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DE102024102179A1 - Electrical machine with a safety gear - Google Patents

Electrical machine with a safety gear

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Publication number
DE102024102179A1
DE102024102179A1 DE102024102179.9A DE102024102179A DE102024102179A1 DE 102024102179 A1 DE102024102179 A1 DE 102024102179A1 DE 102024102179 A DE102024102179 A DE 102024102179A DE 102024102179 A1 DE102024102179 A1 DE 102024102179A1
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DE
Germany
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rotor
stator
electrical machine
abrasive
abrasive element
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DE102024102179.9A
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German (de)
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Nir Kastner
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Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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Publication date
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Abstract

Eine elektrische Maschine (1A-1E), insbesondere für ein Luftfahrzeug (2), umfasst: einen Stator (10A-10E), einen Rotor (11A-11E) und eine Fangvorrichtung (12A-12C), wobei der Rotor (11A-11E) derart relativ zum Stator (10A-10E) drehbar gelagert ist, dass ein am Rotor (11A-11E) festgelegter erster Kontaktbereich (K1) von einem am Stator (10A-10E) festgelegten zweiten Kontaktbereich (K2) in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine (1A-1E) beabstandet ist, wobei die Kontaktbereiche (K1, K2) infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor (11A-11E) miteinander kontaktierbar sind, und wobei die Fangvorrichtung (12A-12C) zumindest ein bewegbares und/oder abrasives Element (120-124) umfasst, welches den ersten und/oder den zweiten Kontaktbereich (K1, K2) ausbildet. An electrical machine (1A-1E), in particular for an aircraft (2), comprises: a stator (10A-10E), a rotor (11A-11E) and a safety device (12A-12C), wherein the rotor (11A-11E) is rotatably mounted relative to the stator (10A-10E) such that a first contact area (K1) fixed to the rotor (11A-11E) is spaced from a second contact area (K2) fixed to the stator (10A-10E) during normal operation of the electrical machine (1A-1E), wherein the contact areas (K1, K2) can be contacted with one another as a result of a force acting on the rotor (11A-11E), and wherein the safety device (12A-12C) comprises at least one movable and/or abrasive element (120-124) which connects the first and/or the second contact area (K1, K2) trained.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf eine elektrische Maschine, auf eine elektrische Antriebseinheit und auf ein Luftfahrzeug.The present disclosure relates in particular to an electric machine, to an electric drive unit and to an aircraft.

Fahrzeuge, insbesondere Luftfahrzeuge, werden in vielfältigen Ausgestaltungen angetrieben. Verbrennungsmaschinen, beispielsweise in Form von Kolbenmotoren oder Gasturbinentriebwerken, ermöglichen große Reichweiten und hohe Geschwindigkeiten. Elektrische Antriebseinheiten mit einer elektrischen Maschine ermöglichen demgegenüber einen Einsatz von nachhaltig erzeugter Energie und sind mitunter besonders wartungsarm und leise. Fortschritte in der Batterie- und Brennstoffzellentechnologie ermöglichen immer weitere Einsatzbereiche von elektrischen Antriebseinheiten.Vehicles, especially aircraft, are powered in a wide variety of ways. Internal combustion engines, such as piston engines or gas turbine engines, enable long ranges and high speeds. Electric drive units with an electric motor, in contrast, enable the use of sustainably generated energy and are sometimes particularly low-maintenance and quiet. Advances in battery and fuel cell technology are opening up ever-expanding areas of application for electric drive units.

In verschiedenen Anwendungsfällen, z.B. bei elektrisch angetriebenen Luftfahrzeugen, können in unterschiedlichen Situationen große Kräfte z.B. auf einen Propeller einer elektrischen Antriebseinheit wirken, beispielsweise bei einem auftreffenden heftigen Seitenwind oder in Unfallsituationen, wie z.B. bei einem Vogelschlag. Bei derartigen Ereignissen kann es zu Beschädigungen kommen. In various applications, such as electrically powered aircraft, large forces can act on the propeller of an electric propulsion unit in various situations, for example, in the event of a strong crosswind or in accident situations such as a bird strike. Such events can result in damage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit einer elektrischen Maschine zu erhöhen.The object of the present invention is to increase the safety of an electrical machine.

Gemäß einem Aspekt wird eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Luftfahrzeug, angegeben. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator, einen Rotor und eine Fangvorrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass der Rotor derart relativ zum Stator drehbar gelagert ist, dass ein am Rotor festgelegter erster Kontaktbereich von einem am Stator festgelegten zweiten Kontaktbereich in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine beabstandet ist, wobei die Kontaktbereiche infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor miteinander berührbar sind, und wobei die Fangvorrichtung zumindest ein bewegbares und/oder abrasives Element umfasst, welches den ersten und/oder den zweiten Kontaktbereich ausbildet.According to one aspect, an electric machine, in particular for an aircraft, is specified. The electric machine comprises a stator, a rotor, and a safety catch. Provision is made for the rotor to be rotatably mounted relative to the stator such that a first contact region fixed to the rotor is spaced apart from a second contact region fixed to the stator during normal operation of the electric machine. The contact regions can be touched by means of a force acting on the rotor. The safety catch comprises at least one movable and/or abrasive element forming the first and/or second contact region.

Auf diese Weise können viele unvorhergesehene Bewegungen des Rotors, die zu einer Berührung des Rotors mit dem Stator führen können, abgefangen werden, ohne dass die elektrische Maschine dabei bereits nach kurzer Zeit oder gar bei einem einmaligen Ereignis Schaden nimmt. Vielmehr ist es möglich, Berührungen jedenfalls über einen gewissen Zeitraum zu tolerieren, wodurch die Funktionsfähigkeit der elektrischen Maschine aufrechterhalten und Folgeschäden verhindert werden können. Hierdurch kann die Sicherheit einer elektrischen Maschine erhöht werden. Zudem kann so in vielen Fällen eine Reparatur ermöglicht werden, ohne dass gleich die ganze elektrische Maschine ausgetauscht werden muss.In this way, many unforeseen movements of the rotor that could lead to contact between the rotor and the stator can be intercepted without damaging the electrical machine in a short period of time or even in a single event. Rather, it is possible to tolerate contact over a certain period of time, thereby maintaining the functionality of the electrical machine and preventing subsequent damage. This can increase the safety of an electrical machine. Furthermore, in many cases, repairs can be carried out without having to replace the entire electrical machine.

Das zumindest eine bewegbare Element ist z.B. am Stator bewegbar (beispielsweise drehbar oder verschiebbar) gelagert, insbesondere am Stator bewegbar gehalten und/oder derart, dass eine Bewegung des Rotors relativ zum Stator das bewegbare Element in eine solche Bewegung (z.B. Drehung) versetzen kann. Hierdurch kann der Rotor sicher abgefangen werden, wobei es möglich ist, Schäden, z.B. infolge eines Schleifens von Material des Rotors am Stator, zu verhindern.The at least one movable element is mounted on the stator for movement (e.g., rotation or displacement), in particular, is held movably on the stator and/or such that a movement of the rotor relative to the stator can cause the movable element to move (e.g., rotate). This allows the rotor to be securely supported, making it possible to prevent damage, e.g., due to grinding of rotor material on the stator.

Beispielsweise ist das zumindest eine bewegbare Element um eine vorbestimmte Drehachse drehbar am Stator gelagert. Hierdurch kann eine definierte Bewegung vorgegeben werden, sodass selbst unvorhergesehene Krafteinwirkungen kontrolliert abgefangen werden können.For example, at least one movable element is mounted on the stator so that it can rotate about a predetermined axis of rotation. This allows a defined movement to be specified, so that even unforeseen forces can be absorbed in a controlled manner.

Der Rotor ist um eine Rotorachse relativ zum Stator drehbar gelagert. Die Drehachse des (zumindest einen) bewegbaren Elements ist z.B. senkrecht zur Rotorachse ausgerichtet. So können z.B. axiale Stöße auf den Rotor sicher abgefangen werden.The rotor is mounted so it can rotate relative to the stator about a rotor axis. The rotational axis of (at least one) movable element is aligned perpendicular to the rotor axis. This allows axial shocks to the rotor to be safely absorbed.

Das (zumindest eine) bewegbare Element ist z.B. in Form einer (zylindrischen oder konischen) Walze oder einer Kugel ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, den Rotor leichtgängig rollend zu führen.The (at least one) movable element is designed, for example, in the form of a (cylindrical or conical) roller or a ball. This allows the rotor to be guided smoothly and smoothly.

Das abrasive Element (oder eines von mehreren abrasiven Elementen) der Fangvorrichtung ist z.B. in Form einer abrasiven Schicht ausgebildet und/oder auf einem Träger des Stators fixiert. Gleitet der Rotor infolge einer unvorhergesehenen Krafteinwirkung oder dergleichen an der abrasiven Schicht entlang, so kann durch Abrieb des Materials Bewegungsenergie abgebaut werden.The abrasive element (or one of several abrasive elements) of the safety gear is designed, for example, in the form of an abrasive layer and/or fixed to a stator support. If the rotor slides along the abrasive layer due to an unforeseen force or similar, kinetic energy can be dissipated through abrasion of the material.

In einigen Ausgestaltungen ist das abrasive Element ein erstes abrasives Element und die Fangvorrichtung umfasst ein zweites abrasives Element. Das zweite abrasive Element weist beispielsweise eine größere Härte und/oder Festigkeit auf als das erste abrasive Element. Dies ermöglicht es, den Rotor in unterschiedlichen Ereignissen oder Schadensfällen sicher abzufangen.In some embodiments, the abrasive element is a first abrasive element, and the safety device comprises a second abrasive element. The second abrasive element, for example, has a greater hardness and/or strength than the first abrasive element. This allows the rotor to be safely secured in various events or damage scenarios.

Das erste abrasive Element ist beispielsweise in Form einer abrasiven Schicht ausgebildet ist, welche das zweite abrasive Element überdeckt. So kann der Rotor mittels des ersten abrasiven Elements z.B. beschädigungsfrei am ersten abrasiven Element abgefangen werden, z.B. bei einem einzelnen Ereignis. Besteht aber z.B. ein anhaltender Schaden, der jedenfalls an einer Stelle zum vollständigen Abrieb der ersten abrasiven Schicht führt, dann kann die zweite abrasive Schicht verhindern, dass Folgeschäden entstehen.The first abrasive element is, for example, designed in the form of an abrasive layer that covers the second abrasive element. This allows the rotor to be caught by the first abrasive element without causing damage, e.g., in the case of a single event. However, if there is, for example, a persistent If damage occurs that leads to the complete abrasion of the first abrasive layer at one point, the second abrasive layer can prevent subsequent damage from occurring.

Beispielsweise umfasst das erste abrasive Element ein Metalloxid und/oder ein Silikat oder besteht daraus. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite abrasive Element eine Keramik umfassen. Hiermit können besonders gute Brems- und Schutzeigenschaften erzielt werden.For example, the first abrasive element comprises or consists of a metal oxide and/or a silicate. Alternatively or additionally, the second abrasive element can comprise a ceramic. This can achieve particularly good braking and protective properties.

Das erste abrasive Element ist in einigen Ausgestaltungen näher zum ersten Kontaktbereich angeordnet als das zumindest eine bewegbare Element. Alternativ oder zusätzlich ist z.B. das zumindest eine bewegbare Element näher zum ersten Kontaktbereich angeordnet als das zweite abrasive Element. Auf diese Weise kann eine Reihenfolge der Kontaktierung und damit ein schrittweises Abfangen des Rotors in einem Fehlerfall ermöglicht werden.In some embodiments, the first abrasive element is arranged closer to the first contact area than the at least one movable element. Alternatively or additionally, for example, the at least one movable element is arranged closer to the first contact area than the second abrasive element. This allows for a sequential contacting and thus a step-by-step interception of the rotor in the event of a fault.

Der erste Kontaktbereich kann eine Farbschicht aufweisen. Die Farbschicht weist z.B. einen starken farblichen Kontrast zum Untergrund auf. Zum Beispiel ist der Untergrund silbern oder grau (umfasst z.B. Stahl) und die Farbschicht weist eine Farbe wie z.B. Blau, Rot, Grün oder Gelb auf (oder einen aus zwei oder mehr dieser Farben gemischten Farbton). Durch eine Farbschicht kann bei einer Inspektion zugleich einfach und besonders verlässlich erkannt werden, ob eine Kontaktierung der Kontaktbereiche erfolgt ist oder nicht, da Schleifspuren in der Farbschicht leicht erkennbar sind. So kann in besonders einfacher und verlässlicher Weise z.B. ein langsam entstehender Schaden früh erkannt werden.The first contact area may have a layer of paint. The paint layer, for example, presents a strong color contrast with the substrate. For example, the substrate may be silver or gray (e.g., steel) and the paint layer may be a color such as blue, red, green, or yellow (or a blend of two or more of these colors). A layer of paint makes it easy and particularly reliable to determine during an inspection whether contact has been made between the contact areas, as grinding marks in the paint layer are easily visible. This allows, for example, slow-developing damage to be detected early and easily.

Am Stator und/oder am Rotor kann ein Sichtfenster ausgebildet sein. Durch das Sichtfenster ist z.B. die Farbschicht sichtbar (zumindest ein Teil davon). Das kann eine Inspektion deutlich erleichtern, da z.B. kein Ausbau des Rotors notwendig ist.A viewing window can be provided on the stator and/or rotor. The viewing window allows the paint layer (at least part of it) to be visible. This can significantly facilitate inspection, as it eliminates the need to remove the rotor.

Am Rotor sind z.B. Permanentmagnete fixiert und am Stator sind elektrische Spulen fixiert. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich z.B. um eine permanenterregte Synchronmaschine. Solche Maschinen ermöglichen besonders große Leistungen.Permanent magnets, for example, are fixed to the rotor, and electrical coils are fixed to the stator. The electrical machine is a permanent-magnet synchronous machine, for example. Such machines enable particularly high power outputs.

Beispielsweise verlaufen der erste und/oder der zweite Kontaktbereich jeweils entlang der Form einer Kreisscheibe und/oder sind gemäß der Form einer Kreisscheibe angeordnet. Dies ermöglicht ein sicheres axiales Abfangen.For example, the first and/or second contact areas each extend along the shape of a circular disk and/or are arranged according to the shape of a circular disk. This enables secure axial support.

Der erste und/oder der zweite Kontaktbereich können auch jeweils entlang der Form eines Kreiszylinders verlaufen und/oder sind gemäß der Form einer Kreiszylinders angeordnet. Dies ermöglicht ein sicheres radiales Abfangen.The first and/or second contact areas can also each extend along the shape of a circular cylinder and/or be arranged according to the shape of a circular cylinder. This enables reliable radial interception.

Gemäß einem Aspekt wird eine elektrische Maschine angegeben, insbesondere nach einer beliebigen der hierin beschriebenen Ausgestaltungen, umfassend: einen Stator mit zumindest einer Spule, einen Rotor mit zumindest einem Permanentmagnet, der durch einen Spalt vom Stator beabstandet ist, und eine Fangvorrichtung. Der Rotor ist derart relativ zum Stator drehbar gelagert, dass ein am Rotor festgelegter erster Kontaktbereich von einem am Stator festgelegten zweiten Kontaktbereich in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine durch einen Abstand beabstandet ist, wobei die Kontaktbereiche infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor miteinander kontaktierbar sind und wobei der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich kleiner ist als der Spalt.According to one aspect, an electrical machine is specified, in particular according to any of the embodiments described herein, comprising: a stator with at least one coil, a rotor with at least one permanent magnet spaced from the stator by a gap, and a safety catch. The rotor is rotatably mounted relative to the stator such that a first contact region fixed to the rotor is spaced from a second contact region fixed to the stator by a distance during normal operation of the electrical machine, wherein the contact regions can be contacted with one another as a result of a force acting on the rotor, and wherein the distance between the first and second contact regions is smaller than the gap.

Gemäß einem Aspekt wird eine elektrische Antriebseinheit angegeben, umfassend die elektrische Maschine nach einer beliebigen der hierin beschriebenen Ausgestaltungen. Die elektrische Antriebseinheit kann ferner einen durch die elektrische Maschine angetriebenen Propeller umfassen. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die obigen Angaben Bezug genommen.According to one aspect, an electric drive unit is provided, comprising the electric machine according to any of the embodiments described herein. The electric drive unit may further comprise a propeller driven by the electric machine. Regarding the advantages, reference is made to the above information.

Gemäß einem Aspekt wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Luftfahrzeug, bereitgestellt, umfassend die elektrische Maschine und/oder die elektrische Antriebseinheit nach einer beliebigen der hierin beschriebenen Ausgestaltungen. Die Vorteile der hierin beschriebenen elektrische Maschine und der hierin beschriebenen elektrischen Antriebseinheit kommen bei einem Fahrzeug, insbesondere bei einem Luftfahrzeug, besonders zum Tragen.According to one aspect, a vehicle, in particular an aircraft, is provided, comprising the electric machine and/or the electric drive unit according to any of the embodiments described herein. The advantages of the electric machine and the electric drive unit described herein are particularly evident in a vehicle, in particular in an aircraft.

Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben; in den Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

  • 1 ein Luftfahrzeug in Form eines Flächenflugzeugs mit zwei elektrischen Antriebseinheiten;
  • 2 eine Schnittansicht einer der elektrischen Antriebseinheiten des Luftfahrzeugs gemäß 1;
  • 3 eine Ansicht eines Teils der elektrischen Antriebseinheit gemäß 2;
  • 4 eine Schnittansicht einer elektrischen Antriebseinheit für das Luftfahrzeug gemäß 1;
  • 5 und 6 Schnittansichten einer elektrischen Maschine für eine der elektrischen Antriebseinheiten des Luftfahrzeugs gemäß 1;
  • 7 eine Schnittansicht einer elektrischen Maschine für eine der elektrischen Antriebseinheiten des Luftfahrzeugs gemäß 1 in Form eines Außenläufers; und
  • 8 eine Schnittansicht einer elektrischen Maschine für eine der elektrischen Antriebseinheiten des Luftfahrzeugs gemäß 1 in Form eines Scheibenläufers.
Embodiments will now be described by way of example with reference to the figures; in the figures, in a schematic representation:
  • 1 an aircraft in the form of a fixed-wing aircraft with two electric propulsion units;
  • 2 a sectional view of one of the electric drive units of the aircraft according to 1 ;
  • 3 a view of a part of the electric drive unit according to 2 ;
  • 4 a sectional view of an electric drive unit for the aircraft according to 1 ;
  • 5 and 6 Sectional views of an electric machine for one of the electric drive units of the aircraft according to 1 ;
  • 7 a sectional view of an electric machine for one of the electric drive units of the aircraft according to 1 in the form of an external rotor; and
  • 8 a sectional view of an electric machine for one of the electric drive units of the aircraft according to 1 in the form of a disc rotor.

1 zeigt ein Luftfahrzeug 2 in Form eines elektrisch angetriebenen Flugzeugs mit einem Rumpf 20 und Flügeln 21. 1 shows an aircraft 2 in the form of an electrically powered aircraft with a fuselage 20 and wings 21.

Das Luftfahrzeug 2 umfasst zumindest eine elektrische Antriebseinheit 3, hier mehrere, nämlich konkret zwei, elektrische Antriebseinheiten 3. Jede der elektrischen Antriebseinheiten 3 umfasst eine nachfolgend noch näher beschriebene elektrische Maschine und einen Propeller 30. Die angetriebenen Propeller 30 erzeugen Schub für das Luftfahrzeug 2. Vorliegend ist jeweils eine elektrische Antriebseinheit 3 an einem der Flügel 21 des Luftfahrzeugs 2 montiert, wobei auch andere Anordnungen denkbar wären. Die Propeller 30 umfassen mehrere, hier beispielhaft drei Propellerblätter 300, welche an einer Nabe montiert sind.The aircraft 2 comprises at least one electric drive unit 3, here several, specifically two, electric drive units 3. Each of the electric drive units 3 comprises an electric motor, described in more detail below, and a propeller 30. The driven propellers 30 generate thrust for the aircraft 2. In the present case, one electric drive unit 3 is mounted on each of the wings 21 of the aircraft 2, although other arrangements would also be conceivable. The propellers 30 comprise several, here, for example, three propeller blades 300, which are mounted on a hub.

In alternativen Ausgestaltungen umfasst das Luftfahrzeug 2 z.B. einen Fan anstelle eines Propellers und/oder eine oder mehrere elektrische Antriebseinheiten mit jeweils zumindest einem Propeller, Fan oder einer sonstigen Rotoreinheit. Auftrieb erhält das Luftfahrzeug 2 überwiegend durch über die Flügel 21 strömende Luft, wobei auch denkbar wäre, schwenkbare oder zusätzliche Propeller hierzu vorzusehen.In alternative embodiments, the aircraft 2 comprises, for example, a fan instead of a propeller and/or one or more electric drive units, each with at least one propeller, fan, or other rotor unit. The aircraft 2 receives lift primarily from air flowing over the wings 21, although it would also be conceivable to provide pivoting or additional propellers for this purpose.

Weiter umfasst das Luftfahrzeug 2 exemplarisch ein Batteriesystem 22 (oder alternativ oder zusätzlich eine andere Energiequelle, z.B. eine Brennstoffzelle, einen Generator, eine Photovoltaikanlage oder dergleichen). Das Batteriesystem 22 speichert elektrische Energie zum Betrieb der elektrischen Antriebseinheiten 3. Das Batteriesystem 22 umfasst mehrere wiederaufladbare Batteriezellen. Das Batteriesystem 22 ist an Wechselrichter angeschlossen, welche eine Gleichspannung des Batteriesystems 22 in eine Wechselspannung umwandeln. Mit der Wechselspannung wird die elektrische Maschine der jeweiligen elektrischen Antriebseinheit 3 beaufschlagt, um den jeweiligen Propeller 30 in eine Rotation zu versetzen und so das Luftfahrzeug 2 anzutreiben.Furthermore, the aircraft 2 comprises, by way of example, a battery system 22 (or alternatively or additionally, another energy source, e.g., a fuel cell, a generator, a photovoltaic system, or the like). The battery system 22 stores electrical energy for operating the electric drive units 3. The battery system 22 comprises a plurality of rechargeable battery cells. The battery system 22 is connected to inverters, which convert a direct voltage of the battery system 22 into an alternating voltage. The alternating voltage is applied to the electric machine of the respective electric drive unit 3 in order to set the respective propeller 30 in rotation and thus drive the aircraft 2.

2 zeigt in einer vereinfachten Darstellung die elektrische Maschine 1A von einer der elektrischen Antriebseinheiten 3 des Luftfahrzeugs 2. 2 shows a simplified representation of the electric machine 1A of one of the electric drive units 3 of the aircraft 2.

Die elektrische Maschine 1A ist hier beispielhaft in Form einer permanenterregten Synchronmaschine ausgebildet. Aus 2 ist ersichtlich, dass die elektrische Maschine 1A vorliegend als Innenläufer ausgebildet ist, wobei selbstverständlich auch eine Ausbildung als Außenläufer oder Scheibenläufer möglich ist.The electrical machine 1A is designed here as an example in the form of a permanent magnet synchronous machine. 2 It can be seen that the electrical machine 1A is designed as an internal rotor, although it is of course also possible to design it as an external rotor or disc rotor.

Die elektrische Maschine 1A umfasst einen Stator 10A und einen dazu drehbaren Rotor 11A. Der Stator 10A weist eine nicht bezeichnete Aufnahme auf, in welcher der Rotor 11A drehbar gelagert angeordnet ist.The electric machine 1A comprises a stator 10A and a rotor 11A rotatable relative thereto. The stator 10A has a receptacle (not designated) in which the rotor 11A is rotatably mounted.

Der Stator 10A umfasst einen Körper, hier in Form eines Blechpakets, an welchem Zähne festgelegt sind, die auch als Statorzähne bezeichnet werden können. Der Stator 10A weist ein Wicklungssystem oder mehrere Wicklungssysteme auf, die auch als Stränge oder „Lanes“ bezeichnet werden können. Das oder jedes Wicklungssystem weist jeweils Wicklungen für drei elektrische Phasen U, V, W auf. Elektrische Leiter des Wicklungssystems oder der Wicklungssysteme sind in Form von Spulen um die Zähne des Stators 10A gewickelt. Das oder jedes Wicklungssystem ist für einen mehrphasigen, hier dreiphasigen Betrieb ausgebildet und an die dreiphasige Wechselspannung mit den Phasen U, V, W angeschlossen. Im bestimmungsgemäßen Betrieb der elektrischen Maschine 1A ist das Wicklungssystem oder sind die Wicklungssysteme mit der Wechselspannung beaufschlagt.The stator 10A comprises a body, here in the form of a laminated core, to which teeth are fixed, which can also be referred to as stator teeth. The stator 10A has one or more winding systems, which can also be referred to as phases or “lanes”. The or each winding system has windings for three electrical phases U, V, W. Electrical conductors of the winding system or systems are wound in the form of coils around the teeth of the stator 10A. The or each winding system is designed for multi-phase, here three-phase, operation and is connected to the three-phase alternating voltage with the phases U, V, W. During normal operation of the electrical machine 1A, the winding system or systems are supplied with the alternating voltage.

Der Rotor 11A umfasst zur Bereitstellung des magnetischen Flusses Permanentmagnete. Der Rotor 11A ist um eine Rotorachse R relativ zum Stator 10A drehbar gelagert. Hierzu ist der Rotor 11A an Lagern z.B. am Stator 10A drehbar gelagert. Durch die dreiphasige Wechselspannung, deren Phasen U, V, W um jeweils 120° phasenverschoben sind, wird ein magnetisches Drehfeld im bestimmungsgemäßen Betrieb erzeugt, welches mit dem durch den Rotor 11A bereitgestellten permanenterregten Magnetfeld zusammenwirkt, sodass in einem Motorbetrieb eine entsprechende Drehbewegung des Rotors 11A gegenüber dem Stator 10A herbeigeführt werden kann. Vorliegend ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine 1A als Antriebsmotor für den Propeller 30 dient. Im Betrieb wird der Elektromotor 10 z.B. mit 100 kW bis zu 10 MW beaufschlagt. Es kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine 1A auch in einem Generatorbetrieb betreibbar ist.The rotor 11A comprises permanent magnets to provide the magnetic flux. The rotor 11A is mounted for rotation about a rotor axis R relative to the stator 10A. For this purpose, the rotor 11A is mounted for rotation on bearings, e.g., on the stator 10A. During normal operation, the three-phase alternating voltage, whose phases U, V, and W are each phase-shifted by 120°, generates a rotating magnetic field. This rotating field interacts with the permanently excited magnetic field provided by the rotor 11A, so that, during motor operation, a corresponding rotational movement of the rotor 11A relative to the stator 10A can be induced. In the present case, it is provided that the electric machine 1A serves as the drive motor for the propeller 30. During operation, the electric motor 10 is supplied with, for example, 100 kW up to 10 MW. It can also be provided that the electric machine 1A can be operated in generator mode.

Die elektrische Maschine 1A umfasst ferner eine Fangvorrichtung 12A.The electrical machine 1A further comprises a safety gear 12A.

Dabei ist vorgesehen, dass der Rotor 11A derart relativ zum Stator 10A (z.B. am Stator 10A) drehbar gelagert ist, dass ein am Rotor 11A festgelegter erster Kontaktbereich K1 von einem am Stator 10A festgelegten zweiten Kontaktbereich K2 in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine 1A beabstandet ist, wobei die Kontaktbereiche K1 infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor 11A miteinander kontaktierbar sind.It is provided that the rotor 11A is rotatably mounted relative to the stator 10A (e.g. on the stator 10A) in such a way that a first contact area K1 fixed on the rotor 11A is contacted by a second contact area K2 fixed on the stator 10A during normal operation of the electrical machine 1A is spaced apart, wherein the contact areas K1 can be contacted with one another as a result of a force acting on the rotor 11A.

Allgemein ausgedrückt umfasst die Fangvorrichtung 12A zumindest ein bewegbares Element und/oder zumindest ein abrasives Element oder Reibungselement oder Abriebelement, welches/welche den ersten und/oder den zweiten Kontaktbereich K1, K2 ausbildet/ausbilden.Generally speaking, the safety device 12A comprises at least one movable element and/or at least one abrasive element or friction element or abrasion element, which forms/forms the first and/or the second contact area K1, K2.

Im Beispiel gemäß 2 umfasst die Fangvorrichtung 12A mehrere bewegbare Elemente 120 und mehrere abrasive Elemente 123, 124 oder Reibungselemente oder Abriebelemente.In the example according to 2 the safety device 12A comprises a plurality of movable elements 120 and a plurality of abrasive elements 123, 124 or friction elements or abrasion elements.

Zwischen dem ersten Kontaktbereich K und dem zweiten Kontaktbereich K2 ist ein Spalt, hier ein Luftspalt L, ausgebildet. A gap, here an air gap L, is formed between the first contact area K and the second contact area K2.

2 zeigt eine Ansicht der elektrischen Antriebseinheit 3, die entlang einer Ebene aufgeschnitten ist, in welcher die Rotorachse R verläuft. 2 shows a view of the electric drive unit 3, which is cut along a plane in which the rotor axis R runs.

3 zeigt eine Ansicht der elektrischen Antriebseinheit 3, die entlang einer Ebene aufgeschnitten ist, die zur Rotorachse R senkrecht ausgerichtet ist und die durch den Luftspalt L geht. 3 zeigt also einen Teil des Stators 10A. 3 shows a view of the electric drive unit 3, which is cut along a plane that is perpendicular to the rotor axis R and that passes through the air gap L. 3 shows a part of the stator 10A.

Wie anhand von 2 ersichtlich sind die Kontaktbereiche K1, K2 an jedem Punkt voneinander beabstandet. Die Kontaktbereiche K1, K2 sind in axialer Richtung parallel zur Rotorachse R voneinander beabstandet. Die Kontaktbereiche K1, K2 berühren einander im Normalbetrieb nicht. Rotiert der Rotor 11A um die Rotorachse R relativ zum Stator 10A, bleiben die Kontaktbereiche K1, K2 über eine vollständige Drehung des Rotors 11A stets voneinander beabstandet. Auch über einen ganzen Flug des Luftfahrzeugs 2 hinweg (einschließlich Start, Flugphase und Landung) berühren die Kontaktbereiche K1, K2 einander nicht, sind also stets voneinander beabstandet. Mittels einer Lagereinrichtung ist der Rotor 11A also derart relativ zum Stator 10A drehbar gelagert, dass der erste Kontaktbereich K1 des Rotors 11A im Normalbetrieb der elektrischen Maschine 1A von dem zweiten Kontaktbereich K2 des Stators 10A beabstandet ist.As shown by 2 The contact areas K1, K2 are clearly spaced apart from one another at every point. The contact areas K1, K2 are spaced apart from one another in the axial direction parallel to the rotor axis R. The contact areas K1, K2 do not touch one another during normal operation. If the rotor 11A rotates about the rotor axis R relative to the stator 10A, the contact areas K1, K2 always remain spaced apart from one another over a complete rotation of the rotor 11A. Even over an entire flight of the aircraft 2 (including takeoff, flight phase, and landing), the contact areas K1, K2 do not touch one another, and are therefore always spaced apart from one another. By means of a bearing device, the rotor 11A is therefore rotatably mounted relative to the stator 10A in such a way that the first contact area K1 of the rotor 11A is spaced apart from the second contact area K2 of the stator 10A during normal operation of the electric machine 1A.

In einem Fehlerfall kann es zu einer elastischen oder plastischen Verformung von einem oder mehreren Bauteilen der elektrischen Maschine 1A kommen. Dies kann z.B. durch einen Schaden an der Lagerung des Rotors 11A, einer den Rotor 11A mit dem Propeller 30 verbindenden Welle oder einem sonstigen Teil hervorgerufen werden. Ferner kann eine außerhalb der Designgrenzen starke Böe oder ein außerhalb der Designgrenzen harter Stoß bei einer Landung zu einem solchen Fehlerfall führen.In the event of a fault, elastic or plastic deformation of one or more components of the electric machine 1A may occur. This may be caused, for example, by damage to the bearing of the rotor 11A, a shaft connecting the rotor 11A to the propeller 30, or another part. Furthermore, a strong gust outside the design limits or a hard impact during landing outside the design limits may lead to such a fault.

In einem solchen Fall kann der erste Kontaktbereich K1 in Berührung mit dem zweiten Kontaktbereich K2 gelangen. Indem die elektrische Maschine 1A die Fangvorrichtung 12A umfasst, können solche Berührungen abgefangen werden, ohne dass es zu Folgeschäden kommt. Die Rotation des Rotors 11A kann dadurch abgebremst werden, ohne dass ein elektrisches Abbremsen nötig ist.In such a case, the first contact area K1 can come into contact with the second contact area K2. Because the electric machine 1A includes the safety gear 12A, such contact can be intercepted without causing subsequent damage. The rotation of the rotor 11A can thus be slowed down without the need for electrical braking.

Die Fangvorrichtung 12A umfasst ein erstes abrasives Element 123 in Form einer abrasiven Schicht, welche den zweiten Kontaktbereich K2 ausbildet. Wie in der Zusammenschau der 2 und 3 ersichtlich, umfasst die Fangvorrichtung 12A mehrere, hier beispielhaft drei, erste abrasive Elemente 123 auf, welche den zweiten Kontaktbereich K2 ausbilden. Oberflächen der ersten abrasiven Elemente 123 verlaufen entlang Abschnitten einer gemeinsamen Kreisscheibenform. Die den zweiten Kontaktbereich K2 ausbildenden Oberflächen der ersten abrasiven Elemente 123 liegen in einer Ebene. Die einen Teil des zweiten Kontaktbereichs K2 ausbildende Oberfläche eines jeden der ersten abrasiven Elemente 123 weist die Form eines (gleichschenkligen) Trapezes auf (alternativ z.B. die Form eines Teils einer Kreisscheibe). Die mehreren, hier drei, ersten abrasiven Elemente 123 sind um die Rotorachse R äquidistant zueinander angeordnet.The safety device 12A comprises a first abrasive element 123 in the form of an abrasive layer, which forms the second contact area K2. As can be seen in the overview of the 2 and 3 As can be seen, the safety device 12A comprises a plurality of, here three, first abrasive elements 123, which form the second contact area K2. Surfaces of the first abrasive elements 123 run along sections of a common circular disk shape. The surfaces of the first abrasive elements 123 forming the second contact area K2 lie in one plane. The surface of each of the first abrasive elements 123 forming part of the second contact area K2 has the shape of an (isosceles) trapezoid (alternatively, for example, the shape of part of a circular disk). The plurality of, here three, first abrasive elements 123 are arranged equidistant from one another around the rotor axis R.

Jeweils unter dem ersten abrasiven Element 123 ist das zweite abrasive Element 124 angeordnet. Die ersten abrasiven Elemente 123 überdecken also die jeweiligen zweiten abrasiven Elemente 124. Die ersten abrasiven Elemente 123 sind jeweils zwischen dem jeweiligen zweiten abrasiven Element 124 und dem ersten Kontaktbereich K1 angeordnet. Die zweiten abrasiven Elemente 124 sind jeweils in Form einer abrasiven Schicht ausgebildet. Die zweiten abrasiven Elemente 124 sind jeweils an einem jeweiligen Träger 100 des Stators 10A befestigt. Die ersten abrasiven Elemente 123 sind am jeweiligen zweiten abrasiven Element 124 befestigt. Die ersten abrasiven Elemente 123 sind durch die jeweiligen zweiten abrasiven Elemente 124 am jeweiligen Träger 100 befestigt.The second abrasive element 124 is arranged below each first abrasive element 123. The first abrasive elements 123 thus cover the respective second abrasive elements 124. The first abrasive elements 123 are each arranged between the respective second abrasive element 124 and the first contact area K1. The second abrasive elements 124 are each designed in the form of an abrasive layer. The second abrasive elements 124 are each fastened to a respective carrier 100 of the stator 10A. The first abrasive elements 123 are fastened to the respective second abrasive element 124. The first abrasive elements 123 are fastened to the respective carrier 100 by the respective second abrasive elements 124.

Die zweiten abrasiven Elemente 124 weisen hier beispielhaft eine größere Härte auf als die ersten abrasiven Elemente 123, z.B. nach Mohs und/oder Rockwell (z.B. HRC).The second abrasive elements 124 here, for example, have a greater hardness than the first abrasive elements 123, e.g. according to Mohs and/or Rockwell (e.g. HRC).

Die zweiten abrasiven Elemente 124 weisen hier beispielhaft auch eine größere Festigkeit (z.B. Druck- und/oder Scherfestigkeit) auf als die ersten abrasiven Elemente 123.The second abrasive elements 124 here also have, for example, a greater strength (e.g., compressive and/or shear strength) than the first abrasive elements 123.

Die abrasiven Elemente 123, 124 bilden vorliegend jeweils einen Bremsbelag und mit dem Träger 100 einen Bremsklotz.The abrasive elements 123, 124 each form a brake pad and, together with the carrier 100, a brake block.

Die ersten abrasiven Elemente 123 umfassen z.B. jeweils ein Metalloxid und/oder ein Silikat. Die ersten abrasiven Elemente 123 können ein Reibmittel und ein Bindemittel umfassen. Die ersten abrasiven Elemente 123 können ein durch Bindemittel gehaltenes Pulver umfassen.The first abrasive elements 123 each comprise, for example, a metal oxide and/or a silicate. The first abrasive elements 123 may comprise a friction agent and a binder. The first abrasive elements 123 may comprise a powder held by a binder.

Die zweiten abrasiven Elemente 124 umfassen hier beispielhaft eine Keramik.The second abrasive elements 124 here comprise, for example, a ceramic.

Die abrasiven Elemente 123, 124 können z.B. angeschraubt, aufgeklebt oder aufgestrichen und ausgehärtet werden.The abrasive elements 123, 124 can be screwed on, glued on, or painted on and cured.

Die Fangvorrichtung 12A umfasst vorliegend beispielhaft drei bewegbare Elemente 120. Die bewegbaren Elemente 120 der Fangvorrichtung 12A sind jeweils in Form einer Walze ausgebildet (jeweils mit einer kreiszylindrischen Form). Alternativ können die bewegbaren Elemente 120 auch konisch oder kugelförmig ausgebildet sein. Jedes der bewegbaren Elemente 120 ist um eine Drehachse D drehbar am Stator 10A gelagert, genauer am jeweiligen Träger 100 des Stators 10A. Die Träger 100 sind an einer Stirnseite des Stators 10A befestigt (oder daran oder dadurch ausgebildet). Die Drehachsen D sind dabei jeweils senkrecht zur Rotorachse R ausgerichtet. Die Drehachsen weisen sternförmig aufeinander zu. Durch die Drehachsen D gehende Geraden schneiden einander in der Rotorachse R.The safety gear 12A comprises, in the present example, three movable elements 120. The movable elements 120 of the safety gear 12A are each designed in the form of a roller (each with a circular cylindrical shape). Alternatively, the movable elements 120 can also be conical or spherical. Each of the movable elements 120 is mounted on the stator 10A, more precisely on the respective support 100 of the stator 10A, for rotation about a rotation axis D. The supports 100 are fastened to an end face of the stator 10A (or formed thereon or thereby). The rotation axes D are each aligned perpendicular to the rotor axis R. The rotation axes point toward each other in a star shape. Straight lines passing through the rotation axes D intersect each other at the rotor axis R.

Die bewegbaren Elemente 120 sind also am Stator 10A bewegbar, nämlich drehbar, gelagert.The movable elements 120 are therefore mounted on the stator 10A in a movable, namely rotatable, manner.

Entlang eines Kreises um die Rotorachse R betrachtet wechseln sich die bewegbaren Elemente 120 und die abrasiven Elemente 123, 124 ab. Zwischen jeweils zwei bewegbaren Elementen 120 ist jeweils zumindest ein abrasives Element 123, 124, hier jeweils ein erstes und ein zweites abrasives Element 123, 124, angeordnet. Zwischen jeweils zwei voneinander beabstandeten abrasiven Elementen 123, 124 ist jeweils ein bewegbares Element 120 angeordnet.Viewed along a circle around the rotor axis R, the movable elements 120 and the abrasive elements 123, 124 alternate. Between each two movable elements 120, at least one abrasive element 123, 124, here a first and a second abrasive element 123, 124, is arranged. Between each two spaced-apart abrasive elements 123, 124, a movable element 120 is arranged.

Wie insbesondere anhand 2 ersichtlich, sind die ersten abrasiven Elemente 123 in einer Richtung parallel zur Rotorachse R näher zum ersten Kontaktbereich K1 angeordnet als die bewegbaren Elemente 120. Die bewegbaren Element 120 sind (in derselben Richtung betrachtet) wiederum näher zum ersten Kontaktbereich K1 angeordnet als die zweiten abrasiven Elemente 124. Kommt es also zu einer Berührung der Kontaktbereiche K1, K2, dann wird diese zunächst lediglich zwischen dem ersten Kontaktbereich K1 und den ersten abrasiven Elementen 123 aufgebaut. Schleift der Rotor 11A mit dem ersten Kontaktbereich K1 für eine Zeit entlang an den ersten abrasiven Elementen 123, dann werden diese hierdurch abgetragen, bis der erste Kontaktbereich K1 zumindest teilweise an den bewegbaren Elemente 120 anliegt und daran abrollt. Dann bilden die bewegbaren Elemente 120 zumindest teilweise die Oberfläche des zweiten Kontaktbereichs K2. Werden auch die bewegbaren Elemente 120 verschlissen oder anderweitig zerstört, dann kommt der erste Kontaktbereich K1 zumindest teilweise in Berührung mit den zweiten abrasiven Elementen 124, die dann zumindest teilweise die Oberfläche des zweiten Kontaktbereichs K2 bilden. Die zweiten abrasiven Elemente 124 können dem Rotor 11A länger standhalten als die ersten abrasiven Elemente 123.As can be seen in particular from 2 As can be seen, the first abrasive elements 123 are arranged closer to the first contact area K1 in a direction parallel to the rotor axis R than the movable elements 120. The movable elements 120 are in turn arranged closer to the first contact area K1 than the second abrasive elements 124 (viewed in the same direction). If contact occurs between the contact areas K1, K2, this contact is initially only established between the first contact area K1 and the first abrasive elements 123. If the rotor 11A grinds along the first abrasive elements 123 with the first contact area K1 for a time, these are thereby removed until the first contact area K1 at least partially rests against the movable elements 120 and rolls against it. The movable elements 120 then at least partially form the surface of the second contact area K2. If the movable elements 120 also become worn or otherwise damaged, the first contact area K1 comes into at least partial contact with the second abrasive elements 124, which then at least partially form the surface of the second contact area K2. The second abrasive elements 124 can withstand the impact of the rotor 11A for longer than the first abrasive elements 123.

Der erste Kontaktbereich K1 weist ferner eine Farbschicht 125 auf. Die Farbschicht 125 ist vorliegend in Form eines Lacks ausgebildet. Die Farbschicht 125 ist auf eine Basis 110 des Rotors 11A aufgetragen. Die Farbschicht 125 weist einen (deutlich sichtbaren) Helligkeits- und/oder Farbunterschied zur Oberfläche der Basis 110 auf. Zum Beispiel weist die Farbschicht 125 eine blaue, grüne, rote oder gelbe Farbe auf oder eine Mischung aus z.B. zwei (oder mehr) dieser Farben. Die durch die Farbschicht 125 überdeckte Oberfläche der Basis 110 weist z.B. eine graue oder silberne Farbe auf. Falls der erste Kontaktbereich K1 am zweiten Kontaktbereich geschliffen hat, so ist dies an Schleifspuren oder ganz abgetragenen Bereichen der Farbschicht 125 leicht zu erkennen.The first contact area K1 further comprises a colored layer 125. The colored layer 125 is presently in the form of a varnish. The colored layer 125 is applied to a base 110 of the rotor 11A. The colored layer 125 has a (clearly visible) brightness and/or color difference compared to the surface of the base 110. For example, the colored layer 125 has a blue, green, red, or yellow color, or a mixture of, for example, two (or more) of these colors. The surface of the base 110 covered by the colored layer 125 has, for example, a gray or silver color. If the first contact area K1 has ground the second contact area, this is easily recognizable by grinding marks or completely removed areas of the colored layer 125.

Wie anhand der 2 und 3 ersichtlich, ist am Stator 10A ein Sichtfenster 13A ausgebildet, durch welches die Farbschicht 125 sichtbar ist, wie in 2 anhand eines Pfeils veranschaulicht.As shown by the 2 and 3 As can be seen, a viewing window 13A is formed on the stator 10A, through which the color layer 125 is visible, as in 2 illustrated by an arrow.

Das Sichtfenster 13A ist zwischen einem bewegbaren Element 120 und einem Paar aus einem ersten und einem zweiten abrasiven Element 123, 124 angeordnet. Das Sichtfenster 13A ist vorliegend so angeordnet, dass es einen Blick auf die Farbschicht 125 in einer Blickrichtung parallel zur Rotorachse R ermöglicht. Das Sichtfenster 13A weist eine Öffnung in einer Stirnseite des Stators 10A auf, an welcher auch die Träger 100 festgelegt sind. Die Öffnung kann mit einem durchsichtigen Bauteil, z.B. aus Glas, verschlossen sein. So kann z.B. vor dem Abflug schnell und in einfacher Weise optisch der Zustand kontrolliert werden.The viewing window 13A is arranged between a movable element 120 and a pair of first and second abrasive elements 123, 124. The viewing window 13A is arranged in this case to allow a view of the paint layer 125 in a viewing direction parallel to the rotor axis R. The viewing window 13A has an opening in an end face of the stator 10A, to which the supports 100 are also attached. The opening can be closed with a transparent component, e.g., made of glass. This allows the condition to be quickly and easily visually inspected, for example, before takeoff.

Gemäß 2 und 3 verlaufen der erste und der zweite Kontaktbereich K1, K2 jeweils entlang der Form einer Kreisscheibe.According to 2 and 3 the first and second contact areas K1, K2 each run along the shape of a circular disk.

Der Luftspalt zwischen den Kontaktbereichen K1, K2 ist vorliegend kleiner als ein Spalt zwischen Permanentmagneten des Rotors 11A und Spulen des Stators 10A, sodass diese selbst bei einer Berührung der Kontaktbereiche K1, K2 nicht miteinander in Berührung gelangen.The air gap between the contact areas K1, K2 is in this case smaller than a gap between permanent magnets of the rotor 11A and coils of the stator 10A, so that they do not come into contact with each other even if the contact areas K1, K2 touch.

Die Fangvorrichtung 12A dient also als passiver Schutz gegen strukturelle Beschädigungen und zur Identifikation von Fehlern. Sensoren oder dergleichen sind nicht notwendig, können aber zusätzlich vorgesehen werden, um eine Kontaktierung der Kontaktbereiche K1, K2 zu erkennen (hier können besonders einfach ausgebildete Sensoren bereits ausreichen). Beispielsweise sind die abrasiven Elemente und/oder die bewegbaren Elemente elektrisch leitfähig und eine Berührung schließt einen Stromkreis, was durch eine Messeinrichtung aufgezeichnet wird.The safety device 12A thus serves as passive protection against structural damage and for the identification of faults. Sensors or similar devices are not necessary, but can be additionally provided to detect contact between the contact areas K1, K2 (particularly simple sensors may be sufficient here). For example, the abrasive elements and/or the movable elements are electrically conductive, and contact closes an electrical circuit, which is recorded by a measuring device.

4 veranschaulicht eine elektrische Antriebseinheit mit einer elektrischen Maschine 1B für das Luftfahrzeug 2. Die elektrische Maschine 1B umfasst wiederum einen Stator 10B, einen Rotor 11B und eine Fangvorrichtung 12B, wobei der Rotor 11B derart relativ zum Stator 10B drehbar gelagert ist, dass ein fest am Rotor 11B vorgesehener erster Kontaktbereich K1 von einem fest am Stator 10B vorgesehenen zweiten Kontaktbereich K2 in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine 1B beabstandet ist, wobei die Kontaktbereiche K1, K2 infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor 11B in Berührung miteinander bringbar sind, und wobei die Fangvorrichtung 12B zumindest bewegbare und abrasive Elemente 121-124 umfasst, welche den ersten und den zweiten Kontaktbereich K1, K2 ausbilden. 4 illustrates an electric drive unit with an electric machine 1B for the aircraft 2. The electric machine 1B in turn comprises a stator 10B, a rotor 11B and a safety device 12B, wherein the rotor 11B is rotatably mounted relative to the stator 10B such that a first contact region K1 fixedly provided on the rotor 11B is spaced from a second contact region K2 fixedly provided on the stator 10B during normal operation of the electric machine 1B, wherein the contact regions K1, K2 can be brought into contact with one another as a result of a force acting on the rotor 11B, and wherein the safety device 12B comprises at least movable and abrasive elements 121-124 which form the first and second contact regions K1, K2.

Hierbei weist der Rotor 11B eine Basis 110 auf, welche eine ringförmige Mantelfläche beschreibt, welche einen Teil des ersten Kontaktbereichs K1 ausbildet.Here, the rotor 11B has a base 110, which describes an annular surface which forms part of the first contact area K1.

Vorliegend weisen die Kontaktbereiche K1, K2 an axial voneinander beabstandeten Abschnitten des Rotors 11B und des Stators 10B jeweils einen Teil auf. M gezeigten Beispiel sind die Teile des ersten Kontaktbereichs K1 an den beiden axialen Enden des Rotors 11B angeordnet, die Teile des zweiten Kontaktbereichs K2 sind auf die Teile des ersten Kontaktbereichs K1 ausgerichtet, umgreifen diese vorliegend.In the present case, the contact regions K1, K2 each have a part on axially spaced-apart sections of the rotor 11B and the stator 10B. In the example shown, the parts of the first contact region K1 are arranged at the two axial ends of the rotor 11B, and the parts of the second contact region K2 are aligned with the parts of the first contact region K1 and, in this case, encompass them.

Ein Teil der Kontaktbereiche K1, K2, in 4 rechts gezeigt, ist ähnlich aufgebaut, wie vorstehend beschrieben, mit mehreren Einheiten (die als Bremsklötze dienen) von jeweils einem ersten abrasiven Element 123 und einem zweiten abrasiven Element 124. Hiervon können drei oder mehr Einheiten um die Rotorachse R verteilt angeordnet sein.Part of the contact areas K1, K2, in 4 shown on the right, is constructed similarly to that described above, with several units (which serve as brake pads) each comprising a first abrasive element 123 and a second abrasive element 124. Three or more of these units can be arranged distributed around the rotor axis R.

Der erste Kontaktbereich K1 verläuft entlang der Außenseite der Form eines Kreiszylinders. Der zweite Kontaktbereich K2 verläuft entlang der Innenseite der Form eines Kreiszylinders. Zwischen den Kontaktbereichen K1, K2 ist ein kreiszylindrischer Luftspalt L ausgebildet.The first contact area K1 runs along the outer side of the circular cylinder. The second contact area K2 runs along the inner side of the circular cylinder. A circular-cylindrical air gap L is formed between the contact areas K1 and K2.

Der erste Kontaktbereich K1 ist wiederum durch eine Farbschicht 125 ausgebildet.The first contact area K1 is again formed by a color layer 125.

Ein Sichtfenster 13B erlaubt einen Blick in radialer Richtung auf die Farbschicht 125. Das Sichtfenster 13B ist z.B. zwischen zwei Einheiten abrasiver Elemente 123, 124 angeordnet.A viewing window 13B allows a view in the radial direction onto the paint layer 125. The viewing window 13B is arranged, for example, between two units of abrasive elements 123, 124.

Die bewegbaren Elemente 121 sind vorliegend beispielhaft jeweils in Form von Kugellagern ausgebildet und umfassen jeweils einen inneren Ring, der an einem Stift des Stators 10B befestigt ist, einen Ring von Kugeln und einen äußeren Ring, welcher jeweils einen Teil des zweiten Kontaktbereichs K2 ausbilden. Beispielsweise sind drei oder mehr solcher Kugellager vorgesehen. Wird der Rotor 11B aus seiner Stellung im Normalbetrieb heraus in radialer Richtung bewegt, dann kann der Rotor 11B mit dem vorderen, in 4 links gezeigten Teil des ersten Kontaktbereichs K1 gegen eines oder mehrere der bewegbaren Elemente 121 anstoßen und diese in eine Bewegung versetzen. Die Kugellager der bewegbaren Elemente 121 sind kleiner und leichter als es ein großes, um die Rotorachse R herum erstrecktes Kugellager wäre.The movable elements 121 are each designed, for example, in the form of ball bearings and each comprise an inner ring, which is fastened to a pin of the stator 10B, a ring of balls, and an outer ring, which each form a part of the second contact area K2. For example, three or more such ball bearings are provided. If the rotor 11B is moved in the radial direction from its position during normal operation, the rotor 11B can be moved with the front, in 4 The part of the first contact area K1 shown on the left can abut against one or more of the movable elements 121 and cause them to move. The ball bearings of the movable elements 121 are smaller and lighter than a large ball bearing extending around the rotor axis R would be.

Es ist also ersichtlich, dass die bewegbaren Elemente 121 beabstandet von den abrasiven Elementen 123, 124 angeordnet sein können, z.B. wie in 4 entlang der Rotorachse R.It is therefore clear that the movable elements 121 can be arranged at a distance from the abrasive elements 123, 124, e.g. as in 4 along the rotor axis R.

Der Stator 10B umfasst wie schon erwähnt zumindest eine Spule und der Rotor 11B umfasst Permanentmagnete, die durch einen Spalt S vom Stator 10B beabstandet sind. Der Rotor 11B ist derart relativ zum Stator 10B drehbar gelagert, dass der am Rotor 11B festgelegte erster Kontaktbereich K1 vom am Stator 10B festgelegten zweiten Kontaktbereich K2 in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine 1B durch einen Abstand (den Luftspalt L) beabstandet ist. Die Kontaktbereiche K1, K2 sind infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor 11B miteinander kontaktierbar und der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich K1, K2 ist kleiner als der Spalt S. Die Kontaktbereiche K1, K2 sind so angeordnet, dass sie bei einer Bewegung des Rotors 11B relativ zum Stator 10B miteinander in Berührung geraten, bevor andere Teile des Rotors 11B und des Stators 10B miteinander in Berührung geraten, insbesondere bevor der Spalt geschlossen wird (siehe auch z.B. 2).As already mentioned, the stator 10B comprises at least one coil, and the rotor 11B comprises permanent magnets that are spaced apart from the stator 10B by a gap S. The rotor 11B is rotatably mounted relative to the stator 10B such that the first contact area K1 fixed to the rotor 11B is spaced apart from the second contact area K2 fixed to the stator 10B by a distance (the air gap L) during normal operation of the electric machine 1B. The contact areas K1, K2 can be contacted with one another as a result of a force acting on the rotor 11B, and the distance between the first and second contact areas K1, K2 is smaller than the gap S. The contact areas K1, K2 are arranged such that, when the rotor 11B moves relative to the stator 10B, they come into contact with one another before other parts of the rotor 11B and the stator 10B come into contact with one another, in particular before the gap is closed (see also, for example, 2 ).

5 und 6 zeigen eine weitere elektrische Maschine 1C für das Luftfahrzeug 2, wobei der in 6 gezeigte Ausschnitt in 5 eingezeichnet ist. Dabei ist der Rotor 11C im Moment einer Auftretenden Störung gezeigt. Infolge einer äußeren Krafteinwirkung ist der Rotor 11C in sich verzogen (stark überzeichnet dargestellt) und eine Kante des Rotors 11C ist im Begriff, mit einem Teil des ersten Kontaktbereichs K1 den zweiten Kontaktbereich K2 zu kontaktieren (in 5 hervorgehoben). 5 and 6 show a further electric machine 1C for the aircraft 2, wherein the 6 shown excerpt in 5 The rotor 11C is shown at the moment of a fault occurring. As a result of an external force, the rotor 11C is distorted (highly exaggerated) and an edge of the rotor 11C is about to make contact with a part of the first area K1 to contact the second contact area K2 (in 5 highlighted).

Vorliegend weist die Fangvorrichtung 12C gemäß 5 und 6 ein erstes abrasives Element 123 und ein zweites abrasives Element 124 am Stator 10C auf (an einer inneren Mantelfläche davon), sowie ein weiteres abrasives Element 126 am Rotor 11C (an einer äußeren Mantelfläche davon).In this case, the safety device 12C according to 5 and 6 a first abrasive element 123 and a second abrasive element 124 on the stator 10C (on an inner surface thereof), and another abrasive element 126 on the rotor 11C (on an outer surface thereof).

Es ist vorgesehen, dass bewegbare Elemente 122 im ersten abrasiven Element 123 (und zweiten abrasiven Element 124) eingelassen sind. Die bewegbaren Elemente 122 sind in Form von parallel zur Rotorachse R ausgerichteten Walzen ausgebildet.Movable elements 122 are provided in the first abrasive element 123 (and second abrasive element 124). The movable elements 122 are designed as rollers aligned parallel to the rotor axis R.

Das erste abrasive Element 123 ist in Form einer Hülse im zweiten abrasiven Element 124 angeordnet. Das zweite abrasive Element 124 ist ebenfalls in Form einer Hülse ausgebildet und im Stator 10C angeordnet. Das abrasive Element 126 des Rotors 11C ist in Form einer Hülse ausgebildet, welches den Rotor 11C umgibt.The first abrasive element 123 is arranged in the form of a sleeve within the second abrasive element 124. The second abrasive element 124 is also designed in the form of a sleeve and is arranged in the stator 10C. The abrasive element 126 of the rotor 11C is designed in the form of a sleeve that surrounds the rotor 11C.

In axialer Richtung sind mehrere, hier zwei, bewegbare Elemente 122 hintereinander angeordnet. Mehrere bewegbare Elemente 122 sind um die Rotorachse R herum verteilt angeordnet.In the axial direction, several movable elements 122, here two, are arranged one behind the other. Several movable elements 122 are arranged distributed around the rotor axis R.

7 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer elektrischen Maschine 1D von einer der elektrischen Antriebseinheiten 3 des Luftfahrzeugs 2. Die elektrische Maschine 1D ist in Form eines Elektromotors ausgebildet (der optional auch als Generator verwendbar ist) und umfasst einen Stator 10D, einen Rotor 11D, ein Lager 14 und eine Welle 15. 7 shows a further possible embodiment of an electric machine 1D of one of the electric drive units 3 of the aircraft 2. The electric machine 1D is designed in the form of an electric motor (which can optionally also be used as a generator) and comprises a stator 10D, a rotor 11D, a bearing 14 and a shaft 15.

Der Rotor 11D ist mittels des Lagers 14 um eine Rotorachse R relativ zum Stator 10D drehbar gelagert. Die elektrische Maschine 1D ist vorliegend als Außenläufer ausgebildet. somit umgibt der Rotor 11D den Stator 10D. Der Stator 10D ist zumindest abschnittsweise im Rotor 11D aufgenommen. Der Stator 10D ist fest an einem Träger des Luftfahrzeugs 2 montiert. Beispielsweise ist der Stator relativ zum Rumpf 20 fixiert.The rotor 11D is rotatably mounted relative to the stator 10D about a rotor axis R by means of the bearing 14. The electric machine 1D is designed as an external rotor. Thus, the rotor 11D surrounds the stator 10D. The stator 10D is at least partially accommodated in the rotor 11D. The stator 10D is rigidly mounted on a support of the aircraft 2. For example, the stator is fixed relative to the fuselage 20.

Die Lager 14 ist hier beispielhaft in Form eines Kugellagers ausgebildet.The bearing 14 is designed here, for example, in the form of a ball bearing.

Über die Welle 15 ist der Rotor 11D mit dem Propeller 30 wirkverbunden, z.B. fest verbunden.The rotor 11D is operatively connected, e.g., firmly connected, to the propeller 30 via the shaft 15.

Der Stator 10D umfasst eine Basis 102, an welcher mehrere elektrische Spulen 101 festgelegt sind. Der Rotor 11D umfasst eine Basis 110, an der mehrere Magnete, hier in Form von Permanentmagneten 111, festgelegt sind. Permanenterregte elektrische Maschinen erlauben besonders hohe Leistungsdichten und Drehmomentdichten.The stator 10D comprises a base 102 to which several electrical coils 101 are attached. The rotor 11D comprises a base 110 to which several magnets, here in the form of permanent magnets 111, are attached. Permanent-magnet electrical machines allow for particularly high power and torque densities.

Ein elektrischer Strom durch die Spulen 101 erzeugt ein Magnetfeld, welches den Rotor 11D in eine Drehung um die Rotorachse R versetzt. Zwischen dem Stator 10D und dem Rotor 11D ist dabei ein (Luft-)Spalt L ausgebildet, über welchen die magnetischen Kräfte zwischen dem Stator 10D und dem Rotor 11D wirken. Der Luftspalt L ist im Allgemeinen mit einem Gas oder Gasgemisch, hier mit Luft, gefüllt. Der Luftspalt L weist eine kreiszylindrische Form auf. Somit sind der Rotor 11D und der Stator 11D durch einen hohlzylindrisch geformten Spalt voneinander separiert.An electric current through the coils 101 generates a magnetic field that causes the rotor 11D to rotate about the rotor axis R. An (air) gap L is formed between the stator 10D and the rotor 11D, across which the magnetic forces between the stator 10D and the rotor 11D act. The air gap L is generally filled with a gas or gas mixture, in this case, air. The air gap L has a circular cylindrical shape. Thus, the rotor 11D and the stator 11D are separated from each other by a hollow cylindrical gap.

Die elektrische Maschine 1D umfasst eine Fangvorrichtung 12A-12C gemäß 2 und 3, gemäß 4 und/oder gemäß 5 und 6.The electrical machine 1D comprises a safety gear 12A-12C according to 2 and 3 , according to 4 and/or according to 5 and 6 .

8 zeigt eine elektrische Maschine 1E für das Luftfahrzeug 2, welche das Luftfahrzeug 2 anstelle der elektrischen Maschine 1A gemäß 2, oder zusätzlich dazu, umfassen kann. 8 shows an electric machine 1E for the aircraft 2, which the aircraft 2 uses instead of the electric machine 1A according to 2 , or in addition to it.

Die elektrische Maschine 1E umfasst einen Stator 10E, einen relativ zum Stator 10E drehbaren Rotor 11E, wobei zwischen dem Rotor 11E und dem Stator 10E ein kreisscheibenförmiger Spalt, hier Luftspalt L ausgebildet ist, über welchen magnetische Kräfte zwischen dem Stator 10E und dem Rotor 11E wirken. Ferner umfasst die elektrische Maschine 1E eine Lagereinrichtung mit Lagern 14, mittels welcher der Rotor 11E derart relativ zum Stator 10E drehbar gelagert ist, dass ein erster Kontaktbereich K1 des Rotors 11E im Normalbetrieb der elektrischen Maschine 1E von einem zweiten Kontaktbereich K2 des Stators 10E beabstandet ist.The electric machine 1E comprises a stator 10E and a rotor 11E rotatable relative to the stator 10E, wherein a circular disk-shaped gap, here an air gap L, is formed between the rotor 11E and the stator 10E, across which circular disk-shaped gap magnetic forces act between the stator 10E and the rotor 11E. Furthermore, the electric machine 1E comprises a bearing device with bearings 14, by means of which the rotor 11E is rotatably mounted relative to the stator 10E such that a first contact region K1 of the rotor 11E is spaced from a second contact region K2 of the stator 10E during normal operation of the electric machine 1E.

Bei der elektrischen Maschine 1E handelt es sich um eine Axialkraftmaschine (alternativ z.B. um eine Transversalkraftmaschine), d.h. die magnetischen Felder überbrücken den Luftspalt L in axialer (transversaler) Richtung. Die Kontaktbereiche K1, K2 des Rotors 11E und des Stators 10E sind in axialer Richtung, parallel zur Rotorachse R, voneinander beabstandet.The electric machine 1E is an axial force machine (alternatively, a transverse force machine, for example), i.e., the magnetic fields bridge the air gap L in the axial (transverse) direction. The contact areas K1, K2 of the rotor 11E and the stator 10E are spaced apart from each other in the axial direction, parallel to the rotor axis R.

Die elektrische Maschine 1E umfasst eine Fangvorrichtung 12A-12C gemäß 2 und 3, gemäß 4 und/oder gemäß 5 und 6.The electrical machine 1E comprises a safety gear 12A-12C according to 2 and 3 , according to 4 and/or according to 5 and 6 .

Die elektrischen Maschinen 1A-1E wurden vorrangig mit Bezug auf das Luftfahrzeug 2 beschrieben, es sei jedoch angemerkt, dass eine solche elektrische Maschine 1A-1E mit einer Fangvorrichtung 12A-12C anstelle für ein Luftfahrzeug auch an anderer Stelle eingesetzt werden kann, z.B. in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Elektroauto. Anstelle eines Propellers können dann ein oder mehrere Räder durch die elektrische Maschine 1A-1E angetrieben sein.The electrical machines 1A-1E were primarily described with reference to the aircraft 2. However, it should be noted that such an electrical machine 1A-1E with a safety gear 12A-12C can also be used elsewhere, for example, in a motor vehicle, such as an electric car, instead of for an aircraft. Instead of a propeller, one or more several wheels are driven by the electric machine 1A-1E.

Die abrasiven Elemente 123, 124, 126 und die bewegbaren Elemente 120, 121, 122 können austauschbar sein, z.B. nach einer leichten Berührung.The abrasive elements 123, 124, 126 and the movable elements 120, 121, 122 can be interchangeable, e.g. after a light touch.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beliebige der Merkmale können separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, aus und umfasst diese.It should be understood that the invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and improvements may be made without departing from the concepts described herein. Any of the features may be used separately or in combination with any other features, provided they are not mutually exclusive, and the disclosure extends to and encompasses all combinations and subcombinations of one or more of the features described herein.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1A-1E1A-1E
elektrische Maschineelectric machine
10A-10E10A-10E
Statorstator
100100
Trägercarrier
101101
SpuleSink
102102
Basisbase
11A-11E11A-11E
Rotorrotor
110110
Basisbase
111111
Permanentmagnetpermanent magnet
12A-12C12A-12C
FangvorrichtungSafety gear
120120
bewegbares Elementmovable element
121121
bewegbares Elementmovable element
122122
bewegbares Elementmovable element
123123
erstes abrasives Elementfirst abrasive element
124124
zweites abrasives Elementsecond abrasive element
125125
FarbschichtPaint layer
126126
abrasives Elementabrasive element
13A, 13B13A, 13B
SichtfensterViewing window
1414
Lagerwarehouse
1515
WelleWave
22
Luftfahrzeugaircraft
2020
Rumpfhull
2121
Flügelwing
2222
BatteriesystemBattery system
33
elektrische Antriebseinheitelectric drive unit
3030
Propellerpropeller
300300
Propellerblattpropeller blade
DD
Drehachseaxis of rotation
K1, K2K1, K2
KontaktbereichContact area
LL
Luftspaltair gap
RR
RotorachseRotor axis
SS
Spaltgap

Claims (18)

Elektrische Maschine (1A-1E), insbesondere für ein Luftfahrzeug (2), umfassend: - einen Stator (10A-10E), - einen Rotor (11A-11E) und - eine Fangvorrichtung (12A-12C), wobei der Rotor (11A-11E) derart relativ zum Stator (10A-10E) drehbar gelagert ist, dass ein am Rotor (11A-11E) festgelegter erster Kontaktbereich (K1) von einem am Stator (10A-10E) festgelegten zweiten Kontaktbereich (K2) in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine (1A-1E) beabstandet ist, wobei die Kontaktbereiche (K1, K2) infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor (11A-11E) miteinander kontaktierbar sind, und wobei die Fangvorrichtung (12A-12C) zumindest ein bewegbares und/oder abrasives Element (120-124) umfasst, welches den ersten und/oder den zweiten Kontaktbereich (K1, K2) ausbildet.An electric machine (1A-1E), in particular for an aircraft (2), comprising: - a stator (10A-10E), - a rotor (11A-11E), and - a safety device (12A-12C), wherein the rotor (11A-11E) is rotatably mounted relative to the stator (10A-10E) such that a first contact region (K1) fixed to the rotor (11A-11E) is spaced from a second contact region (K2) fixed to the stator (10A-10E) during normal operation of the electric machine (1A-1E), wherein the contact regions (K1, K2) can be contacted with one another as a result of a force acting on the rotor (11A-11E), and wherein the safety device (12A-12C) comprises at least one movable and/or abrasive element (120-124) which connects the first and/or the second contact region (K1, K2) is trained. Elektrische Maschine (1A-1E) nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine bewegbare Element (120-122) am Stator (10A-10E) bewegbar gelagert ist.Electrical machine (1A-1E) according to Claim 1 , wherein the at least one movable element (120-122) is movably mounted on the stator (10A-10E). Elektrische Maschine (1A-1E) nach Anspruch 2, wobei das zumindest eine bewegbare Element (120-122) um eine festgelegte Drehachse (D) drehbar am Stator (10A-10E) gelagert ist.Electrical machine (1A-1E) according to Claim 2 , wherein the at least one movable element (120-122) is mounted on the stator (10A-10E) so as to be rotatable about a fixed axis of rotation (D). Elektrische Maschine (1A) nach Anspruch 3, wobei der Rotor (11A) um eine Rotorachse (R) relativ zum Stator (10A) drehbar gelagert ist und die Drehachse (D) senkrecht zur Rotorachse (R) ausgerichtet ist.Electrical machine (1A) according to Claim 3 , wherein the rotor (11A) is rotatably mounted about a rotor axis (R) relative to the stator (10A) and the axis of rotation (D) is aligned perpendicular to the rotor axis (R). Elektrische Maschine (1A-1E) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das zumindest eine bewegbare Element (120-122) eine Walze oder eine Kugel umfasst.Electrical machine (1A-1E) according to one of the Claims 2 until 4 , wherein the at least one movable element (120-122) comprises a roller or a ball. Elektrische Maschine (1A-1E) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein abrasives Element (123, 124) der Fangvorrichtung (12A-12C) in Form einer abrasiven Schicht auf einem Träger (100) des Stators (10A-10E) fixiert ist.Electrical machine (1A-1E) according to one of the preceding claims, wherein an abrasive element (123, 124) of the safety device (12A-12C) is fixed in the form of an abrasive layer on a carrier (100) of the stator (10A-10E). Elektrische Maschine (1A-1E) nach Anspruch 6, wobei das abrasive Element (123) ein erstes abrasives Element ist und die Fangvorrichtung (12A-12C) ein zweites abrasives Element (124) umfasst, welches eine größere Härte und/oder Festigkeit aufweist als das erste abrasive Element (123).Electrical machine (1A-1E) according to Claim 6 , wherein the abrasive element (123) is a first abrasive element and the catching device (12A-12C) is a second abrasive element (124) which has a greater hardness and/or strength than the first abrasive element (123). Elektrische Maschine (1A-1E) nach Anspruch 7, wobei das erste abrasive Element (123) in Form einer abrasiven Schicht ausgebildet ist, welche das zweite abrasive Element (124) überdeckt.Electrical machine (1A-1E) according to Claim 7 , wherein the first abrasive element (123) is in the form of an abrasive layer which covers the second abrasive element (124). Elektrische Maschine (1A-1E) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erste abrasive Element (123) ein Metalloxid und/oder ein Silikat umfasst und das zweite abrasive Element (124) eine Keramik umfasst.Electrical machine (1A-1E) according to Claim 7 or 8 , wherein the first abrasive element (123) comprises a metal oxide and/or a silicate and the second abrasive element (124) comprises a ceramic. Elektrische Maschine (1A, 1B) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das erste abrasive Element (123) näher zum ersten Kontaktbereich (K1) angeordnet ist als das zumindest eine bewegbare Element (120, 121) und wobei das zumindest eine bewegbare Element (120, 121) näher zum ersten Kontaktbereich (K1) angeordnet ist als das zweite abrasive Element (124).Electrical machine (1A, 1B) according to one of the Claims 2 until 5 and after one of the Claims 7 until 9 , wherein the first abrasive element (123) is arranged closer to the first contact area (K1) than the at least one movable element (120, 121) and wherein the at least one movable element (120, 121) is arranged closer to the first contact area (K1) than the second abrasive element (124). Elektrische Maschine (1A-1E) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kontaktbereich (K1) eine Farbschicht (125) aufweist.Electrical machine (1A-1E) according to one of the preceding claims, wherein the first contact region (K1) has a color layer (125). Elektrische Maschine (1A, 1B) nach Anspruch 11, wobei am Stator (10A, 10B) und/oder am Rotor (11A, 11B) ein Sichtfenster (13A, 13B) ausgebildet ist, durch welches die Farbschicht (125) sichtbar ist.Electrical machine (1A, 1B) according to Claim 11 , wherein a viewing window (13A, 13B) is formed on the stator (10A, 10B) and/or on the rotor (11A, 11B), through which the color layer (125) is visible. Elektrische Maschine (1A-1E) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Rotor (11A-11E) Permanentmagnete (111) fixiert sind und am Stator (10A-10E) elektrische Spulen (101) fixiert sind.Electrical machine (1A-1E) according to one of the preceding claims, wherein permanent magnets (111) are fixed to the rotor (11A-11E) and electrical coils (101) are fixed to the stator (10A-10E). Elektrische Maschine (1A, 1E) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder der zweite Kontaktbereich (K1, K2) jeweils entlang der Form einer Kreisscheibe verlaufen.Electrical machine (1A, 1E) according to one of the preceding claims, wherein the first and/or the second contact region (K1, K2) each extend along the shape of a circular disk. Elektrische Maschine (1B-1D) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der erste und/oder der zweite Kontaktbereich (K1, K2) jeweils entlang der Form eines Kreiszylinders verlaufen.Electrical machine (1B-1D) according to one of the Claims 1 until 13 , wherein the first and/or the second contact region (K1, K2) each extend along the shape of a circular cylinder. Elektrische Maschine (1A-1E), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - einen Stator (10A-10E) mit zumindest einer Spule (101), - einen Rotor (11A-11E) mit zumindest einem Permanentmagnet (111), der durch einen Spalt (S) vom Stator (10A-10E) beabstandet ist, und - eine Fangvorrichtung (12A-12C), wobei der Rotor (11A-11E) derart relativ zum Stator (10A-10E) drehbar gelagert ist, dass ein am Rotor (11A-11E) festgelegter erster Kontaktbereich (K1) von einem am Stator (10A-10E) festgelegten zweiten Kontaktbereich (K2) in einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine (1A-1E) durch einen Abstand beabstandet ist, wobei die Kontaktbereiche (K1, K2) infolge einer Krafteinwirkung auf den Rotor (11A-11E) miteinander kontaktierbar sind und wobei der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich (K1, K2) kleiner ist als der Spalt (S).Electrical machine (1A-1E), in particular according to one of the preceding claims, comprising: - a stator (10A-10E) with at least one coil (101), - a rotor (11A-11E) with at least one permanent magnet (111) which is spaced from the stator (10A-10E) by a gap (S), and - a safety device (12A-12C), wherein the rotor (11A-11E) is rotatably mounted relative to the stator (10A-10E) such that a first contact area (K1) fixed to the rotor (11A-11E) is spaced from a second contact area (K2) fixed to the stator (10A-10E) by a distance during normal operation of the electrical machine (1A-1E), wherein the contact areas (K1, K2) can be contacted with one another as a result of a force acting on the rotor (11A-11E), and wherein the distance between the first and the second contact area (K1, K2) is smaller than the gap (S). Elektrische Antriebseinheit (3) für ein Luftfahrzeug (2), umfassend die elektrische Maschine (1A-1E) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen durch die elektrische Maschine (1A-1E) angetriebenen Propeller (30).Electric drive unit (3) for an aircraft (2), comprising the electric machine (1A-1E) according to one of the preceding claims and a propeller (30) driven by the electric machine (1A-1E). Luftfahrzeug (2), umfassend die elektrische Maschine (1A-1E) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder die elektrische Antriebseinheit (3) nach Anspruch 17.Aircraft (2), comprising the electric machine (1A-1E) according to one of the Claims 1 until 16 and/or the electric drive unit (3) according to Claim 17 .
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