WO2023025480A1 - Elektrischer antrieb - Google Patents

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WO2023025480A1
WO2023025480A1 PCT/EP2022/070355 EP2022070355W WO2023025480A1 WO 2023025480 A1 WO2023025480 A1 WO 2023025480A1 EP 2022070355 W EP2022070355 W EP 2022070355W WO 2023025480 A1 WO2023025480 A1 WO 2023025480A1
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drive
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Karl KUMPITSCH
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ALMAK VERTRIEB GmbH
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    • H02K21/44—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary with armature windings wound upon the magnets

Definitions

  • the invention relates to an electric drive according to the preamble of patent claim 1 .
  • Electric drives are known in which a first drive part is moved relative to a second drive part.
  • magnetic fluxes are generated in a first drive part by means of permanent magnets, which are then controlled by means of coils in order to generate a time-varying magnetic field, which then drives the second drive part.
  • the permanent magnets are usually arranged in such a way that a change in the magnetic field at the pole shoes also leads to a change in the magnetic field strength within the permanent magnets, which are made of a hard magnetic material. This leads to power losses. Furthermore, the permanent magnets are exposed to high thermal loads and maintenance is very complex.
  • the object of the invention is therefore to specify an electric drive of the type mentioned at the outset, with which the disadvantages mentioned can be avoided and which is simple in construction and reliable but nevertheless has a high level of efficiency.
  • the change in the magnetic field strength thus takes place predominantly in the soft-magnetic core and not in the hard-magnetic permanent-magnetic intermediate parts, as a result of which the magnetic losses are kept low. Furthermore, the heating occurs mainly in the cores and not in the permanent magnetic intermediate parts.
  • FIG. 1 shows parts of a first preferred embodiment of an electric drive, with a detail of the first drive part being shown on the left and a detail of the second drive part on the right, each in an oblique view;
  • FIG. 3 shows parts of a second preferred embodiment of an electric drive, a detail of the first drive part being shown in an oblique view at the top and a detail of the second drive part being shown in a side view at the bottom;
  • 5 shows parts of a third preferred embodiment of an electric drive, part of the second drive part being shown as a section between two parts of the first drive part in an oblique view; 6 shows a detail of the second drive part of the third preferred embodiment in top view; and
  • FIG. 7 shows parts of a fourth preferred embodiment of an electric drive, with part of the second drive part being shown in section next to part of the first drive part in an oblique view.
  • each core 4 has a first leg 5 with a first pole shoe 6 and a second leg 7 with a second pole shoe 8, that the first pole shoes 6 of the cores 4 are arranged along a first line and the second pole shoes 8 of the cores 4 along a , are arranged at a distance from the first line, that permanent-magnetic intermediate parts 9 are arranged between adjacent cores 4 for magnetizing the cores 4, that the pole shoes 6, 8 of the same ferromagnetic core 4 have the same magnetic polarity, that adjacent first pole shoes 6 have magnetically opposite polarity , and that at least one of the cores 4 the first leg 5 has a first coil arrangement 10, and the second leg 7 has a second coil arrangement 11.
  • an electric drive 1 can be provided in the sense of a magnetic flux switching machine, which has a lower power loss and is nevertheless constructed simply and reliably.
  • the magnetic flux in the cores 4 can therefore optionally be divided between the two pole shoes 7.8 and oscillate between the pole shoes 7.8 in time.
  • Permanent magnets and their direction of magnetization are indicated by an arrow running from the south pole to the north pole. Furthermore, the letters N and S indicate the magnetic north pole and south pole.
  • the electric drive 1 is intended to move the first drive part 2 relative to the second drive part 3 when the two coil arrangements 10, 11 are supplied with current. Provision is particularly preferably made for the first drive part 2 to be fixed, ie designed as a stator, and for the second drive part 3 to be movably mounted on the first drive part 2, ie in particular designed as a rotor.
  • the electric drive 1 can be designed in particular as an electric motor. As with other electric motors, the electric drive 1 can also be used as a generator in some embodiments. The electric drive 1 can therefore alternatively also be referred to as an electric machine.
  • the first drive part 2 comprises a predeterminable number of ferromagnetic cores 4.
  • the predeterminable number can in particular be at least two, preferably at least four, particularly preferably at least ten.
  • the cores 4 can be arranged in a row, in particular, with the permanent-magnetic intermediate parts 9 being arranged between two cores 4 .
  • the cores 4 are designed in such a way that they have two legs 5.7, which each have their own pole shoe 6.8 at their ends.
  • the cores 4 can therefore alternatively also be referred to as twin cores.
  • the cores 4 are arranged in such a way that the first pole shoes 6 of the cores 4 are arranged along the first line and the second pole shoes 8 of the cores 4 are arranged along the second line, with the two lines being spaced apart from one another.
  • a sequence of first pole shoes 6 is therefore arranged along the first line, while a sequence of second pole shoes 8 is arranged along the second line.
  • the first line and the second line are only imaginary lines along which the respective pole shoes 6.8 are lined up.
  • the first line and the second line can be straight or curved.
  • the cores 4 are further magnetized by permanent-magnetic intermediate parts 9 .
  • the intermediate parts 9 and their direction of magnetization are arranged in such a way that the pole shoes 6.8 of the same core 4 have the same polarity, so that in a core 4 both pole shoes 6.8 form either a north pole or a south pole.
  • the pole shoes 6.8 of one of the cores 4 are of opposite polarity to the pole shoes 6.8 of the adjacent cores 4.
  • the cores are therefore magnetized by the intermediate parts 9 in such a way that a core 4, in which both pole shoes 6.8 form a north pole, another core 4 follows, in which both pole shoes 6.8 form a south pole, and the following core 4 again has two pole shoes 6.8 designed as a north pole.
  • This magnetization can take place in particular in that, in at least one of the cores 4, two intermediate parts 9 of the same polarity initiate the magnetic field in an area between the two coil arrangements 10,11. As a result, a particularly strong permanent magnetic field can be generated.
  • At least one of the cores 4 introduces its magnetic field in a region between the two coil arrangements 10, 11 only on one side of one of the intermediate parts 9.
  • the intermediate parts 9 can in particular be arranged in such a way that every second gap between the cores 4 is free of intermediate parts 9 .
  • Such an arrangement manages with fewer permanent magnets overall.
  • the permanent-magnetic intermediate parts 9 can be made of NdFeB in particular.
  • Other permanent magnets of the electric drive 1 can also be made of NdFeB.
  • the pole shoes 6.8 of one of the cores 4 each have their own main magnetic flow direction.
  • the direction that results from the sum of all magnetic field lines that leave the respective pole shoe 6.8 is referred to as the main magnetic flux direction.
  • the main magnetic flux directions of the pole shoes 6 , 8 are preferably directed towards the second drive part 3 .
  • the main magnetic flux directions of the pole shoes 6.8 are preferably normal to the first line and the second line.
  • the first leg 5 has a first coil arrangement 10 and the second leg 7 has a second coil arrangement 11 .
  • the coil assemblies 10, 11 can in particular be wound around the respective leg 5.7.
  • the coil assemblies 10,11 can also be arranged within the respective legs 5,7.
  • the task of the coil assemblies 10, 11 is to strengthen or weaken the magnetic flux in the respective legs 5.7, and thus also in the respective pole shoes 6.8.
  • the cores 4 with the coil arrangements 10, 11 can in particular be arranged in such a way that the magnetic flux in the two legs 5, 7 is the same, provided the coil arrangements 10, 11 are not energized. In this case, the same magnetic field also acts on the second drive part 3 along the first line and the second line.
  • the magnetic flux in the intermediate parts 9 changes only as a result of the difference between the two magnetic fluxes induced by the coil arrangements 10, 11. If both coil arrangements 10, 11 induce the same strength but opposite magnetic flux, the magnetic flux in the intermediate parts 9 is unchanged.
  • the cores 4 are preferably made of a soft-magnetic material with high flux conductivity, ie a material with a low coercive field strength and high permeability. These can be bundles of insulated electrical steel or of soft magnetic powder composite material, so-called SMC.
  • the soft-magnetic material can guide the magnetic flux impressed by the permanent-magnetic intermediate parts 9 and the coil arrangements 10,11 three-dimensionally and with little loss into the ends of the legs 5,6 designed as pole shoes 6,8. It is also easy to manufacture them in series and thus to realize precise, complicated, three-dimensional shapes with additional functions such as positioning and connecting bars, ducts and cooling channels.
  • the pole shoes 6.8, hence the pole shoe-shaped ends of the legs 5.7, can also be referred to as stator poles.
  • the electric drive 1 is therefore designed as a rotating electric motor. This enables a simple construction.
  • the electric drive 1 can also be designed as a linear motor.
  • the second drive part 3 can in particular be an internal rotor, ie it can be surrounded by the first drive part 2 .
  • first pole shoes 6 form a first stator ring and the second pole shoes 8 form a second stator ring.
  • the magnetic lines can be kept particularly short.
  • Substantially parallel also includes a slightly oblique arrangement of a part of the intermediate parts 9, as indicated in FIG. 3, for example. With respect to the axis of rotation 18, the intermediate parts 9 can be magnetized essentially tangentially.
  • the pole direction of the permanent-magnetic intermediate parts 9 can change after each core 4, so that an arrangement can easily be achieved in which the pole shoes 6.8 of adjacent cores 4 have opposite polarity to one another.
  • the base area 12 is in this case that area which connects the two legs 5.7 to one another. By introducing a magnetic field into the base area 12, the two pole shoes 6.8 are also designed with the same polarity.
  • the base area 12 can also be referred to as a connection plate or yoke.
  • a further permanent magnet 19 which is magnetized radially to the axis of rotation 18, to be arranged on the base region 12 and into which the permanent-magnetic intermediate parts 9 introduce their magnetic field.
  • a further permanent magnet 19 which is magnetized radially to the axis of rotation 18, to be arranged on the base region 12 and into which the permanent-magnetic intermediate parts 9 introduce their magnetic field.
  • the base area 12 ensures that the magnetic fields are transferred from one of the legs 5.7 to the other leg 5.7.
  • This arrangement has the advantages of simpler construction.
  • two possible arrangements of the base area 12 are indicated simultaneously by way of example.
  • an arrangement of the base area 12 is drawn in as a hatched area between the intermediate parts 9 .
  • the possibility of arranging the base area 12 outside of the connection between the intermediate parts 9 is also shown.
  • the cores 4 can be C-shaped and/or egg-shaped. As a result, the cores 4 can be designed in a correspondingly compact manner.
  • the main magnetic flux directions of both pole shoes 6.8 can be aligned in the same direction.
  • the main magnetic flux directions of both pole shoes 6.8 can be aligned in opposite directions.
  • the two legs 5.7 can preferably have essentially the same cross section.
  • the crossed circuit means that the first coil arrangement 10 carries the current in an opposite sense of rotation compared to the second coil arrangement 11 is passed through. With the same number of turns, two magnetic fluxes of exactly the same size but opposite ones can easily be generated in the legs 5.7. This arrangement results in the same electrical resistance in both streams.
  • the first coil arrangement 10 and/or the second coil arrangement 11 can be part of an electrical resonant circuit.
  • both coil arrangements are part of the same electrical oscillating circuit.
  • a control of the electric drive 1 can be achieved in a particularly simple manner by means of an electric resonant circuit, in particular a driven electric circuit.
  • the resonant frequency of the oscillating circuit in particular can specify the speed and the speed can be controlled by controlling the resonant frequency.
  • high current intensities for operating the coil arrangements 10, 11 can be provided by the resonant circuit.
  • the resonant circuit can preferably be operated with a sine load curve.
  • the cores 4 can only be provided for a magnetic bearing or improved running smoothness.
  • the design of the first drive part 2 can interact with differently designed second drive parts 3 .
  • the second drive part 3 has a first region 13 that interacts with the first pole shoes 6 and a first region 13 with the second pole shoes 8 interacting with the second region 14, the first region 13 and the second region 14 each having a structure with periodically changing magnetic properties, and that the structure of the first region 13 is offset, in particular offset by half a period length, to the structure of the second region 14 is arranged.
  • the first area can be referred to as the first rotor ring and the second area 14 as the second rotor ring.
  • the second drive part 3 can also be referred to as a twin rotor.
  • the periodically changing magnetic properties mean that when the second drive part 3 moves relative to the first drive part 2, the magnetic properties change periodically, for example by changing the magnetic reluctance and/or the local magnetization of the second drive part 3.
  • the first area 13 is formed offset to the second region 14, preferably by half a period length of the periodically changing magnetic properties of the structure.
  • the first region 13 could therefore also be regarded as being phase-shifted with respect to the second region 14 in the direction of rotation.
  • the structure of the two areas 13, 14 can in particular be identical. If the coil arrangements 10,11 are not energized, neither of the two areas 13,14 is preferred in the interaction with the first drive part 2. If the magnetic flux is strengthened in the first pole shoes 6 and weakened in the second pole shoes 8, the interaction with the first area 13 predominates, while the interaction with the first area 14 predominates when the current flow is reversed.
  • the electric drive 1 can be designed in particular as a stepping motor.
  • first region 13 and the second region 14 each at least partially have a structure with permanent magnets 15 of alternating polarity.
  • the first area 13 and the second area 14 can therefore each have a structure with an alternating north pole and south pole.
  • a pair of a north pole and a south pole can form one period of construction of the first region 13 or the second region 14 .
  • these poles can also be used as rotor poles be designated. Due to the staggered arrangement, a chessboard-like arrangement of magnetic poles can therefore be arranged, as can be seen by way of example in FIGS. 3 and 6 . In Figs.
  • the poles in the first area 13 are identified with capital letters, hence N and S, and the poles in the second area are identified with lower case letters, therefore n and s, for better distinguishability.
  • N and S capital letters
  • n and s lower case letters
  • the permanent magnets 15 of opposite polarity of the two areas 13, 14 interact with the two pole shoes 6, 8 of the same polarity, then if the coil arrangements 10, 11 are not energized, the repulsive effect on one permanent magnet 15 becomes the attractive effect on the other permanent magnet 15 be the same size. Only when the coil arrangements 10, 11 are energized will the attractive effect on one or the other permanent magnet 15 predominate, depending on the direction of the energization.
  • a gap is arranged between the first drive part 2 and the second drive part 3 .
  • the gap can be an air, gas, vacuum or liquid gap if, for example, the electric drive 1 configured with a can is used as a wet rotor.
  • the structure with changing reluctance means that the reluctance acting on the magnetic field of the pole shoes 6, 8 changes when the second drive part 3 moves, so a position with high reluctance alternates with a position with low reluctance.
  • the electric drive can therefore be used as a reluctance motor.
  • first area 13 and the second area 14 are magnetically essentially isolated from one another, which means that there is a high reluctance between the first area 13 and the second area 14 . This can be done in particular by a gap between the first area 13 and the second area 14 .
  • the structure of the first area 13 and the second area 14 combines permanent magnets 15 and an alternating reluctance.
  • the first area 13 and the second area 14 each have a structure with a soft-magnetic ferromagnet with alternating elevations 16 and depressions 17 .
  • the gap between the two drive parts 2, 3 is smaller than the depressions 17, as a result of which the reluctance in the elevations 16 is also smaller than in the depressions 17.
  • a second drive part 3 with alternating reluctance can thereby be provided in a simple manner become.
  • the first area 13 and the second area 14 can in particular each be designed in the form of a gear wheel, the structure of the two areas 13, 14 being offset from one another by half a tooth spacing, in particular rotated.
  • a structure is shown in FIGS. 1 and 2 by way of example.
  • the shape of the elevations 16 and depressions 17 of the first area 13 is shown in FIG. 2 as a solid line, and the shape of the elevations 16 and depressions 17 of the first area 13 is shown as a dashed line.
  • the reluctance in the first area 13 is lower at some points and the reluctance in the second area 14 is lower at another point.
  • the differently acting reluctance is also indicated by arrows between the pole shoes 6,8.
  • Alternating reluctance in the second drive part 3 can also be achieved by using soft-magnetic flux-conducting pieces and/or flux-blocking sections, for example gaps.
  • This difference can preferably be small, in particular at most 25%.
  • the number of cores 4 can in particular be smaller, and in the case of an external rotor in particular larger than that Be number of permanent magnets 15 or the alternating reluctances in the first region 13.
  • the cores 4 are preferably U-shaped.
  • the pole shoes 6, 8 preferably form two stator rings, while the two areas 13, 14 of the second drive part 3 form two rotor rings, with the stator rings and the rotor rings each being arranged offset axially with respect to one another.
  • the second drive part 3 can in particular be designed in the form of a roller. A compact form of the electric drive 1 is advantageous here.
  • the magnetic field lines in the second drive part 3 can also be traced back well. Such preferred embodiments are shown in Figs. 1-4.
  • the first line and the second line have different radii around the axis of rotation 18, with the main magnetic flow directions of the two pole shoes 6.8 of each core 4 being aligned radially to the axis of rotation 18 and opposite to one another.
  • the cores 4 are preferably C-shaped.
  • the second drive part 3 can in particular have a shell-shaped body, with a hollow-cylindrical edge being arranged in the space between the two pole shoes 6 , 8 .
  • an outside of the edge can form the first area 13 and the inside of the edge can form the second area 14, with the permanent magnets 15 having an axial direction of magnetization being embedded in the edge.
  • first line and the second line have different radii around the axis of rotation 18 and the main magnetic flow directions of the two pole shoes 6.8 of each core 4 are aligned axially to the axis of rotation.
  • the second drive part 3 can in particular be disk-shaped, with the two areas 13, 14 being designed as rings on the same side. The advantage of this is a particularly flat design with low weight and high torque. Such preferred embodiments are shown in FIGS. 5 and 6. FIG.
  • the first drive part 2 comprises a predeterminable number of further ferromagnetic cores 20 .
  • the other cores 20 can be designed the same or at least similar to the ferromagnetic cores 4, ie in particular also have two pole shoes 6.8.
  • the additional cores 20 can in this case further increase the power of the electric drive 1 .
  • the stability of the drive part 3 can advantageously be improved by counteracting forces.
  • another core 20 is shown as an example, which is arranged on an opposite side of the second drive part 3 opposite the core 4 and interacts with a rear side of the permanent magnet 15 .
  • the first drive part 2 which can also be referred to as the flux switching stator of a magnetic flux switching machine, comprises one or more cores 4, in particular U-cores, each core 4 having two legs 5, 7 and a base area 12, the base area 12 also acting as a yoke or Connection plate can be referred to, the connection plate, the legs 5.7 on the first stator ring and the second Stator ring, whereby leg 5 of the first stator ring is operatively connected to the first area 13, preferably a pole sector of the first rotor ring of the second drive part 3 designed as a twin rotor, via the air gap, and leg 7 of the second stator ring to the second area 14 , in particular a first pole sector of the second rotor ring, is operatively connected via the air gap, with the leg 5, 7 being aligned in a normal to the active surface
  • This arrangement also creates a twin coil that forms a balanced sine load curve in both working directions and thus provides an electrically very efficient switching process.
  • the innovative design achieves high efficiency during the switching process and reduces the cogging torque and torque ripple of the FSPM machines, as well as making maintenance-friendly and robust technology possible.
  • the peripheral arrangement can particularly preferably consist of an alternating sequence of cores 4 and intermediate parts 9.
  • the impressed permanent magnet flux is alternating in the tangential direction.
  • the legs 5.7 of the cores 4 thus form the first stator ring and the second stator ring, with the pole shoes 6.8 of the legs 5.7 of the first stator ring being operatively connected to the rotor poles of the first rotor ring of the twin rotor via an air gap.
  • the coil assembly 10, 11 is advantageously applied at the end of the leg 5.7. It is conceivable that only every second leg 5.7 carries a coil arrangement 10.11. You can be wrapped around or in the leg 5.7. It can be very low-impedance, since it mainly has a switching function.
  • the two coil assembly 10,11 of a core 4 can simultaneously and in a simple design acting in opposite directions can be connected crossed as a twin coil. This results in a balanced load curve in both working directions, which can particularly advantageously be part of an electrical oscillating circuit, as a result of which large energy savings are possible with constant continuous operation.
  • the individual activation of the coil arrangements 10, 11 via integrated circuits for highly dynamic operation is advantageous.
  • the core 4 is made of SMC (soft magnetic composites) and conducts the magnetic imprinted by the intermediate part 9 Flow three-dimensionally in the designed as pole shoes 6, 8 ends of the legs 5.7, which form the two stator rings in the circumferential direction.
  • the permanent magnets of the intermediate parts 9 are in positive contact with the pole side on the base area 12 and are secured by positioning webs and surrounded by an advantageously non-magnetic stator casing.
  • the stator shell can also be a thin magnetically conductive web that saturates.
  • the cores 4 are arranged in the circumferential direction with alternating permanent magnet flux on the pole shoes 6.8.
  • the permanent magnets of the intermediate parts 9 can be continuous or divided, in one piece or in several pieces.
  • the coil arrangement 10, 11 from the first stator ring and from the second stator ring can, in a simple embodiment, be connected crossed at the same time and acting in opposite directions as a twin coil.
  • the exemplary second drive part 3, designed as a twin rotor is designed according to the reluctance principle with raised soft-magnetic poles in the circumferential direction, which form the first rotor pole ring and the phase-shifted second rotor pole ring.
  • the soft-magnetic pole sectors on the rotor ring are divided in such a way that at least one pair of rotor poles can be aligned with a pair of legs 5,7 in the stator ring, which have a magnetic flux of opposite polarity imposed by the intermediate parts 9, so that a magnetic path is closed via the rotor poles.
  • the coil arrangements 10,11 are now energized by a pair of legs 5,7 of the pair of legs in the stator ring, which are subjected to opposite polarity with permanent magnetic flux, under which the phase-shifted rotor poles on the rotor pole ring are aligned up to now and develop a magnetic flux that the permanent magnetic flux in the leg 5, 7 of the second stator ring stops and the rotor poles remaining underneath on the second rotor pole ring can run out without cogging torque.
  • the current pulse deflects the electromagnetic flux and the entire permanent magnet flux into the first stator ring, as a result of which this pair of legs now forms a strong magnetic flux and the two rotor poles closest in the circumferential direction on the first rotor pole ring are attracted.
  • the oppositely acting twin coils in the first stator ring can be energized in a reinforcing direction, so that they suck in the magnetic flux and strengthen the permanent magnetic flux in leg 5 of the first stator ring.
  • a feature X or an object Y is distinguished in several embodiments by means of an ordering numeral, for example “first”, “second” or “third”, unless this is otherwise defined by the disclosure of the invention.
  • a feature X or object Y with an ordering numeral in a claim does not mean that an embodiment of the invention covered by this claim must have a further feature X or a further object Y.

Landscapes

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  • Linear Motors (AREA)

Abstract

Bei einem elektrischen Antrieb (1) umfassend einen ersten Antriebsteil (2) und einen relativ zum ersten Antriebsteil (2) beweglichen zweiten Antriebsteil (3), wobei der erste Antriebsteil (2) eine vorgebbare Anzahl an ferromagnetischen Kernen (4) umfasst, wird vorgeschlagen, dass jeder Kern (4) einen ersten Schenkel (5) mit einem ersten Polschuh (6) und einen zweiten Schenkel (7) mit einem zweiten Polschuh (8) aufweist, dass die ersten Polschuhe (6) der Kerne (4) entlang einer ersten Linie angeordnet sind und die zweiten Polschuhe (8) der Kerne (4) entlang einer, beabstandet zur ersten Linie verlaufenden, zweiten Linie angeordnet sind, dass zur Magnetisierung der Kerne (4) zwischen benachbarten Kernen (4) permanentmagnetische Zwischenteile (9) angeordnet sind, dass die Polschuhe (6,8) desselben ferromagnetischen Kerns (4) magnetisch gleichpolig sind, dass benachbarte erste Polschuhe (6) magnetisch gegenpolig sind, und dass bei zumindest einem der Kerne (4) der ersten Schenkel (5) eine erste Spulenanordnung (10), und der zweite Schenkel (7) eine zweite Spulenanordnung (11) aufweist.

Description

Elektrischer Antrieb
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .
Es sind elektrische Antriebe bekannt, bei welchen ein erster Antriebsteil relativ zu einem zweiten Antriebsteil bewegt wird. Bei einer bestimmten Art an elektrischen Antrieben, welche auch als Magnetflussumschaltmaschinen bezeichnet werden, werden mittels Permanentmagnete magnetische Flüsse in einem ersten Antriebsteil erzeugt, welche dann mittels Spulen gesteuert werden, um ein zeitlich veränderliches Magnetfeld zu erzeugen, welches den zweiten Antriebsteil dann antreibt.
Bei bekannten Magnetflussumschaltmaschinen sind die Permanentmagnete in der Regel derart angeordnet, dass ein Wechsel des Magnetfeldes an den Polschuhen auch zu einem Wechsel der Magnetfeldstärke innerhalb der Permanentmagnete führt, welche aus einem hartmagnetischen Material sind. Dadurch kommt es zu Verlustleistungen. Weiters sind die Permanentmagnete großen thermischen Belastungen ausgesetzt und die Wartung gestaltet sich sehr aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen elektrischen Antrieb der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, und welcher einfach aufgebaut und zuverlässig ist aber dennoch eine hohe Effizienz aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein elektrischer Antrieb im Sinne einer Magnetflussumschaltmaschine bereitgestellt werden kann, welcher eine geringere Verlustleistung aufweist und dennoch einfach und zuverlässig aufgebaut ist. Durch die zwei Schenkel der Kerne mit jeweils einer eigenen Spulenanordnung können die Magnetfelder von den paramagnetischen Zwischenteilen in den Schenkeln jeweils gezielt verstärkt oder abgeschwächt werden, sodass es möglich ist die magnetische Feldstärke an den einzelnen Polschuhen zeitlich zu variieren aber dennoch die Gesamtfeldstärke durch beide Polschuhe im Wesentlichen konstant zu halten, wodurch die magnetische Feldstärke in den permanentmagnetischen Zwischenteilen im Wesentlichen unverändert bleibt. Der magnetische Fluss in den Kernen kann daher wahlweise auf die beiden Polschuhe aufgeteilt werden und zeitlich zwischen den Polschuhen pendeln. Dabei ist es nicht erforderlich, dass es zu einer Umpolung der Polschuhe kommt. Die Änderung der magnetischen Feldstärke erfolgt somit überwiegend in dem weichmagnetischen Kern, und nicht in den hartmagnetischen permanentmagnetischen Zwischenteilen, wodurch die magnetischen Verluste gering gehalten werden. Weiters erfolgt dadurch die Erwärmung vorwiegend in den Kernen und nicht bei den permanentmagnetischen Zwischenteilen.
Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Patentansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 Teile einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Antriebs, wobei links ein Ausschnitt des ersten Antriebsteils und rechts ein Ausschnitt des zweiten Antriebsteils jeweils in einer Schrägansicht gezeigt sind;
Fig. 2 die erste bevorzugte Ausführungsform als Schnitt normal zur Drehachse;
Fig. 3 Teile einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Antriebs, wobei oben ein Ausschnitt des ersten Antriebsteils in einer Schrägansicht und unten ein Ausschnitt des zweiten Antriebsteils in Seitenansicht gezeigt sind;
Fig. 4 die zweite bevorzugte Ausführungsform als Schnitt normal zur Drehachse;
Fig. 5 Teile einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Antriebs, wobei ein Teil des zweiten Antriebsteils als Schnitt zwischen zwei Teilen des ersten Antriebsteils in einer Schrägansicht gezeigt sind; Fig. 6 ein Detail des zweiten Antriebsteils der dritten bevorzugten Ausführungsform in Aufsicht; und
Fig. 7 Teile einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Antriebs, wobei ein Teil des zweiten Antriebsteils als Schnitt neben einem Teil des ersten Antriebsteils in einer Schrägansicht gezeigt sind.
Die Fig. 1 bis 7 zeigen zumindest Teile von bevorzugten Ausführungsformen eines elektrischen Antriebs 1 umfassend einen ersten Antriebsteil 2 und einen relativ zum ersten Antriebsteil 2 beweglichen zweiten Antriebsteil 3, wobei der erste Antriebsteil 2 eine vorgebbare Anzahl an ferromagnetischen Kernen 4 umfasst, wobei vorgesehen ist, dass jeder Kern 4 einen ersten Schenkel 5 mit einem ersten Polschuh 6 und einen zweiten Schenkel 7 mit einem zweiten Polschuh 8 aufweist, dass die ersten Polschuhe 6 der Kerne 4 entlang einer ersten Linie angeordnet sind und die zweiten Polschuhe 8 der Kerne 4 entlang einer, beabstandet zur ersten Linie verlaufenden, zweiten Linie angeordnet sind, dass zur Magnetisierung der Kerne 4 zwischen benachbarten Kernen 4 permanentmagnetische Zwischenteile 9 angeordnet sind, dass die Polschuhe 6,8 desselben ferromagnetischen Kerns 4 magnetisch gleichpolig sind, dass benachbarte erste Polschuhe 6 magnetisch gegenpolig sind, und dass bei zumindest einem der Kerne 4 der ersten Schenkel 5 eine erste Spulenanordnung 10, und der zweite Schenkel 7 eine zweite Spulenanordnung 11 aufweist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein elektrischer Antrieb 1 im Sinne einer Magnetflussumschaltmaschine bereitgestellt werden kann, welcher eine geringere Verlustleistung aufweist und dennoch einfach und zuverlässig aufgebaut ist. Durch die zwei Schenkel 5,6 der Kerne 4 mit jeweils einer eigenen Spulenanordnung 10,11 können die Magnetfelder von den paramagnetischen Zwischenteilen 9 in den Schenkeln 5,6 jeweils gezielt verstärkt oder abgeschwächt werden, sodass es möglich ist die magnetische Feldstärke an den einzelnen Polschuhen 7,8 zeitlich zu variieren aber dennoch die Gesamtfeldstärke durch beide Polschuhe 7,8 im Wesentlichen konstant zu halten, wodurch die magnetische Feldstärke in den permanentmagnetischen Zwischenteilen 9 im Wesentlichen unverändert bleibt. Der magnetische Fluss in den Kernen 4 kann daher wahlweise auf die beiden Polschuhe 7,8 aufgeteilt werden und zeitlich zwischen den Polschuhen 7,8 pendeln. Dabei ist es nicht erforderlich, dass es zu einer Umpolung der Polschuhe 7,8 kommt. Die Änderung der magnetischen Feldstärke erfolgt somit überwiegend in dem weichmagnetischen Kern 4, und nicht in den hartmagnetischen permanentmagnetischen Zwischenteilen 9, wodurch die magnetischen Verluste gering gehalten werden. Weiters erfolgt dadurch die Erwärmung vorwiegend in den Kernen 4 und nicht bei den permanentmagnetischen Zwischenteilen 9.
In den Figuren sind für eine einfache Übersichtlichkeit nicht alle Merkmale mit Bezugszeichen versehen. Für eine einfache Übersichtlichkeit sind weiters nicht sämtliche Schnittflächen schraffiert dargestellt.
Permanentmagnete und deren Magnetisierungsrichtung werden durch einen vom Südpol zum Nordpol verlaufenden Pfeil angedeutet. Weiters wird durch die Buchstaben N und S der magnetische Nordpol sowie Südpol gekennzeichnet.
Der elektrische Antrieb 1 ist dazu vorgesehen bei einer vorgegebenen Bestromung der beiden Spulenanordnungen 10,11 den ersten Antriebsteil 2 relativ zu dem zweiten Antriebsteil 3 zu bewegen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Antriebsteil 2 fest angeordnet ist, also als Stator ausgebildet ist, und der zweite Antriebsteil 3 beweglich am ersten Antriebsteil 2 gelagert ist, daher insbesondere als Rotor, ausgebildet ist.
Der elektrische Antrieb 1 kann insbesondere als Elektromotor ausgebildet sein. Wie auch bei anderen Elektromotoren kann der elektrische Antrieb 1 in einigen Ausführungsformen aber auch als Generator eingesetzt werden. Der elektrische Antrieb 1 kann daher auch alternativ als elektrische Maschine bezeichnet werden.
Der erste Antriebsteil 2 umfasst eine vorgebbare Anzahl an ferromagnetischen Kernen 4. Die vorgebbare Anzahl kann insbesondere mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens zehn, sein.
Die Kerne 4 können hierbei insbesondere aneinander angereiht angeordnet sein, wobei zwischen zwei Kernen 4 die permanentmagnetischen Zwischenteile 9 angeordnet sind. Die Kerne 4 sind dabei derart ausgebildet, dass diese zwei Schenkel 5,7 aufweisen, welche jeweils einen eigenen Polschuh 6,8 an deren Enden aufweisen. Die Kerne 4 können daher auch alternativ als Zwillings-Kerne bezeichnet werden.
Die Kerne 4 sind dabei derart angeordnet, dass die ersten Polschuhe 6 der Kerne 4 entlang der ersten Linie angeordnet sind und die zweiten Polschuhe 8 der Kerne 4 entlang der zweiten Linie angeordnet sind, wobei die beiden Linien voneinander beabstandet sind. Entlang der ersten Linie ist daher eine Abfolge an ersten Polschuhen 6 angeordnet, während entlang der zweiten Linie eine Abfolge von zweiten Polschuhen 8 angeordnet ist. Die erste Linie und die zweite Linie sind hierbei lediglich gedachte Linien, an denen die jeweiligen Polschuhe 6,8 aufgereiht sind. Die erste Linie und die zweite Linie können gerade oder gekrümmt sein.
Die Kerne 4 sind weiters durch permanentmagnetische Zwischenteile 9 magnetisiert. Die Zwischenteile 9 und deren Magnetisierungsrichtung sind derart angeordnet, dass die Polschuhe 6,8 desselben Kerns 4 gleichpolig sind, daher bei einem Kern 4 beide Polschuhe 6,8 entweder einen Nordpol oder einen Südpol ausbilden. Die Polschuhe 6,8 eines der Kerne 4 sind dabei gegenpolig zu den Polschuhe 6,8 der benachbarten Kerne 4. Die Kerne sind daher durch die Zwischenteile 9 derart magnetisiert, dass einem Kern 4, bei welchen beide Polschuhe 6,8 einen Nordpol bilden, ein weiterer Kern 4 nachfolgt, bei welchen beide Polschuhe 6,8 einen Südpol bilden, und der darauffolgende Kern 4 wieder zwei als Nordpol ausgebildete Polschuhe 6,8 aufweist.
Diese Magnetisierung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass bei zumindest einem der Kerne 4 an einem Bereich zwischen den beiden Spulenanordnungen 10,11 zwei gleichpolige Zwischenteile 9 deren Magnetfeld einleiten. Dadurch kann ein besonders starkes permanentes Magnetfeld erzeugt werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei zumindest einem der Kerne 4 an einem Bereich zwischen den beiden Spulenanordnungen 10,11 lediglich an einer Seite eines der Zwischenteil 9 dessen Magnetfeld einleitet. Es können dabei die Zwischenteile 9 insbesondere derart angeordnet sein, dass jede zweite Lücke zwischen den Kernen 4 frei von Zwischenteilen 9 ist. Eine derartige Anordnung kommt insgesamt mit weniger Permanentmagneten aus. Die permanentmagnetischen Zwischenteile 9 können insbesondere aus NdFeB ausgebildet sein. Auch sonstige Permanentmagnete des elektrischen Antriebs 1 können aus NdFeB ausgebildet sein.
Die Polschuhe 6,8 eines der Kerne 4 weisen jeweils eine eigene magnetische Hauptflussrichtung auf. Als magnetische Hauptflussrichtung wird hierbei jene Richtung bezeichnet, welche sich durch die Summe sämtlicher Magnetfeldlinien ergibt, welche den jeweiligen Polschuh 6,8 verlassen. Die magnetischen Hauptflussrichtungen der Polschuhe 6,8 sind dabei bevorzugt auf den zweiten Antriebsteil 3 gerichtet. Weiters ist bevorzugt die magnetischen Hauptflussrichtungen der Polschuhe 6,8 normal zu der ersten Linie und der zweiten Linie.
Bei zumindest einem der Kerne 4 weist der erste Schenkel 5 eine erste Spulenanordnung 10 auf und der zweite Schenkel 7 eine zweite Spulenanordnung 11 auf. Die Spulenanordnungen 10, 11 können insbesondere um den jeweiligen Schenkel 5,7 gewickelt sein. Alternativ können die Spulenanordnungen 10,11 auch innerhalb der jeweiligen Schenkel 5,7 angeordnet sein. Aufgabe der Spulenanordnungen 10, 11 ist es den magnetischen Fluss in den jeweiligen Schenkel 5,7, und damit auch den jeweiligen Polschuhen 6,8, zu verstärken oder abzuschwächen.
Die Kerne 4 mit den Spulenanordnungen 10, 11 können insbesondere derart angeordnet sein, dass der magnetische Fluss in den beiden Schenkel 5, 7 gleich groß ist, sofern die Spulenanordnungen 10,11 nicht bestromt werden. In diesem Falle wirkt auch auf den zweiten Antriebsteil 3 entlang der ersten Linie und der zweiten Linie das gleiche magnetische Feld.
Durch eine Bestromung der Spulenanordnungen 10,11 ist es nun möglich den magnetischen Fluss in dem einen Schenkel 5,7 zu verstärken und gleichzeitig in dem anderen Schenkel 5,7 abzuschwächen. Dadurch wird das Magnetfeld an einem der beiden Polschuhe 6,8 verstärkt und an dem anderen Polschuh 6,8 abgeschwächt. Das zweite Antriebsteil 3 wird sich dann bewegen, um sich auf das veränderte Magnetfeld einzustellen. Sobald der Stromfluss in den beiden Spulenanordnungen 10, 11 umgekehrt wird, wird das Magnetfeld an jenem Polschuhe 6,8, an welchem es vorher verstärkt war, abgeschwächt, und an dem anderen Polschuh 6,8 verstärkt, worauf sich das zweite Antriebsteil 3 zu einer nächsten Position bewegt.
Der magnetische Fluss in den Zwischenteilen 9 ändert sich lediglich durch die Differenz der beiden durch die Spulenanordnungen 10, 11 induzierten Magnetflüsse. Sofern beide Spulenanordnungen 10, 11 den gleichstarken aber entgegengesetzten Magnetfluss induzieren, ist der Magnetfluss in den Zwischenteilen 9 unverändert.
Die Kerne 4 sind bevorzugt aus einem weichmagnetischen Material mit hohen Flussleitvermögen, also einem Material mit kleiner Koerzitivfeldstärke bei hoher Permeabilität, ausgebildet. Das können Pakete aus isolierten Elektroblech oder aus weichmagnetischen Pulververbundwerkstoff, sogenannte SMC, sein. Das weichmagnetische Material kann den von den permanentmagnetischen Zwischenteilen 9 und den Spulenanordnungen 10,11 aufgeprägten magnetischen Fluss dreidimensional und verlustarm in die als Polschuhe 6,8 ausgebildete Ende der Schenkel 5,6 leiten. Auch ist es einfach sie in Serie zu fertigen und damit maßgenaue, komplizierte, dreidimensionale Formen zu realisieren mit Zusatzfunktionen wie Positionierungs- und Verbindungsstege, Leitungs- und Kühlkanäle. Die Polschuhe 6,8, daher die polschuhförmigen Enden der Schenkel 5,7, können auch als Statorpole bezeichnet werden.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der zweite Antriebsteil 3 gegenüber dem ersten Antriebsteil 2 um eine Drehachse 18 drehbar gelagert ist, wobei die erste Linie und die zweite Linie als Kreise ausgebildet sind. Der elektrische Antrieb 1 ist daher als rotierender Elektromotor ausgebildet. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau. Alternativ kann der elektrische Antrieb 1 auch als Linearmotor ausgebildet sein.
Der zweite Antriebsteil 3 kann insbesondere ein Innenläufer sein, also vom ersten Antriebsteil 2 umgeben sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die ersten Polschuhe 6 einen ersten Statorring ausbilden, und die zweiten Polschuhe 8 einen zweiten Statorring ausbilden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die permanentmagnetischen Zwischenteile 9 im Wesentlichen parallel zu der ersten Linie magnetisiert sind. Dadurch können die Magnetlinien besonders kurz geführt sein. Im Wesentlichen parallel beinhaltet hierbei auch eine leicht schräge Anordnung eines Teils der Zwischenteile 9, wie beispielsweise in Fig. 3 angedeutet. Im Bezug auf die Drehachse 18 können die Zwischenteile 9 im Wesentlichen tangential magnetisiert sein.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Zwischenteile 9 an einer, dem zweiten Antriebsteil 3 abgewandten Seite der Kerne 4 angeordnet sind. Dadurch können diese kühl gehalten werden, wobei auch die Wartung vereinfacht wird.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass entlang der ersten Linie betrachtet benachbarte permanentmagnetische Zwischenteile 9 gegenpolig sind. Nach jedem Kern 4 kann dabei die Polrichtung der permanentmagnetische Zwischenteile 9 wechseln, sodass einfach eine Anordnung erreicht werden kann, in welcher die Polschuhe 6,8 benachbarter Kerne 4 gegenpolig zueinander sind.
Alternativ kann eine Anordnung sein, in welcher lediglich Paare aus zwei Kernen 4 mittels den permanentmagnetischen Zwischenteilen 9 verbunden sind, und zwischen den Paaren aus zwei Kernen 4 keine permanentmagnetischen Zwischenteilen 9 angeordnet sind.
Besonders bevorzugt kann vorgesehenen sein, dass die Kerne 4 jeweils einen Sockelbereich 12 aufweisen, dass die beiden Schenkel 5,7 von dem Sockelbereich 12 ausgehen, und dass insbesondere die permanentmagnetischen Zwischenteile 9 deren Magnetfeld in den Sockelbereich 12 einleiten. Der Sockelbereich 12 ist hierbei jener Bereich, welcher die beiden Schenkel 5,7 miteinander verbindet. Durch das Einleiten eines Magnetfeldes in den Sockelbereich 12 sind die beiden Polschuhe 6,8 auch gleichpolig ausgebildet. Der Sockelbereich 12 kann auch als Anschlussplatte oder Joch bezeichnet werden. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Sockelbereich 12 an einer, dem zweiten Antriebsteil 3 abgewandten Seite des Kerns 4 angeordnet ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Zwischenteile 9 deren Magnetfelder seitlich, bevorzugt in tangentialer Richtung bezüglich der Drehachse 18, in den Kern 4 einleiten. Eine derartige Anordnung ist beispielhaft in Fig. 1 dargestellt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass an dem Sockelbereich 12 ein weiterer, radial zur Drehachse 18 magnetisierter Permanentmagnet 19 angeordnet ist, in welchen die permanentmagnetische Zwischenteile 9 deren Magnetfeld einleiten. Eine derartige Anordnung ist beispielhaft in Fig. 3 dargestellt.
Es kann weiters vorgesehen sein, dass die permanentmagnetische Zwischenteile 9 die Magnetfelder in die Schenkel 5,7 einleiten. Hierbei sorgt der Sockelbereich 12 für eine Überleitung der Magnetfelder von dem einen der Schenkel 5,7 auf den anderen Schenkel 5,7 vorgesehen ist. Diese Anordnung hat die Vorteile eines einfacheren Aufbaus. In Fig. 4 sind beispielhaft zwei mögliche Anordnungen der Sockelbereich 12 gleichzeitig angedeutet. Einerseits ist eine Anordnung des Sockelbereiches 12 als schraffierte Fläche zwischen den Zwischenteilen 9 eingezeichnet. Es ist allerdings auch die Möglichkeit der Anordnung des Sockelbereiches 12 außerhalb der Verbindung zwischen den Zwischenteilen 9 eingezeichnet.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Kerne 4 C-förmig und/oder Eiförmig sind. Dadurch können die Kerne 4 entsprechend kompakt ausgebildet sein. Bei einem U-förmigen Kern 4 können die magnetischen Hauptflussrichtungen beider Polschuhe 6,8 in die gleiche Richtung ausgerichtet sein. Bei einem C-förmigen Kern 4 können die magnetischen Hauptflussrichtungen beider Polschuhe 6,8 entgegengesetzt ausgerichtet sein.
Die beiden Schenkel 5,7 können bevorzugt im Wesentlichen den gleichen Querschnitt auf weisen.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die erste Spulenanordnung 10 gekreuzt zur zweiten Spulenanordnung 11 geschaltet ist und beide Spulenanordnungen 10, 11 die gleiche Windungsanzahl haben. Die gekreuzte Schaltung bedeutet, dass die erste Spulenanordnung 10 vom Strom in einem entgegengesetzten Umlaufsinn im Vergleich zu der zweiten Spulenanordnung 11 durchlaufen wird. Durch die gleiche Windungsanzahl kann dadurch auf einfache Weise zwei exakt gleichgroße aber entgegengesetzte magnetische Flüsse in den Schenkel 5,7 erzeugt werden. Durch diese Anordnung entsteht weiters in beiden Strom Achtungen der gleiche elektrische Widerstand.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Spulenanordnung 10 und/oder die zweite Spulenanordnung 11 Teil eines elektrischen Schwingkreises sind. Im Falle einer gekreuzten Schaltung sind beide Spulenanordnungen Teil desselben elektrischen Schwingkreises. Durch einen, insbesondere angetriebenen, elektrischen Schwingkreis kann besonders einfach eine Steuerung des elektrischen Antriebes 1 erreicht werden. Hierbei kann vor allem die Resonanzfrequenz des Schwingkreises die Drehzahl vorgeben und durch eine Steuerung der Resonanzfrequenz die Drehzahl gesteuert werden. Durch den Schwingkreis können entsprechend hohe Stromstärken zum Betreiben der Spulenanordnungen 10,11 bereitgestellt werden. Bevorzugt kann der Schwingkreis mit einer Sinus- Lastkurve betrieben werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Spulenanordnungen 10, 11 getrennt voneinander angesteuert werden.
Es kann ausreichend sein, wenn lediglich einer der Kerne 4 über die Spulenanordnungen 10, 11 verfügt. Die weiteren Kerne 4 können hierbei lediglich für eine magnetische Lagerung, beziehungsweise eine verbesserte Laufruhe, vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass mehrere Kerne 4, insbesondere mindestens 30% der Kerne 4, bevorzugt sämtliche Kerne 4, die erste Spulenanordnung 10 und die zweite Spulenanordnung 11 aufweisen. Durch eine Erhöhung der Anzahl der ansteuerbare Kerne 4 kann die Leistung sowie die Laufruhe des elektrischen Antriebs 1 erhöht werden.
Die Ausbildung des ersten Antriebteils 2 kann mit unterschiedlich ausgebildeten zweiten Antriebsteilen 3 Zusammenwirken.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der zweite Antriebsteil 3 einen mit den ersten Polschuhen 6 zusammenwirkenden ersten Bereich 13 und einen mit den zweiten Polschuhen 8 zusammenwirkenden zweiten Bereich 14 aufweist, wobei der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 14 jeweils einen Aufbau mit sich periodisch ändernden magnetischen Eigenschaften aufweisen, und dass der Aufbau des ersten Bereiches 13 versetzt, insbesondere um eine halbe Periodenlänge versetzt, zu dem Aufbau des zweiten Bereiches 14 angeordnet ist. Im Falle eines um die Drehachse 18 rotierenden zweiten Antriebsteils 3 kann der erste Bereich als erster Rotorring und der zweite Bereich 14 als zweiter Rotorring bezeichnet werden. Der zweite Antriebsteil 3 kann in diesem Fall auch als Zwillings-Rotor bezeichnet werden. Die sich periodisch ändernden magnetischen Eigenschaften bedeuten, dass bei einer Bewegung des zweiten Antriebsteils 3 gegenüber dem ersten Antriebsteil 2 sich die magnetischen Eigenschaften periodisch ändern, beispielsweise indem sich die magnetische Reluktanz ändert und/oder die lokale Magnetisierung des zweiten Antriebsteils 3. Der erste Bereich 13 ist dabei versetzt zum zweiten Bereich 14 ausgebildet, bevorzugt um eine halbe Periodenlänge der sich periodisch ändernden magnetischen Eigenschaften des Aufbaus. Der erste Bereich 13 könnte daher auch als in Umlaufrichtung phasenversetzt zu dem zweiten Bereich 14 angesehen werden. Der Aufbau der beiden Bereiche 13,14 kann abgesehen von der Versetzung insbesondere identisch sein. Sofern die Spulenanordnungen 10,11 nicht bestromt werden, ist keiner der beiden Bereiche 13,14 in der Wechselwirkung mit dem ersten Antriebsteil 2 bevorzugt. Sofern der magnetische Fluss in den ersten Polschuhen 6 verstärkt, und in den zweiten Polschuhen 8 abgeschwächt wird, überwiegt die Wechselwirkung mit dem ersten Bereich 13, während bei einer umgekehrten Bestromung die Wechselwirkung mit dem ersten Bereich 14 überwiegt.
Der elektrische Antrieb 1 kann insbesondere als Schrittmotor ausgebildet sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 14 jeweils zumindest zum Teil einen Aufbau mit abwechselnd gegenpoligen Permanentmagneten 15 aufweist. Der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 14 können daher jeweils einen Aufbau mit einem abwechselnden Nordpol und Südpol aufweisen. Hierbei kann ein Paar aus einem Nordpol und einem Südpol eine Periode des Aufbaus des ersten Bereichs 13 oder des zweiten Bereichs 14 ausbilden. Diese Pole können bei einem rotierenden elektrischen Antrieb 1 auch als Rotorpole bezeichnet werden. Durch die versetzte Anordnung kann daher im Wesentlichen eine schachbrettartige Anordnung von Magnetpolen angeordnet sein, wie dies beispielhaft in Fig. 3 und Fig. 6 zu sehen ist. In den Fig. 3, 4 und 6 werden zur besseren Unterscheidbarkeit die Pole im ersten Bereich 13 mit Großbuchstaben, daher N und S, und die Pole im zweiten Bereich mit Kleinbuchstaben, daher n und s, gekennzeichnet. In Fig. 4, in welcher der zweite Bereich 14 an sich durch den ersten Bereich 13 verdeckt wird, sind derart die Polarisierung der Permanentmagneten 15 in beiden Bereichen 13,14 gekennzeichnet.
Sofern nun die gegenpoligen Permanentmagnete 15 der beiden Bereiche 13, 14 mit den beiden gleichpoligen Polschuhen 6,8 Zusammenwirken, so wird, wenn die Spulenanordnungen 10, 11 nicht bestromt werden, die abstoßende Wirkung auf den einen Permanentmagnet 15 die anziehende Wirkung auf den anderen Permanentmagneten 15 gleich groß sein. Erst bei einer Bestromung der Spulenanordnungen 10, 11 wird, je nach Richtung der Bestromung, die anziehende Wirkung auf den einen oder den anderen Permanentmagneten 15 überwiegen.
Zwischen dem ersten Antriebsteil 2 und dem zweiten Antriebsteil 3 ist insbesondere ein Spalt angeordnet. Je nach Umgebungsatmosphäre kann es sich beim Spalt um einen Luft-, Gas-, Vakuum- oder aber um einen Flüssigkeitsspalt handeln, wenn beispielsweise der elektrische Antrieb 1 , mit einem Spaltrohr ausgestaltet als Nassläufer eingesetzt wird.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 14 jeweils zumindest zum Teil einen Aufbau mit wechselnder Reluktanz aufweist. Der Aufbau mit wechselnder Reluktanz bedeutet, dass die auf das Magnetfeld der Polschuhe 6,8 wirkende Reluktanz bei einer Bewegung des zweiten Antriebsteils 3 ändert, daher eine Position mit hoher Reluktanz sich mit einer Position niedriger Reluktanz abwechselt. Der elektrische Antrieb kann daher als Reluktanzmotor verwendet werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 14 voneinander magnetisch im Wesentlichen isoliert sind, daher eine hohe Reluktanz zwischen dem ersten Bereich 13 und dem zweiten Bereich 14 besteht. Dies kann insbesondere durch eine Lücke zwischen dem ersten Bereich 13 und dem zweiten Bereich 14 erfolgen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Aufbau des ersten Bereiches 13 und des zweiten Bereiches 14 Permanentmagneten 15 und eine sich abwechselnde Reluktanz kombiniert.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 14 jeweils einen Aufbau mit einem weichmagnetischen Ferromagneten mit abwechselnden Erhebungen 16 und Vertiefungen 17 aufweist. Bei den Erhebungen 16 ist hierbei der Spalt zwischen den beiden Antriebsteilen 2, 3 kleiner als den Vertiefungen 17, wodurch auch die Reluktanz bei den Erhebungen 16 kleiner ist als bei den Vertiefungen 17. Dadurch kann auf einfache Weise ein zweiter Antriebsteil 3 mit abwechselnder Reluktanz bereitgestellt werden.
Der erste Bereich 13 und der zweite Bereich 14 können insbesondere jeweils zahnradförmig ausgebildet sein, wobei der Aufbau der beiden Bereiche 13,14 um einen halben Zahnabstand zueinander versetzt, insbesondere verdreht, ist. Ein derartiger Aufbau ist beispielhaft in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei wird in Fig. 2 die Form der Erhebungen 16 und Vertiefungen 17 des ersten Bereiches 13 als durchgezogene Linie, und die Form der Erhebungen 16 und Vertiefungen 17 des ersten Bereiches 13 als strich linierte Linie dargestellt. Wie in Fig. 2 gut ersichtlich ist, ist an einigen Stellen die Reluktanz im ersten Bereich 13 und an einer anderen Stelle die Reluktanz im zweiten Bereich 14 geringer. Durch Pfeile zwischen den Polschuhen 6,8 ist weiters die unterschiedlich wirkende Reluktanz angedeutet.
Eine abwechselnde Reluktanz im zweiten Antriebsteil 3 kann auch durch den Einsatz weichmagnetischer Flussleitstücken und/oder Flusssperrabschnitten, beispielsweise Lücken, erreicht werden.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass sich die Anzahl der Permanentmagnete 15 oder der abwechselnden Reluktanzen in dem ersten Bereich 13 von der Anzahl der Kerne 4 unterscheidet. Dieser Unterschied kann bevorzugt gering, insbesondere maximal 25%, sein. Bei einem Innenläufer kann die Anzahl der Kerne 4 insbesondere kleiner, und bei einem Außenläufer insbesondere größer, als die Anzahl der Permanentmagnete 15 oder der abwechselnden Reluktanzen in dem ersten Bereich 13 sein.
Die Stellung benachbarter Kerne 4 ist in Bezug auf zwei benachbarte Permanentmagnete 15 oder Erhebungen 17 daher leicht unterschiedlich. Dadurch kann bei entsprechender Ansteuerung die Drehrichtung aufgeprägte, die Laufruhe verbessert und die Rastmomente verringert werden.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die erste Linie und die zweite Linie axial entlang der Drehachse 18 versetzt sind, wobei magnetische Hauptflussrichtungen der beiden Polschuhe 6,8 jedes Kerns 4 radial zur Drehachse 18 ausgerichtet sind. Hierbei sind die Kerne 4 bevorzugt U-förmig ausgebildet. Die Polschuhe 6,8 bilden hierbei bevorzugt zwei Statorringe aus, während die beiden Bereich 13,14 des zweiten Antriebsteils 3 zwei Rotorringe ausbilden, wobei die Statorringe sowie die Rotorringe jeweils axial zueinander versetzt angeordnet sind. Der zweite Antriebsteil 3 kann hierbei insbesondere walzenförmig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist dabei eine kompakte Form des elektrischen Antriebes 1. Auch können die Magnetfeldlinien im zweiten Antriebsteil 3 gut rückgeführt werden. Derartige bevorzugte Ausführungsformen sind in den Fig. 1 bis 4 dargestellt.
In Fig. 4 sind nur ein Teil der Spulenanordnungen 10,11 ein gezeichnet. In Fig. 2 sind die Spulenanordnungen 10,11 nicht dargestellt. Weiters ist in Fig. 2 lediglich die Magnetisierungsrichtung von zwei Zwischenteilen 9 eingezeichnet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die erste Linie und die zweite Linie unterschiedliche Radien um die Drehachse 18 aufweisen, wobei magnetische Hauptflussrichtungen der beiden Polschuhe 6,8 jedes Kerns 4 radial zur Drehachse 18 sowie entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind. Hierbei sind die Kerne 4 bevorzugt C-förmig ausgebildet. Der zweite Antriebsteil 3 kann hierbei insbesondere einen schalenförmigen Körper aufweisen, wobei ein hohlzylinderförmiger Rand in den Raum zwischen den beiden Polschuhen 6, 8 angeordnet ist. Hierbei kann eine Außenseite des Randes den ersten Bereich 13 ausbilden und die Innenseite des Randes den zweiten Bereich 14, wobei im Rand die Permanentmagnete 15 mit axialer Magnetisierungsrichtung eingebettet sind. Vorteilhaft daran ist, dass ein einzelner Permanentmagnet 15 sowohl als Pol für den ersten Bereich 13 als auch den zweiten Bereich 14 verwendet werden kann. Eine derartige bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt, wobei der zweite Außenteil 3 geschnitten und der Rand außerhalb des Bereiches zwischen den beiden Polschuhen 6,8 dargestellt ist. Vom ersten Antriebsteil 2 ist lediglich ein einzelner Kern 4 mit einem Zwischenteil 9 dargestellt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die erste Linie und die zweite Linie unterschiedliche Radien um die Drehachse 18 aufweisen und die magnetische Hauptflussrichtungen der beiden Polschuhe 6,8 jedes Kerns 4 axial zur Drehachse ausgerichtet sind. Der zweite Antriebsteil 3 kann hierbei insbesondere scheibenförmig sein, wobei die zwei Bereiche 13,14 als Ringe auf dergleichen Seite ausgebildet sind. Vorteilhaft daran ist eine besonders flache Bauform bei geringem Gewicht und hohem Drehmoment. Derart ausgebildete bevorzugte Ausführungsformen sind in Fig. 5 und 6 dargestellt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Antriebsteil 2 eine vorgebbare Anzahl an weiteren ferromagnetischen Kernen 20 umfasst. Die weiteren Kerne 20 können hierbei gleich oder zumindest ähnlich den ferromagnetischen Kernen 4 ausgebildet sein, also insbesondere ebenfalls zwei Polschuhe 6,8 aufweisen. Die weiteren Kerne 20 können hierbei die Leistung des elektrischen Antriebs 1 weiter verstärken. Weiters kann durch Gegenkräfte vorteilhaft die Stabilität des Antriebsteils 3 verbessert werden. In Fig. 5 ist beispielhaft ein weiterer Kern 20 dargestellt, welcher auf einer gegenüberliegenden Seite vom zweiten Antriebsteil 3 gegenüber dem Kern 4 angeordnet ist und mit einer Rückseite der Permanentmagneten 15 wechselwirkt.
Die Fig. 1 bis 7 zeigen zumindest Teile von bevorzugten Ausführungsformen einer elektrischen Maschine 1 nach dem Flux-Switching-Permanent-Magnet Prinzip, also einer elektrischen Maschine 1 mit Permanentmagneten und Magnetflussumschaltung. Der erste Antriebsteil 2, welcher auch als Flussschaltstator einer Magnetflussumschaltmaschine bezeichnet werden kann, umfasst einen oder mehrere Kerne 4, insbesondere U-Kerne, wobei jeder Kern 4 zwei Schenkel 5, 7 und einen Sockelbereich 12 aufweist, wobei der Sockelbereich 12 auch als Joch oder Anschlussplatte bezeichnet werden kann, wobei die Anschlussplatte die Schenkel 5,7 über den ersten Statorring und den zweiten Statorring verbindet, wobei vom ersten Statorring der Schenkel 5 mit dem ersten Bereich 13, bevorzugt einem Polsektor des ersten Rotorring vom als Zwilling- Rotor ausgebildeten zweiten Antriebsteil 3, über den Luftspalt wirkverbunden ist, und vom zweiten Statorring der Schenkel 7 mit dem zweiten Bereich 14 , insbesondere einen ersten Polsektor des zweiten Rotorring, über den Luftspalt wirkverbunden ist, wobei der Schenkel 5, 7 in einer Normalen zur Wirkfläche der Bereiche 13, 14, daher des einen ersten Polsektors ausgerichtet ist, wobei der erste Antriebsteil 2 die permanentmagnetischen Zwischenteile 9, daher insbesondere wenigstens einen ersten Permanentmagnet aufweist, der am Sockelbereich 12 oder dem Schenkel 5,7 anliegt, wobei der permanentmagnetische Zwischenteil 9 einen Magnetfluss dem einen ersten Kern 4 aufprägt und die erste Spulenanordnung 10 ausgebildet ist, den Magnetfluss in dem einen ersten Kern 4 zu lenken und den wenigstens einen ersten Polsektor vom Anfang des einen ersten Kern 4 zu einem Anfang des nachfolgenden Kern 4 zu bewegen.
Auch entsteht durch diese Anordnung eine Zwilling-Spule die in beide Arbeitsrichtungen eine ausgeglichene Sinus- Lastkurve bildet und dadurch einen elektrisch sehr effizienten Umschaltvorgang bereitstellt. Durch die neuartige Konstruktion wird eine hohe Effizienz beim Umschaltvorgang erreicht und die Rastmomente und die Drehmomentwelligkeit der FSPM-Maschinen reduziert, sowie eine wartungsfreundliche und robuste Technik ermöglicht.
In dem elektrischen Antrieb 1 kann die Umfangsanordnung besonders bevorzugt aus einer alternierenden Abfolge von Kernen 4 und Zwischenteilen 9 sein. Dabei ist der aufgeprägte Permanentmagnetfluss in tangentialer Richtung alternierend. Die Schenkel 5,7 der Kerne 4 bilden dadurch den ersten Statorring und den zweiten Statorring, wobei die Polschuhe 6,8 der Schenkel 5,7 des ersten Statorrings mit den Rotorpolen des ersten Rotorring vom Zwilling-Rotor über einen Luftspalt wirkverbunden sind.
Die Spulenanordnung 10, 11 ist vorteilhaft am Ende des Schenkels 5,7 aufgebracht. Dabei ist es denkbar, dass nur jeder zweite Schenkel 5,7 eine Spulenanordnung 10,11 trägt. Sie kann um oder in den Schenkel 5,7 gewickelt sein. Dabei kann sie sehr niederohmig sein, da sie vor allem eine Schaltfunktion hat. Die zwei Spulenanordnung 10,11 eines Kerns 4 können in einfacher Ausführung zeitgleich und gegengleich wirkend als Zwilling-Spule gekreuzt verschaltet werden. Dadurch entsteht in beide Arbeitsrichtungen eine ausgeglichene Lastkurve, die besonders vorteilhaft Teil eines elektrischen Schwingkreises sein kann, wodurch bei konstantem Dauerbetrieb große Energieeinsparungen möglich werden. Für einen optimierten dynamischen Betrieb ist die individuelle Ansteuerung der Spulenanordnungen 10,11 über integrierte Schaltungen zum hochdynamischen Betrieb vorteilhaft.
Die Fig. 1 zeigt im Schrägriss die erste bevorzugte Ausführungsform für den Kern 4 und seine Einbindung mit dem benachbarten Kern 4 im ersten Antriebsteil 2. Der Kern 4 ist im Beispiel aus SMC (soft magnetic composites) ausgebildet und leitet den vom Zwischenteil 9 aufgeprägten magnetischen Fluss dreidimensional in die als Polschuhe 6, 8 ausgebildete Ende der Schenkel 5,7, welche in Umfangsrichtung die beiden Statorringe bilden. Die Permanentmagnete der Zwischenteile 9 liegen formschlüssig mit der Polseite am Sockelbereich 12 an und werden von Positionierstegen gesichert und von einer vorteilhaft nichtmagnetischen Statorhülle umschlossen. Die Statorhülle kann auch ein dünner magnetisch leitender Steg sein, der in Sättigung fällt. Die Kerne 4 sind in Umfangsrichtung mit alternierendem Permanentmagnetfluss an den Polschuhen 6,8 angeordnet. Je nach der notwendigen Magnetflussstärke können die Permanentmagnete der Zwischenteile 9 durchgehend oder unterteilt, ein- oder mehrteilig sein. Die Spulenanordnung 10,11 vom ersten Statorring und vom zweiten Statorring kann in einfacher Ausführung zeitgleich und gegengleich wirkend als Zwilling-Spule gekreuzt verschaltet werden. Der beispielhafte, als Zwilling-Rotor ausgebildete, zweite Antriebsteil 3 ist nach dem Reluktanzprinzip in Umfangsrichtung mit erhabenen weichmagnetischen Polen ausgebildet, welche den ersten Rotorpolring und den phasenverschobenen zweiten Rotorpolring bilden.
Die weichmagnetischen Polsektoren am Rotorring sind so aufgeteilt, dass mindestens ein Paar Rotorpole sich im Statorring mit einem Paar Schenkel 5,7 ausrichten kann, welche einen gegenpoligen durch die Zwischenteile 9 aufgeprägten magnetischen Fluss aufweisen, sodass sich über die Rotorpole ein magnetischer Pfad schließt. Bei der Ansteuerung werden nun die Spulenanordnungen 10,11 von einem Paar gegenpolig mit permanentmagnetischen Fluss beaufschlagten Schenkel 5,7 des Schenkelpaares im Statorring bestromt unter denen die phasenverschobenen Rotorpole am Rotorpolring bis jetzt ausgerichtet sind und entwickeln einen Magnetfluss, dass den Permanentmagnetfluss im Schenkel 5,7 des zweiten Statorrings stoppt und die darunter verweilenden Rotorpole am zweiten Rotorpolring können ohne Rastmoment auslaufen. Durch den Strompuls wird der elektromagnetische Fluss und der gesamte Permanentmagnetfluss in den ersten Statorring umgelenkt, wodurch dieses Schenkelpaar nun einen starken magnetischen Fluss ausbildet und die in Umfangsrichtung nächsten zwei Rotorpole am ersten Rotorpolring werden angezogen. Zeitgleich können im ersten Statorring die gegengleich wirkenden Zwilling-Spulen in verstärkender Richtung bestromt werden, sodass sie den Magnetfluss ansaugen und den Permanentmagnetfluss im Schenkel 5 des ersten Statorrings verstärken.
Nachfolgend werden Grundsätze für das Verständnis und die Auslegung gegenständlicher Offenbarung angeführt.
Merkmale werden üblicherweise mit einem unbestimmten Artikel „ein, eine, eines, einer“ eingeführt. Sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt, ist daher „ein, eine, eines, einer“ nicht als Zahlwort zu verstehen.
Das Bindewort „oder“ ist als inklusiv und nicht als exklusiv zu interpretieren. Sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt, umfasst „A oder B“ auch „A und B“, wobei „A“ und „B“ beliebige Merkmale darstellen.
Mittels eines ordnenden Zahlwortes, beispielweise „erster“, „zweiter“ oder „dritter“, werden insbesondere ein Merkmal X bzw. ein Gegenstand Y in mehreren Ausführungsformen unterschieden, sofern dies nicht durch die Offenbarung der Erfindung anderweitig definiert wird. Insbesondere bedeutet ein Merkmal X bzw. Gegenstand Y mit einem ordnenden Zahlwort in einem Anspruch nicht, dass eine unter diesen Anspruch fallende Ausgestaltung der Erfindung ein weiteres Merkmal X bzw. einen weiteren Gegenstand Y aufweisen muss.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Elektrischer Antrieb (1 ) umfassend einen ersten Antriebsteil (2) und einen relativ zum ersten Antriebsteil (2) beweglichen zweiten Antriebsteil (3), wobei der erste Antriebsteil (2) eine vorgebbare Anzahl an ferromagnetischen Kernen (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kern (4) einen ersten Schenkel (5) mit einem ersten Polschuh (6) und einen zweiten Schenkel (7) mit einem zweiten Polschuh (8) aufweist, dass die ersten Polschuhe (6) der Kerne (4) entlang einer ersten Linie angeordnet sind und die zweiten Polschuhe (8) der Kerne (4) entlang einer, beabstandet zur ersten Linie verlaufenden, zweiten Linie angeordnet sind, dass zur Magnetisierung der Kerne (4) zwischen benachbarten Kernen (4) permanentmagnetische Zwischenteile (9) angeordnet sind, dass die Polschuhe (6,8) desselben ferromagnetischen Kerns (4) magnetisch gleichpolig sind, dass benachbarte erste Polschuhe (6) magnetisch gegenpolig sind, und dass bei zumindest einem der Kerne (4) der ersten Schenkel (5) eine erste Spulenanordnung (10), und der zweite Schenkel (7) eine zweite Spulenanordnung (11 ) aufweist.
2. Elektrischer Antrieb (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die permanentmagnetischen Zwischenteile (9) im Wesentlichen parallel zu der ersten Linie magnetisiert sind.
3. Elektrischer Antrieb (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der ersten Linie betrachtet benachbarte permanentmagnetische Zwischenteile (9) gegenpolig sind.
4. Elektrischer Antrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (4) jeweils einen Sockelbereich (12) aufweisen, dass die beiden Schenkel (5,7) von dem Sockelbereich (12) ausgehen, und dass insbesondere die permanentmagnetischen Zwischenteile (9) deren Magnetfeld in den Sockelbereich (12) einleiten.
5. Elektrischer Antrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (4) C-förmig und/oder U-förmig sind.
6. Elektrischer Antrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenanordnung (10) gekreuzt zur zweiten Spulenanordnung (11 ) geschaltet ist und beide Spulenanordnungen (10,11 ) die gleiche Windungsanzahl haben.
7. Elektrischer Antrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenanordnung (10) und/oder die zweite Spulenanordnung (11 ) Teil eines elektrischen Schwingkreises sind.
8. Elektrischer Antrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kerne (4), insbesondere mindestens 30% der Kerne (4), bevorzugt sämtliche Kerne (4), die erste Spulenanordnung (10) und die zweite Spulenanordnung (11 ) aufweisen.
9. Elektrischer Antrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antriebsteil (3) einen mit den ersten Polschuhen (6) zusammenwirkenden ersten Bereich (13) und einen mit den zweiten Polschuhen (8) zusammenwirkenden zweiten Bereich (14) aufweist, wobei der erste Bereich (13) und der zweite Bereich (14) jeweils einen Aufbau mit sich periodisch ändernden magnetischen Eigenschaften aufweisen, und dass der Aufbau des ersten Bereiches (13) versetzt, insbesondere um eine halbe Periodenlänge versetzt, zu dem Aufbau des zweiten Bereiches (14) angeordnet ist.
10. Elektrischer Antrieb (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (13) und der zweite Bereich (14) jeweils zumindest zum Teil einen Aufbau mit abwechselnd gegenpoligen Permanentmagneten (15) aufweist.
11 . Elektrischer Antrieb (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (13) und der zweite Bereich (14) jeweils zumindest zum Teil einen Aufbau mit wechselnder Reluktanz aufweist.
12. Elektrischer Antrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antriebsteil (3) gegenüber dem ersten Antriebsteil (2) um eine Drehachse (18) drehbar gelagert ist, wobei die erste Linie und die zweite Linie als Kreise ausgebildet sind.
13. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linie und die zweite Linie axial entlang der Drehachse (18) versetzt sind, wobei magnetische Hauptflussrichtungen der beiden Polschuhe (6,8) jedes Kerns (4) radial zur Drehachse (18) ausgerichtet sind.
14. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linie und die zweite Linie unterschiedliche Radien um die Drehachse (18) aufweisen, wobei magnetische Hauptflussrichtungen der beiden Polschuhe (6,8) jedes Kerns (4) radial zur Drehachse (18) sowie entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind.
15. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linie und die zweite Linie unterschiedliche Radien um die Drehachse (18) aufweisen und die magnetische Hauptflussrichtungen der beiden Polschuhe (6,8) jedes Kerns (4) axial zur Drehachse ausgerichtet sind.
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