WO2019154891A1 - Maschinenaggregat, elektrische maschine und fahrzeug - Google Patents

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WO2019154891A1
WO2019154891A1 PCT/EP2019/052966 EP2019052966W WO2019154891A1 WO 2019154891 A1 WO2019154891 A1 WO 2019154891A1 EP 2019052966 W EP2019052966 W EP 2019052966W WO 2019154891 A1 WO2019154891 A1 WO 2019154891A1
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electric
electrical
rotors
stators
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Behnam Houshmand
Christian Loesch
Andreas REEH
Markus SONS
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • Machine aggregate Electric machine and vehicle
  • the invention relates to a machine assembly, an electrical cal machine and a vehicle, in particular an electrical cal and / or hybrid-electric aircraft.
  • Electric aircraft require electrical machines with a high ratio of drive power to ground (mass-related power density). In addition, such vehicles sometimes require drive power of several 100 kW up to the megawatt range.
  • the electrical machine assembly comprises a plurality of electrical machines, in which rotors of the electric machine and preferably also stators of the electric machine are mechanically coupled together.
  • the electrical power of the machine unit Due to the mechanical coupling of the plurality of electrical machines results in the electrical power of the machine unit as a sum of the electrical power of the individual electric machines of the machine unit. Erfindungsge- measure, the development costs for high performance classes can be significantly reduced, since the electrical Ma machines of the machine unit according to the invention for the provision of the desired performance can be easily coupled mechanically mitei nander.
  • an electrical connection of the electrical machines rule is dispensable and in particular not provided.
  • the machine unit according to the invention is designed to be particularly reliable and fail-safe.
  • the presence of a plurality of electrical machines means a redundant te training of the machine unit according to the invention, so that in case of failure of an electric machine, the at least one other or the other electrical machines of the machine unit afford its functionality guaranteed.
  • the electrical machines are preferably permanent magnet excited machines, in particular motors and / or generators.
  • Advantageously permanent magnet excited machines on a sufficiently high mass related power density, so that the machine unit according to the invention Ma advantageous for power and mass critical applications is approachable, in particular for electric vehicles such as preferably hybrid-electric aircraft.
  • the rotors and preferably also the stators are expedient serially gekop pelt.
  • the rotors and / or stators can be particularly easily coupled together.
  • the rotors can be arranged with one another as or with or on a common shaft.
  • the coupled rotors can be handled in one piece, i. in one piece, and in particular with or on one or as a one-piece shaft, i. one-piece / n wave, trained.
  • the passive mass can be sufficiently low hal th.
  • the invention Ma machine aggregate is compact formable, since one or more measurements from, in particular the diameter of the inventive Shen machine aggregate compared with individual electrical machines of the machine unit does not necessarily have to be made larger.
  • the machine aggregate according to the invention is so compact formable that the machine nenaggregat takes place in a nacelle of an electric or hybrid electric aircraft.
  • the Roto ren are preferably each surrounded by the stator and / or guided respectively through the stator.
  • the operating speed is preferably at least 1000 revolutions per minute. gen / minute and / or at most 3000 revolutions / minute.
  • special with the latter parameters of this continuation of the invention is a maintenance-prone transmission with schellcardendem drive dispensable.
  • the Roto ren are positively positive and / or non-positive, in particular by means of clamping connections, coupled together and / or the stators are positively and / or non-positively, in particular by means of clamping connections, coupled together.
  • the rotors and / or stators of electrical machines rule similar clamping modules together mecha nisch.
  • the electric machines have an operating power of at least 30 kilowatts, preferably at least 100 kilohertz, and / or at most 2 megawatts, preferably at most 1 megawatt.
  • the electric machines can be a machine aggregate with an operating power of at least 100 kW, preferably at least 400 kW and particularly useful at least 2 megawatts or even 10 megawatts easily realize.
  • the electric machine according to the invention is used in particular for the construction of a machine unit as described above.
  • the machine according to the invention comprises a housing for a respective rotor and / or stator of the electric machine, wherein the housing has in each case a first and a second mechanical cal connecting element, wherein first and second mechanical connecting element correspond with each other.
  • first and second connecting element are arranged on ei nander opposite sides of the housing.
  • the housing of the electrical machines to each other, at least in terms of the connecting elements, identical formable.
  • the first connecting element of a machine with the second connecting element of a be adjacent machine and the respective second dacasele- menteiner machine are connected to the first connecting element of an adjacent machine, so that the machines are connectable to a machine unit according to the invention.
  • the first and second connecting elements are designed as clamping connection elements, so that the housings of the electrical machines can be connected to one another in series in the manner of identical clamping modules.
  • a connecting element in the sense of this application is not necessary as an additional element, which is arranged separately on the housing must be formed, but the connecting element may also be formed with the housing itself or with a part of the housing itself.
  • the vehicle according to the invention is in particular an electrical ⁇ ULTRASONIC and / or hybrid-electric aircraft.
  • the Invention ⁇ contemporary vehicle has a machine unit as previously ⁇ be written and / or at least one electric machine, before ⁇ preferably a plurality of electrical machines, as previously be written on.
  • the vehicle according to the invention comprises a driver having such a machine unit or such an electrical machine or a plurality sol ⁇ cher electrical machines.
  • FIG. 1 shows an inventive electric aircraft with egg ⁇ nem electric motor assembly according to the invention schematically ⁇ table in a perspective view
  • FIG. 2 electric motor assembly according to the invention of the airplane ⁇ zeugs like.
  • Fig. 1 schematically in a perspektivi rule representation as well
  • Fig. 3 like the electric motor unit according to the invention.
  • the illustrated in Fig. 1 inventive electric flight tool 10 has a drive 15 with an electric motor assembly 20 according to the invention.
  • the electric motor assembly 20 is modular as described below:
  • the electric motor assembly 20 is composed of several, in dargestell th case six, inventive electric motors 30 together, which are formed in a conventional manner with an inner half of a stator 40 about an axis A rotatably guided rotor 50.
  • both the stators 40 and the rotors 50 are mechanically coupled to each other. To be in the axial direction, around which the rotors 50 are rotatably arranged, the rotors 50 together and the
  • Stators 40 mechanically connected to each other by means of clamping connections.
  • the clamping connections (not explicitly shown in FIG. 2) are each formed with abutting axial ends of housings 55 of the rotors 50 and housings 56 of the stators 40, the axial ends corresponding in shape to one another.
  • the individual stators 40 and rotors 50 are of a similar design and may be connected to one another in any desired number
  • a rotor assembly 150 is formed, which has a substantially cylindrical shape and thus forms an integrally manageable shaft of Motorag gregats 20. Accordingly, from the individual
  • Stators 40 formed as a result of their mechanical connection with each other a stator 140 of the motor unit, which has a substantially tubular, cylinder jacket Ge Stalt.
  • the rotor assembly 150 may thus rotate about the axis A within the surrounding stator assembly 140.
  • the rotors 50 and the stators 40 are not by means of clamping connections, but mechanically connected to each other in another way, such as by means of snap-in connections or by means of positive or cohesive connections.
  • Statoraggregat 140 and rotor assembly 150 are only with means of mechanical connection of the individual stators 40 and Ro tors 50 coupled together.
  • a direct electrical connection of the stators Ver 40 together or the rotors 50 with each other is not provided according to the invention.
  • Electrically, the individual rotors 50 and the respective surrounding stators 40 are each individual electric motors 60.
  • the output side of the electric motor assembly 20 is mechanically coupled by means of mechanically coupled as a rotor assembly 150 Ro gates 50.
  • the electrical input side of the electric motor assembly 20 is fed from a common electrical source. That's how it works
  • Electric motor unit 20 as a single motor, which is composed of the individual electric motors 60 in series.
  • the Elektromotorag gregat 20 is designed for an operating speed of 2250 revolutions per minute.
  • the individual electric motors 60 are formed in the illustrated embodiment for a power of 250 kW. In this way, the electric motor unit 20 is designed for a power of 1.5 MW. In further, not specifically illustrated embodiments, the electric motors 60 are formed for other parameters instead of the above dargestell th parameters.
  • the electric aircraft 10 has a nacelle, in which the electric motor assembly 20 is arranged.
  • the electric motor assembly 20 instead of the electric motor assembly 20 is a Generatoraggre gat available.
  • individual generators instead of individual electric motors 60, individual generators are mechanically coupled to each other.

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Abstract

Das Maschinenaggregat umfasst eine Mehrzahl elektrischer Maschinen (60), bei welcher Rotoren (50) und/oder Statoren (40) der elektrischen Maschinen (60) mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die elektrische Maschine dient insbesondere zum Aufbau eines solchen Maschinenaggregats (20) und umfasst ein Gehäuse (55, 56) für Rotor (50) und/oder Stator (40), wobei das Gehäuse (55, 56) jeweils einen ersten und einen zweiten mechanischen Verbindungselement aufweist, wobei erster und zweiter mechanischer Verbindungselement miteinander korrespondieren. Das Fahrzeug ist insbesondere ein elektrisches und/oder hybrid-elektrisches Flugzeug (10). Das Fahrzeug weist ein solches Maschinenaggregat (20) und/oder mindestens eine elektrische solche Maschine (60) auf, insbesondere einen Antrieb (15) mit dem Maschinenaggregat (20) oder der elektrischen Maschine (60).

Description

Beschreibung
Maschinenaggregat, elektrische Maschine und Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Maschinenaggregat, eine elektri sche Maschine sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein elektri sches und/oder hybrid-elektrisches Flugzeug.
Elektrische Antriebe von Fahrzeugen wie etwa hybrid
elektrischen Flugzeugen erfordern elektrische Maschinen mit einem hohen Verhältnis von Antriebsleistung zu Masse (masse bezogene Leistungsdichte) . Zudem erfordern solche Fahrzeuge bisweilen Antriebsleistungen von mehreren 100 kW bis hin zum Megawattbereich .
Die derzeit größte Leistungsdichte für elektrische Antriebe weisen permanenterregte Motoren auf, wobei Leistungen zwi schen 10 kW und 1 MW erzielt werden können.
Allerdings erscheint es schwierig, die Leistungsdichte oder die absolute Leistung von permanentmagneterregten Motoren oder Generatoren weiter zu erhöhen.
Ferner bedingt insbesondere bei elektrisch oder hybrid elektrisch angetriebenen Flugzeugen der erforderliche Leicht bau strukturdynamische Beschränkungen. Zusätzlich bestehen hohe Anforderungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit von elektrischen Antrieben von Fahrzeugen, insbesondere in der Luftfahrt, sowie hohe Anforderungen hinsichtlich einer zu er reichenden Kompaktheit.
Diese Anforderungen sind im Einzelfall schwierig zu erfüllen, zumal permanentmagneterregte Motoren regelmäßig individuell auf eine spezifische Anwendung und Leistungsklasse hin entwi ckelt werden müssen, sodass neue Anwendungszwecke meist viele Entwicklungsressourcen binden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Maschinenaggregat be reitzustellen, welches insbesondere für einen elektrischen oder hybrid-elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs wie vorzugs weise eines Luftfahrzeugs herangezogen werden kann. Insbeson dere sollen mit dem erfindungsgemäßen Maschinenaggregat eine ressourcenarme Entwicklung für neue Spezifikationen sowie ei ne hohe absolute Leistung und eine hohe Leistungsdichte er zielbar sein.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschi ne zu schaffen, mit welcher ein solches Maschinenaggregat re alisiert werden kann. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fahrzeug, insbesondere ein elektrisches und/oder hybrid-elektrisches Flugzeug, zu schaffen, welches verbessert elektrisch antreibbar ist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Maschinenaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, mit einer elekt rischen Maschine mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Fahrzeug mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
Das erfindungsgemäße elektrische Maschinenaggregat umfasst eine Mehrzahl elektrischer Maschinen, bei welcher Rotoren der elektrischen Maschine und vorzugsweise auch Statoren der elektrischen Maschine mechanisch miteinander gekoppelt sind. Im Rahmen dieser Anmeldung bedeutet dies, dass entweder die Rotoren der elektrischen Maschinen miteinander mechanisch ge koppelt sind oder dass die Rotoren der elektrischen Maschinen miteinander gekoppelt sind und die Statoren der elektrischen Maschinen miteinander mechanisch gekoppelt sind.
Aufgrund der mechanischen Kopplung der Mehrzahl elektrischer Maschinen ergibt sich die elektrische Leistung des Maschinen aggregats als Summe der elektrischen Leistungen der einzelnen elektrischen Maschinen des Maschinenaggregats. Erfindungsge- maß lassen sich die Entwicklungskosten für hohe Leistungs klassen erheblich reduzieren, da sich die elektrischen Ma schinen des erfindungsgemäßen Maschinenaggregats zur Bereit stellung der angestrebten Leistung einfach mechanisch mitei nander koppeln lassen. Zweckmäßigerweise sind die elektri schen Maschinen des erfindungsgemäßen Maschinenaggregats ei nander gleichartig, vorzugsweise mit gleichen elektrischen Kenngrößen und idealerweise einander identisch, ausgebildet. Entsprechend kann die angestrebte Leistung einfach durch Mul tiplikation der Einzelleistung einer elektrischen Maschine des Maschinenaggregats erhalten werden, sodass lediglich die entsprechende Anzahl elektrischer Maschinen im erfindungsge mäßen Maschinenaggregat vorhanden sein muss. Folglich ist die Entwicklung erfindungsgemäßer Maschinenaggregate ohne nen nenswerten Zeit- und Ressourcenaufwand möglich.
Erfindungsgemäß ist eine elektrische Verbindung der elektri schen Maschinen miteinander entbehrlich und insbesondere nicht vorgesehen.
Zudem ist das erfindungsgemäße Maschinenaggregat besonders zuverlässig und ausfallsicher ausgebildet. Das Vorhandensein einer Mehrzahl elektrischer Maschinen bedeutet eine redundan te Ausbildung des erfindungsgemäßen Maschinenaggregats, so dass bei einem Ausfall einer elektrischen Maschine die zumin dest eine weitere oder die weiteren elektrischen Maschinen des Maschinenaggregats dessen Funktionstüchtigkeit gewähr leisten. Insbesondere ist es mittels des erfindungsgemäßen Maschinenaggregats nicht erforderlich, mehrere elektrische Maschinen zusätzlich separat in der Systemarchitektur etwa eines elektrischen Fahrzeugs wie insbesondere eines Flugzeugs vorzusehen, sodass die Gesamtmasse der Systemarchitektur, et wa eines Antriebs des elektrischen Fahrzeugs, gering gehalten werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Maschinenaggregat sind die elektri schen Maschinen bevorzugt permanentmagneterregte Maschinen, insbesondere Motoren und/oder Generatoren. Vorteilhaft weisen permanentmagneterregte Maschinen eine hinreichend hohe masse bezogene Leistungsdichte auf, sodass das erfindungsgemäße Ma schinenaggregat vorteilhaft für leistungs- und massekritische Anwendungen heranziehbar ist, insbesondere für elektrische Fahrzeuge wie vorzugsweise hybridelektrische Flugzeuge.
Bei dem erfindungsgemäßen Maschinenaggregat sind die Rotoren und vorzugsweise auch die Statoren zweckmäßig seriell gekop pelt. Auf diese Weise können die Rotoren und/oder Statoren besonders einfach miteinander gekoppelt sein. Insbesondere können die Rotoren im Falle ihrer seriellen Kopplung mitei nander als oder mit oder an einer gemeinsamen Welle angeord net sein.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ma schinenaggregats sind die gekoppelten Rotoren einstückig handhabbar, d.h. einteilig handhabbar, und insbesondere mit einer oder an einer oder als eine einstückige/n Welle, d.h. einteilige/n Welle, ausgebildet. In dieser Weiterbildung der Erfindung lässt sich die Passivmasse hinreichend gering hal ten. Vorteilhaft kann das dynamische Verhalten der
einstückigen Welle in einem praxistauglichen Bereich gehalten werden. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Ma schinenaggregat kompakt ausbildbar, da eine oder mehrere Ab messungen, insbesondere der Durchmesser, des erfindungsgemä ßen Maschinenaggregats verglichen mit einzelnen elektrischen Maschinen des Maschinenaggregats nicht notwendig größer aus gebildet sein müssen. Idealerweise ist das erfindungsgemäße Maschinenaggregat derart kompakt ausbildbar, dass das Maschi nenaggregat in einer Nacelle eines elektrischen oder hybrid elektrischen Flugzeugs Platz findet.
Bei dem Maschinenaggregat gemäß der Erfindung sind die Roto ren vorzugsweise jeweils vom Stator umgeben und/oder jeweils durch den Stator hindurch geführt.
Vorzugsweise beträgt bei dem erfindungsgemäßen Maschinenag gregat die Betriebsdrehzahl mindestens 1000 Umdrehun- gen/Minute und/oder höchstens 3000 Umdrehungen/Minute. Insbe sondere mit den letztgenannten Parametern dieser Weiterbil dung der Erfindung ist ein wartungsanfälliges Getriebe mit schelldrehendem Antrieb verzichtbar.
Bei dem Maschinenaggregat gemäß der Erfindung sind die Roto ren zweckmäßig form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere mittels Klemmverbindungen, miteinander gekoppelt und/oder die Statoren sind form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere mittels Klemmverbindungen, miteinander gekoppelt. Auf diese Weise lassen sich die Rotoren und/oder Statoren der elektri schen Maschinen ähnlich Klemmbausteinen miteinander mecha nisch zusammenfügen.
Vorzugsweiseweise weisen bei dem erfindungsgemäßen Maschinen aggregat die elektrischen Maschinen eine Betriebsleistung von jeweils mindestens 30 Kilowatt, bevorzugt mindestens 100 Ki lowatt, und/oder höchstens 2 Megawatt, bevorzugt höchstens 1 Megawatt, auf. Mit solchen elektrischen Maschinen lässt sich ein Maschinenaggregat mit einer Betriebsleistung von mindes tens 100 kW, vorzugsweise mindestens 400 kW und besonders zweckmäßig mindestens 2 Megawatt oder sogar 10 Megawatt leicht realisieren.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine dient insbesondere zum Aufbau eines Maschinenaggregats wie zuvor beschrieben.
Die erfindungsgemäße Maschine weist ein Gehäuse für jeweils einen Rotor und/oder Stator der elektrischen Maschine auf, wobei das Gehäuse jeweils ein erstes und ein zweites mechani sches Verbindungselement aufweist, wobei erstes und zweites mechanisches Verbindungselement miteinander korrespondieren. Zweckmäßig sind erstes und zweites Verbindungselement an ei nander abgewandten Seiten des Gehäuses angeordnet. Auf diese Weise sind die Gehäuse der elektrischen Maschinen zueinander, zumindest hinsichtlich der Verbindungselemente, identisch ausbildbar. Somit können jeweils das erste Verbindungselement einer Maschine mit dem zweiten Verbindungselement einer be nachbarten Maschine sowie das jeweils zweite Verbindungsele- menteiner Maschine mit dem ersten Verbindungselement einer benachbarten Maschine verbunden werden, sodass die Maschinen zu einem erfindungsgemäßen Maschinenaggregat verbindbar sind. Idealerweise sind erstes und zweites Verbindungselement als Klemmverbindungselement ausgebildet, sodass die Gehäuse der elektrischen Maschinen in der Art identischer Klemmbausteine seriell miteinander verbindbar sind.
Es versteht sich, das ein Verbindungselement im Sinne dieser Anmeldung nicht notwendig als zusätzliches Element, welches separat an dem Gehäuse angeordnet ist, ausgebildet sein muss, sondern das Verbindungselement kann auch mit dem Gehäuse selbst oder mit einem Teil des Gehäuses selbst gebildet sein.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist insbesondere ein elektri¬ sches und/oder hybrid-elektrisches Flugzeug. Das erfindungs¬ gemäße Fahrzeug weist ein Maschinenaggregat wie zuvor be¬ schrieben und/oder mindestens eine elektrische Maschine, vor¬ zugsweise eine Mehrzahl elektrischer Maschinen, wie zuvor be schrieben auf. Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Fahrzeug einen Antrieb, welcher ein solches Maschinenaggregat oder eine solche elektrische Maschine oder eine Mehrzahl sol¬ cher elektrischer Maschinen aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes elektrisches Flugzeug mit ei¬ nem erfindungsgemäßen Elektromotoraggregat schema¬ tisch in einer perspektivischen Darstellung,
Fig . 2 das erfindungsgemäße Elektromotoraggregat des Flug¬ zeugs gern. Fig. 1 schematisch in einer perspektivi schen Darstellung sowie Fig. 3 das erfindungsgemäße Elektromotoraggregat gern. Fig.
2 schematisch im Längsschnitt.
Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße elektrische Flug zeug 10 weist einen Antrieb 15 mit einem erfindungsgemäßen Elektromotoraggregat 20 auf. Das Elektromotoraggregat 20 ist modular aufgebaut wie nachfolgend beschrieben:
Das Elektromotoraggregat 20 ist aus mehreren, im dargestell ten Fall sechs, erfindungsgemäßen Elektromotoren 30 zusammen gesetzt, welche in an sich bekannter Weise mit einem inner halb eines Stators 40 um eine Achse A drehbar geführten Rotor 50 gebildet sind.
Bei dem Elektromotoraggregat 20 sind sowohl die Statoren 40 als auch die Rotoren 50 miteinander mechanisch gekoppelt. Da zu sind in axialer Richtung, um welche die Rotoren 50 drehbar angeordnet sind, die Rotoren 50 miteinander sowie die
Statoren 40 miteinander mittels Klemmverbindungen mechanisch verbunden. Die Klemmverbindungen (in Fig. 2 nicht explizit gezeigt) sind jeweils mit aneinander anliegenden Axialenden von Gehäusen 55 der Rotoren 50 und Gehäusen 56 der Statoren 40 gebildet, wobei die Axialenden in ihrer Form miteinander korrespondieren. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Statoren 40 und Rotoren 50 gleichartig ausgebildet und können in beliebiger Zahl aneinander in der Art von
Klemmbausteinen zusammengefügt werden. Auf diese Weise ist aus den einzelnen Rotoren 50 ein Rotoraggregat 150 gebildet, welches im Wesentlichen eine zylindrische Gestalt aufweist und folglich eine einstückig handhabbare Welle des Motorag gregats 20 bildet. Entsprechend ist aus den einzelnen
Statoren 40 infolge ihrer mechanischen Verbindung miteinander ein Statoraggregat 140 des Motoraggregats gebildet, welcher eine im Wesentlichen röhrenartige, zylindermantelförmige Ge stalt aufweist.
Das Rotoraggregat 150 kann sich somit innerhalb des umgeben den Statoraggregats 140 um die Achse A drehen. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Rotoren 50 und die Statoren 40 nicht mittels Klemm verbindungen, sondern auf andere Weise miteinander mechanisch verbunden, etwa mittels Rastverbindungen oder mittels form schlüssiger oder stoffschlüssiger Verbindungen.
Statoraggregat 140 und Rotoraggregat 150 sind lediglich mit tels mechanischer Anbindung der einzelnen Statoren 40 und Ro toren 50 miteinander gekoppelt. Eine direkte elektrische Ver bindung der Statoren 40 miteinander oder der Rotoren 50 mit einander ist erfindungsgemäß nicht vorgesehen. Elektrisch handelt es sich also bei den einzelnen Rotoren 50 und den diese jeweils umgebenden Statoren 40 jeweils um einzelne Elektromotoren 60.
Allerdings ist die Ausgangsseite des Elektromotoraggregats 20 mittels der mechanisch als Rotoraggregat 150 gekoppelten Ro toren 50 mechanisch gekoppelt. Die elektrische Eingangsseite des Elektromotoraggregats 20 wird aus einer gemeinsamen elektrischen Quelle gespeist. Auf diese Weise wirkt das
Elektromotoraggregat 20 wie ein einziger Motor, welcher sich aus den einzelnen Elektromotoren 60 seriell zusammensetzt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Elektromotorag gregat 20 für eine Betriebsdrehzahl von 2250 Umdrehungen je Minute ausgebildet. Die einzelnen Elektromotoren 60 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Leistung von 250 kW ausgebildet. Auf diese Weise ist das Elektromotoraggregat 20 für eine Leistung von 1,5 MW ausgelegt. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Elektro motoren 60 für andere Parameter anstelle der oben dargestell ten Parameter ausgebildet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches im Übrigen dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht, weist das elektrische Flugzeug 10 eine Nacelle auf, in welcher das Elektromotoraggregat 20 angeordnet ist. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen ist anstelle des Elektromotoraggregats 20 ein Generatoraggre gat vorhanden. Dabei sind anstelle einzelner Elektromotoren 60 jeweils einzelne Generatoren miteinander mechanisch gekop pelt.

Claims

Patentansprüche
1. Maschinenaggregat, umfassend eine Mehrzahl elektrischer Maschinen (60), bei welchem Rotoren (50) der elektrischen Ma schinen (60) mechanisch miteinander und vorzugsweise auch Statoren (40) der elektrischen Maschinen (60) mechanisch mit einander gekoppelt sind.
2. Maschinenaggregat, bei welchem die elektrischen Maschinen (60) permanentmagneterregte Maschinen (60), insbesondere Mo toren (60) und/oder Generatoren, sind.
3. Maschinenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Rotoren (50) und/oder die Statoren (40) seri ell gekoppelt sind.
4. Maschinenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die gekoppelten Rotoren (50) einstückig handhab bar sind und insbesondere mit oder an einer einstückigen Wel le oder als eine einstückige Welle (150) ausgebildet sind.
5. Maschinenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Rotoren (50) vom Stator umgeben sind und/oder durch den Stator (40) hindurch geführt sind.
6. Maschinenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Betriebsdrehzahl mindestens 1000 Umdrehun gen/Minute und/oder höchstens 3000 Umdrehungen/Minute be trägt .
7. Maschinenaggregat nach einem der vorehrgehenden Ansprüche, bei welchem die Rotoren (50) und/oder Statoren (40) form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere mittels Klemmverbindun gen, miteinander gekoppelt sind.
8. Maschinenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die elektrischen Maschinen (60) eine Betriebs- leistung von jeweils mindestens 30 Kilowatt und/oder höchs tens 2 Megawatt aufweisen.
9. Elektrische Maschine insbesondere zum Aufbau eines Maschi nenaggregats (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Gehäuse (55, 56) für Rotor (50) und/oder Stator (40), wobei das Gehäuse (55, 56) jeweils ein erstes und ein zweites mechanischen Verbindungselement aufweist, wobei erstes und zweites mechanisches Verbindungselement miteinander korres pondieren .
10. Fahrzeug, insbesondere elektrisches und/oder hybrid elektrisches Luftfahrzeug, vorzugsweise Flugzeug (10), mit einem Maschinenaggregat (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder mindestens einer elektrischen Maschine (60) nach dem vorhergehenden Anspruch, insbesondere einem An trieb (15) mit dem Maschinenaggregat (20) oder der elektri schen Maschine (60) .
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3092317B1 (fr) * 2019-02-01 2021-01-08 Safran Electrical & Power Systeme de propulsion d’aeronef

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8680730B2 (en) * 2010-07-01 2014-03-25 Powertec Industrial Motors, Inc. Low voltage high horsepower brushless motor assembly
US20150123506A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 General Electric Company Modular permanent magnet motor and pump assembly
JP6081040B1 (ja) * 2016-04-27 2017-02-15 三菱電機株式会社 回転電動機
EP3171496A1 (de) * 2015-11-18 2017-05-24 Baumüller Nürnberg GmbH Motorbaugruppe

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2979614B1 (fr) * 2011-09-04 2013-09-20 Eric Chantriaux Transmission electromagnetique de puissance pour aeronef a voilure tournante ou fixe.
US9618939B2 (en) * 2012-05-21 2017-04-11 E-Volo Gmbh Method for controlling an aircraft in the form of a multicopter and corresponding control system
WO2014144001A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Terrafugia, Inc. Combined flying/driving vehicle with vertical takeoff and fixed-wing cruise capabilities
US10381889B2 (en) * 2014-06-27 2019-08-13 General Electric Company Permanent magnet machine with segmented sleeve for magnets
US10023318B2 (en) * 2014-07-17 2018-07-17 Japan Aerospace Exploration Agency Motorized aircraft and method for determining output and number of electric motors in motorized aircraft
IL233902B (en) * 2014-07-31 2020-07-30 Israel Aerospace Ind Ltd egnition system
IL233942B (en) * 2014-08-04 2020-01-30 Israel Aerospace Ind Ltd Assembly of the drive system
EP3186148B1 (de) * 2014-08-28 2018-10-10 Pascal Chretien Verteilter elektromagnetischer direktantrieb für ein flugzeug
WO2018175349A1 (en) * 2017-03-19 2018-09-27 Zunum Aero, Inc. Hybrid-electric aircraft, and methods, apparatus and systems for facilitating same
GB2578288B (en) * 2018-10-15 2022-04-13 Gkn Aerospace Services Ltd Apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8680730B2 (en) * 2010-07-01 2014-03-25 Powertec Industrial Motors, Inc. Low voltage high horsepower brushless motor assembly
US20150123506A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 General Electric Company Modular permanent magnet motor and pump assembly
EP3171496A1 (de) * 2015-11-18 2017-05-24 Baumüller Nürnberg GmbH Motorbaugruppe
JP6081040B1 (ja) * 2016-04-27 2017-02-15 三菱電機株式会社 回転電動機

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