  • the stator can be made from a material that suppresses the eddy currents, preferably from pressed iron powder.
  • the individual iron powder grains can be provided with an electrically insulating coating.
  • the stator can be pressed from the powdered material and then heat-treated. The heat treatment serves to improve the bonding of the individual powder grains to one another.
  • the stator can be made from a thin metal sheet.
  • the metal sheet can be wound up as a spiral.
  • stator may have nickel and/or cobalt, preferably for the stator to be made of magnetic iron with proportions of nickel and/or cobalt.
  • stator has one or more coils, which are wound, in particular in each case, directly or indirectly around the stator teeth.
  • the term coil means an electrical conductor with at least one winding.
  • the electrical conductor can be embodied as an insulated wire and/or insulated strip, in particular by means of a coating, preferably by means of an insulating lacquer.
  • the conductor can have an insulating coating, in particular an insulating varnish.
  • the coil can be in the form of a cast coil, individual windings of the coil being electrically insulated from one another by means of a cast material.
  • At least one of the stator teeth in particular each stator tooth, has a tooth jacket, in particular an electrically insulating one, with the stator having a plurality of coils and at least one of the coils, in particular each coil, around the Tooth jacket is wound.
  • several coils can be wound around one of the stator teeth and/or around one of the tooth jackets.
  • the tooth surface can consist at least partially of a plastic, particularly preferably be in the form of an injection-molded component.
  • the tooth casing can have one or more projections, which engage in one or more recesses in the circuit board and/or the stator tooth and/or the stator base, in particular by means of at least one press-fit connection.
  • the tooth casing can be detachable with the circuit board and/or the stator tooth and/or the stator base in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-locking manner, preferably by means of a clip connection and/or an insulation displacement connection, or non-detachably, preferably by means of ultrasonic riveting and/or by means of thermal riveting, to be connected.
  • This configuration results in a unit made up of coils and the circuit board and/or the stator base and/or the stator tooth, which is easy to assemble.
  • stator comprises the circuit board, with the coils being electrically connected to the circuit board.
  • a circuit board is a plate-shaped, in particular populated, element for conducting electrical energy.
  • the circuit board can be designed as a printed circuit board.
  • the terms are used synonymously below.
  • the circuit board can comprise several layers and/or have plastic and/or be flexible.
  • the circuit board can be designed as a solid aluminum circuit board. This configuration is advantageous in terms of good heat conduction properties.
  • At least one coil in particular each coil, can be integrated in or on the circuit board, in particular arranged in the material of the circuit board.
  • the coil can be soldered to the circuit board.
  • the printed circuit board can extend at least partially over an installation space that is delimited by a lateral surface of the stator that is extended in the axial direction of the axial flux machine and/or by a lateral surface of the rotor that is extended in the axial direction of the axial flux machine.
  • the circuit board can be arranged parallel to the stator base.
  • the stator comprises the circuit board, with at least one sensor, in particular a Hall sensor and/or an inertial sensor, for position determination on the circuit board a rotor is arranged and/or contacted relative to the stator and/or a control device and/or a bus connector.
  • a CAN bus can be arranged and/or contacted on the circuit board.
  • the inertial sensor for detecting the six possible kinematic degrees of freedom can have three mutually orthogonal acceleration sensors for detecting the translational movement and/or three orthogonal gyroscopic sensors for detecting rotating movements.
  • the stator includes the circuit board, the circuit board being arranged in a first plane, in particular parallel to the stator base, with the first plane lying in an intermediate space between the stator teeth and the rotor. It can also be preferred that the plate rests directly or indirectly on the stator teeth. It can also be preferred that the circuit board is arranged in a second plane, in particular parallel to the stator base, the second plane being interrupted by at least one, in particular each, stator tooth of the stator.
  • the circuit board advantageously has an additional function and can act as a spacer between the stator and the rotor. This refinement is advantageous with regard to further space savings in the axial direction.
  • the circuit board can have one or more openings, in particular the number of openings corresponding to the number of stator teeth, through which the stator teeth pass.
  • the shape of the respective openings can correspond to the surface of the respective teeth parallel to the circuit board.
  • the circuit board can include a single opening for several or all of the teeth.
  • An axial flux machine for moving a leaf, in particular a door leaf or a window sash, with the features of claim 13.
  • An axial flux machine has a stator and a rotor which can rotate about a machine axis relative to the stator, with a magnetic flux in can be generated in a direction parallel to the machine axis.
  • the axial flow machine has a roller bearing or plain bearing accommodated in a bearing mount, the rotor being mounted on the roller bearing or the plain bearing so as to be rotatable relative to the stator.
  • This refinement is advantageous with regard to a compact construction combined with high performance.
  • this refinement is advantageous with regard to the achievable saving in installation space.
  • the concept of axes in particular as in the case of wing axis, output axis, machine axis, axis of rotation, means virtual axes which are fundamentally not limited in their extent.
  • the machine axis means the axis of rotation around which the rotor of the axial flow machine rotates.
  • the axial flow machine can be designed as a motor and/or generator.
  • the axial flow machine can generate a rotational movement, in particular a torque, from electrical energy.
  • the axial flow machine can generate electrical energy from a rotary movement, in particular from a torque.
  • the magnetic flux is mainly formed parallel to the machine axis of the axial flux machine.
  • the axial flow machine has a small overall axial length compared to other machine types.
  • the axial overall length means an overall length in a direction parallel to the machine axis.
  • the use of an axial flow machine therefore enables the dimensions of the axial flow machine to be reduced in the axial direction.
  • a compact configuration of the drive module can thereby be made possible.
  • the axial flow machine can be a brushless direct current machine, in particular a so-called BLDC machine.
  • Such a machine is constructed like a three-phase synchronous machine with excitation by permanent magnets.
  • the rotor can include at least one permanent magnet, with the permanent magnet being arranged along a virtual circle around the machine axis and spanning a first angular range.
  • the stator can comprise a stator base with at least one stator tooth protruding from the stator base, in particular in the axial direction of the axial flux machine, the stator tooth being arranged along a virtual circle around the machine axis and spanning a second angular range, the ratio of the first angular range being a dividend to the second angular range is in the range from 1.1 to 1.6, preferably in the range from 1.2 to 1.5, particularly preferably in the range from 1.3 to 1.4.
  • each stator tooth can have the above-mentioned ratio to each permanent magnet.
  • the stator tooth and the permanent magnet span the respective angular range by moving along the respective virtual circle around the Machine axis are arranged and extend over part of the 360 ° of the virtual circle.
  • the ratio of the first summed angular range as a dividend to the second summed angular range can be in a range from 1.3 to 1.9 or even from 1.5 to 1.8, with the first summed angular range is formed from the sum of the first angular ranges of the individual permanent magnets and the second summed angular range from the sum of the second angular ranges of the individual stator teeth.
  • circle around the machine axis means that the machine axis forms the center of the circle.
  • At least one, in particular each, permanent magnet can be designed in the form of a plate.
  • the rotor can have a rotor plate, in particular a rotor disk.
  • at least one, in particular each, permanent magnet can protrude from the rotor plate of the rotor in the axial direction of the axial flow machine, in particular in the direction of the stator.
  • the rotor plate can have one or more indentations, in particular a number of indentations corresponding to the number of permanent magnets, with a permanent magnet lying in each indentation.
  • the shape of the indentation, in particular each indentation can correspond to the shape of the inlaid permanent magnet. This serves to secure the permanent magnets on the rotor, particularly on the rotor plate.
  • a surface of the stator tooth running parallel to the stator base, in particular of each stator tooth can be designed in such a way that the surface widens in the radial direction of the stator, starting from the machine axis.
  • a surface of the permanent magnet running parallel to the stator base, in particular of each permanent magnet can be designed in such a way that the surface widens in the radial direction of the rotor, starting from the machine axis. In this way, the specified ratio of the first angular range as a dividend to the second angular range can be kept constant along the radial course of the stator.
  • the surface of the stator tooth running parallel to the stator base, in particular of each stator tooth, can remain constant along the axial course of the stator tooth. It can be preferred that the ratio between the number of permanent magnets as a dividend and the number of coils is in a range from 1.0 to 1.6, preferably in a range from 1.2 to 1.4, particularly preferably 4/3 is, in particular 1.1, in particular 7/6.
  • the axial flow machine in particular as a motor, can have a ratio of the maximum torque to the axial extent of the axial flow machine that is greater than 30 Nm/m, preferably greater than 100 Nm/m, particularly preferably greater than 200 Nm/m .
  • the axial extent is parallel to the machine axis.
  • this ratio can be greater than 50 Nm/m, preferably greater than 70 Nm/m, particularly preferably greater than 150 Nm/m.
  • the axial flow machine can have a torque density, i.e.
  • torque to motor volume of greater than or equal to 6000 Nm/m A 3 , preferably greater than or equal to 15000 Nm/m A 3 and particularly preferably greater than or equal to 20000 Nm/m A 3 and/or have a torque constant of greater than or equal to 0.1 Nm/A, preferably greater than or equal to 0.2 Nm/A and particularly preferably greater than or equal to 0.3 Nm/A.
  • This refinement enables a compact construction of a transmission and small transmission ratios, while still enabling the door to be closed reliably. In this way, the drive device can also be of compact construction overall.
  • the axial flux machine can have a ratio between the extension of at least one stator tooth in the axial direction of the axial flux machine as a dividend and the extension of the stator base in the axial direction of the axial flux machine, the ratio being greater than or equal to 2, in particular greater than or equal to 3, in particular greater than or equal to 4 , in particular greater than or equal to 5, in particular greater than or equal to 6.
  • a drive device for moving a sash in particular a door sash or a window sash, which has an axial flow machine, can preferably be specified.
  • a transmission coupled to the axial flow machine is arranged, the transmission having at least one transmission element which is rotatably mounted coaxially with the machine axis of the axial flow machine.
  • the transmission can be designed as a gear transmission, preferably as a multi-stage spur gear and/or as a planetary gear or as an eccentric gear.
  • the transmission can include any type of transmission or combination of transmissions, in particular toothed wheel transmissions and/or friction wheel transmissions and/or belt transmissions and/or cable transmissions and/or chain transmissions.
  • the gear can have a sun gear that is non-rotatable with the rotor, in particular one piece, several planet gears fastened around the sun gear on a planet carrier, and a ring gear that meshes with the planets.
  • the ring gear can be rotatably mounted and form the power output of the planetary gear, with the planetary carrier being designed to be stationary.
  • the planet carrier can be rotatably mounted and form the power output of the planetary gear, with the ring gear being stationary.
  • planet and planet wheel are used synonymously.
  • the gear can also have at least one tungsten stage.
  • the planetary gear has a first gear stage and a second gear stage, the first gear stage comprising a sun gear, a plurality of first planets attached to a planet carrier and driven by the sun gear, and a first stationary ring gear, and the second gear stage second rotatable ring gear, second planets which are non-rotatable with the first planets, in particular one-piece planets, wherein the second planets drive the second ring gear.
  • the second ring gear can form the power output of the planetary gear.
  • the gear can be designed as a combination of planetary gear and spur gear.
  • the ring gear of the planetary gear can have external teeth and act as a spur gear.
  • the ring gear can be in engagement with a closer wheel of a closer module and/or an interface element, and/or the ring gear can form the interface element.
  • the eccentric gear In the case of the eccentric gear, it can be designed as a planetary eccentric gear and/or as a strain wave gear.
  • the rotor can be non-rotatably connected to the transmission element of the transmission, in particular to a sun gear of the transmission designed as a planetary gear.
  • This configuration is advantageous in terms of saving installation space in the radial direction of the axial flow machine.
  • the transmission can have a first transmission element non-rotatably connected to the rotor and a second transmission element, wherein the second transmission element is operatively connected to the first transmission element, in particular is engaged.
  • an axis of rotation of the second transmission element can run in an installation space between the machine axis and an outer lateral surface of the rotor that is virtually extended in the axial direction of the machine, in particular parallel to the machine axis.
  • This refinement is advantageous with regard to a further saving in installation space in the radial direction of the axial flow machine.
  • the first transmission element can be arranged entirely in a space, the space being delimited by an outer jacket surface of the rotor that is virtually lengthened in the axial direction of the axial flow machine.
  • the drive device can have the transmission coupled to the axial flow machine, the transmission having a transmission ratio as the quotient of the speed of the rotor as a dividend and the speed of the transmission element, which is less than 125, preferably less than 100, particularly preferably less than 75
  • the rotor can be non-rotatably connected to a lever to form a connection of the drive device to the wing or to a frame.
  • a gear-free drive device is advantageous in this configuration, since the torque can be transmitted from the axial flow machine via the lever, in particular a linkage, in particular a scissor linkage, to the wing or the frame.
  • the drive device can be mounted either on the frame or on the sash.
  • the term frame also includes a door frame or window frame.
  • the lever can be designed in such a way that a voltage supply for the axial flux machine and/or at least one control signal for the axial flux machine can be transmitted via the lever to the axial flux machine.
  • the drive device can have a closer module with at least one mechanical energy store and at least one translation element for translating a linear movement of the energy store into a rotary movement of the translation element.
  • the drive device can have a drive module with a drive housing, the axial flow machine and/or the gear coupled to the axial flow machine being arranged in the drive housing.
  • the mechanical energy store can include one or more compression springs and/or tension springs, which are connected to the translation element via a link carriage to translate the linear movement of the energy store into a rotary movement of the translation element.
  • the plate carriage can be used to form an operative connection between the transmission element and the mechanical energy store of the closer module.
  • the transmission element can be designed symmetrically or asymmetrically, in particular as a heart-shaped lifting cam.
  • the closer module can have a closer housing.
  • the transmission element and/or a closer wheel can be arranged within the closer housing.
  • the wording - inside the housing - means that the elements are arranged at least partially, in particular completely, in the space formed by the housing.
  • an operative connection can be formed between the rotor and the energy store.
  • This configuration is advantageous with regard to the modularity of the drive device, ie the respective modules and/or elements that can be used and used separately from one another
  • an output axis of an output shaft and the axis of rotation of the transmission element can run parallel to one another.
  • the output shaft and the transmission element therefore do not rotate about the same axis of rotation and can be arranged in different positions, in particular in a modular manner.
  • the parallel run reduces energy losses and facilitates assembly.
  • the drive device can have an interface element for forming an operative connection between the rotor and the energy store.
  • the drive housing can have a first opening and the closer housing can have a second include opening.
  • the drive housing and the closer housing can be arranged relative to one another in such a way that the energy store and the rotor are in operative connection with one another through the first and the second opening by means of the interface element.
  • the walls of the respective housings which comprise the first and the second opening, can be designed in such a way that the drive housing and the closer housing can be mounted flush to one another.
  • Torque can be transmitted from the output shaft to the closer module and/or from the closer module to the output shaft by means of the interface element.
  • the interface element can be formed by means of at least one transmission element of the transmission and/or by means of at least one element of the closer module and/or by an additional element.
  • the interface element can be made in one piece or in several pieces.
  • the interface element can be designed as at least one gear wheel.
  • the interface element can have a plurality of gears.
  • the interface element can protrude into the drive housing and/or the closer housing.
  • the interface element can be designed as at least one transmission element of the transmission.
  • the interface element can be designed as a closer wheel, in particular a closer gear wheel.
  • the closer wheel can be connected in a rotationally fixed manner to the transmission element, in particular in a form-fitting and/or force-fitting and/or cohesive manner, or can be formed in one piece.
  • the drive device can have a machine housing and/or a gear housing and/or the drive housing.
  • the axial flow machine can be arranged at least partially within the machine housing.
  • the transmission can be arranged at least partially within the drive housing.
  • the axial flow machine and/or the transmission can be arranged at least partially within the drive housing.
  • This configuration is advantageous in terms of modularity.
  • the machine housing and/or the transmission housing can be formed by the drive housing.
  • the machine housing and/or transmission housing can have prefabricated receiving points for positive and/or non-positive and/or material connection to one another.
  • the machine housing and/or the transmission housing can be designed in one piece.
  • This configuration is advantageous with regard to a simple and easy-to-assemble design.
  • the drive housing can have one or more prefabricated receiving points for the positive and/or non-positive and/or material connection with the axial flow machine and/or the transmission and/or the output shaft.
  • the closer housing can have one or more prefabricated receiving points for a positive and/or non-positive and/or material connection with the closer wheel and/or the transmission element and/or the axle body and/or the link plate carriage.
  • This configuration is advantageous with regard to a simple and easy-to-assemble design.
  • the drive module and/or the closer module can be arranged at least partially, in particular completely, within a superordinate housing.
  • the drive housing can be connected to the superordinate housing in a non-positive and/or positive and/or material connection.
  • the closer housing can be connected to the superordinate housing in a force-fitting and/or positive and/or material-locking manner.
  • one or more such connections can be implemented in the form of at least one screw connection and/or a pin connection and/or a press fit and/or a T-groove and/or a snap connection.
  • the drive housing can be non-positively and/or positively and/or cohesively connected to the closer housing, preferably by means of at least one screw connection and/or a pin connection and/or a press fit and/or a T-slot and/or a snap connection.
  • the axial flow machine can be arranged at least partially in a space between the output shaft and the machine axis.
  • the transmission can at least partially, in particular completely, in the space between the output shaft and the machine axis, in particular a virtual extension of the Be arranged machine axis.
  • the output shaft can be arranged in a space between the machine axis and the energy store.
  • the installation space has a width, a height and a depth, the width being limited by a distance between the machine axis and the energy store.
  • the height and/or the depth of the installation space can be limited by the drive housing or by the transmission or by the axial flow machine or by the energy store or by the closer housing.
  • the drive device can have a control module with a control device.
  • the control module can be arranged at least partially, in particular completely, within the superordinate housing of the drive device.
  • control module can be arranged on the closer module or within the drive housing.
  • control module can include a control housing.
  • control module can be arranged entirely within the control housing.
  • control housing can be connected to the superordinate housing and/or to the drive housing and/or to the closer housing in a non-positive manner and/or with a form fit and/or with a material connection.
  • one or more such connections can be implemented in the form of at least one screw connection and/or a pin connection and/or a press fit and/or a T-groove and/or a snap connection.
  • the drive device can be used in a rotary leaf drive and/or in a sliding door drive and/or in a revolving door drive.
  • a leaf In a rotary leaf drive, a leaf is pivoted from a closed position, in which the leaf rests against a frame or frame, to an open position about a leaf axis by means of the drive device, with the torque being transferred by means of a lever from the output shaft of the drive device to the door or to the door Frame is transferred.
  • the drive device can be mounted on the wing, in which case a running rail can be arranged on the frame, or on the frame, in which case a running rail can be arranged on the wing.
  • the swing leaf drive can also include the lever and/or the running rail and/or the leaf.
  • the drive device can have a closer module. In the event of a fire, the closer module ensures that the fire protection leaf closes, in particular without manual operation.
  • a wing In a sliding door drive, a wing is moved translationally along a running rail by means of the drive device, and the wing can be connected to a carriage running in the running rail.
  • the sliding door drive can have the leaf and/or the running rail and/or the carriage.
  • a revolving door drive In a revolving door drive, two or more door leaves which are attached to a vertical central axis and rotate in a round rotary housing are rotated by means of the drive device.
  • the revolving door drive can have the rotary housing and/or the wings.
  • the drive device preferably the axial flow machine and/or the transmission and/or the energy store
  • the drive device can be designed in such a way that the drive device, in particular by means of a machine torque, can be used to move the wing without manual force exerted by a person, in particular without a manual torque exerted by a person, which can be applied to the wing, in particular in a fully automated manner.
  • the movement of the wing can be accelerated by the manual force exerted by the person, in particular the manual torque, on the wing.
  • the movement of the wing here means an opening movement and/or a closing movement of the wing.
  • the drive device preferably the axial flow machine and/or the transmission and/or the energy store
  • the drive device can be designed as an auxiliary drive in such a way that the blade is only moved if at least at one point in time of the movement of the blade, in particular at the beginning of the movement, in addition to a force generated by means of the drive device, in particular a machine torque, a manual force exerted by a person, in particular a manual torque exerted by a person, is exerted on the wing.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a drive device according to the invention in a schematic sectional view
  • FIG. 2 shows the drive device from FIG. 1 as a detail in a perspective view
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a drive device with a planetary gear
  • FIG. 5 shows the drive device from FIG. 4 with the revolving wheel removed
  • FIG. 7 shows a stator of the axial flow machine from FIG. 6 as a detail
  • FIG. 8 shows a circuit board as a detail in plan view of a first end face
  • FIG. 9 shows the circuit board from FIG. 8 in a plan view of an end face opposite the first end face.
  • Figure 1 shows a drive device 1 for moving a wing.
  • the drive device 1 has a drive module 3 .
  • the drive module 3 has a drive housing 4, an axial flow machine 6 with a machine axis X1, and a gear 7 with an output shaft 8 rotatably mounted about an output axis X2 for connection to a lever 9.
  • the drive device 1 also has a closer module 11 which has a closer housing 12 and a mechanical energy store 13 .
  • the drive device 1 has an interface element for forming an operative connection between the drive module 3 and the closer module 11 .
  • the transmission 7 has a transmission ratio as a quotient of the speed of the rotor as a dividend and the speed of the output shaft, the transmission ratio being less than 125, preferably less than 100, particularly preferably less than 75.
  • the lever 9 is used to form a connection between the drive device 1 and the wing, ie with the exemplary door sash or window sash or with a frame, with the drive device 1 being mountable either on the frame or on the wing.
  • the term frame also includes a door frame or window frame.
  • the lever 9 is designed such that a power supply to the axial flow machine 6 and/or at least one control signal for the axial flow machine 6 via the lever 9 to the drive module 3, in particular to the axial flow machine 6, and/or a Control module 26 are transferrable.
  • the lever 9 is guided in a running rail 2, which would be mounted in the illustrated embodiment of Figures 1 and 2 on a frame, not shown there.
  • the drive housing 4 has a first opening 16 , the closer housing 12 having a second opening 17 .
  • the drive housing 4 and the closer housing 12 are arranged in relation to one another in such a way that the closer module 11, in particular the energy store 13, and the transmission 7, in particular the Output shaft 8, are in operative connection with each other by means of the interface element.
  • the drive module 3 and/or the closer module 11 is in each case completely arranged within a superordinate housing 5 .
  • the drive housing 4 is connected to the superordinate housing 5 and/or to the closer housing 12 .
  • the closer housing 12 is connected to the higher-level housing 5 .
  • One or more such connections are designed, for example, in the form of at least one screw connection.
  • the closer module 11 has a translation element 18 for translating a linear movement of the energy store 13 into a rotational movement of the translation element 18 about an axis of rotation X3 of the translation element 18 .
  • the output axis X2 and the axis of rotation X3 of the transmission element 18 are spaced apart from one another and run parallel to one another.
  • the transmission element 18 is designed as a cam disk, specifically as a heart-shaped lifting cam disk, and is rotatably mounted with a closer wheel 10 in a rotationally fixed manner.
  • the mechanical energy store 13 is designed as a compression spring.
  • the compression spring is connected to the translation element 18 via a link carriage 27 in order to translate the linear movement of the mechanical energy store 13 into a rotary movement of the translation element 18 .
  • the plate carriage 27 has sliding elements 21, which can be seen in FIG.
  • the plate carriage 27 can be seen in FIG.
  • the closer wheel 10 is arranged coaxially and non-rotatably with the translation element 18 for translating the linear movement of the energy store 13 into a rotational movement of the translation element 18 .
  • the transmission 7 has a driven gear 22 which is coaxial with the driven shaft 8 and fixed in terms of rotation, the driven gear 22 being in engagement with the closer gear 10 .
  • the driven gear 22 is designed as a driven gear, for example.
  • the interface element is formed by the output wheel 22.
  • the drive housing 4 has a first wall 23 with an output opening 24 for the non-rotatable connection of the output shaft 8 to the lever 9, a second wall adjoining the first wall 23 and a third wall opposite the second wall, with the drive device 1 being designed in this way is to be attached to both the second wall and the third wall facing the wing, so to the exemplary door leaf.
  • the same can apply to the closer housing 12 .
  • the drive housing 4 but also the closer housing 12 can each be cuboid in order to enable assembly on both sides.
  • the control module 26 which has a control device, can also be seen in FIG.
  • the control module 26 is arranged at least partially, in particular completely, within the superordinate housing 5 of the drive device 1 .
  • Figure 3 shows a special embodiment, wherein the translation element 18 is designed as a cam, specifically as a heart-shaped lifting cam.
  • a fixed axle body 19 is arranged, with the transmission element 18 and the closer wheel 10 being rotatably mounted on the axle body 19 .
  • the drive device 1 is shown in a further embodiment, wherein the optional gear 7, in contrast to the embodiment of Figures 1 and 2 is designed as a planetary gear.
  • the gear 7 has at least one tungsten stage.
  • a tungsten stage has a first gear stage and a second gear stage.
  • the first gear stage includes a sun gear, a plurality of first planets 31 fastened to a planet carrier and driven by the sun gear, and a first, stationary ring gear.
  • the sun gear, the planetary carrier and the first stationary ring gear cannot be seen in FIGS. 4 and 5 due to the selected section.
  • the second gear stage includes a second rotatable ring gear 33, second planets 32 integral with the first planets 31.
  • the second planets 32 drive the second ring gear 33 .
  • the second ring gear 33 forms the power output of the planetary gear. In Figure 5, the second ring gear is removed.
  • the gear 7 according to the embodiment of Figures 4 and 5 is designed as a combination of planetary gear and spur gear.
  • the second ring gear 33 of the planetary gear has external teeth 34 and acts as a spur gear.
  • the second ring gear 33 is in engagement with the closer wheel 10 of the closer module 11.
  • the closer wheel 10 forms the interface element.
  • the output axis X2 is coaxial with the machine axis X1.
  • the axial flow machine 6 is shown in principle as a detail in FIG.
  • the axial flow machine 6 has a stator 36 and a rotor 37 .
  • the stator 36 is additionally shown as a detail in FIG.
  • a coil 41 is arranged around each of the stator teeth 39 .
  • Each stator tooth has an electrically insulating tooth jacket 45, the stator 36 having a plurality of coils 41 and each of the coils 41 being wound around the tooth jacket 45 and therefore indirectly around the stator tooth 39 via the tooth jacket.
  • the stator teeth 39 pass through a circuit board 44 on which the coils 41 are contacted.
  • the stator 36 also includes a fixed bolt 50 , the bolt 50 having a bearing mount 46 for accommodating a roller bearing 47 .
  • a roller bearing 47 with balls 47' is shown as an example in FIG.
  • the drive device 1 includes the roller bearing 47 for the rotatable mounting of the rotor 37 relative to the stator 36, the roller bearing 47 being accommodated on the bearing mount 46 of the bolt 50.
  • the rotor 37 is rotatably mounted on the stator 36 by means of the roller bearing 47 .
  • a bearing receptacle can be provided directly on the stator base, on which a roller bearing can be accommodated.
  • the rotor 37 includes a plurality of permanent magnets 48.
  • Each permanent magnet 48 is plate-shaped.
  • the rotor 37 has a rotor plate 49 in the form of a rotor disc.
  • each permanent magnet 48 protrudes from the rotor plate 49 of the rotor 37 in the axial direction of the electrical machine, in particular in the direction of the stator 36 .
  • the gear 7 has a first gear element 42 which can be rotated coaxially with the machine axis X1 and which is connected to the rotor 37 in a rotationally fixed manner.
  • the transmission 7 also has a second transmission element 43, which is operatively connected to the first transmission element 42, with an axis of rotation X4 of the second transmission element 43 being located in an installation space between the machine axis X1 and an outer lateral surface of the rotor 37 that is virtually extended in the axial direction of the axial-flow machine 6 and parallel to the machine axis X1.
  • the first transmission element 42 is formed by the sun wheel, with the second transmission element 43 being formed by the planet 32.
  • a circuit board 44 which is arranged in the installation space between the stator base 38 and the rotor 37 can also be seen in FIGS.
  • the coils 41 are electrically connected to the circuit board 44 .
  • the circuit board 44 is arranged in a second plane which is parallel to the stator base 39 and which is broken through by each stator tooth 39 of the stator 36 .
  • the circuit board 44 is shown in detail in FIGS.
  • FIG. 8 shows a top view of a first end face 51 of circuit board 44 .
  • the first end face 51 is oriented in the direction of the stator 36 in the illustrated exemplary embodiments.
  • FIG. 9 shows a plan view of an end face 52 opposite the first end face 51 .
  • the circuit board 44 has a number of openings 53 corresponding to the number of stator teeth 39 , through which the stator teeth 39 pass.
  • the openings 53 correspond to the shape of the stator teeth 39.
  • the circuit board 44 has a bearing opening 54 through which the roller bearing 47 passes.
  • An element 55 of a control device for controlling the currents conducted through the coils 41 is arranged on the circuit board 44 .
  • Line paths 56 are connected to the element 55 of the control device 55 .
  • a bus connector 57 and contact openings 58 can also be seen. In this case, multiple line paths 56 are contacted on the first end face 51 of the circuit board 44 and multiple line paths 56 are contacted on

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (36) für eine Axialflussmaschine (6) zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit einem, insbesondere plattenförmigen, Statorsockel (38), und mehreren von einer gemeinsamen Oberfläche eines Sockelabschnitts, insbesondere in axialer Richtung der Axialflussmaschine (6), abstehende Statorzähne (39). Der Statorsockel (38) weist eine Lageraufnahme (46) zur Aufnahme eines Wälzlagers (47) oder eines Gleitlagers auf.

Description

Titel : Stator für eine Axialflussmaschine, Axialflussmaschine und Antriebseinrichtung zum Bewegen eines Flügels
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Axialflussmaschine zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Axialflussmaschine zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 13. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 14.
Die Erfindung kann in einer Antriebseinrichtung zum Bewegen eines Flügels Anwendung finden, wobei unter einem Flügel insbesondere ein Tür- oder Fensterflügel verstanden wird. Als Türflügel wird der schwenkbare Teil einer Tür bezeichnet, für den auch die Bezeichnung Türblatt geläufig ist.
Derartige Antriebseinrichtungen zum Bewegen eines Flügels sind bekannt.
Derartige Antriebseinrichtungen werden typischerweise direkt an dem zu bewegenden Flügel oder an einer Türzarge bzw. einem Fensterrahmen vorgesehen. Insbesondere bei der Montage an der Türzarge oder dem Fensterrahmen ist der zur Verfügung stehende Bauraum sehr stark limitiert. Insbesondere wird jedoch auch bei einer Montage an dem Flügel ein kompakter Aufbau der Antriebseinrichtung bevorzugt.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine kompakte Ausgestaltung der Antriebseinrichtung zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch einen Stator für eine Axialflussmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird durch eine Axialflussmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Stators, der Axialflussmaschine und der Antriebseinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und in den Figuren angegeben. Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung beschrieben sind, gelten dabei auch in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Verwendung und umgekehrt. Dabei können die in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in Kombination erfindungswesentlich sein. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Besonders bevorzugt wird ein Stator für eine Axialflussmaschine zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels angegeben. Der Stator weist einen, insbesondere plattenförmigen, Statorsockel, und mehreren von einer gemeinsamen Oberfläche eines Sockelabschnitts, insbesondere in axialer Richtung der Axialflussmaschine, abstehende Statorzähne auf. Besonders bevorzugt kann sein, dass der Statorsockel eine Lageraufnahme zur Aufnahme eines Wälzlagers oder eines Gleitlagers aufweist.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer kompakten Bauweise in axialer Richtung.
Bevorzugt kann sein, dass die Lageraufnahme eine, insbesondere ringförmige, Lagerauflagefläche aufweist, die formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Statorsockel verbunden ist oder einstückig mit dem Statorsockel ausgebildet ist. Die Lagerauflagefläche bezeichnet eine Fläche, auf oder an welcher das Lager anliegen kann.
Bevorzugt kann sein, dass die Lageraufnahme zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet ist
Insbesondere kann in oder an der Lageraufnahme ein Wälzlager oder ein Gleitlager aufgenommen sein. Dabei kann das Wälzlager oder das Gleitlager einen Lager-Durchbruch einer Platine der Antriebseinrichtung durchgreifen. Insbesondere kann die Platine in einem Bauraum zwischen dem Statorsockel und dem Rotor angeordnet sein.
Insbesondere kann die Lageraufnahme formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Statorsockel verbunden sein oder einstückig mit dem Statorsockel ausgebildet sein.
Bevorzugt kann sein, dass der Stator einen feststehenden Bolzen aufweist, wobei der Bolzen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Stator verbunden oder einstückig ausgebildet ist und die Lageraufnahme umfasst. Bevorzugt kann sein, dass die Statorzähne formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Statorsockel verbunden oder einstückig mit dem Statorsockel ausgebildet sind.
Bevorzugt kann sein, dass der Stator als Sinterkörper oder Gussteil ausgebildet ist.
Insbesondere kann der Stator aus einem pulverförmigen, insbesondere magnetisch optimierten, Material gebildet sein. Insbesondere kann dabei jedes Pulverkorn mit einer isolierenden Beschichtung versehen sein. Insbesondere kann der Stator aus einem die Wirbelströme unterdrückenden Material gefertigt sein, bevorzugt aus gepresstem Eisenpulver. Insbesondere können die einzelnen Eisenpulverkörner mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sein. Insbesondere kann dabei der Stator aus dem pulverförmigen Material gepresst werden und anschließend wärmebehandelt werden. Die Wärmebenhandlung dient dabei einer besseren Verklebung der einzelnen Pulverkörner untereinander.
Insbesondere kann der Stator aus einem dünnen Blech gefertigt sein. Insbesondere kann das Blech dabei als Spirale aufgewickelt sein. Diese Ausgestaltungen sind für sich oder in geeigneter Kombination betrachtet vorteilhaft hinsichtlich zumindest der Reduktion von Wirbelströmen.
Bevorzugt kann sein, dass der Stator Nickel und/oder Kobalt aufweist, bevorzugt dass der Stator aus magnetischem Eisen mit Nickelanteilen und/oder Kobaltanteilen ausgebildet ist.
Bevorzugt kann sein, dass der Stator eine oder mehrere Spulen aufweist, die, insbesondere jeweils, mittelbar oder unmittelbar um die Statorzähne gewickelt sind.
Mit dem Begriff der Spule ist ein elektrischer Leiter mit zumindest einer Wicklung gemeint. Der elektrische Leiter kann dabei als, insbesondere mittels einer Beschichtung, bevorzugt mittels eines Isolierlacks, isolierter Draht und/oder isoliertes Band ausgeführt sein. Hierzu kann der Leiter eine Isolierbeschichtung, insbesondere einen Isolierlack, aufweisen. Insbesondere kann die Spule als vergossene Spule ausgebildet sein, wobei einzelne Wicklungen der Spule mittels eines Vergussmaterials voneinander elektrisch isoliert sind.
Bevorzugt kann sein, dass zumindest einer der Statorzähne, insbesondere jeder Statorzahn einen, insbesondere elektrisch isolierenden, Zahnmantel aufweist, wobei der Stator mehrere Spulen aufweist und zumindest eine der Spulen, insbesondere jede Spule, um den Zahnmantel gewickelt ist. Insbesondere können mehrere Spulen um einen der Statorzähne und/oder um einen der Zahnmäntel gewickelt sein.
Insbesondere kann der Zahnmantel zumindest teilweise aus einem Kunststoff bestehen, besonders bevorzugt als Spritzgussbauteil ausgebildet sein.
Insbesondere kann der Zahnmantel einen oder mehrere Vorsprünge aufweisen, welche in eine oder mehrere Ausnehmungen der Platine und/oder des Statorzahns und/oder des Statorsockels, insbesondere mittels zumindest einer Presspassverbindung, eingreifen. Insbesondere kann der Zahnmantel mit der Platine und/oder dem Statorzahn und/oder dem Statorsockel formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig lösbar, bevorzugt mittels einer Clipsverbindung und/oder einer Schneidklemmverbindung oder unlösbar, bevorzugt mittels einer Ultraschallvernietung und/oder mittels einer thermischen Vernietung, verbunden sein. Aus dieser Ausgestaltung ergibt sich eine Einheit aus Spulen und der Platine und/oder dem Statorsockel und/oder dem Statorzahn., welche einfach montierbar ist.
Bevorzugt kann sein, dass der Stator die Platine umfasst, wobei die Spulen mit der Platine, elektrisch verbunden sind.
Eine Platine ist im Sinne der Erfindung ein plattenförmiges, insbesondere bestücktes, Element zur Leitung von elektrischer Energie. Die Platine kann als Leiterkarte ausgebildet sein. Die Begriffe werden im Folgenden synonym verwendet. Die Platine kann mehrere Schichten umfassen und/oder Kunststoff aufweisen und/oder flexibel ausgeführt sein. Insbesondere kann die Platine als massive Aluminiumleiterkarte ausgeführt sein. Diese Ausgestaltung ist hinsichtlich guter Wärmeleitungseigenschaften vorteilhaft.
Insbesondere kann dabei zumindest eine, insbesondere jede, Spule in oder auf der Platine integriert sein, insbesondere in dem Material der Platine, angeordnet sein. Insbesondere kann die Spule mit der Platine verlötet sein. Insbesondere kann sich die Leiterkarte dabei zumindest teilweise über einen Bauraum erstrecken, der von einer in axialer Richtung der Axialflussmaschine verlängerten Mantelfläche des Stators und/oder von einer in axialer Richtung der Axialflussmaschine verlängerten Mantelfläche des Rotors begrenzt wird.
Insbesondere kann die Platine parallel zu dem Statorsockel angeordnet sein.
Bevorzugt kann sein, dass der Stator die Platine umfasst, wobei auf der Platine zumindest ein Sensor, insbesondere ein Hallsensor und/oder ein Inertialsensor, zur Positionsbestimmung eines Rotors relativ zu dem Stator und/oder eine Steuerungseinrichtung und/oder ein Bus- Stecker angeordnet und/oder kontaktiert ist. Insbesondere kann auf der Platine ein CAN-Bus angeordnet und/oder kontaktiert sein. Insbesondere kann der Inertialsensor zur Erfassung der sechs möglichen kinematischen Freiheitsgrade über drei jeweils aufeinander orthogonal stehende Beschleunigungssensoren für die Erfassung der translatorischen Bewegung und/oder drei orthogonal zueinander angebrachte gyroskopische Sensoren für die Erfassung rotierender Bewegungen aufweisen.
Bevorzugt kann sein, dass der Stator die Platine umfasst, wobei die Platine in einer ersten, insbesondere zu dem Statorsockel parallelen, Ebene angeordnet ist, wobei die erste Ebene in einem Zwischenraum zwischen den Statorzähnen und dem Rotor liegt. Weiter bevorzugt kann sein, dass die Platine mittelbar oder unmittelbar auf den Statorzähnen aufliegt. Weiter bevorzugt kann sein, dass die Platine in einer zweiten, insbesondere zu dem Statorsockel parallelen, Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Ebene von zumindest einem, insbesondere jedem Statorzahn des Stators durchbrochen wird.
Mit dieser Ausgestaltung hat die Platine vorteilhaft noch eine Zusatzfunktion und kann als Abstandshalter zwischen Stator und Rotor agieren. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer weiteren Bauraumeinsparung in axialer Richtung.
Insbesondere kann die Platine einen oder mehrere Durchbrüche, insbesondere der Anzahl der Statorzähne entsprechende Anzahl von Durchbrüchen, aufweisen, welche von den Statorzähnen durchgriffen werden. Insbesondere kann die Form der jeweiligen Durchbrüche der Fläche der jeweiligen Zähne parallel zur Platine entsprechen. Insbesondere kann die Platine einen einzelnen Durchbruch für mehrere oder alle Zähne umfassen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt auch mit einer Axialflussmaschine zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Eine Axialflussmaschine weist einen Stator und eine um eine Maschinenachse gegenüber dem Stator drehbaren Rotor auf, wobei ein magnetischer Fluss in einer Richtung parallel zu der Maschinenachse erzeugbar ist. Die Axialflussmaschine weist ein in einer Lageraufnahme aufgenommenes Wälzlager oder Gleitlager auf, wobei der Rotor an dem Wälzlager oder dem Gleitlager drehbar gegenüber dem Stator gelagert ist.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer kompakten Bauweise bei gleichzeitig hoher Leistung. Zudem ist diese Ausgestaltung vorteilhaft hinsichtlich der erreichbaren Bauraumeinsparung. Mit dem Begriff von Achsen, insbesondere wie bei Flügelachse, Abtriebsachse, Maschinenachse, Drehachse, sind virtuelle Achsen gemeint, die in ihrer Erstreckung grundsätzlich nicht begrenzt sind.
Mit der Maschinenachse ist die Drehachse gemeint, um welche sich der Rotor der Axialflussmaschine dreht.
Die Axialflussmaschine kann als Motor und/oder Generator ausgebildet sein. Als Motor kann die Axialflussmaschine aus elektrischer Energie eine Drehbewegung, insbesondere ein Drehmoment, erzeugen. Als Generator kann die Axialflussmaschine aus einer Drehbewegung, insbesondere aus einem Drehmoment elektrische Energie erzeugen.
Bei der Axialflussmaschine wird der magnetische Fluss hauptsächlich parallel zu der Maschinenachse der Axialflussmaschine gebildet. Die Axialflussmaschine weist eine im Vergleich zu anderen Maschinentypen geringe axiale Baulänge auf. Unter der axialen Baulänge wird eine Baulänge in einer zu der Maschinenachse parallelen Richtung verstanden. Die Verwendung einer Axialflussmaschine ermöglicht daher eine Reduktion der Abmessungen der Axialflussmaschine in axialer Richtung. Hierdurch kann eine kompakte Ausgestaltung des Antriebsmoduls ermöglicht werden. Insbesondere kann es sich bei der Axialflussmaschine um eine bürstenlose Gleichstrommaschine, insbesondere eine sogenannte BLDC-Maschine, handeln. Eine derartige Maschine ist wie eine Drehstrom-Synchronmaschine mit Erregung durch Permanentmagnete aufgebaut.
Insbesondere kann der Rotor zumindest einen Permanentmagnet umfassen, wobei der Permanentmagnet entlang eines virtuellen Kreises um die Maschinenachse angeordnet ist und einen ersten Winkelbereich aufspannt. Insbesondere kann der Stator einen Statorsockel mit zumindest einem von dem Statorsockel, insbesondere in axialer Richtung der Axialflussmaschine, abstehenden Statorzahn umfassen, wobei der Statorzahn entlang eines virtuellen Kreises um die Maschinenachse angeordnet ist und einen zweiten Winkelbereich aufspannt, wobei das Verhältnis des ersten Winkelbereichs als Dividend zu dem zweiten Winkelbereich im Bereich von 1 ,1 bis 1 ,6, bevorzugt im Bereich von 1 ,2 bis 1 ,5, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,3 bis 1 ,4, liegt. Bei mehreren Statorzähnen und/oder Permanentmagneten kann jeder Statorzahn zu jedem Permanentmagnet das oben genannte Verhältnis aufweisen. Der Statorzahn und der Permanentmagnet spannen dabei den jeweiligen Winkelbereich auf, indem sie entlang des jeweiligen virtuellen Kreises um die Maschinenachse angeordnet sind und sich über einen Teil der 360° des virtuellen Kreises erstrecken.
Alternativ oder kumulativ kann bei mehreren Permanentmagneten und/oder Statorzähnen das Verhältnis des ersten summierten Winkelbereichs als Dividend zu dem zweiten summierten Winkelbereich in einem Bereich von 1 ,3 bis 1 ,9 oder sogar von 1 ,5 bis 1 ,8 liegen, wobei der erste summierte Winkelbereich aus der Summe der ersten Winkelbereiche der einzelnen Permanentmagneten und der zweite summierte Winkelbereich aus der Summer der zweiten Winkelbereichen der einzelnen Statorzähne gebildet wird.
Der Begriff Kreis um die Maschinenachse bedeutet, dass die Maschinenachse den Mittelpunkt des Kreises bildet.
Insbesondere kann zumindest ein, insbesondere jeder, Permanentmagnet plattenförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann der Rotor eine Rotorplatte, insbesondere Rotorscheibe aufweisen. Ferner kann zumindest ein, insbesondere jeder, Permanentmagnet von der Rotorplatte des Rotors in axialer Richtung der Axialflussmaschine, insbesondere in Richtung zu dem Stator, abstehen. Insbesondere kann die Rotorplatte eine oder mehrere Vertiefungen, insbesondere eine der Anzahl der Permanentmagneten entsprechende Anzahl an Vertiefungen, aufweisen, wobei in jeweils einer Vertiefung ein Permanentmagnet einliegt. Insbesondere kann dabei die Form der Vertiefung, insbesondere jeder Vertiefung, der Form des einliegenden Permanentmagneten entsprechen. Dies dient zur Sicherung der Permanentmagnete auf dem Rotor, insbesondere auf der Rotorplatte.
Insbesondere kann eine parallel zum Statorsockel verlaufende Fläche des Statorzahns, insbesondere jeden Statorzahns, derart ausgeführt sein, dass sich die Fläche in radialer Richtung des Stators ausgehend von der Maschinenachse erweitert. Alternativ oder kumulativ kann eine parallel zum Statorsockel verlaufende Fläche des Permanentmagnets, insbesondere jedes Permanentmagnets, derart ausgeführt sein, dass sich die Fläche in radialer Richtung des Rotors ausgehend von der Maschinenachse erweitert. Auf diese Weise können das angegebene Verhältnis des ersten Winkelbereichs als Dividend zu dem zweiten Winkelbereich entlang des radialen Verlaufes des Stators konstant gehalten werden. Insbesondere kann die parallel zum Statorsockel verlaufende Fläche des Statorzahns, insbesondere jeden Statorzahns, entlang des axialen Verlaufes des Statorzahns konstant bleiben. Bevorzugt kann sein, dass das Verhältnis zwischen der Anzahl der Permanentmagnete als Dividend und der Anzahl der Spulen in einem Bereich von 1 ,0 bis 1 ,6, bevorzugt in einem Bereich von 1 ,2 bis 1 ,4 liegt, besonders bevorzugt 4/3 ist, insbesondere 1 ,1 ist, insbesondere 7/6 ist.
Insbesondere kann die Axialflussmaschine, insbesondere als Motor, ein Verhältnis aus dem maximalen Drehmoment zu der axialen Erstreckung der Axialflussmaschine aufweisen, das größer ist als 30 Nm/m, bevorzugt größer ist als 100 Nm/m, besonders bevorzugt größer ist als 200 Nm/m. Die axiale Erstreckung ist parallel zur Maschinenachse. Insbesondere kann dieses Verhältnis größer als 50 Nm/m, bevorzugt größer als 70 Nm/m, besonders bevorzugt größer als 150 Nm/m, sein. Insbesondere kann die Axialflussmaschine eine Drehmomentdichte, also Drehmoment zu Motorvolumen, von größer oder gleich 6000 Nm/mA3, bevorzugt von größer oder gleich 15000 Nm/mA3 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 20000 Nm/mA3 und/oder eine Drehmomentkonstante von größer oder gleich 0,1 Nm/A, bevorzugt von größer oder gleich 0,2 Nm/A und besonders bevorzugt von größer oder gleich 0,3 Nm/A aufweisen. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen kompakten Aufbau eines Getriebes und kleine Übersetzungsverhältnisse, wobei dennoch ein zuverlässiges Schließen der Tür ermöglicht wird. Dabei kann die Antriebseinrichtung ferner insgesamt kompakt bauen.
Insbesondere kann die Axialflussmaschine ein Verhältnis zwischen der Erstreckung zumindest eines Statorzahns in axialer Richtung der Axialflussmaschine als Dividend und der Erstreckung des Statorsockels in axialer Richtung der Axialflussmaschine aufweisen, wobei das Verhältnis größer oder gleich 2, insbesondere größer oder gleich 3, insbesondere größer oder gleich 4, insbesondere größer oder gleich 5, insbesondere größer oder gleich 6 sein kann.
Die Lösung der Aufgabe gelingt auch mit einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugt kann eine Antriebseinrichtung zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels angegeben werden, die eine Axialflussmaschine aufweist.
Bevorzugt kann sein, dass ein mit der Axialflussmaschine gekoppeltes Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe zumindest ein Getriebeelement aufweist, welches koaxial mit der Maschinenachse der Axialflussmaschine drehbar gelagert ist. Insbesondere kann das Getriebe als Zahnradgetriebe, bevorzugt als insbesondere mehrstufiges Stirnradgetriebe und/oder als Planetengetriebe oder als Exzentergetriebe ausgebildet sein.
Insbesondere kann das Getriebe jede Art von Getriebe oder Getriebekombinationen umfassen, insbesondere Zahnradgetriebe und/oder Reibradgetriebe und/oder Riemengetriebe und/oder Seilgetriebe und/oder Kettengetriebe.
Als Planetengetriebe kann das Getriebe ein mit dem Rotor drehfestes, insbesondere einstückiges, Sonnenrad, mehrere um das Sonnenrad an einem Planetenträger befestigte Planetenräder und ein mit den Planeten in Eingriff stehendes Hohlrad aufweisen. Dabei kann das Hohlrad drehbar gelagert sein und den Leistungsausgang des Planetengetriebes bilden, wobei der Planetenträger feststehend ausgeführt ist. Alternativ kann der Planetenträger drehbar gelagert sein und den Leistungsausgang des Planetengetriebes bilden, wobei das Hohlrad feststehend ausgeführt ist. Die Begriffe Planet und Planetenrad werden synonym verwendet.
Als Planetengetriebe kann das Getriebe ferner zumindest eine Wolfromstufe aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Wolfromstufe weist, das Planetengetriebe eine erste Getriebestufe und eine zweite Getriebestufe auf, wobei die erste Getriebestufe ein Sonnenrad, mehrere erste an einem Planetenträger befestigten, von dem Sonnenrad angetriebenen Planeten und ein erstes feststehendes Hohlrad umfasst und die zweite Getriebestufe ein zweites drehbares Hohlrad, zweite mit den ersten Planeten drehfeste, insbesondere einstückige Planeten umfasst, wobei die zweiten Planeten das zweite Hohlrad antreiben. Insbesondere kann das zweite Hohlrad dabei den Leistungsausgang des Planetengetriebes bilden.
Insbesondere kann das Getriebe als eine Kombination aus Planetengetriebe und Stirnradgetriebe ausgebildet sein. Dabei kann das Hohlrad des Planetengetriebes eine Außenverzahnung aufweisen und als Stirnrad agieren. Insbesondere kann das Hohlrad in Eingriff mit einem Schließer-Rad eines Schließer-Moduls und/oder einem Schnittstellenelement stehen, und/oder das Hohlrad kann das Schnittstellenelement bilden.
Im Falle des Exzentergetriebes kann es als Planeten-Exzentergetriebe und/oder als Wellgetriebe ausgeführt sein.
Insbesondere kann der Rotor drehfest mit dem Getriebeelement des Getriebes, insbesondere mit einem Sonnenrad des als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebes, verbunden sein. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer Bauraumeinsparung in radialer Richtung der Axialflussmaschine.
Insbesondere kann das Getriebe ein erstes mit dem Rotor drehfest verbundenes Getriebeelement und ein zweites Getriebeelement aufweisen, wobei das zweite Getriebeelement mit dem ersten Getriebeelement wirkverbunden ist, insbesondere in Eingriff steht. Insbesondere kann eine Drehachse des zweiten Getriebeelements in einem Bauraum zwischen der Maschinenachse und einer virtuell in axialer Richtung der Maschine verlängerten äußeren Mantelfläche des Rotors, insbesondere parallel zu der Maschinenachse, verlaufen.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer weiteren Bauraumeinsparung in radialer Richtung der Axialflussmaschine.
Insbesondere kann das erste Getriebeelement vollständig in einem Bauraum angeordnet sein, wobei der Bauraum durch eine virtuell in axialer Richtung der Axialflussmaschine verlängerte äußere Mantelfläche des Rotors begrenzt wird.
Insbesondere kann die Antriebseinrichtung das mit der Axialflussmaschine gekoppelte Getriebe aufweisen, wobei das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis als Quotient aus der Drehzahl des Rotors als Dividend und der Drehzahl des Übersetzungselementes aufweist, das kleiner ist als 125, bevorzugt kleiner ist als 100, besonders bevorzugt kleiner ist als 75.
Insbesondere kann der Rotor drehfest mit einem Hebel zur Ausbildung einer Verbindung der Antriebseinrichtung mit dem Flügel oder mit einer Zarge verbunden ist.
Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist eine getriebefreie Antriebseinrichtung, da das Drehmoment von der Axialflussmaschine über den Hebel, insbesondere ein Gestänge, insbesondere Scherengestänge auf den Flügel oder die Zarge übertragbar ist.
Insbesondere kann die Antriebseinrichtung wahlweise an der Zarge oder an dem Flügel montierbar ein. Von dem Begriff Zarge wird im Sinne der Erfindung auch ein Türrahmen oder Fensterrahmen umfasst. Insbesondere kann der Hebel derart ausgebildet sein, dass eine Spannungsversorgung der Axialflussmaschine und/oder zumindest ein Steuerungssignal für die Axialflussmaschine über den Hebel an die Axialflussmaschine, übertragbar sind. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung ein Schließer-Modul mit zumindest einem mechanischen Energiespeicher und zumindest einem Übersetzungselement zur Übersetzung einer linearen Bewegung des Energiespeichers in eine Drehbewegung des Übersetzungselements aufweisen. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung ein Antriebsmodul mit einem Antriebsgehäuse aufweisen, wobei in dem Antriebsgehäuse die Axialflussmaschine und/oder das mit der Axialflussmaschine gekoppeltes Getriebe angeordnet ist.
Insbesondere kann der mechanische Energiespeicher eine oder mehrere Druckfedern und/oder Zugfedern umfassen, die über einen Laschenwagen mit dem Übersetzungselement zur Übersetzung der linearen Bewegung des Energiespeichers in eine Drehbewegung des Übersetzungselements verbunden sind. Insbesondere kann der Laschenwagen als zur Ausbildung einer Wirkverbindung zwischen dem Übersetzungselement und dem mechanischen Energiespeicher des Schließer-Moduls dienen. Das Übersetzungselement kann symmetrisch oder asymmetrisch, insbesondere als herzförmige Hubkurvenscheibe ausgebildet sein.
Insbesondere kann das Schließer-Modul ein Schließer-Gehäuse aufweisen. Insbesondere kann innerhalb des Schließer-Gehäuses das Übersetzungselement und/oder ein Schließer- Rad angeordnet sein. Dabei bedeutet die Formulierung - innerhalb des Gehäuses - , dass die Elemente zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem vom Gehäuse gebildeten Raum angeordnet sind. Insbesondere kann eine Wirkverbindung zwischen dem Rotor und dem Energiespeicher ausgebildet sein.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich der Modularität der Antriebseinrichtung, also der jeweiligen Module und/oder Elemente, die voneinander separiert verwendet und einsetzbar sein können
Insbesondere können eine Abtriebsachse einer Abtriebswelle und die Drehachse des Übersetzungselements parallel zueinander verlaufen. Einerseits drehen sich die Abtriebswelle und das Übersetzungselement dadurch nicht um dieselbe Drehachse und können an unterschiedlichen Positionen, insbesondere modular, angeordnet werden. Andererseits werden durch den parallelen Verlauf Energieverluste reduziert und die Montage erleichtert.
Insbesondere kann die Antriebseinrichtung ein Schnittstellenelement zur Ausbildung einer Wirkverbindung zwischen dem Rotor und dem Energiespeicher aufweisen. Insbesondere kann das Antriebsgehäuse eine erste Öffnung umfassen und das Schließer-Gehäuse eine zweite Öffnung umfassen. Insbesondere können das Antriebsgehäuse und das Schließer-Gehäuse derart zueinander angeordnet sein, dass durch die erste und die zweite Öffnung der Energiespeicher und der Rotor mittels des Schnittstellenelements miteinander in Wirkverbindung stehen.
Insbesondere können die Wände der jeweiligen Gehäuse, welche die erste und die zweite Öffnung umfassen, derart ausgeführt sein, dass das Antriebsgehäuse und das Schließer- Gehäuse bündig aneinander montiert werden können.
Mittels des Schnittstellenelements ist ein Drehmoment von der Abtriebswelle auf das Schließer-Modul und/oder von dem Schließer-Modul auf die Abtriebswelle übertragbar. Das Schnittstellenelement kann dabei mittels zumindest eines Getriebeelementes des Getriebes und/oder mittels zumindest eines Elements des Schließer-Moduls und/oder durch ein zusätzliches Element gebildet werden. Das Schnittstellenelement kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Insbesondere kann das Schnittstellenelement als zumindest ein Zahnrad ausgebildet sein. Insbesondere kann das Schnittstellenelement mehrere Zahnräder aufweisen.
Insbesondere kann das Schnittstellenelement dabei in das Antriebsgehäuse und/oder das Schließer-Gehäuse hineinragen. Insbesondere kann das Schnittstellenelement als zumindest ein Getriebeelement des Getriebes ausgebildet sein. Insbesondere kann Schnittstellenelement als Schließer-Rad, insbesondere Schließer-Zahnrad, ausgebildet sein. Insbesondere kann das Schließer-Rad drehfest mit dem Übersetzungselement, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, verbunden sein oder einstückig ausgebildet sein.
Insbesondere kann die Antriebseinrichtung ein Maschinen-Gehäuse und/oder ein Getriebe- Gehäuse und/oder das Antriebsgehäuse aufweisen. Insbesondere kann die Axialflussmaschine zumindest teilweise innerhalb des Maschinen-Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann das Getriebe zumindest teilweise innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet sein. Alternativ oder kumulativ können die Axialflussmaschine und/oder das Getriebe zumindest teilweise innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet sein.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich der Modularität.
Insbesondere können das Maschinen-Gehäuse und/oder das Getriebe-Gehäuse von dem Antriebsgehäuse ausgebildet sein. Insbesondere können das Maschinen-Gehäuse und/oder Getriebe-Gehäuse vorgefertigte Aufnahmestellen zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung untereinander aufweisen. Ferner können das Maschinen-Gehäuse und/oder das Getriebe-Gehäuse einstückig ausgebildet sein.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer einfachen und montagefreundlichen Bauweise.
Insbesondere kann das Antriebsgehäuse eine oder mehrere vorgefertigte Aufnahmestellen zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung mit der Axialflussmaschine und/oder dem Getriebe und/oder der Abtriebswelle aufweisen. Insbesondere kann das Schließer-Gehäuse eine oder mehrere vorgefertigte Aufnahmestellen zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung mit dem Schließer-Rad und/oder dem Übersetzungselement und/oder dem Achskörper und/oder dem Laschenwagen aufweisen.
Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer einfachen und montagefreundlichen Bauweise.
Insbesondere kann das Antriebsmodul und/oder das Schließer-Modul zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb eines übergeordneten Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann das Antriebsgehäuse mit dem übergeordneten Gehäuse kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Insbesondere kann das Schließer-Gehäuse mit dem übergeordneten Gehäuse kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Insbesondere kann eine oder mehrere derartige Verbindungen in Form zumindest einer Verschraubung und/oder einer Verstiftung und/oder einer Presspassung und/oder einer T-Nut und/oder einer Schnappverbindung ausgeführt sein. Insbesondere kann das Antriebsgehäuse mit dem Schließer-Gehäuse kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein, bevorzugt mittels zumindest einer Verschraubung und/oder einer Verstiftung und/oder einer Presspassung und/oder einer T-Nut und/oder einer Schnappverbindung.
Insbesondere kann die Axialflussmaschine zumindest teilweise in einem Bauraum zwischen der Abtriebsachse und der Maschinenachse angeordnet sein. Insbesondere kann das Getriebe zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Bauraum zwischen der Abtriebsachse und der Maschinenachse, insbesondere einer virtuellen Verlängerung der Maschinenachse angeordnet sein. Insbesondere kann die Abtriebswelle in einem Bauraum zwischen der Maschinenachse und dem Energiespeicher angeordnet sein.
Der Bauraum weist dabei eine Breite, eine Höhe und eine Tiefe auf, wobei die Breite von einem Abstand zwischen der Maschinenachse und dem Energiespeicher begrenzt wird. Insbesondere können die Höhe und/oder die Tiefe des Bauraums von dem Antriebsgehäuse oder von dem Getriebe oder von der Axialflussmaschine oder von dem Energiespeicher oder von dem Schließer-Gehäuse begrenzt werden.
Insbesondere kann die Antriebseinrichtung ein Steuerungsmodul mit einer Steuerungseinrichtung aufweisen. Insbesondere kann das Steuerungsmodul zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb des übergeordneten Gehäuses der Antriebseinrichtung angeordnet sein.
Insbesondere kann das Steuerungsmodul an dem Schließer-Modul oder innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet sein.
Insbesondere kann das Steuerungsmodul ein Steuerungsgehäuse umfassen. Insbesondere kann das Steuerungsmodul vollständig innerhalb des Steuerungsgehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann das Steuerungsgehäuse mit dem übergeordneten Gehäuse und/oder mit dem Antriebsgehäuse und/oder mit dem Schließer-Gehäuse kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Insbesondere kann eine oder mehrere derartige Verbindungen in Form zumindest einer Verschraubung und/oder einer Verstiftung und/oder einer Presspassung und/oder einer T-Nut und/oder einer Schnappverbindung ausgeführt sein.
Insbesondere kann die Antriebseinrichtung bei einem Drehflügelantrieb und/oder bei einem Schiebetürantrieb und/oder bei einem Karusseltürantrieb verwendet werden.
Bei einem Drehflügelantrieb wird ein Flügel von einer Schließstellung, in der der Flügel an einem Rahmen oder einer Zarge anliegt, zu einer Offenstellung um eine Flügelachse mittels der Antriebseinrichtung verschwenkt, wobei das Drehmoment mittels eines Hebels von der Abtriebswelle der Antriebseinrichtung auf die Tür oder auf die Zarge übertragen wird. Die Antriebseinrichtung kann dabei am Flügel, wobei eine Laufschiene an der Zarge angeordnet werden kann, oder an der Zarge, wobei an dem Flügel eine Laufschiene angeordnet sein kann, montiert werden. Der Drehflügelantrieb kann dabei neben der Antriebseinrichtung auch den Hebel und/oder die Laufschiene und/oder den Flügel umfassen. Insbesondere beim Einsatz an Brandschutzflügeln kann die Antriebseinrichtung dabei ein Schließer-Modul aufweisen. Im Brandfalle ist mittels des Schließer-Moduls ein Schließen des Brandschutzflügels, insbesondere frei von manueller Betätigung sichergestellt.
Bei einem Schiebetürantrieb wird ein Flügel mittels der Antriebseinrichtung translatorisch entlang einer Laufschiene verschoben, wobei der Flügel mit einem in der Laufschiene laufenden Laufwagen verbunden werden kann. Der Schiebetürantrieb kann neben der Antriebseinrichtung den Flügel und/oder die Laufschiene und/oder den Laufwagen aufweisen.
Bei einem Karusseltürantrieb werden zwei oder mehr an einer vertikalen Mittelachse angebrachte Türflügel, die in einem runden Drehgehäuse rotieren, mittels der Antriebseinrichtung gedreht. Der Karusseltürantrieb kann neben der Antriebseinrichtung das Drehgehäuse und/oder die Flügel aufweisen.
Insbesondere kann die Antriebseinrichtung, bevorzugt die Axialflussmaschine und/oder das Getriebe und/oder der Energiespeicher, derart ausgelegt werden, dass mittels der Antriebseinrichtung, insbesondere mittels eines Maschinenmoments, eine Bewegung des Flügels ohne eine durch eine Person ausgeübte manuelle Kraft, insbesondere ohne ein durch eine Person ausgeübtes manuelles Drehmoment, auf den Flügel, insbesondere vollautomatisiert, erfolgen kann. Dabei kann jedoch die Bewegung des Flügels durch die durch die Person ausgeübte manuelle Kraft, insbesondere das manuelle Drehmoment, auf den Flügel beschleunigt erfolgen.
Von der Bewegung des Flügels ist hierbei eine Öffnungsbewegung und/oder eine Schließbewegung des Flügels gemeint.
Alternativ kann dabei die Antriebseinrichtung, bevorzugt die Axialflussmaschine und/oder das Getriebe und/oder der Energiespeicher, als Hilfsantrieb derart ausgelegt werden, dass eine Bewegung des Flügels nur dann durchgeführt wird, wenn zumindest in einem Zeitpunkt der Bewegung des Flügels, insbesondere an einem Anfang der Bewegung, zusätzlich zu einer mittels der Antriebseinrichtung erzeugten Kraft, insbesondere eines Maschinenmoments, auf den Flügel eine durch eine Person ausgeübte manuelle Kraft, insbesondere ein durch eine Person ausgeübtes manuelles Drehmoment, auf den Flügel ausgeübt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigt: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2 die Antriebseinrichtung aus Figur 1 als Einzelheit in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 3 ein Übersetzungselement als Einzelheit in einer Aufsicht,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung mit Planetengetriebe,
Fig. 5 die Antriebseinrichtung aus Figur 4 mit entferntem Umlaufrad
Fig. 6 eine Axialflussmaschine in prinzipieller Darstellung im Schnitt,
Fig. 7 einen Stator der Axialflussmaschine aus Figur 6 als Einzelheit,
Fig. 8 eine Platine als Einzelheit in Aufsicht auf eine erste Stirnfläche, und
Fig. 9 die Platine aus Fig. 8 in Aufsicht auf eine zur ersten Stirnfläche gegenüberliegenden Stirnfläche.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
Figur 1 zeigt eine Antriebseinrichtung 1 zum Bewegen eines Flügels. Die Antriebseinrichtung 1 weist ein Antriebsmodul 3 auf. Das Antriebsmodul 3 weist ein Antriebsgehäuse 4, eine Axialflussmaschine 6 mit einer Maschinenachse X1 , und ein Getriebe 7 mit einer um eine Abtriebsachse X2 drehbar gelagerten Abtriebswelle 8 zur Verbindung mit einem Hebel 9 auf.
Die Antriebseinrichtung 1 weist auch ein Schließer-Modul 11 auf, das ein Schließer-Gehäuse 12 sowie einen mechanischen Energiespeicher 13 aufweist.
Die Antriebseinrichtung 1 weist ein Schnittstellenelement zur Ausbildung einer Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmodul 3 und dem Schließer-Modul 11 auf.
Das Getriebe 7 weist ein Übersetzungsverhältnis als Quotient aus der Drehzahl des Rotors als Dividend und der Drehzahl der Abtriebswelle aufweist, wobei das Übersetzungsverhältnis kleiner ist als 125, bevorzugt kleiner ist als 100, besonders bevorzugt kleiner ist als 75 auf.
Dabei dient der Hebel 9 zur Ausbildung einer Verbindung der Antriebseinrichtung 1 mit dem Flügel, also mit dem beispielhaften Türflügel oder Fensterflügel oder mit einer Zarge, wobei die Antriebseinrichtung 1 wahlweise an der Zarge oder an dem Flügel montierbar ist. Von dem Begriff Zarge wird im Sinne der Erfindung auch ein Türrahmen oder Fensterrahmen umfasst. Der Hebel 9 ist derart ausgebildet, dass eine Spannungsversorgung der Axialflussmaschine 6 und/oder zumindest ein Steuerungssignal für die Axialflussmaschine 6 über den Hebel 9 an das Antriebsmodul 3, insbesondere an die Axialflussmaschine 6, und/oder ein Steuerungsmodul 26 übertragbar sind. Der Hebel 9 ist in einer Laufschiene 2 geführt, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 an einer dort nicht dargestellten Zarge montiert wäre.
Das Antriebsgehäuse 4 weist eine erste Öffnung 16 auf, wobei das Schließer-Gehäuse 12 eine zweite Öffnung 17 aufweist. Wie in Figur 1 erkennbar ist, sind das Antriebsgehäuse 4 und das Schließer-Gehäuse 12 derart zueinander angeordnet, dass durch die erste Öffnung 16 und die zweite Öffnung 17 das Schließer-Modul 11 , insbesondere der Energiespeicher 13, und das Getriebe 7, insbesondere die Abtriebswelle 8, mittels des Schnittstellenelements miteinander in Wirkverbindung stehen.
Das Antriebsmodul 3 und/oder das Schließer-Modul 11 ist jeweils vollständig, innerhalb eines übergeordneten Gehäuses 5 angeordnet. Das Antriebsgehäuse 4 ist mit dem übergeordneten Gehäuse 5 und/oder mit dem Schließer-Gehäuse 12 verbunden. Das Schließer-Gehäuse 12 ist mit dem übergeordneten Gehäuse 5 verbunden. Eine oder mehrere derartige Verbindungen sind beispielhaft in Form zumindest einer Verschraubung ausgeführt.
In den Figuren 1 und 2 ist erkennbar, dass die Abtriesachse X2 parallel zu der Maschinenachse X1 ist.
Das Schließer-Modul 11 weist ein Übersetzungselement 18 zur Übersetzung einer linearen Bewegung des Energiespeichers 13 in eine Drehbewegung des Übersetzungselements 18 um eine Drehachse X3 des Übersetzungselements 18 auf. Wie beispielhaft in Figur 1 erkennbar sind die Abtriebsachse X2 und die Drehachse X3 des Übersetzungselements 18 beabstandet voneinander und verlaufen parallel zueinander. Das Übersetzungselement 18 ist als Kurvenscheibe und zwar als herzförmige Hubkurvenscheibe ausgebildet und drehfest mit einem Schließer-Rad 10 drehbar gelagert.
Beispielhaft ist der mechanische Energiespeicher 13 als Druckfeder ausgeführt. Die Druckfeder ist über einen Laschenwagen 27 mit dem Übersetzungselement 18 zur Übersetzung der linearen Bewegung des mechanischen Energiespeichers 13 in eine Drehbewegung des Übersetzungselements 18 verbunden. Der Laschenwagen 27 weist Gleitelemente 21 auf, die in Figur 2 erkennbar sind. Der Laschenwagen 27 ist in Figur 4 erkennbar. Das Schließer-Rad 10 ist koaxial und drehfest zu dem Übersetzungselement 18 zur Übersetzung der linearen Bewegung des Energiespeichers 13 in eine Drehbewegung des Übersetzungselements 18 angeordnet. Das Getriebe 7 weist ein mit der Abtriebswelle 8 koaxiales und drehfestes Abtriebsrad 22 auf, wobei das Abtriebsrad 22 in Eingriff mit dem Schließer-Rad 10 steht. Das Abtriebsrad 22 ist beispielhaft als Abtriebszahnrad ausgebildet.
Das Schnittstelleelement ist in dem Ausführungsbeispiel zu den Figuren 1 und 2 von dem Abtriebsrad 22 gebildet.
Beispielhaft weist das Antriebsgehäuse 4 eine erste Wand 23 mit einer Abtriebsöffnung 24 zur insbesondere drehfesten Verbindung der Abtriebswelle 8 mit dem Hebel 9, eine zweite an die erste Wand 23 angrenzende Wand und eine dritte der zweiten Wand gegenüberliegende Wand auf, wobei die Antriebseinrichtung 1 derart ausgebildet ist, sowohl mit der zweiten Wand als auch mit der dritten Wand zugewandt zu dem Flügel, also zu dem beispielhaften Türflügel befestigt zu werden. Gleiches kann für das Schließer-Gehäuse 12 gelten. Das Antriebsgehäuse 4 aber auch das Schließer-Gehäuse 12 können jeweils quaderförmig ausgebildet sein, um die beidseitige Montierbarkeit zu ermöglichen.
In Figur 1 ist noch das Steuerungsmodul 26 erkennbar, die eine Steuerungseinrichtung aufweist. Das Steuerungsmodul 26 ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb des übergeordneten Gehäuses 5 der Antriebseinrichtung 1 angeordnet.
Figur 3 zeigt eine besondere Ausführungsform, wobei das Übersetzungselement 18 als Kurvenscheibe, und zwar als herzförmige Hubkurvenscheibe ausgebildet ist. Wie in Figur 3 ferner erkennbar ist, ist ein fixierter Achskörper 19 angeordnet, wobei das Übersetzungselement 18 und das Schließer-Rad 10 an dem Achskörper 19 drehbar gelagert sind.
In den Figuren 4 und 5 ist die Antriebseinrichtung 1 in einerweiteren Ausgestaltung dargestellt, wobei das optionale Getriebe 7 im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel zu den Figuren 1 und 2 ist als Planetengetriebe ausgeführt ist.
Als Planetengetriebe weist das Getriebe 7 zumindest eine Wolfromstufe auf. Eine derartige Wolfromstufe weist eine erste Getriebestufe und eine zweite Getriebestufe auf. Die erste Getriebestufe umfasst ein Sonnenrad, mehrere erste an einem Planetenträger befestigte, von dem Sonnenrad angetriebenen Planeten 31 und ein erstes, feststehendes Hohlrad. Das Sonnenrad, die Planetenträger und der erste feststehende Hohlrad sind in den Figuren 4 und 5 aufgrund des gewählten Schnittes nicht erkennbar. Die zweite Getriebestufe umfasst ein zweites drehbares Hohlrad 33, zweite mit den ersten Planeten 31 einstückige Planeten 32. Die zweiten Planeten 32 treiben das zweite Hohlrad 33 an. Das zweite Hohlrad 33 bildet dabei den Leistungsausgang des Planetengetriebes. In Figur 5 ist das zweite Hohlrad entfernt.
Das Getriebe 7 gemäß dem Ausführungsbeispiel zu den Figuren 4 und 5 ist als eine Kombination aus Planetengetriebe und Stirnradgetriebe ausgebildet. Dabei weist das zweite Hohlrad 33 des Planetengetriebes eine Außenverzahnung 34 auf und agiert als Stirnrad. Das zweite Hohlrad 33 steht in Eingriff mit dem Schließer-Rad 10 des Schließer-Moduls 11. Das Schließer-Rad 10 bildet in dem Ausführungsbeispiel zu den Figuren 4 und 5 das Schnittstellenelement.
Bei dem Ausführungsbeispiel zu den Figuren 4 und 5 ist die Abtriebsachse X2 koaxial zur Maschinenachse X1 .
Die Axialflussmaschine 6 ist als Einzelheit in Figur 6 prinzipiell dargestellt. Die Axialflussmaschine 6 weist einen Stator 36 und einen Rotor 37 auf. Der Stator 36 ist zusätzlich in Figur 7 als Einzelheit dargestellt und weist einen plattenförmigen Statorsockel 38 und mehrere von dem Statorsockel 38 in axialer Richtung der Axialflussmaschine 6 abstehende Statorzähne 39 auf. Dabei ist um jeden der Statorzähne 39 jeweils eine Spule 41 angeordnet. Jeder Statorzahn weist einen elektrisch isolierenden Zahnmantel 45 auf, wobei der Stator 36 mehrere Spulen 41 aufweist und jede der Spulen 41 um den Zahnmantel 45 und daher mittelbar über den Zahnmantel um den Statorzahn 39 gewickelt ist. Die Statorzähne 39 durchgreifen dabei eine Platine 44, an welcher die Spulen 41 kontaktiert sind.
In Figur 6 ist erkennbar, dass der Stator 36 ferner einen feststehenden Bolzen 50 umfasst, wobei der Bolzen 50 eine Lageraufnahme 46 zur Aufnahme eines Wälzlagers 47 aufweist. Beispielhaft ist in Figur 6 ein Wälzlager 47 mit Kugeln 47‘ dargestellt. Die Antriebseinrichtung 1 umfasst das Wälzlager 47, zur drehbaren Lagerung des Rotors 37 gegenüber dem Stator 36, wobei das Wälzlager 47 an der Lageraufnahme 46 des Bolzens 50 aufgenommen ist. Der Rotor 37 ist mittels des Wälzlagers 47 an dem Stator 36 drehbar gelagert. In einer nicht dargestellten Ausführungsform, kann eine Lageraufahme direkt am Statorsockel vorgesehen sein, an welcher ein Wälzlager aufgenommen sein kann.
Der Rotor 37 umfasst mehrere Permanentmagnete 48. Jeder Permanentmagnet 48 ist plattenförmig ausgebildet. Der Rotor 37 weist eine Rotorplatte 49 in Form einer Rotorscheibe auf. Ferner steht jeder Permanentmagnet 48 von der Rotorplatte 49 des Rotors 37 in axialer Richtung der elektrischen Maschine, insbesondere in Richtung zu dem Stator 36, ab. Wie am besten den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, weist das Getriebe 7 ein erstes koaxial mit der Maschinenachse X1 drehbares Getriebeelement 42 auf, welches drehtest mit dem Rotor 37 verbunden ist. Das Getriebe 7 weist weiter ein zweites Getriebeelement 43 auf, welches mit dem ersten Getriebeelement 42 wirkverbunden ist, wobei eine Drehachse X4 des zweiten Getriebeelements 43 in einem Bauraum zwischen der Maschinenachse X1 und einer virtuell in axialer Richtung der Axialflussmaschine 6 verlängerten äußeren Mantelfläche des Rotors 37 und parallel zu der Maschinenachse X1 , verläuft.
Bei dem Ausführungsbeispiel zu den Figuren 4 und 5 ist das erste Getriebeelement 42 von dem Sonnenrad gebildet, wobei das zweite Getriebeelement 43 von dem Planeten 32 gebildet ist.
In den Figuren 2 sowie 4 als auch 5 und 6 ist zudem noch eine Platine 44 erkennbar, die in dem Bauraum zwischen dem Statorsockel 38 und dem Rotor 37 angeordnet ist. Die Spulen 41 sind mit der Platine 44 elektrisch verbunden. Die Platine 44 in einer zu dem Statorsockel 39 parallelen zweiten Ebene angeordnet, die von jedem Statorzahn 39 des Stators 36 durchbrochen wird.
Die Platine 44 ist als Einzelheit in den Figuren 8 und 9 dargestellt. In Figur 8 ist eine Aufsicht auf eine erste Stirnfläche 51 der Platine 44 gezeigt. Die erste Stirnfläche 51 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen in Richtung zu dem Stator 36 orientiert. In Figur 9 ist eine Aufsicht auf eine zur ersten Stirnfläche 51 gegenüberliegenden Stirnfläche 52 gezeigt. Die Platine 44 weist eine der Anzahl der Statorzähne 39 entsprechende Anzahl von Durchbrüchen 53 auf, welche von den Statorzähnen 39 durchgriffen werden. Die Durchbrüche 53 korrespondieren mit der Form der Statorzähne 39. Die Platine 44 weist einen Lager- Durchbruch 54 auf, welcher von dem Wälzlager 47 durchgriffen wird. Ein Element 55 einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der durch die Spulen 41 geleiteten Ströme ist auf der Platine 44 angeordnet. Mit dem Element 55 der Steuerungseinrichtung 55 sind Leitungspfade 56 verbunden. Zudem sind noch ein Bus-Stecker 57 und Kontakt-Durchbrechungen 58 erkennbar. Dabei sind mehrere Leitungspfade 56 auf der ersten Stirnfläche 51 der Platine 44 kontaktiert und mehrere Leitungspfade 56 auf der zur ersten Stirnfläche 51 gegenüberliegenden Stirnfläche 52 kontaktiert. Bezuqszeichenliste:
1 Antriebseinrichtung
2 Laufschiene
3 Antriebsmodul
4 Antriebsgehäuse
5 übergeordnetes Gehäuse
6 Axialflussmaschine
7 Getriebe
8 Abtriebswelle
9 Hebel
10 Schließer-Rad
11 Schließer- Modul
12 Schließer- Gehäuse
13 mechanischer Energiespeicher
16 erste Öffnung in 4
17 zweite Öffnung in 12
18 Übersetzungselement
19 Achskörper
21 Gleitelemente
22 Abtriebsrad von 7
23 erste Wand von 4
24 Abtriebsöffnung
26 Steuerungsmodul
27 Laschenwagen
31 Planet
32 Planet
33 Hohlrad
34 Außenverzahnung
36 Stator
37 Rotor
38 Statorsockel
39 Statorzähne
41 Spule
42 erstes Getriebeelement
43 zweites Getriebeelement
44 Platine Zahnmantel
Lageraufnahme
Wälzlager
Permanentmagnet
Rotorplatte
Bolzen erste Stirnfläche zweite Stirnfläche
Durchbrüche
Lager-Durchbruch
Element einer Steuerungseinrichtung
Leitungspfade
Bus-Stecker
Kontakt-Durchbruch
Lagerauflagefläche

Claims

Patentansprüche:
1. Stator (36) für eine Axialflussmaschine (6) zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit einem, insbesondere plattenförmigen, Statorsockel (38), und mehreren von einer gemeinsamen Oberfläche eines Sockelabschnitts, insbesondere in axialer Richtung der Axialflussmaschine (6), abstehende Statorzähne (39), dadurch gekennzeichnet, dass der Statorsockel (38) eine Lageraufnahme (46) zur Aufnahme eines Wälzlagers (47) oder eines Gleitlagers aufweist.
2. Stator (36) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (46) eine, insbesondere ringförmige, Lagerauflagefläche (59) aufweist, die formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Statorsockel (38) verbunden ist oder einstückig mit dem Statorsockel ausgebildet ist.
3. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (46) zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet ist.
4. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) einen feststehenden Bolzen (50) aufweist, wobei der Bolzen (50) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Stator (36) verbunden oder einstückig ausgebildet ist und die Lageraufnahme (46) umfasst.
5. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorzähne (39) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Statorsockel (38) verbunden oder einstückig mit dem Statorsockel (38) ausgebildet sind.
6. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) als Sinterkörper oder Gussteil ausgebildet ist.
7. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) Nickel und/oder Kobalt aufweist, bevorzugt dass der Stator (36) aus magnetischem Eisen mit Nickelanteilen und/oder Kobaltanteilen ausgebildet ist. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) mehrere Spulen (41), die, insbesondere jeweils, mittelbar oder unmittelbar um die Statorzähne (39) gewickelt sind. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, zumindest einer der Statorzähne (39) einen, insbesondere elektrisch isolierenden, Zahnmantel (45) aufweist, wobei der Stator (36) mehrere Spulen (41 ) aufweist und zumindest eine der Spulen (41) um den Zahnmantel (45) gewickelt ist. Stator (36) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) eine Platine (44) umfasst, wobei die Spulen (41) mit der Platine (44), elektrisch verbunden sind. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) eine Platine (44) umfasst, wobei auf der Platine (44) zumindest ein Sensor, insbesondere ein Hallsensor und/oder ein Inertialsensor, zur Positionsbestimmung eines Rotors (37) relativ zu dem Stator (36) und/oder eine Steuerungseinrichtung und/oder ein Bus-Stecker angeordnet und/oder kontaktiert ist. Stator (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (36) eine Platine (44) umfasst, wobei die Platine (44) in einer ersten, insbesondere zu dem Statorsockel (38) parallelen, Ebene angeordnet ist, wobei die erste Ebene in einem Zwischenraum zwischen den Statorzähnen (39) und einem Rotor (37) liegt, bevorzugt dass die Platine (44) mittelbar oder unmittelbar auf den Statorzähnen (39) aufliegt, oder wobei die Platine (44) in einer zweiten, insbesondere zu dem Statorsockel (39) parallelen, Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Ebene von zumindest einem, insbesondere jedem Statorzahn (39) des Stators (36) durchbrochen wird. Axialflussmaschine (6) zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit einem Stator (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einem um eine Maschinenachse (X1) gegenüber dem Stator (36) drehbaren Rotor (37), wobei ein magnetischer Fluss in einer Richtung parallel zu der Maschinenachse (X1) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialflussmaschine (6) ein in der Lageraufnahme (46) aufgenommenes Wälzlager (47) oder Gleitlager aufweist, wobei der Rotor (37) an dem Wälzlager (47) oder dem Gleitlager drehbar gegenüber dem Stator (36) gelagert ist. Antriebseinrichtung (1) zum Bewegen eines Flügels, insbesondere eines Türflügels oder eines Fensterflügels, mit einer Axialflussmaschine (6) nach Anspruch 13. Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Axialflussmaschine (6) gekoppeltes Getriebe (7) angeordnet ist, wobei das Getriebe (7) zumindest ein Getriebeelement (42) aufweist, welches koaxial mit der Maschinenachse (X1) der Axialflussmaschine (6) drehbar gelagert ist.
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