Dynamoelektrische Maschine Die Erfindung gemäss dem Hauptpatent betrifft eine dynamoelektrische Maschine mit einem ein- oder mehr- phasig bewickelten Stator und einem für den von der Statorwicklung erzeugten Fluss Flusswege bildendes ma- gnetisierbares Material, enthaltenden Rotor, wobei das magnetisierbare Material derart angeordnet ist, dass der Wert des magnetischen Widerstandes des magnetischen Kreises von der Rotorstellung bezüglich des Stators abhängig ist.
Diese Maschine ist dadurch gekennzeich net, dass das magnetisierbare Material magnetisch ani- sotropisch ist und aus Blechpaketen besteht, deren Bleche sich praktisch parallel zur Maschinenachse er strecken.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, den magnetischen Widerstand der Querachse der Maschine zu erhöhen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch er reicht, dass zwischen den Blechen der Blechpakete Ein lagen aus nichtmagnetischem Material eingeschichtet sind.
Diese eingeschichteten Einlagen können sowohl aus elektrisch leitendem als auch nichtleitendem Material bestehen.
Es kann festgestellt werden, dass durch die dadurch bewirkte, magnetische Isolierung jedes Bleches, das ma gnetische Potential der Rotoroberfläche in Querachsen- Lage dasjenige der gegenüberliegenden Stelle der Stator- oberfläche anstrebt. Die nutzbare magnetische Potential differenz über dem Luftspalt ist dann sehr klein, wo durch der Fluss auf einen extrem niedrigen Wert verrin gert wird. Somit wird der magnetische Querachsen-Wi- derstand auf ein Maximum gebracht.
Dies wiederum er möglicht eine leichte Verbreiterung des Polbogens und lässt eine entsprechende leichte Verringerung des ma gnetischen Längsachsen-Widerstandes zu. Jedoch ist dieser letztere Effekt von geringerer Wichtigkeit als der Anstieg des magnetischen Querachsen-Widerstandes.
Im folgenden werden anhand der Zeichnung Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Vierpol-Rotor für einen Reluktanz- motor, Fig. 2 eine Anleitung zur Konstruktion des Rotors nach Fig. 1, Fig.3 eine andere Ausführung eines Vierpol-Ro- tors, Fig.4, 5 und 6 verschiedene Anordnungen von Zweipol-Rotoren,
Fig.7 eine weitere Ausführung eines Vierpol-Ro- tors.
In Fig. 1 ist eine Vierpol-Reluktanzmaschine gezeigt, welche einen Stator 1 mit einer Vierpol-Ein- oder Mehr phasen-Wechselstromwicklung (nicht dargestellt) von konventioneller Bauart aufweist, sowie einen Rotor 2, der dazu ausgebildet ist, im Stator 1 auf einer Welle 3 zu rotieren.
Der Rotor 2 weist magnetisches Material auf, das dazu bestimmt ist, Wege mit minimalem ma gnetischem Widerstand für den durch die Statorwicklun- gen erzeugten Fluss zu bilden, welcher durch die ge strichelten Linien 4 dargestellt ist, dies, wenn der Rotor 2 sich in einer Stellung bezüglich des Statorfeldes be findet, die als Längsachsenstellung bezeichnet wird.
Zu diesem Zweck sind vier Blechpakete 5 vorgesehen, deren Bleche sich praktisch parallel zur Drehachse des Rotors erstrecken und welche, wie in Fig. 1 dargestellt, gebogen sind, um Flusswege für den magnetischen Fluss zu bil den, wenn der Rotor 2 sich in der Längsachsenstellung nach Fig. 1 befindet. Zwischen die Bleche des Paketes 5 sind dünne Lagen 6 aus nichtmagnetischem Material, zweckmässig elektrisch leitendes, wie z. B. Kupfer oder Aluminium, eingeschichtet. Es ist ersichtlich, dass beim Bewegen des Rotors um 90 (elektrische) in die Quer achsen-Stellung, der magnetische Fluss nicht nur die Magnetbleche 5 senkrecht zu diesen, sondern zudem deren Zwischenlagen 6 aus nichtmagnetischem Material durchdringen muss.
Dadurch wird der magnetische Wi derstand der Querachse beträchtlich erhöht.
Die restlichen Teile 7 des Rotors 2 sind mit elek trisch leitendem Material, z. B. Kupfer, Aluminium oder beidem aufgefüllt, um ein verbessertes Asynchron-Ver- halten zu gewährleisten.
Ein Verfahren zur Konstruktion des in Fig. 1 ge zeigten Rotors ist in Fig. 2 dargestellt. Eine Spule 10 aus kornorientiertem, anisotropischem, magnetischem Ma terial wird auf ein zylindrisches Formstück 11 gewickelt, wobei gleichzeitig ein sehr dünner Streifen aus nichtma gnetischem Material, z. B. Kupfer oder Aluminium, mit dem Streifen aus magnetischem Material eingewickelt wird. Somit besteht der zusammengesetzte Kern aus abwechselnden Lagen aus magnetischem Material und nichtmagnetischem Material. Der Kern wird dann in vier gleiche Teile entlang den Linien 13 geschnitten, umgekehrt und dann, wie in Fig. 1 gezeigt, zusammen gesetzt, wonach er zur Bildung der zylindrischen Form noch bearbeitet wird.
Die endgültige Form der Maschi nenoberfläche des Rotors ist in Fig. 2 durch die Bogen linien 14 angezeigt.
Anstatt Blechpakete mit einer Form wie in Fig. 1 zu verwenden, können andere Formen vorgesehen werden, z. B. wie in Fig. 3 gezeigt ist. Abgesehen vom Unter schied in der Form der Blechpakete entspricht der Aufbau nach Fig. 3 demjenigen nach Fig. 1.
Fig.4 zeigt eine Ausführung für eine Zweipolma- schine, welche allerdings auch für eine zusammenge setzte Zweipol/Vierpol-Maschine verwendbar ist. Gene rell ist die Form der Blechpakete gleich wie diejenige des Vierpolrotors nach Fig. 1. Jedoch können anstelle der zwei einzelnen Blechpakete 21 und 22 nach Fig. 4 doppelt so viele Blechpakete verwendet werden, wobei die Pakete etwa die halbe Dicke derjenigen nach Fig. 4 aufweisen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 5 gezeigt.
Bei dieser Anordnung sind die Zwischenräume zwischen benachbarten Blechpaketen 23, 24 und 25, 26 mit leitendem Material ausgefüllt. Anstelle der gebogenen Blechpakete der bisher beschriebenen Figuren können natürlich auch gestreckte Pakete, wie in Fig. 6 gezeigt, verwendet werden.
In Fig. 7 ist ein weiterer Rotoraufbau für eine Vier- polmaschine gezeigt. Der Rotor dreht sich um eine zen trale Welle 30 und ist mit acht Blechpaketen versehen, welche die Bezugsziffern 31-38 besitzen. Jedes der Pakete besteht aus Blechen aus magnetischem Material, wobei sich die Bleche parallel zur Achse des Rotors erstrecken und zwischen die einzelnen Bleche des Pa ketes Lagen aus nichtmagnetischem Material einge schichtet sind, zweckmässig elektrisch leitendes Material wie Kupfer oder Aluminium. Die Blechpakete sind alle um etwa 90 gebogen und bilden einen Vierpol-Rotor. Die Spälte zwischen den Paketen sind mit leitendem Material ausgefüllt, z. B. mit Kupferschienen 39.
Kup fer oder anderes elektrisch leitendes Material, z. B. Alu minium ist zudem an den in Fig. 7 mit 40 und 41 be zeichneten schraffierten Stellen vorgesehen.
Als Alternative zum Einwickeln separater Schichten aus nichtmagnetischem Material können die magneti schen Bleche mit einer Schicht eines solchen Materials überzogen werden, bevor sie zu einem Paket zusammen geschichtet werden.
Dynamo-electric machine The invention according to the main patent relates to a dynamo-electric machine with a single- or multi-phase wound stator and a magnetizable material that forms flux paths for the flux generated by the stator winding, the magnetizable material being arranged such that the The value of the magnetic resistance of the magnetic circuit is dependent on the rotor position with respect to the stator.
This machine is characterized by the fact that the magnetizable material is magnetically anisotropic and consists of laminated cores, the laminations of which extend practically parallel to the machine axis.
The purpose of the present invention is now to increase the magnetic reluctance of the transverse axis of the machine. According to the invention, this is achieved in that layers of non-magnetic material are sandwiched between the metal sheets of the laminated cores.
These layered inserts can consist of both electrically conductive and non-conductive material.
It can be ascertained that, due to the magnetic isolation of each sheet metal caused by this, the magnetic potential of the rotor surface in the transverse axis position tends towards that of the opposite point on the stator surface. The usable magnetic potential difference across the air gap is then very small, where the flux reduces it to an extremely low value. Thus, the magnetic cross-axis resistance is brought to a maximum.
This, in turn, allows the pole arc to be widened slightly and allows a corresponding slight reduction in the magnetic longitudinal axis resistance. However, this latter effect is of lesser importance than the increase in cross-axis magnetic resistance.
In the following, exemplary embodiments of the subject invention are explained with reference to the drawing. They show: FIG. 1 a four-pole rotor for a reluctance motor, FIG. 2 an instruction for the construction of the rotor according to FIG. 1, FIG. 3 another embodiment of a four-pole rotor, FIGS. 4, 5 and 6 different arrangements of two-pole rotors,
7 shows a further embodiment of a four-pole rotor.
In Fig. 1 a four-pole reluctance machine is shown, which has a stator 1 with a four-pole single or multi-phase alternating current winding (not shown) of conventional design, and a rotor 2, which is designed to be in the stator 1 on a Shaft 3 to rotate.
The rotor 2 has magnetic material which is intended to form paths with minimal magnetic resistance for the flux generated by the stator windings, which is shown by the dashed lines 4, this when the rotor 2 is in a Position with respect to the stator field be found, which is referred to as the longitudinal axis position.
For this purpose, four laminated cores 5 are provided, the laminations of which extend practically parallel to the axis of rotation of the rotor and which, as shown in Fig. 1, are bent to bil flow paths for the magnetic flux when the rotor 2 is in the longitudinal axis position according to Fig. 1 is located. Between the sheets of the package 5 are thin layers 6 of non-magnetic material, suitably electrically conductive, such as. B. copper or aluminum, coated. It can be seen that when the rotor is moved 90 (electrical) into the transverse axis position, the magnetic flux must not only penetrate the magnetic sheets 5 perpendicular to them, but also their intermediate layers 6 made of non-magnetic material.
This considerably increases the magnetic resistance of the transverse axis.
The remaining parts 7 of the rotor 2 are covered with elec trically conductive material, for. B. copper, aluminum or both filled in to ensure improved asynchronous behavior.
A method of constructing the rotor shown in FIG. 1 is shown in FIG. A coil 10 made of grain-oriented, anisotropic, magnetic Ma material is wound onto a cylindrical shaped piece 11, while at the same time a very thin strip of nichtma magnetic material, for. B. copper or aluminum, is wrapped with the strip of magnetic material. Thus, the composite core consists of alternating layers of magnetic material and non-magnetic material. The core is then cut into four equal parts along the lines 13, reversed and then assembled as shown in Fig. 1, after which it is further processed to form the cylindrical shape.
The final shape of the machine's surface of the rotor is indicated by the arc lines 14 in FIG.
Instead of using laminated cores with a shape as in Fig. 1, other shapes can be provided, e.g. B. as shown in FIG. Apart from the difference in the shape of the laminated cores, the structure of FIG. 3 corresponds to that of FIG. 1.
4 shows an embodiment for a two-pole machine, which, however, can also be used for a two-pole / four-pole machine put together. Generally, the shape of the laminated cores is the same as that of the four-pole rotor according to FIG. 1. However, instead of the two individual laminated cores 21 and 22 according to FIG. 4, twice as many laminated cores can be used, the stacks being about half the thickness of those according to FIG exhibit. Such an arrangement is shown in FIG.
In this arrangement, the spaces between adjacent laminated cores 23, 24 and 25, 26 are filled with conductive material. Instead of the bent sheet metal stacks of the figures described above, stretched stacks, as shown in FIG. 6, can of course also be used.
7 shows a further rotor structure for a four-pole machine. The rotor rotates around a zen tral shaft 30 and is provided with eight laminated cores, which have the reference numerals 31-38. Each of the packages consists of sheets of magnetic material, the sheets extending parallel to the axis of the rotor and layers of non-magnetic material are layered between the individual sheets of the Pa ketes, suitably electrically conductive material such as copper or aluminum. The laminated cores are all bent by about 90 and form a four-pole rotor. The gaps between the packages are filled with conductive material, e.g. B. with copper bars 39.
Kup fer or other electrically conductive material, e.g. B. aluminum is also provided in Fig. 7 with 40 and 41 be recorded hatched areas.
As an alternative to wrapping separate layers of non-magnetic material, the magnetic sheets can be coated with a layer of such material before they are stacked together in a package.