DE102013000812A1

DE102013000812A1 - Reluctance disc rotor machine has electromagnets that are arranged on inner side of stator so that orbiting rotating field is acted upon outer side of stator housing

Info

Publication number: DE102013000812A1
Application number: DE201310000812
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-07-24

Abstract

The machine has stator housing which is closed spatially bounded with a cover (110), and with rotatably mounted shaft. The cage disc rotor is provided in an integrated short-circuit cage. The flat-side stator magnetic field (108) is acted upon the cage disc rotor. The electromagnets are arranged on the inner side of the stator so that the orbiting rotating field (113) is acted upon the outer side of the stator housing. The soft iron runners (131) are provided in the working stator disc.

Description

Die bereits beschriebene Erfindung betrifft eine Kombinations-Drehstrommaschine, die einen modifizierten Käfigläufer der in kombiniertem Einsatz sich als Asynchron,- und Synchronkäfigläufer in einer Maschine darstellt und ihre Aufgabe dadurch löst, daß die bausatzartigen Käfigläufer dieser Drehstrommaschine asynchron hochfahren, im Verschiebemodus sich schleichend in einen Synchronlauf verschieben und drehfeldsynchron verstärkt wirkend mit dem Drehfeld energieeffizient umlaufen. Die beschriebene Drehstrommaschine weist erfindungsgemäß die Merkmale aus, daß sie sowohl Drehstrom in mechanische Energie oder mechanische Energie in Drehstrom umwandeln kann und bei Betriebszustandswechsel wie einer Rekuperation ohne Veränderungen an der Maschine direkt im Wechsel als Drehstrommotor oder Generator zum Einsatz kommt, bei der beim Einschalten das Statorfeld sofort mit der Synchrondrehzahl rotiert, der Läufer jedoch auf Grund seines Trägheitsmoments etwas Zeit zur Beschleunigung braucht, weshalb er zunächst als Asynchronmaschine annähernd bis zur Synchrondrehzahl hochfährt, durch die besondere Geometrie des axial teilkreisförmig verschobenen Käfigläufers bedingt ein permanent variables Eindringen mit den seitlichen Käfigsflächen in die anstehenden Magnetfelder der Polschuh-Inkreise ausführt, im Läuferkäfig läufereigene Läuferströme und Magnetfelder bildet und dann verstärkt den Käfigläufer aber synchron ohne Schlupf in Rotation hält, aber bei übersynchroner mechanischer Antriebsdrehzahl zum Generator wird und elektrische Leistung dann vorzugsweise über den Stator an das Netz abgibt, sich bei Direktantrieb mit dem für Synchronmaschinen generell höheren Wirkungsgrad und ohne zusätzlich zwischengeschaltete Übersetzungen sich diese kombinierte Drehstrommaschine, welche über hohe Drehmomente auch bei geringen Drehzahlen verfügt, im Betrieb mit Sanftanlauf oder Frequenzumrichter deshalb mit nur dem tatsächlich erforderlichen Nennstrom äußerst energieeffizient fahren lässt.The invention described above relates to a combination three-phase machine, which is a modified squirrel cage in combination use as asynchronous - and synchronous squirrel cage in a machine and solves their task in that the kit-type squirrel cage of this three-phase machine ramp up asynchronously, in the shift mode creeping into one Move synchronous operation and spin synchronously rotating field synchronously energized with the rotating field energy efficient. The described three-phase machine according to the invention has the features that it can convert both three-phase current into mechanical energy or mechanical energy into three-phase and when operating state change such as recuperation without changes to the machine directly in alternation as a three-phase motor or generator is used, when switching on the Stator field immediately rotates with the synchronous speed, the rotor but due to its moment of inertia takes some time to accelerate, which is why he starts as an asynchronous machine almost up to the synchronous speed, due to the special geometry of the axially semi-circular shifted cage rotor due to a permanently variable penetration of the lateral cage surfaces in performs the upcoming magnetic fields of the pole shoe incursions, in the rotor cage rotor own runner currents and magnetic fields forms and then reinforced the squirrel cage synchronously keeps without rotation in rotation, but at üb ersynchroner mechanical drive speed to the generator and then preferably emits electric power through the stator to the network, in direct drive with the generally higher efficiency for synchronous machines and without additional intermediate translations, this combined three-phase machine, which has high torques even at low speeds in the Therefore, operation with soft start or frequency converter can be run extremely energy-efficiently with only the actual required rated current.

Auf oben genannten Angaben baut diese zusätzliche Erfindung auf und weist nun in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 durch die Merkmale der Ansprüche 1–7 eine Reluktanz-Scheibenläufermaschine, nachfolgend RSM genannt in einem einteiligen Gehäuse aus, die mit einer Abdeckung räumlich umgrenzt geschlossen ist, aber auch mehrteilig ausgebildet sein kann und mit einer Welle, die axial mit ihrer Drehachse exakt mittig in den Gehäuseinnenraum hineinragt. Innerhalb des Gehäuses wird ein Scheibenläufer drehfest und formschlüssig von der Welle in Drehrichtung um die Drehachse rotierend getragen, was bewirkt, daß der geometrisch um den Versatz e verschobene Scheibenläufer mit seinen seitlichen Käfigumfangsflächen eine permanent variable sichelförmige Radialbewegung in die axial wirkenden planseitigen Statormagnetfelder hinein ausführt. Die Bestromung der axialwirkenden E-Magnete in der planseitigen Statorinnenseite folgt dem umlaufenden Drehfeld, bildet ein verstärktes Reluktanzmoment und bewirkt, dass es den Käfigscheibenläufer in Drehrichtung hinterherzieht.Based on the above information builds on this additional invention and now has in the embodiments 1 and 2 by the features of claims 1-7 a reluctance-disc rotor machine, hereinafter called RSM in a one-piece housing, which is closed with a cover spatially bounded, but can also be designed in several parts and with a shaft which protrudes axially with its axis of rotation exactly centered in the housing interior. Within the housing, a pancake rotatably and positively supported by the shaft in the rotational direction about the rotation axis, which causes the geometrically displaced by the offset e pancake with its lateral cage peripheral surfaces a permanently variable crescent-shaped radial movement in the axially acting plan-side stator magnetic fields inside performs. The energization of the axially acting E-magnets in the plane-side stator inside follows the rotating rotating field, forms an increased reluctance torque and causes it trailing the cage disc rotor in the direction of rotation.

Die mindestens sechs oder in grösserer Anzahl im Stator axial wirkenden Elektromagnete sind auf ihrem Teilkreisumfang ringförmig verteilt, planseitig eben in der Statorgehäuseinnenwand versenkt und stationär feststehend positioniert.The at least six electromagnets, which act axially in a larger number in the stator, are distributed in a ring-shaped manner on their circumference of the circle, countersunk flat in the stator housing inner wall and stationarily stationary.

Diese Erfindung wird nachfolgend als Ausführungsbeispiele 1 und 2 noch näher erläutert und anhand von Zeichnungen dargestellt.This invention will be explained in more detail as exemplary embodiments 1 and 2 and illustrated with reference to drawings.

Es zeigenShow it

1 eine erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestellte RSM im Querschnitt mit Innenansicht entlang der Schnittlinie A-A und Darstellung des Käfigscheibenläufers als umlaufende geometrische Figur im Statorgehäuse. 1 an inventive schematically simplified RSM shown in cross section with an inside view along the section line AA and representation of the cage disc rotor as a circumferential geometric figure in the stator housing.

2 eine erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestellte RSM im Querschnitt mit Innenansicht entlang der Schnittlinie A-A und Darstellung des mit dem Drehfeld umlaufenden Weicheisenscheibenläufers als umlaufende geometrische Figur im Statorgehäuse mit aktiven und deaktiven Magnetfeldern. 2 an inventive schematically simplified RSM shown in cross section with an inside view along the section line AA and representation of rotating with the rotating field soft iron rotor as a rotating geometric figure in the stator with active and deactive magnetic fields.

3 eine erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestellte RSM im Querschnittt mit Sicht auf die planseitige Innenwand des Statorgehäuses mit den auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilten und axial versenkten Elektromagneten und die im Schnitt dargestellte um die Drehachse drehbar gelagerte Welle. 3 an inventively schematically simplified illustrated RSM in Querschnittt with a view of the plane-side inner wall of the stator housing with the evenly distributed on a pitch circle and axially recessed electromagnet and the rotatably mounted about the axis of rotation rotatably mounted shaft.

4 eine erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestellte RSM im Teilschnitt mit Abdeckung und Darstellung des Weicheisenscheibenläufers als umlaufende geometrische Figur im Statorgehäuse mit aktiven und deaktiven Magnetfeldern. 4 an inventive schematically simplified RSM shown in partial section with cover and representation of the soft iron rotor as a rotating geometric figure in the stator housing with active and non-magnetic fields.

5 eine erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestellte RSM-Seitenansicht im Teilschnitt als einfachwirkende Ausführung, mit nur einer Statorscheibe als Magnetträger, mit Abdeckung und Darstellung eines Käfigscheibenläufers im Seitenprofil. 5 an inventive schematically simplified illustrated RSM side view in partial section as a single-acting design, with only a stator as a magnetic carrier, with cover and representation of a cage disc rotor in the side profile.

5a ein erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestelltes RSM-Detail als vergrößerte Ansicht der minimalen Luftspaltdistanz zwischen der planseitigen Innenwand des Statorgehäuses und dem Käfigscheibenläufer. 5a an inventive schematically simplified RSM detail as an enlarged view of the minimum air gap distance between the plane-side inner wall of the stator housing and the Käfigscheibenlaufer.

6 eine erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestellte RSM-Seitenansicht im Vollschnitt entlang der Linie B-B als doppeltwirkende Ausführung mit zwei als Magnetträger gestaltete Statorscheiben und Sicht auf die axial gegenüberstehenden Elektromagnete mit gleichnamig aktivierten Magnetfeldern. 6 an inventive schematically simplified RSM side view in full section along the line BB as a double-acting design with two designed as a magnetic carrier stator and view of the axially opposed electromagnets with the same name activated magnetic fields.

7 eine erfindungsgemäß als Schema vereinfacht dargestellte RSM im Querschnitt mit Innenansicht entlang der Schnittlinie A-A mit Darstellung der Figur einer geometrischen zweifach Variante eines mit Versatz e verschoben dargestellten Käfigscheibenläufers. 7 an RSM according to the invention simplified as a schematic representation in cross section with an interior view along the section line AA with representation of the figure of a geometrical two-fold variant of a displaced with offset e cage rotor.

8 eine erfindungsgemäß als Schema vereinfacht dargestellte RSM im Querschnitt mit Innenansicht entlang der Schnittlinie A-A mit Darstellung der Figur einer geometrischen mehrfach Variante eines mit Versatz e verschoben dargestellten Weicheisenscheibenläufers. 8th an inventively simplified as a scheme RSM shown in cross section with an inside view along the section line AA with representation of the figure of a geometric multiple variant of a displaced with offset e soft iron rotor.

9 eine erfindungsgemäß als Schema vereinfacht dargestellte RSM im Querschnitt mit Innenansicht entlang der Schnittlinie A-A mit Darstellung der zunehmenden Radien und ihren permanent sichelförmig veränderlichen Radialabständen 124. 9 a simplified in accordance with the invention shown schematically RSM in cross section with an inside view along the section line AA showing the increasing radii and their permanent sickle-shaped variable radial distances 124 ,

10 ein erfindungsgemäß schematisch vereinfacht dargestellte geometrische Figur des Käfigscheibenläufers mit detaillierter Darstellung des integrierten Kurzschlusskäfigs. 10 a schematic simplified simplified illustration of the invention of the cage disc rotor with detailed representation of the integrated short-circuit cage.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels 1Description of the embodiment 1

In den 1, 5, 5a, 6, 7 und 10 ist die RSM mit integriertem Kurzschlusskäfig als Synchron- und Asynchronmaschine kombiniert und hat erfindungsgemäß die Vorteile, dass sie fertigungstechnisch einfach, kompakt und relativ kurz baut, eine erheblich reduzierte Beschleunigungsmasse des Läufers aufweist, selbstanlaufend im Asynchronmodus auch bei direktem Netzbetrieb anfährt, energieeffizient dann im Synchronmodus weiterläuft. Bei übersynchroner mechanischer Antriebsdrehzahl wird die RSM ohne Änderung an der Maschine zum Generator und gibt elektrische Leistung über den Ständer ans Netz ab. Der aufsteckbare Käfigscheibenläufer mit nicht erregten Polen sorgt für ein ausreichendes asynchrones Drehmoment, um in der Anlaufphase auch bei direktem Drehstromnetzanschluss sicher hochzulaufen. Die im planseitigen Ständer bestromten E-Magnete entwickeln ein synchron umlaufendes Reluktanzmoment, in das der Käfigscheibenläufer bei erreichen des Synchronlaufs einrastet und dann im Tritt synchron weiterläuft. Bei Überlastung im Synchronbetrieb fällt der Läufer außer Tritt und läuft asynchron weiter, bis er bei Entlastung sich wieder synchronisiert und synchron weiter umläuft. Die Läuferscheibe ist mit geringen Luftspaltdistanzen planseitig auf Abstand gehalten, umfangsmäßig um den Versatz e versetzt, aber mit der drehbar gelagerten Welle zentrisch drehfest und formschlüssig positioniert. Die verschobene halbkreisförmige Umfangsfläche des Käfigscheibenläufers bewegt sich lückenlos radial ohne die sonst entstehenden Eisenverluste permanent stufenlos glatt schließend mit sichelförmig veränderlichem Abstand und den minimalen Reluktanzen ohne Drehmomentwellen zu den jeweiligen Polzentren hin.In the 1 . 5 . 5a . 6 . 7 and 10 the RSM is integrated with integrated short-circuit cage as a synchronous and asynchronous machine and according to the invention has the advantages that it manufactures simple, compact and relatively short manufacturing technology, has a significantly reduced acceleration mass of the rotor, selbstanlaufend in asynchronous mode anfährt even with direct network operation, energy efficient then in synchronous mode continues. If the mechanical drive speed is over-synchronous, the RSM turns into a generator without changing the machine and transmits electrical power to the grid via the stator. The attachable cage disc rotor with non-energized poles ensures a sufficient asynchronous torque to run safely in the start-up phase, even with direct three-phase power supply. The electromagnets energized in the plane-side stator develop a synchronously circulating reluctance torque, in which the cage disc rotor engages when synchronous operation is reached and then continues synchronously in step. In case of overload in synchronous operation, the runner falls out of step and continues to run asynchronously, until it synchronizes again on unloading and continues to rotate synchronously. The rotor disc is kept at a distance from the plane side with small air gap distances, circumferentially offset by the offset e, but centrally rotatably and positively positioned with the rotatably mounted shaft. The displaced semicircular peripheral surface of the cage disc rotor moves completely radially without the otherwise resulting iron losses permanently smoothly smoothly closing with sickle-shaped variable distance and the minimum reluctances without torque waves to the respective Polzentren out.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels 2Description of the embodiment 2

In den 2, 4, 8 und 9 ist die RSM mit einem Weicheisenscheibenläufer 131 gestaltet, der die RSM als geschaltete Reluktanzmaschine darstellt. Das Drehmoment wird über die gegeneinander um den Versatz e versetzt zunehmenden Außenradien des Scheibenläufers zu den planseitig axial wirkenden Magnetfeldern der E-Magnete hin lückenlos erreicht, wenn die E-Magnete, die jeweils im günstigsten Drehwinkel stehen wirksam ein,- oder abgeschaltet werden. Die bestromten Magnete ziehen permanent umlaufend die lückenlosen Minimalreluktanzen der Weicheisenläuferscheibe an, während jeweils die E-Magnete, die kurz vor der vollständigen Reluktanzsättigung seitlich am Scheibenläufer stehen, umlaufend abgeschaltet werden und den Scheibenläufer in diesen Bereichen magnetisch loslassen. Diese Art Anwendung wird in der Regel mit Rotorlagegebern oder entsprechend geeigneten Frequenzumrichtern geschaltet.In the 2 . 4 . 8th and 9 is the RSM with a soft iron disc rotor 131 designed to represent the RSM as a switched reluctance machine. The torque is achieved via the mutually offset by the offset e increasing outer radii of the disc rotor to the axially axial magnetic fields of the E-magnets towards back, when the E-magnets, which are each in the most favorable rotation angle effective on - or be switched off. The energized magnets permanently attract the gap-free minimal reluctances of the soft iron rotor disk, while in each case the E magnets, which are located shortly before complete reluctance saturation at the side of the disk rotor, are turned off circumferentially and magnetically let go of the disk rotor in these areas. This type of application is usually switched with rotor encoders or suitable frequency converters.

Auf die genannten Angaben in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 durch die Merkmale der Ansprüche 1–7 weist diese Reluktanz-Scheibenläufermaschine, ein einteiliges Statorgehäuse 100 aus, das mit einer Abdeckung 110 räumlich umgrenzt geschlossen ist, aber auch mehrteilig ausgebildet sein kann und mit einer Welle 111, die axial mit ihrer Drehachse 114 exakt mittig in den Gehäuseinnenraum hineinragt. Innerhalb des Statorgehäuses 100 wird ein Scheibenläufer 115 oder 131 drehfest und formschlüssig 116 von der Welle 111 in Drehrichtung 128 um die Drehachse 114 rotierend getragen, was bewirkt, daß der geometrisch um den Versatz e verschobene Scheibenläufer 115 oder 131 mit seinen verschobenen Außenradien 118, 119 eine permanent variable sichelförmige Radialbewegung 124 in die axial wirkenden planseitigen Statormagnetfelder 108 hinein ausführt. Die Scheibenläufer 115, 131 sind geometrisch so geformt, dass sie bei Bestromung der axialwirkenden E-Magnete 112 in der planseitigen Statorinnenseite 100 umlaufend ein verstärktes Reluktanzmoment bilden und die Scheibenläufer 115, 131 in Drehrichtung 128 zur Rotation bewegen.To the above information in the embodiments 1 and 2 by the features of claims 1-7, this reluctance disc rotor machine, a one-piece stator housing 100 out, that with a cover 110 is spatially delimited closed, but can also be formed in several parts and with a wave 111 that is axial with its axis of rotation 114 protrudes exactly in the center of the housing interior. Inside the stator housing 100 becomes a pancake 115 or 131 non-rotatable and form-fitting 116 from the wave 111 in the direction of rotation 128 around the axis of rotation 114 rotatably supported, which causes the geometrically displaced by the offset e pancake 115 or 131 with its shifted outer radii 118 . 119 a permanently variable crescent-shaped radial movement 124 in the axially acting plan-side stator magnetic fields 108 into it. The pancake 115 . 131 are geometrically shaped so that they energize the axial-acting E-magnets 112 in the plan side stator inside 100 circumferentially form an increased reluctance torque and the pancake 115 . 131 in the direction of rotation 128 move to rotation.

Die mindestens sechs oder in grösserer Anzahl im Stator 100 axial wirkenden Elektromagnete 112 sind auf ihrem Teilkreisumfang 121 ringförmig verteilt, planseitig eben in der Innenwand 117 versenkt und stationär feststehend positioniert, als Synchron- und Asynchronmaschine kombiniert. Der aufsteckbare Käfigscheibenläufer 115 sorgt für ein ausreichend asynchrones Drehmoment in der Hochlaufphase um auch bei direktem Drehstromnetzanschluss sicher hochzulaufen. Die in der planseitigen Innenwand 117 kreisförmig platzierten und bestromten E-Magnete 112 entwickeln ein synchron umlaufendes Reluktanzmoment, in das der Käfigscheibenläufer 115 bei erreichen des Synchronlaufs einrastet und im Tritt weiterläuft, bei Überlastung jedoch außer Tritt fällt, aber asynchron weiterläuft, bis er bei Entlastung wieder Tritt fasst und synchron weiterläuft.The at least six or more in the stator 100 axially acting electromagnets 112 are on their circle circumference 121 distributed annularly, flat in the inner wall 117 sunk and stationary stationary positioned, combined as synchronous and asynchronous machine. The attachable cage disc rotor 115 ensures sufficient asynchronous torque in the run-up phase to safely run up even with direct three-phase mains connection. The in the plan-side inner wall 117 circular placed and energized E-magnets 112 develop a synchronously circulating Reluktanzmoment, in which the cage disc rotor 115 When synchronous operation is reached, it locks into place and continues to run while in the event of an overload, but stops asynchronously, but continues to run asynchronously until it regains its grip when it is unloaded and continues to run synchronously.

Die Läuferscheiben 115, 131 sind mit geringen Luftspaltdistanzen 122 planseitig auf Abstand gehalten, umfangsmäßig um den Versatz e versetzt, aber mit der drehbar gelagerten Welle 111 um die Drehachse 114 formschlüssig 116 positioniert. Die um den Versatz e verschobenen halbkreisförmigen Umfangsflächen 118, 119 des Weicheisenscheibenläufers 131 bewegen sich lückenlos radial, mit permanent schließendem sichelförmigen Radialabstand 124 mit minimalen Reluktanzen stufenlos glatt, ohne nennenswerte Drehmomentwellen zu den jeweiligen Polzentren 103 hin, wodurch sich die Anwendungsmöglichkeiten als geschaltete Reluktanzmaschine ergeben. Das Drehmoment wird über die gegeneinander um den Versatz e versetzt zunehmenden Außenradien 118, 119 des Weicheisenscheibenläufers 131 zu den planseitig geschalteten Magnetfeldern 108, 109 der E-Magnete 112 erreicht, wenn die E-Magnete 112, die jeweils im günstigsten Drehwinkel stehen wirksam eingeschaltet 108 oder abgeschaltet 109 werden. Die bestromten Magnete 108 ziehen permanent umlaufend die lückenlosen Minimalreluktanzen der Weicheisenläuferscheibe 131 an, während jeweils die E-Magnete 109, die kurz vor oder in der vollständigen Läufersättigung stehen umlaufend abgeschaltet und somit den Weicheisenscheibenläufer 131 in diesen Bereichen magnetisch loslassen. Diese Art Anwendung wird in der Regel mit Rotorlagegebern oder entsprechend geeigneten Frequenzumrichtern geschaltet. Je nach Bedarf kann die RSM als einfach wirkende Maschine mit nur einer planseitigen Innenwand 117 als Statorspulenträger 100, oder mit beidseitig wirkenden Statorspulenträger 130 mit gleichnamig axial gegenüberliegenden Magnetpolen bestückt werden.The runners 115 . 131 are with small air gap distances 122 spaced on the plan, circumferentially offset by the offset e, but with the rotatably mounted shaft 111 around the axis of rotation 114 form-fitting 116 positioned. The offset by the offset e semicircular peripheral surfaces 118 . 119 of soft iron disc rotor 131 move without gaps radially, with permanently closing crescent-shaped radial distance 124 with minimal reluctances continuously smooth, without significant torque waves to the respective pole centers 103 resulting in the applications as a switched reluctance machine. The torque is transmitted via the outer radii which are offset relative to one another by the offset e 118 . 119 of soft iron disc rotor 131 to the planets switched magnetic fields 108 . 109 the E-magnets 112 achieved when the e-magnets 112 , which are each turned on in the most favorable angle of rotation effectively 108 or shut off 109 become. The energized magnets 108 The gapless minimum reluctances of the soft iron runner disc are permanently circulating around 131 while, respectively, the e-magnets 109 , which are shortly before or in full runner saturation turned off all round and thus the soft iron disc rotor 131 let go magnetically in these areas. This type of application is usually switched with rotor encoders or suitable frequency converters. Depending on requirements, the RSM can be used as a single-acting machine with just one inside wall on the plan 117 as Statorspulenträger 100 , or with double-acting stator coil carrier 130 be equipped with the same name axially opposite magnetic poles.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Statorgehäusestator
103103: PolzentrumPolzentrum
107107: KurzschlußkäfigSquirrel cage
108108: aktiviertes Magnetfeldactivated magnetic field
109109: deaktiviertes Magnetfelddeactivated magnetic field
110110: Abdeckungcover
111111: Wellewave
112112: Elektromagnetelectromagnet
113113: umlaufendes Drehfeldrotating rotating field
114114: Drehachseaxis of rotation
115115: KäfigscheibenläuferCage pancake
116116: formschlüssige Verbindungpositive-locking connection
117117: planseitige Innenwandinterior side wall
118118: geometrischer Außenradiusgeometric outer radius
119119: geometrischer Außenradiusgeometric outer radius
121121: Teilkreispitch circle
122122: minimale Luftspaltdistanzminimum air gap distance
124124: sichelförmiger RadialabstandCrescent-shaped radial distance
ee: Versatzoffset
128128: Drehrichtungdirection of rotation
129129: seitliche Umfangsflächelateral peripheral surface
130130: beidseitig wirkende Statorscheibendouble-acting stator discs
131131: WeicheisenscheibenläuferSoft iron disc rotor

Claims

Reluctance pancake machine hereafter called RSM, which is equipped with an inner circumference modified modified Cäfigscheibenläufer ( 115 ), characterized in that it is provided with a one-piece stator housing ( 100 ) with a cover ( 110 ) spatially delimited closed is also formed of several parts and with a rotatably mounted shaft ( 111 ), which are axial with their axis of rotation ( 114 ) exactly in the center of the stator housing ( 100 protruding inside the housing a cage disc rotor ( 115 ) non-rotatable and form-fitting ( 116 ) in the direction of rotation ( 128 ) with the rotating rotating field ( 113 ) about the axis of rotation ( 114 ) carries, on the plan side with small air gap distances ( 122 ) is maintained at a distance, which causes the cage disc rotor displaced by the offset (e) ( 115 ) with integrated short-circuit cage ( 107 ) an unexcited, sickle-shaped radial movement with permanently variable radial distance ( 124 ) in the axially acting plan-side stator magnetic fields ( 108 ), the cage disc rotor ( 115 ) is geometrically shaped so that when energizing the axially acting E-magnets ( 112 ) in the plan-side inside ( 117 ) the rotating rotating field ( 113 ) forms an amplified reluctance moment and the cage disc rotor ( 115 ) in the direction of rotation ( 128 Magnetic pulls behind, where the at least six or more in the stator housing ( 100 ) axially acting E-magnets ( 112 ) on its circumference ( 121 ) distributed annularly, in the plan-side inside ( 117 ) and fixed stationary stationary, the RSM is combined as a synchronous and asynchronous machine, in which the attachable cage disc rotor ( 115 ) ensures a sufficient asynchronous torque in the run-up phase, in order to safely run up even with direct three-phase mains operation, the energized E-magnets ( 112 ) thereby form a synchronously circulating reluctance torque, in which the cage disc rotor ( 115 ) locks when synchronous operation is reached and then continues to run synchronously.

Reluctance pancake machine switched, characterized in that the offset by the offset (e) semicircular outer radii ( 118 . 119 ) of the soft iron disc rotor ( 131 ) move radially without gaps, with permanently closing crescent-shaped radial distance ( 124 ) with the minimal reluctances steplessly smooth, without torque waves to the respective pole centers ( 103 ), the application as a switched reluctance machine results, the torque over the reluctances of the soft iron rotor ( 131 ) to the circulating magnetic fields ( 108 . 109 ) is reached when the E-magnets ( 112 ) switched on in the most favorable angle of rotation ( 108 ) or switched off ( 109 ), which are turned on powered E-magnets ( 108 ) gapless, permanently circulating the minimum reluctances of the soft iron disc ( 131 ) in the direction of rotation ( 128 ), while at the same time the E-magnets, which are shortly before or in full runner saturation are switched off all around and the soft iron disc rotor ( 131 ) Let go magnetically in these areas, are usually switched with rotor encoders or appropriate frequency inverters.

RSM according to claim 1 and 2, characterized in that, depending on requirements, the RSM both as a single-acting machine with only one planet-side Statorträgerscheibe ( 100 ), as well as acting on both sides with poles of the same name in the stator carriers ( 130 ), or can be configured as a multi-disc machine.

RSM according to claim 1 to 3, characterized in that the geometric shape of disc rotors ( 115 . 131 ) at least one double ( 118 . 119 ) or multiple variant around the offset (e) as shifted composite part circle objects the pancake ( 115 . 131 ) form.

RSM according to claim 1 to 4, characterized in that by the geometrically wing-like design of the pancake ( 115 . 131 ) gives an advantageous internal air cooling in the operating state.

RSM according to claim 1 to 5, characterized in that by this kit-like structure, the number of pancake ( 115 . 131 ), which can also be variably modeled in length and diameter, can be reversed by mirroring the pancake ( 115 . 131 ) according to their application dextrorotatory, counterclockwise or clockwise and counterclockwise on the shaft ( 111 ) can be variably attached.

RSM according to claim 1 to 6, characterized in that the air gap distances ( 122 ), the offset (e) and the geometric radii ( 118 . 119 ) are to be adapted to the respective effective magnetic field effects.