WO2015007441A2 - Electric machine and arrangement of electric machines - Google Patents

Electric machine and arrangement of electric machines Download PDF

Info

Publication number
WO2015007441A2
WO2015007441A2 PCT/EP2014/062503 EP2014062503W WO2015007441A2 WO 2015007441 A2 WO2015007441 A2 WO 2015007441A2 EP 2014062503 W EP2014062503 W EP 2014062503W WO 2015007441 A2 WO2015007441 A2 WO 2015007441A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotors
pole
machine according
electrical machine
arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/062503
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2015007441A3 (en
Inventor
Daniel Wolf
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2015007441A2 publication Critical patent/WO2015007441A2/en
Publication of WO2015007441A3 publication Critical patent/WO2015007441A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02Machines with one stator and two or more rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to an electric machine and an arrangement of electric machines according to the closer defined in the preamble of claim 1 and 21, respectively.
  • motors From vehicle technology, various electrical machines are known as a motor or generator. In addition to various types of motors, such as rotary motors or linear motors, there are also different designs of electrical machines, such as a synchronous, asynchronous or reluctance machine.
  • an electric actuator with a rotationally fixed stator is known by a main rotor is arranged.
  • the main rotor corresponds to the greater part of the length of the stator, while a smaller part of the axial length of the stator is occupied by a rotor section arranged coaxially with the main rotor.
  • the main rotor is used for drive purposes, while the simultaneously activated rotor section is used to release a load torque lock.
  • the only pole of the stator is simultaneously with the corresponding pole of main rotor and rotor section in the magnetic flux.
  • the present invention is based on the object to propose an electric machine, which realizes a maximum power density with the simplest possible design.
  • an electric machine is proposed as a motor or generator with at least two rotors and a common stator arrangement, in which the rotors are arranged radially offset from each other. Due to the construction method that Rere rotors are assigned to a stator and the rotors are radially offset from each other, there is a particularly simple construction and the possibility that the transmitted torque can be divided among the rotors, which also lightweight materials for the transmission elements can be used in an advantageous manner.
  • each other rotors arranged, for example, parallel to the axis or axially offset from each other.
  • the rotors are arranged with respect to their respective axis of rotation at a predetermined angle to each other. In this way, arched stator arrangements can also be used by the staggered rotors.
  • the rotor axes protrude in a star shape inwards or outwards, for example.
  • the magnetic poles of each coil of the stator arrangement are assigned to different rotors.
  • the poles of a coil of the stator assembly with more than one rotor are in the magnetic flux.
  • the stator By constructing and interconnecting a plurality of rotor-stator assemblies, the stator consists of individual coils, e.g. can be plugged together by positive or non-positive connections to each other or in the housing. The windings of the coils in the stator arrangement can thereby be wound as simply as possible.
  • Stator arrangement can be summarized according to the geometric symmetry to the same parts. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
  • lightweight materials can be used as a material for the gears or the like for power transmission.
  • the electrical control or the power electronics of the proposed electric machine can be carried out in a conventional manner, without the additional components or electrical components would be required.
  • the proposed electric machine different motor designs for the stator assembly and the rotor, such as synchronous, asynchronous, BLDC machines or reluctance machines or the like can be used or combined with each other to combine the advantages of different engine variants.
  • the formation of the magnetic fields in the rotors and the stator assembly can be realized by means of permanent magnets, by means of external excitation or by induction. It is also conceivable that the aforementioned embodiments are combined. In this way, the proposed electric machine can be designed as a motor or generator very flexible.
  • the rotors can be connected directly or indirectly to one or more members of a downstream transmission or the like.
  • the rotors can be combined by means of a gear stage to a common output.
  • the rotors are on the output side with a gear stage in operative connection, the rotors with the same or opposite direction of rotation on a common drive member, such as a driven member or a fixed member of a transmission, for example, a gear train, a friction gear, a crank gear, a cam gear, a Circulating gear, a planetary gear or the like, act.
  • a common drive member such as a driven member or a fixed member of a transmission, for example, a gear train, a friction gear, a crank gear, a cam gear, a Circulating gear, a planetary gear or the like, act.
  • the rotors act on two different members of the transmission and the remaining member forms the output.
  • the stator assembly of the proposed electric machine may also include pole pieces and windings of the coils associated with only one rotor. These form at least one pair of poles, which form a magnetically closed flux through a laminated core, for example U-shaped or a half-stator of conventional design.
  • the object underlying the invention is also achieved by an arrangement with several of the electric machines proposed according to the invention, in which the electric machines are connected directly or indirectly to a member or to different members of a downstream transmission.
  • FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of an electric machine according to the invention with two 1-pole rotors and two coils of a stator assembly.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a second embodiment variant of the electric machine with two 1-pole rotors and four coils of the stator arrangement
  • FIG. 3 and 3A a schematic view of a third embodiment of the electric machine with a 4-pole stator arrangement with four rotors;
  • FIG. 4 and 4A a schematic view of a fourth embodiment of the electric machine with three rotors and a 3-pole stator arrangement
  • 5 and 5A a schematic view of a fifth embodiment of the electric machine as a three-phase machine with six rotors in hexagonal arrangement;
  • Fig. 6 is a schematic view of a sixth embodiment of the electric machine with five rotors in a square arrangement
  • Figure 7 is a schematic view of a seventh embodiment of the electric machine with seven rotors in hexagonal arrangement.
  • 8 is a schematic view of an eighth embodiment of the electric machine with eight rotors in an annular arrangement;
  • Fig. 9 is a schematic view of an arrangement with a plurality of electric machines connected to different members of a downstream transmission
  • Fig. 1 1 is a schematic view of another embodiment of the arrangement with two electrical machines, which are connected to the same member of the transmission.
  • a first embodiment in which two 1-pole rotors 1 are provided, which are associated with a 2-pole stator 2.
  • the rotor-side pole pair is exemplified by permanent magnets having a magnetic north pole N and a magnetic south pole S.
  • the magnetic poles are also marked with N and S.
  • a second embodiment of the electric machine in which the two 1-pole rotors 1, a 4-pole stator 2 is assigned.
  • the stator assembly 2 is constructed similar to a salient pole, wherein the pole pieces of the coil 4 but with two different rotors 1 are in magnetic contact or flux.
  • the control of the coils 4 can take place via a single-phase alternating current according to FIG. 1 and in FIG. 2, for example via a two-phase rotating field with alternating current with 180 ° phase shift, so that the electric machine can be operated as an asynchronous motor or synchronous motor.
  • both rotors 1 may be equipped with speed sensors, so that only the rotor position of a rotor 1 is taken into account in the control and the respective other rotor is entrained.
  • a third embodiment of the electric machine is provided with four 1-pole rotors 1, wherein the four 1-pole rotors 1 are arranged in cross section with respect to their axes of rotation square or rectangular.
  • the rectangular, preferably square stator arrangement 2 with the four rotors 1 schematically shows, in a simplified manner, the magnetic flux in the stator arrangement 2 through the rotors 1 of the electric machine.
  • the respective direction of rotation of the rotors 1 symbolized by a circle is indicated by a corresponding arrow.
  • Fig. 3A shows only a schematic representation of the electrical machine, in which the dashed lines indicate the magnetic flux through the respective coil 4 and the pole piece of the stator assembly 2 and the respective rotor 1 to the next pole piece.
  • the coil winding of the stator assembly 2 is arranged on the connecting line between the rotors 1.
  • the coils of the stator assembly 2 can be wound orthocyclically and arranged so that as little space as possible remains in the stator assembly 2, so that a particularly space-saving arrangement is possible.
  • the stator arrangement 2 is arranged such that each of the four 1-pole rotors 1 is assigned four pole pairs.
  • 4 and 4A a fourth embodiment of the electric machine according to the invention is shown in which three 3-pole rotors 1 are provided, wherein the three 3-pole rotors 1 are arranged triangular in cross section with respect to their axes of rotation.
  • the stator arrangement 2 is arranged such that each of the 3-pole rotors 1 are assigned three pole pairs of the stator arrangement 2.
  • FIG. 3A again schematically shows the magnetic flux in this embodiment variant.
  • the fourth embodiment of the electric machine can be implemented as a BLDC machine.
  • the triangular, preferably isosceles stator arrangement 2 with three rotors 1 can also be designed, for example, as a 3-phase three-phase machine (asynchronous machine).
  • asynchronous machine a revolving pole pair in the stator arrangement 2 is generated by the three phases.
  • three pole pairs are formed in the stator 2 and in the rotor 1.
  • FIGS. 5 and 5A schematically illustrate a fifth embodiment of the electrical machine in which six rotors 1 are assigned to a plurality of three-phase three-phase fields of the stator arrangement 2 for realizing a three-phase machine.
  • the rotors 1 are arranged hexagonally in cross section with respect to their axes of rotation.
  • FIG. 5A the interconnection of the three phases u, v, w or -u, -v, -w of a three-phase machine is shown by way of example, as a result of which alternately changing directions of rotation occur in the rotors 1.
  • a version as a BLDC machine is also possible.
  • the different directions of rotation are indicated by arrows in Figures 5 and 5A.
  • a sixth embodiment is shown schematically, are provided in the five 2-pole rotors 1, which are arranged square in cross section with respect to their axes of rotation, wherein one of the rotors 1 is arranged centrally to the square arrangement.
  • the stator assembly 2 is provided such that each of the rotors 1 are assigned two pole pairs. This geometric arrangement of rotors 1 and the stator assembly 2 allows a 4-pole arrangement with five rotors.
  • a seventh embodiment of the electric machine is shown schematically, in which seven 3-pole rotors 1 are provided, which are arranged hexagonally in cross section with respect to their axes of rotation, wherein one of the rotors 1 is arranged centrally to the hexagonal arrangement.
  • the stator assembly is designed such that each of the rotors 1 are assigned three pole pairs. This design variant can be implemented, for example, for 6-pole BLDC or 2-pole three-phase machines with 7 rotors 1.
  • FIG. 8 shows an eighth embodiment variant of the electrical machine in which eight rotors 1 are assigned to a plurality of three-phase three-phase fields of the stator arrangement 2 for realizing a three-phase machine, wherein the rotors 1 are approximately annular in cross-section with respect to their axes of rotation. A larger number of rotors 1 is arranged analogously.
  • this type of electrical machine can be designed for BLDC machines.
  • FIGS. 9 to 11 The arrangements of several electrical machines shown in FIGS. 9 to 11 are also applicable to the arrangement of several rotors 1 of only one electric machine.
  • the rotors 1 are then connected directly or indirectly to the same or the same member or to different members of a downstream transmission 3.
  • first motor M1 and the second motor M2 are connected to either the same or the same member, as shown in FIGS. 10 and 11, or to various members, as shown in FIG Geretes 3 are connected directly or indirectly.
  • a so-called speed superposition is represented by power split, since the electric machine is connected as a first motor M1 with a ring gear 5, for example, a planetary gear set 3, while the electric machine as a second motor M2 with the sun gear 6 of the planetary as Gear 3 is connected.
  • the planetary gear carrier 7 of the transmission as output.
  • a dashed line indicates an optional coupling of the two motors M1 and M2.
  • the motors M1 and M2 formed as electric machines have different ratios, and are connected to the same member of the transmission 3.
  • the first motor M1 is connected to a spur gear 8 via a gear ratio i1, the second motor M2 also being connected to the spur gear 8 via another gear stage i2.
  • an optional coupling of the two motors M1 and M2 is indicated by dashed lines.
  • the first motor M1 is coupled to the transmission stage i1 with a ring gear 9, while the second motor M2 is also connected to a gear stage i2 with the ring gear 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Disclosed is an electric machine in the form of a motor (M1, M2) or generator comprising at least two rotors (1) and a stator assembly (2), the rotors (1) being radially offset relative to one another. Also disclosed is an arrangement comprising multiple electric machines, said machines in the form of motors (M1, M2) being directly or indirectly connected to one member or to different members of gearing (3) connected downstream.

Description

Elektrische Maschine und Anordnung von elektrischen Maschinen  Electric machine and arrangement of electrical machines
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und eine Anordnung von elektrischen Maschinen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 21 näher definierten Art. The present invention relates to an electric machine and an arrangement of electric machines according to the closer defined in the preamble of claim 1 and 21, respectively.
Aus der Fahrzeugtechnik sind verschiedene elektrische Maschinen als Motor oder Generator bekannt. Neben verschiedenen Arten von Motoren, wie zum Beispiel Drehmotoren oder Linearmotoren gibt es auch unterschiedliche Bauweisen der elektrischen Maschinen, wie zum Beispiel als Synchron-, Asynchron- oder Reluktanzmaschine. From vehicle technology, various electrical machines are known as a motor or generator. In addition to various types of motors, such as rotary motors or linear motors, there are also different designs of electrical machines, such as a synchronous, asynchronous or reluctance machine.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2009 028 151 A1 ist ein elektrischer Stellantrieb mit einem drehfesten Stator bekannt, indem ein Hauptrotor angeordnet ist. Der Hauptrotor entspricht dem größeren Teil der Länge des Stators, während ein kleinerer Teil der axialen Länge des Stators von einem koaxial zum Hauptrotor angeordneten Rotorabschnitt eingenommen wird. Der Hauptrotor wird für Antriebszwecke verwendet, während der gleichzeitig aktivierte Rotorabschnitt für das Lösen einer Lastmomentsperre genutzt wird. Der einzige Pol des Stators steht gleichzeitig mit dem korrespondierenden Pol von Hauptrotor und Rotorabschnitt im magnetischen Fluss. For example, from the document DE 10 2009 028 151 A1 an electric actuator with a rotationally fixed stator is known by a main rotor is arranged. The main rotor corresponds to the greater part of the length of the stator, while a smaller part of the axial length of the stator is occupied by a rotor section arranged coaxially with the main rotor. The main rotor is used for drive purposes, while the simultaneously activated rotor section is used to release a load torque lock. The only pole of the stator is simultaneously with the corresponding pole of main rotor and rotor section in the magnetic flux.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Maschine vorzuschlagen, welche bei möglichst einfacher Bauform eine maximale Leistungsdichte realisiert. The present invention is based on the object to propose an electric machine, which realizes a maximum power density with the simplest possible design.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 21 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen entnehmbar sind. This object is achieved by the features of claim 1 and 21, wherein advantageous embodiments of the dependent claims, the description and the drawings are removable.
Somit wird eine elektrische Maschine als Motor oder Generator mit zumindest zwei Rotoren und einer gemeinsamen Statoranordnung vorgeschlagen, bei der die Rotoren radial zueinander versetzt angeordnet sind. Durch die Bauweise, dass meh- rere Rotoren einer Statoranordnung zugeordnet sind und die Rotoren radial zueinander versetzt sind, ergibt sich ein besonders konstruktiv einfacher Aufbau und die Möglichkeit, dass das zu übertragene Antriebsmoment auf die Rotoren aufgeteilt werden kann, wodurch in vorteilhafter Weise auch Leichtbauwerkstoffe für die Übertragungselemente eingesetzt werden können. Thus, an electric machine is proposed as a motor or generator with at least two rotors and a common stator arrangement, in which the rotors are arranged radially offset from each other. Due to the construction method that Rere rotors are assigned to a stator and the rotors are radially offset from each other, there is a particularly simple construction and the possibility that the transmitted torque can be divided among the rotors, which also lightweight materials for the transmission elements can be used in an advantageous manner.
Die radial zueinander versetzt angeordneten Rotoren können beispielsweise achsparallel bzw. achsversetzt zueinander verlaufen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Rotoren bezogen auf ihre jeweilige Rotationsachse in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise können durch die versetzt angeordneten Rotoren auch gewölbte Statoranordnungen eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass die Rotorachsen beispielsweise sternförmig nach innen oder außen ragen. The radially offset from each other rotors arranged, for example, parallel to the axis or axially offset from each other. However, it is also conceivable that the rotors are arranged with respect to their respective axis of rotation at a predetermined angle to each other. In this way, arched stator arrangements can also be used by the staggered rotors. It is also conceivable that the rotor axes protrude in a star shape inwards or outwards, for example.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine sind die magnetischen Pole jeder Spule der Statoranordnung unterschiedlichen Rotoren zugeordnet. Somit stehen die Pole einer Spule der Statoranordnung mit mehr als einem Rotor im magnetischen Fluss. In the electric machine proposed according to the invention, the magnetic poles of each coil of the stator arrangement are assigned to different rotors. Thus, the poles of a coil of the stator assembly with more than one rotor are in the magnetic flux.
Durch die Bauweise und das Zusammenschalten mehrerer Rotor- Statoranordnungen besteht der Stator aus einzelnen Spulen, die z.B. durch formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindungen zueinander oder im Gehäuse zusammensteckbar sind. Die Wicklungen der Spulen in der Statoranordnung können dadurch möglichst einfach gewickelt werden. Die Polschuhe der Spulen der By constructing and interconnecting a plurality of rotor-stator assemblies, the stator consists of individual coils, e.g. can be plugged together by positive or non-positive connections to each other or in the housing. The windings of the coils in the stator arrangement can thereby be wound as simply as possible. The pole pieces of the coils of
Statoranordnung können entsprechend der geometrischen Symmetrie zu Gleichteilen zusammengefasst werden. Somit können die Herstellungskosten gesenkt werden. Stator arrangement can be summarized according to the geometric symmetry to the same parts. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
Durch das Aufteilen des von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentes auf mehrere Rotoren können zur Kraftübertragung Leichtbauwerkstoffe als Werkstoff für die Zahnräder oder dergleichen eingesetzt werden. Für die vorgeschlagene Ausgestaltung von Rotoren und Statoranordnung kann in vorteilhafter Weise die elektrische Ansteuerung bzw. die Leistungselektronik der vorgeschlagenen elektrischen Maschine in üblicher Weise ausgeführt werden, ohne das zusätzliche Bauteile bzw. elektrische Komponenten erforderlich wären. By dividing the torque generated by the electric machine on a plurality of rotors lightweight materials can be used as a material for the gears or the like for power transmission. For the proposed embodiment of rotors and stator assembly can be advantageously the electrical control or the power electronics of the proposed electric machine can be carried out in a conventional manner, without the additional components or electrical components would be required.
Bei der vorgeschlagenen elektrischen Maschine können unterschiedliche Motorbauformen für die Statoranordnung und den Rotor, wie zum Beispiel Synchron-, Asynchron-, BLDC-Maschinen oder auch Reluktanzmaschinen oder dergleichen eingesetzt bzw. miteinander kombiniert werden, um die Vorteile der unterschiedlichen Motorvarianten zu vereinen. Das Bilden der magnetischen Felder bei den Rotoren und der Statoranordnung kann mittels Permanentmagneten, mittels Fremderregung oder auch mittels Induktion realisiert werden. Es ist auch denkbar, dass die vorgenannten Ausführungen miteinander kombiniert werden. Auf diese Weise kann die vorgeschlagene elektrische Maschine als Motor oder Generator sehr flexibel ausgeführt werden. In the proposed electric machine different motor designs for the stator assembly and the rotor, such as synchronous, asynchronous, BLDC machines or reluctance machines or the like can be used or combined with each other to combine the advantages of different engine variants. The formation of the magnetic fields in the rotors and the stator assembly can be realized by means of permanent magnets, by means of external excitation or by induction. It is also conceivable that the aforementioned embodiments are combined. In this way, the proposed electric machine can be designed as a motor or generator very flexible.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine mit zumindest zwei vorgesehenen Rotoren können die Rotoren mit einem Glied oder mit verschiedenen Gliedern eines nachgeschalteten Getriebes oder dergleichen direkt oder indirekt verbunden werden. Auf diese Weise können die Rotoren mittels einer Getriebestufe zu einem gemeinsamen Abtrieb zusammengefasst werden. Somit stehen die Rotoren abtriebsseitig mit einer Getriebestufe in Wirkverbindung, wobei die Rotoren mit gleicher oder gegensinniger Drehrichtung auf ein gemeinsames Antriebsglied, wie zum Beispiel einem Abtriebsglied oder einem Festglied eines Getriebes, zum Beispiel eines Rädergetriebes, eines Reibradgetriebes, eines Kurbelgetriebes, eines Kurvenscheibengetriebes, eines Umlaufgetriebes, eines Planetengetriebes oder dergleichen, wirken. Es ist auch denkbar, dass die Rotoren auf zwei verschiedene Glieder des Getriebes wirken und das verbleibende Glied den Abtrieb bildet. In the electric machine proposed according to the invention with at least two rotors provided, the rotors can be connected directly or indirectly to one or more members of a downstream transmission or the like. In this way, the rotors can be combined by means of a gear stage to a common output. Thus, the rotors are on the output side with a gear stage in operative connection, the rotors with the same or opposite direction of rotation on a common drive member, such as a driven member or a fixed member of a transmission, for example, a gear train, a friction gear, a crank gear, a cam gear, a Circulating gear, a planetary gear or the like, act. It is also conceivable that the rotors act on two different members of the transmission and the remaining member forms the output.
Durch das Wirken auf ein gemeinsames Antriebsglied kann eine Momentenüberlagerung der Rotoren bei gleicher Abtriebsdrehzahl erfolgen. Durch das Zusammenfassen der Rotoren wird eine Getriebeübersetzung im Sinne eines Getriebemotors realisiert. Es ist auch möglich, dass die Rotoren über unterschiedliche Übersetzungen mit dem Abtrieb verbunden sind. Durch das Wirken auf zwei unterschiedliche Glieder des Getriebes ist eine Überlagerung der Drehzahlen und Momente in Ab- hängigkeit des gewählten Getriebeschemas möglich, so dass sehr hohe Gesamtübersetzungen oder schnell laufende Abtriebe realisierbar sind. By acting on a common drive member, a torque superposition of the rotors can take place at the same output speed. By combining the rotors, a gear ratio is realized in the sense of a geared motor. It is also possible that the rotors are connected via different ratios to the output. By acting on two different members of the transmission is a superposition of speeds and moments in Ab- Depending on the selected transmission scheme possible, so that very high overall ratios or high-speed drives are feasible.
Die Statoranordnung der vorgeschlagenen elektrischen Maschine kann auch Polschuhe und Wicklungen der Spulen aufweisen, die nur einem Rotor zugeordnet sind. Diese bilden mindestens ein Polpaar, welche durch ein Blechpaket, zum Beispiel U-förmig oder einen hälftigen Stator herkömmlicher Bauform, einen magnetisch geschlossenen Fluss bilden. The stator assembly of the proposed electric machine may also include pole pieces and windings of the coils associated with only one rotor. These form at least one pair of poles, which form a magnetically closed flux through a laminated core, for example U-shaped or a half-stator of conventional design.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Anordnung mit mehreren der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschinen gelöst, bei der die elektrischen Maschinen mit einem Glied oder mit verschiedenen Gliedern eines nachgeschalteten Getriebes direkt oder indirekt verbunden sind. The object underlying the invention is also achieved by an arrangement with several of the electric machines proposed according to the invention, in which the electric machines are connected directly or indirectly to a member or to different members of a downstream transmission.
Durch das Wirken auf ein gemeinsames Antriebsglied kann eine Momentenüberlagerung der beiden elektrischen Maschinen bzw. Motoren bei gleicher Abtriebsdrehzahl erfolgen. Durch das Zusammenfassen der Antriebe wird eine Getriebeübersetzung im Sinne eines Getriebemotors realisiert. By acting on a common drive member, a torque superposition of the two electrical machines or motors can be carried out at the same output speed. By combining the drives a gear ratio in the sense of a geared motor is realized.
Durch das Wirken auf zwei unterschiedliche Glieder eines Getriebes ist eine Überlagerung der Drehzahlen und Momente in Abhängigkeit des gewählten Getriebeschemas möglich, so dass eine sehr hohe Gesamtübersetzung entsteht. Somit wird eine Drehzahlüberlagerung durch eine Leistungsverzweigung realisiert. By acting on two different members of a transmission, a superposition of the speeds and moments depending on the selected transmission scheme is possible, so that a very high overall ratio arises. Thus, a speed superposition is realized by a power split.
Durch die Anordnung mehrerer elektrischer Maschinen als Motoranordnungen ist es möglich, ein System bzw. Netz im geometrisch regelmäßigen oder sogar unregelmäßigen Mustern zusammenzuschalten. Der Einfachheit halber ist nur die Nutzung der Gleichteilstrategie bei geometrisch symmetrischer Anordnung beschrieben. Das Anordnungsmuster der Rotoren muss dabei nicht zwangsläufig konzentrisch angeordnet sein. Weitere Getriebearten und Anordnungen zum Zusammenschalten, Gruppieren bzw. Clustern der Antriebe im Sinne der vorbeschriebenen Ausführungen sind möglich. Insbesondere Getrieberadsätze von Lepelletier oder Ravigneaux sind in Kombination mit rotationssymmetrischen Statoranordnungen möglich. Des Weite- ren kann zwischen mindestens einem Motor und dem Eingriff in das Getriebe eine schaltbare Kupplung beliebiger Bauform angeordnet sein, um den Grad der Momentenüberlagerung oder der Leistungsverzweigung zu beeinflussen. By arranging a plurality of electrical machines as motor arrangements, it is possible to interconnect a system or network in geometrically regular or even irregular patterns. For the sake of simplicity, only the use of the identical part strategy in geometrically symmetrical arrangement is described. The arrangement pattern of the rotors does not necessarily have to be arranged concentrically. Other types of transmission and arrangements for interconnecting, grouping or clusters of drives in the sense of the above-described embodiments are possible. In particular gear sets of Lepelletier or Ravigneaux are possible in combination with rotationally symmetric stator arrangements. The wide ren between at least one engine and the engagement in the transmission, a switchable clutch of any design can be arranged to influence the degree of torque superposition or power split.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: The present invention will be further explained with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit zwei 1 -poligen Rotoren und zwei Spulen einer Statoranordnung; 1 is a schematic view of a first embodiment of an electric machine according to the invention with two 1-pole rotors and two coils of a stator assembly.
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der elektrischen Maschine mit zwei 1 -poligen Rotoren und vier Spulen der Statoranordnung; FIG. 2 shows a schematic view of a second embodiment variant of the electric machine with two 1-pole rotors and four coils of the stator arrangement; FIG.
Fig. 3 und 3A eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante der elektrischen Maschine mit einer 4-poligen Statoranordnung mit vier Rotoren; 3 and 3A a schematic view of a third embodiment of the electric machine with a 4-pole stator arrangement with four rotors;
Fig. 4 und 4A eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsvariante der elektrischen Maschine mit drei Rotoren und einer 3-poligen Statoranordnung; 4 and 4A a schematic view of a fourth embodiment of the electric machine with three rotors and a 3-pole stator arrangement;
Fig. 5 und 5A eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsvariante der elektrischen Maschine als Drehstrom Maschine mit sechs Rotoren in sechs- eckförmiger Anordnung; 5 and 5A a schematic view of a fifth embodiment of the electric machine as a three-phase machine with six rotors in hexagonal arrangement;
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer sechsten Ausführungsvariante der elektrischen Maschine mit fünf Rotoren in quadratischer Anordnung; Fig. 6 is a schematic view of a sixth embodiment of the electric machine with five rotors in a square arrangement;
Fig. 7 eine schematische Ansicht einer siebenten Ausführungsvariante der elektrischen Maschine mit sieben Rotoren in sechseckförmiger Anordnung; Fig. 8 eine schematische Ansicht einer achten Ausführungsvariante der elektrischen Maschine mit acht Rotoren in ringförmiger Anordnung; Figure 7 is a schematic view of a seventh embodiment of the electric machine with seven rotors in hexagonal arrangement. 8 is a schematic view of an eighth embodiment of the electric machine with eight rotors in an annular arrangement;
Fig. 9 eine schematische Ansicht einer Anordnung mit mehreren elektrischen Maschinen, die mit verschiedenen Gliedern eines nachgeschalteten Getriebes verbunden sind; Fig. 9 is a schematic view of an arrangement with a plurality of electric machines connected to different members of a downstream transmission;
Fig. 10 eine Anordnung mit zwei elektrischen Maschine, die mit demselben Glied des nachgeschalteten Getriebes verbunden sind; und 10 shows an arrangement with two electric machines, which are connected to the same member of the downstream transmission. and
Fig. 1 1 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung der Anordnung mit zwei elektrischen Maschinen, die mit demselben Mitglied des Getriebes verbunden sind. Fig. 1 1 is a schematic view of another embodiment of the arrangement with two electrical machines, which are connected to the same member of the transmission.
In den Figuren sind verschiedene Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine als Motor oder Generator mit mehreren Rotoren 1 und einer Statoranordnung 2 dargestellt, bei denen die Rotoren 1 radial zueinander versetzt angeordnet sind. Ferner sind in den Figuren verschiedene Ausführungsvarianten einer Anordnung von mehreren elektrischen Maschinen dargestellt, die mit einem nachgeschalteten Getriebe 3 verbunden sind. In the figures, various embodiments of an electric machine according to the invention as a motor or generator with multiple rotors 1 and a stator 2 are shown in which the rotors 1 are arranged radially offset from one another. Furthermore, different embodiments of an arrangement of a plurality of electrical machines are shown in the figures, which are connected to a downstream transmission 3.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsvariante dargestellt, bei der zwei 1 -polige Rotoren 1 vorgesehen sind, die einer 2-poligen Statoranordnung 2 zugeordnet sind. Das rotorseitige Polpaar wird beispielhaft durch Permanentmagneten realisiert, die einen magnetischen Nordpol N und einen magnetischen Südpol S aufweisen. Bei den Spulen 4 der Statoranordnung 2 sind die magnetischen Pole ebenfalls mit N und S gekennzeichnet. In Fig. 1, a first embodiment is shown, in which two 1-pole rotors 1 are provided, which are associated with a 2-pole stator 2. The rotor-side pole pair is exemplified by permanent magnets having a magnetic north pole N and a magnetic south pole S. In the coils 4 of the stator assembly 2, the magnetic poles are also marked with N and S.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsvariante der elektrischen Maschine dargestellt, bei der den zwei 1 -poligen Rotoren 1 eine 4-polige Statoranordnung 2 zugeordnet ist. Unabhängig von den beiden Ausführungsvarianten ist die Statoranordnung 2 ähnlich einer Schenkelpolmaschine aufgebaut, wobei die Polschuhe der Spulen 4 jedoch mit zwei unterschiedlichen Rotoren 1 im magnetischen Kontakt bzw. Fluss stehen. Die Ansteuerung der Spulen 4 kann über einen einphasigen Wechselstrom gemäß Fig. 1 und in Fig. 2 z.B. über ein zweiphasiges Drehfeld mit Wechselstrom mit 180° Phasenverschiebung erfolgen, so dass die elektrische Maschine als Asynchronmotor oder Synchronmotor betrieben werden kann. Des Weiteren sind alle bekannten Formen der BLDC-Regelung anwendbar. Optional können beide Rotoren 1 mit Drehzahlsensoren ausgestattet sein, so dass nur die Rotorlage eines Rotors 1 bei der Regelung berücksichtigt wird und der jeweils andere Rotor mitgeschleppt wird. In Fig. 2, a second embodiment of the electric machine is shown, in which the two 1-pole rotors 1, a 4-pole stator 2 is assigned. Regardless of the two embodiments, the stator assembly 2 is constructed similar to a salient pole, wherein the pole pieces of the coil 4 but with two different rotors 1 are in magnetic contact or flux. The control of the coils 4 can take place via a single-phase alternating current according to FIG. 1 and in FIG. 2, for example via a two-phase rotating field with alternating current with 180 ° phase shift, so that the electric machine can be operated as an asynchronous motor or synchronous motor. Furthermore, all known forms of BLDC control are applicable. Optionally, both rotors 1 may be equipped with speed sensors, so that only the rotor position of a rotor 1 is taken into account in the control and the respective other rotor is entrained.
In Fig. 3 und 3A ist eine dritte Ausführungsvariante der elektrischen Maschine mit vier 1 -poligen Rotoren 1 vorgesehen, wobei die vier 1 -poligen Rotoren 1 im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen quadratisch oder rechteckförmig angeordnet sind. Die rechteckförmige, bevorzugt quadratische Statoranordnung 2 mit den vier Rotoren 1 zeigt vereinfacht schematisch den magnetischen Fluss bei der Statoranordnung 2 durch die Rotoren 1 der elektrischen Maschine. Die jeweilige Drehrichtung der mit einem Kreis symbolisierten Rotoren 1 ist durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet. Fig. 3A zeigt lediglich eine schematische Darstellung der elektrischen Maschine, bei der die gestrichelten Linien den magnetischen Fluss durch die jeweilige Spule 4 und den Polschuh der Statoranordnung 2 und des jeweiligen Rotors 1 bis zum nächsten Polschuh andeuten. Auf der Verbindungslinie zwischen den Rotoren 1 ist die Spulenwicklung der Statoranordnung 2 angeordnet. In vorteilhafter Weise können die Spulen der Statoranordnung 2 orthozyklisch bewickelt und so angeordnet werden, dass möglichst wenig Freiraum in der Statoranordnung 2 verbleibt, so dass eine besonders bauraumsparende Anordnung möglich ist. In Fig. 3 and 3A, a third embodiment of the electric machine is provided with four 1-pole rotors 1, wherein the four 1-pole rotors 1 are arranged in cross section with respect to their axes of rotation square or rectangular. The rectangular, preferably square stator arrangement 2 with the four rotors 1 schematically shows, in a simplified manner, the magnetic flux in the stator arrangement 2 through the rotors 1 of the electric machine. The respective direction of rotation of the rotors 1 symbolized by a circle is indicated by a corresponding arrow. Fig. 3A shows only a schematic representation of the electrical machine, in which the dashed lines indicate the magnetic flux through the respective coil 4 and the pole piece of the stator assembly 2 and the respective rotor 1 to the next pole piece. On the connecting line between the rotors 1, the coil winding of the stator assembly 2 is arranged. Advantageously, the coils of the stator assembly 2 can be wound orthocyclically and arranged so that as little space as possible remains in the stator assembly 2, so that a particularly space-saving arrangement is possible.
Bei der in Fig. 3 und 3A dargestellten Ausführungsvariante ist die Statoranordnung 2 derart angeordnet, dass jedem der vier 1 -poligen Rotoren 1 vier Polpaare zugeordnet sind. Gemäß Fig. 4 und 4A ist eine vierte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine dargestellt, bei der drei 3-polige Rotoren 1 vorgesehen sind, wobei die drei 3-poligen Rotoren 1 im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen dreieckförmige angeordnet sind. Die Statoranordnung 2 ist derart angeordnet, dass jedem der 3-poligen Rotoren 1 drei Polpaare der Statoranordnung 2 zugeordnet sind. Figur 3A zeigt wieder schematisch den Magnetfluss bei dieser Ausführungsvariante. In the embodiment variant shown in FIGS. 3 and 3A, the stator arrangement 2 is arranged such that each of the four 1-pole rotors 1 is assigned four pole pairs. 4 and 4A, a fourth embodiment of the electric machine according to the invention is shown in which three 3-pole rotors 1 are provided, wherein the three 3-pole rotors 1 are arranged triangular in cross section with respect to their axes of rotation. The stator arrangement 2 is arranged such that each of the 3-pole rotors 1 are assigned three pole pairs of the stator arrangement 2. FIG. 3A again schematically shows the magnetic flux in this embodiment variant.
Vorzugsweise kann die vierte Ausführungsvariante der elektrischen Maschine als BLDC-Maschine ausgeführt werden. Die dreieckige, bevorzugt gleichschenklige Statoranordnung 2 mit drei Rotoren 1 kann auch zum Beispiel als 3-phasige Drehstrommaschine (Asynchronmaschine) ausgeführt werden. Bei der Asynchronmaschine werden durch die drei Phasen ein umlaufendes Polpaar in der Statoranordnung 2 erzeugt. Bei der Ausführung als BLDC-E-Motor werden drei Polpaare im Stator 2 und im Rotor 1 gebildet. Preferably, the fourth embodiment of the electric machine can be implemented as a BLDC machine. The triangular, preferably isosceles stator arrangement 2 with three rotors 1 can also be designed, for example, as a 3-phase three-phase machine (asynchronous machine). In the asynchronous machine, a revolving pole pair in the stator arrangement 2 is generated by the three phases. In the embodiment as a BLDC electric motor, three pole pairs are formed in the stator 2 and in the rotor 1.
In den Figuren 5 und 5A ist eine fünfte Ausführungsvariante der elektrischen Maschine schematisch dargestellt, bei der sechs Rotoren 1 mehreren 3-Phasen- Drehstromfeldern der Statoranordnung 2 zum Realisieren einer Drehstrommaschine zugeordnet sind. Die Rotoren 1 sind im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen sechseckförmig angeordnet. In Fig. 5A ist exemplarisch die Verschaltung der drei Phasen u, v, w bzw. -u, -v, -w einer Drehstrommaschine dargestellt, wodurch sich alternierend wechselnde Drehrichtungen bei den Rotoren 1 ergeben. Eine Ausführung als BLDC-Maschine ist ebenfalls möglich. Die verschiedenen Drehrichtungen sind durch Pfeile in den Figuren 5 und 5A angedeutet. FIGS. 5 and 5A schematically illustrate a fifth embodiment of the electrical machine in which six rotors 1 are assigned to a plurality of three-phase three-phase fields of the stator arrangement 2 for realizing a three-phase machine. The rotors 1 are arranged hexagonally in cross section with respect to their axes of rotation. In FIG. 5A, the interconnection of the three phases u, v, w or -u, -v, -w of a three-phase machine is shown by way of example, as a result of which alternately changing directions of rotation occur in the rotors 1. A version as a BLDC machine is also possible. The different directions of rotation are indicated by arrows in Figures 5 and 5A.
In Fig. 6 ist eine sechste Ausführungsvariante schematisch dargestellt, bei der fünf 2-polige Rotoren 1 vorgesehen sind, die im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen quadratisch angeordnet sind, wobei einer der Rotoren 1 mittig zur quadratischen Anordnung angeordnet ist. Die Statoranordnung 2 ist derart vorgesehen, dass jedem der Rotoren 1 zwei Polpaare zugeordnet sind. Diese geometrische Anordnung aus Rotoren 1 und der Statoranordnung 2 ermöglicht eine 4-polige Anordnung mit fünf Rotoren 1 . In Fig. 7 ist eine siebente Ausführungsvariante der elektrischen Maschine schematisch dargestellt, bei der sieben 3-polige Rotoren 1 vorgesehen sind, die im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen sechseckförmig angeordnet sind, wobei einer der Rotoren 1 mittig zur sechseckförmigen Anordnung angeordnet ist. Die Statoranordnung wird derart ausgeführt, dass jedem der Rotoren 1 drei Polpaare zugeordnet sind. Diese Ausführungsvariante ist z.B. für 6-polige BLDC- oder 2-polige Drehstrommaschinen mit 7 Rotoren 1 realisierbar. In Fig. 6, a sixth embodiment is shown schematically, are provided in the five 2-pole rotors 1, which are arranged square in cross section with respect to their axes of rotation, wherein one of the rotors 1 is arranged centrally to the square arrangement. The stator assembly 2 is provided such that each of the rotors 1 are assigned two pole pairs. This geometric arrangement of rotors 1 and the stator assembly 2 allows a 4-pole arrangement with five rotors. 1 In Fig. 7, a seventh embodiment of the electric machine is shown schematically, in which seven 3-pole rotors 1 are provided, which are arranged hexagonally in cross section with respect to their axes of rotation, wherein one of the rotors 1 is arranged centrally to the hexagonal arrangement. The stator assembly is designed such that each of the rotors 1 are assigned three pole pairs. This design variant can be implemented, for example, for 6-pole BLDC or 2-pole three-phase machines with 7 rotors 1.
In Fig. 8 ist eine achte Ausführungsvariante der elektrischen Maschine dargestellt, bei der acht Rotoren 1 mehreren 3-Phasen-Drehstromfeldern der Statoranordnung 2 zum Realisieren einer Drehstrommaschine zugeordnet sind, wobei die Rotoren 1 im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen etwa ringförmig angeordnet sind. Eine größere Anzahl von Rotoren 1 wird entsprechend analog angeordnet. Vorzugsweise kann diese Art der elektrischen Maschine für BLDC-Maschinen ausgeführt sein. 8 shows an eighth embodiment variant of the electrical machine in which eight rotors 1 are assigned to a plurality of three-phase three-phase fields of the stator arrangement 2 for realizing a three-phase machine, wherein the rotors 1 are approximately annular in cross-section with respect to their axes of rotation. A larger number of rotors 1 is arranged analogously. Preferably, this type of electrical machine can be designed for BLDC machines.
Die in den Figuren 9 bis 1 1 dargestellten Anordnungen mehrerer elektrischer Maschinen ist ebenso anwendbar, auf die Anordnung mehrerer Rotoren 1 nur einer elektrischen Maschine. Bei dieser Ausführung sind dann die Rotoren 1 mit demselben bzw. dem gleichen Glied oder mit verschiedenen Gliedern eines nachgeschalteten Getriebes 3 direkt oder indirekt verbunden. The arrangements of several electrical machines shown in FIGS. 9 to 11 are also applicable to the arrangement of several rotors 1 of only one electric machine. In this embodiment, the rotors 1 are then connected directly or indirectly to the same or the same member or to different members of a downstream transmission 3.
Bei der Anordnung von verschiedenen elektrischen Maschinen z.B. als Motoren M1 und M2 ist vorgesehen, dass der erste Motor M1 und der zweite Motor M2 entweder mit demselben bzw. dem gleichen Glied, wie in Fig. 10 und 1 1 gezeigt, oder mit verschiedenen Gliedern, wie in Figur 9 dargestellt, eines nachgeschalteten Getriebes 3 direkt oder indirekt verbunden sind. In the arrangement of various electrical machines e.g. As motors M1 and M2 it is provided that the first motor M1 and the second motor M2 are connected to either the same or the same member, as shown in FIGS. 10 and 11, or to various members, as shown in FIG Getriebes 3 are connected directly or indirectly.
In Fig. 9 ist eine so genannte Drehzahlüberlagerung durch Leistungsverzweigung dargestellt, da die elektrische Maschine als erster Motor M1 mit einem Hohlrad 5 zum Beispiel eines Planetenradsatzes als Getriebe 3 verbunden ist, während die elektrische Maschine als zweiter Motor M2 mit dem Sonnenrad 6 des Planetenradsatzes als Getriebe 3 verbunden ist. Bei dieser Ausführung dient der Planetenrad- träger 7 des Getriebes als Abtrieb. Mit gestrichelter Linie ist eine optionale Kopplung der beiden Motoren M1 und M2 angedeutet. In Fig. 9, a so-called speed superposition is represented by power split, since the electric machine is connected as a first motor M1 with a ring gear 5, for example, a planetary gear set 3, while the electric machine as a second motor M2 with the sun gear 6 of the planetary as Gear 3 is connected. In this embodiment, the planetary gear carrier 7 of the transmission as output. A dashed line indicates an optional coupling of the two motors M1 and M2.
In Fig. 10 und 1 1 weisen die als elektrische Maschine ausgebildeten Motoren M1 und M2 unterschiedliche Übersetzungen auf, und sind mit demselben Glied des Getriebes 3 verbunden. In Figs. 10 and 11, the motors M1 and M2 formed as electric machines have different ratios, and are connected to the same member of the transmission 3.
In Fig. 10 ist beispielsweise der erste Motor M1 über eine Übersetzungsstufe i1 mit einer Stirnradstufe 8 verbunden, wobei der zweite Motor M2 über eine andere Übersetzungsstufe i2 ebenfalls mit der Stirnradstufe 8 verbunden ist. Auch hier ist eine optionale Koppelung der beiden Motoren M1 und M2 durch gestrichelte Linien angedeutet. For example, in FIG. 10, the first motor M1 is connected to a spur gear 8 via a gear ratio i1, the second motor M2 also being connected to the spur gear 8 via another gear stage i2. Again, an optional coupling of the two motors M1 and M2 is indicated by dashed lines.
In Fig. 1 1 ist der erste Motor M1 mit der Übersetzungsstufe i1 mit einem Hohlrad 9 gekoppelt, während der zweite Motor M2 mit einer Übersetzungsstufe i2 ebenfalls mit dem Hohlrad 9 verbunden ist. In Fig. 1 1, the first motor M1 is coupled to the transmission stage i1 with a ring gear 9, while the second motor M2 is also connected to a gear stage i2 with the ring gear 9.
Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS
1 Rotor 1 rotor
2 Statoranordnung  2 stator arrangement
3 Getriebe  3 gears
4 Spule  4 coil
5 Hohlrad des Planetenradsatzes  5 ring gear of the planetary gear set
6 Sonnenrad des Planetenradsatzes 6 Sun gear of the planetary gear set
7 Planetenradträger des Planetenradsatzes7 planet carrier of the planetary gear set
8 Stirnradstufe 8 spur gear
9 Hohlrad  9 ring gear
M1 Motor  M1 engine
M2 Motor  M2 engine
N magnetischer Nordpol  N magnetic north pole
S magnetischer Südpol  S magnetic south pole
u,-u Phase beim Drehstrom u, -u phase at three-phase current
v,-v Phase beim Drehstrom v, -v phase at three-phase current
w,-w Phase beim Drehstrom w, -w phase at three-phase current

Claims

Patentansprüche claims
1 . Elektrische Maschine als Motor (M1 , M2) oder Generator mit zumindest zwei Rotoren (1 ) und einer Statoranordnung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (1 ) radial zueinander versetzt angeordnet sind. 1 . Electric machine as a motor (M1, M2) or generator with at least two rotors (1) and a stator assembly (2), characterized in that the rotors (1) are arranged radially offset from each other.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (1 ) bezogen auf die jeweilige Rotationsachse achsparallel zueinander angeordnet sind. 2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the rotors (1) are arranged axially parallel to each other with respect to the respective axis of rotation.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (1 ) bezogen auf die jeweilige Rotationsachse in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind. 3. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the rotors (1) are arranged relative to the respective axis of rotation at a predetermined angle to each other.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Pole (N, S) jeder Spule (4) der Statoranordnung unterschiedlichen Rotoren (1 ) zugeordnet sind. 4. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic poles (N, S) of each coil (4) of the stator assembly are assigned to different rotors (1).
5. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rotor (1 ) und jede Statoranordnung (2) zumindest ein magnetisches Feld durch einen Permanentmagneten oder durch Fremderregung o- der durch Induktion aufweist. 5. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that each rotor (1) and each stator assembly (2) has at least one magnetic field by a permanent magnet or by external excitation or by induction.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei mindestens 1 -polige Rotoren (1 ) vorgesehen sind, die einer 2-poligen Statoranordnung (2) oder einer 4-poligen Statoranordnung (2) zugeordnet sind. 6. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that two at least 1-pole rotors (1) are provided which are associated with a 2-pole stator assembly (2) or a 4-pole stator assembly (2).
7. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass2n mindestens 1 -polige Rotoren (1 ) vorgesehen sind, die einer 2m-poligen Statoranordnung zugeordnet sind, wobei n und m ganze Zahlen, wie 1 , 2, 3, 4....bezeichnen. 7. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least 1-pole rotors (1) are provided, which are assigned to a 2m-pole stator arrangement, where n and m are integers, such as 1, 2, 3, 4. ...describe.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier mindestens 1 -polige Rotoren (1 ) vorgesehen sind. 8. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that four at least 1-pole rotors (1) are provided.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vier mindestens 1 -poligen Rotoren (1 ) im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen quadratisch oder rechteckförmig angeordnet sind. 9. Electrical machine according to claim 7, characterized in that the four at least 1-pole rotors (1) are arranged in cross section with respect to their axes of rotation square or rectangular.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (2) derart ausgeführt ist, dass jedem der vier mindestens 1 -poligen Rotoren (1 ) 2n Polpaare, insbesondere viel Polpaare zugeordnet sind, wobei n eine ganze Zahl, wie 1 , 2, 3, 4... bezeichnet. 10. Electrical machine according to claim 9, characterized in that the stator assembly (2) is designed such that each of the four at least 1-pole rotors (1) 2n pole pairs, in particular a lot of pole pairs are assigned, where n is an integer, such as 1 , 2, 3, 4 ....
1 1 . Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 3n 3-polige Rotoren (1 ), insbesondere drei 3-polige Rotoren vorgesehen sind, wobei n eine ganze Zahl, wie 1 , 2, 3....bezeichnet. 1 1. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that 3n 3-pole rotors (1), in particular three 3-pole rotors are provided, wherein n denotes an integer, such as 1, 2, 3 ....
12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 3n 3-poligen Rotoren (1 ) im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen drei- eckförmig angeordnet sind. 12. Electrical machine according to claim 1 1, characterized in that the 3n 3-pole rotors (1) in cross-section with respect to their axes of rotation are triangular arranged in a triangular.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (2) derart ausgeführt ist, dass jedem der 3-poligen Rotoren (1 ) 3n Polpaare zugeordnet sind, insbesondere drei Polpaare zugeordnet sind, wobei n eine ganze Zahl wie 1 , 2, 3.... bezeichnet. 13. Electrical machine according to claim 1 1 or 12, characterized in that the stator assembly (2) is designed such that each of the 3-pole rotors (1) 3n pole pairs are assigned, in particular three pole pairs are assigned, where n is an integer as 1, 2, 3 .... referred.
14. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Rotoren (1 ) mindestens 3-phasigem-Drehstromfeldern der Statoranordnung (2) zum Realisieren einer Drehstrommaschine zugeordnet sind. 14. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that six rotors (1) are associated with at least 3-phase three-phase fields of the stator assembly (2) for realizing a three-phase machine.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (1 ) im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen sechseckförmig angeordnet sind. 15. Electrical machine according to claim 14, characterized in that the rotors (1) are arranged hexagonal in cross section with respect to their axes of rotation.
16. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass fünf mindestens 2-polige Rotoren (1 ) vorgesehen sind, die im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen quadratisch angeordnet sind, wobei einer der Rotoren (1 ) mittig zur quadratischen Anordnung angeordnet ist. 16. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that five at least 2-pole rotors (1) are provided, which are arranged square in cross section with respect to their axes of rotation, wherein one of the rotors (1) is arranged centrally to the square arrangement ,
17. Elektrische Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (2) derart angeordnet sind, dass jedem der Rotoren (1 ) mindestens zwei Polpaare zugeordnet sind. 17. Electrical machine according to claim 16, characterized in that the stator arrangement (2) are arranged such that each of the rotors (1) are assigned at least two pole pairs.
18. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sieben mindestens 3-polige Rotoren (1 ) vorgesehen sind, die im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen sechseckförmig angeordnet sind, wobei einer der Rotoren (1 ) mittig zur sechseckförmigen Anordnung angeordnet ist. 18. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that seven at least 3-pole rotors (1) are provided, which are arranged hexagonal in cross section with respect to their axes of rotation, wherein one of the rotors (1) is arranged centrally to the hexagonal arrangement ,
19. Elektrische Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (2) derart angeordnet sind, dass jedem der Rotoren (1 ) mindestens drei Polpaare zugeordnet sind. 19. Electrical machine according to claim 18, characterized in that the stator arrangement (2) are arranged such that each of the rotors (1) are assigned at least three pole pairs.
20. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass acht Rotoren (1 ) mindestens 3-phasig-Drehstromfeldern der Statoranordnung (2) zum Realisieren einer Drehstrommaschine zugeordnet sind, wobei die Rotoren im Querschnitt bezogen auf ihre Rotationsachsen ringförmig angeordnet sind. 20. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that eight rotors (1) are assigned at least three-phase three-phase fields of the stator assembly (2) for realizing a three-phase machine, wherein the rotors are arranged in cross-section with respect to their axes of rotation annular.
21 . Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (1 ) mit einem Glied oder mit verschiedenen Gliedern eines nachgeschalteten Getriebes (3) direkt oder indirekt verbunden sind. 21. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotors (1) are connected directly or indirectly to one or more members of a downstream transmission (3).
22. Anordnung mit mehreren elektrischen Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen als Motoren (M1 , M2) mit einem Glied oder mit verschiedenen Gliedern eines nachgeschalteten Getriebes (3) direkt oder indirekt verbunden sind. 22. Arrangement with a plurality of electric machine according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machines are connected as motors (M1, M2) with a member or with different members of a downstream transmission (3) directly or indirectly.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Motor (M1 ) mit einem Hohlrad (5) des Getriebes (3) verbunden ist, und dass ein zweiter Motor (M2) mit einem Sonnenrad (6) des Getriebes (3) verbunden ist. 23. The arrangement according to claim 22, characterized in that a first motor (M1) with a ring gear (5) of the transmission (3) is connected, and that a second motor (M2) with a sun gear (6) of the transmission (3) connected is.
24. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Motor (M1 ) über eine Übersetzungsstufe (i1 ) mit einer Stirnradstufe (8) verbunden ist, und dass ein zweiter Motor (M2) über eine weiteren Übersetzungsstufe (i2) mit der Stirnradstufe (8) verbunden ist. 24. Arrangement according to claim 22, characterized in that a first motor (M1) via a translation stage (i1) with a spur gear (8) is connected, and that a second motor (M2) via another translation stage (i2) with the spur gear (8) is connected.
25. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Motor (M1 ) mit einer Übersetzungsstufe (i1 ) mit einem Hohlrad (9) verbunden ist, und dass ein zweiter Motor (M2) mit einer weiteren Übersetzungsstufe (i2) mit dem Hohlrad (9) verbunden ist. 25. Arrangement according to claim 22, characterized in that a first motor (M1) with a transmission stage (i1) with a ring gear (9) is connected, and that a second motor (M2) with a further transmission stage (i2) with the ring gear (9) is connected.
PCT/EP2014/062503 2013-07-16 2014-06-16 Electric machine and arrangement of electric machines WO2015007441A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310213847 DE102013213847A1 (en) 2013-07-16 2013-07-16 Electric machine and arrangement of electrical machines
DE102013213847.4 2013-07-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015007441A2 true WO2015007441A2 (en) 2015-01-22
WO2015007441A3 WO2015007441A3 (en) 2015-06-04

Family

ID=50942695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/062503 WO2015007441A2 (en) 2013-07-16 2014-06-16 Electric machine and arrangement of electric machines

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013213847A1 (en)
WO (1) WO2015007441A2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10608559B2 (en) 2016-07-04 2020-03-31 Technische Univeristät Wein Electrical machine system
WO2021026577A1 (en) 2019-08-09 2021-02-18 Technische Universität Wien Coupled machine system
DE112021003690T5 (en) 2020-07-10 2023-05-25 Kucukcalik Tekstil Sanayii Ve Ticaret A.S. A COMPOSITE LAMINATED BY HEAT TREATMENT

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018211993A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 Continental Automotive Gmbh drive unit
US10998806B2 (en) 2018-12-07 2021-05-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Electric machine systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009028151A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Zf Friedrichshafen Ag Electrical adjusting drive for adjusting wheel control member of motor vehicle, has adjustable element for implementing axial movement during activation of drive such that adjustable element is in external contact with locking element

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2006386C1 (en) * 1970-02-07 1987-05-07 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De Drive for gas-ultra-centrifuge - has axis of motor rotor in parallel in common torque field of single stator winding
DE69503301T2 (en) * 1994-04-21 1999-03-11 Ebara Corp Multi-axis electric motor and displacement pump combined with such a motor
US5780950A (en) * 1994-10-18 1998-07-14 Yang; Tai-Her Co-axial magnetic circuit type compound rotor electrical machine
DE19500112A1 (en) * 1995-01-04 1996-07-11 Philips Patentverwaltung Electric drive device with more than one permanent magnet excited rotor
DE19611910A1 (en) * 1996-03-26 1997-10-02 Bosch Gmbh Robert Electromechanical braking device
DE102009010162A1 (en) * 2009-02-23 2010-09-02 Gangolf Jobb Multiaxial electrical machine for corrugated array, has multiple axially parallel rotors and common stator, where filtered magnetic fluxes of two windings are interacted with different rotors
GB2490816A (en) * 2012-06-28 2012-11-14 David Francis Mchale Electricity Generating Unit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009028151A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Zf Friedrichshafen Ag Electrical adjusting drive for adjusting wheel control member of motor vehicle, has adjustable element for implementing axial movement during activation of drive such that adjustable element is in external contact with locking element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10608559B2 (en) 2016-07-04 2020-03-31 Technische Univeristät Wein Electrical machine system
WO2021026577A1 (en) 2019-08-09 2021-02-18 Technische Universität Wien Coupled machine system
DE112021003690T5 (en) 2020-07-10 2023-05-25 Kucukcalik Tekstil Sanayii Ve Ticaret A.S. A COMPOSITE LAMINATED BY HEAT TREATMENT

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015007441A3 (en) 2015-06-04
DE102013213847A1 (en) 2015-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2115858B1 (en) Polyphase electrical machine
DE102006025396B4 (en) A-phase brushless motor
DE102015109479B4 (en) Three-phase AC electric motor with arrangement for reducing torque ripple
EP3038233B1 (en) Permanent-magnet synchronous motor and electric power steering
EP3479462B1 (en) Electrical machine system
EP2115857B1 (en) 18/8 synchronous motor
WO2010040785A2 (en) Electric motor
WO2011038796A1 (en) Brushless synchronous motor
WO2015007441A2 (en) Electric machine and arrangement of electric machines
DE112012007152T5 (en) Rotating electrical machine
EP2052455B1 (en) Electrical machine with single-tooth rotor winding
DE19743380C1 (en) Energy conversion reluctance motor
WO2007141230A1 (en) Alternator for motor vehicles
WO2018054906A1 (en) Electric machine
EP3167537B1 (en) Rotor with inward facing bars
DE19704769C2 (en) Multi-strand synchronous machine with permanent magnets and coil modules
EP3035495A1 (en) Rotor for a permanent magnet excited electric machine
EP3457533B1 (en) Rotor for an electrical machine
EP3424129B1 (en) Asynchronous machine
AT522827B1 (en) Linked machine system
EP3396815A1 (en) Stator for an electric rotating machine with redundant winding systems
WO2023078740A1 (en) Electric drive comprising an electric machine with a star connection
DE102021000505A1 (en) Universal electric machine with planetary gear
WO2024067918A1 (en) Rotor and electric machine
WO2022184205A1 (en) Stator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14730164

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14730164

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2