DE102016214700A1

DE102016214700A1 - Electric disc rotor with a pressure reducer for the motor gap

Info

Publication number: DE102016214700A1
Application number: DE102016214700.5A
Authority: DE
Inventors: Holger Sedlak
Original assignee: Efficient Energy GmbH
Current assignee: VERTIV SRL, IT
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-02-08
Also published as: WO2018029116A1; GB2567582A; GB201901686D0; GB2567582B

Abstract

Ein elektrischer Scheibenmotor umfasst: einen Rotor (10), der ein zu bewegendes Element (105) aufweist; einen Stator (20), der so bezüglich des Rotors (10) angeordnet ist, dass ein Motorspalt (30) zwischen dem Rotor (10) und dem Stator (20) ausgebildet ist, wobei der elektrische Scheibenmotor ausgebildet ist, um durch das zu bewegende Element (105) ein Medium von einem Quellgebiet (90) in ein Zielgebiet (100) zu fördern, wobei ein Zieldruck in dem Zielgebiet (100) höher als ein Quelldruck in dem Quellgebiet (90) ist, und wobei der elektrische Scheibenmotor ferner einen Druckreduzierer (140) zum Reduzieren eines auf den Rotor wirkenden Drucks aufgrund der unterschiedlichen Drücke in dem Quellgebiet und in dem Zielgebiet aufweist, wobei der Druckreduziererer so ausgebildet ist, dass ein Druck in dem Motorspalt (30) kleiner als der Zieldruck und größer oder gleich dem Quelldruck ist.An electric disk motor comprises: a rotor (10) having a member to be moved (105); a stator (20) disposed with respect to the rotor (10) such that a motor gap (30) is formed between the rotor (10) and the stator (20), the electric disk motor being configured to pass through the rotor Element (105) to convey a medium from a source region (90) to a target region (100), wherein a target pressure in the target region (100) is higher than a source pressure in the source region (90), and wherein the electric disk motor further comprises a pressure reducer (140) for reducing a pressure acting on the rotor due to the different pressures in the source region and in the target region, wherein the pressure reducer is configured such that a pressure in the engine gap (30) is less than the target pressure and greater than or equal to the source pressure is.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Motoren und insbesondere auf elektrische Scheibenmotoren.The present invention relates to electric motors, and more particularly to electric disc motors.

Die EP 2 549 113 A2 offenbart einen magnetischen Rotor und eine Rotationspumpe mit einem magnetischen Rotor. Der Rotor ist zum Fördern eines Fluids in einem Pumpengehäuse innerhalb eines Stators der Rotationspumpe magnetisch berührungslos antreibbar und lagerbar. Außerdem ist der Rotor mittels einer äußeren Verkapselung, die einen fluorierten Kohlenwasserstoff aufweist, gekapselt. Innerhalb der Verkapselung umfasst der Rotor einen von einem Metallmantel ummantelten Permanentmagneten. Die Rotationspumpe umfasst ein Pumpengehäuse mit einem Einlass zum Zuführen eines Fluids und einem Auslass zum Abführen des Fluids. Das Fluid ist zum Beispiel eine chemisch aggressive Säure mit einem Anteil eines Gases, z. B. Schwefelsäure mit Ozon. Zur Förderung des Fluids ist im Pumpengehäuse ein magnetischer Rotor berührungslos magnetisch gelagert. Der Rotor ist ferner mit einem magnetischen Antrieb versehen, der elektrische Spulen aufweist. Der Stator ist mit geblechtem Eisen ausgebildet, das mit dem Permanentmagneten des Rotors in magnetischer Wirkverbindung steht. Der Antrieb ist als lagerloser Motor ausgebildet, bei dem der Stator gleichzeitig als Lagerstator und Antriebsstator ausgestaltet ist. Der Rotor ist als Scheibenläufer ausgebildet, wobei die axiale Höhe des Rotors kleiner oder gleich einem halben Durchmesser des Rotors ist.The EP 2 549 113 A2 discloses a magnetic rotor and a rotary pump with a magnetic rotor. The rotor is for driving a fluid in a pump housing within a stator of the rotary pump magnetically non-contact drivable and storable. In addition, the rotor is encapsulated by means of an outer encapsulation comprising a fluorinated hydrocarbon. Within the encapsulation, the rotor comprises a permanent magnet encased in a metal jacket. The rotary pump includes a pump housing having an inlet for supplying a fluid and an outlet for discharging the fluid. The fluid is, for example, a chemically aggressive acid with a proportion of a gas, e.g. As sulfuric acid with ozone. To convey the fluid, a magnetic rotor is magnetically non-contact in the pump housing. The rotor is further provided with a magnetic drive having electric coils. The stator is formed with laminated iron, which is in magnetic operative connection with the permanent magnet of the rotor. The drive is designed as a bearingless motor in which the stator is designed as a bearing stator and drive stator at the same time. The rotor is designed as a pancake, wherein the axial height of the rotor is less than or equal to half the diameter of the rotor.

Die Dissertation ETH Nr. 12870, „Der lagerlose Scheibenmotor”, N. Barletta, 1998 , offenbart magnetgelagerte Scheibenmotoren. Magnetlager arbeiten vollständig berührungs-, verschleiß-, wartungs- und schmiermittelfrei. Zur aktiven Stabilisierung eines Freiheitsgrades werden zwei regelbare Elektromagnete inklusive elektronischer Ansteuerung benötigt. Der lagerlose Scheibenmotor wird innerhalb einer lagerlosen Blutpumpe als lagerloser Scheibenmotor mit aktivem Axiallager, als Miniatur-Scheibenmotor, oder als lagerloser Bioreaktor eingesetzt. Durch eine Kombination von passiven Reluktanzmagnetlagern und lagerlosem Motor ist es möglich, einen Scheibenrotor mit nur zwei aktiv stabilisierten radialen Freiheitsgraden vollständig zu lagern. Anforderungen nach einem großen Luftspalt, welcher in hermetischen Systemen nötig ist, werden durch die Wahl eines lagerlosen permanentmagnetisch erregten Synchronmotors erfüllt. Ein lagerloser Scheibenmotor, der zum Antrieb einer Axialpumpe zur Herzunterstützung geeignet ist, ist für Drehzahlen von 30.000 Umdrehungen pro Minute ausgelegt, was zu einer kleineren Baugröße führt.The Dissertation ETH No. 12870, "The bearingless disk motor", N. Barletta, 1998 , discloses magnetically supported disc motors. Magnetic bearings work completely free from contact, wear, maintenance and lubricant. For the active stabilization of a degree of freedom, two controllable electromagnets including electronic control are required. The bearingless disc motor is used within a bearingless blood pump as a bearingless disc motor with active axial bearing, as a miniature disc motor, or as a bearingless bioreactor. By a combination of passive reluctance magnetic bearings and bearingless motor, it is possible to completely support a disc rotor with only two actively stabilized radial degrees of freedom. Requirements for a large air gap, which is necessary in hermetic systems, are met by the choice of a bearingless permanent magnetically excited synchronous motor. A bearingless disc motor suitable for driving an axial pump for cardiac assist is designed for speeds of 30,000 revolutions per minute, resulting in a smaller size.

Kommerzielle elektrische Scheibenmotoren sind auch unter der Bezeichnung „Pan Cake-Motor” („Pfannkuchenmotor”) bekannt. Das in den beiden vorhergehenden Referenzen dargestellte Motorkonzept zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Stator um den Rotor herum erstreckt. Solche Motoren werden auch als Innenläufer bezeichnet.Commercial electric disc motors are also known as "Pan Cake Motor". The engine concept illustrated in the two preceding references is characterized in that the stator extends around the rotor. Such engines are also referred to as internal rotor.

Bei dem Innenläuferkonzept existiert die Problematik, dass der Stator immer größer als der Rotor sein muss, dass also die Größe und die Ausbildung des Rotors immer durch das Statorgehäuse begrenzt ist bzw. dass der Rotor die Ausbildung des Stators dominiert. Damit ist das Einsatzgebiet eines solchen Scheibenmotors, der als Innenläufer ausgebildet ist, begrenzt.In the case of the internal rotor concept, there is the problem that the stator always has to be larger than the rotor, that is, the size and design of the rotor is always limited by the stator housing or that the rotor dominates the formation of the stator. Thus, the field of application of such a disc motor, which is designed as an internal rotor, limited.

Darüber hinaus ist bei Scheibenmotoren grundsätzlich die Problematik vorhanden, dass der Rotor, unabhängig davon, ob er als Innenläufer oder Außenläufer konzipiert ist, Druckdifferenzen bzw. Drücken in bestimmten Richtungen ausgesetzt ist. Diese Drücke führen dazu, dass ein Lager in der Richtung des Drucks, der auf den Rotor wirkt, belastet wird, und damit ein Verschleiß erhöht wird, bzw. dass dann, wenn eine Auslenkung des Rotors erlaubt wird, der Rotor in dieser Richtung ausgelenkt wird und damit Spielräume für diese Auslenkung bereitgestellt werden müssen. Insbesondere dann, wenn die Pumpe eingesetzt wird, um ein Medium von einem Druckgebiet mit einem ersten Druck auf ein Druckgebiet mit einem zweiten Druck zu pumpen, bzw. um überhaupt eine solche Druckdifferenz zu erzeugen, müssen aufwändige konstruktive Maßnahmen getroffen werden, um entweder eine geforderte Verschleißfestigkeit zu erreichen, oder um einen Spielraum für eine auftretende Auslenkung bereitzustellen.In addition, disk motors generally have the problem that the rotor, regardless of whether it is designed as an internal rotor or external rotor, pressure differences or pressures in certain directions is exposed. These pressures cause a bearing to be loaded in the direction of pressure acting on the rotor, thus increasing wear, or, if rotor deflection is allowed, the rotor is deflected in that direction and thus leeway for this deflection must be provided. In particular, when the pump is used to pump a medium from a pressure area at a first pressure to a pressure area at a second pressure, or to generate such a pressure difference at all, complex design measures must be taken to either a required To achieve wear resistance, or to provide a margin for an occurring deflection.

All dies führt dazu, dass der konstruktive Aufwand des Scheibenmotors zunimmt, und damit auch die Fehleranfälligkeit zunimmt, während gleichzeitig das Einsatzgebiet eingeschränkt wird.All this means that the design effort of the disc motor increases, and thus the susceptibility to errors increases, while the application is limited.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein flexibles Scheibenmotorkonzept zu schaffen.The object of the present invention is to provide a flexible disc engine concept.

Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Scheibenmotor nach Patentanspruch 1, eine Wärmepumpe nach Patentanspruch 23 oder ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Scheibenmotors nach Patentanspruch 25 gelöst.This object is achieved by an electric disk motor according to claim 1, a heat pump according to claim 23 or a method for producing an electric disk motor according to claim 25.

Gemäß einem Aspekt wird der elektrische Scheibenmotor als Außenläufer ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Rotor eine Ausnehmung aufweist, in der der Stator angeordnet ist. Damit dreht sich der Rotor um den Stator herum. Damit wird ermöglicht, dass eine Konstruktion des Rotors unmittelbar durch das Einsatzgebiet des Rotors definiert werden kann und nicht dadurch, dass immer, wie bei einem Innenläufer, dafür gesorgt werden muss, dass noch ein Statorgehäuse mit entsprechenden Magnetspulen um den Rotor herum Platz hat. Andererseits wird eine Medien- bzw. Drucktrennung des Scheibenmotors dahin gehend vorgenommen, dass in dem Motorspalt, der zwischen dem Rotor und dem Stator angeordnet ist, ein Verkapselungsmaterial um den Stator herum vorgesehen ist, so dass der gesamte Stator medienmäßig und druckmäßig von dem Gebiet getrennt ist, in dem sich der Rotor befindet. Damit können sämtliche Spulenanschlüsse für die Motorspulen im Stator ohne Probleme aus dem Motor herausgeführt werden, weil der gesamte Bereich des Stators im Umgebungsdruck bzw. Umgebungsmedium und nicht im Fördergebiet, in dem der Rotor angeordnet ist, liegt. Damit werden auch Überspannungsprobleme und ähnliche Effekte, die auftreten, wenn Hochspannungen in Bereichen mit geringem Druck verwendet werden, vermieden, weil die benachbarte Statorspulen allesamt durch das im Motorspalt befindliche Verkapselungsmaterial von dem Bereich mit niedrigem Druck getrennt sind. Dies ist besonders dann wichtig, wenn der Rotor in einem niedrigen Druckgebiet arbeitet, wie beispielsweise in einem Druckbereich unter 100 mbar, der auftritt, wenn der Rotor als Kompressorelement in einer Wärmepumpe eingesetzt wird, die mit Wasser als Arbeitsmedium arbeitet. Aber auch dann, wenn der Rotor in einem höheren Druck arbeitet als der Stator, ist die Medien- bzw. Drucktrennung durch ein Verkapselungsmaterial im Motorspalt von besonderem Vorteil.According to one aspect, the electric disc motor is designed as an external rotor. This means that the rotor has a recess in which the stator is arranged. This rotates the rotor around the stator. This makes it possible that a construction of the rotor can be defined directly by the application of the rotor and not by the fact that always, as with an internal rotor, it must be ensured that still a stator housing with corresponding magnetic coils around the rotor has space. On the other hand, a media or pressure separation of the disc motor is made so that in the motor gap, which is arranged between the rotor and the stator, an encapsulation material is provided around the stator, so that the entire stator media and pressure moderately separated from the area is, in which the rotor is located. In this way, all coil connections for the motor coils in the stator can be led out of the motor without problems, because the entire region of the stator lies in the ambient pressure or ambient medium and not in the delivery region in which the rotor is arranged. This also avoids overvoltage problems and similar effects that occur when high voltages are used in low pressure areas because the adjacent stator coils are all separated from the low pressure area by the encapsulation material located in the motor gap. This is particularly important when the rotor is operating in a low pressure area, such as a pressure range below 100 mbar, which occurs when the rotor is used as a compressor element in a heat pump that uses water as the working fluid. But even if the rotor operates at a higher pressure than the stator, the media or pressure separation by an encapsulation material in the motor gap is particularly advantageous.

Durch Verwendung eines Außenläufers in Verbindung mit einer Medien/Drucktrennung durch ein Verkapselungsmaterial im Motorspalt wird also ein elektrischer Scheibenmotor geschaffen, der konstruktiv wenig aufwendig hergestellt werden kann, der keine Probleme im Hinblick auf Überspannungseffekte hat, die auftreten würden, wenn Spulen mit relativ hoher Spannung in Bereichen geringen Drucks beaufschlagt werden, und der insbesondere für hohe Drehzahlen besonders geeignet ist. Der letztere Vorteil ergibt sich daraus, dass Permanentmagnete, die am Rotor angebracht sind und rotorseitig den Magnetspalt definieren, durch das Rotormaterial selbst „nach außen” abgestützt werden. Dies ist bei hohen Drehzahlen, wie beispielsweise über 50.000 Umdrehungen pro Minute besonders wichtig, weil die dort auftretenden Fliehkräfte insbesondere bei Innenläufern problematisch werden können, dahin gehend, dass die Permanentmagnete dort mit großem Aufwand gesichert werden müssen.By using an external rotor in conjunction with a media / pressure separation by an encapsulation material in the motor gap, an electric disk motor is thus provided which can be constructively produced with little complexity, which has no problems with respect to overvoltage effects which would occur when relatively high voltage coils be applied in areas of low pressure, and is particularly suitable for high speeds. The latter advantage results from the fact that permanent magnets, which are mounted on the rotor and define the magnetic gap on the rotor side, are supported by the rotor material itself "outwards". This is particularly important at high speeds, such as over 50,000 revolutions per minute, because the centrifugal forces occurring there can be problematic, especially in internal rotors, to the extent that the permanent magnets must be secured there with great effort.

Andererseits ist der größere Rotordurchmesser, weil der Rotor um den Stator herum angeordnet ist, wieder insbesondere bei Drehzahlen über 50.000 Umdrehungen pro Minute besonders vorteilhaft, weil dadurch wie bei einem Kreisel die Drehung des Rotors selbst bzw. dessen Drehachse zusätzlich stabilisiert wird. Dieser Effekt tritt bei elektrischen Scheibenmotoren mit relativ kleinen Rotordurchmessern, wie sie z. B. bei Innenläufern verwendet werden, weniger oder nicht auf.On the other hand, because the rotor is arranged around the stator, the larger rotor diameter is again particularly advantageous, especially at speeds above 50,000 revolutions per minute, because, as in a gyroscope, the rotation of the rotor itself or its axis of rotation is additionally stabilized. This effect occurs in electric disc motors with relatively small rotor diameters, as z. B. used in internal rotors, less or not on.

Bei einem weiteren Aspekt wird der elektrische Scheibenmotor als Außenläufer oder auch als Innenläufer eingesetzt. Er hat einen Rotor, der ein zu bewegendes Element aufweist und einen Stator, der bezüglich des Rotors so angeordnet ist, dass ein Motorspalt zwischen dem Rotor und dem Stator ausgebildet ist. Der elektrische Scheibenmotor ist ausgebildet, um durch das zu bewegende Element ein Medium von einem Quellgebiet in ein Zielgebiet zu fördern, wobei ein Zieldruck in dem Zielgebiet höher als ein Quelldruck in dem Quellgebiet ist. Der aufgrund der Druckdifferenz auf den Rotor wirkende Druck wird gemäß diesem Aspekt durch einen Druckreduzierer reduziert, dahin gehend, dass ein Druck im Motorspalt, also dort, wo die magnetische Interaktion zwischen Rotor und Stator stattfindet, kleiner als der Zieldruck und größer oder gleich dem Quelldruck ist. Damit wird erreicht, dass der Rotor aufgrund der Druckdifferenz zwischen Quelldruck und Zieldruck, die zu einem resultierenden Druck und damit zu einer Auslenkung bzw. zu einer Verschleißerhöhung des Lagers führen würde, nicht mehr oder zumindest weniger in einer bestimmten Richtung belastet wird.In another aspect, the electric disc motor is used as an external rotor or as an internal rotor. It has a rotor having a member to be moved and a stator which is arranged with respect to the rotor so that a motor gap between the rotor and the stator is formed. The electric disc motor is configured to convey a medium from a source region to a target area through the moving element, wherein a target pressure in the target area is higher than a source pressure in the source area. The pressure acting on the rotor due to the pressure difference is reduced according to this aspect by a pressure reducer, to the effect that a pressure in the engine gap, ie where the magnetic interaction between rotor and stator takes place, less than the target pressure and greater than or equal to the source pressure is. This ensures that the rotor is no longer or at least less burdened in a particular direction due to the pressure difference between the source pressure and target pressure, which would lead to a resulting pressure and thus to a deflection or an increase in wear of the bearing.

Dies bedeutet, dass der Rotor zwar die erforderliche Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang, also zwischen Quellgebiet und Zielgebiet fördern kann, dass jedoch im Motorspalt und damit im Bereich der Interaktion zwischen Rotor und Stator keine solche bzw. eine reduzierte Druckdifferenz vorhanden ist. Damit wird am Beispiel eines lagerlosen Motors, der axial lediglich passiv gelagert ist, wie beispielsweise durch ein Magnetlager, eine axiale Auslenkung aufgrund des Betriebs des elektrischen Scheibenmotors reduziert oder sogar vermieden.This means that the rotor can indeed promote the required pressure difference between input and output, ie between source area and target area, but that no such or a reduced pressure difference is present in the motor gap and thus in the area of interaction between rotor and stator. This is the example of a bearingless motor, which is axially only passively supported, such as reduced by a magnetic bearing, an axial deflection due to the operation of the electric disc motor or even avoided.

Jedoch auch am Beispiel eines berührungsmäßig gelagerten Rotors, also eines Rotors, der mit einem Kugellager gelagert wird, wird durch die Druckreduktion vermieden, dass sich der Druck auf das Lager überträgt und der Lagerverschleiß zunimmt. Die Druckreduktion im Motorspalt führt also dazu, dass ein Motorverschleiß bzw. Lagerverschleiß reduziert wird bzw. dass im Falle von verschleißfreien Lagern, also berührungslosen Lagern nötige Spielräume für eine Auslenkung des Rotors aufgrund des resultierenden Drucks auf den Rotor in einer bestimmten Richtung in axialer oder aber auch radialer Richtung verkleinert werden können, weil aufgrund des Betriebs des Rotors keine solchen Auslenkungen bzw. nur noch sehr kleine Auslenkungen im Vergleich zu der Situation, bei der keine spezielle mechanische Druckreduktion vorgenommen wird, stattfindet.However, the example of a contact-mounted rotor, so a rotor which is mounted with a ball bearing, is avoided by the pressure reduction, that the pressure is transferred to the bearing and the bearing wear increases. The pressure reduction in the motor gap thus leads to a motor wear or bearing wear is reduced or that in the case of wear-free bearings, so non-contact bearings necessary scope for a deflection of the rotor due to the resulting pressure on the rotor in a certain direction in the axial or Even in the radial direction can be reduced because due to the operation of the rotor no such deflections or only very small deflections compared to the situation in which no special mechanical pressure reduction is made takes place.

Die Druckreduktion im Motorspalt ist gleichermaßen für Außenläufer und Innenläufer nützlich. Auch bei einem Innenläufer ist es vorteilhaft, dass der Rotor im Betrieb keine wesentlich höhere Auslenkungssituation erfährt als im Stand. Damit können auch bei einem Innenläufer Spielräume reduziert werden, also Spielräume zwischen dem Rotor und einem Führungselement, das den Fluidflussbereich, in dem der Rotor wirkt, nach außen begrenzt.The pressure reduction in the engine gap is equally useful for external rotor and inner rotor. Even with an internal rotor, it is advantageous that The rotor during operation undergoes no much higher deflection situation than in the state. Thus, even with an internal rotor clearances can be reduced, so margins between the rotor and a guide element, which limits the fluid flow area in which the rotor acts to the outside.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Druckreduktion durch zwei Flusswiderstände vorgenommen, und zwar durch einen ersten Flusswiderstand, der zwischen dem Zielgebiet und dem Motorspalt angeordnet ist, und einen zweiten Flusswiderstand, der zwischen dem Motorspalt und dem Quellgebiet angeordnet ist. Insbesondere wird der Flusswiderstand zwischen dem Motorspalt und dem Zielgebiet größer als der Flusswiderstand zwischen dem Motorspalt und dem Quellgebiet ausgebildet, so dass der Flusswiderstand zwischen dem Motorspalt und dem Zielgebiet einen Kurzschluss für den Druck reduziert, während der Flusswiderstand zwischen dem Motorspalt und dem Quellgebiet erreicht, dass im Motorspalt der niedrige Druck wirkt, der auch im Quellgebiet wirkt. Insbesondere dann, wenn der Motor als Außenläufer ausgebildet ist, dahin gehend, dass der Stator in einer Ausnehmung des Rotors angeordnet ist, wird es bevorzugt, den Flusswiderstand zwischen dem Zielgebiet und dem Motorspalt möglichst weit außen am Rotor anzubringen, so dass ein möglichst großer Bereich der Rotorfläche, die dem Stator gegenüberliegt, in einem Gebiet angeordnet ist, das auf den geringen Quelldruck bzw. dem Druck ist, der kleiner als der Zieldruck ist. Dagegen wird bevorzugt, den zweiten Flusswiderstand zwischen dem Motorspalt und dem Quellgebiet möglichst zentral, also relativ mittig im Rotor anzubringen, um möglichst gleiche Verhältnisse entlang des Umfangs im Motorspalt zu erreichen.In preferred embodiments, the pressure reduction is performed by two flow resistors, by a first flow resistor disposed between the target area and the engine gap, and a second flow resistance disposed between the engine gap and the source area. In particular, the flow resistance between the motor gap and the target area is made larger than the flow resistance between the motor gap and the source area, so that the flow resistance between the motor gap and the target area reduces a short circuit for the pressure, while the flow resistance between the motor gap and the source area reaches, that in the engine gap, the low pressure acts, which also acts in the source area. In particular, when the motor is designed as an external rotor, going to the fact that the stator is arranged in a recess of the rotor, it is preferred to attach the flow resistance between the target area and the motor gap as far as possible outside the rotor, so that as large as possible the rotor surface facing the stator is disposed in an area which is at the low swelling pressure and the pressure which is smaller than the target pressure. In contrast, it is preferable to attach the second flow resistance between the engine gap and the source region as centrally as possible, ie relatively centrally in the rotor in order to achieve the same conditions as possible along the circumference in the engine gap.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst der Druckreduzierer eine Labyrinthdichtung zwischen dem Zielgebiet und dem Motorspalt, die einen definierten und relativ großen Flusswiderstand schafft, sowie alternativ oder zusätzlich eine Bohrung in dem Rotor zwischen dem Motorspalt und dem Quellgebiet, die einen relativ kleinen Flusswiderstand schafft. Selbst die Verwendung entweder nur einer Labyrinthdichtung oder nur einer Bohrung, also die Verwendung nur eines Flusswiderstands zwischen Quellgebiet und Motorspalt oder Zielgebiet und Motorspalt führt bereits zu einer Druckreduktion im Motorspalt und damit zu einer reduzierten Auslenkung des Rotors bezüglich des Stators im Betrieb im Falle eines berührungslosen Magnetlagers und insbesondere im Falle eines axial passiven Lagers, oder aber zu einer Verschleißreduktion im Falle eines Berührungslagers, wie beispielsweise eines Kugellagers aufgrund der reduzierten Belastung im Betriebsfall.In preferred embodiments, the pressure reducer includes a labyrinth seal between the target area and the engine gap that provides a defined and relatively large flow resistance and, alternatively or additionally, a bore in the rotor between the engine gap and the source region that provides a relatively small flow resistance. Even the use of either only one labyrinth seal or only one hole, ie the use of only one flow resistance between source area and motor gap or target area and motor gap already leads to a pressure reduction in the motor gap and thus to a reduced deflection of the rotor with respect to the stator during operation in the case of a non-contact Magnetic bearing and in particular in the case of an axially passive bearing, or to a reduction in wear in the case of a contact bearing, such as a ball bearing due to the reduced load during operation.

Der erste Aspekt des Verkapselungsmaterials im Motorspalt und der zweite Aspekt des Druckreduzierers können vorzugsweise kombiniert werden, dahin gehend, dass ein Außenläufer-Scheibenmotor sowohl die Verkapselung im Motorspalt als auch den Druckreduzierer aufweist. Die beiden Aspekte können jedoch genauso gut alternativ zueinander und, im Hinblick auf den Druckreduzierer nicht nur für den Außenläufer, sondern auch für einen Innenläufer eingesetzt werden. Darüber hinaus können beide Aspekte separat voneinander oder gemeinsam auch für Berührungslager eingesetzt werden, wobei jedoch die Verwendung von magnetgelagerten Rotoren bevorzugt wird und insbesondere von axial passiven Lagern, d. h. axial ungeregelten Lagern und radial aktiv geregelten Magnetlagern.The first aspect of the encapsulation material in the motor gap and the second aspect of the pressure reducer may be preferably combined, such that an external rotor disc motor has both the encapsulation in the motor gap and the pressure reducer. However, the two aspects can just as well be used alternatively to one another and, with regard to the pressure reducer, not only for the external rotor, but also for an internal rotor. In addition, both aspects can be used separately or together for contact bearings, but the use of magnetically levitated rotors is preferred and in particular of axially passive bearings, i. H. axially unregulated bearings and radially active controlled magnetic bearings.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1A einen Außenläufer gemäß einem ersten Aspekt; 1A an external rotor according to a first aspect;

1B einen elektrischen Scheibenmotor gemäß einem zweiten Aspekt, der als Außenläufer oder Innenläufer ausgebildet ist; 1B an electric disk motor according to a second aspect, which is formed as an external rotor or inner rotor;

1C einen Innenläufer gemäß dem zweiten Aspekt; 1C an inner rotor according to the second aspect;

1D einen bevorzugte Implementierung des zweiten Aspekts mit zwei seriell geschalteten Flusswiderständen; 1D a preferred implementation of the second aspect with two series-connected flow resistors;

2A einen Querschnitt durch einen elektrischen Scheibenmotor gemäß dem ersten Aspekt; 2A a cross section through an electric disk motor according to the first aspect;

2B einen Querschnitt durch einen elektrischen Scheibenmotor gemäß dem zweiten Aspekt, in dem der erste Aspekt ebenfalls verwirklicht ist; 2 B a cross section through an electric disc motor according to the second aspect, in which the first aspect is also realized;

3 einen Querschnitt durch eine Detaildarstellung einer Implementierung des Flusswiderstandes mittels einer Labyrinthdichtung; 3 a cross-section through a detailed representation of an implementation of the flow resistance by means of a labyrinth seal;

4 eine schematische Darstellung eines Rotors und der auf ihn wirkenden Kräfte im Hinblick auf den zweiten Aspekt; 4 a schematic representation of a rotor and the forces acting on it with respect to the second aspect;

5 eine schematische Darstellung eines Magnetlagers am Beispiel eines Innenläufers; 5 a schematic representation of a magnetic bearing on the example of an internal rotor;

6 eine Querschnittsdarstellung eines Außenläufers mit erhöhtem Rückschlusselement; und 6 a cross-sectional view of an external rotor with increased return element; and

7 einen schematischen Querschnitt durch eine Wärmepumpe mit dem elektrischen Scheibenmotor gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt. 7 a schematic cross section through a heat pump with the electric disc motor according to the first or second aspect.

1A zeigt einen Querschnitt durch einen schematisch dargestellten elektrischen Scheibenmotor mit einem Rotor 10, der ein zu bewegendes Element aufweist. Darüber hinaus ist ein Stator 20 vorhanden, wobei der Stator 20 so bezüglich des Rotors 10 angeordnet ist, dass ein Motorspalt 30 zwischen dem Rotor und dem Stator vorhanden ist. Der Rotor 10 umfasst ferner eine Ausnehmung 40, in der der Stator 20 angeordnet ist. 1A shows a cross section through a schematically illustrated electric disc motor with a rotor 10 having an element to be moved. In addition, a stator 20 present, the stator 20 so with respect to the rotor 10 arranged is that a motor gap 30 exists between the rotor and the stator. The rotor 10 further comprises a recess 40 in which the stator 20 is arranged.

Darüber hinaus ist der Rotor 10 in einem ersten Gebiet 50 mit einem ersten Druck p₁ angeordnet. Ferner ist der Stator in einem zweiten Gebiet 60, das einen zweiten Druck p₃ aufweist, angeordnet, der sich von dem ersten Druck p₁ unterscheidet. Bei dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Druck beispielhaft der Druck im Inneren des elektrischen Scheibenmotors von 1A. Dagegen ist der zweite Druck beispielsweise der Umgebungsdruck oder der Atmosphärendruck, wenn der Scheibenmotor in der Atmosphäre angeordnet ist, oder ein von dem Atmosphärendruck unterschiedlicher Druck, wenn der Scheibenmotor in einem Gebiet mit einem von dem Atmosphärendruck unterschiedlichen Druck angeordnet ist. Ferner ist in dem Motorspalt 30 ein Verkapselungsmaterial 70 angeordnet, durch das das erste Gebiet 50 von dem zweiten Gebiet 60 getrennt ist. Die Trennung findet beispielhaft dadurch statt, dass das Verkapselungsmaterial bei dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel den Stator komplett umschließt, und dass Anschlussleitungen 80 für die Spulen, die an dem Stator angebracht sind und die in 1A nicht gezeigt sind, um die Spulen mit elektrischer Leistung zu versorgen, durch das Verkapselungsmaterial hindurch nach außen, also in das zweite Gebiet 60 geführt werden. Der elektrische Scheibenmotor ist als Fördermotor ausgebildet und umfasst einen Einlass 90 für ein Arbeitsmedium und einen Auslass 100 für das durch den Scheibenmotor geförderte Arbeitsmedium. Wie es in 1A dargestellt ist, ist der Druck im Inneren des Scheibenmotors p₁ unterschiedlich von dem Druck p₃ außerhalb des Scheibenmotors. Lediglich vorzugsweise ist der Druck p₁ im Inneren des Scheibenmotors niedriger als der Druck außerhalb des Scheibenmotors. Genauso kann der Druck außerhalb des Scheibenmotors niedriger sein als der Druck im Inneren, also innerhalb des Motorgehäuses.In addition, the rotor 10 in a first area 50 arranged with a first pressure p ₁ . Furthermore, the stator is in a second area 60 having a second pressure p ₃ , which differs from the first pressure p ₁ . At the in 1A In the embodiment shown, the first pressure is exemplified by the pressure inside the electric disc motor of FIG 1A , On the other hand, the second pressure is, for example, the atmospheric pressure or the atmospheric pressure when the disc motor is disposed in the atmosphere, or a pressure different from the atmospheric pressure when the disc motor is disposed in a region different from the atmospheric pressure. Further, in the engine gap 30 an encapsulation material 70 arranged through which the first area 50 from the second area 60 is disconnected. The separation takes place by way of example in that the encapsulation material in the in 1A shown embodiment completely encloses the stator, and that connecting cables 80 for the coils attached to the stator and those in 1A are not shown to supply the coils with electrical power through the encapsulant through to the outside, ie in the second area 60 be guided. The electric disc motor is designed as a conveyor motor and comprises an inlet 90 for a working medium and an outlet 100 for the working medium conveyed by the disc motor. As it is in 1A is shown, the pressure inside the disc motor p _{1 is} different from the pressure p ₃ outside the disc motor. Only preferably, the pressure p ₁ in the interior of the disc motor is lower than the pressure outside the disc motor. Similarly, the pressure outside the disc motor may be lower than the pressure inside, ie inside the motor housing.

Insbesondere ist in 1A ferner dargestellt, dass der Rotor und der Stator in einem Motorgehäuse 110 angeordnet sind, wobei das Motorgehäuse eine Öffnung aufweist, durch die sich das Verkapselungsmaterial 70 erstreckt. Das Verkapselungsmaterial bzw. ein Element, mit dem das Verkapselungsmaterial verbunden ist, ist an dem Motorgehäuse 110 durch einen schematisch dargestellten Dichtungsring 120 angebracht, so dass eine druckdichte Verbindung zwischen dem Verkapselungsmaterial 70 und dem Motorgehäuse 110 über den Dichtungsring 120, der beispielsweise ein O-Ring sein kann, vorhanden ist. Damit ist in 1A ein Außenläufer als beispielhafter elektrischer Scheibenmotor realisiert, bei dem der Rotor innerhalb eines Motorgehäuses bewegt wird, während jedoch die Spulen des Stators und insbesondere der Bereich des Stators, der am Motorspalt angeordnet ist, mit dem Innendruck p₁ des Scheibenmotors nicht kommuniziert, sondern mit dem Außendruck kommuniziert, was im Hinblick auf eine elektrische Versorgung der typischerweise im Stator angebrachten Spulen besonders vorteilhaft ist. Insbesondere dann, wenn der Innendruck p₁ kleiner als der Außendruck p₃ ist, hat es erhebliche Vorteile im Hinblick auf Spulenüberschläge und andere Effekte, dass die Spulen nicht im Gebiet mit geringem Druck sind, sondern gegenüber dem Gebiet mit geringem Druck verkapselt sind.In particular, in 1A further illustrated that the rotor and the stator in a motor housing 110 are arranged, wherein the motor housing has an opening through which the encapsulating material 70 extends. The encapsulation material or an element to which the encapsulation material is connected is on the motor housing 110 by a sealing ring shown schematically 120 attached, allowing a pressure-tight connection between the encapsulating material 70 and the motor housing 110 over the sealing ring 120 , which may be an O-ring, for example, is present. This is in 1A an external rotor realized as an exemplary electric disc motor in which the rotor is moved within a motor housing, while the coils of the stator and in particular the region of the stator, which is arranged at the motor gap, not communicating with the internal pressure p _{1 of} the disc motor, but with the External pressure communicates what is particularly advantageous in terms of electrical supply of the typically mounted in the stator coils. In particular, when the internal pressure p _{1 is} smaller than the external pressure p ₃ , there are significant advantages in terms of coil over-shots and other effects that the coils are not in the low pressure region but are encapsulated in the low pressure region.

Außerdem hat die Verkapselung der Spulen gegenüber dem Inneren des Scheibenmotors dahin gehend Vorteile, dass die Spulen nicht in Kontakt mit dem zu fördernden Medium kommen und daher keiner Korrosion aufgrund des zu fördernden Mediums ausgesetzt sind, wobei das Medium beispielsweise Wasser oder Wasserdampf sein kann. 1A zeigt ferner, dass der Rotor 10 mit Permanentmagneten 130 versehen ist, die dem statorseitigen Bereich, der typischerweise statorseitige Pole aufweist, auf denen Magnetspulen gewickelt sind, gegenüberliegen, um den Motorspalt 30 zu definieren.In addition, the encapsulation of the coils relative to the interior of the disc motor has advantages that the coils do not come into contact with the medium to be conveyed and are therefore not exposed to corrosion due to the medium to be pumped, the medium may be, for example, water or water vapor. 1A further shows that the rotor 10 with permanent magnets 130 which faces the stator-side region, which typically has stator-side poles on which magnetic coils are wound, about the motor gap 30 define.

1B zeigt einen elektrischen Scheibenmotor gemäß einem zweiten Aspekt, der ebenfalls einen Rotor 10 aufweist, der einem Stator 20 gegenüberliegt, um den Motorspalt 30 zu definieren. Insbesondere ist bei dem zweiten Aspekt, der in 1B gezeigt ist, der elektrische Scheibenmotor ausgebildet, um durch das zu bewegende Element, das mit dem Rotor 10 verbunden ist, und das mit 1B zusammen mit dem Rotor 10 gezeigt ist, ein Medium von einem Einlass 90 bzw. einem Quellgebiet 90, in dem ein kleinerer Druck herrscht, in ein Zielgebiet 100 bzw. zu einem Auslass 100 zu fördern, wobei das Zielgebiet einen großen Druck aufweist, bzw. allgemein gesagt, einen größeren Druck als das Quellgebiet hat. Darüber hinaus ist der elektrische Schaltmotor ausgebildet, um einen Druckreduzierer 140 aufzuweisen, der ausgebildet ist, um einen auf den Rotor wirkenden Druck aufgrund der unterschiedlichen Drücke im Quellgebiet und im Zielgebiet zu reduzieren. Insbesondere ist der Druckreduzierer ausgebildet, so dass ein Druck im Motorspalt 30 kleiner als der Zieldruck bzw. der große Druck ist, jedoch größer oder gleich dem Quelldruck ist. Der Druckreduzierer 140 ist also ausgebildet, um im Vergleich zu einer Situation, bei der der Druckreduzierer nicht vorhanden ist, den Druck im Motorspalt 30 gegenüber dem größeren Druck im Zielgebiet zu reduzieren und optimaler Weise gleich dem Druck im Quellgebiet zu machen bzw. zwischen den Zieldruck und den Quelldruck zu bringen. 1B shows an electric disc motor according to a second aspect, which also has a rotor 10 which has a stator 20 Opposite to the engine gap 30 define. In particular, in the second aspect, which is in 1B is shown, the electric disc motor is designed to move through the moving element, which is connected to the rotor 10 is connected, and that with 1B together with the rotor 10 shown is a medium from an inlet 90 or a source area 90 , in which a smaller pressure prevails, in a target area 100 or to an outlet 100 the target area has a high pressure, or more generally, a greater pressure than the source area. In addition, the electric switching motor is designed to be a pressure reducer 140 designed to reduce a pressure acting on the rotor due to the different pressures in the source area and in the target area. In particular, the pressure reducer is designed so that a pressure in the motor gap 30 is smaller than the target pressure or the large pressure, but is greater than or equal to the swelling pressure. The pressure reducer 140 is thus designed to reduce the pressure in the motor gap compared to a situation where the pressure reducer is not present 30 towards the greater pressure in the target area and optimally equal to the pressure in the source area make or bring between the target pressure and the source pressure.

10 zeigt eine alternative Implementierung des elektrischen Scheibenmotors von 18 bei der wiederum ein Stator 20 vorhanden ist, der nunmehr Teil des Motorgehäuses 110 bildet. Der Stator ist ferner mit Spulen 150 versehen, die Permanentmagneten 130 des Rotors 10 gegenüberliegen, um wieder den Motorspalt 30 zu bilden. Ferner ist der Rotor 10 mit einem hier oberhalb des Rotors ausgebildeten und mit dem Rotor verbundenen zu bewegenden Element 105 verbunden. Der Druckreduzierer 140 ist wiederum vorgesehen, um im Motorspalt 30 den Druck zu reduzieren, und zwar bezüglich des Drucks im Zielgebiet, also des Drucks am Auslass 100. 10 shows an alternative implementation of the electric disc motor of 18 in turn, a stator 20 is present, which is now part of the motor housing 110 forms. The stator is also provided with coils 150 provided, the permanent magnets 130 of the rotor 10 lie opposite to the engine gap again 30 to build. Further, the rotor 10 with an element formed here above the rotor and connected to the rotor to be moved 105 connected. The pressure reducer 140 in turn is intended to be in the engine gap 30 to reduce the pressure, namely the pressure in the target area, ie the pressure at the outlet 100 ,

Wie es in 1D gezeigt ist, umfasst der Druckreduzierer 140 beispielhaft einen ersten Flusswiderstand 140a zwischen dem Zielgebiet 100 und dem Motorspalt 30 sowie einen zweiten Flusswiderstand 140b zwischen dem Motorspalt 30 und dem Quellgebiet 90 bzw. dem Einlass 90. Die beiden Flusswiderstände 140a, 140b sind vorzugsweise beide vorhanden. Je nach Implementierung kann es jedoch bereits ausreichend sein, um eine Reduktion des auf den Rotor wirkenden Druck aufgrund des Betriebs des Scheibenläufers zu erreichen, lediglich den ersten Flusswiderstand zwischen dem Zielgebiet und dem Motorspalt oder, alternativ zum ersten Flusswiderstand, den zweiten Flusswiderstand 140b zwischen dem Motorspalt und dem Quellgebiet vorzusehen. Vorzugsweise hat der erste Flusswiderstand 140a, wenn beide Flusswiderstände 140a, 140b vorgesehen sind, einen höheren Wert als der zweite Flusswiderstand 140b. Dies bedeutet, dass sich der Druck im Motorspalt 30 vorzugsweise mehr von dem hohen Druck im Zielgebiet 100 unterscheidet als sich der Druck im Motorspalt 30 von dem Druck im Quellgebiet unterscheidet, wenn der elektrische Scheibenmotor betrieben wird.As it is in 1D is shown, the pressure reducer comprises 140 for example, a first flow resistance 140a between the target area 100 and the engine gap 30 and a second flow resistor 140b between the engine gap 30 and the source area 90 or the inlet 90 , The two flow resistances 140a . 140b are preferably both present. Depending on the implementation, however, it may already be sufficient to achieve a reduction of the pressure acting on the rotor due to the operation of the disc rotor, only the first flow resistance between the target area and the motor gap or, alternatively to the first flow resistance, the second flow resistance 140b between the engine gap and the source area. Preferably, the first flow resistance 140a if both flow resistances 140a . 140b are provided, a higher value than the second flow resistance 140b , This means that the pressure in the motor gap 30 preferably more of the high pressure in the target area 100 differs as the pressure in the engine gap 30 differs from the pressure in the head region when the electric disk motor is operated.

2A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des elektrischen Scheibenmotors gemäß dem ersten Aspekt am Beispiel einer Ausführungsform für einen Radialradkompressor, der mit hohen Drehzahlen über 50.000 Umdrehungen pro Minute und bis zu beispielsweise 90.000 Umdrehungen pro Minute innerhalb einer Wärmepumpe eingesetzt werden kann, die mit beispielsweise Wasser als Arbeitsmedium betrieben werden kann. 2A shows a preferred embodiment of the electric disc motor according to the first aspect of the example of an embodiment for a Radialradkompressor that can be used at high speeds over 50,000 revolutions per minute and up to, for example, 90,000 revolutions per minute within a heat pump operated with, for example, water as the working medium can be.

2A zeigt eine Implementierung des Scheibenmotors gemäß dem ersten Aspekt, bei dem der Stator 20 mit dem Verkapselungsmaterial 70 verkapselt ist, so dass die Medientrennung zwischen dem Gebiet mit hohem und niedrigem Druck über den Motorspalt 40 stattfindet. Der Stator 20 ist mit Spulen versehen, die in 2A nicht gezeigt sind, die jedoch über die Zugangsleitungen 80, die sich durch das Verkapselungsmaterial 70 erstrecken bzw., wenn das Verkapselungsmaterial lediglich den Motorspalt und Teile des Stators einkapseln, bereits im Umgebungsgebiet 60 befinden. 2A shows an implementation of the disc motor according to the first aspect, in which the stator 20 with the encapsulating material 70 is encapsulated, so that the media separation between the area of high and low pressure across the engine gap 40 takes place. The stator 20 is provided with coils in 2A not shown, however, via the access lines 80 passing through the encapsulating material 70 extend or, if the encapsulation encapsulate only the motor gap and parts of the stator, already in the surrounding area 60 are located.

Der Rotor, der durch die Permanentmagnete 130, ein die Permanentmagnete umfassendes Rückschlusselement 160 sowie als zusätzliche Sicherheit angebrachte Bandagierung 170 gebildet ist, ist ferner mit dem zu bewegenden Element 105 verbunden, das in 2A als Radialrad mit Schaufeln lediglich schematisch dargestellt ist. Insbesondere ist der elektrische Scheibenmotor ausgebildet, um das Radialrad 105 und den Rotor 10 innerhalb eines Führungselements 180 zu drehen, das über einen Spielraum 190 von den jeweiligen Schaufelenden des Radialrads 105 beabstandet ist. Das Radialrad ist ausgebildet, um typischerweise Dampf von einem Verdampfer, in dem ein geringerer Druck p₀ herrscht, auf einen ersten Druck p₁ zu bringen. Dieser erste Druck p₁ herrscht typischerweise an einem Ausgang des Radialrads, das auch als Impeller bezeichnet wird, wie es in 2A schematisch dargestellt ist. Typischerweise ist das Führungsbauelement mit einem Leitraum gekoppelt, so dass der durch die Drehung des Radialrads beschleunigte Dampf in den Leitraum gebracht wird, und dort aufgrund der andauernden weiteren Förderung von Dampf durch das Radialrad auf einen höheren Zieldruck p₂ gebracht wird, der im Verflüssiger der Wärmepumpe herrscht, wie es in 2A dargestellt ist. Bei dem Außenläufer ist die Höhe des elektrisch wirksamen Stators 20 kleiner als ein Durchmesser des Stators und vorzugsweise kleiner als die Hälfte des Durchmessers des Stators. Wenn dagegen der Innenläufer betrachtet wird, so ist bei diesem, wenn 1C als Bezug genommen wird, die Höhe des elektrisch wirksamen Rotors vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des elektrisch wirksamen Rotors und bevorzugter Weise sogar kleiner als die Hälfte des Durchmessers des Rotors.The rotor, passing through the permanent magnets 130 , a return element comprising the permanent magnets 160 as well as additional safety bandage 170 is formed, is also with the element to be moved 105 connected in 2A is shown as a radial wheel with blades only schematically. In particular, the electric disk motor is formed around the radial wheel 105 and the rotor 10 within a guide element 180 to turn that over a travel 190 from the respective blade ends of the radial wheel 105 is spaced. The radial wheel is configured to typically deliver vapor from an evaporator in which a lower pressure p ₀ prevails to a first pressure p ₁ . This first pressure p ₁ typically prevails at an exit of the radial impeller, also referred to as an impeller, as shown in FIG 2A is shown schematically. Typically, the guide member is coupled to a Leitraum, so that the accelerated by the rotation of the radial wheel steam is brought into the Leitraum, where it is brought due to the continued further promotion of steam through the radial to a higher target pressure p ₂ , in the condenser of the Heat pump prevails, as is in 2A is shown. In the external rotor is the height of the electrically effective stator 20 smaller than a diameter of the stator, and preferably smaller than half the diameter of the stator. If, however, the inner rotor is considered, so is in this, if 1C is taken as reference, the height of the electrically active rotor is preferably smaller than the diameter of the electrically active rotor, and preferably even smaller than half the diameter of the rotor.

2B zeigt eine Ausführungsform des elektrischen Scheibenmotors gemäß dem zweiten Aspekt, und zwar in Verbindung mit einer Anwendung für ein Radialrad eines Kompressors einer Wärmepumpe, wie es anhand von 2A dargestellt worden ist. Zusätzlich zu den in 2A gezeigten Elementen sind bei dem in 2B gezeigten Ausführungsbeispiel ferner die beiden Flusswiderstände 140a, 140b, die anhand von 1D beschrieben worden sind, ausgebildet. Insbesondere umfasst der Druckreduzierer 140 bei dem in 2B gezeigten Ausführungsbeispiel als beispielhaften zweiten Flusswiderstand 140b eine Bohrung 200 in dem Rotor 105, die ausgebildet ist, um einen Mediendurchgang vom Motorspalt 40 zu dem Quellgebiet bzw. Einlass 90 in den Kompressor zu erlauben. Damit wird es möglich, dass ein Mediendurchgang durch das zu bewegende Element 105, das mit dem Rotor verbunden ist, erreicht wird. 2 B shows an embodiment of the electric disc motor according to the second aspect, in connection with an application for a radial wheel of a compressor of a heat pump, as shown in FIG 2A has been shown. In addition to the in 2A Elements shown are in the in 2 B shown embodiment, the two flow resistors 140a . 140b , based on 1D have been described trained. In particular, the pressure reducer comprises 140 at the in 2 B shown embodiment as an exemplary second flow resistance 140b a hole 200 in the rotor 105 which is adapted to a media passage from the motor gap 40 to the source area or inlet 90 to allow in the compressor. This makes it possible for a media passage through the element to be moved 105 , which is connected to the rotor is reached.

Darüber hinaus ist bei dem in 2B gezeigten Ausführungsbeispiel der Druckreduzierer 140 ausgebildet, um eine Mehrzahl von Konstruktionselementen 210a, 210b, 210c zu haben, die zwischen dem Zielgebiet bzw. dem Auslass aus dem Radialrad, der auch mit 100 in 2B gezeigt ist, und dem Motorspalt 140 vorhanden sind. Dadurch wird durch das Zusammenwirken der Mehrzahl von Konstruktionselementen 210a–210c ein Druckabfall von dem Zielgebiet 100, das einen Druck p₁ aufweist, zu dem Motorspalt hin erreicht, der nur noch einen Druck p₁' aufweist, welcher kleiner als der Druck p₁ ist und größer oder gleich dem Druck p₀ im Quellgebiet, also am Einlass 90 ist. Insbesondere ist ein erstes Konstruktionselement der Mehrzahl von Konstruktionselementen an dem Rotor angebracht. Dieses Konstruktionselement ist bei dem in 2B gezeigten Ausführungsbeispiel das Konstruktionselement 210b. Darüber hinaus ist ein Konstruktionselement der Mehrzahl von Konstruktionselementen an einem Motorgehäuse, wie beispielsweise dem Motorgehäuse 110 angebracht, wobei dieses Konstruktionselement als Konstruktionselement 210a bzw. 210c bezeichnet ist. Ferner sind die beiden Konstruktionselemente, die als vorstehende Ringe, welche im Querschnitt in 2B gezeigt sind, ausgebildet sind, so angeordnet, dass sie in ihrem Zusammenwirken einen Druckabfall bewirken. Insbesondere bilden die Konstruktionselemente 210a–210c eine Labyrinthdichtung. Bei dem in 2B gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Konstruktionselemente jeweils als vorstehende Ringe ausgebildet. Sie können jedoch auch als alternative Konstruktionselemente ausgebildet sein, die von einer Oberfläche des Motorgehäuses 110 einerseits und des Rotors bzw. des zu bewegenden Elements andererseits vorstehen, um zusammenzuwirken, derart, dass der Rotor bezüglich des Motorgehäuses gedreht werden kann, und derart, dass aufgrund der nahen Platzierung der Konstruktionselemente zueinander ein Druckabfall stattfindet, so dass der Druck p₁' innerhalb der Labyrinthdichtung mit den Konstruktionselementen 210a–210c kleiner ist als der Druck p₁ außerhalb der Labyrinthdichtung.In addition, at the in 2 B shown embodiment of the pressure reducer 140 formed to a plurality of structural elements 210a . 210b . 210c to have, between the target area and the outlet from the Radialrad, which also with 100 in 2 B is shown, and the engine gap 140 available. This is due to the interaction of the plurality of construction elements 210a - 210c a pressure drop from the target area 100 , which has a pressure p ₁ , reaches the engine gap, which only has a pressure p ₁ ', which is smaller than the pressure p ₁ and greater than or equal to the pressure p ₀ in the source region, ie at the inlet 90 is. In particular, a first construction element of the plurality of construction elements is attached to the rotor. This construction element is in the in 2 B embodiment shown, the construction element 210b , Moreover, one of the design elements of the plurality of structural elements is a motor housing, such as the motor housing 110 attached, this construction element as a construction element 210a respectively. 210c is designated. Furthermore, the two construction elements, which are referred to as projecting rings, which in cross section in 2 B are shown are arranged so as to cause a pressure drop in their interaction. In particular, the construction elements form 210a - 210c a labyrinth seal. At the in 2 B Shown embodiment, the construction elements are each formed as projecting rings. However, they can also be designed as alternative construction elements, which from a surface of the motor housing 110 on the one hand and the rotor or the moving element on the other hand protrude to cooperate, such that the rotor with respect to the motor housing can be rotated, and such that due to the close placement of the structural elements to each other, a pressure drop occurs, so that the pressure p ₁ ' within the labyrinth seal with the construction elements 210a - 210c is less than the pressure p ₁ outside the labyrinth seal.

3 zeigt eine alternative Darstellung im vergrößerten Maßstab bezüglich der Ausführungsform von 2B. So sind ferner weitere Konstruktionselemente 212a–212d ausgebildet, wobei wieder die Konstruktionselemente 212a, 212c an dem Gehäuse 210 angeordnet sind, und die Konstruktionselemente 212b, 212d an dem Gehäuse 210 bzw. dem sich bewegenden Element 105 angeordnet sind. Im Gegensatz zu den Konstruktionselementen 210a bis 210c bzw. 210d von 3, die sich radial bezüglich einer Drehung des Rotors erstrecken, sind die Konstruktionselemente 212a–212d axial bezüglich einer Drehung des Rotors 10 angeordnet. In einer Implementierung können sowohl radiale als auch axiale oder alternativ ausgerichtete Konstruktionselemente als Labyrinthdichtung vorgesehen sein, oder nur radiale Konstruktionselemente 210a–210d oder nur axiale Konstruktionselemente 212a–212d oder nur in anderen Richtungen ausgebildete Konstruktionselemente. 3 shows an alternative representation on an enlarged scale with respect to the embodiment of 2 B , So are further construction elements 212a - 212d formed, again the construction elements 212a . 212c on the housing 210 are arranged, and the construction elements 212b . 212d on the housing 210 or the moving element 105 are arranged. In contrast to the construction elements 210a to 210c respectively. 210d from 3 that extend radially with respect to rotation of the rotor are the structural elements 212a - 212d axially with respect to a rotation of the rotor 10 arranged. In one implementation, both radial and axial or alternatively oriented structural members may be provided as a labyrinth seal, or only radial structural members 210a - 210d or only axial construction elements 212a - 212d or only in other directions trained design elements.

Darüber hinaus ist es nicht unbedingt nötig, dass jeweils lediglich eine relativ kleine Anzahl von Konstruktionselementen, wie beispielsweise in 2B gezeigt ineinanderwirken, sondern es können auch mehr oder sogar weniger Konstruktionselemente, also z. B. nur zwei Konstruktionselemente oder vier oder mehr Konstruktionselemente zusammenwirken. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, dass mehr Konstruktionselemente am Rotor als am Gehäuse angebracht sind oder umgekehrt.In addition, it is not absolutely necessary that only a relatively small number of construction elements, such as in 2 B shown in interaction, but it can also be more or even less design elements, ie z. B. only two construction elements or four or more construction elements interact. In addition, it is also possible that more design elements are mounted on the rotor than on the housing or vice versa.

In einer Implementierung könnten die Konstruktionselemente auch zwischen Rotor und Stator außerhalb des Motorspalts angebracht werden. Es wird jedoch bei der Anwendung in 2B bzw. insgesamt bevorzugt, die Konstruktionselemente zwischen Rotor/zu bewegendes Element und Motorgehäuse anzubringen, da dann die Konstruktionselemente bzw. der damit verbundene Flusswiderstand R₁ 140a zwischen dem Zielgebiet 100 und dem Motorspalt 30 möglichst weit außen bezüglich des Rotors angebracht wird, während gleichzeitig der zweite Flusswiderstand, also die Bohrung 200 durch den Rotor hindurch möglichst weit innen und vorzugsweise sogar direkt axial im Rotor angebracht wird. Damit wird erreicht, dass eine möglichst große Fläche des Rotors, und zwar oben bei der in 2B dargestellten Orientierung, die gleichzeitig eine bevorzugte Orientierung für diesen Scheibenmotor bei einer Anwendung eines Wärmepumpenkompressors ist, nicht dem Zieldruck p₁ ausgesetzt ist, sondern nur dem reduzierten Druck p₁', so dass durch den Betrieb des Rotors, durch den letztendlich die unterschiedlichen Drücke p₁ und p₀ entstehen, dennoch keine Auslenkung des Rotors nach unten stattfinden wird oder nur eine sehr kleine Auslenkung. Damit kann der Spielraum 190 zwischen dem Führungselement 180 und dem Radialrad 105 sehr klein gemacht werden, so dass ein Kompressor mit einer guten Effizienz erhalten wird.In one implementation, the structural elements could also be mounted between the rotor and stator outside the motor gap. However, it is used in the application 2 B or altogether preferably, to attach the construction elements between the rotor / element to be moved and the motor housing, since then the construction elements or the associated flow resistance R ₁ 140a between the target area 100 and the engine gap 30 as far outside with respect to the rotor is attached, while at the same time the second flow resistance, ie the bore 200 through the rotor as far as possible inside and preferably even directly mounted axially in the rotor. This ensures that the largest possible area of the rotor, and above at the in 2 B shown orientation, which is also a preferred orientation for this disc motor in an application of a heat pump compressor is not exposed to the target pressure p ₁ , but only the reduced pressure p ₁ ', so that by the operation of the rotor, by the ultimately different pressures p ₁ and p ₀ occur, yet no deflection of the rotor will take place down or only a very small deflection. This allows the scope 190 between the guide element 180 and the radial wheel 105 be made very small, so that a compressor with a good efficiency is obtained.

Andererseits ermöglicht die geringe Auslenkung des Radialrads in axialer Richtung, also bei dem in 2B gezeigten Beispiel nach unten, dass der Rotor magnetgelagert werden kann und insbesondere mit einem Magnetlager, das in axialer Richtung passiv ist, also in dieser Richtung nicht geregelt ist, sondern das nur in radialer Richtung geregelt ist. Damit ist nur eine Regelung bezüglich einer einzigen, also der radialen Richtung nötig. Dies führt zu einem elektrischen Scheibenmotor, der trotz der erheblichen Drehzahlen, die er zu leisten imstande ist, ein einfaches Lagerregelungskonzept aufweist, da eine axiale Lagerregelung nicht nötig ist, wobei der Rotor dennoch mit einem kleinen Spielraum zum Führungselement 180 betrieben werden kann, um eine hohe Effizienz zu erreichen.On the other hand, allows the low deflection of the radial wheel in the axial direction, ie in the 2 B shown below, that the rotor can be magnetically stored and in particular with a magnetic bearing, which is passive in the axial direction, that is not regulated in this direction, but is regulated only in the radial direction. Thus, only one regulation with respect to a single, so the radial direction is necessary. This leads to an electric disc motor, which despite the considerable speeds it is able to afford a has simple storage control concept, since an axial bearing control is not necessary, the rotor still with a small margin to the guide element 180 can be operated to achieve high efficiency.

4 zeigt eine schematische Darstellung der Kräfte, die auf den Rotor wirken. Der Rotor 10 bzw. das zu bewegende Element 105 ist wieder schematisch als Radialrad im Querschnitt dargestellt, wobei jedoch die einzelnen Schaufeln aus Übersichtlichkeitsgründen nicht speziell dargestellt sind, jedoch für Fachleute unmittelbar klar sind. Wenn der Rotor betrieben wird, so existiert im Quellgebiet ein niedriger Verdampfungsdruck p₀, während im Zielgebiet ein höherer Druck p₁ am Ausgang des Radialrads vorhanden ist, der durch den Führungsraum, an dem das Radialrad angrenzt, auf den noch höheren Verflüssigerdruck gebracht wird. Der Ausgangsdruck p₁ drückt auf die obere relativ große Fläche des Radialrads mit einer Kraft F₁, die gleich dem Produkt aus p₁ und der Fläche A₁ ist, also der Fläche in der Draufsicht auf den Rotor 10 von oben. 4 shows a schematic representation of the forces acting on the rotor. The rotor 10 or the element to be moved 105 is again shown schematically as a radial wheel in cross-section, but the individual blades are not specifically shown for clarity, but are immediately clear to those skilled. When the rotor is operated, there is a low evaporation pressure p ₀ in the source area, while in the target area there is a higher pressure p ₁ at the outlet of the radial wheel which is brought to the even higher condenser pressure by the guide space adjacent the radial wheel. The output pressure p ₁ presses on the upper relatively large surface of the radial wheel with a force F ₁ , which is equal to the product of p ₁ and the surface A ₁ , ie the surface in the plan view of the rotor 10 from above.

Darüber hinaus wirkt ein kleiner Druck F₀ von unten auf den Rotor, der gleich dem Produkt aus dem niedrigen Quelldruck p₀ und der relativ kleinen Fläche A₀ ist.In addition, a small pressure F ₀ acts from below on the rotor, which is equal to the product of the low swelling pressure p ₀ and the relatively small area A ₀ .

Darüber hinaus wirkt eine Gewichtskraft F_g auf den Rotor, die gleich der Masse des Rotors m_R mal der Erdbeschleunigung g ist. Darüber hinaus wirkt ferner eine Kraft F_M wiederum nach oben, die gleich einer Änderung der Masse mit der Zeit multipliziert mit der Geschwindigkeit des Massestroms ist, den das Radialrad von unten nach oben ansaugt. Die Gewichtskraft und die Kraft aufgrund des Massestroms sind von außen gegeben. Dasselbe gilt für die Dimensionen der Flächen A₀ und A₁. Allerdings wird durch den Druckreduzierer 140 gemäß der vorliegenden Erfindung der Druck p₁ abgesenkt. Damit wird die Differenz aus p₀·A₀ – p₁·A₁ durch den Druckreduzierer so klein als möglich gemacht. Hierdurch wird die insgesamt auf den Rotor bzw. das zu bewegende Element wirkende Kraft aufgrund des Betriebs des Rotors soweit als möglich reduziert, was wiederum zu einer reduzierten Auslenkung des Rotors führt, wenn der Rotor betrieben wird. Wenn keine Auslenkung aufgrund eines vorhandenen Berührungslagers, wie beispielsweise eines Kugellagers erlaubt wird, wird der Druck auf das Lager reduziert.In addition, a weight F _g acts on the rotor, which is equal to the mass of the rotor m _R times the gravitational acceleration g. In addition, a force F _M acts in turn upward, which is equal to a change in mass with time multiplied by the speed of the mass flow, which the radial wheel sucks from bottom to top. The weight and the force due to the mass flow are given from the outside. The same applies to the dimensions of the areas A ₀ and A ₁ . However, by the pressure reducer 140 lowered according to the present invention, the pressure p ₁ . Thus, the difference between p ₀ · A ₀ - p ₁ · A ₁ is made as small as possible by the pressure reducer. As a result, the total acting on the rotor or the element to be moved force due to the operation of the rotor is reduced as much as possible, which in turn leads to a reduced deflection of the rotor when the rotor is operated. If no deflection due to an existing contact bearing, such as a ball bearing, is allowed, the pressure on the bearing is reduced.

Vorzugsweise wird der Rotor bezüglich des Stators durch ein Magnetlager gelagert, wie es beispielhaft in 5 dargestellt ist. In 5 sind die beiden Richtungen axial 250 und radial 260 eingezeichnet. Es existiert wiederum ein Motor mit einem Motorspalt 40, und der Rotor wird bezüglich des Stators aufgrund der Permanentmagnete auf Seiten des Rotors und der elektrischen Spulen auf der Seite des Stators axial gehalten und nicht speziell geregelt. Dagegen ist eine Radialerfassungseinrichtung 270 sowie eine Radial-Steuerung/Regelungseinrichtung 280 vorgesehen. Die Radialerfassungseinrichtung 270 erfasst die Position des Rotors bezüglich des Stators bzw. umgekehrt über Erfassungsleitungen 271. Das Ergebnis der Radialerfassung 270 wird über eine Sensorleitung 272 der Radial-Steuerung/Regelungseinrichtung 280 mitgeteilt. Diese erzeugt entsprechende Aktorsignale über Aktorsignalleitungen 273 an dem Rotor bzw. dem Stator je nach Implementierung. Es wird jedoch bevorzugt, lediglich den Rotor anzusteuern, um ihn bezüglich des Stators aufgrund des Aktorsignals 273 zu positionieren, derart, dass der Motorspalt 40 um den kompletten Rotor herum eine ähnliche Größe hat und der Rotor den Stator nicht berührt.Preferably, the rotor is supported relative to the stator by a magnetic bearing, as exemplified in FIG 5 is shown. In 5 the two directions are axial 250 and radial 260 located. There is again a motor with a motor gap 40 , and the rotor is held axially with respect to the stator due to the permanent magnets on the rotor side and the electric coils on the side of the stator and not specifically regulated. In contrast, a radial detection device 270 and a radial control / regulation device 280 intended. The radial detection device 270 detects the position of the rotor with respect to the stator or vice versa via detection lines 271 , The result of radial detection 270 is via a sensor line 272 the radial control / regulation device 280 communicated. This generates corresponding actuator signals via Aktorsignalleitungen 273 on the rotor or the stator depending on the implementation. However, it is preferable to drive only the rotor to make it with respect to the stator due to the actuator signal 273 to position, such that the motor gap 40 around the entire rotor has a similar size and the rotor does not touch the stator.

Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Rotor innen und kann der Stator außen sein. Dann handelt es sich um einen Innenläufer. Gleichzeitig kann jedoch das innere Element der Stator sein und das äußere Element der Rotor sein, so dass es sich um einen Außenläufer handelt. Prinzipiell ist die Magnetlagerung in beiden Fällen dahin gehend ähnlich, dass eine axiale Regelung nicht stattfindet, während eine radiale Regelung durch die Radialerfassungseinrichtung 270 und die Radial-Steuerung/Regelungseinrichtung 280 stattfindet.At the in 5 In the embodiment shown, the rotor can be inside and the stator can be outside. Then it is an inner rotor. At the same time, however, the inner element may be the stator and the outer element may be the rotor, so that it is an external rotor. In principle, the magnetic bearing in both cases is similar in that an axial control does not take place, while a radial control by the radial detection device 270 and the radial controller 280 takes place.

6 zeigt einen Querschnitt durch einen bevorzugten Rotor, der mehrstückig ausgebildet ist. Insbesondere umfasst der Rotor das zu bewegende Element 105, das bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aus einem nichtferromagnetischen Material ausgebildet ist, wie beispielsweise aus Kunststoff oder aus Aluminium. Das zu bewegende Element ist hier z. B. ein Schaufelrad bzw. Impeller eines Turbokompressors, wie er beispielsweise in einer Wärmepumpe angewendet werden kann. 6 shows a cross section through a preferred rotor, which is formed in several pieces. In particular, the rotor comprises the element to be moved 105 , which is formed in preferred embodiments of the present invention from a non-ferromagnetic material, such as plastic or aluminum. The element to be moved is here z. As a paddle wheel or impeller of a turbo compressor, as it can be used for example in a heat pump.

Dagegen ist der Rotor 10, der die Permanentmagnete 130, das ringförmige die Permanentmagnete 130 umgebende Rückschlusselement und die darüber angeordnete Bandage 170 aufweist, aus einem anderen Material als das zu bewegende Element gebildet. Insbesondere sind die Permanentmagnete aus einem bestimmten für Permanentmagnete günstigem Material gebildet. Das Rückschlusselement ist ringförmig und aus einem ferromagnetischen Material gebildet und die Bandage 170 ist vorzugsweise aus Carbonmaterial gebildet.In contrast, the rotor 10 that is the permanent magnets 130 , the annular ones are the permanent magnets 130 surrounding return element and the above arranged bandage 170 formed of a different material than the element to be moved. In particular, the permanent magnets are formed of a specific material favorable for permanent magnets. The return element is annular and made of a ferromagnetic material and the bandage 170 is preferably formed of carbon material.

Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel stehen die Permanentmagnete 130 teilweise über eine erste flache Seite 105a vor, in der die Ausnehmung 40 gebildet ist. Das zu bewegende Element 105 hat ferner eine zweite „flache” Seite 105b, die jedoch einen kleineren Durchmesser hat als die erste Seite 105a, die ebenfalls als „flache” Seite gesehen werden kann, wenn aus Darstellungsgründen die Ausnehmung 40 als nicht vorhanden angesehen wird, und wenn ferner der Vorstand in Form einer umlaufenden Feder 276 ebenfalls weggedacht wird. Vorzugsweise greift jedoch die Feder 276 in eine in dem Rückschlusselement 160 vorgesehene ringförmige Nut 278 ein, so dass der Vorsprung 276 und die Nut 278 Eingriff nehmen. Je nach Ausführungsform kann jedoch auch im Rückschlusselement eine Feder und im zu bewegenden Element 105 bzw. in der ersten „flachen” Seite 105a die Nut vorgesehen sein. Damit erhält die Verbindung aus Rückschlusselement, Permanentmagnet und Bandage eine strukturelle Stabilität mit dem zu bewegenden Element 105, so dass ein stabiles Gesamtgefüge geschaffen wird, das auch bei hohen Drehzahlen in Form und Struktur bleibt. Insbesondere wird durch die Ausnehmung 40 ferner sichergestellt, dass die Permanentmagnete und das Rückschlusselement aufgrund der Fliehkräfte auf das Rotormaterial drücken, so dass die Verbindung zwischen dem Rückschlusselement einerseits und dem Rotormaterial andererseits umso fester wird, je höher die Drehzahl ist.At the in 6 embodiment shown are the permanent magnets 130 partly over a first flat side 105a before, in the recess 40 is formed. The element to be moved 105 also has a second "flat" page 105b , which however has a smaller diameter than the first page 105a , which can also be seen as a "flat" side, if for purposes of illustration, the recess 40 is considered to be non-existent, and if further, the board in the form of an encircling spring 276 is also thought away. Preferably, however, engages the spring 276 in one in the inference element 160 provided annular groove 278 one, so the lead 276 and the groove 278 Take action. Depending on the embodiment, however, a spring and in the element to be moved can also be used in the return element 105 or in the first "flat" side 105a be provided the groove. Thus, the combination of return element, permanent magnet and bandage receives structural stability with the element to be moved 105 , so that a stable overall structure is created, which remains in shape and structure even at high speeds. In particular, through the recess 40 further ensures that the permanent magnets and the return element press due to the centrifugal forces on the rotor material, so that the connection between the return element on the one hand and the rotor material on the other hand, the tighter, the higher the speed.

Bezüglich der Abmessungen wird bevorzugt, dass der Motorspalt 40 kleiner als 1,5 mm ist, wobei im Falle einer Verkapselung im Motorspalt der Abstand zwischen dem Verkapselungsmaterial und den Permanentmagneten kleiner als 1,5 mm ist. Ferner wird bevorzugt, dass ein Durchmesser des Stators 20 zwischen 3 cm und 7 cm ist, oder dass eine Höhe des Stators kleiner als 4 cm ist. Ferner ist der elektrische Scheibenmotor ausgebildet, um bei einer Drehzahl größer als 50.000 Umdrehungen pro Minute zu laufen. Fern hat die Bohrung 200 einen Durchmesser vorzugsweise zwischen 1 und 4 mm. Außerdem ist ein Spielraum 190 zwischen dem Führungselement 180 und dem Schaufelrad 105 vorzugsweise kleiner als 1,5 mm.With regard to the dimensions, it is preferred that the motor gap 40 is smaller than 1.5 mm, wherein in the case of encapsulation in the motor gap, the distance between the encapsulation material and the permanent magnet is less than 1.5 mm. Further, it is preferable that a diameter of the stator 20 is between 3 cm and 7 cm, or that a height of the stator is less than 4 cm. Further, the electric disk motor is configured to run at a speed greater than 50,000 revolutions per minute. Fern has the hole 200 a diameter preferably between 1 and 4 mm. There is also a margin 190 between the guide element 180 and the paddle wheel 105 preferably less than 1.5 mm.

Darüber hinaus wird es, wie es insbesondere in 6 gezeigt ist, bevorzugt, dass das zu bewegende Element 105 die erste „flache” Seite 105a hat, die dem Stator 20 gegenüberliegt, und die zweite flache Seite 105b hat, die von dem Stator 20 abgewandt ist, wobei der Durchmesser der ersten flachen Seite größer als der zweite Durchmesser der zweiten flachen Seite ist. Ferner ist, wie gesagt, die Ausnehmung 40 in der ersten flachen Seite 105a angeordnet, wobei die Permanentmagnete 130 zumindest teilweise in der Ausnehmung 40 lokalisiert sind. Ferner ist es bei bevorzugten Ausführungsbeispielen nützlich, dass das Rückschlusselement die eher trapezförmige Querschnittsform hat, wie es in 6 gezeichnet ist, so dass eine Oberkante des Rückschlusselements 160 in axialer Richtung höher angeordnet ist als eine Oberkante der Permanentmagnete 130. Damit sind die Permanentmagnete 130 möglichst tief in der Ausnehmung angeordnet, während das Rückschlusselement über die Permanentmagnete 130 bezüglich seiner Seite, die mit der Bandage 170 verbunden ist, vorsteht.In addition, it will, as in particular in 6 is shown, preferred that the element to be moved 105 the first "flat" page 105a that has the stator 20 opposite, and the second flat side 105b has that from the stator 20 facing away, wherein the diameter of the first flat side is greater than the second diameter of the second flat side. Further, as stated, the recess 40 in the first flat side 105a arranged, wherein the permanent magnets 130 at least partially in the recess 40 are localized. Further, in preferred embodiments, it is useful that the return element has the more trapezoidal cross-sectional shape as shown in FIG 6 is drawn, leaving a top edge of the inference element 160 is arranged higher in the axial direction than an upper edge of the permanent magnets 130 , This is the permanent magnets 130 placed as deep as possible in the recess, while the return element on the permanent magnets 130 on his side, with the bandage 170 connected, projects.

Ferner ist, wie es deutlicher z. B. in 2B gezeigt ist, das Verkapselungsmaterial 70 nicht nur im Motorspalt 40 an dem Stator 20 angebracht, sondern auch auf der Unterseite des Stators 20 in 2B, also der Seite des Stators, die der Ausnehmung 40 gegenüberliegt. Der Stator 20 ist hierbei vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet und hat eine Normale, die parallel zur Drehachse ist oder mit der Drehachse übereinstimmt. Die flache Seite des Stators liegt über die Ausnehmung 40 einer entsprechenden Seite des zu bewegenden Elements gegenüber, und das Verkapselungsmaterial 70 ist auch auf der flachen Seite des Stators zusätzlich zu den entsprechenden Seiten der Permanentmagnete angebracht. Es ist jedoch nicht nötig, dass das Verkapselungsmaterial den kompletten Bereich oberhalb des Stators 20 ausfüllt. Stattdessen reicht es aus, dass das Verkapselungsmaterial der Stators gegenüber dem Innenbereich des elektrischen Scheibenmotors abdichtet.Furthermore, as it is clearer z. In 2 B shown is the encapsulation material 70 not only in the engine gap 40 on the stator 20 attached, but also on the bottom of the stator 20 in 2 B , that is the side of the stator, that of the recess 40 opposite. The stator 20 is preferably disc-shaped and has a normal, which is parallel to the axis of rotation or coincides with the axis of rotation. The flat side of the stator lies over the recess 40 a corresponding side of the element to be moved, and the encapsulation material 70 is also mounted on the flat side of the stator in addition to the corresponding sides of the permanent magnets. However, it is not necessary for the encapsulant to cover the entire area above the stator 20 fills. Instead, it is sufficient that the encapsulation material of the stator seals against the interior of the electric disc motor.

7 zeigt eine bevorzugte Anwendung des elektrischen Scheibenmotors an dem Beispiel einer Wärmepumpe. Die Wärmepumpe umfasst einen Verdampfer 300, einen Kompressor 400 und einen Verflüssiger 500, wobei der Kompressor 400 den elektrischen Scheibenmotor aufweist, der Bezug nehmend auf die 1A bis 6 beschrieben worden ist. Zusätzlich zu den Elementen des Scheibenmotors, die beispielsweise Bezug nehmend auf 2A dargestellt worden sind, umfasst der Kompressor ferner einen Leitraum 510, der radial angeordnet ist, um den von dem zu bewegenden Element 105 geförderten Arbeitsdampf, der von dem Verdampfer 300 angesaugt worden ist, weiter zu fördern und letztendlich den Druck auf den geforderten Druck in der Kondensationszone im Kondensierer 500 zu erhöhen. 7 shows a preferred application of the electric disc motor on the example of a heat pump. The heat pump includes an evaporator 300 , a compressor 400 and a liquefier 500 , where the compressor 400 having the electric disc motor, the reference to the 1A to 6 has been described. In addition to the elements of the disc motor, for example, referring to FIG 2A have been shown, the compressor further comprises a Leitraum 510 which is arranged radially to that of the element to be moved 105 funded working steam coming from the evaporator 300 has been sucked in, continue to promote and ultimately the pressure to the required pressure in the condensation zone in the condenser 500 to increase.

Zu kühlende Flüssigkeit läuft über einen Verdampferzulauf 302 in den Verdampfer. Gekühlte Arbeitsflüssigkeit läuft über einen Verdampferablauf 304 wieder aus dem Verdampfer ab. Um sicherzustellen, dass das Radialrad 105 nur Dampf und nicht Wassertropfen ansaugt, ist zusätzlich ein Tropfenabscheider 306 vorgesehen. Aufgrund des niedrigen Drucks in dem Verdampfer 300 wird ein Teil der über den Verdampferzulauf 302 in den Verdampfer 300 gebrachten Arbeitsflüssigkeit verdampft und durch den Tropfenabscheider 306 hindurch über die zweite Seite 105b des Radialrads 105 angesaugt und nach oben gefördert und dann in den Leitraum 510 abgegeben. Aus dem Leitraum 510 wird komprimierter Arbeitsdampf in die Kondensationszone 510 gebracht. Der Kondensationszone 510 wird ferner über einen Verflüssigerzulauf 512 zu erwärmende Arbeitsflüssigkeit zugeführt, die durch die Kondensation mit dem erwärmten Dampf erwärmt wird und über einen Verflüssigerablauf 514 abgeführt wird. Vorzugsweise ist der Verflüssiger als Verflüssiger in Form einer „Dusche” ausgebildet, so dass über eine Verteilereinrichtung 516 eine Flüssigkeitsverteilung in der Kondensationszone 510 erreicht wird, so dass möglichst effizient der komprimierte Arbeitsdampf kondensiert wird und die in ihm enthaltene Wärme in die Flüssigkeit im Verflüssigen übertragen wird.Liquid to be cooled passes through an evaporator inlet 302 in the evaporator. Cooled working fluid passes through an evaporator outlet 304 again from the evaporator. To make sure the radial wheel 105 only steam and not water drops sucks, is also a mist eliminator 306 intended. Due to the low pressure in the evaporator 300 becomes part of the over the evaporator feed 302 in the evaporator 300 brought working fluid evaporated and through the mist eliminator 306 through the second page 105b of the radial wheel 105 sucked and conveyed up and then into the Leitraum 510 issued. From the Leitraum 510 becomes compressed working steam in the condensation zone 510 brought. The condensation zone 510 is also via a condenser feed 512 supplied to be heated working fluid, which is heated by the condensation with the heated steam and a Verflüssigerablauf 514 is dissipated. Preferably, the condenser is designed as a condenser in the form of a "shower", so that via a distribution device 516 a liquid distribution in the condensation zone 510 is reached, so that the compressed working steam is condensed as efficiently as possible and the heat contained in it is transferred into the liquid in the liquefying.

Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Motorgehäuse 110 gleichzeitig auch das obere Gehäuseteil des Kondensierers bzw. Verflüssigers 500. Darüber hinaus ist, wie es ferner in 7 gezeigt ist, die Anschlussleitung 80 für die Spulen des Stators 20 mit einer Steuerung 600 verbunden, um die entsprechenden Drehzahlsteuerungen und gleichzeitig auch die aktive Lagerung über ein vorzugsweise verwendetes Magnetlager durchzuführen, wie es anhand der 5 beschrieben worden ist. Die Steuerung stellt damit zusätzlich auch die Funktionen der Radialerfassung 270 und der Radial-Steuerung/Regelung 280 bereit.At the in 7 embodiment shown forms the motor housing 110 at the same time the upper housing part of the condenser or condenser 500 , In addition, as it is further in 7 shown is the connecting cable 80 for the coils of the stator 20 with a controller 600 connected to perform the appropriate speed controls and at the same time the active storage on a preferably used magnetic bearing, as shown by the 5 has been described. The controller thus also provides the functions of radial detection 270 and the radial control / regulation 280 ready.

Obgleich bestimmte Elemente als Vorrichtungselemente beschrieben sind, sei darauf hingewiesen, dass diese Beschreibung gleichermaßen als Beschreibung von Schritten eines Verfahrens und umgekehrt anzusehen ist.Although certain elements are described as device elements, it should be understood that this description is likewise to be regarded as a description of steps of a method and vice versa.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Steuerung beispielsweise durch das Element 600 in 7 oder 280 in 5 als Software oder Hardware implementiert werden kann. Die Implementierung der Steuerung kann auf einem nicht-flüchtigen Speichermedium, einem digitalen oder anderen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren zum Pumpen von Wärme bzw. zum Betreiben einer Wärmepumpe ausgeführt wird. Allgemein umfasst die Erfindung somit auch ein Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit auch als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.Furthermore, it should be noted that the control, for example, by the element 600 in 7 or 280 in 5 can be implemented as software or hardware. The implementation of the controller may be on a non-volatile storage medium, a digital or other storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals, which may interact with a programmable computer system such that the corresponding method of pumping heat or operating a heat pump is running. In general, the invention thus also comprises a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method when the computer program product runs on a computer. In other words, the invention can thus also be realized as a computer program with a program code for carrying out the method when the computer program runs on a computer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Rotorrotor
2020: Statorstator
3030: Motorspaltmotor gap
4040: Ausnehmungrecess
5050: erstes Gebietfirst area
6060: zweites Gebietsecond area
7070: Verkapselungsmaterialencapsulant
8080: Anschlussleitungenconnecting cables
9090: Einlass/QuellgebietInlet / headwaters
100100: Auslass/ZielgebietOutlet / target area
105105: zu bewegendes Elementmoving element
105a105a: erste Seitefirst page
105b105b: zweite Seitesecond page
110110: Motorgehäusemotor housing
120120: Dichtungpoetry
130130: Permanentmagnetepermanent magnets
140140: Druckreduziererpressure reducer
140a140a: erster Flusswiderstandfirst flow resistance
140b140b: zweiter Flusswiderstandsecond flow resistance
150150: Statorspulenstator coils
160160: RückschlusselementReturn element
170170: Bandagebandage
180180: Führungsbauelementmanagement component
190190: Spielraumscope
200200: Bohrungdrilling
210A–210d210A-210d: Konstruktionselementeconstruction elements
212a–212d212a-212d: Konstruktionselementeconstruction elements
250250: Axialrichtungaxially
260260: Radialrichtungradial direction
270270: RadialerfassungseinrichtungRadial detector
271271: Erfassungsleitungsense line
272272: Steuerleitungcontrol line
273273: Aktorleitungactuator cable
276276: Vorsprunghead Start
278278: Nutgroove
280280: Radial-Steuerung/RegelungRadial-control / regulation
300300: VerdampferEvaporator
302302: Verdampferzulaufevaporator feed
304304: Verdampferablaufevaporator flow
306306: TropfenabscheiderDroplet
400400: Kompressorcompressor
410410: Leitwegroute
500500: Kondensierercondenser
510510: Kondensationszonecondensation zone
512512: VerflüssigerzulaufVerflüssigerzulauf
514514: VerflüssigerablaufVerflüssigerablauf
516516: VerflüssigerverteilerVerflüssigerverteiler
600600: Steuerungcontrol

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2549113 A2 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Dissertation ETH No. 12870, "The bearingless disk motor", N. Barletta, 1998 [0003]

Claims

Electric disc motor having the following features: a rotor ( 10 ), which is an element to be moved ( 105 ) having; a stator ( 20 ), which is so with respect to the rotor ( 10 ) is arranged that a motor gap ( 30 ) between the rotor ( 10 ) and the stator ( 20 ), wherein the electric disc motor is designed to move through the element to be moved ( 105 ) a medium from a source area ( 90 ) into a target area ( 100 ), with a target pressure in the target area ( 100 ) higher than a source pressure in the source area ( 90 ), and wherein the electric disc motor further comprises a pressure reducer ( 140 ) for reducing a pressure acting on the rotor due to the different pressures in the source area and in the target area, wherein the pressure reducer is designed so that a pressure in the engine gap ( 30 ) is less than the target pressure and greater than or equal to the source pressure.

Electric disc motor according to claim 1, wherein the pressure reducer ( 140 ) a first flow resistance ( 140a ) between the target area ( 100 ) and the motor gap ( 30 ) or a second flow resistance ( 140b ) between the motor gap ( 30 ) and the source area ( 90 ) having.

Electric disc motor, in which the first flow resistance ( 140a ) and the second flow resistance ( 140b ), the first flow resistance ( 140a ) greater than the second flow resistance ( 140b ).

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the pressure reducer ( 140 ) a hole ( 200 ) in the rotor ( 10 . 105 ) to a media passage from the engine gap ( 30 ) to the source area ( 90 ) through the rotor.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the pressure reducer ( 140 ) a plurality of construction elements ( 210a - 210d . 210a - 212d ) between the target area ( 100 ) and the motor gap ( 30 ) by the plurality of structural elements a pressure drop from the target area ( 100 ) to the motor gap ( 30 ), wherein a first construction element ( 210b ) of the plurality of structural elements on the rotor ( 10 ) or the element to be moved ( 105 ), and wherein a second construction element ( 210b . 210c ) of the plurality of structural elements on a rotor or element to be moved ( 105 ) opposed motor housing ( 110 ), wherein the two construction elements are arranged so close to each other that together they cause a pressure drop.

An electric disc motor according to claim 5, wherein said plurality of structural elements ( 210a - 210d . 212a - 212d ) as a labyrinth seal between the rotor ( 10 ) and the motor housing ( 110 ) is trained.

Electric disc motor according to claim 2 or 3, wherein the first flow resistance ( 140a ) as a labyrinth seal between the motor gap and the target area ( 100 ) and wherein the second flow resistance ( 140b ) as a bore ( 200 ) in the element to be moved ( 105 ) is trained.

Electric disc motor according to claim 7, in which the rotor ( 10 ) at an inner area of the recess ( 40 ) a plurality of permanent magnets ( 130 ), further comprising an annular magnetic return element ( 160 ) the permanent magnets ( 130 ) so that the permanent magnets between the return element and the motor gap ( 30 ) are arranged.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the element to be moved ( 105 ) is formed as a paddle wheel, which is connected to the rotor, wherein the element to be moved ( 105 ) further within a guide component ( 180 ) is rotatably arranged, with a margin ( 190 ) between the guide element ( 180 ) and the paddle wheel ( 105 ) is less than 1.5 mm.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the rotor has a recess ( 40 ), in which the stator ( 20 ) is arranged.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the rotor is actively magnetically supported radially relative to a rotational axis of the rotor ( 270 . 280 ).

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the rotor is axially movable with respect to a rotational axis of the rotor ( 10 ) is magnetically passive.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the rotor ( 20 ) a plurality of permanent magnets ( 130 ), wherein furthermore a return element ( 160 ) with the permanent magnets ( 130 ), so that the permanent magnets ( 130 ) between the inference element ( 160 ) and the motor gap ( 30 ) are arranged.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the element to be moved ( 105 ) a first page ( 105a ), which is the stator ( 20 ) and a second page ( 105b ) facing away from the stator, wherein a first diameter of the first side is greater than a second diameter of the second side.

Electric disc motor according to claim 14, in which in the first side ( 105a ) the recess ( 40 ) is arranged, in which the permanent magnets ( 130 ) are at least partially arranged, wherein the permanent magnets ( 130 ) on one of the stator ( 20 ) facing away from side with an annular return element ( 160 ) are provided.

Electric disc motor according to claim 15, wherein the permanent magnets ( 130 ) at least partially via the first page ( 105a ), or wherein the annular return element ( 160 ) on the first page ( 105a ), or wherein the permanent magnets ( 130 ) a first length over the first side ( 105a ) protrude and the annular return element ( 160 ) by a second length greater than the first length, over the first side ( 105a ) protrudes. the pressure reducer ( 140 ) in a region projecting beyond the first side and facing a motor housing part, a plurality of co-operating structural elements ( 210a - 210d . 212a - 212d ) for pressure reduction.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, in which the element to be moved ( 105 ) is a radial wheel with vanes, wherein the vanes are formed to promote a third region with a higher pressure than the first pressure upon rotation of the radial wheel gas, and in which the pressure reducer ( 140 ) a hole ( 200 ) by the radial wheel ( 105 ) through to the source area ( 90 ) having.

Electric disc motor according to claim 17, in which the radial wheel has a first side ( 105a ), which is the stator ( 20 ) and a second page ( 105b ) which faces away from the stator and which in the source region ( 90 ), wherein the pressure reducer ( 140 ) the bore ( 200 ) in a central region of the radial wheel, and wherein the pressure reducer ( 140 ) has a plurality of cooperating construction elements, wherein at least one construction element is formed on the rotor on the first side and has a diameter larger than the first diameter.

Electric disc motor according to claim 17 and 18, wherein the pressure reducer ( 140 ) has a labyrinth seal, the at least one construction element ( 210a . 210c ) on a motor housing ( 110 ) and the construction element ( 210b ) on the rotor, which are arranged so close to each other that a pressure drop across the cooperating construction elements in the operation of the electric switching motor occurs.

An electric disc motor according to claim 18 or 19, wherein the structural member on the rotor has a diameter greater than or equal to 1.75 times the first diameter.

An electric disc motor according to any one of claims 18 to 20, wherein the structural member is a radially or axially extending projection (Fig. 210a - 210d . 212a - 212d ) is trained.

Electric disc motor according to one of the preceding claims, wherein in the motor gap an encapsulation material ( 70 ) is arranged, through which a first pressure area ( 50 ), in which the rotor ( 10 ) and a second pressure area ( 60 ), in which the stator is arranged, are separated from each other, wherein the second pressure area ( 60 ) differs from the source print or the target print.

Heat pump with the following features: an evaporator ( 300 ); a compressor ( 400 ); and a liquefier ( 500 ), where the compressor ( 400 ) comprises an electric disc motor according to one of claims 1 to 22.

Heat pump according to one of the preceding claims, wherein the element to be moved is a paddle wheel, wherein a suction region of the evaporator ( 300 ) with a guide component ( 180 ), so that during operation of the electric disc motor vaporized working fluid is sucked in, wherein in an operation of the heat pump, a swelling pressure in the intake of the evaporator ( 300 ) at a delivery end of the radial impeller is the first region having the first pressure higher than the source pressure, wherein in the condenser (in 500 ) is a condenser pressure which is greater than the first pressure, and wherein the second pressure in the second region ( 60 ) is equal to the condenser pressure or equal to an ambient pressure. wherein the swelling pressure is a pressure in the evaporator ( 300 ), and where at an output ( 100 ) of the radial wheel ( 105 ) is a drawing pressure, and wherein a pressure in the liquefier ( 500 ) is higher than the target pressure.

Method for producing an electric disc motor with a rotor ( 10 ), which is an element to be moved ( 105 ) having; a stator ( 20 ), which is so with respect to the rotor ( 10 ) is arranged that a motor gap ( 30 ) between the rotor ( 10 ) and the stator ( 20 ), wherein the electric disc motor is designed to move through the element to be moved ( 105 ) a medium from a source area ( 90 ) into a target area ( 100 ), with a target pressure in the target area ( 100 ) higher than a source pressure in the source area ( 90 ), comprising the following step: producing a pressure reducer by machining the element to be moved, the pressure reducer ( 140 ) is adapted to reduce a pressure acting on the rotor due to the different pressures in the source region and in the target area, so that a pressure in the engine gap ( 30 ) is less than the target pressure and greater than or equal to the source pressure.