WO2018099973A1 - Disc motor having grooves - Google Patents
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Definitions
- EP 2 549 1 13 A2 discloses a magnetic rotor and a rotary pump with a magnetic rotor.
- the rotor is for driving a fluid in a pump housing within a stator of the rotary pump magnetically non-contact drivable and storable.
- the rotor is encapsulated by means of an outer encapsulation comprising a fluorinated hydrocarbon.
- the rotor comprises a permanent magnet encased in a metal sheath.
- the rotary pump includes a pump housing having an inlet for supplying a fluid and an outlet for discharging the fluid.
- the fluid is, for example, a chemically aggressive acid with a proportion of a gas, e.g.
- Fig. 1 b also shows a dimensioning as a rule for a pancake motor.
- the stator comprises a diameter D and the stator or the coil carrier 20a comprises a height h. This height also corresponds to the height of the permanent magnets 1 1, 13 in a permanent magnet section.
- the diameter of the pancake motor that is to say the size D, is preferably greater than h and, in particular, greater than 2 h, so that a flat rotor or a flat stator results.
- the result is a flat stator shape
- the rotor runs inside and the stator is arranged on the outside that there the diameter and the height are related to the rotor instead of the stator.
- FIG. 4 shows the axis of symmetry of the stator, which is denoted by 20e and also represents an axis of rotation of the rotor, which is arranged around the stator in Fig. 4 around.
- FIG. 5 shows an implementation of the present invention with the groove in the respective pole feet as internal rotor.
- the stator 20 is formed on the outside and the rotor 10 is formed inside.
- the stator 20 again comprises two pole feet 20b in the sectional view shown in FIG.
- the result of the radial detection is communicated via a sensor line 272 of the radial control / regulation device 280.
- This generates corresponding Aktorsig- signals via Aktorsignal Oberen 273 on the rotor or the stator depending on the implementation.
- the rotor 10 is inside and the stator 20 is disposed outside. This is thus an internal rotor as opposed to For example, Fig. 1 a.
- the compressor further includes a pilot space 410 disposed radially about the working vapor conveyed by the moving element 105, which is drawn by the evaporator 300 has been to further promote and ultimately increase the pressure to the required pressure in the condensation zone 510 in the condenser 500.
- Liquid to be cooled passes through an evaporator inlet 302 into the evaporator. Cooled working fluid drains out of the evaporator via an evaporator outlet 304.
- a mist eliminator 306 is additionally provided.
- FIG. 6 shows an implementation in which the pancake motor has a potting compound block 602 which is sealed by a sealing ring 603 with respect to the motor housing 110, so that a pressure-tight separation between the exterior and the interior takes place.
- the coil holder of the stator in which corresponding grooves 24 are drawn, provided with the coils, which are not shown in Fig. 6. Both the coil holder and the coils are surrounded by an encapsulation material, which is shown in FIG. 6 as integral with the fixed block 602. However, this does not necessarily have to be the case. However, it is preferable to cause separation by the encapsulant material extending in the motor gap, so that the coils are not disposed in the low pressure area provided inside the motor housing.
Abstract
The invention relates to a disc motor, comprising a rotor (10) having a permanent magnet region (12); a stator (20) having a coil carrier (20a) which has a plurality of pole feet (20b), wherein a coil (22) is wound around each pole foot (20b), and wherein each pole foot has an end region (20c) which lies opposite the permanent magnet region (12) over a motor gap (30), wherein in a pole foot (20b) a groove (24) is provided which divides the pole foot (20b) into a first portion (21) and a second portion (23), wherein the permanent magnet region (12) has a first permanent magnet (11) and a second permanent magnet (13) separate from the first permanent magnet (11), which are arranged relative to one another such that in an operating position of the rotor the first permanent magnet lies opposite the first portion of the pole foot (20b) and the second permanent magnet lies opposite the second portion of the pole foot (20b).
Description
Scheibeniäufermotor mit Nuten Disc rotor motor with grooves
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektromotoren und insbesondere auf Schei- benläufermotoren. The present invention relates to electric motors and, in particular, to disk rotor motors.
Die EP 2 549 1 13 A2 offenbart einen magnetischen Rotor und eine Rotationspumpe mit einem magnetischen Rotor. Der Rotor ist zum Fördern eines Fluids in einem Pumpengehäuse innerhalb eines Stators der Rotationspumpe magnetisch berührungslos antreibbar und lagerbar. Außerdem ist der Rotor mittels einer äußeren Verkapselung, die einen fluorierten Kohlenwasserstoff aufweist, gekapselt. Innerhalb der Verkapselung umfasst der Rotor einen von einem Metallmantei ummantelten Permanentmagneten. Die Rotations- pumpe umfasst ein Pumpengehäuse mit einem Einlass zum Zuführen eines Fluids und einem Auslass zum Abführen des Fluids. Das Fluid ist zum Beispiel eine chemisch aggressive Säure mit einem Anteil eines Gases, z. B. Schwefelsäure mit Ozon. Zur Förderung des Fluids ist im Pumpengehäuse ein magnetischer Rotor berührungslos magnetisch gelagert. Der Rotor ist ferner mit einem magnetischen Antrieb versehen, der elektrische Spulen aufweist. Der Stator ist mit geblechtem Eisen ausgebildet, das mit dem Permanentmagneten des Rotors in magnetischer Wirkverbindung steht. Der Antrieb ist als lagerloser Motor ausgebildet, bei dem der Stator gleichzeitig als Lagerstator und Antriebsstator ausgestaltet ist. Der Rotor ist als Scheibenläufer ausgebildet, wobei die axiale Höhe des Rotors kleiner oder gleich einem halben Durchmesser des Rotors ist. EP 2 549 1 13 A2 discloses a magnetic rotor and a rotary pump with a magnetic rotor. The rotor is for driving a fluid in a pump housing within a stator of the rotary pump magnetically non-contact drivable and storable. In addition, the rotor is encapsulated by means of an outer encapsulation comprising a fluorinated hydrocarbon. Within the encapsulation, the rotor comprises a permanent magnet encased in a metal sheath. The rotary pump includes a pump housing having an inlet for supplying a fluid and an outlet for discharging the fluid. The fluid is, for example, a chemically aggressive acid with a proportion of a gas, e.g. As sulfuric acid with ozone. To convey the fluid, a magnetic rotor is magnetically non-contact in the pump housing. The rotor is further provided with a magnetic drive having electric coils. The stator is formed with laminated iron, which is in magnetic operative connection with the permanent magnet of the rotor. The drive is designed as a bearingless motor in which the stator is designed as a bearing stator and drive stator at the same time. The rotor is designed as a pancake, wherein the axial height of the rotor is less than or equal to half the diameter of the rotor.
Die Dissertation ETH Nr. 12870,„Der lagerlose Scheibenmotor", N. Barletta, 1998, offenbart magnetgelagerte Scheibenmotoren. Magnetlager arbeiten vollständig berührungs-, verschleiß-, wartungs- und schmiermittelfrei. Zur aktiven Stabilisierung eines Freiheitsgrades werden zwei regelbare Elektromagnete inklusive elektronischer Ansteuerung benötigt. Der lagerlose Scheibenmotor wird innerhalb einer iagerlosen Blutpumpe als lagerloser Scheibenmotor mit aktivem Axiallager, als Miniatur-Scheibenmotor, oder als lagerloser Bioreaktor eingesetzt. Durch eine Kombination von passiven Reluktanzmagnetlagern und lagerlosem Motor ist es möglich, einen Scheibenrotor mit nur zwei aktiv stabilisierten radialen Freiheitsgraden vollständig zu lagern. Anforderungen nach einem großen Luftspalt, welcher in hermetischen Systemen nötig ist, werden durch die Wahl eines lagerlosen permanentmagnetisch erregten Synchronmotors erfüllt. Ein lagerloser Scheibenmotor, der
zum Antrieb einer Axialpumpe zur Herzunterstützung geeignet ist, ist für Drehzahlen von 30.000 Umdrehungen pro Minute ausgelegt, was zu einer kleineren Baugröße führt. The dissertation ETH No. 12870, "The Bearingless Disc Motor", N. Barletta, 1998, discloses magnetically levitated disc motors.Magnetic bearings are completely free of contact, wear, maintenance and lubricant.For the active stabilization of one degree of freedom, two controllable electromagnets including electronic control are required The bearingless disc motor is used as a bearingless disc motor with active thrust bearing, as a miniature disc motor, or as a bearingless bioreactor within a non-bearing blood pump.Through a combination of passive reluctance magnetic bearings and bearingless motor, it is possible to complete a disc rotor with only two actively stabilized radial degrees of freedom Requirements for a large air gap, which is necessary in hermetic systems, are met by the choice of a bearingless permanent magnetically excited synchronous motor suitable for driving an axial pump for cardiac support, is designed for speeds of 30,000 revolutions per minute, resulting in a smaller size.
Kommerzielle elektrische Scheibenmotoren sind auch unter der Bezeichnung„Pan Cake- Motor" („Pfannkuchenmotor") bekannt. Das in den beiden vorhergehenden Referenzen dargestellte Motorkonzept zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Stator um den Rotor herum erstreckt. Solche Motoren werden auch als Innenläufer bezeichnet. Commercial electric disc motors are also known by the name "Pan Cake Motor" ("pancake motor"). The engine concept illustrated in the two preceding references is characterized in that the stator extends around the rotor. Such engines are also referred to as internal rotor.
Bei dem Innenläuferkonzept existiert die Problematik, dass der Stator immer größer als der Rotor sein muss, dass also die Größe und die Ausbildung des Rotors immer durch das Statorgehäuse begrenzt ist bzw. dass der Rotor die Ausbildung des Stators dominiert. Damit ist das Einsatzgebiet eines solchen Scheibenmotors, der als Innenläufer ausgebildet ist, begrenzt. Darüber hinaus ist bei Scheibenmotoren grundsätzlich die Problematik vorhanden, dass der Rotor, unabhängig davon, ob er ais Innenläufer oder Außenläufer konzipiert ist, Druckdifferenzen bzw. Drücken in bestimmten Richtungen ausgesetzt ist. Diese Drücke führen dazu, dass ein Lager in der Richtung des Drucks, der auf den Rotor wirkt, belastet wird, und damit ein Verschleiß erhöht wird, bzw. dass dann, wenn eine Auslenkung des Rotors erlaubt wird, der Rotor in dieser Richtung ausgelenkt wird und damit Spielräume für diese Auslenkung bereitgestellt werden müssen. Insbesondere dann, wenn die Pumpe eingesetzt wird, um ein Medium von einem Druckgebiet mit einem ersten Druck auf ein Druckgebiet mit einem zweiten Druck zu pumpen, bzw. um überhaupt eine solche Druckdifferenz zu erzeugen, müssen aufwändige konstruktive Maßnahmen getroffen werden, um entweder eine geforderte Verschleißfestigkeit zu erreichen, oder um einen Spielraum für eine auftretende Auslenkung bereitzustellen. In the case of the internal rotor concept, there is the problem that the stator always has to be larger than the rotor, that is, the size and design of the rotor is always limited by the stator housing or that the rotor dominates the formation of the stator. Thus, the field of application of such a disc motor, which is designed as an internal rotor, limited. In addition, disk motors generally have the problem that the rotor, regardless of whether it is designed as an internal rotor or external rotor, pressure differences or pressures in certain directions is exposed. These pressures cause a bearing to be loaded in the direction of pressure acting on the rotor, thus increasing wear, or, if rotor deflection is allowed, the rotor is deflected in that direction and thus leeway for this deflection must be provided. In particular, when the pump is used to pump a medium from a pressure area at a first pressure to a pressure area at a second pressure, or to generate such a pressure difference at all, complex design measures must be taken to either a required To achieve wear resistance, or to provide a margin for an occurring deflection.
All dies führt dazu, dass der konstruktive Aufwand des Scheibenmotors zunimmt, und damit auch die Fehleranfälligkeit zunimmt, während gleichzeitig das Einsatzgebiet einge- schränkt wird. All this means that the design effort of the disk motor increases, and thus also increases the susceptibility to errors, while at the same time the field of application is limited.
Ein wesentlicher Aspekt bei Scheibenläufermotoren ist die Tatsache, dass die Scheibenläufermotoren in radialer Richtung bezüglich einer Drehung des Rotors instabil sind, also aktiv geregelt werden müssen. Andererseits sind die Scheibenläufermotoren in axialer Richtung bezüglich der Drehachse des Rotors stabil. Für die axiale Stabilität muss daher
keine aktive Regelung vorgesehen werden, was den Aufbau des gesamten Motors, der insbesondere ein magnetgelagerter berührungsloser Motor sein kann, vereinfacht. An essential aspect of pancake motors is the fact that the pancake motors in the radial direction are unstable with respect to a rotation of the rotor, so must be actively controlled. On the other hand, the pancake motors are stable in the axial direction with respect to the axis of rotation of the rotor. For the axial stability must therefore no active control can be provided, which simplifies the construction of the entire motor, which may be in particular a magnetic bearing non-contact motor.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass dann, wenn der Scheibenläufermotor einem Druckgefälle ausgesetzt wird, wenn also Kräfte auf den Rotor wirken, die axiale Steifigkeit zu gering werden kann bzw. die vorgesehene Reserve an axialer Steifigkeit nicht mehr gewährleistet werden kann. Dies führt dazu, dass Motoren erheblich größer ausgeführt werden müssen oder dass für solche Anwendungen vom Motor in Form eines magnetgelagerten berührungslosen Motors weggegangen werden muss und auf konventionelle Lager zurück- gegriffen werden muss. However, it has been shown that when the pancake motor is subjected to a pressure gradient, so if forces act on the rotor, the axial stiffness can be too low or the proposed reserve of axial rigidity can not be guaranteed. As a result, motors have to be made considerably larger or, for such applications, the motor must be removed in the form of a magnetically-mounted non-contact motor and conventional bearings must be used.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Scheibenläufer- motorkonzept zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Scheibenläufermotor nach Patentanspruch 1 , eine Wärmepumpe nach Patentanspruch 21 oder ein Verfahren zum Herstellen eines Scheibenläufermotors nach Patentanspruch 23 gelöst. The object of the present invention is to provide an improved disc rotor motor concept. This object is achieved by a pancake motor according to claim 1, a heat pump according to claim 21 or a method for producing a pancake motor according to claim 23.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine axiale Steifigkeit eines Scheibenläufermotors dadurch gesteigert werden kann, dass der Stator und insbesondere die Stirnseiten der Polfüße des Stators mit jeweils einer Nut versehen werden. Der Nut gegenüber befindet sich in einem Betrieb des Scheibenläufermotors ein Trennbereich zwischen einem oberen bzw. ersten Permanentmagnet und einem unteren bzw. zweiten Permanentmagnet. Damit wird erreicht, dass die magnetischen Feldlinien nicht nur in ge- wisser Weise die Oberkante des Polfußes und die Unterkante des Polfußes„sehen", sondern zusätzlich zwei weitere Kanten, nämlich die Oberkante und die Unterkante der zusätzlichen Nut. Damit wird die axiale Steifigkeit des elektrischen Scheibenläufermotors verbessert. Insbesondere wird damit, ohne dass die Aufbauhöhe bzw. das gesamte Volumen des Scheibenläufermotors deutlich vergrößert werden, ein stark verbessertes Ver- halten im Hinblick auf die axiale Steifigkeit erreicht. The present invention is based on the recognition that an axial rigidity of a pancake motor can be increased by providing the stator and in particular the end faces of the pole feet of the stator with a respective groove. Opposite the groove, in an operation of the pancake motor, there is a separation region between an upper or first permanent magnet and a lower or second permanent magnet. This ensures that the magnetic field lines not only "see" the top edge of the pole leg and the bottom edge of the pole leg, but also two additional edges, the top edge and the bottom edge of the additional groove In particular, a significantly improved axial stiffness behavior is thereby achieved without the assembly height or the entire volume of the pancake motor being significantly increased.
Vorzugsweise sind die beiden Permanentmagnete im Permanentmagnetbereich, die einem Polfuß in seinem oberen bzw. ersten Abschnitt bezüglich der Nut und dem unteren bzw. zweiten Abschnitt der Nut gegenüberliegen, identisch polarisiert, dahin gehend, dass die Seite des Permanentmagneten, die zu der Stirnseite eines mit einer Nut versehenen Polfußes gerichtet ist, für beide Magnete den Südpol oder alternativ den Nordpol aufweist.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung hat der Spulenträger wenigstens vier, vorzugsweise jedoch sechs, acht, zehn oder zwölf Polfüße, die symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse des Stators angeordnet sind, wobei diese Symmet- rieachse des Stators mit der Drehachse des Motors identisch oder zu der Drehachse des Motors parallel ist. Darüber hinaus ist die Nut in jedem Polfuß angeordnet, so dass jede Nut in einem Polfuß auf einer Umfangslinie des Stators angeordnet ist, die zu einer oberen bzw. ersten Kante oder einer unteren bzw. zweiten Kante des Spulenkörpers parallel ist. Preferably, the two permanent magnets in the permanent magnet region, which are a Polfußfuß in its upper or first portion relative to the groove and the lower and second portion of the groove, polarized identically polarized, going that the side of the permanent magnet to the front side of a a pole provided with a groove is directed, for both magnets, the south pole or alternatively the north pole. In preferred embodiments of the present invention, the bobbin has at least four, but preferably six, eight, ten or twelve pole feet arranged symmetrically with respect to an axis of symmetry of the stator, this symmetry axis of the stator being identical to the axis of rotation of the motor or to the axis of rotation the engine is parallel. Moreover, the groove is disposed in each pole leg so that each groove is disposed in a pole leg on a circumferential line of the stator parallel to an upper edge or a lower edge of the bobbin.
Bei speziellen Ausführungsbeispielen hat der Stator 2 N Polfüße, wobei N größer als 2 ist. Ferner hat der Permanentmagnetbereich des Rotors wenigstens N Permanentmagnetabschnitte und höchstens 2 N Permanentmagnetabschnitte, wobei jeder Permanentmagnetabschnitt sowohl einen oberen Permanentmagnet als auch einen unteren Permanent- magnet aufweist, wobei in einem Permanentmagnetabschnitt beide Permanentmagnete im oberen und im unteren Abschnitt gleich polarisiert sind, währen die Permanentmagnete in zueinander benachbarten Permanentmagnetabschnitten alternierend polarisiert sind. In specific embodiments, the stator has 2 N pole feet, where N is greater than 2. Furthermore, the permanent magnet region of the rotor has at least N permanent magnet sections and at most 2 N permanent magnet sections, wherein each permanent magnet section has both an upper permanent magnet and a lower permanent magnet, wherein in a permanent magnet section both permanent magnets in the upper and in the lower section are equally polarized, the permanent magnets are mutually polarized in mutually adjacent permanent magnet sections.
Vorzugsweise hat die Nut eine Tiefe, die mindestens so groß ist wie der Motorspalt. Dar- über hinaus wird es bevorzugt, dass die Nut eine Höhe hat, die größer als die Tiefe der Nut ist. Preferably, the groove has a depth which is at least as large as the motor gap. Moreover, it is preferred that the groove has a height that is greater than the depth of the groove.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Stator innerhalb des Rotors angeordnet, so dass der Scheibenläufermotor als Außenläufer fungiert, so dass sich die Polfüße mit den Nuten außen an dem Stator erstrecken und die Permanentmagnete des Permanentmagnetbereichs an einer Innenwand des Rotors angebracht sind. In one embodiment, the stator is disposed within the rotor such that the pancake motor functions as an outer rotor so that the pole legs with the grooves extend outwardly on the stator and the permanent magnets of the permanent magnet region are mounted on an inner wall of the rotor.
Je nach Implementierung können in einem Polfuß auch mehr als eine Nut angeordnet sein, beispielsweise zwei oder drei Nuten, so dass sich drei oder vier Abschnitte des Pol- fußes ergeben, denen eine entsprechende Anzahl von gleich polarisierten Permanentmagneten in einer Betriebsposition des Scheibenläufermotors gegenüber angeordnet sind. Depending on the implementation, more than one groove may be arranged in a pole foot, for example two or three grooves, so that three or four sections of the pole foot result, to which a corresponding number of identically polarized permanent magnets are arranged in an operating position of the pancake motor ,
Die Nuten sind, je nach Implementierung, symmetrisch angeordnet. Wenn ein Polfuß eine einzige Nut aufweist, so ist diese Nut vorzugsweise in der Mitte des Polfußes angeordnet. Wenn ein Polfuß zwei Nuten aufweist, so sind diese beiden Nuten so im Polfuß angeord-
net, dass sich drei im Wesentlichen gleich große Abschnitte des Polfußes ergeben. Sind vier Nuten angeordnet, so sind diese derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen fünf gleich große Bereiche des Polfußes ergeben. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Rotor radial bezüglich der Drehachse aktiv magnetgelagert, während der Rotor axial bezüglich der Drehachse des Rotors magnetisch passiv gelagert ist. Bei speziellen Ausführungsbeispielen hat der Rotor an einem Innenbereich eine Ausnehmung und ist in dieser Ausnehmung die Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet. Darüber hinaus ist ein ringförmiges magnetisches Rück- Schlusselement vorgesehen, das die Permanentmagnete umgibt, so dass die Permanentmagnete zwischen dem Rückschlusselement und dem Motorspalt angeordnet sind. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist um das Rückschlusselement ferner eine Bandage auf der Seite des Rückschlusselements angebracht, die von den Permanentmagneten abgewandt ist. The grooves are arranged symmetrically depending on the implementation. If a pole foot has a single groove, this groove is preferably arranged in the middle of the pole foot. If a pole foot has two grooves, then these two grooves are arranged in the pole foot. net, that result in three substantially equal sections of the pole foot. If four grooves are arranged, these are arranged so that they result in substantially five equal areas of the pole foot. In preferred embodiments, the rotor is actively magnetically supported radially with respect to the axis of rotation, while the rotor is axially magnetically passive with respect to the axis of rotation of the rotor. In specific embodiments, the rotor has a recess on an inner region and the plurality of permanent magnets is arranged in this recess. In addition, an annular magnetic return element is provided which surrounds the permanent magnets, so that the permanent magnets between the return element and the motor gap are arranged. In further embodiments, a bandage is further mounted on the side of the return element to the return element, which is remote from the permanent magnet.
Vorzugsweise ist der Rotor mit einem zu bewegenden Element einstückig oder mehrstückig verbunden. Das zu bewegende Element ist ein Radialrad mit Schaufeln, wobei die Schaufeln ausgebildet sind, um bei einer Drehung des Radialrads Gas bzw. Wasserdampf von einem Gebiet mit niedrigerem Druck, beispielsweise aus einem Verdampfer, in ein Gebiet mit einem höheren Druck, beispielsweise in einen Verflüssiger, zu fördern. Preferably, the rotor is connected in one piece or in several pieces with an element to be moved. The element to be moved is a radial wheel with vanes, the vanes being designed to move gas or water vapor from a region of lower pressure, for example from an evaporator, into a region of higher pressure, for example into a condenser, as the radial wheel rotates , to promote.
Bei bestimmten Ausführungsformen ist der Scheibenläufermotor so dimensioniert, dass der Motorspalt kleiner als 1 ,4 mm ist, oder dass der Durchmesser des Stators zwischen 3 cm und 7 cm ist, oder dass die Höhe des Stators kleiner als 4 cm ist, oder dass der Scheibenläufermotor ausgebildet ist, um bei einer Drehzahl größer als 50.000 Umdrehungen pro Minute zu laufen. In certain embodiments, the pancake motor is dimensioned such that the motor gap is less than 1.4 mm, or that the diameter of the stator is between 3 cm and 7 cm, or that the height of the stator is less than 4 cm, or that the pancake motor is designed to run at a speed greater than 50,000 revolutions per minute.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 a eine Draufsicht auf einen Scheibenläufermotor mit einem Stator und einem Fig. 1 a is a plan view of a pancake motor with a stator and a
Rotor mit einem Permanentmagnetbereich; Rotor having a permanent magnet region;
Fig. 1 b eine Schnittansicht eines Scheibenläufermotors mit einem Stator und ei- nem Rotor;
Fig. 2a eine Schnittansicht eines Polfußes mit aufgewickelter Spule; FIG. 1b is a sectional view of a pancake motor with a stator and a rotor; FIG. Fig. 2a is a sectional view of a Polfußes with wound coil;
Fig. 2b eine vergrößerte Detailansicht des Motorspalts und des Polfußes mit Nut und der gegenüberliegenden Permanentmagnete gleicher Polarität; 2b is an enlarged detail view of the motor gap and the pole leg with groove and the opposite permanent magnets of the same polarity.
Fig. 2c eine Aufsichtdarstellung eines Stators mit Polfüßen und aufgewickelten Fig. 2c is a plan view of a stator with pole feet and wound
Spulen; Do the washing up;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit mehr als einer Nut und Rückschlusselement und Bandageelement; 3 is a sectional view of an embodiment with more than one groove and return element and bandage element.
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Spulenträgers mit Polfüßen, Nut und Spulenwickelbereichen; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Magnetlagers am Beispiel eines Innenläufers mit Nut am außenliegenden Stator und Permanentmagneten am innenliegenden Rotor; und 4 is a perspective view of a bobbin with pole feet, groove and coil winding areas; 5 shows a schematic representation of a magnetic bearing using the example of an internal rotor with a groove on the outer stator and permanent magnets on the inner rotor; and
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine Wärmepumpe mit einem Fig. 6 shows a schematic cross section through a heat pump with a
Scheibenläufermotor gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Pancake motor according to embodiments of the invention.
Fig. 1 a zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Scheibenläufermotor gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 b zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Scheibenläufermotor. Fig. 1a shows a schematic plan view of a pancake motor according to the present invention. Fig. 1 b shows a schematic cross section through the pancake motor.
Der Scheibenläufermotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst einen Rotor 10 mit einem Permanentmagnetbereich 12. Die Permanentmagnete sind, wie es in Fig. 1 a gezeigt ist, in dem Permanentmagnetbereich 12 angeordnet. Jeder Permanentmagnetbereich 12 umfasst einen Permanentmagnetabschnitt, von denen jeder in Fig. 1 a mit N, S in der Draufsicht gekennzeichnet ist. N und S stehen ferner für die Polarisierung der Permanentmagnete in einem Permanentmagnetabschnitt, wobei N für den Nordpol des Permanentmagneten und S für den Südpol des Permanentmagneten steht. The pancake motor according to an embodiment of the present invention includes a rotor 10 having a permanent magnet region 12. As shown in FIG. 1 a, the permanent magnets are disposed in the permanent magnet region 12. Each permanent magnet region 12 comprises a permanent magnet section, each of which is marked in FIG. 1a with N, S in plan view. N and S also stand for the polarization of the permanent magnets in a permanent magnet section, where N stands for the north pole of the permanent magnet and S stands for the south pole of the permanent magnet.
Der Scheibenläufermotor umfasst ferner einen Stator 20 mit einem Spulenträger 20a, der eine Mehrzahl von Polfüßen 20b aufweist. In dem Beispiel in Fig. 1 a ist ein Spulenträger
mit einer Anzahl von acht Polfüßen gezeigt, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse 20e angeordnet sind. The pancake motor further includes a stator 20 having a bobbin 20a having a plurality of pole feet 20b. In the example in Fig. 1 a is a bobbin shown with a number of eight pole feet arranged symmetrically with respect to the central axis 20e.
Bei dem Scheibenläufermotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist um jeden Polfuß 20b eine Spule 22 gewickelt, wie es z. B. im schematischen Querschnitt von Fig. 2a zu sehen ist. Ferner umfasst jeder Polfuß 20b einen Stirn bereich 20c, der wiederum in Fig. 1 a zu sehen ist, der über den Motorspalt 30 dem Permanentmagnetbereich 12 gegenüberliegt. In the pancake motor according to the present invention, a coil 22 is wound around each pole leg 20b, as shown in FIG. B. in the schematic cross section of Fig. 2a can be seen. Furthermore, each pole leg 20b includes a front region 20c, which in turn can be seen in FIG. 1a, which is opposite to the permanent magnet region 12 via the motor gap 30.
Wie es beispielsweise deutlich in Fig. 2a, aber auch in anderen Fig. zu sehen ist, ist in jedem Polfuß 20b eine Nut 24 angebracht, die sich tangential zu einer beabsichtigten Drehrichtung des Rotors 10 erstreckt. Darüber hinaus ist diese Nut 24 so angeordnet, dass sie den Polfuß 20b in einen oberen Abschnitt 21 und einen unteren Abschnitt 23 unterteilt, wie es in Fig. 2b oder Fig. 1 b gezeigt ist. Ferner hat der Permanentmagnetbereich 12 einen oberen Permanentmagnet 1 1 und einen vom oberen Permanentmagneten 1 1 separaten unteren Permanentmagnetbereich 13, die so zueinander angeordnet sind, dass bei einer Betriebsposition des Rotors in einem Betrieb des Scheibenläufermotors der obere Permanentmagnet 1 1 dem oberen Abschnitt 21 des Polfußes 20b gegenüberliegt und der untere Permanentmagnet 13 dem unteren Abschnitt 23 des Polfußes 20b gegenüberliegt. Dies ist beispielsweise aus den Fig. 1 b, 2b oder aber auch aus Fig. 3 ersichtlich. As can be clearly seen, for example, in FIG. 2 a, but also in other figures, in each pole leg 20 b, a groove 24 is provided which extends tangentially to an intended direction of rotation of the rotor 10. Moreover, this groove 24 is arranged so as to divide the pole leg 20b into an upper portion 21 and a lower portion 23, as shown in Fig. 2b or 1b. Furthermore, the permanent magnet region 12 has an upper permanent magnet 11 and a lower permanent magnet region 13 separate from the upper permanent magnet 11, which are arranged relative to one another such that, at an operating position of the rotor in an operation of the disc rotor motor, the upper permanent magnet 11 is the upper portion 21 of the pole leg 20b and the lower permanent magnet 13 is opposite to the lower portion 23 of the Polfußes 20b. This can be seen, for example, from FIGS. 1 b, 2 b or else from FIG. 3.
Fig. 1 b zeigt ferner eine Dimensionierung als Vorschrift für einen Scheibenläufermotor. Insbesondere umfasst der Stator einen Durchmesser D und umfasst der Stator bzw. der Spulenträger 20a eine Höhe h. Diese Höhe entspricht auch der Höhe der Permanentmagneten 1 1 , 13 in einem Permanentmagnetabschnitt. Vorzugsweise ist der Durchmes- ser des Scheibenläufermotors, also die Größe D größer als h und insbesondere größer als 2h, so dass sich ein flacher Rotor bzw. ein flacher Stator ergeben. Insbesondere bei einem Außenläufer, bei dem der Stator innen und der Rotor außen angeordnet ist, ergibt sich eine flache Statorform, während bei einem Innenläufer, wie er beispielhaft in Fig. 5 dargestellt ist, der Rotor innen läuft und der Stator außen angeordnet ist, so dass dort der Durchmesser und die Höhe auf den Rotor anstatt auf den Stator bezogen sind. Fig. 1 b also shows a dimensioning as a rule for a pancake motor. In particular, the stator comprises a diameter D and the stator or the coil carrier 20a comprises a height h. This height also corresponds to the height of the permanent magnets 1 1, 13 in a permanent magnet section. The diameter of the pancake motor, that is to say the size D, is preferably greater than h and, in particular, greater than 2 h, so that a flat rotor or a flat stator results. Particularly in the case of an external rotor in which the stator is arranged on the inside and the rotor on the outside, the result is a flat stator shape, while in the case of an internal rotor, as shown by way of example in FIG. 5, the rotor runs inside and the stator is arranged on the outside that there the diameter and the height are related to the rotor instead of the stator.
Fig. 2a zeigt einen Polfuß in detaillierterer Darstellung, wobei insbesondere die Spule 22 über den Polfuß 20b gewickelt ist, der die Nut 24 aufweist. Fig. 2b zeigt eine detailliertere Darstellung des Rotors 10 und des Stators 20, zwischen denen der Motorspalt 30 ausge- bildet ist, der eine Länge s aufweist. Ferner ist die Nut 24 im Polfuß 20b gezeigt, die den Polfuß in den oberen Abschnitt 21 und den unteren Abschnitt 23 aufteilt. Die Nut hat eine
Nuthöhe hs. Ferner hat die Nut eine Nuttiefe I. Dem oberen Abschnitt 21 des Polfußes 20b liegt der erste Permanentmagnet 1 1 gegenüber, und dem unteren Abschnitt 23 des Polfußes 20b liegt der zweite Permanentmagnet 13 gegenüber. Die Dicke der Permanentmagneten wird je nach Implementierung eingestellt. Die Permanentmagneten sind jedoch vorzugsweise voneinander separat und insbesondere identisch polarisiert, so dass in einem Permanentmagnetabschnitt, der in Fig. 2b gezeigt ist, beide Permanentmagneten z. B. den Südpol am Motorspalt und den Nordpol an einem Rückschlusselement 40 haben oder alternativ den Nordpol am Motorspait 30 und den Südpol am Rückschlusselement 40 haben. FIG. 2 a shows a pole leg in a more detailed illustration, wherein, in particular, the coil 22 is wound over the pole leg 20 b, which has the groove 24. 2b shows a more detailed illustration of the rotor 10 and the stator 20, between which the motor gap 30 is formed, which has a length s. Further, the groove 24 is shown in the pole leg 20b, which divides the pole leg into the upper portion 21 and the lower portion 23. The groove has one Groove height h s . Further, the groove has a groove depth I. The upper portion 21 of the Polfußes 20b is the first permanent magnet 1 1 opposite, and the lower portion 23 of the Polfußes 20b of the second permanent magnet 13 is opposite. The thickness of the permanent magnets is adjusted depending on the implementation. However, the permanent magnets are preferably separately from each other and in particular identically polarized, so that in a permanent magnet portion, which is shown in Fig. 2b, both permanent magnets z. B. have the south pole at the motor gap and the north pole to a return element 40 or alternatively the north pole on the motor 30 and the south pole on the return element 40 have.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Nuthöhe hs größer oder gleich dem Motorspalt und vorzugsweise größer oder gleich dem Doppelten des Motorspalts. Darüber hinaus wird es ferner für die Dimensionierung der Nut bevorzugt, dass die Nuttiefe I größer oder gleich der Nuthöhe h ist. In preferred embodiments, the groove height h s is greater than or equal to the motor gap and preferably greater than or equal to twice the motor gap. Moreover, it is further preferred for the dimensioning of the groove that the groove depth I is greater than or equal to the groove height h.
Fig. 2c zeigt eine Draufsicht auf einen Spulenträger 20a mit beispielhaft gezeichneten drei Polfüßen 20b, zwischen denen Spulen angeordnet sind, wobei jede Spule um einen eigenen Polfuß gewickelt ist. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Spulenträgers 20a von Fig. 2b. Insbesondere ist die Nut 24 als umlaufende Nut in den Stirnseiten 20c der Polfüße 20b dargestellt. Darüber hinaus sind die Polfüße 20b dadurch definiert, dass zwischen den Polfüßen die Spulenwicklungsbereiche 20d angeordnet sind, in denen bei dem in Fig. 2c gezeigten Ausführungsbeispiel bereits die Spulen 22 gewickelt sind. Fig. 2c shows a plan view of a bobbin 20a with exemplified three pole feet 20b, between which coils are arranged, each coil is wound around its own Polfuß. FIG. 4 shows a perspective view of the bobbin 20a of FIG. 2b. In particular, the groove 24 is shown as a circumferential groove in the end faces 20c of the pole feet 20b. In addition, the pole feet 20b are defined by the fact that the coil winding areas 20d are arranged between the pole feet, in which case the coils 22 are already wound in the embodiment shown in FIG. 2c.
Darüber hinaus zeigt die perspektivische Ausführung von Fig. 4 die Symmetrieachse des Stators, die mit 20e bezeichnet ist und auch eine Drehachse des Rotors, der um den Stator in Fig. 4 herum angeordnet ist, darstellt. Während bei den in Fig. 1 a, 1 b, 2c, 4 ein Außenläufer gezeigt ist, zeigt Fig. 5 eine Implementierung der vorliegenden Erfindung mit der Nut in den jeweiligen Polfüßen als Innenläufer. Dort ist der Stator 20 außen gebildet und ist der Rotor 10 innen gebildet. Insbesondere umfasst der Stator 20 wieder zwei Polfüße 20b bei der in Fig. 5 gezeigten Schnittansicht. Selbstverständlich werden vorzugsweise 2 N Polfüße vorhanden sein, die radial symmetrisch angeordnet sind, wobei N > 2 ist. In jedem Polfuß 20b ist eine Nut 24 angeordnet, die den jeweiligen Polfuß wieder in den oberen Abschnitt 21 und den unteren Ab-
schnitt 23 aufteilt. Dem oberen Abschnitt liegt ein erster Permanentmagnet 1 1 gegenüber und dem unteren Abschnitt liegt ein zweiter Permanentmagnet 13 gegenüber, wobei diese beiden Permanentmagnete voneinander getrennt sind. Im Unterschied zu Fig. 1 a oder 1 b beispielsweise ist der Rotor 10 nunmehr jedoch innerhalb des Stators angeordnet. Das magnetische Rückschlusselement wird durch den unteren Verbindungsbereich des Stators gebildet, der ferromagnetisch ausgeführt ist und auch die beiden Polfüße 20b konstruktiv verbindet. Andere Ausführungen bezüglich des Rückschlusselements bei dem außenliegenden Stator sind ebenfalls bekannt. Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der nicht nur eine Nut 24 vorhanden ist, sondern bei der zwei Nuten vorhanden sind, die den Polfuß 20b des Stators nunmehr in drei Abschnitte unterteilen. Zusätzlich zu dem oberen Abschnitt 21 und den unteren Abschnitt 23 gibt es noch einen weiteren Abschnitt 25, der einem weiteren Permanentmagneten 15 gegenüberliegt, der wieder vorzugsweise gleich den Permanentmagneten 1 1 , 13 polarisiert ist. Beispielhaft ist in Fig. 3 gezeigt, dass alle drei Permanentmagnete in einem Permanentmagnetabschnitt so polarisiert sind, dass die jeweiligen Nordpole zum otorspalt 30 hin gerichtet sind. In addition, the perspective embodiment of Fig. 4 shows the axis of symmetry of the stator, which is denoted by 20e and also represents an axis of rotation of the rotor, which is arranged around the stator in Fig. 4 around. While an external rotor is shown in FIGS. 1 a, 1 b, 2 c, 4, FIG. 5 shows an implementation of the present invention with the groove in the respective pole feet as internal rotor. There, the stator 20 is formed on the outside and the rotor 10 is formed inside. In particular, the stator 20 again comprises two pole feet 20b in the sectional view shown in FIG. Of course, there will preferably be 2 N pole feet arranged radially symmetrically, where N> 2. In each pole leg 20b, a groove 24 is arranged, which returns the respective pole leg into the upper section 21 and the lower section. cut 23 divides. The upper portion is opposite to a first permanent magnet 1 1 and the lower portion is opposite to a second permanent magnet 13, wherein these two permanent magnets are separated from each other. In contrast to FIG. 1 a or 1 b, for example, the rotor 10 is now arranged inside the stator. The magnetic return element is formed by the lower connection region of the stator, which is made ferromagnetic and also constructively connects the two pole feet 20b. Other embodiments with respect to the return element in the outer stator are also known. Fig. 3 shows an alternative embodiment of the present invention, in which not only a groove 24 is present, but in which two grooves are present, which now divide the pole leg 20b of the stator into three sections. In addition to the upper portion 21 and the lower portion 23, there is still another portion 25 which faces a further permanent magnet 15, which is again polarized preferably equal to the permanent magnets 1 1, 13. By way of example, it is shown in FIG. 3 that all three permanent magnets in a permanent magnet section are polarized such that the respective north poles are directed toward the motor gap 30.
Darüber hinaus zeigt Fig. 3 wieder das magnetische Rückschlusselement 40 und eine zusätzliche Bandage, die besonders dann nützlich ist, wenn der Rotor bei Drehzahlen betrieben wird, die oberhalb von 50.000 Umdrehungen pro Minute ist, wie es insbesondere bei einer Anwendung des Rotors innerhalb einer Wärmepumpe, die mit Wasser als Arbeitsmedium betrieben wird, nötig ist. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Nutanzahl größer als 1 ist. Fig. 3 zeigt beispielhaft zwei Nuten, wobei jedoch auch mehr als zwei Nuten, wie beispielsweise drei oder vier Nuten eingesetzt werden können, je nach Bauform und benötigter axialer Stabilität und vorgegebenen Volumenanforderungen für den Scheibenläufermotor. In addition, Figure 3 again shows the magnetic return element 40 and an additional bandage which is particularly useful when the rotor is operated at speeds above 50,000 revolutions per minute, such as when the rotor is used within a heat pump , which is operated with water as a working medium, is necessary. FIG. 3 shows an embodiment of the present invention in which the number of grooves is greater than 1. Fig. 3 shows an example of two grooves, but also more than two grooves, such as three or four grooves can be used, depending on the design and required axial stability and predetermined volume requirements for the pancake motor.
Erfindungsgemäß wird durch die zusätzliche wenigstens eine Nut erreicht, dass die axiale Steifigkeit eines Reluktanzlagers, also eines Magnetlagers erhöht wird. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, weil durch die Nut zwei zusätzliche Kanten erreicht werden, die aufgrund der gegenüberliegenden Permanentmagnete zu einer entsprechenden Führung bzw. Konzentration von Magnetfeldlinien führen. Durch die beiden zusätzlichen Kanten, die durch die Nut im Polfuß erreicht werden, wird die axiale Steifigkeit des Lagers vergrö-
ßert. Die Vergrößerung der axialen Steifigkeit des Lagers könnte auch durch eine Vergrößerung des Durchmessers D, wie er beispielsweise in Fig. 1 b gezeigt ist, erreicht werden. Die Vergrößerung des Durchmessers scheitert jedoch bei bestimmten Implementierungen an äußeren Gegebenheiten, also an dem verfügbaren Volumen und würde ferner zu einer vergrößerten Verlustleistung führen. Typischerweise ist der Spulenträger des Stators aus einem Eisenblechpaket ausgebildet. Ein Eisenblechpaket, das speziell für Statoren von Motoren vorgesehen ist, hat zwar bereits relativ geringe ohmsche Verluste aufgrund von Wärmeströmen. Dennoch führt ein vergrößertes Volumen an Eisenblechpaket auch zu einer größeren Verlustleistung und damit zu einer höheren Wärme, die wiederum aufwän- dig abzuführen ist. Die Nut stellt dagegen sicher, dass bei gleicher Abwärme bzw. Verlustleistung die axiale Steifigkeit des Reluktanzlagers erhöht wird. Obgleich die Nut, wie sie in den Fig. gezeigt ist, teilweise im Stator ausgebildet ist, könnte die Nut auch durch den Spulenträger des Stators hindurchgehen bzw. sich wesentlich tiefer als sie in den Fig. dargestellt ist in den Spulenträger hinein erstrecken. Die Nut sollte mindestens so tief wie hoch sein, und die Nut sollte eine Tiefe haben, die wenigstens größer ist als der Motorspalt. According to the invention, the additional at least one groove ensures that the axial rigidity of a reluctance bearing, that is to say of a magnetic bearing, is increased. In particular, this is achieved because two additional edges are achieved by the groove, which lead due to the opposite permanent magnets to a corresponding leadership or concentration of magnetic field lines. The two additional edges, which are reached through the groove in the pole foot, increase the axial rigidity of the bearing. ßert. The increase in the axial stiffness of the bearing could also be achieved by increasing the diameter D, as shown for example in Fig. 1 b. The increase in diameter, however, fails in certain implementations to external conditions, ie the available volume and would also lead to an increased power loss. Typically, the coil support of the stator is formed from a sheet iron package. An iron sheet package, which is specially designed for stators of engines, although already has relatively low ohmic losses due to heat fluxes. Nevertheless, an increased volume of iron sheet package also leads to a greater power loss and thus to a higher heat, which in turn is consuming to dissipate. On the other hand, the groove ensures that the axial stiffness of the reluctance bearing is increased with the same waste heat or power loss. Although the groove, as shown in the figures, is partially formed in the stator, the groove could also pass through the coil support of the stator or extend substantially deeper than that shown in the figure into the coil support. The groove should be at least as deep as high, and the groove should have a depth that is at least greater than the engine gap.
Vorzugsweis wird der Rotor bezüglich des Stators durch ein Magnetlager gelagert, wie es beispielhaft in Fig. 5 dargestellt ist. In Fig. 5 sind die beiden Richtungen axial 250 und radial 260 eingezeichnet. Es existiert wiederum ein Motor mit einem Motorspalt 30 und der Rotor wird bezüglich des Stators aufgrund der Permanentmagnete aufseiten des Rotors und der elektrischen Spulen auf der Seite des Stators axial gehalten und nicht speziell geregelt. Ferner sind in Fig. 5 wieder die Nut 24 im entsprechenden Polfuß 20b eingezeichnet und die gegenüberliegenden Permanentmagnete 1 1 , 13. Ferner ist in Fig. 5 ein radiale Erfassungseinrichtung 270 sowie eine Radial-Steuerung-Regelungseinrichtung 280 vorgesehen. Die radiale Erfassungseinrichtung 270 erfasst die Position des Rotors bezüglich des Stators bzw. umgekehrt über Erfassungsleitungen 271. Das Ergebnis der radialen Erfassung wird über eine Sensorleitung 272 der Radial- Steuerung/Regelungseinrichtung 280 mitgeteilt. Diese erzeugt entsprechend die Aktorsig- nale über Aktorsignalleitungen 273 an dem Rotor bzw. dem Stator je nach Implementierung. Es wird jedoch bevorzugt, lediglich den Rotor anzusteuern, um ihn bezüglich des Stators aufgrund des Aktorsignals zu positionieren, derart, dass der Motorspalt 40 um den kompletten Rotor herum eine ähnliche Größe hat und der Rotor den Stator nicht berührt. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 10 innen und ist der Stator 20 außen angeordnet. Dabei handelt es sich somit um einen Innenläufer im Gegensatz zu
beispielsweise Fig. 1 a. Die entsprechende Steuerung/Regelung durch die Elemente 270, 280, 271 , 272, 273 kann jedoch genauso auch bei einem Außenläufer stattfinden. Prinzipiell ist jedoch die Magnetlagerung am Beispiel des in Fig. 5 gezeigten Reluktanzlagers in beiden Fällen dahin gehend ähnlich, dass eine axiale Regelung nicht stattfindet, während eine radiale Regelung durch die radiale Erfassungseinrichtung 270 und die Radial- Steuerung/Regelungseinrichtung 280 stattfindet. Preferably, the rotor is supported relative to the stator by a magnetic bearing, as exemplified in FIG. In Fig. 5, the two directions are shown axially 250 and 260 radially. Again, there is a motor having a motor gap 30, and the rotor is axially held with respect to the stator due to the permanent magnets on the rotor side and the electric coils on the stator side, and not specifically controlled. 5, the groove 24 is again drawn in the corresponding pole leg 20b and the opposing permanent magnets 11, 13. Furthermore, a radial detection device 270 and a radial control device 280 are provided in FIG. The radial detection device 270 detects the position of the rotor with respect to the stator and vice versa via detection lines 271. The result of the radial detection is communicated via a sensor line 272 of the radial control / regulation device 280. This generates corresponding Aktorsig- signals via Aktorsignalleitungen 273 on the rotor or the stator depending on the implementation. However, it is preferred to drive only the rotor to position it with respect to the stator due to the actuator signal, such that the motor gap 40 is of similar size around the complete rotor and the rotor does not contact the stator. In the embodiment shown in Fig. 5, the rotor 10 is inside and the stator 20 is disposed outside. This is thus an internal rotor as opposed to For example, Fig. 1 a. The corresponding control / regulation by the elements 270, 280, 271, 272, 273, however, can also take place in an external rotor as well. In principle, however, the magnetic bearing is similar in both cases to the example of the reluctance bearing shown in Fig. 5 in that an axial control does not take place, while a radial control by the radial detection device 270 and the radial control / regulation device 280 takes place.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Anwendung des Scheibenläufermotors an dem Beispiel einer Wärmepumpe. Die Wärmepumpe umfasst einen Verdampfer 300, einen Kompressor 400 und einen Verflüssiger 500, wobei der Kompressor 400 den elektrischen Scheibenläufer- motor aufweist, der Bezug nehmend auf die Figuren 1 a bis 5 beschrieben worden ist. Fig. 6 shows a preferred application of the pancake motor on the example of a heat pump. The heat pump comprises an evaporator 300, a compressor 400 and a condenser 500, the compressor 400 having the electric disc rotor motor described with reference to FIGS. 1a to 5.
Zusätzlich zu den Elementen des Scheibenläufermotors, der beispielsweise Bezug nehmend auf eine der vorstehenden Figuren dargestellt worden ist, umfasst der Kompressor ferner einen Leitraum 410, der radial angeordnet ist, um den von dem zu bewegenden Element 105 geförderten Arbeitsdampf, der von dem Verdampfer 300 angesaugt worden ist, weiterzufördern und letztendlich den Druck auf den geforderten Druck in der Kondensationszone 510 im Kondensierer 500 zu erhöhen. Zu kühlende Flüssigkeit läuft über einen Verdampferzulauf 302 in den Verdampfer. Gekühlte Arbeitsflüssigkeit läuft über einen Verdampferablauf 304 wieder aus dem Verdampfer ab. Um sicherzustellen, dass das Radialrad 105 nur Dampf und nicht Wassertropfen zusätzlich zum Dampf ansaugt, ist zusätzlich ein Tropfenabscheider 306 vorgesehen. Aufgrund des niedrigen Drucks in dem Verdampfer 300 wird ein Teil der über den Ver- dampferzulauf 302 in den Verdampfer 300 gebrachten Arbeitsflüssigkeit verdampft und durch den Tropfenabscheider 306 hindurch über die zweite Seite 105b des Radialrads 105 angesaugt und nach oben gefördert und dann in den Leitraum 410 abgegeben. Aus dem Leitraum 410 wird komprimierter Arbeitsdampf in die Kondensationszone 510 gebracht. Der Kondensationszone 510 wird ferner über einen Verflüssigerzulauf 512 zu er- wärmende Arbeitsflüssigkeit zugeführt, die durch die Kondensation mit dem erwärmten Dampf erwärmt wird und über einen Verflüssigerablauf 514 abgeführt wird. Vorzugsweise ist der Verflüssiger als Verflüssiger in Form einer„Dusche" ausgebildet, so dass über eine Verteilereinrichtung 516 eine Flüssigkeitsverteilung in der Kondensationszone 510 erreicht wird. Damit wird möglichst effizient der komprimierte Arbeitsdampf kondensiert und die in ihm enthaltene Wärme wird in die Flüssigkeit im Verflüssiger übertragen.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist femer ein Motorgehäuse 1 10 eingezeichnet, das gleichzeitig auch das obere Gehäuseteil des Kondensierers bzw. Verflüssigers 500 bildet. Darüber hinaus ist eine Anschlussleitung 80 für die Spulen des Stators 20 mit einer Steuerung 600 verbunden, um die entsprechenden Drehzahlsteuerungen und gleichzeitig auch die aktive Lagerung über ein vorzugsweise verwendetes Magnetiager durchzuführen, wie es anhand von Fig. 5 beschrieben worden ist. Die Steuerung stellt damit zusätzlich auch die Funktionen der Radialerfassung 270 und der Radial- Steuerung/Regelung 280 bereit. Darüber hinaus ist in Fig. 6 eine Implementierung gezeigt, bei der der Scheibenläufermo- tor einen fest vergossenen Block 602 aus Vergussmaterial aufweist, der über einen Dichtungsring 603 bezüglich des Motorgehäuses 1 10 abgedichtet ist, so dass eine druckdichte Trennung zwischen dem Äußeren und dem Inneren stattfindet. Darüber hinaus ist auch der Spulenhalter des Stators, bei dem entsprechende Nuten 24 eingezeichnet sind, mit den Spulen versehen, die in Fig. 6 nicht gezeigt sind. Sowohl der Spulenhalter als auch die Spulen sind von einem Verkapselungsmaterial umgeben, das in Fig. 6 als einstückig mit dem festen Block 602 ausgebildet dargestellt ist. Dies muss jedoch nicht unbedingt der Fall sein. Es wird jedoch bevorzugt, durch das Verkapselungsmaterial, das sich in dem Motorspalt erstreckt, eine Trennung herbeizuführen, dahin gehend, dass die Spulen nicht in dem Gebiet mit niedrigem Druck, das innerhalb des Motorgehäuses vorhanden ist, angeordnet sind. In addition to the elements of the pancake motor illustrated, for example, with reference to one of the preceding figures, the compressor further includes a pilot space 410 disposed radially about the working vapor conveyed by the moving element 105, which is drawn by the evaporator 300 has been to further promote and ultimately increase the pressure to the required pressure in the condensation zone 510 in the condenser 500. Liquid to be cooled passes through an evaporator inlet 302 into the evaporator. Cooled working fluid drains out of the evaporator via an evaporator outlet 304. In order to ensure that the radial wheel 105 only sucks in steam and not water drops in addition to the steam, a mist eliminator 306 is additionally provided. Due to the low pressure in the evaporator 300, a portion of the working fluid brought into the evaporator 300 via the evaporator inlet 302 is evaporated and sucked through the droplet separator 306 via the second side 105b of the radial wheel 105 and conveyed upwards and then into the guide space 410 issued. From the Leitraum 410 compressed working steam is brought into the condensation zone 510. The condensation zone 510 is further supplied via a condenser inlet 512 to be heated working fluid, which is heated by the condensation with the heated vapor and is discharged via a condenser outlet 514. Preferably, the condenser is designed as a condenser in the form of a "shower", so that a distribution of liquid in the condensation zone 510 is achieved via a distributor device 516. This condenses the compressed working steam as efficiently as possible and transfers the heat contained in it into the liquid in the condenser , In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, furthermore, a motor housing 110 is shown, which at the same time also forms the upper housing part of the condenser or condenser 500. In addition, a connecting line 80 for the coils of the stator 20 is connected to a controller 600 to perform the corresponding speed controls and at the same time the active storage via a preferably used Magnetiager, as has been described with reference to FIG. 5. The controller thus additionally provides the functions of the radial detection 270 and the radial control / regulation 280. Moreover, FIG. 6 shows an implementation in which the pancake motor has a potting compound block 602 which is sealed by a sealing ring 603 with respect to the motor housing 110, so that a pressure-tight separation between the exterior and the interior takes place. In addition, the coil holder of the stator, in which corresponding grooves 24 are drawn, provided with the coils, which are not shown in Fig. 6. Both the coil holder and the coils are surrounded by an encapsulation material, which is shown in FIG. 6 as integral with the fixed block 602. However, this does not necessarily have to be the case. However, it is preferable to cause separation by the encapsulant material extending in the motor gap, so that the coils are not disposed in the low pressure area provided inside the motor housing.
Darüber hinaus sind aufseiten des Rotors 105 die Magnete 1 1 bzw. 13 schematisch angedeutet. In addition, the magnets 1 1 and 13 are schematically indicated on the side of the rotor 105.
Ferner ist bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Stator in einer Ausnehmung angeordnet, die durch eine obere Seite 105a definiert ist. Bei anderen Ausführungsformen kann jedoch der Rotor ohne Ausnehmung ausgebildet sein, so dass der Bereich aus Magnet, Rückschlusselement und Bandage, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, auf ein oben flach geformtes Radialrad aufgesetzt ist. Further, in the embodiment shown in Fig. 6, the stator is disposed in a recess defined by an upper side 105a. In other embodiments, however, the rotor may be formed without a recess, so that the region of magnet, return element and bandage, as shown in Fig. 6, is mounted on a flat-shaped above radial wheel.
Aus Fig. 6 wird ferner ersichtlich, dass das zu bewegende Element, das mit dem Rotor 10 verbunden ist, das Radialrad bzw. Schaufelrad 105 ist, das dazu da ist, um im Zusammenwirken mit dem Leitweg den vom Verdampfer geförderten Arbeitsdampf zu verdichten und damit zu erhitzen, damit Wärme vom Verdampfer in den Verflüssiger gepumpt wird.
Obgleich bestimmte Elemente als Vorrichtungselemente beschrieben sind, sei darauf hingewiesen, dass diese Beschreibung gleichermaßen als Beschreibung von Schritten eines Verfahrens und umgekehrt anzusehen ist. Darüber hinaus wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zum Herstellen eines Scheibenläufermotors zunächst ein Scheibenläufermotor mit einem Rotor, der einen Permanentmagnetbereich aufweist, und einem Stator mit einem Spulenträger bereitgestellt, der eine Mehrzahl von Polfüßen aufweist, wobei um jeden Polfuß eine Spule gewickelt ist, und wobei jeder Polfuß einen Stirnbereich hat, der über einen Motorspalt dem Perma- nentmagnetbereich gegenüberliegt. Bei dem Herstellungsverfahren wird in einem Schritt in jedem Polfuß eine Nut ausgebildet, beispielsweise durch Fräsen oder irgendein anderes spanabhebendes Verfahren, oder durch Bereitstellen von zwei Teilen, bei deren Zusammenbau sich dann die Nut ergibt. Insbesondere wird die Nut so ausgebildet, dass sie sich tangential zu einer beabsichtigten Drehrichtung des Rotors erstreckt, und den Polfuß in einen oberen und in einen unteren Abschnitt unterteilt, wobei der Permanentmagnetbereich einen oberen Permanentmagnet und einen von dem oberen Permanentmagnet separierten unteren Permanentmagnet aufweist. In einem weiteren Schritt werden die Permanentmagnete so angeordnet, dass bei einer Betriebsposition des Rotors der obere Permanentmagnet dem oberen Abschnitt des Polfußes gegenüberliegt und der untere Permanentmagnet dem unteren Abschnitt des Polfußes gegenüberliegt. From Fig. 6 it is further seen that the element to be moved, which is connected to the rotor 10, the radial wheel or paddle wheel 105 is that is there to compress in cooperation with the route funded by the evaporator working steam and thus to heat heat from the evaporator to the condenser. Although certain elements are described as device elements, it should be understood that this description is likewise to be regarded as a description of steps of a method and vice versa. Moreover, in a preferred embodiment for manufacturing a pancake motor, first, a pancake motor having a rotor having a permanent magnet region and a stator having a coil support having a plurality of pole legs is wound around each pole leg and each one is wound Polfuß has a frontal area, which is opposite to the permanent magnet area via a motor gap. In the manufacturing process, a groove is formed in each pole leg in one step, for example by milling or some other machining process, or by providing two parts, the assembly of which then results in the groove. Specifically, the groove is formed so as to extend tangentially to an intended rotational direction of the rotor and divides the pole leg into upper and lower portions, the permanent magnet portion having an upper permanent magnet and a lower permanent magnet separated from the upper permanent magnet. In a further step, the permanent magnets are arranged so that in an operating position of the rotor, the upper permanent magnet opposite the upper portion of the pole leg and the lower permanent magnet opposite to the lower portion of the pole leg.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass eine Steuerung, die beispielsweise durch das Element 600 in Fig. 6 bewirkt wird, als Software oder Hardware implementiert werden kann. Die Implementierung der Steuerung kann auf einem nicht-flüchtigen Speichermedium, einem digitalen oder anderen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe ausgeführt wird. Allgemein umfasst die Erfindung somit auch ein Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger ge- speicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Computer- Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit auch als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.
Bezugszeichenliste Further, it should be noted that a control effected, for example, by element 600 in FIG. 6 may be implemented as software or hardware. The implementation of the controller may be on a non-volatile storage medium, a digital or other storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals which may interact with a programmable computer system such that the corresponding method of operating a heat pump is performed. In general, the invention thus also encompasses a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method when the computer program product runs on a computer. In other words, the invention can thus also be realized as a computer program with a program code for carrying out the method when the computer program runs on a computer. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Rotor 10 rotor
1 1 oberer Permanentmagnet 1 1 upper permanent magnet
12 Permanentmagnetbereich 12 permanent magnet area
13 unterer Permanentmagnet 13 lower permanent magnet
15 weiterer Permanentmagnet 15 additional permanent magnet
20 Stator 20 stator
20a Spulenträger 20a coil carrier
20b Polfuß 20b pole foot
20c Polfuß-Stirnseite 20c pole foot front
20d Spulenwickelraum 20d coil winding space
20e Symmetrieachse des Stators/Rotors 20e symmetry axis of the stator / rotor
21 oberer Abschnitt des Polfußes21 upper section of the pole foot
22 Spule 22 coil
23 unterer Abschnitt des Polfußes 23 lower section of the pole foot
24 Nut 24 groove
25 weiterer Abschnitt des Polfußes 25 further section of the pole foot
30 Motorspalt 30 motor gap
40 Rückschlusselement 40 return element
50 Bandage 50 bandage
80 Anschlussleitungen 80 connecting cables
105 zu bewegendes Element/Radialrad 105 element to be moved / radial wheel
105a obere Seite 105a upper side
105b untere Seite 105b lower side
1 10 Motorgehäuse 1 10 motor housing
180 Führungsbauelement 180 guide component
250 Axialrichtung 250 axial direction
260 Radialrichtung 260 radial direction
270 Radialerfassungseinrichtung 270 Radial detection device
271 Erfassungsleitung 271 detection line
272 Steuerleitung 272 control line
273 Aktorleitung 273 actuator line
280 Radial-Steuerung/Regelungseinrichti 280 Radial Control Unit
300 Verdampfer 300 evaporators
302 Verdampferzulauf
304 Verdampferablauf302 evaporator feed 304 Evaporator drain
306 Tropfenabscheider306 droplet separator
400 Kompressor400 compressor
410 Leitraum 410 Leitraum
500 Kondensierer 500 condensers
510 Kondensationszone510 condensation zone
512 Verflüssigerzulauf512 condenser feed
514 Verflüssigerabiauf514 liquefier subscription
516 Verflüssigerverteiler516 condenser distributor
600 Steuerung 600 control
602 Statorblock 602 stator block
603 Dichtungsring
603 sealing ring
Claims
Patentansprüche claims
1. Scheibenläufermotor, mit folgenden Merkmalen: einem Rotor (10) mit einem Permanentmagnetbereich (12); einem Stator (20) mit einem Spulenträger (20a), der eine Mehrzahl von Polfüßen (20b) aufweist, wobei um jeden Polfuß (20b) eine Spule (22) gewickelt ist, und wobei jeder Polfuß einen Stirnbereich (20c) hat, der über einen Motorspalt (30) dem Permanentmagnetbereich (12) gegenüberliegt, wobei in einem Polfuß (20b) eine Nut (24) angebracht ist, die den Polfuß (20b) in einen ersten Abschnitt (21 ) und in einen zweiten Abschnitt (23) unterteilt, wobei der Permanentmagnetbereich (12) einen ersten Permanentmagnet (1 1 ) und einen von dem ersten Permanentmagneten (1 1 ) separaten zweiten Permanentmagnet (13) aufweist, die so zueinander angeordnet sind, dass bei einer Betriebsposition des Rotors der erste Permanentmagnet dem ersten Abschnitt des Polfußes (20b) gegenüberliegt und der zweite Permanentmagnet dem zweiten Abschnitt des Polfußes (20b) gegenüberliegt. A pancake motor, comprising: a rotor (10) having a permanent magnet region (12); a stator (20) having a bobbin (20a) having a plurality of pole feet (20b), a bobbin (22) being wound around each pole leg (20b), and each pole leg having an end portion (20c) over a motor gap (30) facing the permanent magnet region (12), wherein in a pole leg (20b) a groove (24) is mounted which divides the pole leg (20b) into a first section (21) and a second section (23), wherein the permanent magnet region (12) has a first permanent magnet (1 1) and a second permanent magnet (13) separate from the first permanent magnet (1 1), which are arranged relative to one another such that, in an operating position of the rotor, the first permanent magnet corresponds to the first section of the first permanent magnet Polfußes (20b) is opposite and the second permanent magnet opposite the second portion of the Polfußes (20b).
2. Scheibenläufer nach Anspruch 1 , bei dem der erste Permanentmagnet (1 1 ) und der zweite Permanentmagnet (13) identisch gepolt sind, so dass entweder ein Südpol des ersten Permanentmagneten (1 1 ) und ein Südpol des zweiten Permanentmagneten ( 13) zu dem Motorspalt (30) hin gerichtet sind, oder dass ein Nordpol des ersten Permanentmagneten (1 1 ) und ein Nordpol des zweiten Permanentmagneten (13) zu dem Motorspalt (30) hin gerichtet sind. 2. pancake according to claim 1, wherein the first permanent magnet (1 1) and the second permanent magnet (13) are poled identically, so that either a south pole of the first permanent magnet (1 1) and a south pole of the second permanent magnet (13) to the Motor pole (30) are directed towards or that a north pole of the first permanent magnet (1 1) and a north pole of the second permanent magnet (13) are directed towards the motor gap (30).
3. Scheibenläufer nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Spulenträger (20) wenigstens vier Polfüße (20b) aufweist, die symmetrisch zu einer Symmetrieachse (20e) des Stators (20) angeordnet sind, die identisch zu der Achse des Rotors oder parallel ist, und
wobei die Nut (24) in jedem Polfuß (20b) angeordnet ist, so dass jede Nut (24) in einem Polfuß (20b) auf einer Umfangslinie des Stators angeordnet ist, die zu einer ersten Kante oder einer zweiten Kante des Spulenträgers (20a) parallel ist. 3. A pancake according to claim 1 or 2, wherein the bobbin (20) has at least four pole feet (20b) which are arranged symmetrically to an axis of symmetry (20e) of the stator (20) which is identical to the axis of the rotor or parallel , and wherein the groove (24) is disposed in each pole leg (20b) such that each groove (24) is disposed in a pole leg (20b) on a circumferential line of the stator which faces a first edge or a second edge of the spool carrier (20a). is parallel.
Scheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stator (20) 2 N Polfüße 20b hat, wobei N > 2 ist, und bei dem der Permanentmagnetbereich (12) des Rotors wenigstens N Permanentmagnetabschnitte oder höchstens 2 N Permanentmagnetabschnitte aufweist, wobei jeder Permanentmagnetabschnitt sowohl einen ersten Permanentmagneten (1 1 ) als auch einen zweiten Permanentmagneten (13) aufweist, wobei die Permanentmagnete in einem Permanentmagnetabschnitt gleich polarisiert sind. A pancake according to any one of the preceding claims, wherein the stator (20) has 2 N pole feet 20b, where N> 2, and wherein the permanent magnet region (12) of the rotor has at least N permanent magnet sections or at most 2N permanent magnet sections, each permanent magnet section both a first permanent magnet (1 1) and a second permanent magnet (13), wherein the permanent magnets are equally polarized in a permanent magnet section.
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Permanentmagnete in zwei zueinander benachbarten Permanentmagnetabschnitten entgegengesetzt polarisiert sind. Pancake motor according to one of the preceding claims, in which the permanent magnets are oppositely polarized in two mutually adjacent permanent magnet sections.
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nut (24) mindestens eine Tiefe hat, die größer ist als der Motorspalt (30). A pancake motor according to any one of the preceding claims, wherein the groove (24) has at least a depth which is greater than the motor gap (30).
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nut (24) eine Höhe und eine Tiefe hat, wobei die Höhe größer als die Tiefe ist. A pancake motor according to any one of the preceding claims, wherein the groove (24) has a height and a depth, the height being greater than the depth.
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nut (24) eine Tiefe hat, die größer oder gleich 0,35 mm ist und eine Höhe hat, die größer oder gleich 0,35 mm ist.
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Durchmesser des Rotors (10) größer als eine Höhe des Poifußes (20b) oder des Permanentmagnetbereichs (12) ist. A pancake motor according to any one of the preceding claims, wherein the groove (24) has a depth greater than or equal to 0.35 mm and a height greater than or equal to 0.35 mm. A pancake motor according to any one of the preceding claims, wherein a diameter of the rotor (10) is greater than a height of the pole leg (20b) or the permanent magnet region (12).
Scheibenläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Durchmesser des Rotors größer als die doppelte Höhe des Polfußes (20b) oder des Permanentmagnetbereichs (12) ist. A pancake motor according to any one of claims 1 to 9, wherein the diameter of the rotor is greater than twice the height of the pole leg (20b) or the permanent magnet region (12).
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der als Außenläufer ausgebildet ist, wobei der Stator (20) innerhalb des Rotors (10) angeordnet ist, so dass sich die Polfüße (20b) mit den Nuten (24) außen an dem Stator (20) erstrecken und die Permanentmagnete des Permanentmagnetbereichs an einer Innenwand des Rotors angebracht sind. A pancake motor according to any one of the preceding claims, formed as an external rotor, wherein the stator (20) is disposed within the rotor (10) such that the pole feet (20b) with the grooves (24) extend outwardly of the stator (20) and the permanent magnets of the permanent magnet portion are attached to an inner wall of the rotor.
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Polfuß (20b) zusätzlich eine weitere Nut (24) aufweist, die den zweiten Abschnitt in zwei weitere Abschnitte (23, 25) unterteilt, wobei der zweite Permanentmagnet einem weiteren Abschnitt (23) gegenüberliegt und wobei ein weiterer Permanentmagnet ( 15) einem anderen weiteren Abschnitt (25) gegenüberliegt, wobei der erste Permanentmagnet (1 1 ), der zweite Permanentmagnet (13) und der weitere Permanentmagnet ( 15) identisch polarisiert sind. The pancake motor according to one of the preceding claims, wherein the pole leg (20b) additionally has a further groove (24) which divides the second section into two further sections (23, 25), the second permanent magnet facing a further section (23) and wherein a further permanent magnet (15) opposite to another further portion (25), wherein the first permanent magnet (1 1), the second permanent magnet (13) and the further permanent magnet (15) are polarized identically.
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stator (20) so ausgebildet ist, dass eine einzige Nut (24) im Wesentlichen mittig bezüglich einer Höhe des Polfußes an jedem Polfuß (20b) ausgebildet ist, so dass eine Höhe des ersten Abschnitts (21 ) des Polfußes im Wesentlichen gleich einer Höhe des zweiten Abschnitts (23) des Polfußes ist, oder dass zwei Nuten (24) so bezüglich der Höhe des Polfußes ausgebildet sind, dass die erste Nut bei im Wesentlichen 1/3 der Höhe des Polfußes und die zweite Nut bei im Wesentlichen 2/3 der Höhe des Polfußes angeordnet ist.
14. Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rotor (10) radial bezüglich einer Drehachse (20e) des Rotors (10) aktiv magnetgelagert ist (270, 280). A pancake motor according to any one of the preceding claims, wherein the stator (20) is formed so that a single groove (24) is formed substantially centrally with respect to a height of the pole leg at each pole leg (20b) such that a height of the first portion (20) 21) of the pole leg is substantially equal to a height of the second portion (23) of the pole leg, or that two grooves (24) are formed with respect to the height of the pole leg, that the first groove at substantially 1/3 of the height of the pole leg and the second groove is arranged at substantially 2/3 of the height of the pole foot. 14. Disc rotor motor according to one of the preceding claims, wherein the rotor (10) is radially magnetically active with respect to a rotational axis (20e) of the rotor (10) (270, 280).
15. Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rotor (10) axial bezüglich einer Drehachse (20e) des Rotors (10) magnetisch passiv gelagert ist. 15. pancake motor according to one of the preceding claims, wherein the rotor (10) axially with respect to a rotational axis (20e) of the rotor (10) is mounted magnetically passive.
16. Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rotor (10) an einem Innenbereich Permanentmagneten (1 1 , 13) aufweist, wobei ferner ein ringförmiges magnetisches Rückschlusselement (40) den Permanentmagnetbereich umgibt, so dass die Permanentmagnete in dem Permanentmagnetbereich zwischen dem Rückschlusselement (40) und dem Motorspalt (30) angeordnet sind. 16. A pancake motor according to one of the preceding claims, wherein the rotor (10) at an inner region permanent magnets (1 1, 13), further wherein an annular magnetic return element (40) surrounds the permanent magnet region, so that the permanent magnets in the permanent magnet region between the Return element (40) and the motor gap (30) are arranged.
17. Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ferner an einem ringförmigen Rückschlusselement (40) eine Bandage (50) auf einer Seite des Rückschlusselements (40) angebracht ist, die von dem Permanentmagnetbereich (12) abgewandt ist. A pancake motor according to any one of the preceding claims, further comprising a bandage (50) attached to an annular return element (40) on a side of the return element (40) remote from the permanent magnet region (12).
18. Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rotor mit einem zu bewegenden Element einstückig ausgebildet oder verbunden ist, wobei das zu bewegende Element (105) ein Radialrad mit Schaufeln ist, wobei die Schaufeln ausgebildet sind, um bei einer Drehung des Radialrads Gas von einem Gebiet mit niedrigerem Druck in ein Gebiet mit einem höheren Druck zu fördern. A pancake motor according to any one of the preceding claims, wherein the rotor is integrally formed or connected to a member to be moved, wherein the member (105) to be moved is a radial wheel with vanes, the vanes being configured to rotate upon rotation of the radial wheel Promote gas from a lower pressure area to a higher pressure area.
19. Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
der so ausgebildet ist, dass der Motorspalt (30) kleiner als 1 ,5 mm ist, oder bei dem ein Durchmesser des Stators (20) zwischen 3 cm und 7 cm ist, oder bei dem eine Höhe des Stators (20) kleiner als 4 cm ist, oder der ausgebildet ist, um bei einer Drehzahl größer als 50.000 U/min zu laufen. 19. pancake motor according to one of the preceding claims, is formed so that the motor gap (30) is smaller than 1, 5 mm, or in which a diameter of the stator (20) between 3 cm and 7 cm, or in which a height of the stator (20) is less than 4 cm is or is designed to run at a speed greater than 50,000 rpm.
Scheibenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der Betriebsposition des Rotors der erste Permanentmagnet dem ersten Abschnitt des Polfußes (20b) gegenüberliegt und der zweite Permanentmagnet dem zweiten Abschnitt des Polfußes (20b) gegenüberliegt, wobei die Nut (24) einem Bereich zwischen dem ersten Permanentmagnet und dem zweiten Permanentmagnet über den Motorspalt direkt gegenüberliegt, oder wobei die Nut (24) auf der selben Höhe wie der Bereich zwischen dem ersten Permanentmagnet und dem zweiten Permanentmagnet angeordnet ist. A pancake motor according to any one of the preceding claims, wherein in the operating position of the rotor, the first permanent magnet is opposed to the first portion of the pole leg (20b) and the second permanent magnet is opposite the second portion of the pole leg (20b), the groove (24) being in a region between the first permanent magnet and the second permanent magnet over the motor gap directly opposite, or wherein the groove (24) is arranged at the same height as the region between the first permanent magnet and the second permanent magnet.
Wärmepumpe mit folgenden Merkmalen: einem Verdampfer (300), einem Kompressor (400), einem Verflüssiger (500), wobei der Kompressor (400) einen Scheibenläufermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist. A heat pump comprising: an evaporator (300), a compressor (400), a condenser (500), said compressor (400) comprising a pancake motor according to any one of claims 1 to 20.
Wärmepumpe nach Anspruch 21 , bei der ein zu bewegendes Element (105), mit dem der Rotor (10) des Scheibenläufermotors verbunden ist, ein Schaufelrad ist, wobei ein Ansaugbereich des Verdampfers (300) mit einem Führungsbauelement (180) verbunden ist, so dass bei einem Betrieb des Scheibenläufermotors verdampfte Arbeitsflüssigkeit angesaugt wird, wobei in einem Betrieb der Wärmepumpe ein Quelldruck in dem Ansaug des Verdampfers (300) vorhanden ist,
wobei an einem Förderende des Radialrads ein Druck vorhanden ist, der höher als der Quelldruck ist, und wobei in dem Verfiüssiger ein Verflüssigerdruck ist, der größer als der Quelldruck ist und größer oder gleich dem Druck am Förderende des Radialrads ist. A heat pump according to claim 21, wherein a moving member (105) to which the rotor (10) of the pancake motor is connected is a paddle wheel, and a suction portion of the evaporator (300) is connected to a guide member (180) so that working fluid vaporized during operation of the pancake motor is sucked in, wherein in an operation of the heat pump a swelling pressure is present in the suction of the vaporizer (300), wherein a pressure greater than the swelling pressure is present at a delivery end of the radial impeller, and wherein in the volumizer there is a condenser pressure that is greater than the swelling pressure and greater than or equal to the pressure at the delivery end of the radial impeller.
Verfahren zum Herstellen eines Scheibenläufermotors mit einem Rotor mit einem Permanentmagnetbereich (12) und einem Stator (20) mit einem Spulenträger (20a), der eine Mehrzahl von Polfüßen (20b) aufweist, wobei um jeden Polfuß (20b) eine Spule (22) gewickelt ist, und wobei jeder Polfuß (20b) einen Stirnbereich (20c) hat, der über einen Motorspalt (30) dem Permanentmagnetbereich (12) gegenüber anzuordnen ist, mit folgenden Schritten: A method of manufacturing a pancake motor having a rotor having a permanent magnet region (12) and a stator (20) with a coil support (20a) having a plurality of pole feet (20b), with a coil (22) wound around each pole leg (20b) and wherein each pole leg (20b) has an end region (20c) which is to be arranged opposite the permanent magnet region (12) via a motor gap (30), with the following steps:
Anbringen einer Nut (24) in einem Polfuß (20b), die den Polfuß (20b) in einen ersten Abschnitt (21 ) und einen zweiten Abschnitt (23) unterteilt; und Attaching a groove (24) in a pole leg (20b) dividing the pole leg (20b) into a first portion (21) and a second portion (23); and
Anordnen eines ersten Permanentmagneten (1 1 ) und eines von dem ersten Permanentmagnet (1 1 ) separaten zweiten Permanentmagnet (13) so, dass bei einer Betriebsposition des Rotors (10) der erste Permanentmagnet (1 1 ) dem ersten Abschnitt des Polfußes (20b) gegenüberliegt und der zweite Permanentmagnet (13) dem zweiten Abschnitt (23) des Polfußes (20b) gegenüberliegt.
Arranging a first permanent magnet (1 1) and a second permanent magnet (13) separate from the first permanent magnet (1) such that, in an operating position of the rotor (10), the first permanent magnet (1 1) matches the first section of the pole leg (20b) is opposite and the second permanent magnet (13) opposite to the second portion (23) of the Polfußes (20b).
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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: 17805203 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17805203 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |