Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere Axialflussmaschine, umfas send einen Rotor und einen Stator, wobei der Stator mehrere Statorpole aufweist, die über den Umfang des Stators verteilt angeordnet sind, wobei die Statorpole voneinander unter Ausbil dung von Zwischenräumen beabstandet sind, und wobei radial unterhalb der Statorpole ein erstes Getrieberad angeordnet ist, das vom Rotor angetrieben ist.

Elektrisch angetriebene Systeme arbeiten häufig mit Gleichstrommotoren, die mit sehr hohen Drehzahlen (bis zu 20.000 U/min) betrieben werden. Um die hohe Drehzahl auf die anwen dungsspezifischen geringere Geschwindigkeit zu bringen, werden Getriebe eingesetzt, die Übersetzungsverhältnisse von bis zu 1 : 1.000 aufweisen. Dementsprechend groß ist der Platz bedarf für derartige Antriebe.

Aus dem Stand der Technik sind auch Hybrid-Maschinen bekannt. So beschreibt die US 2016/072362 Al einen Hybrid-Axialflussgenerator, umfassend einen oder mehrere Axial flussgeneratoren, wobei der Generator mindestens einen Rotor mit einem oder mehreren Mag neten umfasst, und wobei der Rotor ferner mindestens ein Zahnrad, eine Zahnriemenscheibe, eine Riemenscheibe, ein Kettenrad, ein Reibrad als mechanisches Energieübertragungsmittel umfasst. Doch auch hier ist der Platzbedarf des Antriebes noch relativ groß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Maschine mit ei nem mechanischen Antrieb zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Bauraum erfordert.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten elektrischen Maschine dadurch gelöst, dass in zumindest einem der Zwischenräume zwischen den Statorpolen ein Übertragungselement zur Übertragung der Drehbewegung des ersten Getrieberades auf ein weiteres Getrieberad ange ordnet ist.

Von Vorteil ist dabei, dass durch die Ausnutzung der Zwischenräume zwischen den Statorpo len für das Übertragen der mechanischen Bewegungsenergie vom ersten auf das weitere Ge trieberad bereits ein Teil eines Getriebes, beispielsweise eines Übersetzungsgetriebes, baum raumschonend in die elektrische Maschine eingebracht werden kann, sodas s auf ein auf eine Rotorwelle zur Gänze außenseitig aufgesetztes Getriebe verzichtet werden kann. Dies wiede rum ermöglicht eine Verkürzung der axialen Baulänge der elektrischen Maschine. Es ist damit auch eine elektrische Maschine herstellbar, die weniger bewegte Teile aufweist, einen gerin geren Geräuschpegel hat und die hohe Drehmomente übertragen kann, insbesondere wenn die elektrische Maschine eine Axialflussmaschine ist.

Zur weiteren Verbesserung dieser Effekte kann gemäß einer Ausführungsvariante der elektri schen Maschine vorgesehen sein, dass das erste Getrieberad ausschließlich im Freiraum ange ordnet ist, der durch den Innenumfang des Stators und dessen axiale Baulänge definiert ist.

Um die elektrische Maschine in unterschiedlichsten Anwendungen einsetzen zu können, kann nach Ausführungsvarianten vorgesehen sein, dass:

- dass das erste und das weitere Getrieberad Riemenräder sind und das Übertragungselement ein Riemen ist;

- dass das erste und das weitere Getrieberad Kettenräder sind und das Übertragungselement eine Kette ist;

- dass das erste Getrieberad ein Zahnrad und Teil eines Winkelgetriebes ist, und dass das Übertragungselement eine Welle ist, die mit einem Zahnrad des Winkelgetriebes verbunden ist.

Zur Erhöhung des übertragbaren Drehmoments kann bei der Ausführungsvariante der elektri schen Maschine mit dem Riementrieb vorgesehen sein, dass die Riemenräder Zahnriemenrä der sind und der Riemen eine Zahnriemen ist.

Es kann bei der Riementriebvariante gemäß einer anderen Ausführungsvariante auch vorgese hen sein, dass radial unterhalb der Statorpole ein Riemenspanner und/oder eine Umlenkrolle für den Riemen angeordnet ist, womit eine Beschädigung der Statorspulen oder des Riemens aufgrund eines schlagenden Riemens vermieden werden kann.

Ebenfalls zur Vermeidung von Beschädigungen der Statorspulen kann generell vorgesehen sein, dass in dem Zwischenraum, durch den das Übertragungselement geführt ist, ein Schutze lement angeordnet ist, in dem das Übertragungselement angeordnet ist. Zur Schaffung von Bauraum für das Übertragungsmittel zur Übertragung der mechanischen Bewegungsenergie kann nach weiteren Ausführungsvarianten der elektrischen Maschine vor gesehen sein, dass die Zwischenräume zwischen den Statorpolen unterschiedlich groß sind und/oder dass die magnetischen Flusssammler asymmetrisch angeordnet oder asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren, bauraumreduzierenden Ausführungsvariante der elektrischen Ma schine kann vorgesehen sein, dass der Rotor nur über ein Lagerelement gelagert ist, das am Rotor oder am Stator angeordnet ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Ausführungsvariante einer elektrischen Maschine mit Umschlingungstrieb; Fig. 2 ein Detail der elektrischen Maschine nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Detail einer anderen Ausführungsvariante der elektrischen Maschine;

Fig. 4 ein Winkelgetriebe;

Fig. 5 ein Detail einer Ausführungsvariante der elektrischen Maschine.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine elektrische Maschine 1 (im Folgenden nur mehr Maschine 1), insbesondere eine Axialflussmaschine zumindest ausschnittsweise. Die Maschine 1 umfasst ein fakultatives Gehäuse 2, einen Stator 3 und zumindest einen Rotor 4. In der dargestellten Ausführungsvariante umfasst die Axialflussmaschine 1 nur einen Stator 3. Es ist aber auch möglich, dass die Maschine 1 zwei Statoren 3 aufweist, zwischen denen der Rotor 4 angeord net ist. In diesem Fall können beide Statoren 3 entsprechend der Erfindung ausgebildet sein, wie dies im nachfolgenden näher beschrieben wird.

Auf dem Rotor 4 sind Magnete 5, beispielsweise Permanentmagnete, angeordnet.

Der Stator 3 weist mehrere Statorzähne 6 auf, die in Fig. 1 nur angedeutet sind. Diese weisen eine Spulenwicklung 7 (in Fig. 2 nur schematisch angedeutet). Die Statorzähne 6 mit den Spulenwicklungen 7 bilden die Statorpole, sodass also der Stator 3 mehrere Statorpole auf weist, die in einer Umfangsrichtung 8 des Stators 3 verteilt über dessen Umfang angeordnet sind, wie dies aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist.

Weiter weist der Stator 4 ein, insbesondere plattenförmiges, Rückschlusselement 9 auf, an dem die Statorzähne 6 anliegen.

Für die bessere Ausnutzung des Maschinenraums kann/können die Zahnfüße und/oder die Zahnköpfe einen größere Querschnittsfläche als der Rest der Statorzähne 6, sodass sie vorra gend (vollumfänglich) ausgebildet sein können.

Die Zahnfüße können auch das Rückschlusselement 12 bilden.

Die Anzahl der in den Figuren dargestellten Statorzähne 6 ist nicht einschränkend zu verste hen. Vielmehr richtet sich deren Anzahl nach den gewünschten Leistungsmerkmalen der Ma schine 1.

Im Zentrum der Maschine 1, also radial unterhalb der Statorzähne 6 ist ein erstes Getrieberad 10 angeordnet. Dieses erste Getrieberad 10 wird vom Rotor 4 angetrieben. Dazu ist es mit dem Rotor 4 drehfest verbunden, beispielsweise über eine Welle.

Die Statorpole sind voneinander beabstandet angeordnet, sodass zwischen den Statorpolen ist jeweils ein Zwischenraum 11 ausgebildet.

Um nun die Drehbewegung des ersten Getrieberades 10 auf ein weiteres Getrieberad 12 wei terzuleiten, ist bei dieser Ausführungsvariante der Maschine ein Zugmittel 13 vorgesehen. Das Zugmittel 13 erstreckt sich durch zumindest einen der Zwischenräume 11. In der darge stellten Ausführungsvariante ist als Zugmittel 13 ein Riemen vorgesehen. Dieser ist, wie dar- gestellt, in zwei, insbesondere nebeneinanderliegenden, Zwischenräumen 11 des Stators 3 an geordnet, d.h. ein Zwischenraum 11 dient dem Hinauslaufen des Zugmittels 13 aus dem Sta tor 3 und der andere Zwischenraum dem Rückläufen des Zugmittels 13 in den Stator 3, wie dies in Fig. 1 mit Pfeilen angedeutet ist.

Das weitere Getrieberad 12 weist bevorzugt einen größeren Durchmesser auf, als das erste Getrieberad 10. Es kann aber auch den gleichen oder einen kleineren Durchmesser wie das erste Getrieberad 10 aufweisen.

Weiter kann das weitere Getrieberad 12 mit einem dritten Getrieberad verbunden sein, das wiederum die Bewegung an ein viertes Getrieberad weiterleiten kann, etc.

Für die Ausführungsvariante der Maschine 1 nach den Fig. 1 und 2 wird für die Übertragung der mit dem ersten Getrieberad 12 erzeugten mechanischen Bewegungsenergie ein Riemen als Zugmittel 13 eingesetzt. Dementsprechend sind bei diesem Umschlingungstrieb das erste und das weitere Getrieberad 10, 12 als Riemenräder, beispielsweise als Keilriemenräder für einen Keilriemen als Zugmittel 13, ausgeführt.

Es besteht hierbei auch die Möglichkeit, dass der Riemen als Zahnriemen ausgeführt ist, und demzufolge das erste und das weitere Getrieberad 10, 12 als Zahnriemenräder ausgebildet sind.

Anstelle eines Riemens kann der Umschlingungstrieb auch eine Kette aufweisen. Das erste und das weitere Getrieberad 10, 12 sind dann als Kettenräder ausgebildet.

Anstelle eines Zugmittels 13 als Übertragungselement kann auch eine Welle 14 oder Achse vorgesehen werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Das erste Getrieberad 12 (Fig. 1) ist dann in Kontakt mit einem Getrieberad 15 eines Winkelgetriebes 16. Dieses Getrieberad 15 ist mit der Welle 14 bzw. der Achse drehfest verbunden. Das Getrieberad 12 und das Getrie berad 15 können beispielsweise als Kegelräder ausgeführt sein, wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt ist.

Die Welle 14 bzw. die Achse weist an ihrem anderen Ende das weitere Getrieberad 12 auf, auf das die Drehbewegung des Getrieberades 10 im Stator übertragen wird. Es kann jedoch auch an dem anderen Ende der Welle 14 ein Winkelgetriebe vorgesehen werden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Welle 14 wieder durch einen Zwischenraum 11 zwischen zwei Statorspulen des Stators 3 geführt. Anders als bei der Ausführungsvariante nach den Fig. 1 und 2 mit dem Umschlingung strieb wird hier aber nur ein Zwischenraum 11 für die Übertra gung der Drehbewegung des ersten Getrieberades 10 benötigt.

Das erste Getrieberad 10 ist in einem Freiraum 17 angeordnet, der durch einen Innendurch messer 18 (Fig. 1) des Stators 3, also insbesondere des ringförmigen Rückschlusselementes 9, und eine axiale Länge 19 (Fig. 2) definiert ist. Dabei ist es prinzipiell möglich, dass das erste Getrieberad teilweise über die Freiraum 17 vorragend ausgebildet ist. In der bevorzugten Aus führungsvariante der Maschine ist das erste Getrieberad 10 aber ausschließlich in diesem Frei raum 17 angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt überragt das erste Getrieberad 10 den Stator 3 an keiner Stelle, also weder axial noch radial.

Gemäß einer Ausführungsvariante zur Ausführung der Maschine 1 mit Umschlingungstrieb kann vorgesehen sein, dass radial unterhalb der Statorpole in dem Freiraum 17, insbesondere ausschließlich in dem Freiraum 17, eine Umlenkrolle 20 für den Riemen und/oder ein Rie menspanner angeordnet ist/sind, wie dies für die Umlenkrolle 20 strichliert in Fig. 1 angedeu tet ist.

Im Falle eines Umschlingungstriebes mit einer Kette kann in dem Freiraum 17 ein Ketten spanner angeordnet sein.

In Fig. 5 ist ein Detail einer weiteren Ausführungsvariante der Maschine 1 dargestellt. Dabei ist in dem Zwischenraum 11 zwischen den Statorspulen ein Schutzelement 21 angeordnet, durch das das Übertragungselement zur Übertragung der Drehbewegung vom ersten Getriebe rad 10 auf das weitere Getrieberad 12 geführt ist. In der konkret dargestellten Ausführungsva riante ist das Schutzelement 21 ein Schutzrohr und ist das Übertragungselement das Zugmittel 13 in Form eines Riemens. Diese Ausführungsvariante ist aber auf sämtliche Ausführungsva rianten der Maschine 1 anwendbar.

Das Schutzelement 21 kann auch anders ausgeführt sein, beispielsweise als einseitig offener Kanal, als Gitter, etc.

Weiter kann das Schutzelement 21 ausschließlich im Stator 3 angeordnet sein oder aus diesem herausgeführt sein, gegebenenfalls bis zum weiteren Getrieberad 12. Bevorzugt ist in jedem Zwischenraum 11, in dem ein Übertragungselement für die besagte Übertragung der Drehbewegung angeordnet ist, ein Schutzelement 21 angeordnet, sodass also bei einem Umschlingungstrieb bevorzugt zwei Schutzelemente 21 in der Maschine 1 vorgese hen werden.

In den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvarianten der Maschine 1 sind die Stator spulen symmetrisch verteilt im Stator 3 angeordnet. Damit sind die Zwischenräume 11 alle gleich groß und weisen insbesondere eine gleiche Breite 22 (Fig. 5) in der Umfangsrichtung 8 (Fig. 1) auf. Es besteht jedoch gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Maschine die Möglichkeit, dass die Zwischenräume 11 unterschiedlich groß sind, insbesondere eine unter schiedliche Breite 22 in der Umfangsrichtung 8 aufweisen. Bevorzugt sind jene Zwischen räume 12 mit einer im Vergleich zu den restlichen Zwischenräumen 12 größeren Breite 22 ausgeführt, in denen ein Übertragungselement für die Übertragung der Drehbewegung vom ersten Getrieberad 10 auf das weitere Getrieberad 12 angeordnet sind. Erreicht werden kann dies beispielsweise durch die asymmetrische Anordnung der Statorspulen oder durch eine kleinere Ausführung einzelner Statorspulen.

Es ist aber auch möglich, dass magnetische Flusssammler 23 der Statorspulen asymmetrisch angeordnet oder ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Maschine 1 kann vorgesehen sein, dass der Rotor nur über ein Lagerelement gelagert ist, das am Rotor oder am Stator angeordnet ist.

Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten un tereinander möglich sind.

Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Maschine 1 diese bzw. deren Details nicht zwingenderweise maßstäblich darge stellt sind. Bezugszeichenaufstellung Maschine Gehäuse Stator Rotor Magnet Statorzahn Spulenwicklung Umfangsrichtung Rückschlusselement Getrieberad Zwischenraum Getrieberad Zugmittel Welle Getrieberad W inkelgetriebe Freiraum Innendurchmes ser Länge Umlenkrolle S chutzelement Breite Flusssammler