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1. WO2006097196 - ELECTRIC INDUCTION MACHINE

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

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Elektrische Drehfeldmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine elektrische Drehfeldmaschine mit einem mit einem elektromagnetischen Drehfeld beaufschlagten Ständer, der ein Joch mit Jochzähnen mit wenigstens teilweise umlaufenden Nuten aufweist, in denen ein Magnetfeld erzeugende Wicklungen angeordnet sind, und einen um eine Achse drehbaren Läufer mit Permanentmagneten, der vom, Ständer durch einen Luftspalt umlaufend getrennt ist, wobei der Läufer fest mit einer Rillenscheibe verbunden ist.

Derartige elektrische Drehfeldmaschinen finden Verwendung in verschiedensten Antriebskonzepten. Insbesondere in Aufzugsantrieben werden oft solche flach bauende Elektromotoren eingesetzt.

Ein derartiger Elektromotor ist beispielsweise aus der EP 1394096 Al bekannt. Die Schrift beschreibt einen Elektromotor, der als flacher, scheibenförmiger Antrieb für einen Aufzug ausgeführt ist, wobei der Läufer, oder auch Rotor genannt, einstückig mit einer als Laufrolle ausgebildeten Rillenscheibe zum Antrieb von Seilen und / oder Riemen verbunden ist. Der Läufer ist als flache Felge ausgeführt und weist auf der Außenseite Permanentmagnete auf. Das Gehäuse des Elektromotors, welches den Ständer, oder auch Stator genannt, ausbildet, ist dabei derart ausgeformt, dass es den Rotor im wesent-liehen von einer Seite umschließt. Auf der umlaufenden Wandung an der Innenseite des Gehäuses, den Permanentmagneten des Läufers gegenüberliegend, ist ein Joch mit Wicklungen angeordnet. Hervorzuheben ist, dass bei dieser Ausführung die Rillenscheibe einen gegenüber dem Durchmesser des Läufers kleineren Durchmesser aufweist. Dies ermöglicht einen besonders drehmomentstarken Antrieb. Innerhalb des Läufers können Bauteile wie ein Drehwinkelgeber und eine elektrische Bremse angeordnet werden, ohne dass diese über die Außenkontur der Antriebsmaschine herausragen.

Aus der EP 0779233 B2 ist ein Antriebsscheibenaufzug bekannt, der eine Treibscheibe umfasst, die mit den Aufzugsseilen zusammenwirkt und deren Durchmesser ebenfalls kleiner ist als der Durchmesser des Stator oder des Rotors.

Idealerweise sollte ein Elektromotor für derartige Antriebe zu jedem Zeitpunkt ein konstantes Drehmoment liefern. Nur dann erfolgt die Beförderung der Kabine ruckfrei und stoßartige Zugkräfte in den Aufzugsseilen können vermieden werden. Die Drehmomentwelligkeit ist ein Maß dafür, in wie weit das Drehmoment der Drehfeldmaschine zu einem Zeitpunkt vom mittleren Drehmoment des Motors abweicht. Meist wird die Drehmomentwelligkeit in Bezug auf das mittlere Drehmoment des Elektromotors in Anhängigkeit vom Rotorwinkel angegeben. Weist ein Motor eine zu hohe Drehmomentwelligkeit auf, so ist es nicht mehr möglich, eine gewünschte Rotorstellung exakt anzufahren. Femer sollte ein Elektromotor eine geringe Streuinduktivität und kein hohes Sättigungsverhalten aufweisen. Eine geringe Streuinduktivität lässt sich insbesondere durch einen möglichst großen Abstand der Jochzähne im Stator realisieren. Dies resultiert daher, dass das Durchflutungsverhalten von der Motorgeometrie und der Anordnung der Spulen abhängig ist. Aus einer geringen Streuinduktivität resultiert ein geringes Sättigungsverhalten des Motors, was diesem wiederum eine hohe Maximaldrehzahl und somit in Bezug auf die Drehzahl ein breites Anwendungsgebiet eröffnet.

Die EP 1315274 Al beschreibt zur Verminderung der Drehmomentwelligkeit eines SynchiOiimotors einen Ständer, dessen Jochzähne oder Zahnmodule (Mehrzahl von einander direkt benachbarten Jochzähnen) derart mit Spulen umwickelt sind, dass einander direkt benachbarte Elemente bei Strom-durchfluss eine unterschiedliche Magnetfeldpolarität aufweisen, wobei die Anzahl der Jochzähne bzw. die Anzahl der Module genau die doppelte Anzahl der für den Motor verwendeten Stromphasen ist. Nachteilig bei diesem Motor ist sein hohes Sättigungsverhalten.

Weiterhin nachteilig ist, dass bei bekannten Elektromotoren die Skalierbarkeit der Leistung / des Drehmoments nur über eine Vergrößerung des Durchmessers möglich ist, wie dies beispielsweise in der WO 1998032684 Al belegt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Drehfeldmaschine zur Verfügung zu stellen, die insbesondere für den Einsatz in Aufzugsantrieben in Fahrstuhlschächten mit geringem Querschnitt eine flache, Platz sparende Bauform ermöglicht und bei einer hohen Kraftdichte eine geringe Drehmoment-welligkeit aufweist.

Vorteile der Erfindun 1gO

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Jochzähne im Ständer zu Modulen zusam-mengefasst sind, deren Anzahl gleich der der Stromphasen oder deren ganzzahligen Vielfachen ent-sprechen, wobei jedes Modul eine Anzahl von mindestens einem Jochzahn umfasst und wobei - bei einem ggf. vorhandenen Verhältnis Polteilung des Läufers zu Nutteilung des Ständers von 9/S -einander direkt benachbarte Jochzähne eines Moduls eine entgegengesetzte Magnetfeldpolarität aufweisen. Durch diese Bauform wird eine große Anzahl von Richtungswechseln des Magnetfeldes über den Umfang der Drehfeldmaschine erreicht, wodurch die Drehmomentwelligkeit vermindert wird.

In bevorzugter Ausführungsform ist das Magnetfeld im Luftspalt in radialer Richtung zur Achse ausgebildet, wodurch Lager nur mit Radialkräften belastet werden. Axialkräfte auf die Lager werden dadurch weitgehend vermieden.

Ist der Läufer der elektrischen Drehfeldmaschine als Außenläufer ausgebildet, können damit relativ kompakte Antriebe mit hohem Drehmoment und - bei Bedarf - hoher Drehzahl realisiert werden.

Eine besonders Platz sparende Ausfuhrungsform wird erreicht, wenn der Ständer eine rund umlaufende Ausnehmung aufweist, in der die Wicklungen mit Blechpaket sowie die Permanentmagnete mit Rotorjoch des Läufers aufgenommen sind.

In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Wicklungen in direkt benachbarten Jochzähnen zweier Module in einem gleichen Umlaufsinn ausgeführt sind. In dieser Anordnung erhält man Oberwellen im Drehfeld, die erst bei einer hohen Ordnungszahl, und damit bei einer kleinen Amplitude, eine kongruente Oberwelle eines Magnetfeldes des Läufers vorfinden, was die Drehmomentschwankungen der Drehfeldmaschine deutlich reduziert.

Weisen die Jochzähne Polschuhe auf, welche die zwischen den Jochzähnen liegenden Nuten auf der Seite des Luftspaltes wenigstens teilweise schließen, ergibt sich ein im Wesentlichen sinusförmiger Verlauf der induzierten Spannung, was die Streuinduktivität verringert.

Besonders hohe magnetische Kraftfelder können erzielt werden, wenn das Joch zwischen zwei direkt benachbarten Jochzähnen Jochhilfszähne aufweist. Diese steigern im Grundlastbetrieb das Dreh-moment, da mehr Eisen zur Flussführung zur Verfügung steht und somit den Einzelwicklungen einen kürzeren Flussweg über Eisen, welches bekanntermaßen eine größere Permeabilität (μr) als Luft ' aufweist, zur Verfügung steht.

In bevorzugter Ausfuhrungsform beträgt das Verhältnis einer Polteilung des Läufers zu einer Nutteilung des Ständers 9/10 oder 9/8, 6/5 oder 6/7 oder 3/4 befragt, wobei jedes Modul beim

Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 9/10 oder 9/8 mindestens 3 Jochzähne, beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 6/5 oder 6/7 mindestens zwei Jochzähne und beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung

3/4 mindestens einen Jochzahn umfasst. In diesen Ausführungsformen kann erreicht werden, dass sich, bedingt durch die aufgrund der Phasenlage der Versorgungsspannung und den Wicklungssinn der Wicklungen auftretenden Doppelpole, jeweils gleiche Anzahlen von magnetischen Polen, an Läufer und Ständer gegenüberstehen und so ein gleichmäßiger Drehmomentverlauf erzielt werden.

Ist beim Verhältnis der Polteilung des Läufers zu der Nutteilung des Ständers von 9/8 eine Wicklungsausführung
a -a -a a a -a b -b -b b b -b c -c -c c c -c
und beim Verhältnis der Polteilung des Läufers zu der Nutteilung des Ständers von 9/10 die Wicklungsausführung
a -a -a a a -a -b b b -b -b b c -c -c c c -c
gewählt, wobei a, b und c die Stromphasen des Dreiphasenstroms bedeuten, kann ein besonders gleichmäßiger Drehmomentverlauf erzielt werden.

Weist der Läufer der elektrischen Drehfeldmaschine eine Ausnehmung zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Lagers auf, können einerseits gegenüber bestehenden Antriebskonzepten zusätzliche Lager eingebaut bzw. bei zwei Lagern die Abstände vergrößert werden, was die Belastung auf die Lager verringert bzw. gleichmäßiger verteilt, ohne dass die Breite der Anordnung zunimmt.

Eine besonders flache Bauweise kann erzielt werden, wenn der Läufer eine Ausnehmung zur Beab-standung des Läufers von dem Joch und den Wicklungen und einer Befestigung des Jochs am Ständer aufweist.

Hinsichtlich einer weiteren Reduzierung der Bautiefe der elektrischen Drehfeldmaschine kann es vorteilhaft sein, wenn der Ständer eine Ausnehmung zur Beabstandung des Ständers von Befestigungselementen der Rillenscheibe am Läufer aufweist.

Vorzugsweise ist ein Geber an der Drehfeldmaschine angeordnet, um die aktuelle Läuferposition an die Steuerung zu übermitteln.

Besonders bevorzugt ist ein Vorsprung auf einer zur Rillenscheibe bzw. Konterscheibe konzentrischen Kreisbahn angeordnet, deren Radius größer als der Radius der Scheibe ist. Damit wird verhindert, dass ein Seil oder ein Riemen von der Scheiben abrutschen kann. Diese Art der Absicherung kann entweder für die Rillenscheibe oder für die Konterscheibe oder für beide Scheiben gleichzeitig mittels eines oder mehrerer Vorsprünge erfolgen.

Ist die elektrische Drehfeldmaschine so ausgebildet, dass der Ständer/Stator von einer Motorgehäuseseite, vorzugsweise der Montageseite (Motorrückseitig), d.h. derjenigen Seite, welche auch zur Befestigung des Motors an einem Träger dient, und von dem Läufer/Rotor zumindest teilweise umfasst ist, so wird eine Ausführungsform mit besonders leicht zugänglichen Innenraum realisierbar. Grund hierfür ist, dass die antriebsseitigen Komponenten Rotor(Läufer)/Stator( Ständer) rückseitig und die Rillenscheiben frontseitig angeordnet sind. Um an die Rillenscheiben zu gelangen müssen der Stator/Ständer und der Rotor/Läufer nicht demontiert werden. Die antriebsseitigen Komponenten bleiben beim Wechsel von mechanischen ' Komponenten, welche vor den antriebsseitigen Komponenten angeordnet sind, unberührt.

Vorteilhafterweise umfasst das Motorgehäuse eine lösbare Abdeckung, somit kann man den Motorinnenraum vor äußeren Einflüssen leicht schützen und er bleibt zugänglich. Man wird hierzu wie oben bereits angedeutet die den Rotor/Läufer umfassende Gehäuserückseite so ausbilden, dass diese gleichzeitig zur Befestigung der Gesamtanordnung an einem Träger dient, wobei die erfindungsgemäße Abdeckung auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet ist. Ist die Gehäuserückseite beispielsweise an der Wand eines Fahrstuhlschachtes montiert, so kann ein Monteur bei Wartungsarbeiten oder Montagearbeiten jederzeit durch Abnahme der vorderseitigen, also schachtseitigen Abdeckung, Zugang zum Motorinnenraum, insbesondere zu den Rillenscheiben, erhalten.

Im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung kann es vorteilhaft sein, wenn der Läufer aus mehreren identischen Ringen aufgebaut ist.

Wird eine elektrische Drehfeldmaschine gemäß den oben beschriebenen Ausführungsmerkmalen für den Antrieb eines Aufzugs verwendet, so können damit besonders flach aufbauende Antriebskonzepte realisiert werden, mit denen ein oder mehrere Seile und / oder Riemen angetrieben werden können, was besonders in Aufzugschächten mit geringem Querschnitt Vorteile mit sich bringt. Insbesondere in Verbindung mit der oben beschriebenen Kraftfeldausrichtung und der besonderen Anordnung der Wicklungen können damit skalierbare, drehmomentstarke Aufzugsantriebe mit gleichzeitig geringer Drehmomentwelligkeit realisiert werden. Gleiche Vorteile gelten auch für Rolltreppenantriebe.

Ein Verfahren zur Montage/Demontage eines Kraftübertragungsmittels, insbesondere eines Seiles oder eines Riemens, bei einer elektrischen Drehfeldmaschine gemäß Ansprüche 17, umfasst einen ersten Schritt, bei dem die Abdeckung gelöst wird, einen zweiten Schritt, bei dem das Kraftübertragungsmittel entfernt/angebracht wird und einen dritten Schritt, bei dem die Abdeckung wieder angeordnet wird.

Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine elektrische Drehfeldmaschine für einen Aufzugsantrieb in der Schnittdarstellung, Figur 2 in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante eines Jochs in der Stimansicht,

Figur 3 in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante des Jochs mit Jochhilfszähnen in der Stirnansicht,
Figur 4 in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante eines Läufers,
Figur 5 einen zeitlichen Verlauf von Spannung und Magnetfeld an einem Ständer,
Figur 6 eine weitere elektrische Drehfeldmaschine für einen erfindungsgemäßen Antrieb in
Schnittdarstellung,
Figur 7 die Vorderansicht eines Aufzugsantriebes gemäß Figur 6.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt in der Schnittdarstellung eine elektrische Drehfeldmaschine in erfinderischer Ausgestaltung, wie sie insbesondere in Platz sparenden Aufzugsantrieben Verwendung findet.

Die elektrische Drehfeldmaschine weist als wesentliche Baugruppen einen Rotor oder Läufer 10 und einen Stator oder Ständer 20 auf, die über eine gemeinsame Achse 35 mit einem als Halbschale ausgeformten Gehäuse 30, welches zur Aufhängung dient und daher eine Transportöse 37 aufweist, verbunden sind. Die Montage bzw. die Aufhängung des Motors wird durch Befestigungsbohrungen 38 gewährleistet, durch die der Motor an einen Träger oder an die Schachtwand des Aufzugs geschraubt wird.

Um die Achse 35 ist das Gehäuse 30 als Lagerzapfen 33 ausgebildet und trägt eine Rillenscheibe 40 zum Antreiben von Seilen und / oder Riemen, die mittels als Kugellager ausgebildeten Lagern 31,32 leicht drehbar auf dem Lagerzapfen 33 montiert ist. Zur Fixierung auf der Achse dient ein Widerlager 34, welches im Bereich einer zentralen Lageröffnung 16 des Läufers 10 angeordnet ist und mit einer Achsschraube am Gehäuse 30 gehalten ist.

In dieser bevorzugter Darstellung weist der scheibenförmige Bereich des Läufers 10 im Bereich der Achse 35 eine rund umlaufende nurfönnige Ausnehmung 14 auf, welche zumindest teilweise das Lager 31 aufnimmt. Der Lagerabstand der Lager 31, 32 kann daher auf dem Lagerzapfen 33 vergrößert werden.

Es besteht auch die Möglichkeit (hier nicht dargestellt), die Rillenscheibe 40 axial zu verlängern, damit die Lager 31,32 nur mit der Rillenscheibe 40 Berührung haben. Der Läufer 10 hat dann eine etwas größere Lageröffnung 16, bleibt aber an der Rillenscheibe 40 fixiert.

In der gezeigten Ausführungsvariante weist, das Gehäuse 30 einen weiteren Lagerzapfen 36 auf, auf dem mittels weiterer Lager 51, 52 eine zweite Rillenscheibe 50 frei drehbar montiert ist. Diese dient nach dem Flaschenzugprinzip zur Reduzierung der Lagerbelastung.

Die Rillenscheibe 40 ist mittels mehrerer, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen 41, die im gezeigten Beispiel als Schraubverbindungen ausgebildet sind, starr mit dem Läufer 10 verbunden. Der Läufer 10 ist dabei als Scheibe ausgeführt und kann aus mehreren identischen Ringen aufgebaut sein. Senkrecht zur Scheibenebene des Läufers 10 sind an seinem Umfang Permanentmagnete 11 angeordnet, die über einen rund umlaufenden Luftspalt 12 von einem Joch 22 mit Wicklungen 21 beabstandet sind. Das Joch 22 ist dabei mit mehreren, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen 24 mit dem Ständer 20 fixiert.

In der gezeigten Ausfuhrungsform weist der Ständer 20 eine rund umlaufende, stufenförmige Ausnehmung 25 auf, in der die Wicklungen 21 des Jochs 22 sowie in einem sich bildenden rund umlaufenden Spalt die rotierenden Permanentmagnete 11 des Läufers 10 aufgenommen sind. Dies ermöglicht eine besonders Platz sparende Anordnung und hilft, die Bautiefe zu verringern.

Um die Bautiefe weiter zu verringern, weist der Ständer 20 eine Ausnehmung 23 zur Beabstandung des Ständers 20 von den Befestigungselementen 41 der Rillenscheibe 40 am Läufer 10 auf.

In der gezeigten Ausführungsform ist zentral am Ständer ein Drehwinkelgeber 60 angeordnet, der über eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit die genaue ' Position und / oder die Geschwindigkeit (Tacho) angibt. Dieser kann außen am Ständer, wie im Beispiel gezeigt, oder aber auch innen, beispielsweise im Bereich des Widerlagers 34, angeordnet sein.

Entscheidend für das Drehmoment und die Drehmomentwelligkeit ist die Anordnung der Wicklungen 21 im Bereich des Jochs 22. Diese ist in Figur 2 schematisch dargestellt.

Es zeigt die Figur 2 in der Stirnansicht das Joch 22 in erfinderischer Ausgestaltung. Es weist im gezeigten Beispiel neun Jochzähne 22.1 auf, die mit dem gleichen Winkelabstand radial nach außen zeigen. Das Joch 22 ist dabei üblicherweise aus einer Mehrzahl von dünnen, einstückigen ferromag-netischen Stahlblechen (Statorblechen) aufgebaut, um Wirbelstromverluste zu minimieren. Die freien Enden der Jochzähne 22.1 bilden als Außenkontur des Jochs 22 einen Kreis, um den sich, durch den Luftspalt 12 getrennt, die hier nicht dargestellten Permanentmagnete 1 1 des Läufers 10 drehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Jochzähne 22.1 an ihrem Ende Polschuhe 22.2 auf, die die verbleibenden Zwischenräume zwischen zwei direkt benachbarten Jochzähnen 22.1 am freien Ende wenigstens teilweise schließen. Andere Ausfuhrungsformen der Erfindung weisen keine Polschuhe 22.2. auf.

Um jeden Jochzahn 22.1 ist eine umlaufende Nut 22.3 vorgesehen, wobei in jeder dieser umlaufenden Nuten 22.3 Wicklungen 21 vorgesehen sind, die jeweils im Betrieb des Motors ein zeitlich veränder-bares Magnetfeld erzeugen. Der Wicklungssinn ist dabei als Punkt, aus der Zeichnungsebene kommend, oder als Kreuz, in die Zeichnungsebene hinein weisend, gekennzeichnet. Drei direkt nebeneinander angeordnete Jochzähne 22.1 bilden bei dieser Ausführungsform ein Modul 22.4, wobei bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäße Ständer 20 der elektrischen Drehfeldmaschine 1 drei Module 22.4 aufweist, die jeweils drei Jochzähne 22.1 umfassen. In anderen Ausführungsformen können jedoch mehr als drei Module 22.4 pro Ständer 20 vorgesehen sein oder auch jedes Modul 22.4 mehr als nur drei Jochzähne 22.1 aufweisen, wobei bei letzterem die Anzahl der Jochzähne 22.1 pro Modul 22.4 bevorzugt ungrade ist.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Wicklungen 21 in direkt benachbarten Joch-zahnen 22.1 zweier Module 22.4 in einem gleichen Umlaufsinn ausgeführt sind.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung, bei welcher im Gegensatz zur Ausfuhrungsform gemäß Figur 2 zwischen zwei direkt benachbarten Jochzähnen 22.1 jeweils ein Jochhilfszahn 22.5 vorgesehen ist. Diese Ausfuhrungsform ist insbesondere im Bereich niedriger Stromstärken vorteilhaft, da mehr Eisen zur Flussführung zur Verfügung steht.

Figur 4 zeigt schematisch in der Stimansicht den Läufer 10 mit acht kranzförmig am Umfang angeordneten Permanentmagneten 11, die jeweils gleich große Kreisbogenabschnitte einnehmen und jeweils alternierend unterschiedliche nach innen weisende Polarität des Magnetfeldes aufweisen. Zu erkennen ist in dieser Darstellung auch die als rund umlaufende Nut ausgebildete Ausnehmung 13, die zentrale Lageröffnung 16 sowie Bohrungen 15 zur Aufnahme der Befestigungen 41 für die Rillenscheibe 40. Verdeckt zu sehen ist die Ausnehmung 14, die als zumindest teilweise Aufnahme des Lagers 31 dient.

Eine für den Motor maßgebliche Größe ist das Verhältnis von Polteilung τP der Permanentmagnete 11 des Läufers 10 zur Nutteilung τN des Jochs 22 des Ständers 20. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Polteilung τP = 1/8. Die Nutteilung τP des Jochs 22 in Figur 2 oder in Figur 3, ist hingegen ein Maß für den Platzbedarf einer am Umfang des Ständers 20 angeordneten Wicklung 21 , die in einer Nut 22.3 eines Jochzahns 22.1 angeordnet ist. Die in diesen Ausführungsbeispielen gezeigte Nutteilung τN beträgt 1/9. Damit beträgt das Verhältnis der Polteilung τP des Läufers 10 zu der Nutteilung τP des Ständers 20 9/8. Allgemein beträgt die Nutteilung τN l/(n x m), wobei m die Anzahl der Stromphasen und n eine natürliche Zahl ist. Die Anzahl der Pole beträgt dabei entweder (n x m) - 1 oder (n x m) + 1. Damit lassen sich beispielsweise auch Verhältnisse von 9/10, 6/5, 6/7 oder 3/4 darstellen, wenn m = 3 ist und n = 3, 2 oder 1 beträgt. Eine Zahl n > 2 ist dabei besonders bevorzugt, da hier aufgrund der Feldverteilung von einer geringen Drehmomentwelligkeit ausgegangen werden kann. Beim einem Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 6/5 oder 6/7 umfassen dabei die Module 22.4 mindestens zwei Jochzähne 22.1 und beim Verhältnis Polteilung zu Nutteilung 3/4 mindestens ein Jochzahn 22.1.

Beim Verhältnis der Polteilung des Läufers 10 zu der Nutteilung des Ständers 20 von 9/8 wird in bevorzugter Ausführung eine Wicklungsausführung
a -a -a a a -a b -b -b b b -b c -c -c c c -c
und beim Verhältnis der Polteilung des Läufers 10 zu der Nutteilung des Ständers 20 von 9/10 die Wicklungsausführung
a -a -a a a -a -b b b -b -b b c -c -c c c -c
gewählt, wobei a, b und c die Stromphasen des Dreiphasenstroms bedeuten.

Figur 5 zeigt den Verlauf der elektrischen Spannung an den Wicklungen 21 am Ständer 20 und das daraus resultierende Magnetfeld. Die elektrischen Spannungen haben einen sinusförmigen Verlauf, wobei die Spannung A im zeitlichen Verlauf eines Phasenwinkels Phi, der von 0 bis 360 Grad verläuft und sich anschließend wiederholt, von einem Nulldurchgang auf den Maximalwert „1" ansteigt, nach einem weiteren Nulldurchgang ihren negativen Maximalwert „-1" erreicht und am Ende des Zyklus wieder den Wert „0" hat. In der Ausführungsform nach Figur 2 mit drei Modulen 22.4 hat die elektrische Spannung drei Phasen A, B und C, wobei die Phase B um 120 Grad gegenüber der Phase A verschoben ist und die Phase C wiederum um 120 Grad gegenüber B verschoben ist.

Im Folgenden werden die Magnetfelder an den Wicklungen 21 der Module 22.4 gemäß Figur 2 zu einem Zeitpunkt betrachtet, zu dem die Phase Phi 30 Grad beträgt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle in Figur 5 zusammengefasst. Ein magnetischer Nordpol ist mit einer positiven Zahl gekennzeichnet, ein Südpol mit einer negativen Zahl. Die Zahl 1 (beziehungsweise -1) kennzeichnet das maximal auftretende Feld. Bei der Phase Phi von 30 Grad ist die Spannung A positiv und erzeuge einen Nordpol in der ersten Wicklung Wl des ersten Moduls 22.4. Die zweite Wicklung W2 ist, wie bei Figur 2 beschrieben, entgegengesetzt ausgerichtet, und erzeigt daher einen gleich starken Südpol. Wicklung W3 hat dieselbe Ausrichtung wie Wl und erzeugt einen Nordpol. Die Spannung B an der neben W3 liegenden gleichsinnigen Wicklung W4 ist maximal negativ und W4 erzeugt daher einen starken Südpol. Die neben ihr liegenden W5 und W6 erzeugen maximale Nordpole und Südpole. Das von Spannung C versorgte dritte Modul erzeugt die Abfolge von mittelstarkem Nordpol, Südpol, Nordpol. Zu diesem Zeitpunkt erzeugen die nebeneinander liegenden Wicklungen Wl und W9 jeweils einen Nordpol, so dass an dieser Stelle ein Doppelpol auftritt und am Umfang des Jochs 22 insgesamt 8 abwechselnde Magnetfeldpole verteilt sind. Der Doppelpol läuft mit dem Zeitablauf um. Bei der Phase Phi von 150 Grad befindet er sich bei den Wicklungen W3 und W4. Eine eingehende Betrachtung zeigt, dass die Doppelpole jeweils nur mit schwachen Magnetfeldern entstehen, so dass sie nur zu einer geringen Unsymmetrie fuhren.

In einer weiter verbesserten Ausfiihrungsform der Drehfeldmaschine 1 beträgt die Anzahl der Jochzähne 22.1 ein geradzahliges Vielfaches von 9 Jochzähnen, so dass jeweils magnetische Doppelpole einander gegenüber liegen und die Asymmetrie der zunächst in Figur 5 beschriebenen Anordnung aufgehoben ist.

Mit der gezeigten Anordnung kann ein besonders flach aufgebauter elektrischer Antrieb, insbesondere für einen Aufzugsantrieb realisiert werden, der zum einen eine erhöhte Kraftdichte und gleichzeitig eine deutlich reduzierte Drehmomentwelligkeit aufweist. Durch die Ausbildung eines Radialfeldes entstehen geringere Lagerkräfte in axialer Richtung die eine höhere Lagerlebensdauer garantieren. Im Hinblick auf eine kostengünstige Herstellung bietet dieses Antriebskonzept Vorteile, da die Montage erleichtert wird. Ebenso kommen Sicherheitsaspekte zu Tragen, da im montierten Zustand die Gefahr von (Finger)-Eingriffen vermieden wird.

Figur 6 zeigt eine zu Figur 1 alternative Ausführungsfoπn der Erfindung als Schnittdarstellung bzw. eine elektrische Drehfeldmaschine in erfinderischer Ausgestaltung, wie sie insbesondere bei flach bauenden Aufzugsantrieben oder Rolltreppenantrieben Verwendung finden kann.

Auch diese elektrische Drehfeldmaschine weist als wesentliche Baugruppen einen Rotor oder Läufer 10 und einen Stator oder Ständer 20 auf. Die Montage bzw. die Aufhängung des Motors wird mittels Befestigungsbohrungen 38 gewährleistet, mittels derer der Motor an einen Träger angeschraubt werden kann.

Um die Achse 35 ist das Gehäuse 30 als Lagerzapfen 33 ausgebildet und trägt eine Rillenscheibe 40 zum Antreiben von Seilen und / oder Riemen, die mittels als Kugellager ausgebildeten Lagern 31,32 leicht drehbar auf dem Lagerzapfen 33 montiert ist. Zur Fixierung auf der Achse dient ein Widerlager

34.

In dieser bevorzugten Darstellung weist der scheibenförmige Bereich des Läufers 10 im Bereich der Rillenscheibe 40 eine rund umlaufende nutförmige Ausnehmung 14 auf, welche zumindest teilweise die Rillenscheibe aufnimmt.

In der gezeigten Ausführungsvariante weist die Anordnung einen weiteren Lagerzapfen 36 auf, auf dem mittels weiterer Lager 51, 52 eine zweite Rillenscheibe 50 frei drehbar montiert ist. Diese dient nach dem Flaschenzugprinzip zur Reduzierung der Lagerbelastungen.

Die Rillenscheibe 40 ist mittels mehrerer, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen 41 starr mit dem Läufer 10 verbunden. Der Läufer 10 ist dabei als Scheibe ausgeführt und kann aus mehreren identischen Ringen aufgebaut sein. Senkrecht zur Scheibenebene des Läufers 10 sind an seinem Umfang Permanentmagnete 11 angeordnet, die über einen rund umlaufenden Luftspalt 12 von einem Joch 22 mit Wicklungen 21 beabstandet sind. Das Joch 22 ist dabei mit mehreren, in gleichen Winkelabständen rund umlaufend angeordneten Befestigungen (nicht gezeigt) mit dem Ständer 20 bzw. Gehäuse 30 fixiert.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Ständer 20 im Gegensatz zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform in das trägerseitige Gehäuse 30 integriert und weist ebenfalls eine rund umlaufende, stufenförmige Ausnehmung 25 auf, in der die Wicklungen 21 des Jochs 22 sowie in einem sich bildenden rund umlaufenden Spalt die rotierenden Permanentmagnete 11 des Läufers 10 aufgenommen sind. Dies ermöglicht eine besonders Platz sparende Anordnung und hilft die Bautiefe zu verringern.

Der Stehbolzen 81 verhindert aufgrund seiner Positionierung, dass das Seil von der Riemenscheibe 40 abrutschen kann. Ein solcher Stehbolzen wäre auch an der Konterrolle 50 denkbar.

Die gesamte Anordnung wird mittels einer frontseitigen Abdeckung 70, verschlossen. Die Abdeckung 70 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und dient auch der Fixierung der Konterrillenscheibe 50

In der gezeigten Ausführungsform kann zentral ein Drehwinkelgeber angeordnet werden, der über eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit die genaue Position und / oder die Geschwindigkeit (Tacho) angibt.

Entscheidend für das Drehmoment und die Drehmomentwelligkeit ist die Anordnung der Wicklungen 21 im Bereich des Jochs 22. Diese ist in Figur 2 schematisch dargestellt.

Diese Ausführungsform platziert also im Gegensatz zu der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung den Stator 20 und Rotor 10 mehr in Richtung des Trägers, mittels dessen die komplette Anordnung beispielsweise an einer Fahrstuhlschachtwand angeschraubt wird.

Der Vorteil der hier gezeigten Anordnung liegt darin, dass die Rillenscheibe/Konterscheibe 40/50 nach Demontage der Abdeckscheibe(n) 70 unmittelbar zugänglich sind. Die Konterscheibe 50 ist mit dem Gehäuse mittels eines Bauteils 80 verbunden, welches die Konterscheibe 50 in axialer und vertikaler Richtung fixiert. Zusätzlich arretiert das Abdeckteil 70 die Achse der Konterscheibe 50, so dass eine höhere Steifigkeit der Anordnung erzielt wird. Die Ausführung aller Gehäuseteile gewährt eine sichere und berührungsfreie Führung des Seils.

Aufgrund der hier gezeigten Anordnung wird das Auswechseln des Endlosseils sehr einfach. Das Vorgehen wird im Folgenden kurz geschildert.

Zunächst muss mittels geeigneter Maßnahmen die Spannung vom Seil oder Antriebsriemen genommen werden. Es wirken dann keine nennenswerten Kräfte mehr aufgrund des Seilzugs auf die Rillenscheibe 40 und/oder Konterscheibe 50. Die vordere, also bspw. in Richtung des Aufzugsschachtes gerichtete, Gehäuseabdeckung 70 wird durch Lösen der entsprechenden Verschraubungen 71 entfernt. Beide Rillenscheiben 40 und 50 sind nach Beseitigung der Abdeckung 70 frei zugänglich und das Seil kann eingelegt oder entfernt werden. Danach wird die Abdeckung 70 wieder montiert und das Seil erneut unter Spannung gesetzt. Eine Neuausrichtung von Motorkomponenten wie Motorbremsen, Stator und Rotor relativ zueinander ist nicht erforderlich. Das ist ein Vorteil, welcher sich insbesondere bei der Erstmontage und bei Wartungsarbeiten zeitsparend und damit kosten sparend auswirkt.

In Figur 7 ist die schachtseitige Frontansicht des Antriebs zu sehen, insbesondere die Abdeckung 70 mit den Schrauben 71, welche im Falle von Wartungsarbeiten zu lösen wären.