DE102016006432A1 - Electric machine - Google Patents

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Jan Hoffmann
Markus Henke
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, wie insbesondere einen Elektromotor und/oder einen elektrischen Generator, der einen Stator sowie auch einen Rotor (Axialmaschine) bzw. einen Läufer (Linearmaschine) enthält. Der Rotor bzw. Läufer umfasst mindestens ein magnetisches Element, wie einen Permanentmagneten oder eine elektrische Spule, sowie ein Joch zur Verbesserung des magnetischen Flusses, der von dem magnetischen Element erzeugt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Joch geteilt ist in ein erstes Jochteil, der sich bei Betrieb der elektrischen Maschine relativ zu dem Stator bewegt und einen zweiten Teil, der auch bei Betrieb der elektrischen Maschine feststehend ist oder sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die kleiner ist als die des ersten Jochteils. Dadurch kann die Dynamik der elektrischen Maschine verbessert werden.The present invention relates to an electric machine, such as in particular an electric motor and / or an electric generator containing a stator and a rotor (axial machine) or a rotor (linear machine). The rotor comprises at least one magnetic element, such as a permanent magnet or an electrical coil, and a yoke for improving the magnetic flux generated by the magnetic element. The invention is characterized in that the yoke is divided into a first yoke part which moves relative to the stator during operation of the electric machine and a second part which is stationary or moves at a speed during operation of the electric machine smaller than that of the first yoke part. As a result, the dynamics of the electric machine can be improved.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, wie insbesondere einen Elektromotor oder einen Elektrogenerator.The present invention relates to an electric machine, such as in particular an electric motor or an electric generator.

Elektrische Motoren umfassen üblicherweise einen feststehenden Stator sowie einen beweglichen Teil, der aufgrund von elektro-magnetischen Kräften eine Bewegung in Bezug auf den Stator ausführen kann. Der bewegliche Teil wird bei einem Axialelektromotor üblicherweise als Rotor bezeichnet, der innerhalb oder außerhalb des Stators bei entsprechender elektrischer Ansteuerung eine Rotationsbewegung ausführt. Weiterhin sind Linearmotoren bekannt, bei denen der bewegliche Teil als Läufer bezeichnet wird und bei entsprechender Ansteuerung eine Linearbewegung ausführt. Es sind auch Mischformen möglich, bei denen der Läufer sowohl eine Rotationsbewegung als auch eine Translationsbewegung ausführt.Electric motors typically include a fixed stator and a movable member which can make movement relative to the stator due to electro-magnetic forces. The movable part is usually referred to in an axial electric motor as a rotor, which carries out a rotational movement inside or outside of the stator with a corresponding electrical control. Furthermore, linear motors are known in which the movable part is referred to as a rotor and executes a linear movement with appropriate control. Mixed forms are also possible in which the rotor performs both a rotational movement and a translatory movement.

Üblicherweise sind sowohl an dem Stator als auch an dem beweglichen Teil ein Joch angeordnet. Diese haben die Funktion, die Wirkungen des Magnetflusses zu maximieren, indem die Feldlinien des Magnetflusses geschlossen werden. Ein solcher Magnetfluss kann je nach Realisierung des Elektromotors durch Permanentmagnete oder durch elektrische Spulen verursacht sein. Als Materialien für ein solches Joch werden beispielsweise weichmagnetische Materialien, wie beispielsweise Silizium-Stahlbleche verwendet.Usually, a yoke are arranged both on the stator and on the movable part. These have the function of maximizing the effects of magnetic flux by closing the magnetic flux field lines. Depending on the realization of the electric motor, such a magnetic flux may be caused by permanent magnets or by electrical coils. As materials for such a yoke, for example, soft magnetic materials such as silicon steel sheets are used.

In Wechselstrom- oder Axialmotoren ist der Stator typischerweise die stromführende Komponete des Motors, die ein Magnetfeld erzeugt, um mit dem Rotor in Wechselwirkung zu treten. Der Rotor in einem Wechselstrom- oder Axialmotor kann einen Käfigläufer oder einen magnetischen Rotor aufweisen. Das durch den Stator erzeugte Magnetfeld treibt den Rotor in Bezug auf den Stator an und/oder dreht ihn.In AC or axial motors, the stator is typically the current-carrying component of the motor which generates a magnetic field to interact with the rotor. The rotor in an AC or axial motor may include a squirrel-cage rotor or a magnetic rotor. The magnetic field generated by the stator drives and / or rotates the rotor with respect to the stator.

Da der Rotor während des Betriebes des Elektromotors eine mechanische Bewegung durchführt, ist es zweckmäßig, die Rotormasse so gering wie möglich zu halten. So ist beispielsweise bei dem in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 038 883 A1 vorgestellten Axialmotor vorgesehen, dass ein Rotorträger bzw. Joch 70 einen Abstandsbereich bzw. Abstandshalter 72 umfasst, der Löcher enthält, um dessen Gewicht zu verringern (s. dort S. 9, Abs. 50).Since the rotor performs a mechanical movement during operation of the electric motor, it is expedient to keep the rotor mass as low as possible. For example, in the German Offenlegungsschrift DE 10 2004 038 883 A1 axial motor provided that a rotor support or yoke 70 comprises a spacer 72 or spacers containing holes to reduce its weight (see there S. 9, paragraph 50).

Die dort vorgestellte Lösung betrifft jedoch eine spezielle Anordnung, bei der zwei Rotoren voneinander durch den genannten Abstandshalter getrennt angeordnet sind.However, the solution presented there relates to a special arrangement in which two rotors are separated from each other by said spacer.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Masse des beweglichen Teils einer Elektromaschine noch weiter als bisher bekannt und auch auf einfache Weise zu reduzieren, um so die Dynamik der Elektromaschine zu verbessern. Dabei soll vermieden werden, den Rotor aushöhlen zu müssen und trotzdem soll die Flusstragfähigkeit weitestgehend erhalten werden. Damit wird die Elektromaschine nicht in die Sättigung getrieben.It is the object of the present invention, the mass of the moving part of an electric machine even further than previously known and also to reduce in a simple manner, so as to improve the dynamics of the electric machine. It should be avoided to have to hollow out the rotor and still the Flusstragfähigkeit should be largely preserved. Thus, the electric machine is not driven into saturation.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Elektromaschine nach dem Hauptanspruch. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen angegeben.This object is achieved by the electric machine according to the invention according to the main claim. In the dependent claims advantageous developments are given.

Der vorliegenden Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde. Das Massenträgheitsmoment einer drehenden und/oder sich linear oder dergleichen bewegenden elektrischen Maschine lässt sich verkleinern, wenn die Masse des sich bewegenden Teils, wie beispielsweise eines Rotors bei einer rotierenden Maschine bzw. eines Läufers bei einer Linearmaschine, reduziert wird. Dann können elektrische Maschinen schneller beschleunigen und/oder schneller oszillieren. Ein wesentliches Element des sich bewegenden Teils ist ein Joch, das heißt ein Korpus aus einem Material mit einer magnetischen Permeabilität, die größer ist als die von Luft, wodurch der magnetische Fluss von zugehörigen magnetischen Elementen, wie von Permanentmagneten, elektrischen Spulen oder dergleichen, verbessert werden kann. Dadurch wird die elektrische Maschine in die Lage versetzt, ein gefordertes Moment oder eine geforderte Kraft abzugeben bzw. aufzunehmen. Bei bisher bekannten Maschinen führt eine Reduzierung eines solchen Jochs jedoch dazu, dass die Leistung bzw. der Wirkungsgrad der zugehörigen elektrischen Maschine verringert wird.The present invention is based on the following findings. The moment of inertia of a rotating and / or linear or the like moving electric machine can be reduced, if the mass of the moving part, such as a rotor in a rotating machine or a rotor in a linear machine, is reduced. Then electrical machines can accelerate faster and / or oscillate faster. An essential element of the moving member is a yoke, that is, a body made of a material having a magnetic permeability greater than that of air, thereby improving the magnetic flux of associated magnetic elements such as permanent magnets, electric coils, or the like can be. As a result, the electric machine is enabled to deliver or pick up a required torque or power. In previously known machines, however, a reduction of such a yoke means that the power or the efficiency of the associated electric machine is reduced.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine solche unerwünschte Wirkung verringert oder vermieden werden kann, wenn das Joch geteilt wird, nämlich in einen ersten Jochteil und in einen zweiten Jochteil, der sich in der Nähe des ersten Jochteils befindet. Dabei ist der erste Jochteil relativ zu dem zugehörigen Stator beweglich wie auch üblicherweise ein Rotor bei einer rotierenden Maschine bzw. ein Läufer bei einer Linearmaschine. Dieser erste Jochteil wird im Folgenden auch beweglicher Jochteil genannt. Der zweite Jochteil hingegen ist im Vergleich zu dem ersten Jochteil derart angeordnet und gestaltet, dass er bei Betrieb der Elektromaschine bezüglich des Stators eine deutlich geringere Geschwindigkeit aufweist als der erste Jochteil. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Jochteil derart gestaltet und angeordnet, dass er feststeht, also relativ zu dem Stator keine Bewegung ausführt. Durch die Verwendung der zwei voneinander geteilten Jochteile wird dem Sättigungseffekt im beweglichen Jochteil vorgebeugt und das Feld auch in den zweiten Jochteil geleitet. Dadurch erfährt das magnetische Feld einen geringen Widerstand, wodurch Leistungs-, Kraft- und Momenteinbußen reduziert werden können.However, it has been found that such an undesirable effect can be reduced or avoided when the yoke is split, namely in a first yoke part and in a second yoke part, which is located in the vicinity of the first yoke part. In this case, the first yoke part is movable relative to the associated stator as well as usually a rotor in a rotating machine or a rotor in a linear machine. This first yoke part is also called movable yoke part in the following. By contrast, the second yoke part is arranged and designed in such a way that, when the electric machine is in operation relative to the stator, it has a significantly lower speed than the first yoke part. In a preferred embodiment, the second yoke part is designed and arranged such that it is fixed, that is, does not move relative to the stator. By using the two split yoke parts, the saturation effect in the movable yoke part is prevented and the field is also deflected into the second yoke part directed. As a result, the magnetic field experiences a low resistance, whereby performance, power and torque losses can be reduced.

Prinzipiell kann jede Elektromaschine sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden, da das Funktionsprinzip umkehrbar ist. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich anhand des Motorprinzips erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass diese Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern alle Arten von Elektromaschinen umfasst und zwar unabhängig davon, ob der bewegliche Teil während des Betriebs der Elektromaschine eine Linearbewegung wie bei einem Linearmotor und/oder eine Rotationsbewegung wie bei einem Axialmotor ausführt. Außerdem ist die vorliegende Erfindung verwendbar sowohl bei Elektromaschinen nach dem Prinzip des Innenläufers als auch bei solchen nach dem Prinzip des Außenläufers. Sie ist außerdem anwendbar bei induktiven Maschinen und bei Reluktanzmotoren sowie auch bei Asynchronläufern.In principle, any electric machine can be operated both as a motor and as a generator, since the operating principle is reversible. In the following, the present invention will be explained mainly with reference to the motor principle. It should be noted, however, that this invention is not limited thereto, but includes all types of electric machines, regardless of whether the movable part during operation of the electric machine performs a linear movement as in a linear motor and / or a rotational movement as in an axial motor , In addition, the present invention is applicable to both electric motors according to the principle of the internal rotor as well as on the principle of the external rotor. It is also applicable to inductive machines and reluctance motors as well as asynchronous motors.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit zugehörigen Abbildungen erläutert. Dabei zeigenFurther details and advantages of the present invention will be explained below with reference to preferred embodiments with associated figures. Show

1 eine prinzipielle Darstellung eines Axialelektromotors nach dem Stand der Technik 1 a schematic representation of an axial electric motor according to the prior art

2 eine Außenläuferanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung 2 an external rotor assembly according to the present invention

3 eine Innenläuferanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. 3 an inner rotor assembly according to the present invention.

1 zeigt als Querschnittsdarstellung symbolisch einen Axialelektromotor in Außenläuferanordnung wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Darin enthalten sind:

  • – ein ringförmiger Stator 10, der üblicherweise aus Metallblechen aufgebaut ist, die voneinander elektrisch isoliert sind. Üblicherweise weist ein solcher Stator noch Zähne auf, die hier nicht dargestellt sind.
  • – ein ringförmiger Rotor 12, der sich bei entsprechender Ansteuerung um eine Achse 14 sowie auch um den Stator 10 drehen kann, was durch einen Pfeil P angedeutet ist. Der Rotor 12 besteht im Wesentlichen aus einem Korpus 16 und aus einer Vielzahl von Permanentmagneten 18, von denen hier lediglich zwei dargestellt sind. Der Korpus 16 enthält Material mit einer magnetischen Permeabilität, die größer ist als die von Luft. Somit wirkt der Korpus 16 als magnetisches Joch und wird im Folgenden auch so genannt.
1 shows a cross-sectional view symbolically an axial electric motor in external rotor assembly as it is known from the prior art. This includes:
  • - An annular stator 10 , which is usually constructed of metal sheets that are electrically isolated from each other. Usually, such a stator still teeth, which are not shown here.
  • - An annular rotor 12 , which, with appropriate control about an axis 14 as well as around the stator 10 can rotate, which is indicated by an arrow P. The rotor 12 consists essentially of a body 16 and a plurality of permanent magnets 18 of which only two are shown here. The body 16 contains material with a magnetic permeability that is greater than that of air. Thus, the body works 16 as a magnetic yoke and is also called in the following.

Die an dem Joch 16 angeordneten Permanentmagnete 18 sind auf dessen Innenseite angeordnet, so dass sie nach innen zeigen in Richtung auf den Stator 10. Dieser enthält eine oder mehrere elektrische Spulen. Diese Spulen werden von außen mittels geeigneter Mittel angesteuert. Dadurch werden wechselnde Magnetfelder erzeugt, die auf die Permanentmagneten 18 wirken und so den Rotor 12 in Rotationsbewegung versetzen können. Die Spulen und ihre Ansteuermittel sowie auch sonstige Mittel, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich sind, wie Lager, Antriebswellen und dergleichen sind hier und auch in den folgenden Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Ansteuerung des Axialelektromotors hängt insbesondere von dessen Ausführungsform ab, wie Gleichstrommotor, Wechsel- bzw. Drehstrommotor und dergleichen, und ist dem Fachmann allgemein bekannt, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen wird.The at the yoke 16 arranged permanent magnets 18 are arranged on the inside so that they point inwards towards the stator 10 , This contains one or more electric coils. These coils are driven from outside by suitable means. As a result, alternating magnetic fields are generated on the permanent magnets 18 act and so the rotor 12 can put in rotation. The coils and their drive means as well as other means that are not essential to the understanding of the present invention, such as bearings, drive shafts and the like are not shown here and in the following figures for clarity. The control of the axial electric motor depends in particular on its embodiment, such as DC motor, AC or three-phase motor and the like, and is generally known to the skilled person, so that will not be discussed further here.

Wie in 1 gezeigt, weist das Joch 16 eine radiale Dicke D auf. Die Masse und damit das Trägheitsmoment des Jochs 16 ist – neben anderen Größen, wie Materialdichte, axiale Erstreckung und dergleichen – abhängig von dessen Dicke D.As in 1 shown points the yoke 16 a radial thickness D on. The mass and thus the moment of inertia of the yoke 16 is - among other sizes, such as material density, axial extent and the like - depending on its thickness D.

2 und 3 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Auch hierbei handelt es sich um symbolische Querschnittsdarstellungen, die jeweils einen Axialelektromotor zeigen. Gleiche Mittel wie in 1 gezeigt, haben gleiche Referenzzeichen und auf sie wird im Folgenden nur insoweit eingegangen, wie es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung sinnvoll ist. Der Vollständigkeit halber sei nochmals erwähnt, dass auch mechanische Mittel, die es erlauben den Elektromotor oder einzelne seiner Teile zu befestigen oder drehbar zu lagern, der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. 2 and 3 show preferred embodiments of the present invention. Again, these are symbolic cross-sectional views, each showing an axial electric motor. Same means as in 1 have been shown, have the same reference signs and will be discussed below only insofar as it makes sense for the understanding of the present invention. For the sake of completeness, it should be mentioned again that mechanical means, which allow the electric motor or individual parts thereof to be fastened or rotatably mounted, are not shown for the sake of clarity.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel und zwar einen Axialelektromotor, der als Außenläuferanordnung realisiert ist. Daher befindet sich auch hier der Stator 10 innerhalb des Rotors 12. Der wesentliche Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel im Vergleich zum Stand der Technik (1) besteht darin, dass das Joch 16 (s. 1) aus zwei Teilen besteht, nämlich einem feststehenden Teil 26 und einem beweglichen Teil 36, der sich hier innerhalb des feststehenden Teils 26 befindet. Beide Jochteile 26, 36 sind hier ringförmig gestaltet und durch einen Luftspalt 30 voneinander getrennt. 2 shows a first embodiment, namely an axial electric motor, which is realized as an external rotor assembly. Therefore, here is the stator 10 inside the rotor 12 , The essential difference in this embodiment compared to the prior art ( 1 ) is that the yoke 16 (S. 1 ) consists of two parts, namely a fixed part 26 and a moving part 36 that is here within the fixed part 26 located. Both yoke parts 26 . 36 are designed here annular and through an air gap 30 separated from each other.

Der feststehende Jochteil 26 weist Verankerungsmittel 28 auf, durch die das Jochteil 26 beispielsweise an einem Gehäuse oder an sonstigen Mitteln befestigt werden kann, an denen der Elektromotor direkt oder indirekt befestigt ist. Das feststehende Jochteil 26 kann auch mechanisch direkt oder indirekt starr mit dem Stator 10 verbunden sein. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das feststehende Jochteil 26 aus Blechen zusammengebaut, die voneinander elektrisch isoliert sind. In ähnlicher Weise ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch der Stator 10 aufgebaut.The fixed yoke part 26 has anchoring means 28 on, through which the yoke part 26 For example, it can be attached to a housing or other means to which the electric motor is attached directly or indirectly. The fixed yoke part 26 can also be mechanically direct or indirectly rigid with the stator 10 be connected. In the preferred embodiment, the fixed yoke member 26 assembled from sheets, which are electrically isolated from each other. Similarly, in the preferred embodiment, the stator is also 10 built up.

In 2 ist auch angedeutet, dass der feststehende Jochteil 26 eine radiale Dicke d1 und der bewegliche Jochteil eine radiale Dicke d2 aufweist. Die Dicke d2 sollte aus Gründen der guten Dynamik einerseits möglichst klein sein. Andererseits muss sie jedoch so groß sein, dass der bewegliche Jochteil 36 die notwendige Stabilität hat, um die Permanentmagnete 18 auch bei maximaler Drehzahl stabil halten zu können. Die Belastungen des beweglichen Jochteils 36 hängen in erster Linie von den magnetischen Normalkräften und den Fliehkräften ab – also insbesondere von der Umfangsgeschwindigkeit, der Zyklenzahl sowie von der Anzahl und der Höhe bzw. radialen Dicke der Magnete 18. Der Wert von d2 ist außerdem stark abhängig von dem Material, das für den beweglichen Jochteil 36 verwendet wird. Um die Dicke d2 möglichst klein halten zu können, haben sich Kohlenstofffaser-Verbünde als Material für das Teil 36 besonders bewährt.In 2 is also hinted that the fixed yoke part 26 a radial thickness d1 and the movable yoke part has a radial thickness d2. The thickness d2 should be as small as possible for reasons of good dynamics. On the other hand, however, it must be so large that the movable yoke part 36 the necessary stability has to the permanent magnets 18 to be stable even at maximum speed. The loads of the movable yoke part 36 depend primarily on the magnetic normal forces and the centrifugal forces - so in particular the peripheral speed, the number of cycles and the number and the height or radial thickness of the magnets 18 , The value of d2 is also highly dependent on the material used for the movable yoke part 36 is used. In order to keep the thickness d2 as small as possible, have carbon fiber composites as material for the part 36 especially proven.

Der feststehende Jochteil 26 hat bevorzugterweise eine Dicke d1, die gleich oder kleiner ist als die Dicke d2 des beweglichen Jochteils 36.The fixed yoke part 26 Preferably has a thickness d1, which is equal to or smaller than the thickness d2 of the movable yoke member 36 ,

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zwar einen Axialelektromotor, der als Innenläuferanordnung realisiert ist. Dieser Motor weist einen ringförmigen Stator 110 auf, innerhalb dessen sich ein ringförmiger Rotor 112 befindet. Dieser enthält einen feststehenden Jochteil 126 mit einer radialen Dicke d11 und einen beweglichen Jochteil 136 mit einer radialen Dicke d12, die beide ringförmig gestaltet und durch einen Luftspalt 130 voneinander getrennt sind. Der feststehende Jochteil 126 weist Verankerungsmittel 128 auf, durch die eine statische Position ermöglicht werden kann. Der bewegliche Jochteil 136 ist zwischen dem feststehenden Jochteil 126 und dem Stator 110 angeordnet und ist an seiner Außenseite mit einer Vielzahl von Permanentmagneten 118 versehen, wovon hier nur zwei dargestellt sind. Mittels geeigneter mechanischer Mittel (hier nicht dargestellt) kann sich der bewegliche Jochteil 136 bei entsprechender Motoransteuerung um eine Achse 114 drehen. 3 shows a further embodiment of the present invention, namely an axial electric motor, which is realized as an inner rotor assembly. This engine has an annular stator 110 inside, which is an annular rotor 112 located. This contains a fixed yoke part 126 with a radial thickness d11 and a movable yoke part 136 with a radial thickness d12, both annular in shape and through an air gap 130 are separated from each other. The fixed yoke part 126 has anchoring means 128 through which a static position can be made possible. The movable yoke part 136 is between the fixed yoke part 126 and the stator 110 arranged and is on its outside with a variety of permanent magnets 118 provided, of which only two are shown here. By means of suitable mechanical means (not shown here), the movable yoke part can 136 with appropriate motor control about an axis 114 rotate.

Der in 3 dargestellte Elektromotor weist also die erfinderische Besonderheit auf, dass auch hier das Joch 112 geteilt ist in einen feststehenden Teil 126 und einen beweglichen Teil 136. Insofern sei auf die obigen Ausführungen zu dem Motor gemäß 2 verwiesen. Ansonsten entspricht dieser Motor grundsätzlich einem Außenläufermotor, wie er allgemein aus dem Stand der Technik bekannt ist.The in 3 So electric motor shown has the inventive feature that here too the yoke 112 is divided into a fixed part 126 and a moving part 136 , In this respect, let the above statements on the engine according to 2 directed. Otherwise, this motor basically corresponds to an external rotor motor, as is generally known from the prior art.

Auch hier sollte die Dicke d12 des beweglichen Jochteils 136 einerseits möglichst gering sein, andererseits ist jedoch auch eine notwendige mechanische Stabilität notwendig, wobei das Material für das Teil 136 eine wesentliche Rolle spielt. Auch bei dieser Ausführungsform haben sich Kohlenstofffaser-Verbünde als Material für das Teil 136 besonders bewährt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch weiterhin zu beachten, dass die Permanentmagneten sich auf der Außenseite des beweglichen Teils 136 befinden und somit die im Betreib auftretenden Fliehkräfte entsprechend zu berücksichtigen sind.Again, the thickness d12 of the movable yoke should 136 On the one hand be as low as possible, on the other hand, however, a necessary mechanical stability is necessary, the material for the part 136 plays an essential role. Also in this embodiment, carbon fiber composites have been used as material for the part 136 especially proven. In this embodiment, however, it should further be noted that the permanent magnets are on the outside of the movable part 136 and thus the centrifugal forces occurring in the operation are to be considered accordingly.

Der feststehende Jochteil 126 hat auch hier bevorzugterweise eine Dicke d11, die gleich oder kleiner ist als die Dicke d12 des beweglichen Jochteils 136.The fixed yoke part 126 Here, too, preferably has a thickness d11 which is equal to or smaller than the thickness d12 of the movable yoke part 136 ,

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind zwar bevorzugt. Es sind jedoch zahlreiche Abwandlungen möglich, durch die die vorliegende Erfindung dennoch realisiert werden kann. Denkbar ist insbesondere:

  • – Den feststehenden Jochteil 26, 126 und/oder den Stator 10, 110 aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, wie SMC (Sheet Moulding Compound) herzustellen, in den Eisenkörner enthalten sind. Diese sind bevorzugterweise mit einem Oxid versehen.
  • – Zusätzlich zu oder statt der gezeigten Permanentmagnete 18, 118 können weitere Permanentmagnete in den beweglichen Jochteil 36, 136 eingebettet sein. Dann ist die Dicke d2 entsprechend anzupassen.
  • – Der Rotor kann auch derart gestaltet sein, dass anstelle oder zusätzlich zu den Permanentmagneten 18, 118 elektrische Leitungen vorgesehen sind, die bei entsprechender Ansteuerung ein geeignetes magnetisches Feld erzeugen.
Although the described embodiments are preferred. However, numerous modifications are possible by which the present invention can nevertheless be realized. In particular, it is conceivable:
  • - The fixed yoke part 26 . 126 and / or the stator 10 . 110 from a fiber-plastic composite, such as SMC (Sheet Molding Compound), are contained in the iron grains. These are preferably provided with an oxide.
  • - In addition to or instead of the permanent magnets shown 18 . 118 can be more permanent magnets in the movable yoke part 36 . 136 be embedded. Then the thickness d2 must be adjusted accordingly.
  • - The rotor may also be designed such that instead of or in addition to the permanent magnet 18 . 118 electrical lines are provided which generate a suitable magnetic field with appropriate control.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 11010, 110
Statorstator
12, 11212, 112
Rotorrotor
14, 11414, 114
Achseaxis
1616
Joch (Korpus)Yoke (body)
18, 11818, 118
Permanentmagnetepermanent magnets
26, 12626, 126
feststehendes Jochteilfixed yoke part
28, 12828, 128
Verankerungsmittelanchoring means
30, 13030, 130
Luftspaltair gap
36, 13636, 136
bewegliches Jochteilmovable yoke part
d1, d11d1, d11
Dicke des feststehenden JochteilsThickness of the fixed yoke part
d2, d12d2, d12
Dicke des beweglichen JochteilsThickness of the movable yoke part
DD
Dicke von 16 Thickness of 16
PP
Pfeilarrow

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004038883 A1 [0005] DE 102004038883 A1 [0005]

Claims (9)

Elektrische Maschine mit einem Stator (10; 110) und einem Teil (12; 112), das mindestens ein magnetisches Element (18; 118) aufweist, sowie ein Joch (16) zur Verbesserung des dadurch verursachten magnetischen Flusses, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (16) folgende Teile umfasst: – einen ersten Teil (36; 136), der mit dem mindestens einen magnetischen Element (18; 118) verbunden ist und derart gestaltet und angeordnet ist, dass er sich bei Betrieb der elektrischen Maschine relativ zu dem Stator (10; 110) mit einer ersten Geschwindigkeit bewegt und – einen zweiten Teil (26; 126), der derart gestaltet und angeordnet ist, dass er sich bei Betrieb der elektrischen Maschine relativ zu dem Stator (10; 110) mit einer zweiten Geschwindigkeit bewegt, wobei – die erste Geschwindigkeit größer ist als die zweite Geschwindigkeit.Electric machine with a stator ( 10 ; 110 ) and a part ( 12 ; 112 ), the at least one magnetic element ( 18 ; 118 ), and a yoke ( 16 ) for improving the magnetic flux caused thereby, characterized in that the yoke ( 16 ) comprises the following parts: - a first part ( 36 ; 136 ) connected to the at least one magnetic element ( 18 ; 118 ) and is designed and arranged such that, when the electric machine is in operation relative to the stator ( 10 ; 110 ) is moved at a first speed and - a second part ( 26 ; 126 ), which is designed and arranged such that, during operation of the electrical machine relative to the stator ( 10 ; 110 ) is moved at a second speed, wherein - the first speed is greater than the second speed. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (26; 126) durch Befestigungsmittel (28; 128) derart direkt oder indirekt mit dem Stator (10; 110) verbunden ist, dass er im Betrieb der elektrischen Maschine keine Bewegung relativ zu dem Stator (10; 110) ausübt.Electrical machine according to claim 1, characterized in that the second part ( 26 ; 126 ) by fastening means ( 28 ; 128 ) so directly or indirectly with the stator ( 10 ; 110 ), that during operation of the electric machine it does not move relative to the stator ( 10 ; 110 ) exercises. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine magnetische Element (18; 118) einen Permanentmagneten umfasst.Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one magnetic element ( 18 ; 118 ) comprises a permanent magnet. Elektrische Maschine nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine magnetische Element (18; 118) einen elektrischen Leiter umfasst, der bei geeigneter elektrischer Ansteuerung einen magnetischen Fluss erzeugt.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one magnetic element ( 18 ; 118 ) comprises an electrical conductor which generates a magnetic flux with suitable electrical control. Elektrische Maschine nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als rotierende elektrische Maschine gestaltet ist und als Innenläufer oder als Außenläufer realisiert ist.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a rotating electrical machine and is realized as an internal rotor or as an external rotor. Elektrische Maschine nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als lineare Maschine gestaltet ist.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a linear machine. Elektrische Maschine nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Reluktanzmaschine gestaltet ist.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a reluctance machine. Elektrische Maschine nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart gestaltet ist und angesteuert werden kann, dass sie als Elektromotor arbeitet.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed and can be controlled so that it operates as an electric motor. Elektrische Maschine nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart gestaltet ist und angesteuert werden kann, dass sie als Generator arbeitet.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed and can be controlled so that it operates as a generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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