Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Motoren und insbesondere elektrische Scheibenmotoren,

Die EP 2 549 1 13 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 Rotations- pumpe 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.

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.

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 Inneniäufer bezeichnet.

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. Darüber hinaus ist bei Scheibenmotoren grundsätzlich die Problematik vorhanden, dass der Rotor, unabhängig davon, ob er als inneniäufer 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.

All dies führt dazu, dass der konstruktive Aufwand des Scheibenmotors zunimmt, und damit auch die Fehleranfälligkeit zunimmt, während gleichzeitig das Einsatzgebiet einge- schränkt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein flexibles Scheibenmotorkon- zept zu schaffen. 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. 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 Verkapseiungsmatenal 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 Verkapseiungsmatenal 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 Verkapseiungsmatenal im Motorspalt von besonderem Vorteil.

Durch Verwendung eines Außenläufers in Verbindung mit einer Medien/Drucktrennung durch ein Verkapseiungsmatenal im Motorspait 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.

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.

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 Ver- schleißerhöhung des Lagers führen würde, nicht mehr oder zumindest weniger in einer bestimmten Richtung belastet wird.

Dies bedeutet, dass der Rotor zwar die erforderliche Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang, also zwischen Quellgebiet und Zielgebiet fördern kann, dass jedoch im Mo- torspalt 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. 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.

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 In- nenläufer Spielräume reduziert werden, also Spielräume zwischen dem Rotor und einem Führungselement, das den Fluidflussbereich, in dem der Rotor wirkt, nach außen begrenzt.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Druckreduktion durch zwei Flusswider- stände 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 Flusswi- derstand 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 Flusswi- derstand 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. 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.

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 von- einander 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. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A einen Außenläufer gemäß einem ersten Aspekt; Fig. 1 B einen elektrischen Scheibenmotor gemäß einem zweiten Aspekt, der als

Außenläufer oder Innenläufer ausgebildet ist;

Fig. 1 C einen Innenläufer gemäß dem zweiten Aspekt;

Fig. 1 D einen bevorzugte Implementierung des zweiten Aspekts mit zwei seriell geschalteten Flusswiderständen; Fig. 2A einen Querschnitt durch einen elektrischen Scheibenmotor gemäß dem ersten Aspekt; Fig. 2B einen Querschnitt durch einen elektrischen Scheibenmotor gemäß dem zweiten Aspekt, in dem der erste Aspekt ebenfalls verwirklicht ist; einen Querschnitt durch eine Detaildarstellung einer Implementierung des Flusswiderstandes mittels einer Labyrinthdichtung; eine schematische Darstellung eines Rotors und der auf ihn wirkenden Kräfte im Hinblick auf den zweiten Aspekt; eine schematische Darstellung eines Magnetlagers am Beispiel eines Innenläufers;

Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung eines Außenläufers mit erhöhtem Rückschlusselement; und Fig. 7 einen schematischen Querschnitt durch eine Wärmepumpe mit dem elektrischen Scheibenmotor gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt.

Fig. 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.

Darüber hinaus ist der Rotor 10 in einem ersten Gebiet 50 mit einem ersten Druck pi an- geordnet. Ferner ist der Stator in einem zweiten Gebiet 60, das einen zweiten Druck p ₃ aufweist, angeordnet, der sich von dem ersten Druck unterscheidet. Bei dem in Fig. 1A gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Druck beispielhaft der Druck im Inneren des elektrischen Scheibenmotors von Fig. 1A. Dagegen ist der zweite Druck beispielsweise der Umgebungsdruck oder der Atmosphärendruck, wenn der Scheibenmotor in der Atmo- Sphäre angeordnet ist, oder ein von dem Atmosphärendruck unterschiedlicher Druck, wenn der Scheibenmotor in einem Gebiet mit einem von dem Atmosphärendruck unter- schiedlichen Druck angeordnet ist. Ferner ist in dem Motorspalt 30 ein Verkapselungsma- terial 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 Fig. 1A gezeigten Ausführungsbeispiel den Stator komplett umschließt, und dass Anschlussleitungen 80 für die Spulen, die an dem Stator angebracht sind und die in Fig. 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 Scheibenmo- tor geförderte Arbeitsmedium. Wie es in Fig. 1A dargestellt ist, ist der Druck im Inneren des Scheibenmotors p unterschiedlich von dem Druck p ₃ außerhalb des Scheibenmotors. Lediglich vorzugsweise ist der Druck p ₁ 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.

Insbesondere ist in Fig. 1A ferner dargestellt, dass der Rotor und der Stator in einem Motorgehäuse 1 10 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 1 10 durch einen schematisch dargestellten Dichtungsring 120 angebracht, so dass eine druckdichte Verbindung zwischen dem Verkapselungsmaterial 70 und dem Motorgehäuse 1 10 über den Dichtungsring 120, der beispielsweise ein O-Ring sein kann, vorhanden ist. Damit ist in Fig. 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 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 p-, kleiner als der Außendruck p ₃ 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.

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. Fig. 1A zeigt ferner, dass der Rotor 10 mit Permanentmagneten 130 versehen ist, die dem stator- seitigen Bereich, der typischerweise statorseitige Pole aufweist, auf denen Magnetspulen gewickelt sind, gegenüberliegen, um den Motorspalt 30 zu definieren.

Fig. 1 B 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 Fig. 1 B gezeigt ist, der elektrische Scheibenmotor ausgebildet, um durch das zu bewegende Element, das mit dem Rotor 10 verbunden ist, und das mit Fig. 1 B 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 Druckred uzierer 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. Fig. 1 C zeigt eine alternative Implementierung des elektrischen Scheibenmotors von Fig. 1 B bei der wiederum ein Stator 20 vorhanden ist, der nunmehr Teil des Motorgehäuses 1 10 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 verbunde- nen 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.

Bei Ausführungsbeispielen ist an dem Rotor 10 eine Mehrzahl von Permanentmagneten 130 angebracht. Ferner ist der Stator 20 mit Spulen 150 versehen, wobei die Spulen 150 den Permanentmagneten 130 über den Motorspalt 30 gegenüberliegen. Ferner hat bei Ausführungsbeispielen jeder Permanentmagnet 130 einen ersten Kreissektor, und hat jeder Pol einen zweiten Kreissektor. Der erste Kreissektor der Permanentmagneten ist dabei größer oder gleich dem zweiten Kreissektor der Pole. Bei Ausführungsbeispielen sind wenigstens vier bezüglich des Motorspalts 30 entgegengesetzt polarisierte Perma- nentmagnete an dem Rotor 10 angebracht, wobei die Permanentmagnete so polarisiert sind, dass ein Permanentmagnet seinen Nordpol zu dem Motorspalt 30 hin gerichtet hat und ein benachbart angeordneter Permanentmagnet seinen Südpol zu dem Motorspalt 30 hin gerichtet hat. Wie es in Fig. 1 D gezeigt ist, umfasst der Druckreduzierer 140 beispielhaft einen ersten Flusswiderstand 1 0a 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 Re- duktion 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. Fig. 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.

Fig. 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 Fig. 2A nicht gezeigt sind, die jedoch über die Zugangsleitungen 80, die sich durch das Verkapselungsmaterial 70 er- strecken bzw., wenn das Verkapselungsmateria! lediglich den Motorspalt und Teile des Stators einkapseln, bereits im Umgebungsgebiet 60 befinden.

Der Rotor, der durch die Permanentmagnete 130, ein die Permanentmagnete umfassen- des Rückschlusselement 160 sowie als zusätzliche Sicherheit angebrachte Bandagierung 170 gebildet ist, ist ferner mit dem zu bewegenden Element 105 verbunden, das in Fig. 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 jeweili- gen Schaufelenden des Radialrads 105 beabstandet ist. Das Radialrad ist ausgebildet, um typischerweise Dampf von einem Verdampfer, in dem ein geringerer Druck p ₀ herrscht, auf einen ersten Druck p-i zu bringen. Dieser erste Druck i herrscht typischerweise an einem Ausgang des Radialrads, das auch als Impeller bezeichnet wird, wie es in Fig. 2A schematisch dargestellt ist. Typischerweise ist das Führungsbauelement mit ei- nem 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 p ₂ gebracht wird, der im Verflüssiger der Wärmepumpe herrscht, wie es in Fig. 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 Fig. 1 C 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.

Fig. 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 Fig. 2A dargestellt worden ist. Zusätzlich zu den in Fig. 2A gezeigten Elementen sind bei dem in Fig. 2B gezeigten Ausführungsbei- spiel ferner die beiden Flusswiderstände 140a, 140b, die anhand von Fig. 1 D beschrieben worden sind, ausgebildet. Insbesondere umfasst der Druckreduzierer 140 bei dem in Fig. 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. Darüber hinaus ist bei dem in Fig. 2B gezeigten Ausführungsbeispie! 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 Fig. 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 p ₍ aufweist, zu dem Motorspalt hin erreicht, der nur noch einen Druck p-,' aufweist, welcher kleiner als der Druck pj ist und größer oder gleich dem Druck p ₀ im Queligebiet, also am Einlass 90 ist. Insbesondere ist ein erstes Konstruktionselement der Mehrzahl von Konstruktionselementen an dem Rotor angebracht. Dieses Konstruktionselement ist bei dem in Fig. 2B gezeigten Ausführungsbeispiel das Konstruktionselement 210b. Darüber hinaus ist ein Konstruktionselement der Mehrzahl von Konstruktionselementen an einem Motorgehäuse, wie beispielsweise dem Motorgehäuse 1 10 angebracht, wobei dieses Konstruktionselement als Konstruktionselement 210a bzw. 210c bezeichnet ist. Ferner sind die beiden Konstruktionselemente, die als vorstehende Ringe, welche im Querschnitt in Fig. 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 Fig. 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 1 10 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 p innerhalb der Labyrinthdichtung mit den Konstruktionselementen 210a-210c kleiner ist als der Druck außerhalb der Labyrinthdichtung.

Fig. 3 zeigt eine alternative Darstellung im vergrößerten Maßstab bezüglich der Ausführungsform von Fig. 2B. So sind ferner weitere Konstruktionselemente 212a-212d ausge- bildet, 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. 21 Od von Fig. 3, die sich radial bezüglich einer Drehung des Rotors erstrecken, sind die Konstruktionselemente 212a-212d axial bezüglich einer Dre- hung des Rotors 10 angeordnet. In einer Implementierung können sowohl radiale als auch axiale oder alternativ ausgerichtete Konstruktionselemente als Labyrinthdichtung vorge- sehen sein, oder nur radiale Konstruktionselemente 210a-210d oder nur axiale Konstruktionselemente 212a-212d oder nur in anderen Richtungen ausgebildete Konstruktionselemente. Darüber hinaus ist es nicht unbedingt nötig, dass jeweils lediglich eine relativ kleine Anzahl von Konstruktionselementen, wie beispielsweise in Fig. 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 einer Implementierung könnten die Konstruktionselemente auch zwischen Rotor und Stator außerhalb des Motorspalts angebracht werden. Es wird jedoch bei der Anwendung in Fig. 2B bzw. insgesamt bevorzugt, die Konstruktionselemente zwischen Rotor/zu be- wegendes Element und Motorgehäuse anzubringen, da dann die Konstruktionselemente bzw. der damit verbundene Flusswiderstand R« 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 Fig. 2B dargestellten Orientierung, die gleichzeitig eine bevorzugte Orientierung für diesen Scheibenmotor bei einer Anwendung eines Wärmepumpenkompressors ist, nicht dem Zieldruck pi ausgesetzt ist, sondern nur dem reduzierten Druck ρ-,', so dass durch den Betrieb des Rotors, durch den letztendlich die unterschiedlichen Drücke und p ₀ entste- hen, 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. Andererseits ermöglicht die geringe Auslenkung des Radialrads in axialer Richtung, also bei dem in Fig. 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 Lager- regelung nicht nötig ist, wobei der Rotor dennoch mit einem kleinen Spielraum zum Führungselement 180 betrieben werden kann, um eine hohe Effizienz zu erreichen.

Fig. 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 p ₀ , während im Zielgebiet ein höherer Druck pi am Ausgang des Radialrads vorhanden ist, der durch den Führungsraum, an dem das Radiairad angrenzt, auf den noch höheren Verflüssigerdruck gebracht wird. Der Ausgangsdruck Pi drückt auf die obere relativ große Fläche des Radialrads mit einer Kraft Fi , die gleich dem Produkt aus p ₁ und der Fläche Ai ist, also der Fläche in der Draufsicht auf den Rotor 10 von oben. Darüber hinaus wirkt ein kleiner Druck F ₀ von unten auf den Rotor, der gleich dem Produkt aus dem niedrigen Quelldruck p ₀ und der relativ kleinen Fläche A ₀ ist.

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 wiede- rum 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 A ₀ und A _v Allerdings wird durch den Druckredu- zierer 1 0 gemäß der vorliegenden Erfindung der Druck abgesenkt. Damit wird die Dif- ferenz aus Po -Ac-prAi 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.

Vorzugsweise wird der Rotor bezüglich des Stators durch ein Magnetlager gelagert, wie es beispielhaft in Fig. 5 dargestellt ist. In Fig. 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.

Bei dem in Fig. 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. Bei Ausführungsbeispielen ist der Stator gleichzeitig als Lagerstator und Antriebsstator ausgebildet.

Ferner ist der elektrische Scheibenmotor bei Ausführungsbeispielen ein Außenläufer, und eine axiale Höhe des elektrisch für den Antrieb wirksamen Stators ist kleiner als ein halber Durchmesser des Stators. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der elektrische Scheibe nmotor ein Innenläufer, und eine axiale Höhe des Rotors ist kleiner als ein halber Durchmesser des elektrisch für den Antrieb wirksamen Rotors, wobei sich elektrisch wirksam auf den Bereich bezieht und durch den Bereich definiert ist, in dem die für den Antrieb verwendeten Permanentmagnete am Rotor den für den Antrieb verwendeten Spulen bzw. den auf den Polen aufgewickelten Spulen des Stators gegenüberliegen.

Fig. 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 nicht- ferromagnetischen 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.

Dagegen ist der Rotor 10, der die Permanentmagnete 130, das ringförmige die Perma- nentmagnete 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 fer- romagnetischen Material gebildet und die Bandage 170 ist vorzugsweise aus Carbonma- terial gebildet.

Bei dem in Fig. 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.

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 Verkap- selungsmaterial 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. Darüber hinaus wird es, wie es insbesondere in Fig. 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 Fig. 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.

Ferner ist, wie es deutlicher z.B. in Fig. 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 Fig. 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.

Fig. 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 Fig. 1A bis 6 beschrieben worden ist. Zusätzlich zu den Elementen des Scheibenmotors, die beispielsweise Bezug nehmend auf Fig. 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.

Zu kühlende Flüssigkeit läuft über einen Verdampferzulauf 302 in den Verdampfer. Gekühlte Arbeitsfiüssigkeit 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 Kondensations- zone 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 Verflüssiger übertragen wird.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Motorgehäuse 1 10 gleichzeitig auch das obere Gehäuseteil des Kondensierers bzw. Verflüssigers 500. Darüber hinaus ist, wie es ferner in Fig. 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 Fig. 5 beschrieben worden ist. Die Steuerung stellt damit zusätzlich auch die Funktionen der Radialerfassung 270 und der Radial- Steuerung/Regelung 280 bereit.

Obgleich bestimmte Elemente als Vorrichtungselemente beschrieben sind, sei darauf hingewiesen, dass diese Beschreibung gleichermaßen als Beschreibung von Schritten eines Verfahrens und umgekehrt anzusehen ist. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Steuerung beispielsweise durch das Element 600 in Fig. 7 oder 280 in Fig. 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 elekt- ronisch 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.

Bezugszeichenliste

10 Rotor

20 Stator

30 Motorspalt

40 Ausnehmung

50 erstes Gebiet

60 zweites Gebiet

70 Verkapselungsmaterial 80 Anschlussleitungen

90 Einlass/Quellgebiet

100 Auslass/Zielgebiet

105 zu bewegendes Element

105a erste Seite

105b zweite Seite

110 Motorgehäuse

120 Dichtung

130 Permanentmagnete

140 Druckreduzierer

140a erster Flusswiderstand

140b zweiter Flusswiderstand

150 Statorspulen

160 Rückschlusselement

170 Bandage

180 Führungsbauelement

190 Spielraum

200 Bohrung

210a-210d Konstruktionselemente 212a-212d Konstruktionselemente 250 Axialrichtung

260 Radialrichtung

270 Radialerfassungseinrichtung

271 Erfassungsleitung

272 Steuerleitung

273 Aktorleitung

276 Vorsprung 278 Nut

280 Radial-Steuerung/Regeiung

300 Verdampfer

302 Verdampferzulauf

304 Verdampferablauf

306 Tropfenabscheider

400 Kompressor

410 Leitweg

500 Kondensierer

510 Kondensationszone

512 Verflüssigerzulauf

514 Verflüssigerablauf

516 Verflüssigerverteiler

600 Steuerung