DE202010013455U1

DE202010013455U1 - Electric machine

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Publication number: DE202010013455U1
Application number: DE202010013455U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2020-09-24
Also published as: DE202011001539U1; DE202011001538U1; DE202011001540U1; DE202011103374U1; DE202011103379U1; DE202011001537U1; DE202011001545U1; DE202011001543U1; DE102010054170A1; DE202011001535U1; DE202011001542U1; DE202011001544U1

Abstract

Elektrische Maschine mit einer stehenden, zylinderförmigen Tauchspule (24), die als selbsttragende Luftspule mit mindestens zwei Wicklungen ausgeführt ist, die bifilar und meanderförmig gewickelt sind und von einer drehenden, aus einer direkt aneinander gesetzten Vielzahl von Permanentmagnetsegmenten (12 bis 23) bestehenden Ringanordnung mit einem äußeren Abschirmungsring (11) umschlossen wird, wobei die Einzelmagnetsegmente (12 bis 23) jeweils eine unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtung zum vorhergehenden Permanentmagnetsegment aufweisen, die mindestens eine zweipolige magnetische Ausführung der elektrischen Maschine ermöglicht, und dass durch die einzelnen unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierungsrichtungen ein, der Anzahl der magnetischen Pole entsprechend gerichtetes, magnetisches, verstärktes, homogenes Magnetfeld zu der Spule 24 vorhanden ist.Electric machine having a standing, cylindrical plunger coil (24), which is designed as a self-supporting air coil with at least two windings, which are bifilar and meandering wound and by a rotating, from a directly juxtaposed plurality of permanent magnet segments (12 to 23) existing ring assembly with an outer shielding ring (11) is enclosed, wherein the individual magnet segments (12 to 23) each have a different preferred direction of magnetization to the preceding permanent magnet segment, which allows at least a two-pole magnetic design of the electric machine, and that by the individual different preferred magnetization directions, the number of magnetic Pole appropriately directed, magnetic, amplified, homogeneous magnetic field to the coil 24 is present.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer stehenden, zylinderförmigen Spule, die als selbsttragende Luftspule mit mindestens zwei getrennten Wicklungen ausgeführt ist und von einer drehenden aus Permanentmagneten bestehenden Ringanordnung mit einer äußeren Abschirmung umschlossen wird.The The invention relates to an electric machine with a stationary, cylindrical coil acting as a self-supporting air-core coil is designed with at least two separate windings and of a rotating permanent magnet ring assembly is enclosed with an outer shield.

Durch die EP 01 61 832 B1 ist ein ringförmiges Dauermagnetsystem bekannt geworden. Dieses Dauermagnetsystem dient zur Erzeugung homogener Magnetfelder und besteht dabei aus einzelnen Segmenten, die nicht dicht aneinander mit Lücken platziert worden sind. Durch diese besondere Anordnung der Magnete wird in dem Innenraum ein vorgewähltes magnetisches Feld erzeugt, wobei die Magnetsegmente in unterschiedlichen bestimmten Richtungen magnetisiert worden sind, um so ein homogenes Magnetfeld im Innenraum zu erzeugen.By the EP 01 61 832 B1 an annular permanent magnet system has become known. This permanent magnet system is used to generate homogeneous magnetic fields and consists of individual segments that have not been placed close to each other with gaps. By this particular arrangement of the magnets, a preselected magnetic field is generated in the interior, wherein the magnet segments have been magnetized in different specific directions, so as to produce a homogeneous magnetic field in the interior.

Ähnliche Systeme sind aus der US 2003/00 94 873 A1 und beispielsweise aus der JP 2007-15 92 41 A1 zu entnehmen.Similar systems are out of the US 2003/00 94 873 A1 and for example from the JP 2007-15 92 41 A1 refer to.

Eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine zeigt die DE 10 2004 017 507 A1 bei der innerhalb eines Rotorkörpers Permanentmagnete eingebettet sind, die aus einer Vielzahl von anisotropen Einzelmagneten besteht, die in dem Rotorkörper entlang von Linien angeordnet und magnetisiert sind.A rotor assembly for an electric machine shows the DE 10 2004 017 507 A1 in which permanent magnets are embedded within a rotor body, which consists of a plurality of anisotropic individual magnets, which are arranged in the rotor body along lines and magnetized.

Mit der DE 10 2004 017 157 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung und eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine dargelegt worden. Bei dem Verfahren zur Herstellung der Rotoranordnung wird bei dem Rotorkörper eine Anordnung aus Permanentmagneten, die aus isotropem Magnetmaterial in dem Rotorkörper speichenartig eingebettet werden und durch eine externe Magnetisierungseinrichtung im eingebauten Zustand magnetisiert werden, beschrieben.With the DE 10 2004 017 157 B4 For example, a method of manufacturing a rotor assembly and a rotor assembly for an electric machine has been set forth. In the method of manufacturing the rotor assembly, an arrangement of permanent magnets which are embedded in a spoke-like manner of isotropic magnetic material in the rotor body and magnetized by an external magnetizing device in the installed state is described in the rotor body.

Die DE 44 14 527 C1 offenbart eine elektrisch kommutierte Gleichstrommaschine, welche einen Permanentmagnetrotor mit einem zylindrischen Luftspalt und homogenem Magnetfeld mit gradlinigem und radialem Feldlinienverlauf und ständig wechselnder Polarität aufweist. Es wird eine eisenlose Statoranordnung mit einer selbsttragenden Statorwicklung, die aus drahtförmigem Leitermaterial und ausgehärteten Kunstharz besteht, verwendet, die gerade Wicklungsabschnitte aufweist, die sich innerhalb des Luftspaltes erstrecken.The DE 44 14 527 C1 discloses an electrically commutated DC machine having a permanent magnet rotor with a cylindrical air gap and a homogeneous magnetic field with a straight line and radial field line course and constantly changing polarity. It is an ironless stator assembly with a self-supporting stator winding, which consists of wire-shaped conductor material and cured resin used, having straight winding sections extending within the air gap.

Um eine derartige elektrische Maschine, die mit Luft kühlbar ist und die eine hohe Stromdichte zulässt zu schaffen, wird jeder Wicklungsabschnitt aus Litze hergestellt.Around Such an electric machine that can be cooled with air is and which allows a high current density to create Each winding section is made of stranded wire.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Maschine mit einer zylinderförmigen Spule, die als selbsttragende Luftspule ausgeführt ist, zu schaffen, wobei die Luftspule so angeordnet ist, dass sie auswechselbar ist und für unterschiedlichste Verwendungen eingesetzt werden kann. Eine derartige elektrische Maschine soll einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und auch in einer kleinen Bauform für höhere Leistungen realisierbar sein.The The object of the invention is an electric machine with a cylindrical coil acting as a self-supporting air-core coil is designed to provide, wherein the air-core coil is arranged so that it is interchangeable and for a wide variety of uses can be used. Such an electrical machine should have a high efficiency and also in a small design be feasible for higher performance.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Ansprüche 1 und 2 gelöst. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.The The object of the invention is defined by the claims 1 and 2 solved. The dependent claims give another Embodiment of the inventive concept again.

Es wird eine elektrische Maschine, die sowohl als Motor als auch Generator betreibbar ist, so ausgebildet, dass diese mit einer stehenden, zylinderförmigen Tauchspule versehen ist. Die Tauchspule ist als selbsttragende Luftspule mit mindestens zwei Wicklungen ausgeführt, wobei je nach Anzahl der Phasen auch mehrere Wicklungen ausgeführt werden können und damit ein Mehrphasenbetrieb möglich ist. Die einzelnen Wicklungen sind bifilar und gleichzeitig meanderförmig gewickelt und zwar in der Art, dass die Bifilarität nicht gegensinnig ausgeführt wird. So werden die einzelnen Wicklungen bifilar gewickelt und gleichsinnig in Reihe geschaltet, so dass eine Tauchspule geschaffen wird, die mit einer doppelten Windungszahl eine etwa vierfache Induktivität gegenüber herkömmlichen Spulen aufweist. Durch eine derartige Wickelanordnung wird erreicht, dass im Arbeitsspalt sich die magnetischen Felder addieren und gleichzeitig im Wickelkopf diese sich aufheben. Durch das Aufheben der elektrischen Felder in den Wickelköpfen werden Verluste reduziert, die sonst in Wärme umgesetzt werden.It becomes an electric machine, both as a motor and a generator is operable, so that it is equipped with a standing, cylindrical immersion coil is provided. The plunger coil is a self-supporting air-core coil with at least two windings executed, and depending on the number of phases also several Windings can be executed and thus a multi-phase operation is possible. The individual windings are bifilar and at the same time meandering wound and though in the way that bifilarity is not in the opposite direction is performed. This makes the individual windings bifilar wound and connected in series in series, so that a plunger coil is created, which with a double number of turns an approximately quadruple inductance over conventional Has coils. By such a winding arrangement is achieved that in the working gap the magnetic fields add up and at the same time in the winding head these cancel each other out. By lifting the electrical Fields in the windings are reduced losses that otherwise be converted into heat.

Eine derartige Tauchspule wird mittels eines entsprechenden temperaturresistenten Harzes getränkt, wobei das Harz auch noch mit beispielsweise Glasfasern verstärkt werden kann.A Such plunger coil is by means of a corresponding temperature-resistant Resin impregnated, the resin also with, for example, glass fibers can be strengthened.

Das Leitermaterial für die einzelnen Wicklungen besteht aus einer oder einer Mehrzahl von verdrillten Litzen.The Conductor material for the individual windings consists of one or a plurality of twisted strands.

Um die zylinderförmige, stehende Tauchspule sind in einer ersten bevorzugten Ausführungsform außen in einer sich drehenden Form direkt aneinander gesetzte Permanenteinzelmagnetsegmente in einer Vielzahl angeordnet. Dabei sind die Permanenteinzelmagnetsegmente nach außen hin durch eine Ringanordnung in Form einer äußeren Abschirmung umschlossen. Somit wird gleichzeitig eine EMV-dichte elektrische Maschine geschaffen und andererseits für einen ausreichenden magnetischen Rückschluss gesorgt. Aufgrund der noch zu beschreibenden Einzelmagnetsegmente ist der Anteil der nach außen austretenden magnetischen Feldlinien zwar gering, jedoch wird auch dieses geringe Maß noch quasi in seiner gesamten Stärke durch den Rückschluss eliminiert.To the cylindrical, standing plunger coil are arranged in a first preferred embodiment outside in a rotating mold directly juxtaposed Permanenteinzelmagnetsegmente in a variety. The permanent single magnet segments are enclosed to the outside by a ring arrangement in the form of an outer shield. Thus, an EMC-dense electrical machine is created at the same time and on the other hand provided for a sufficient magnetic inference. Due to the individual magnetic segments to be described, the proportion of the outward magnetic field line is Although small, but even this small measure is virtually eliminated in its entirety by the inference.

Die direkt aneinander ohne Lücken gesetzten Permanenteinzelmagnetsegmente weisen jeweils gegenüber dem benachbarten Permanentmagnetsystem eine unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtung auf, die mindestens eine zweipolige magnetische Ausführung der elektrischen Maschine gewährleistet. Entsprechend der Ausführung der Tauchspule in ihrer Polzahl wird es somit möglich, dass die Permanenteinzelmagnetsegmente in Gruppen zusammenfasst in der gleichen Anzahl wie die elektrischen Pole in der Luftspule vorhanden sind, auch im magnetischen Bereich geschaffen. Dadurch, dass die einzelnen unterschiedlichen Permanentmagnetsegmente verschiedene Vorzugsmagnetisierungsrichtungen aufweisen, entsteht ein gerichtetes magnetisches, verstärktes homogenes Magnetfeld, das mit seiner Polarität zu der Luftspule ausgerichtet ist.The directly to each other without gaps set Permanenteinzelmagnetsegmente each facing the adjacent permanent magnet system a different preferred direction of magnetization, the at least a bipolar magnetic version of the electric Machine guaranteed. According to the execution the plunger coil in their number of poles, it is thus possible that the permanent magnet segments are grouped in groups same number as the electric poles in the air coil present are created, even in the magnetic field. Because of that different individual permanent magnet segments different Having preferred magnetization directions, creates a directional magnetic, reinforced homogeneous magnetic field, with its polarity is aligned with the air-core coil.

Derartige permanentmagneterregte Motoren oder Generatoren haben den Vorteil, dass diese keine zusätzliche Energie benötigen, um ihr eigenes Magnetfeld zu erzeugen. Durch diese Tatsache wird der Wirkungsgrad wesentlich erhöht. Ebenfalls benötigen derartige elektrische Maschinen einen wesentlich geringeren Baurraum. Es fällt der Verlustanteil der Erregerwicklung weg, weil diese durch Permanentmagnete ersetzt worden sind. Dabei zählen permanentmagneterregte Motoren zu den Gleichstrommotoren. Ebenfalls durch die Verwendung der Tauchspule wird eine Verringerung der Bauform geschaffen, die bis auf den Abschirmungsring eisenlos ausgeführt ist. Dadurch entfällt das üblicherweise vorhandene Rastmoment, was dazu führt, dass sich eine derartige elektrische Maschine vollkommen frei drehen lässt. Eine weitere Tatsache besteht darin, dass durch die Verwendung einer zylinderförmigen stehenden Tauchspule auch wesentlich höhere Drehzahlen mit einem wesentlich höheren Wirkungsgrad erzielt werden können. Dieses liegt unter anderem daran, dass das Rotationsträgheitsmoment wesentlich geringer ist.such permanent magnet-excited motors or generators have the advantage that they do not need extra energy, to create their own magnetic field. By this fact, the Increased efficiency significantly. Also need Such electrical machines a much smaller space. It falls away the loss share of the excitation winding, because these have been replaced by permanent magnets. Count Permanent magnet excited motors to the DC motors. Also by using the plunger coil is a reduction in the design created, which ironless except for the shield ring is. This eliminates the usual existing Cogging torque, which leads to such an electrical Turn the machine completely free. Another fact is that by using a cylindrical standing Immersion coil also much higher speeds with one much higher efficiency can be achieved. This is partly due to the fact that the rotational moment of inertia is much lower.

Eine derartige vor beschriebene elektrische Maschine kann neben der Ausführung als Motor auch als Generator dienen. Dabei wandelt der Generator beispielsweise mechanische Energie oder dergleichen in elektrische Energie um. Diese mechanische Energie kann beispielsweise durch Antrieb mittels Wasserkraft, Dampfturbine, Dampfthermie, Windkraft, einem Motor oder dergleichen erzeugt werden.A Such before-described electric machine can in addition to the execution as an engine also serve as a generator. The generator converts, for example mechanical energy or the like into electrical energy. This mechanical energy can be achieved, for example, by driving by means of hydropower, Steam turbine, Dampfhermie, wind power, an engine or the like be generated.

Sowohl der Motor als auch der Generator der vor beschriebenen Art sind als Synchronmaschine zu bezeichnen.Either the engine and the generator of the type described above are to be referred to as a synchronous machine.

Um eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades zu erzielen, wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß dem Anspruch 2 eine elektrische Maschine vorgeschlagen, die auch innerhalb der zylinderförmigen Tauchspule noch eine Permanenteinzelmagnetsegmentanordnung aufweist. Dadurch bildet sich zwischen dem äußeren, aus einzelnen Magnetsegmenten bestehenden Ring und der inneren Permanenteinzelmagnetsegmentanordnung ein Arbeitsspalt, der von der Tauchspule bereichsweise eingenommen wird. Jeweils seitlich der Tauchspule sind auf jeder Seite Luftspalte vorhanden.Around to achieve a further increase in efficiency is in a further preferred embodiment according to the Claim 2, an electric machine proposed, which also within the cylindrical immersion coil nor a permanent single magnet segment arrangement having. This forms between the outer, from individual magnet segments existing ring and the inner permanent magnet assembly a working gap, partially occupied by the plunger coil becomes. Each side of the plunger coil are on each side air gaps available.

Die innere Permanenteinzelmagnetsegmentanordnung ist mit der äußeren Ringanordnung der Permanenteinzelmagnetsegmente kraft- und formschlüssig gekoppelt und entsprechend der Anzahl der Pole der äußeren Ringanordnung so angeordnet, dass eine unipolare Ausführung entsteht.The inner permanent magnet assembly is with the outer Ring arrangement of Permanenteinzelmagnetsegmente positive and positive coupled and according to the number of poles of the outer Ring assembly arranged so that a unipolar design arises.

Die Permanenteinzelmagnetsegmente der äußeren Ringanordnung werden vor der Montage innerhalb der Abschirmung nach einem bestimmten Schema so magnetisiert, dass diese jeweils eine unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtung einnehmen. Hierdurch entsteht ein gerichtetes, verstärktes, magnetisches homogenes Magnetfeld innerhalb der Tauchspule. Die einzelnen, dicht aneinander gereihten Permanenteinzelmagnetsegmente nehmen im Wesentlichen eine trapezförmige Form ihres Querschnittes ein, wobei die Basis durch den Innendurchmesser der umgebenden Abschirmung bestimmt wird. Entsprechend dem Radius der Tauchspule wird die obere Fläche der annähernden Trapezform bestimmt.The Permanent single magnetic segments of the outer ring assembly be installed inside the shield according to a specific scheme before mounting magnetized so that they each have a different preferred direction of magnetization taking. This creates a directional, reinforced, magnetic homogeneous magnetic field inside the plunger coil. The individual, closely juxtaposed Permanenteinzelmagnetsegmente essentially take a trapezoidal shape of their cross section one, the base being defined by the inner diameter of the surrounding shielding is determined. According to the radius of the plunger coil is the upper Area of approximate trapezoidal shape determined.

Bei der unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierung handelt es sich um ein so genanntes Hallbachsystem. Ein derartiges Halbachmagnetsystem erzeugt ein homogenes Magnetfeld. Bei den erfindungsgemäßen Permanentmagneten erhält somit quasi jedes Segment eine bestimmte Vorzugsrichtung. Hierdurch ergibt sich aufgrund der Größe der einzelnen Magnetsegmente eine Abweichung von der Homogenität des im Bereich der Tauchspule erzeugten magnetischen Feldes. Um eine Abweichung im Magnetfeld so gering wie möglich zu halten, ist es deshalb notwendig, eine feine Segmentierung vorzunehmen. Dadurch vergrößert sich zwar der Herstellungsaufwand, aber es entsteht ein homogeneres Magnetfeld.at the different preferred magnetization is a so-called Hallbach system. Such a Halbachmagnetsystem generates a homogeneous magnetic field. In the inventive Permanent magnet thus receives virtually every segment one certain preferred direction. This results from the size the individual magnet segments a deviation from the homogeneity of the magnetic field generated in the area of the plunger coil. Around a deviation in the magnetic field as low as possible Therefore, it is necessary to make a fine segmentation. This increases the production costs, but it creates a more homogeneous magnetic field.

Die Permanenteinzelmagnetsegmente bestehen aus isotropem Dauermagnetmaterial. Dadurch, dass das gesamte Magnetsystem aus einer Vielzahl von dicht aneinander angeordneten Permanenteinzelmagnetsegmenten besteht, ist es notwendig, dass die Vorzugsmagnetisierungsrichtung auch innerhalb der einzelnen Segmente örtlich variiert.The Permanent single magnet segments consist of isotropic permanent magnet material. In that the entire magnet system of a variety of dense consists of permanent magnet segments arranged one on the other, it is necessary that the preferential magnetization direction also within the individual segments varies locally.

Als Magnetmaterial werden isotrope Materialien mit einer im zweiten Quadranten annähernd linearen Kennlinie verwendet. Ferner können auch Materialien verwendet werden, bei denen die Koerzitivfeldstärke wesentlich größer ist als das Verhältnis von Remanenz zur magnetischen Feldkonstanten. Bei derartigen Materialien handelt es sich um gesinterte oder kunststoffgebundene Ferrite oder Seltene-Erden-Magnete.When Magnetic material becomes isotropic materials with one in the second Quadrant used approximately linear characteristic. Further Materials may also be used in which the Coercive force much larger is the ratio of remanence to magnetic field constant. at such materials are sintered or plastic bonded Ferrites or rare earth magnets.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The Invention is described below with reference to the drawings Embodiments explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

1: Eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine, die als Motor konzipiert ist; 1 : A schematic representation of an electrical machine designed as a motor;

1a: eine schematische Schnittsdarstellung der Motoranordnung gemäß der 1; 1a FIG. 2: a schematic sectional view of the motor arrangement according to FIG 1 ;

2: eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine, die als Generator konzipiert ist; 2 : a schematic representation of an electrical machine designed as a generator;

2a: eine schematische Schnittdarstellung einer Generatorausführung gemäß 2; 2a : A schematic sectional view of a generator design according to 2 ;

3: eine Anordnung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Maschine mit der Anordnung einer Tauchspule und einer äußeren Magnetanordnung; 3 FIG. 1 shows an arrangement of a first preferred embodiment of the electric machine with the arrangement of a plunger coil and an outer magnet arrangement; FIG.

4: wie 3, jedoch mit einem inneren Magnetsystem, das innerhalb der Tauchspule angeordnet ist; 4 : as 3 but with an internal magnet system disposed within the plunger coil;

5: eine schematische Darstellung der Verteilung der magnetischen gerichteten Feldstärken innerhalb der Permanenteinzelmagnetsegmente; 5 a schematic representation of the distribution of the magnetic directional field strengths within the permanent single magnetic segments;

6: ein Permanenteinzelmagnetsegment in einer Ausführung mit einer Vorzugsmagnetisierungsrichtung; 6 a permanent single magnet segment in a preferred magnetization direction embodiment;

7: wie 6, jedoch mit einer geänderten Vorzugsmagnetisierungsrichtung; 7 : as 6 but with a changed preferred direction of magnetization;

8: wie 7, jedoch mit einer geänderten Vorzugsmagnetisierungsrichtung; 8th : as 7 but with a changed preferred direction of magnetization;

9: die Ausführung einer elektrischen Maschine in zweipoliger Ausführung; 9 : the design of an electric machine in two-pole design;

10: die magnetische Feldverteilung innerhalb der Permanenteinzelmagnetsegmente gemäß 9; 10 : the magnetic field distribution within the permanent single magnetic segments according to 9 ;

11: ein Wickelschema für eine Tauchspule. 11 : a winding diagram for a plunger coil.

Die 1 gibt in einer schematischen Darstellung einen Antrieb 1 einer elektrischen Maschine wieder, die als Motor 2 konzipiert worden ist. Über entsprechende Anschlussleitungen 4 und 5 wird eine Regelschaltung 3 mit entsprechender elektrischer Energie versorgt. Die Regelschaltung 3 und der Motor 2 sind dabei vorzugsweise in dem Ausführungsbeispiel innerhalb eines Gehäuses 7 untergebracht. Die Regelschaltung 3 versorgt den Motor 2 mit elektrischer Energie, worauf der Motor 2 an seine Abtriebsachse 6 eine Drehbewegung ausführt.The 1 gives a schematic representation of a drive 1 an electric machine again, as an engine 2 has been designed. Via corresponding connecting cables 4 and 5 becomes a control circuit 3 supplied with appropriate electrical energy. The control circuit 3 and the engine 2 are preferably in the embodiment within a housing 7 accommodated. The control circuit 3 supplies the engine 2 with electrical energy, whereupon the engine 2 to its output axis 6 performs a rotational movement.

Eine mögliche Ausführungsform der vor beschriebenen Anordnung kann beispielsweise der 1a entnommen werden. Mit der Regelschaltung 3 ist eine Spule 24 verbunden, die als Tauchspule ortsfest an der Regelschaltung 3 beispielsweise angeordnet ist. Über die Spule 24 stülpt sich quasi eine Glocke in der Form, dass ein äußerer Abschirmring 11 vorhanden ist, der in einem Boden 45 endet. Innerhalb des Abschlussringes 11 sind einzelne Permanentmagneteinzelsegmente 12 bis 23 angeordnet, auf die noch nachfolgend Bezug genommen wird. Zwischen den Permanenteinzelmagnetsegmenten 12 bis 23 und der Spule 24 ist ein äußerer Luftspalt 32 vorhanden.A possible embodiment of the arrangement described above, for example, the 1a be removed. With the control circuit 3 is a coil 24 connected, the stationary as a coil on the control circuit 3 for example, is arranged. About the coil 24 invariably inverts a bell in the form that an outer shielding ring 11 that is present in a soil 45 ends. Inside the end ring 11 are single permanent magnet single segments 12 to 23 to be referred to later. Between the permanent magnet segments 12 to 23 and the coil 24 is an outer air gap 32 available.

In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung innerhalb der Spule 24 ein weiterer Permanentmagnet auf einem Träger 38 vorhanden. Je nach Anzahl der Ausführung der Poligkeit der elektrischen Maschine sind hier Magnetsegmente 34 bis 37 ausgeführt. Auch auf diese bevorzugte Ausführungsform wird nachfolgend noch Bezug genommen. Es ist weiterhin ein innerer Luftspalt 33 zwischen der Spule 24 und den inneren Magnetsegmenten 34 bis 37 vorhanden.In the embodiment of 1 is in a further preferred embodiment within the coil 24 another permanent magnet on a support 38 available. Depending on the number of execution of the polarity of the electric machine are here magnet segments 34 to 37 executed. This preferred embodiment will be referred to below. It is still an inner air gap 33 between the coil 24 and the inner magnet segments 34 to 37 available.

Gelagert wird die Ausführung der Anordnung einer elektrischen Maschine als Motor 2 innerhalb eines Lagerbockes 48 über entsprechende Lager 49. An der Abtriebswelle 6 kann entsprechend den geforderten Verwendungen eine Antreibung über den Motor 2 durchgeführt werden.The execution of the arrangement of an electrical machine is stored as a motor 2 inside a bearing block 48 via appropriate bearings 49 , At the output shaft 6 can according to the required uses a drive over the engine 2 be performed.

Das schematische Ausführungsbeispiel der 2 zeigt eine Ausführung einer elektrischen Maschine, die als Generator 8 geschaltet ist. Dabei wird der Generator 8 über eine Antriebswelle 10 mittels eines Drehbewegungserzeugers 9 angetrieben. Als Drehbewegungserzeuger können alle denkbaren Vorrichtungen und Medien verwendet werden, insbesondere Windkraft, Wasserkraft, Dampfthermie, Turbinen, Motoren oder dergleichen. Die von dem Generator 8 erzeugte Energie geht an eine Regelungsschaltung 30, die an ihren Ausgängen entsprechende Anschlussleitungen 4 und 5 aufweist.The schematic embodiment of the 2 shows an embodiment of an electrical machine used as a generator 8th is switched. In the process, the generator becomes 8th via a drive shaft 10 by means of a rotary motion generator 9 driven. As a rotary motion generator all conceivable devices and media can be used, in particular wind power, hydropower, Dampfhermie, turbines, engines or the like. The from the generator 8th generated energy goes to a control circuit 30 , the corresponding connecting cables at their outputs 4 and 5 having.

Eine derartige Ausführung einer elektrischen Maschine als Generator 8 kann der 2a in einer schematischen Darstellung entnommen werden. Hier trifft der gleiche Aufbau wie in der 1a bereits beschrieben zu, nur dass die Antriebswelle 10 durch den Drehbewegungserzeuger 9 angetrieben wird. Mittels der Regelung 30 kann so die erzeugte Energie in Form von elektrischer Energie über die Anschlussleitungen 4 und 5 entnommen werden.Such an embodiment of an electric machine as a generator 8th can he 2a are taken in a schematic representation. Here meets the same structure as in the 1a already described, except that the drive shaft 10 by the rotary motion generator 9 is driven. By means of the scheme 30 can thus generate the generated energy in the form of electrical energy via the connection lines 4 and 5 be removed.

Wie bereits ausgeführt worden ist, sind die einzelnen Permanentmagnetsegmente 12 bis 23 möglichst klein gehalten worden, wobei jedoch auch die Wirtschaftlichkeit in der Herstellung derartiger Magnetsegmente berücksichtigt werden muss. In den 6 bis 8 wird noch einmal auf den geometrischen Querschnitt der stabförmigen Permanentmagnetsegmente und deren Vorzugsmagnetisierungsrichtung eingegangen. Dabei haben die Permanentmagnetsegmente, die hier exemplarisch aus dem gesamten Ring herausgenommen worden sind, im Wesentlichen die Form eines Trapezes. Dieses wäre die wirtschaftlich vertretbare Ausführungsform, weil eine derartige Herstellung mit geringen Kosten verbunden ist. Will man jedoch die Effizienz eines derartigen Permanentmagnetsegmentes erhöhen und gleichzeitig auch die Einbausicherheit, dann kann beispielsweise im Außenbereich der Permanentmagnetsegmente 16, 17, 18 gemäß der 6, 7, 8 ein Radius 64 angebracht sein, der dem inneren Radius des Abschlussringes 11 entspricht. Hierdurch wird eine gute Kontaktierung zu dem Abschlussring 11 ausgeführt. Im Innenbereich der elektrischen Maschine, d. h. an der schmaleren oberen Seite des trapezförmigen Trapezsegmentes ist eine weitere Verschleifung dieser Seite in Form eines Radius 65 gegeben. Dieser Radius 65 gleicht sich dem äußeren Luftspalt 32 an. Die Form des Permanentmagnetsegmentes mit seinen äußeren Segmentachsen 28 wird dadurch bestimmt, dass von dem äußeren Radius 64 ausgehend auf den Mittelpunkt der gesamten Anordnung bezogen, seitliche Segmentachsen 28 vorhanden sind. Somit können sich beispielsweise Verdrehungen der Segmentachsen von 15° zum voraus bestehenden Permanentmagnetsystem als besonders wirtschaftlich herausstellen. Es sind jedoch bei entsprechender Konstruktion auch andere Winkelgrade von Segmentachsen mit eine anderen Polzahl möglich.As already stated, the individual permanent magnet segments are 12 to 23 kept as small as possible, but also the economy in the production of such magnet segments must be considered. In the 6 to 8th is again discussed the geometric cross section of the rod-shaped permanent magnet segments and their preferred direction of magnetization. The permanent magnet segments, which have been taken out of the entire ring here by way of example, essentially have the shape of a trapezoid. This would be the economically viable embodiment, because such a production is associated with low costs. However, if you want to increase the efficiency of such a permanent magnet segment and at the same time the installation safety, then, for example, in the outer region of the permanent magnet segments 16 . 17 . 18 according to the 6 . 7 . 8th a radius 64 be attached to the inner radius of the end ring 11 equivalent. This will make a good contact with the end ring 11 executed. In the interior of the electric machine, ie on the narrower upper side of the trapezoidal trapezoidal segment is a further slurping of this page in the form of a radius 65 given. This radius 65 resembles the outer air gap 32 at. The shape of the permanent magnet segment with its outer segment axes 28 is determined by that of the outer radius 64 based on the center of the entire arrangement, lateral segment axes 28 available. Thus, for example, rotations of the segment axes of 15 ° to the existing permanent magnet system may prove to be particularly economical. However, with appropriate construction, other degrees of segment axes with a different number of poles are possible.

Die einzelnen Permanentmagnetsegmente 12 bis 23 sind mit unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierungsrichtungen ausgestattet. Dieses kann ebenfalls den 6, 7 und 8 in einer Detaildarstellung nochmals entnommen werden. Quasi in der halben Höhe eines Permanentmagnetsegmentes 16, 17, 18 befindet sich eine imaginäre Feldachse 29. Ausgehend von dieses Feldachse 29 wird eine in der Richtung unterschiedliche Magnetisierung vorgenommen, die sich ca. um 90° zu der Feldachse 29 erstreckt. Die Magnetisierung ändert sich aufgrund der kreisförmigen Gestaltung der Permanentmagnetsegmente 12 bis 23 bei jedem der Einzelmagnete beispielsweise um einen festen Winkelgrad. So ist bei dem Ausführungsbeispiel der 6 die Vorzugsmagnetisierungsrichtung Nord-Süd, ausgehend von der Feldachse 29 diametral gegen den Radius 64 und 65 mit Nord-Süd gerichtet. Bei dem sich an das Permanentmagnetsegment 18 anschließende weitere Permanentmagnetsegment 17 ist diese Segmentachse 28 um einen bestimmten Winkelgrad, der sich nach der Anzahl der Pole der elektrischen Maschine richtet, im Uhrzeigersinn gewandert. Dieses bedeutet, dass die Vorzugsmagnetisierungsrichtung wie es der 7 entnommen werden kann, nicht mehr diametral gegeben ist. Bei der Betrachtung der 8 wird deutlich, dass die Feldachse 29 um einen festen Winkelgrad weiter im Uhrzeigersinn sich gedreht hat und somit auch die Magnetisierungsrichtung Nord-Süd weiter im Uhrzeigersinn gedreht ist.The individual permanent magnet segments 12 to 23 are equipped with different preferred magnetization directions. This can also the 6 . 7 and 8th be taken again in a detailed representation. Almost half the height of a permanent magnet segment 16 . 17 . 18 there is an imaginary field axis 29 , Starting from this field axis 29 a different magnetization is made in the direction, which is approximately 90 ° to the field axis 29 extends. The magnetization changes due to the circular shape of the permanent magnet segments 12 to 23 For example, at each of the individual magnets to a fixed angle degree. Thus, in the embodiment of the 6 the preferred magnetization direction north-south, starting from the field axis 29 diametrically opposed to the radius 64 and 65 directed north-south. In which the permanent magnet segment 18 subsequent further permanent magnet segment 17 is this segment axis 28 by a certain angular degree, which depends on the number of poles of the electric machine, in a clockwise direction. This means that the preferential magnetization direction like the 7 can be taken, no longer given diametrically. When considering the 8th it becomes clear that the field axis 29 has rotated by a fixed angle degree further clockwise and thus the magnetization direction north-south is rotated further in a clockwise direction.

Aus der 3 kann das Zusammenspiel der einzelnen Permanentmagnetsegmente 12 bis 23 noch einmal in der Gesamtheit innerhalb des Abschirmungsringes 11, der auch gleichzeitig als magnetischer Rückschluss dient, betrachtet werden. Bei dieser Ausführung handelt es sich um eine vierpolige Ausführung, so dass stets die Feldachse 29 um 30° innerhalb der einzelnen Permanentmagnetsegmente 12 bis 23 im Uhrzeigersinn sich dreht. Dieses wird sowohl bei einer Ausführung der elektrischen Maschine als Motor 2 oder Generator 8 in gleicher Weise angewendet.From the 3 can the interaction of the individual permanent magnet segments 12 to 23 once again in its entirety within the shielding ring 11 , which also serves as a magnetic inference, are considered. This version is a four-pole version, so always the field axis 29 by 30 ° within the individual permanent magnet segments 12 to 23 turns clockwise. This is both in an embodiment of the electric machine as a motor 2 or generator 8th applied in the same way.

Die sich durch die Vorzugsmagnetisierungsrichtung ergebende Magnetisierung der einzelnen Permanentmagnetsegmente 12 bis 23 kann in der 5 in einer vereinfachten stilistischen Darstellung entnommen werden. Hier zeigt es sich, dass es zu gruppierten Feldverteilungen 46, 47 für Nord- und Südpol kommt und damit ein gerichteter magnetischer Fluss des Magnetfeldes mit den Polen zur Spule 24 gegeben ist. Weiter kann dieser Darstellung der 5 entnommen werden, dass nach außen hin eine Abschwächung der magnetischen Felder erfolgt und somit es zu einer Konzentration gerichtet auf die Spule 24 kommt.The magnetization of the individual permanent magnet segments resulting from the preferred magnetization direction 12 to 23 can in the 5 be taken in a simplified stylistic representation. Here it turns out that there are grouped field distributions 46 . 47 for the north and south poles comes and thus a directed magnetic flux of the magnetic field with the poles to the coil 24 given is. Next, this illustration of the 5 can be seen that outwardly weakening of the magnetic fields takes place and thus directed to a concentration on the coil 24 comes.

Bei dem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der 4 ist zusätzlich in das Zentrum der Tauchspule 24 unter Zuhilfenahme eines Trägers 38 eine weitere Magnetsegmentanordnung 34, 35, 36, 37 gekommen. Da es sich bei der äußeren Anordnung der Magnetsegmente 12 bis 23 um eine vierpolige Ausführung einer elektrischen Maschine handelt, ist natürlich auch das Zentrum mit dem Magnetträger 38 als vierpolige Ausführung mit den Magnetsegmenten 34 bis 37 ausgeführt worden. Dabei sind die Permanentmagnetsegmente 34 bis 37 mit ihren Magnetpolen gegenüber den äußeren Magnetpolen der Permanentmagnetsegmente 17 bis 23 unipolar angeordnet. Im Arbeitsspalt zwischen den äußeren Permanentmagnetsegmenten 12 bis 23 und den inneren Permanentmagnetsegmenten 34, 35, 36, 37 ist die Tauchspule 24 ortsfest eingesetzt. Somit bilden sich bei dieser Ausführungsform zwei Luftspalte, nämlich ein äußerer Luftspalt 32 und ein innerer Luftspalt 33 mit der dazwischen liegenden Tauchspule 24. Das innere Permanentmagnetsegment 34 bis 37 ist kraft- und formschlüssig in der dargestellten Ausrichtung mit dem äußeren Magnetsegment 31 verbunden, so dass eine erhöhte Effizienz gegeben ist, wobei beide Permanentmagnetsegmente sich synchron gleichförmig drehen.In the further preferred embodiment of the 4 is additionally in the center of the plunger coil 24 with the help of a carrier 38 another magnet segment arrangement 34 . 35 . 36 . 37 came. Since it is in the outer arrangement of the magnet segments 12 to 23 is about a four-pole version of an electric machine is, of course, the center with the magnetic carrier 38 as a four-pole version with the magnet segments 34 to 37 have been carried out. Here are the permanent magnet segments 34 to 37 with their magnetic poles against the outer magnetic poles of Permanent magnet segments 17 to 23 arranged unipolar. In the working gap between the outer permanent magnet segments 12 to 23 and the inner permanent magnet segments 34 . 35 . 36 . 37 is the plunger coil 24 used stationary. Thus, in this embodiment, two air gaps, namely an outer air gap, are formed 32 and an inner air gap 33 with the intermediate coil 24 , The inner permanent magnet segment 34 to 37 is non-positive and positive in the illustrated orientation with the outer magnet segment 31 connected, so that an increased efficiency is given, wherein both permanent magnet segments rotate synchronously uniform.

In der 9 wird in einer schematischen Darstellung eine zweipolig ausgeführte elektrische Maschine mit einem äußeren Permanentmagnetsystem 31 und einem inneren Permanentmagnetsystem aus den Permanentmagnetsegmenten 35 und 36 dargestellt. Durch die Ausführung als zweipolige elektrische Maschine ist es notwendig, dass die Feldachse 29 der einzelnen Magnetsegmente 12, 18, 19, 20, 21, 22, 23 und 39, 40, 41, 42, 43, 44 unter einem geringeren Winkel die Vorzugsmagnetisierungsrichtung beinhalten. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform in der 8 als zweipolige elektrische Maschine wandern deshalb von einem Magnetsegment zum nächsten die Feldachsen 29 jeweils um 15°. Das einzelne Permanentmagnetsegment hat dabei seine geometrische Größe gegenüber der ersten bevorzugten Ausführungsform nicht verändert und beträgt auch 15° zum Mittelpunkt gerechnet.In the 9 is a schematic representation of a bipolar electrical machine with an external permanent magnet system 31 and an inner permanent magnet system made of the permanent magnet segments 35 and 36 shown. Due to the design as a two-pole electric machine, it is necessary that the field axis 29 the individual magnet segments 12 . 18 . 19 . 20 . 21 . 22 . 23 and 39 . 40 . 41 . 42 . 43 . 44 at a lower angle include the preferred direction of magnetization. In this preferred embodiment in the 8th Therefore, as a two-pole electric machine, the field axes move from one magnet segment to the next 29 each at 15 °. The individual permanent magnet segment has not changed its geometric size compared to the first preferred embodiment and is also calculated 15 ° to the center.

Eine Verteilung der Magnetfelder einer zweipoligen Ausführung der elektrischen Maschine kann der 10 mit den Feldverteilungen 46 und 47 für Nord- und Südpol entnommen werden.A distribution of the magnetic fields of a two-pole design of the electric machine, the 10 with the field distributions 46 and 47 for North and South Pole are taken.

Die Anzahl der Pole einer solchen elektrischen Maschine sowohl bei Ausführung eines Motors 2 als auch eines Generators 8 ist beliebig und kann durch die Verwendung beispielsweise vorgegeben werden. Ebenso ist es der Verwendung überlassen, die Anzahl der Phasen einer solchen elektrischen Maschine festzulegen.The number of poles of such an electric machine both when executing an engine 2 as well as a generator 8th is arbitrary and can be specified by the use, for example. It is also up to the use to determine the number of phases of such an electrical machine.

Aus der 11 kann ein bevorzugtes Wickelschema, beispielsweise für eine sechsphasige Ausführung einer Spule 24 entnommen werden. Durch diese Darstellung des Wickelschemas wird deutlich, dass die einzelnen Wicklungen meanderförmig und bifilar vorzugsweise unter Verwendung von verdrillten Litzen hergestellt worden sind. Bei der Betrachtung beispielsweise eines Wicklungsanfanges 55 wird deutlich, dass in den oberen und unteren Wickelköpfen 56, 57 es zu einer Aufhebung der magnetischen Felder aufgrund der Anordnung der einzelnen Litzen kommt. Dieses trifft auch für die anderen dargestellten Wicklungsanfänge 50, 51, 52, 53 und 54 zu, die insgesamt an den Wicklungsenden 58, 59, 60, 61, 62, 63 enden. Ferner kann dieser Darstellung der 11 entnommen werden, dass bei den bifilar ausgeführten Wicklungen der Spule 24 die Einspeisung über den Wicklungsanfang 50 bis 55 und der Endpunkt des Wicklungsendes 58 bis 63 an einem Punkt liegen. Ebenfalls ergibt sich die Bifilarität dadurch, dass die einzelnen Litzen quasi hin- und zurückgeführt werden und nicht wie es üblich ist, einmal umlaufen. Durch einen solchen Aufbau entsteht ein Magnetfeld mit abwechselnder Polarität. Dabei addieren sich im Arbeitsspalt der elektrischen Maschine die Felder und in den Wickelköpfen heben sich diese auf. Die Effizienz wird dadurch gesteigert. Die einzelnen Drähte oder Litzen der Wicklungen für die Spule 24 werden vorzugsweise durch einen faserverstärkten Kunststoff zusammengehalten.From the 11 may be a preferred winding scheme, for example, for a six-phase design of a coil 24 be removed. This illustration of the winding scheme makes it clear that the individual windings have been produced in a meandering and bifilar manner, preferably using twisted strands. When considering, for example, a winding start 55 it becomes clear that in the upper and lower winding heads 56 . 57 there is a cancellation of the magnetic fields due to the arrangement of the individual strands. This also applies to the other illustrated winding beginnings 50 . 51 . 52 . 53 and 54 to, the total at the coil ends 58 . 59 . 60 . 61 . 62 . 63 end up. Furthermore, this representation of the 11 be taken that with the bifilar running windings of the coil 24 the supply via the winding start 50 to 55 and the end point of the coil end 58 to 63 lying at one point. Likewise, the bifilarity results from the fact that the individual strands are virtually led back and back and not circulate once as usual. Such a structure results in a magnetic field of alternating polarity. The fields add up in the working gap of the electric machine and in the winding heads they cancel each other out. The efficiency is thereby increased. The individual wires or strands of windings for the coil 24 are preferably held together by a fiber-reinforced plastic.

Als bevorzugten Magnetwerkstoff werden isotrope Materialien verwendet, die gesintert oder kunststoffgebunden sind und der Gruppe der Seltenen-Erden angehören.When preferred magnetic material is used isotropic materials, which are sintered or plastic bound and the group of rare earths belong.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebdrive
22: Motorengine
33: Regelschaltungcontrol circuit
44: Anschlussleitungconnecting cable
55: Anschlussleitungconnecting cable
66: Abtriebswelleoutput shaft
77: Gehäusecasing
88th: Generatorgenerator
99: DrehbewegungserzeugerRotary motion generator
1010: Antriebswelledrive shaft
1111: Abschlussringend ring
1212: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
1313: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
1414: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
1515: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
1616: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
1717: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
1818: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
1919: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
2020: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
2121: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
2222: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
2323: PermanenteinzelmagnetsegmentPermanent individual magnetic segment
2424: SpuleKitchen sink
2525: Zentralelementcentral element
2626: Magnetsegmentmagnetic segment
2727: Magnetsegmentmagnetic segment
2828: Segmentachsesegment axis
2929: Feldachsefield axis
3030: Regelungregulation
3131: äußeres Magnetsystemouter magnet system
3232: äußerer Luftspaltouter air gap
3333: innerer Luftspaltinternal air gap
3434: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
3535: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
3636: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
3737: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
3838: Trägercarrier
3939: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
4040: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
4141: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
4242: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
4343: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
4444: PermanentmagnetsegmentPermanent magnet segment
4545: Bodenground
4646: Feldverteilungfield distribution
4747: Feldverteilungfield distribution
4848: Lagerbockbearing block
4949: Lagercamp
5050: Wicklungsanfangwinding start
5151: Wicklungsanfangwinding start
5252: Wicklungsanfangwinding start
5353: Wicklungsanfangwinding start
5454: Wicklungsanfangwinding start
5555: Wicklungsanfangwinding start
5656: Wicklungskopfwinding head
5757: Wicklungskopfwinding head
5858: Wicklungsendewinding end
5959: Wicklungsendewinding end
6060: Wicklungsendewinding end
6161: Wicklungsendewinding end
6262: Wicklungsendewinding end
6363: Wicklungsendewinding end
6464: Radiusradius
6565: Radiusradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 0161832 B1 [0002] EP 0161832 B1 [0002]
- US 2003/0094873 A1 [0003] US 2003/0094873 A1 [0003]
- JP 2007-159241 A1 [0003] - JP 2007-159241 A1 [0003]
- DE 102004017507 A1 [0004] DE 102004017507 A1 [0004]
- DE 102004017157 B4 [0005] - DE 102004017157 B4 [0005]
- DE 4414527 C1 [0006] - DE 4414527 C1 [0006]

Claims

Elektrische Maschine mit einer stehenden, zylinderförmigen Tauchspule (24), die als selbsttragende Luftspule mit mindestens zwei Wicklungen ausgeführt ist, die bifilar und meanderförmig gewickelt sind und von einer drehenden, aus einer direkt aneinander gesetzten Vielzahl von Permanentmagnetsegmenten (12 bis 23) bestehenden Ringanordnung mit einem äußeren Abschirmungsring (11) umschlossen wird, wobei die Einzelmagnetsegmente (12 bis 23) jeweils eine unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtung zum vorhergehenden Permanentmagnetsegment aufweisen, die mindestens eine zweipolige magnetische Ausführung der elektrischen Maschine ermöglicht, und dass durch die einzelnen unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierungsrichtungen ein, der Anzahl der magnetischen Pole entsprechend gerichtetes, magnetisches, verstärktes, homogenes Magnetfeld zu der Spule 24 vorhanden ist.Electric machine with a standing, cylindrical plunger coil ( 24 ), which is designed as a self-supporting air-core coil with at least two windings wound in a bifilar and meandering manner and by a rotating, directly juxtaposed plurality of permanent magnet segments ( 12 to 23 ) existing ring assembly with an outer shielding ring ( 11 ), wherein the individual magnet segments ( 12 to 23 ) each having a different preferred direction of magnetization to the preceding permanent magnet segment, which allows at least a two-pole magnetic design of the electrical machine, and that by the individual different preferred magnetization directions, the number of magnetic poles according directed, magnetic, amplified, homogeneous magnetic field to the coil 24 is available.

Elektrische Maschine mit einer stehenden, zylinderförmigen Tauchspule (24), die als selbsttragende Luftspule mit mindestens zwei Wicklungen ausgeführt ist, die bifilar und meanderförmig gewickelt sind und von einer drehenden, aus einer direkt aneinander gesetzten Vielzahl von Permanentmagnetsegmenten bestehenden Ringanordnung mit einem äußeren Abschirmungsring (11) umschlossen wird, wobei die Einzelmagnetsegmente (12 bis 23) jeweils eine unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtung eine unterschiedliche Vorzugsmagnetisierungsrichtung zum vorhergehenden Permanentmagnetsegment aufweisen, die mindestens eine zweipolige magnetische Ausführung der elektrischen Maschine ermöglicht, und dass durch die einzelnen unterschiedlichen Vorzugsmagnetisierungsrichtungen ein, der Anzahl der magnetischen Pole entsprechend gerichtetes, magnetisches, verstärktes, homogenes Magnetfeld zu der Spule 24 vorhanden ist und das innerhalb der Spule (24) eine mindestens zweipolige Permanenteinzelmagnetsegmentanordnung (34, 35) vorhanden ist, die zu der Ringanordnung der Permanentmagnetsegmente (12 bis 23) unipolar ausgerichtet ist und mit dieser kraft- und formschlüssig gekoppelt ist.Electric machine with a standing, cylindrical plunger coil ( 24 ), which is designed as a self-supporting air-core coil with at least two windings, which are wound in a bifilar and meandering manner and by a rotating, consisting of a directly juxtaposed plurality of permanent magnet segments ring assembly with an outer shielding ring ( 11 ), wherein the individual magnet segments ( 12 to 23 ) each having a different preferred direction of magnetization have a different preferred direction of magnetization to the preceding permanent magnet segment, which allows at least a two-pole magnetic design of the electric machine, and that by the individual different preferred magnetization directions, the number of magnetic poles according directed, magnetic, amplified, homogeneous magnetic field to the coil 24 is present and that within the coil ( 24 ) an at least two-pole permanent single magnet segment arrangement ( 34 . 35 ), which leads to the ring arrangement of the permanent magnet segments ( 12 to 23 ) is aligned unipolar and is coupled with this positive and positive.

Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei den einzelnen Wicklungen der Spule (24) der Einspeise- und Endpunkt an der gleichen Stelle liegen.Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that in the individual windings of the coil ( 24 ) the entry and exit points are in the same place.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (24) für eine Mehrzahl von Phasen ausgeführt werden.Electrical machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the coil ( 24 ) for a plurality of phases.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die bifilar, meanderförmig ausgeführten Wicklungen in dem Arbeitsspalt zwischen den Permanenteinzelmagnetsegmenten (12 bis 23, 34, 35) und der Spule (24) eine Addition der magnetischen Felder und in den Wickelköpfen (56, 57) der Wicklungen eine Aufhebung der magnetischen Felder bewirkt wird.Electric machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that by the bifilar, meander-shaped windings in the working gap between the permanent magnet segments ( 12 to 23 . 34 . 35 ) and the coil ( 24 ) an addition of the magnetic fields and in the winding heads ( 56 . 57 ) causes the windings to cancel the magnetic fields.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (24) austauschbar und für unterschiedliche Spannungen und/oder Phasen auslegbar sind.Electrical machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the coils ( 24 ) are interchangeable and interpretable for different voltages and / or phases.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetsegmente (12 bis 23) als Stabmagnete ausgeführt sind.Electrical machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet segments ( 12 to 23 ) are designed as bar magnets.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetmaterial isotrope Materialien verwendet werden, die gesintert oder kunststoffgebunden sind und der Gruppe der Seltenen-Erden angehören.Electric machine according to one or more of preceding claims, characterized in that As the magnet material isotropic materials are used which are sintered or are plastic bound and belonging to the group of rare earths.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Permanentmagnetsegment (12 bis 23) im Wesentlichen einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei die einzelnen Permanentmagnetsegmente (12 bis 23) vor der Montage, innerhalb der Abschirmung (11), magnetisiert worden sind.Electrical machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that each permanent magnet segment ( 12 to 23 ) has a substantially trapezoidal cross section, wherein the individual permanent magnet segments ( 12 to 23 ) before assembly, inside the shield ( 11 ), have been magnetized.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlinie des trapezförmigen Querschnittes mit dem inneren Durchmesser der Abschirmung (11) bei einem entsprechenden Radius (64) und die zur Spule (24) gerichteten Seiten mit einem Radius (65) ausgebildet sind.Electrical machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the baseline of the trapezoidal cross-section with the inner diameter of the shield ( 11 ) at a corresponding radius ( 64 ) and to the coil ( 24 ) directed sides with a radius ( 65 ) are formed.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitermaterial aus jeder Wicklung aus einer oder einer Vielzahl von verdrillten Litzen besteht.Electric machine according to one or more of preceding claims, characterized in that the conductor material from each winding of one or a plurality consists of twisted strands.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (24) durch faserverstärkten Kunstharz zusammengehalten wird.Electrical machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the coil ( 24 ) is held together by fiber-reinforced synthetic resin.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine ein Motor (2) oder ein Generator (8) ist.Electrical machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the electric machine is a motor ( 2 ) or a generator ( 8th ).

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (8) mittels Wasserkraft, Dampfturbine, Dampfthermie, Windkraft, einem Motor oder dergleichen betrieben wird.Electric machine according to one or more of the preceding claims, characterized ge indicates that the generator ( 8th ) is operated by means of water power, steam turbine, Dampfhermie, wind power, a motor or the like.

Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine mit einem Getriebe ausgestattet ist.Electric machine according to one or more of preceding claims, characterized in that the electric machine is equipped with a transmission.