WO2021239305A1 - Magnetgetriebevorrichtung - Google Patents

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WO2021239305A1
WO2021239305A1 PCT/EP2021/058842 EP2021058842W WO2021239305A1 WO 2021239305 A1 WO2021239305 A1 WO 2021239305A1 EP 2021058842 W EP2021058842 W EP 2021058842W WO 2021239305 A1 WO2021239305 A1 WO 2021239305A1
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rotor
magnetic
magnetic gear
gear device
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Wolfgang Mittermeyer
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Marantec Antriebs- Und Steuerungstechnik Gmbh & Co. Kg
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    • H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic gear device, in particular a magnetic gear motor or a magnetic gear generator.
  • Drives with high torque and comparatively low speeds are required for many technical tasks.
  • Motors with such properties can only be manufactured with great effort, since large diameters and many windings or a large number of magnetic poles are required for this.
  • geared motors are usually used in technical applications, which generally require more installation space and are less dynamic due to the moments of inertia of the rotating shafts.
  • Magnetic gears manage without gears and work without contact and therefore almost wear-free. They essentially comprise two rotors, on which permanent magnets are usually arranged, and a modulator.
  • the modulator is located coaxially between the two rotors and forms a defined number of iron cores made of ferromagnetic, usually layered material. These must be separated from each other with non-magnetic material.
  • the two rotors have no mechanical contact, so magnetic gears are only slight Have frictional losses and low wear. In addition, the noise development is minimal. Since the force-transmitting elements do not touch each other - unlike with gear drives - they do not need to be lubricated and there is no need for shaft seals. Magnetic gears are therefore ideal for driving hermetically sealed systems.
  • the construction of magnetic gears, in particular the modulator arranged between the two rotors, is complicated.
  • the iron cores of the modulator are usually made of layered ferromagnetic material in order to keep iron losses within limits, whereby the iron cores have to be separated from one another by non-magnetic material.
  • the modulator must be supported relative to the two rotors and designed as a housing or output shaft.
  • the object of the present invention is therefore to provide a motor which, without the use of a mechanical transmission, delivers a relatively low speed with high torque and is characterized by a compact and simple structure.
  • the magnetic gear device in particular in the form of a magnetic gear motor or a magnetic gear generator, a stator with several slots in which a multi-pole winding is received, and a rotor with at least one Magnetic pole pair, which is in a magnetic operative connection with the stator, comprises, wherein the stator has a plurality of pole shoes, which are each arranged in a region of the stator facing the rotor and delimited by two adjacent grooves.
  • the invention is characterized in that a number of pole shoes is selected such that it corresponds to the sum or the difference between the number of pole pairs of the multi-pole winding and the rotor.
  • the invention proposes that one of the two magnetic rotors (for example the drive) is replaced by a stator with windings that generates a rotating magnetic field.
  • the complicated structure of the modulator of the magnetic gear is eliminated in that the stator forms a defined number of pole pieces, which take on the role of the modulator.
  • stators of this type, for. B. are known from asynchronous motors and can be manufactured cheaply.
  • Stators are preferably made from laminated metal sheets that have slots to accommodate the electrical windings. The areas between the grooves can be designed as pole shoes, so that in this way the same number of pole shoes as there are grooves.
  • the number of slots and thus the resulting pole shoes is selected so that it corresponds exactly to the sum or the difference of the pole pairs of the electrical winding and the (preferably permanent magnet) rotor, these pole shoes can take over the function of the modulator by they direct the magnetic flux.
  • the magnetic gear device proposed here can accordingly be viewed as a cost-effective combination of a magnetic gear and a drive motor in a compact unit.
  • the drive motor and the driving rotor of a magnetic gear are replaced by a stator with windings, which generates a rotating magnetic field and also forms pole pieces that form the Direct the magnetic flux between the rotating electromagnetic field and the permanent magnets of the rotor in such a way that a translation is achieved. In this way, the complicated structure of the modulator is eliminated.
  • only one air gap is arranged between the stator and rotor, preferably the area of the stator facing the rotor defined by the pole shoes being separated from the rotor only by an air gap.
  • stator is made of ferromagnetic, preferably layered material.
  • the stator is provided with a three-phase winding which can be supplied with a circulating voltage in order to generate a circulating magnetic field.
  • the rotor is a rotating part, which is preferably fitted with permanent magnets.
  • a hollow cylinder-like element that encloses the stator can be used as the rotating part.
  • the stator comprises wound iron stacks.
  • the pole shoes can be designed to direct a magnetic flux between an electromagnetic field and permanent magnets arranged in the rotor in such a way that a (gear) translation is implemented.
  • a gear ratio is implemented in a very compact manner without the presence of a modulator, which is particularly advantageous with regard to the total weight of the device.
  • the rotor and stator are arranged radially with respect to one another, that is, the rotor is preferably arranged inside or outside the stator coaxially with respect to the latter.
  • the rotor and stator are arranged axially to one another, that is, the rotor is preferably arranged axially in front of or coaxially behind the stator.
  • the pole shoes and the permanent magnets can form contours in the shape of segments of a circle.
  • the rotor and stator are arranged linearly with respect to one another.
  • the cylindrical structures of the stator and rotor are unwound on one plane.
  • the magnetic gear device can also work as a generator.
  • an existing mechanical drive is coupled to the rotor, whereby an electrical voltage is generated on the stator windings.
  • Possible applications in which three-phase current with mains frequency are to be generated with slowly rotating rotors are, for example, B. Wind and hydropower plants.
  • the structure of a magnetic geared motor or generator is greatly simplified by the invention.
  • the driving rotor and the modulator are replaced by a specially designed stator that is matched to the number of pole pairs.
  • a very compact unit is created that can be manufactured inexpensively, since the modulator is created as part of the stator without additional effort. Due to the integrated design, both the space required and the weight are significantly smaller than with conventional geared motors or generators.
  • the proposed magnetic gear device is characterized by a very simple structure, since the rotors can be simple rotating parts, which are preferably fitted with permanent magnets.
  • the stators can be simple wound iron stacks, as you can e.g. B. are used in series with asynchronous motors and DC motors.
  • the stator package is wound on the outside or inside.
  • the magnetic geared motor according to the invention can thus be used as a compact and inexpensive replacement for many geared motors.
  • the proposed magnetic gear motor according to the invention has a long service life and low wear.
  • the proposed magnetic gear device can be used in practically all applications where conventional gear motors such as spur gear or planetary gear motors are used today.
  • the magnetic geared motor can replace single-stage and multi-stage gears with the gear ratios that can be achieved.
  • Fig. 1 a schematic cross section of a magnetic gear, as it is the
  • FIG. 2 a schematic cross section of an inventive
  • Magnetic gear device in a version as an external rotor
  • Fig. 3 a schematic cross section of an inventive
  • Magnetic gear device designed as an internal rotor.
  • Fig. 1 shows schematically the cross section of a magnetic gear, as it corresponds to the prior art. It essentially consists of three components which are arranged coaxially to one another: the inner magnet wheel 6, the outer magnet wheel 7 and the modulator 8. Magnets 5 of alternating polarity are applied over the circumference on both the inner and the outer rotor each facing the modulator 8.
  • the outer magnetic ring 7 can be designed as a housing and the modulator 8 as an output shaft, whereby the number of iron pieces in the modulator 8 must correspond to either the difference or the sum of the magnet pairs of the two rotors.
  • the latter variant causes both rotors to turn in opposite directions.
  • the ratio of this gearbox corresponds in terms of amount to the ratio of the magnet pairs of the two rotors.
  • the inner rotor 6 has a pair of magnets, the outer 13 pairs of magnets.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of the proposed motor in the embodiment as an external rotor
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of the proposed motor in the embodiment as an internal rotor. Except for the different arrangement of the stator, the following description applies analogously to both embodiments.
  • the stator core 1 for the windings 2 is made of ferromagnetic, preferably layered material.
  • This stator packet 1 is designed in such a way that it forms pole shoes 3.
  • the number of pole shoes m is chosen so that it corresponds to either the sum or the difference between the number of pole pairs of winding p1 and rotor p2; in this way the pole pieces work like the modulator in a magnetic gear. Since the pole shoes are a direct component of the stator, there is no additional effort for the design of the pole shoes and thus the function of the modulator.
  • m p2 - p1 (direction of rotation of rotating field and rotor in the same direction)
  • m p2 + p1 (opposite direction of rotation of rotating field and rotor)
  • the rotor 4 which serves as an output, is fitted with magnets 5 of alternating polarity along its circumference.
  • stator with a three-phase winding which is supplied with a circulating voltage (regulated or directly from the three-phase network) and thus generates a circulating magnetic field.
  • the pole shoes 3 direct the magnetic flux between the rotating electromagnetic field and the magnets 5 of the rotor 4 in such a way that a translation is realized.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetgetriebevorrichtung, insbesondere Magnetgetriebemotor oder Magnetgetriebegenerator, umfassend: einen Stator mit mehreren Nuten, in die eine mehrpolige Wicklung aufgenommen ist, und einen Rotor mit mindestens einem Magnetpolpaar, der in einer magnetischen Wirkverbindung mit dem Stator steht, wobei der Stator mehrere Polschuhe aufweist, die jeweils in einem zum Rotor gerichteten Bereich des Stators angeordnet und durch zwei benachbarte Nuten begrenzt sind, wobei eine Anzahl der Polschuhe so gewählt ist, dass sie der Summe oder der Differenz der Anzahl der Polpaare der mehrpoligen Wicklung und des Rotors entspricht.

Description

Magnetgetriebevorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetgetriebevorrichtung, insbesondere einen Magnetgetriebemotor oder einen Magnetgetriebegenerator. Für viele technische Aufgaben werden Antriebe mit hohem Drehmoment und vergleichsweise geringen Drehzahlen benötigt. Motoren mit solchen Eigenschaften (sogenannte Direktantriebe) lassen sich nur mit großem Aufwand hersteilen, da hierfür große Durchmesser und viele Wicklungen bzw. eine hohe Anzahl magnetischer Pole erforderlich sind. Deshalb werden in der technischen Anwendung meist Getriebemotoren eingesetzt, die in der Regel mehr Bauraum benötigen und aufgrund der Trägheitsmomente der rotierenden Wellen weniger dynamisch sind.
Es sind verschiedenste Bauarten von Getrieben bekannt, die der Wandlung von Drehzahl und Drehmoment dienen. In einem mechanischen Getriebe finden sich häufig Zahnräder verschiedener Größen, welche die Drehzahl und das Drehmoment der Wellen formschlüssig wandeln und übertragen.
Magnetgetriebe kommen hingegen ohne Zahnräder aus und arbeiten berührungslos und damit fast verschleißfrei. Sie umfassen im Wesentlichen zwei Rotoren, auf denen meist Permanentmagneten angeordnet sind, sowie einen Modulator. Der Modulator befindet sich koaxial zwischen den beiden Rotoren und bildet eine definierte Anzahl an Eisenkernen aus ferromagnetischem, i. d. R. geschichtetem Material. Diese müssen mit nicht-magnetischem Material voneinander getrennt werden. Die beiden Rotoren haben keinen mechanischen Kontakt, sodass Magnetgetriebe nur geringe Reibungsverluste und geringen Verschleiß aufweisen. Zudem ist die Geräuschentwicklung minimal. Da sich die kraftübertragenden Elemente - anders als beim Zahnradgetriebe - nicht berühren, brauchen sie nicht geschmiert zu werden und es kann auf Wellendichtungen verzichtet werden. Beim Antrieb hermetisch geschlossener Systeme bieten sich daher Magnetgetriebe an.
Der Aufbau von Magnetgetrieben, insbesondere des zwischen den beiden Rotoren angeordneten Modulators ist kompliziert. Die Eisenkerne des Modulators werden meist aus geschichtetem ferromagnetischem Material gebildet, um die Eisenverluste in Grenzen zu halten, wobei die Eisenkerne durch nicht-magnetisches Material voneinander getrennt werden müssen. Zudem muss der Modulator relativ zu den beiden Rotoren gelagert und als Gehäuse oder Abtriebswelle ausgebildet werden.
Dabei sind bereits Kombinationen aus elektrischen Motoren und Magnetgetrieben bekannt. So beschreibt z. B. das Patent US 8,358,044 eine elektrische Maschine mit einem integrierten magnetischen Getriebe. Hier wird ein Rotor des Magnetgetriebes durch einen Stator mit Wicklungen ersetzt, wobei allerdings zur Lenkung des magnetischen Flusses Eisenstücke benötigt werden, die zwischen dem Stator und dem Rotor als Modulator anzuordnen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Motor bereitzustellen, der ohne den Einsatz eines mechanischen Getriebes eine verhältnismäßig niedrige Drehzahl bei hohem Drehmoment liefert und sich durch einen kompakten und einfachen Aufbau auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Magnetvorrichtung gelöst, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Demnach ist nach der Erfindung also vorgesehen, dass die Magnetgetriebevorrichtung, insbesondere in Form eines Magnetgetriebemotors oder eines Magnetgetriebegenerators, einen Stator mit mehreren Nuten, in die eine mehrpolige Wicklung aufgenommen ist, und einen Rotor mit mindestens einem Magnetpolpaar, der in einer magnetischen Wirkverbindung mit dem Stator steht, umfasst, wobei der Stator mehrere Polschuhe aufweist, die jeweils in einem zum Rotor gerichteten Bereich des Stators angeordnet und durch zwei benachbarte Nuten begrenzt sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Anzahl der Polschuhe so gewählt ist, dass sie der Summe oder der Differenz der Anzahl der Polpaare der mehrpoligen Wicklung und des Rotors entspricht.
Ausgehend von dem aus dem Stand der Technik bekannten Magnetgetriebe schlägt die Erfindung also vor, dass einer der beiden magnetischen Rotoren (bspw. der Antrieb) durch einen Stator mit Wicklungen ersetzt wird, der ein umlaufendes Magnetfeld erzeugt. Zum anderen wird der kompliziert aufgebaute Modulator des Magnetgetriebes eliminiert, indem der Stator eine definierte Anzahl an Polschuhen bildet, welche die Aufgabe des Modulators übernehmen. Besonders vorteilhaft ist, dass Statoren dieser Art z. B. aus Asynchronmotoren bekannt sind und sich günstig hersteilen lassen. Statoren werden bevorzugt aus geschichteten Blechen hergestellt, die für die Aufnahme der elektrischen Wicklungen Nuten aufweisen. Die Bereiche zwischen den Nuten können als Polschuhe ausgebildet sein, so dass auf diese Weise gleich viele Polschuhe wie Nuten entstehen.
Wählt man nun erfindungsgemäß die Anzahl der Nuten und damit der entstehenden Polschuhe so aus, dass sie genau der Summe bzw. der Differenz der Polpaare der elektrischen Wicklung und des (vorzugsweise permanentmagnetischen) Rotors entspricht, so können diese Polschuhe die Funktion des Modulators übernehmen, indem sie den magnetischen Fluss lenken.
Die hier vorgeschlagene Magnetgetriebevorrichtung kann demnach als kostengünstige Kombination eines Magnetgetriebes und eines Antriebsmotors in einer kompakten Einheit angesehen werden. Der Antriebsmotor und der treibende Rotor eines Magnetgetriebes wird durch einen Stator mit Wicklungen ersetzt, der ein umlaufendes Magnetfeld erzeugt und zudem Polschuhe ausbildet, die den magnetischen Fluss zwischen dem umlaufenden elektromagnetischen Feld und den Permanentmagneten des Rotors so lenken, dass eine Übersetzung realisiert wird. Auf diese Weise wird der kompliziert aufgebaute Modulator eliminiert.
Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen Stator und Rotor nur ein Luftspalt angeordnet ist, vorzugsweise wobei der von den Polschuhen definierte zum Rotor gewandte Bereich des Stators nur durch einen Luftspalt von dem Rotor getrennt ist.
Dadurch wird klar, dass es nun keinen Modulator oder ein vergleichbares Element gibt, das zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet ist. Lediglich ein kleiner als Luftspalt bezeichneter Abstand zwischen Stator und Rotor ist vorhanden.
Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der Stator aus ferromagnetischem, vorzugsweise geschichtetem Material ausgeführt ist.
Nach einer weiteren Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stator mit einer Drehstromwicklung versehen ist, die mit einer umlaufenden Spannung versorgbar ist, um ein umlaufendes Magnetfeld zu erzeugen.
Zudem kann vorgesehen sein, dass der Rotor ein Drehteil ist, das vorzugsweise mit Permanentmagneten besetzt ist. Als Drehteil kommt bspw. ein hohlzylinderartiges Element in Betracht, das den Stator umschließt.
Nach einer optionalen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stator bewickelte Eisenpakete umfasst.
Ferner können nach der Erfindung die Polschuhe dazu ausgebildet sein, einen magnetischen Fluss zwischen einem elektromagnetischen Feld und in dem Rotor angeordneten Permanentmagneten derart zu lenken, dass eine (Getriebe-)Übersetzung realisiert wird. Somit wird eine Getriebeübersetzung auf sehr kompakte Art und Weise ohne das Vorhandensein eines Modulators umgesetzt, was besonders vorteilhaft in Bezug auf das Gesamtgewicht der Vorrichtung ist.
Es kann vorgesehen sein, dass Rotor und Stator radial zueinander angeordnet sind, vorzugsweise der Rotor also innerhalb oder außerhalb des Stators zu diesem koaxial angeordnet ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass Rotor und Stator axial zueinander angeordnet sind, vorzugsweise der Rotor also axial vor oder hinter dem Stator koaxial angeordnet ist.
Dabei können die Polschuhe und die Permanentmagnete kreissegmentförmige Konturen ausbilden.
Weiter kann vorgesehen sein, dass Rotor und Stator linear zueinander angeordnet sind. Hierfür werden die zylindrischen Strukturen von Stator und Rotor auf eine Ebene abgewickelt.
Weiter kann die Magnetgetriebevorrichtung auch als Generator arbeiten. In diesem Fall wird ein vorhandener mechanischer Antrieb mit dem Rotor gekoppelt, wodurch eine elektrische Spannung an den Statorwicklungen erzeugt wird. Mögliche Anwendungen, bei denen mit langsam laufenden Rotoren Drehstrom mit Netzfrequenz erzeugt werden sollen, sind z. B. Wind- und Wasserkraftanlagen.
Durch die Erfindung wird der Aufbau eines Magnetgetriebemotors bzw. -generators stark vereinfacht. Der treibende Rotor und der Modulator werden durch einen speziell ausgebildeten und auf die Anzahl der Polpaare abgestimmten Stator ersetzt. Auf diese Weise entsteht eine sehr kompakte Einheit, die sich kostengünstig hersteilen lässt, da der Modulator ohne zusätzlichen Aufwand als Teil des Stators entsteht. Durch die integrierte Bauweise ist sowohl der erforderliche Bauraum als auch das Gewicht deutlich kleiner als bei üblichen Getriebemotoren bzw. -generatoren. Die vorgeschlagene Magnetgetriebevorrichtung zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau aus, da die Rotoren einfache Drehteile sein können, die vorzugsweise mit Permanentmagneten besetzt werden. Die Statoren können einfache bewickelte Eisenpakete sein, wie Sie z. B. bei Asynchronmotoren und DC- Motoren serienmäßig zum Einsatz kommen. Je nach Ausführung des Motors bzw. des Generators als Außen- oder Innenläufer wird das Statorpaket außen bzw. innen bewickelt.
Für den Betrieb der vorgeschlagenen Magnetgetriebevorrichtung ist keine komplexe Ansteuerung erforderlich, wie dies z. B. bei Schrittmotoren der Fall ist. Damit kommt der Magnetgetriebemotor nach der Erfindung als kompakter und günstiger Ersatz für viele Getriebemotoren in Frage.
Im Gegensatz zum komplizierten Aufbau eines Magnetgetriebes mit zwei Rotoren und einem relativ zu beiden gelagerten Modulator gibt es bei dem hier vorgeschlagenen Magnetgetriebemotor nur ein rotierendes Teil, was den mechanischen Aufbau erheblich erleichtert.
Auch sind keine Schleifkontakte (Kommutatoren) erforderlich, wie z. B. bei herkömmlichen DC-/Permanentmagnetmotoren. Dadurch ist der vorgeschlagene Magnetgetriebemotor nach der Erfindung langlebig und verschleißarm. Der vorgeschlagene Magnetgetriebevorrichtung kann in praktisch allen Anwendungen eingesetzt werden, wo heute herkömmliche Getriebemotoren wie z.B. Stirnrad- oder Planetengetriebemotoren eingesetzt werden. Dabei kann der Magnetgetriebemotor durch die erzielbaren Übersetzungen ein- und mehrstufige Getriebe ersetzen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen: Fig. 1: einen schematischen Querschnitt eines Magnetgetriebes, wie es dem
Stand der Technik entspricht, Fig. 2: einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Magnetgetriebevorrichtung in einer Ausführung als Außenläufer, und
Fig. 3: einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Magnetgetriebevorrichtung in einer Ausführung als Innenläufer.
Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt eines Magnetgetriebes, wie es dem Stand der Technik entspricht. Es besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten, die koaxial zueinander angeordnet sind: dem inneren Magnetrad 6, dem äußeren Magnetrad 7 und dem Modulator 8. Sowohl auf dem inneren als auch auf dem äußeren Rotor sind über den Umfang verteilt Magneten 5 wechselnder Polarität aufgebracht, die jeweils dem Modulator 8 zugewandt sind.
Verwendet man den inneren Rotor 6 als Antrieb, so kann man den äußeren Magnetring 7 als Gehäuse und den Modulator 8 als Abtriebswelle ausbilden, wobei die Anzahl der Eisenstücke im Modulator 8 entweder der Differenz oder der Summe der Magnetpaare der beiden Rotoren entsprechen muss. Letztere Variante bewirkt, dass beide Rotoren in entgegengesetzte Richtung drehen. Die Übersetzung dieses Getriebes entspricht betragsmäßig dem Verhältnis der Magnetpaare der beiden Rotoren.
In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel weist der innere Rotor 6 ein Magnetpaar, der äußere 13 Magnetpaare auf. Die Anzahl der Eisenstücke beträgt 12 (=13-1); damit ergibt sich die Übersetzung des dargestellten Getriebes zu i = 13/1 = 13 bei gleicher Drehrichtung der beiden Rotoren.
Alternativ kann man auch den Modulator 8 als Gehäuse festhalten und den äußeren Magnetring 7 als Abtrieb nutzen; auf diese Weise erhält man einen Außenläufer. Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des vorgeschlagenen Motors in der Ausführung als Außenläufer, wohingegen Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung des vorgeschlagenen Motors in der Ausführung als Innenläufer zeigt. Bis auf die unterschiedliche Anordnung des Stators gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Ausführungsformen analog.
In den dargestellten Ausführungen wird das Statorpaket 1 für die Wicklungen 2 aus ferromagnetischem, vorzugsweise geschichtetem Material ausgeführt. Dieses Statorpaket 1 wird so ausgeführt, dass es Polschuhe 3 ausbildet. Die Anzahl der Polschuhe m wird so gewählt, dass sie entweder der Summe oder der Differenz der Anzahl der Polpaare von Wicklung p1 und Rotor p2 entspricht; auf diese Weise arbeiten die Polschuhe wie der Modulator in einem magnetischen Getriebe. Da die Polschuhe direkter Bestandteil des Stators sind, entsteht für die Ausbildung der Polschuhe und damit der Funktion des Modulators keinerlei zusätzlicher Aufwand. m = p2 - p1 (gleichsinnige Drehrichtung von Drehfeld und Rotor) m = p2 + p1 (gegensinnige Drehrichtung von Drehfeld und Rotor)
Der Rotor 4, der als Abtrieb dient, wird entlang seines Umfangs mit Magneten 5 wechselnder Polarität besetzt.
Es wird vorgeschlagen, den Stator mit einer Drehstromwicklung zu versehen, die mit einer umlaufenden Spannung (geregelt oder direkt aus dem Drehstromnetz) versorgt wird und somit ein umlaufendes Magnetfeld erzeugt. Die Polschuhe 3 lenken den magnetischen Fluss zwischen dem umlaufenden elektromagnetischen Feld und den Magneten 5 des Rotors 4 so, dass eine Übersetzung realisiert wird. Durch die Variation der Polpaarzahl der Wicklung p1 , der Anzahl der Polschuhe des Statorpakets m und der Anzahl der Magnetpaare des Rotors p2 lassen sich verschiedene Übersetzungen i und Drehzahlen n2 erreichen, wobei die folgende Tabelle eine Auswahl hiervon zeigt:
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Bezugszeichenliste:
1 Statorpaket
2 Wicklung 3 Polschuh
4 Rotor
5 Magnet
6 inneres Magnetrad
7 äußeres Magnetrad
8 Modulator

Claims

Ansprüche
1. Magnetgetriebevorrichtung, insbesondere Magnetgetriebemotor oder Magnetgetriebegenerator, umfassend: einen Stator mit mehreren Nuten, in die eine mehrpolige Wicklung aufgenommen ist, und einen Rotor mit mindestens einem Magnetpolpaar, der in einer magnetischen
Wirkverbindung mit dem Stator steht, wobei der Stator mehrere Polschuhe aufweist, die jeweils in einem zum Rotor gerichteten Bereich des Stators angeordnet und durch zwei benachbarte Nuten begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Polschuhe so gewählt ist, dass sie der Summe oder der Differenz der Anzahl der Polpaare der mehrpoligen Wicklung und des Rotors entspricht.
2. Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 1 , wobei zwischen Stator und Rotor nur ein Luftspalt angeordnet ist, vorzugsweise wobei der von den Polschuhen definierte zum Rotor gewandte Bereich des Stators nur durch einen Luftspalt von dem Rotor getrennt ist.
3. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator aus ferromagnetischem, vorzugsweise geschichtetem Material ausgeführt ist.
4. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator mit einer Drehstromwicklung versehen ist, die mit einer umlaufenden Spannung versorgbar ist, um ein umlaufendes Magnetfeld zu erzeugen.
5. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor ein Drehteil ist, das vorzugsweise mit Permanentmagneten besetzt ist.
6. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator bewickelte Eisenpakete umfasst.
7. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polschuhe dazu ausgebildet sind, einen magnetischen Fluss zwischen einem elektromagnetischen Feld und in dem Rotor angeordneten Permanentmagneten derart zu lenken, dass eine Übersetzung realisiert wird.
8. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
Rotor und Stator radial zueinander angeordnet sind, vorzugsweise der Rotor also innerhalb oder außerhalb des Stators zu diesem koaxial angeordnet ist.
9. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 7, wobei Rotor und Stator axial zueinander angeordnet sind, vorzugsweise der Rotor also axial vor oder hinter dem Stator koaxial angeordnet ist.
10. Magnetgetriebevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Polschuhe und die Permanentmagnete kreissegmentförmige Konturen ausbilden.
11. Magnetgetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 7, wobei Rotor und Stator linear zueinander angeordnet sind.
PCT/EP2021/058842 2020-05-27 2021-04-06 Magnetgetriebevorrichtung WO2021239305A1 (de)

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DE202020103021.3U DE202020103021U1 (de) 2020-05-27 2020-05-27 Magnetgetriebevorrichtung
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