DE10310777A1

DE10310777A1 - Electrical machine for direct drive of cable winch disc for elevator has coaxial pairs of electrical winding layers and cooperating permanent magnet layers

Info

Publication number: DE10310777A1
Application number: DE2003110777
Authority: DE
Inventors: Horst Wittur; Lech Zdunek; Jerzy Janiszewski
Original assignee: Wittur AG
Current assignee: Wittur AG
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-09-23

Abstract

The electrical machine (1) has at least 2 coaxial pairs of annular electrical winding layers (7,8,9,10) and cooperating permanent magnet layers (15,16,17,18) separated by axial air-gaps, the different electrical winding layers connected in parallel or series, e.g. the winding layers are connected as parallel groups each containing a number of series winding layers.

Description

Die Erfindung betrifft eine motorisch und/oder generatorisch zu betreibende, elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a motor and / or Electrical machine to be operated as a generator according to the generic term of claim 1.

Generell gilt, dass bei gegebener Baugröße und Drehzahl einer solchen Maschine deren Leistungsfähigkeit maßgeblich durch die Stärke des von den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Feldes bestimmt wird. Die mittels Permanentmagneten maximal realisierbare magnetische Feldstärke ist relativ begrenzt, was sich entsprechend auf die Leistungsfähigkeit der Maschine auswirkt.In general, given that Size and speed Such a machine whose performance is largely determined by the strength of the determined by the permanent magnet generated magnetic field becomes. The maximum magnetic realizable with permanent magnets field strength is relatively limited, which affects the performance accordingly the machine.

Um die Leistungsfähigkeit solcher Maschinen bei vorgegebener Drehzahl zu erhöhen, ist es bekannt, die elektromechanisch wirksamen Abschnitte des Rotors und des zugehörigen Stators breiter und/oder mit vergrößertem Durchmesser auszuführen. Dies lässt die Maschinen regelmäßig insgesamt zumindest in einer Richtung (in ihrer Breite in Achsrichtung oder im Durchmesser) größer werden. Das ist insbesondere bei Maschinen, die unter beengten Verhältnissen eingesetzt werden sollen, unerwünscht.To the performance of such machines increase the specified speed, it is known the electromechanically active sections of the rotor and the associated Execute stator wider and / or with an enlarged diameter. This leaves the Machines regularly in total at least in one direction (in its width in the axial direction or in diameter) become larger. The is particularly useful in machines that are in cramped conditions should be used, undesirable.

Eine gattungsgemäße Maschine ist beispielsweise aus der DE 198 32 208 C1 in Form eines als Außenläufermaschine konstruierten, getriebelosen Aufzugsmotors für maschinenraumlo se Aufzüge bekannt. Der aus dieser Druckschrift bekannte Motor besitzt einen topfartigen, an seiner Innenseite mit einer Lage von Permanentmagneten bestückten Rotor. Dieser umgreift von außen eine Lage am Stator angeordneter elektrischer Wicklungen derart, dass ein sich in axialer Richtung zwischen der Permanentmagnetlage und der Wicklungslage erstreckender Luftspalt frei bleibt. Für derartige Luftspalte lassen sich relativ einfach kleine Luftspaltmaße bzw. Luftspalttoleranzen einhalten.A generic machine is for example from the DE 198 32 208 C1 in the form of a gearless elevator motor designed as an external rotor machine for machine room-less elevators. The motor known from this publication has a pot-like rotor which is equipped with a layer of permanent magnets on its inside. This engages from the outside a layer of electrical windings arranged on the stator in such a way that an air gap extending in the axial direction between the permanent magnet layer and the winding layer remains free. Small air gap dimensions or air gap tolerances can be maintained relatively easily for such air gaps.

Ein solcher Motor muss mit einer geringen, von der Fahrgeschwindigkeit der Aufzugskabine vorgegebenen Drehzahl arbeiten. Dabei wird ihm auf Grund des zwangsläufig vergleichsweise großen Treibscheibendurchmessers ein hohes Drehmoment abverlangt. Der Motor muss zugleich ausgesprochen kompakt sein, um im vorgegebenen Aufzugsschacht untergebracht werden zu können bzw. um, bei großen Aufzugsanlagen, in dem zur Verfügung stehenden möglichst kleinen Maschinenraum untergebracht werden zu können.Such an engine must have a low, predetermined by the driving speed of the elevator car Speed. Because of this, it is inevitably comparative large traction sheave diameter demands a high torque. The engine must also be extremely compact to be accommodated in the specified elevator shaft can or um, for large ones Elevators where available standing as possible small machine room can be accommodated.

Zur Realisierung des geforderten Drehmoments werden bei der aus der DE 198 32 208 bekannten Konstruktion die Wicklungs- und die Permanentmagnetlagen auf einem möglichst großen Durchmesser angeordnet. Der im Zentrum der Maschine dadurch zwangsläufig zur Verfügung stehende Platz wird hier dadurch genutzt, dass dort ein nicht zur elektrischen Maschine als solche gehörendes Zusatzaggregat, nämlich die für den speziellen Einsatz der Maschine als Aufzugsmotor vorgesehene Axial-Bremse, untergebracht wird.In order to realize the required torque, from the DE 198 32 208 known construction arranged the winding and the permanent magnet layers on the largest possible diameter. The space that is inevitably available in the center of the machine is used here by accommodating an additional unit that does not belong to the electrical machine as such, namely the axial brake provided for the special use of the machine as an elevator motor.

Dies macht eine Sonderkonstruktion erforderlich, die die universelle Einsetzbarkeit der Maschine einschränkt, die die Maschine in radialer Richtung relativ groß werden läßt, und die die Wartung bzw. Reparatur der ineinander verbauten Komponenten, verglichen mit einer separaten Anordnung, erschwert.This makes a special construction required, which limits the universal applicability of the machine, the the machine can be relatively large in the radial direction, and the maintenance or repair of the built-in components compared to a separate one Arrangement, difficult.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine möglichst kompakte und dabei leistungsoptimierte und universell verwendbare elektrische Maschine zu schaffen.In contrast, it is an object of the invention one if possible compact and performance-optimized and universally usable to create electrical machine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem von der ersten Wirkpaarung aus einer Permanentmagnetlage und einer Wicklungslage in radial einwärtiger Richtung umschlossenen Bereich mindestens eine weitere Wirkpaarung aus einer Perma nentmagnetlage und einer Wicklungslage mit einem Luftspalt, der sich in axialer Richtung zwischen diesen Lagen erstreckt, angeordnet ist.This object is achieved according to the invention solved, that in that of the first knitting from a permanent magnet layer and a winding layer enclosed in the radially inward direction Area at least one further effective combination from a permanent magnet layer and a winding layer with an air gap that extends in the axial direction extends between these layers, is arranged.

Auf diese Art und Weise werden mindestens zwei, vorzugsweise jedoch eine Mehrzahl elektrischer Permanentmagnet-Maschinen mit axialem Luftspalt konzentrisch ineinander angeordnet. Hierdurch entsteht im Ergebnis eine einzige besonders kompakte Maschine, bzw. eine Maschine, die bei vorgegebenem Bauraum und vorgegebener Drehzahl eine höhere Leistungsfähigkeit besitzt.In this way, at least two, but preferably a plurality of electrical permanent magnet machines arranged concentrically one inside the other with an axial air gap. hereby the result is a single, particularly compact machine, or a machine with a given installation space and speed higher capacity has.

Die so gestaltete Maschine ist zudem, trotz der mehrfachen ineinandergreifenden Wicklungs- und Permanentmagnetlagen, äußerst einfach herzustellen, zu montieren und zu unterhalten. Da die Maschine nicht darauf angewiesen ist, maschinenfremde Zusatzaggregate zu integrieren, um den Aufbau kompakter Gesamtanlagen zu ermöglichen, kann sie universell eingesetzt werden.The machine designed in this way is also extremely simple despite the multiple interlocking winding and permanent magnet layers to manufacture, assemble and maintain. Since the machine is not is dependent on integrating non-machine auxiliary units, to enable the construction of compact overall systems, it can be universal be used.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die verschiedenen Wicklungslagen elektrisch in Reihe zu schalten, was den von elektrischer Seite her erforderlichen Aufwand verringert.A further development of the invention provides for the different winding layers to be electrically connected in series to switch what the effort required from the electrical side reduced.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht alternativ vor, parallel geschaltete Lagen oder Gruppen elektrischer Wicklungen getrennt zu speisen oder (im generatorischen Betrieb) getrennt abzugreifen. Diese Maßnahme ermöglicht es die Maschine in besonders effektiver Weise zu betreiben bzw. zu steuern oder regeln.A particularly advantageous development of The invention alternatively provides for layers connected in parallel or To feed groups of electrical windings separately or (in the generator Operation) to be tapped separately. This measure enables the machine in particular operate, control or regulate effectively.

Im Übrigen ist vorgesehen ggf. die Permanentmagnetlagen durch entsprechende Ringe aus hartmagnetischem Material zu realisieren, denen permanentmagnetische Bereiche eingeprägt wurden. Hierdurch wird die Herstellung entscheidend vereinfacht, da die Notwendigkeit entfällt, eine ganze Anzahl diskreter Permanentmagneten montieren zu müssen.For the rest, provision is made to implement the permanent magnet layers, if necessary, by means of corresponding rings made of hard magnetic material, to which permanent magnetic areas have been impressed. This significantly simplifies production, since there is no need to install a large number of discrete permanent magnets have to.

Eine weitere alternative Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Permanentmagnetlagen dadurch zu realisieren, dass der Rotor Ringe trägt, die mit radialen, fensterartigen Durchbrüchen oder Ausschnitten versehen sind. In diesen werden die einzelnen Permanentmagnete befestigt. Auf diese Art und Weise liegen die, in radialer Richtung gesehen, inneren und äußeren Oberflächen der Permanentmagnete frei und werden nicht abgeschirmt. Dies verbessert die magnetische Durchflutung.Another alternative training The invention provides to realize the permanent magnet layers by that the rotor carries rings which are provided with radial, window-like openings or cutouts are. The individual permanent magnets are fastened in these. In this way, seen in the radial direction, inner and outer surfaces of the Permanent magnets are free and are not shielded. This improves the magnetic flooding.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele an Hand von Zeichnungen näher erläutert, wobeiThe following is the invention Hand of different embodiments based on drawings explains in which

1 einen Schnitt parallel zur Mittelachse eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine zeigt, 1 FIG. 2 shows a section parallel to the central axis of a first exemplary embodiment of the machine according to the invention,

2 einen Schnitt parallel zur Mittelachse eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine zeigt und 2 shows a section parallel to the central axis of a second embodiment of the machine according to the invention and

3 einen Schnitt parallel zur Mittelachse eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine zeigt. 3 shows a section parallel to the central axis of a third embodiment of the machine according to the invention.

Das erste, von der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die erfindungsgemäße elektrische Maschine 1, als getriebelose Aufzugsmaschine ausgeführt, vorzugsweise für den Einsatz in maschinenraumlosen Aufzugsanlagen. Die mechanische Ankoppelung der Maschine an die betreffende Anlage erfolgt über die angebaute Treibscheibe 2. Die Maschine kann motorisch oder, beispielsweise in Verbindung mit einem hier nicht gezeigten Frequenzumrichter, generatorisch betrieben werden, um Nutzbremsungen durchzuführen.The first of which 1 The illustrated embodiment shows the electrical machine according to the invention 1 , designed as a gearless elevator machine, preferably for use in machine room-less elevator systems. The machine is mechanically coupled to the system in question via the attached traction sheave 2 , The machine can be operated as a motor or, for example in connection with a frequency converter (not shown here), as a generator in order to carry out regenerative braking.

Wie in 1 gezeigt, besitzt die Maschine einen Stator 3 und einen Rotor 4.As in 1 shown, the machine has a stator 3 and a rotor 4 ,

Der Stator 3 besteht aus einem sich an seinen Zentralbereich anschließenden, radial nach außen erstreckenden, etwa scheibenförmigen Abschnitt. Dieser geht an seinem äußersten Ende in einen achsparallelen Zylinderringabschnitt 5 über, der als Außenmantel der Maschine dient und der an seiner Unterseite Füße bzw. Montageflansche 6 besitzt, von denen einer in 1 geschnitten dargestellt wird.The stator 3 consists of an approximately disk-shaped section which adjoins its central region and extends radially outwards. At its extreme end, this goes into an axially parallel cylindrical ring section 5 over, which serves as the outer jacket of the machine and the feet or mounting flanges on its underside 6 owns one of them in 1 is shown cut.

Der Stator 3 ist mit vier Lagen 7, 8, 9 und 10 von elektrischen Wicklungen versehen. Die Maschine ist für den Betrieb am Dreiphasenwechselstromnetz ausgelegt. Bei jeder Wick lungslage handelt es sich daher um eine dreiphasige Drehstromwicklung üblicher Art in mehrpoliger Ausführung. Auch hochpolige Ausführungen sind möglich.The stator 3 is with four layers 7 . 8th . 9 and 10 provided by electrical windings. The machine is designed for operation on a three-phase AC network. Each winding layer is therefore a three-phase three-phase winding of the usual type in a multi-pole version. Multi-pole versions are also possible.

Jede Wicklungslage ist in etwa ringartig angeordnet, d. h. die Wicklungen einer Wicklungslage sind in üblicher Weise konzentrisch zur Drehachse der Maschine innerhalb eines zumindest gedachten, in etwa ringartigen Bereiches angeordnet. Der Stator 3 dieser Maschine ist, insbesondere was seine die Wicklungen tragenden Abschnitte 5, 11, 12 bzw. die Befestigung der Wicklungen 7, 8, 9, 10 angeht, ausgesprochen steif ausgeführt. Eine Wicklungslage 7 wird an dem den Außenmantel der Maschine bildenden zylinderringartigen Abschnitt 5 gehalten. Ein weiterer, mittig zwischen dem Außenmantel 5 und der Lagerhülse 11 angeordneter, sich zylinderringartig axial erstreckender Abschnitt 12 des Stators trägt an seinem inneren und äußeren Umfang, Rücken an Rücken angeordnet, zwei weitere Wicklungslagen 8 und 9. Schließlich trägt die sich zylinderringartig axial erstreckende Lagerhülse 11 eine weitere Wicklungslage 10.Each winding layer is arranged approximately in a ring-like manner, ie the windings of a winding layer are arranged in the usual manner concentrically to the axis of rotation of the machine within an at least imaginary, approximately ring-like area. The stator 3 this machine is, especially what its sections carrying the windings 5 . 11 . 12 or the fastening of the windings 7 . 8th . 9 . 10 concerned, extremely stiff. A winding layer 7 is on the cylindrical casing-like section forming the outer jacket of the machine 5 held. Another, in the middle between the outer jacket 5 and the bearing sleeve 11 arranged section extending axially like a cylindrical ring 12 the stator carries two further layers of winding on its inner and outer circumference, arranged back to back 8th and 9 , Finally, the bearing sleeve, which extends axially like a cylindrical ring, bears 11 another winding layer 10 ,

Der Rotor besteht aus einem weitgehend frei zu gestaltenden Nabenabschnitt an dem eine Achse befestigt ist. An diesen Nabenabschnitt schließt sich in radial auswärtiger Richtung ein in etwa scheibenartiger Abschnitt an, der seinerseits zwei konzentrisch angeordnete, sich zylinderringartig axial erstreckende Abschnitte 13 und 14 trägt. Sowohl am inneren als auch am äußeren Umfang jeder dieser beiden Abschnitte 13, 14 ist jeweils eine Permanentmagnetlage 15, 16 bzw. 17, 18 angebracht, so dass die einzelnen Permanentmagneten jeweils eine in etwa ringartige Lage im oben erörterten Sinne bilden.The rotor consists of a largely freely designable hub section to which an axle is attached. This hub section is adjoined in the radially outward direction by an approximately disk-like section, which in turn has two concentrically arranged sections that extend axially like a cylinder ring 13 and 14 wearing. Both on the inner and outer circumference of each of these two sections 13 . 14 is a permanent magnet layer 15 . 16 respectively. 17 . 18 attached so that the individual permanent magnets each form an approximately ring-like position in the sense discussed above.

Rotor und Stator sind so aufeinander abgestimmt, dass jeweils zwei Wicklungslagen 7, 8 bzw. 9, 10 einen der beiden Abschnitte 13, 14 mit den beiden an dem jeweiligen Abschnitt befestigten Permanentmagnetlagen 15, 16 bzw. 17, 18 unter Bildung zweier möglichst kleiner Luftspalte zwischen sich aufnehmen. Jede Permanentmagnetlage läuft im Motor-Betrieb im Magnetfeld einer Wicklungslage um und wirkt so mit ihr elektromotorisch zusammen. Im generatorische Betrieb liegen die Dinge sinngemäß umgekehrt.The rotor and stator are matched to each other so that two winding layers each 7 . 8th respectively. 9 . 10 one of the two sections 13 . 14 with the two permanent magnet layers attached to the respective section 15 . 16 respectively. 17 . 18 with the formation of two air gaps as small as possible between them. Each permanent magnet layer rotates in the magnetic field of a winding layer during motor operation and thus interacts with it by an electric motor. In generator mode, things are the other way around.

Auf diese Art und Weise ist die Maschine aus insgesamt vier Wirkpaarungen 7, 15; 8, 16; 9, 17; 10, 18, die aus je einer Wicklungslage 7, 8, 9, 10 und einer Permanentmagnetlage 15, 16, 17, 18 bestehen, aufgebaut. Alle weiteren dieser Wirkpaarungen nutzen den von der ersten Wirkpaarung 7, 15, d. h. den von dem außenliegenden Paar aus einer Wicklungslage 7 und einer Permanentmagnetlage 15 in Richtung zur Achse hin umgeschlossenen bzw. umfassten Bereich. Selbstverständlich müssen zu diesem Zweck die weiteren Wirkpaarungen (8, 16; 9, 17; 10, 18) nicht strikt innerhalb des von der ersten Wirkpaarung 7, 15 in radial einwärtiger Richtung umschlossenen Bereiches liegen, obgleich eine solche Gestaltung bevorzugt gewählt wird um die Maschine möglichst kompakt zu halten.In this way, the machine consists of a total of four active combinations 7 . 15 ; 8th . 16 ; 9 . 17 ; 10 . 18 that each consist of one winding layer 7 . 8th . 9 . 10 and a permanent magnet layer 15 . 16 . 17 . 18 exist, built up. All other of these active combinations use the one from the first active combination 7 . 15 , ie that of the outer pair from a winding layer 7 and a permanent magnet layer 15 area enclosed or enclosed in the direction of the axis. Of course, for this purpose, the other combinations ( 8th . 16 ; 9 . 17 ; 10 . 18 ) not strictly within that of the first combination 7 . 15 lie in the radially inward direction, although such a design is preferred to keep the machine as compact as possible.

Über die Querschnitte der zylinderringartigen Abschnitte 5, 11, 12 des Rotors und der zylinderartigen Abschnitte 13, 14 des Stators kann die im Betrieb der Maschine entstehende Wärme an die großen seitlichen, von der Umgebungsluft bestrichenen Flächen des Rotors und des Stators abgeleitet werden, die sozusagen als Kühlkörper bzw. -flächen dienen. Im Übrigen sind die zylinderringartigen Abschnitte 5, 11, 12; 13, 14 sehr widerstandfähig gegen durch Fliehkräfte, Magnetkräfte oder durch Lasten bedingte Verformungen, was entsprechend kleine Luftspalte ermöglicht.About the cross sections of the cylindrical ring-like sections 5 . 11 . 12 of the rotor and the cylindrical sections 13 . 14 of the stator, the heat generated during operation of the machine can be dissipated to the large lateral surfaces of the rotor and the stator which are covered by the ambient air and which serve, so to speak, as heat sinks or surfaces. Otherwise, the cylindrical ring-like sections 5 . 11 . 12 ; 13 . 14 very resistant to deformation caused by centrifugal forces, magnetic forces or loads, which enables correspondingly small air gaps.

Die zylinderringartigen Abschnitte 5, 11, 12; 13, 14 müssen nicht zwingend die Form in sich geschlossener Zylinderringe haben, obwohl dies nicht zuletzt aus Festigungsgründen vorzuziehen ist.The cylindrical ring-like sections 5 . 11 . 12 ; 13 . 14 do not necessarily have to have the form of self-contained cylindrical rings, although this is preferable not least for reasons of strengthening.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung der hier beispielhaft gezeigten vier Wirkpaarungen 7, 15; 8, 16; 9, 17; 10, 18 beschränkt. Die Anzahl der ineinander anzuordnenden Wirkpaarungen hängt vielmehr vom zur Verfügung stehenden Bauraum bzw. von der zu erreichenden Leistungsfähigkeit der Maschine ab.The invention is not based on the use of the four active combinations shown here by way of example 7 . 15 ; 8th . 16 ; 9 . 17 ; 10 . 18 limited. The number of active pairs to be arranged in one another depends rather on the available installation space or on the performance of the machine to be achieved.

Die erfindungsgemäße Maschine kann, gerade auch bei Vorgabe enger Luftspalttoleranzen bzw. möglichst kleiner Luftspaltmaße, ausgesprochen einfach gefertigt und montiert werden. Stator 3 und Rotor 4 lassen sich getrennt komplett vormontieren und werden dann einfach in Achsrichtung ineinandergeschoben.The machine according to the invention can be manufactured and assembled in a very simple manner, especially when narrow air gap tolerances or the smallest possible air gap dimensions are specified. stator 3 and rotor 4 can be completely pre-assembled separately and are then simply pushed together in the axial direction.

Der Stator ist in seinem Zentrum mit einer Hülse 11 ausgerüstet, die zwei Wälzlager 19 und 20 aufnimmt. Der Rotor 4 ist seinerseits mit einem zentralen Hülse ausgerüstet, in der eine Achse befestigt werden kann. Auf diese Art und Weise ist der Rotor 4 in einfacher Weise präzise gegenüber dem Stator 3 drehbar gelagert. Auch im Reparaturfalle können Rotor und Stator in einfacher Weise demontiert und ebenso einfach wieder zuverlässig zusammengesetzt werden.The stator is at its center with a sleeve 11 equipped, the two rolling bearings 19 and 20 receives. The rotor 4 is in turn equipped with a central sleeve in which an axis can be attached. That is how the rotor is 4 in a simple way precise with respect to the stator 3 rotatably mounted. Even in the event of repairs, the rotor and stator can be dismantled in a simple manner and can also be reliably put together again.

Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Die von 2 gezeigte Maschine 101 entspricht, mit Ausnahme der nachfolgend beschriebenen Abweichungen, dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass das insoweit Gesagte in entsprechender Weise auch für dieses Ausführungsbeispiel gilt.The 2 shows a second embodiment of the electrical machine according to the invention. The of 2 shown machine 101 corresponds, with the exception of the deviations described below, to the first exemplary embodiment, so that what has been said so far also applies in a corresponding manner to this exemplary embodiment.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel 101 handelt es sich um eine besonders kompakt gestaltete Maschine, die vorzugsweise bei geringeren Belastungen zum Einsatz kommt. Bei dieser Maschine ist in dem von der ersten Wirkpaarung aus der Permanentmagnetlage 117 und der Wicklungslage 107 in radial einwärtiger Richtung umschlossenen Bereich eine weitere Wirkpaarung aus einer Permanentmagnetlage 115 und einer Wicklungslage 108 angeordnet. Weiterhin ist in dem besagten Bereich noch eine zusätzliche Permanentmagnetlage 116 angeordnet, deren Funktion noch näher zu erläutern ist.This second exemplary embodiment 101 is a particularly compact machine, which is preferably used for lower loads. In this machine, the permanent magnet position is from the first active pairing 117 and the winding position 107 in the radially inward direction, a further effective combination of a permanent magnet layer 115 and a winding layer 108 arranged. Furthermore, there is an additional permanent magnet layer in said area 116 arranged, the function of which is to be explained in more detail.

Im Einzelnen ist an Hand der 2 zu erkennen, dass am Stator 103 zwei Wicklungslagen 107 und 108 gehalten sind. Diese Wicklungslagen sind, was in 2 nicht gezeigt wird, jeweils mittels sich im Wesentlichen axial erstreckender Stifte am Stator 103 befestigt, welche die Wicklungen bzw. deren Blechung durchgreifen. Dies führt einerseits dazu, dass die Maschine in radialer Richtung noch kompakter gehalten werden kann, weil am Stator keine speziellen Zylinderringabschnitte (vgl. hierzu 1, Bezugziffern 11 und 12) erforderlich sind um die Wicklungslagen zu halten. Andererseits wird auf diese Art und Weise vermieden, dass die Wicklungslagen in radial ein- oder auswärtiger Richtung einseitig abgeschirmt werden.In detail, the 2 to recognize that on the stator 103 two winding layers 107 and 108 are held. These winding layers are what in 2 is not shown, in each case by means of essentially axially extending pins on the stator 103 attached, which reach through the windings or their laminations. On the one hand, this means that the machine can be kept even more compact in the radial direction because there are no special cylindrical ring sections on the stator (cf. 1 , Reference numbers 11 and 12 ) are required to keep the winding layers. On the other hand, it is avoided in this way that the winding layers are shielded on one side in the radially inward or outward direction.

Der Rotor 104 trägt lediglich kurze Zylinderringabschnitte 115a, 116a und 117a. An deren Stirnseiten sind Ringe 115, 116 und 117 aus hartmagnetischem Material befestigt. Jeder dieser Ringe ist so aufmagnetisiert, dass er über seinen Umfang hinweg eine Anzahl perma nentmagnetischer Bereiche besitzt. Selbstverständlich muss es sich bei den Ringen 115, 116 und 117 nicht um geschlossene Ringe handeln. Statt dessen können diese Ringe kronenartig gestaltet sein oder aus einer Anzahl ringförmig angeordneter Klauen bestehen, die ggf. eine gemeinsame, ringartige Basis besitzen. Auch hier trägt der Verzicht auf vollständige Zylinderringabschnitte mit lediglich tragender Funktion (vgl. 1, Bezugsziffern 13, 14) dazu bei, die Maschine in radialer Richtung noch kompakter zu halten, im Übrigen vereinfacht sich die Montage wesentlich.The rotor 104 only carries short cylindrical ring sections 115a . 116a and 117a , There are rings on the ends 115 . 116 and 117 attached from hard magnetic material. Each of these rings is magnetized so that it has a number of permanent magnetic areas over its circumference. Of course, it must be the rings 115 . 116 and 117 are not closed rings. Instead, these rings can be crown-shaped or consist of a number of ring-shaped claws, which may have a common ring-like base. Here too, the omission of complete cylindrical ring sections with only a supporting function (cf. 1 , Reference numbers 13 . 14 ) help to keep the machine even more compact in the radial direction, otherwise the assembly is considerably simplified.

Jedenfalls das von den permanentmagnetischen Bereichen des Ringes 115 ausgehende magnetische Feld kann ungehindert sowohl in die radial einwärtige als auch in die radial auswärtige Umgebung des Ringes 115 wirken.At least that of the permanent magnetic areas of the ring 115 outgoing magnetic field can freely in both the radially inward and in the radially outward environment of the ring 115 Act.

Als (von 2 nicht gezeigte) Alternative bietet es sich an, jedenfalls den hartmagnetischen und als solchen aufmagnetisierten Ring 115 wegzulassen und statt dessen den am Rotor 104 vorgesehen Zylinderringabschnitt 115a in axialer Richtung so lang auszuführen, dass er die Wicklungslagen 107, 108 über- bzw. untergreift. Dabei wird der Zylinderringabschnitt 115a mit fensterartigen Ausschnitten oder ähnlichen Aussparungen versehen, in die diskrete Permanentmagneten eingesetzt und beispielsweise durch Kleben, Löten oder Verstemmen befestigt werden. Auf diese Art und Weise wird der gleiche Effekt wie mit dem aufmagnetisierten hartmagnetischen Ring 115 erreicht.As (from 2 Alternative (not shown) is an option, at least the hard magnetic ring, which is magnetized as such 115 omit and instead the one on the rotor 104 provided cylindrical ring section 115a run in the axial direction so long that it has the winding layers 107 . 108 overlaps or underlaps. The cylinder ring section 115a provided with window-like cutouts or similar recesses into which discrete permanent magnets are inserted and fastened, for example, by gluing, soldering or caulking. In this way, the same effect as with the magnetized hard magnetic ring 115 reached.

Soweit die Maschine besonders kompakt ausgeführt werden soll, werden auch bei dieser Variante die Zylinderringabschnitte 116a und 117a so gestaltet, wie der Zylinderringabschnitt 115a.If the machine is to be made particularly compact, the cylinder ring sections are also in this variant 116a and 117a designed like the cylindrical ring section 115a ,

Die Wicklungslagen 107, 108 und die Permanentmagnetlagen 115, 116, 117 unter- bzw. übergreifen sich wechselseitig so, dass jede der beiden Wicklungslagen 107, 108 über einen Luftspalt mit zwei Permanentmagnetlagen 115, 116 bzw. 115, 117 zusammenwirkt, nämlich mit einer sie in axialer Richtung unmittelbar übergreifenden und einer sie in axialer Richtung unmitelbar untergreifenden Permanentmagnetlage. Gleichzeitig wirkt jede sich zwischen zwei Wicklungslagen befindliche Permanentmagnetlage (in 2 also die Perma nentmagnetlage 115) auf die sie in axialer Richtung unmittelbar übergreifende und die sie in axialer Richtung unmittelbar untergreifende Wicklungslage.The winding layers 107 . 108 and the permanent magnet layers 115 . 116 . 117 under or overlap each other so that each of the two winding layers 107 . 108 over an air gap with two permanent magnet layers 115 . 116 respectively. 115 . 117 interacts, namely with a permanent magnet layer that directly overlaps them in the axial direction and with a permanent magnet layer that directly engages them in the axial direction. At the same time, each permanent magnet layer (in 2 thus the permanent magnet position 115 ) on which they directly overlap in the axial direction and which they unmit in the axial direction winding layer that can be gripped underneath.

Um dies zu erreichen übersteigt die Zahl der Permanentmagnetlagen die der Wicklungslagen um eins.To achieve this exceeds the number of permanent magnet layers that of the winding layers by one.

Die 3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine eine Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispieles, so dass die zu dem ersten Ausführungsbeispiel gegebenen Erläuterungen auch für dieses Ausführungsbeispiel unmittelbar gelten.The 3 shows as a third embodiment of the electrical machine according to the invention a development of the first embodiment, so that the explanations given for the first embodiment also apply directly to this embodiment.

Die von 3 gezeigte Maschine 201 besteht aus einer Tandemanordnung zweier Maschinen nach dem ersten Ausführungsbeispiel, d. h. aus zwei Statoren 202 und 203, die auf einen gemeinsamen Rotor 204 wirken. Der Rotor 204 trägt ein Treibscheibenprofil 205 und ist mittig zwischen den beiden Statoren 202 und 203 angordnet. Der Rotor ist mit einer Achse 206 verbunden, die auf beiden Seiten jeweils in einem der Statoren 202, 203 gelagert ist. Auf diese Art und Weise wird eine fliegende und dementsprechend stark durch die Tragseilkräfte belastete Lagerung der Treibscheibe, wie sie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen vorgesehen ist, vermieden.The of 3 shown machine 201 consists of a tandem arrangement of two machines according to the first embodiment, ie two stators 202 and 203 that on a common rotor 204 Act. The rotor 204 carries a traction sheave profile 205 and is in the middle between the two stators 202 and 203 angordnet. The rotor is with one axis 206 connected on either side in one of the stators 202 . 203 is stored. In this way, flying suspension of the traction sheave, which is accordingly heavily loaded by the supporting cable forces, as is provided in the first two exemplary embodiments, is avoided.

So entsteht ein besonders robuster, ausgesprochen leistungsstarker und dabei doch kompakter Aufzugsantrieb, der nicht zuletzt erhebliche Vorteile in der Fertigung bietet, wie bereits erörtert.This creates a particularly robust, extremely powerful and yet compact elevator drive, which not least offers considerable advantages in manufacturing, such as already discussed.

Eine entsprechende Maschine kann alternativ auch durch eine vergleichbare Tandemanordnung zweier Maschinen nach dem zweiten Ausführungsbeispiel realisiert werden.A corresponding machine can alternatively also by a comparable tandem arrangement of two Machines according to the second embodiment will be realized.

Claims

Electrical machine, in particular for use as a traction sheave drive for elevator systems, with a first effective combination ( 7 . 15 ; 107 . 117 ) from a ring-like layer of permanent magnets ( 15 . 117 ) (Permanent magnet layer) and a ring-like layer of electrical windings ( 7 . 107 ) (Winding layer) with an air gap that extends in the axial direction between these two layers, characterized in that in the area enclosed by the first knitting in the radially inward direction, at least one further knitting ( 8th . 16 ; 108 . 115 ) from a permanent magnet layer ( 16 . 115 ) and a winding layer ( 8th . 108 ) is arranged with an air gap that extends in the axial direction between these layers.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that in the from the permanent magnet position of the first active pairing in radially inward In the direction of the enclosed area a total of 2 to 6, preferably 2 or 3 further active pairs are arranged.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that different layers of electrical windings ( 7 . 8th . 9 . 10 ; 107 . 108 ) are electrically connected in parallel.

Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that different layers of electrical windings ( 7 . 8th . 9 . 10 ; 107 . 108 ) are electrically connected in series.

Electrical machine according to claim 4, characterized in that the different layers of electrical windings ( 7 . 8th . 9 . 10 ) are combined into several groups, the form that the electrical windings belonging to a group are each electrically connected in series, while the groups as a whole are electrically connected in parallel to one another.

Electrical machine according to claim 3 or 5, characterized in that the electrically parallel layers ( 7 . 8th . 9 . 10 ; 107 . 108 ) or groups of electrical windings are fed and / or tapped separately, for example by assigning a separate converter to each layer or group.

Electrical machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotor ( 4 ) a section extending axially like a cylindrical ring ( 13 ) carries a permanent magnet layer on the radially inward and radially outward circumferential surface ( 15 . 16 ) is attached and the stator ( 3 ) two sections arranged concentrically one inside the other and extending like a cylindrical ring ( 5 . 12 ), on each of which a winding layer ( 7 . 8th ) is attached so that the two winding layers ( 7 . 8th ) the two at the section ( 13 ) of the rotor attached permanent magnet layers ( 15 . 16 ) between them and one layer of the electrical windings ( 7 respectively. 8th ) with one of the permanent magnet layers ( 15 respectively. 16 ) interacts.

Electrical machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotor has two or more sections arranged concentrically one inside the other and extending like a cylindrical ring ( 13 . 14 ) carries a permanent magnet layer on the radially inward and radially outward peripheral surface ( 15 . 16 . 17 . 18 ) is attached and the stator, in coordination with the rotor, has at least three or more sections arranged concentrically one inside the other and extending like a cylindrical ring ( 5 . 11 . 12 ), on which one or more layers of electrical windings ( 7 . 8th . 9 . 10 ) is or are attached so that two layers of electrical windings ( 7 . 8th respectively. 9 . 10 ) two on a cylindrical ring-like section ( 13 respectively. 14 ) permanent magnet layers attached to the rotor ( 15 . 16 respectively. 17 . 18 ) between them and each layer of these electrical windings interacts with one of these permanent magnet layers.

Electrical machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the individual layers of electrical windings ( 107 . 108 ) so on the stator ( 103 ) are attached so that they each have a permanent magnet layer on their radially inward circumference as well as on their radially outward circumference ( 115 . 116 . 117 ) can interact and that the permanent magnet layers ( 115 . 116 . 117 ) so on the layers of electrical windings ( 107 . 108 ) are coordinated so that each winding layer ( 107 respectively. 108 ) with two permanent magnet layers ( 115 and 116 respectively. 115 and 117 ) interacts.

Electrical machine according to claim 9, characterized in that the number of permanent magnet layers ( 115 . 116 . 117 ) that of the winding layers ( 107 . 108 ) by one.

Electrical machine according to claim 9 or 10, characterized in that the winding layers ( 107 . 108 ) are held on the stator by means of essentially axially extending pins which pass through the windings or their laminations.

Electrical machine according to one of claims 9 to 11, characterized in that the permanent magnets of at least one permanent magnet layer ( 115 ) are fastened in such a way that they are simultaneously with a winding layer that adjoins in the radially inward direction ( 108 ) as well as with a winding layer adjoining in the radially outward direction ( 107 ) work together.

Electrical machine according to claim 12, characterized in that at least one cylinder-like ring ( 115 ) of the rotor consists of hard magnetic material that is magnetized in such a way that the relevant ring ( 115 ) has a number of permanent magnetic areas over its circumference.

Electrical machine according to claim 12 or 13, characterized characterized in that at least one cylindrical ring along its circumference is provided with recesses or openings in the discrete Permanent magnets are used.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor has a sleeve ( 11 . 118 ) that differs from the permanent magnet position of the first active combination ( 7 . 15 ; 107 . 117 ) extends in the radially inward direction or through this area and which the bearings ( 19 . 20 ; 119 . 120 ) of the rotor.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one rotor bearing ( 19 . 119 ) is arranged such that it lies within the area enclosed by the permanent magnet position of the first active pairing in the radially inward direction.

Electrical machine, characterized in that it consists of two machines ( 202 . 203 ) according to one of claims 1 to 16, which has a common rotor ( 204 ) own.

Electrical machine according to claim 17, characterized in that the common rotor ( 204 ) with a traction sheave profile ( 205 ) is equipped.

Electrical machine according to claim 18, characterized in that the rotor ( 204 ) consists of two interconnected, substantially radially extending disc-like sections, which have a traction sheave profile between them ( 205 ) record, and which have on their sides facing away from each other a plurality of coaxial, cylindrical ring-like sections extending in the axial direction, each of which carries a permanent magnet layer on at least one of its circumferential surfaces, or to which a hard magnetic ring is attached, which has a number over its circumference has permanent magnetic areas.