DE102014215760A1 - reluctance motor - Google Patents

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Roland Lorz
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reluktanzmotor mit einem Stator, der ein Statorjoch mit einer Statorwicklung umfasst, und mit einem innerhalb des Stators angeordneten Reluktanzrotor. Erfindungsgemäß weist der Reluktanzrotor (1; 2; 3) an wenigstens einem axialen Ende wenigstens einen geschlossenen Tragring (11, 12; 21, 22; 31, 32) auf, der axial außerhalb des Stators angeordnet ist, wobei wenigstens ein geschlossener Tragring (11, 12; 21, 22; 31, 32) mit einer vorgebbaren Anzahl von kreissegmentförmig ausgebildeten Rotorpolen (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) derart formschlüssig verbunden ist, dass die Rotorpole (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) unter Bildung von jeweils einem Rotorfenster (15, 16; 25, 26; 37, 38, 39, 40) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Ein derartiger Reluktanzmotor weist bei unverändert guten Reluktanzeigenschaften einen konstruktiv einfachen Aufbau auf und benötigt einen deutlich geringeren radialen Bauraum.The invention relates to a reluctance motor with a stator which comprises a stator yoke with a stator winding, and with a reluctance rotor arranged inside the stator. According to the invention, the reluctance rotor (1, 2, 3) has at least one closed support ring (11, 12, 21, 22, 31, 32) at at least one axial end, which is arranged axially outside the stator, wherein at least one closed support ring (11 , 12, 21, 22, 31, 32) is positively connected to a predeterminable number of rotor poles (13, 14, 23, 24, 33, 34, 35, 36) in such a way that the rotor poles (13, 14, 23 , 24; 33, 34, 35, 36) are arranged so as to be spaced apart from one another in the circumferential direction by forming in each case one rotor window (15, 16; 25, 26; 37, 38, 39, 40). Such a reluctance motor has a structurally simple construction with unchanged good reluctance and requires a much smaller radial space.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reluktanzmotor. The invention relates to a reluctance motor.

Ein derartiger Reluktanzmotor sowie ein damit ausgestatteter Röntgenstrahler sind z.B. in der DE 10 2011 083 495 B3 beschrieben. Such a reluctance motor and an X-ray source equipped therewith are eg in the DE 10 2011 083 495 B3 described.

Der bekannte Röntgenstrahler umfasst ein Strahlergehäuse, in dem eine Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse sowie ein Reluktanzmotor angeordnet sind. Im Vakuumgehäuse ist eine Drehanode drehbar gelagert, die im Betrieb von dem Reluktanzmotor angetrieben wird. Der Reluktanzmotor umfasst einen innerhalb der Röntgenröhre angeordneten Reluktanzrotor und einen außerhalb der Röntgenröhre angeordneten Stator. The known X-ray source comprises a radiator housing, in which an X-ray tube with a vacuum housing and a reluctance motor are arranged. In the vacuum housing, a rotary anode is rotatably mounted, which is driven in operation by the reluctance motor. The reluctance motor includes a reluctance rotor disposed within the x-ray tube and a stator disposed outside the x-ray tube.

Um eine Reluktanzstruktur zu erzeugen, werden bei dem aus der DE 10 2011 083 495 B3 bekannten Reluktanzmotor zweidimensionale Zahnstrukturen in einer radialen Schnittebene verwendet. Der maßgebliche magnetische Fluss verläuft damit im Wesentlichen immer in der radialen Schnittebene mit den ebenen Polarkoordinaten r und φ. To produce a reluctance structure, in which from the DE 10 2011 083 495 B3 known reluctance motor used two-dimensional tooth structures in a radial sectional plane. The relevant magnetic flux thus essentially always runs in the radial section plane with the plane polar coordinates r and φ.

Bei Verwendung einer derartigen Struktur wird wegen des großen magnetischen Luftspalts, der insbesondere bei Röntgenstrahlern vorhanden ist, ein relativ großer radialer Bauraum benötigt, um eine möglichst große Differenz der magnetischen Reluktanzen des Reluktanzrotors zu erreichen. Eine große Differenz der magnetischen Reluktanzen im Reluktanzmotor ist erforderlich, um bei gleichem Strom ein entsprechend hohes Drehmoment und damit einen entsprechend hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Der lediglich für die Effizienz des Reluktanzmotors notwendige relativ große Bauraum ist bei Röntgenstrahlern, für die eine möglichst kompakte Bauweise angestrebt wird, jedoch nachteilig. When using such a structure, a relatively large radial space is required because of the large magnetic air gap, which is particularly present in X-ray sources, in order to achieve the largest possible difference in the magnetic reluctance of the reluctance rotor. A large difference in the magnetic reluctances in the reluctance motor is required in order to achieve a correspondingly high torque and thus a correspondingly high efficiency at the same current. However, the relatively large installation space required only for the efficiency of the reluctance motor is disadvantageous in the case of X-ray sources, for which the most compact design possible is sought.

Der zur Verfügung stehende radiale Bauraum wird bei Drehanoden-Röntgenstrahlern zusätzlich dadurch reduziert, dass im Innenbereich des Reluktanzrotors eine entsprechende Lagerung und gegebenenfalls eine entsprechende Kühlmittelzuführung angeordnet sind. The available radial space is additionally reduced in rotary anode X-ray emitters in that a corresponding storage and optionally a corresponding coolant supply are arranged in the interior of the reluctance rotor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reluktanzmotor zu schaffen, der bei unverändert guten Reluktanzeigenschaften einen konstruktiv einfachen Aufbau aufweist und einen deutlich geringeren radialen Bauraum benötigt. Object of the present invention is to provide a reluctance motor, which has a structurally simple structure with unchanged good reluctance and requires a much smaller radial space.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Reluktanzmotor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Reluktanzmotors sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen. The object is achieved by a reluctance motor according to claim 1. Advantageous embodiments of the reluctance motor are each the subject of further claims.

Der Reluktanzmotor nach Anspruch 1 umfasst einen Stator mit einem Statorjoch und einer Statorwicklung sowie einen innerhalb des Stators angeordneten Reluktanzrotor. Erfindungsgemäß weist der Reluktanzrotor an wenigstens einem axialen Ende wenigstens einen geschlossenen Tragring auf, der axial außerhalb des Statorjochs angeordnet ist, wobei wenigstens ein geschlossener Tragring mit einer vorgebbaren Anzahl von kreissegmentförmig ausgebildeten Rotorpolen derart formschlüssig verbunden ist, dass die Rotorpole unter Bildung von jeweils einem Rotorfenster in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. The reluctance motor according to claim 1 comprises a stator having a stator yoke and a stator winding, and a reluctance rotor disposed inside the stator. According to the invention, the reluctance rotor has at least one axial end at least one closed support ring which is arranged axially outside of the stator yoke, wherein at least one closed support ring is positively connected to a predeterminable number of rotor segments of circular segment shape such that the rotor poles form a rotor window Are arranged spaced apart in the circumferential direction.

Durch den Aufbau des Reluktanzrotors aus magnetischen Rotorpolen und aus Rotorfenstern ergeben sich bei dem Reluktanzmotor gemäß Anspruch 1 zum einen ein geringer magnetischer Widerstand (Reluktanz) in Richtung der magnetischen Rotorpole und ein hoher magnetischer Widerstand in Richtung der Rotorfenster. By the construction of the reluctance rotor of magnetic rotor poles and rotor windows resulting in the reluctance motor according to claim 1 on the one hand, a low magnetic resistance (reluctance) in the direction of the magnetic rotor poles and a high magnetic resistance in the direction of the rotor window.

Der Unterschied der magnetischen Widerstände in Richtung der Rotorpole und in Richtung der Rotorfenster ist ein Maß für das zu erreichende Drehmoment des Reluktanzmotors. The difference of the magnetic resistances in the direction of the rotor poles and in the direction of the rotor windows is a measure of the torque to be achieved by the reluctance motor.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der magnetische Fluss im Reluktanzmotor vom Statorjoch über den magnetischen Luftspalt in den Rotorpol geführt und von dort aus über wenigstens einen geschlossenen Tragring auf den nächsten Rotorpol geführt. Von diesem Rotorpol wird der magnetische Fluss über den magnetischen Luftspalt auf das Statorjoch zurückgeführt, wodurch sich der magnetische Fluss wieder schließt (magnetische Rückführung). Da der Tragring sich axial außerhalb des Statorjochs befindet, kann nur ein geringer Anteil des Hauptflusses direkt vom Stator auf den Tragering übergehen. In the solution according to the invention, the magnetic flux in the reluctance motor is conducted from the stator yoke via the magnetic air gap into the rotor pole and from there via at least one closed support ring to the next rotor pole. From this rotor pole, the magnetic flux is returned to the stator yoke via the magnetic air gap, whereby the magnetic flux closes again (magnetic feedback). Since the support ring is located axially outside the Statorjochs, only a small portion of the main flow can pass directly from the stator to the support ring.

Dadurch, dass die Rotorpole bei dem Reluktanzmotor nach Anspruch 1 erfindungsgemäß über wenigstens einen geschlossenen Tragring verbunden sind, ergibt sich – unabhängig von der Polzahl des Reluktanzrotors – jeweils ein dreidimensionaler magnetischer Fluss im Reluktanzrotor mit den räumlichen Polarkoordinaten r, φ und z. Im Gegensatz dazu verläuft bei dem Reluktanzmotor gemäß der DE 10 2011 083 495 B3 der maßgebliche magnetische Fluss im Wesentlichen immer zweidimensional in der radialen Schnittebene mit den ebenen Polarkoordinaten r und φ. The fact that the rotor poles are connected in the reluctance motor according to claim 1 according to the invention via at least one closed support ring, resulting - regardless of the number of poles of the reluctance - each have a three-dimensional magnetic flux in the reluctance rotor with the spatial polar coordinates r, φ and z. In contrast, in the reluctance motor according to the DE 10 2011 083 495 B3 the relevant magnetic flux is essentially always two-dimensional in the radial section plane with the plane polar coordinates r and φ.

Bei dem Reluktanzmotor gemäß Anspruch 1 ist der benötigte radiale Bauraum wesentlich kleiner, so dass der Innenraum des Reluktanzrotors für weitere funktionale Bauteile, z.B. Flüssigmetall-Gleitlager mit zugehöriger Kühlung, verfügbar ist. Ein mit einem derartigen Reluktanzmotor ausgestatteter Röntgenstrahler kann damit entsprechend kompakter ausgeführt werden. In the reluctance motor according to claim 1, the required radial space is substantially smaller, so that the interior of the reluctance rotor for other functional components, such as liquid metal bearings with associated cooling, is available. An equipped with such a reluctance motor X-ray source can thus be made correspondingly more compact.

Der erfindungsgemäße Reluktanzmotor ist sowohl mit einer geradzahligen als auch mit einer ungeradzahligen Polzahl realisierbar. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Reluktanzmotors weist Reluktanzrotor gegenüberliegend angeordnete Rotorpole auf (Anspruch 2). Ein derartig ausgestalteter Reluktanzmotor weist eine geradzahlige Polzahl auf (synchroner Reluktanzmotor). The reluctance motor according to the invention can be realized with both an even and an odd number of poles. According to a preferred embodiment of the reluctance motor has reluctance rotor oppositely arranged rotor poles on (claim 2). Such a reluctance motor has an even number of poles (synchronous reluctance motor).

Erfindungsgemäß ist ein einziger geschlossener Tragring für eine Halterung der Rotorpole ausreichend. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Reluktanzmotors weist der Reluktanzrotor an beiden axialen Enden jeweils wenigstens einen geschlossenen Tragring auf (Anspruch 3). Der Reluktanzrotor umfasst also zumindest zwei geschlossene Tragringe. Bei dieser Ausgestaltung kann der Reluktanzrotor in vorteilhafter Weise aus einem einzigen Material hergestellt werden (Anspruch 6). Aufwendige Verbindungstechnologien entfallen damit, so dass der Herstellprozess für einen derartigen Reluktanzrotor stark vereinfacht wird, wodurch sich auch eine entsprechende Vereinfachung bei der Fertigung des Reluktanzmotors ergibt. According to the invention, a single closed support ring is sufficient for holding the rotor poles. According to a preferred embodiment of the reluctance motor, the reluctance rotor at both axial ends in each case at least one closed support ring (claim 3). The reluctance rotor thus comprises at least two closed support rings. In this embodiment, the reluctance rotor can advantageously be made of a single material (claim 6). Elaborate connection technologies are eliminated so that the manufacturing process for such a reluctance rotor is greatly simplified, which also results in a corresponding simplification in the manufacture of the reluctance motor.

Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall umfasst der Reluktanzmotor einen zweipoligen Reluktanzrotor (Anspruch 4) oder einen vierpoligen Reluktanzrotor (Anspruch 5). Ein zweipoliger Reluktanzrotor umfasst zwei Rotorpole und zwei Rotorfenster, wohingegen ein vierpoliger Reluktanzrotor vier Rotorpole und vier Rotorfenster umfasst. Im Rahmen der Erfindung sind auch Reluktanzrotoren mit einer anderen Anzahl an Rotorpolen, insbesondere auch mit einer ungeradzahligen Polzahl, realisierbar. Depending on the particular application, the reluctance motor comprises a two-pole reluctance rotor (claim 4) or a four-pole reluctance rotor (claim 5). A two-pole reluctance rotor comprises two rotor poles and two rotor windows, whereas a four-pole reluctance rotor comprises four rotor poles and four rotor windows. Reluctance rotors with a different number of rotor poles, in particular with an odd number of poles, can also be realized within the scope of the invention.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Reluktanzmotors weisen die Rotorfenster eine relative Permeabilität auf, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität der Rotorpole beträgt (Anspruch 7). Die relative Permeabilität µr, die auch als Permeabilitätszahl bezeichnet wird, ist eine dimensionslose Größe und bezeichnet das Verhältnis der absoluten Permeabilität µabs zur magnetischen Feldkonstante µ0, die der Permeabilität im Vakuum entspricht. In a further preferred embodiment of the reluctance motor, the rotor windows have a relative permeability which is at most about 10% of the relative permeability of the rotor poles (claim 7). The relative permeability μ r , which is also referred to as the permeability number, is a dimensionless variable and denotes the ratio of the absolute permeability μ abs to the magnetic field constant μ 0 , which corresponds to the permeability in the vacuum.

Um unterschiedliche magnetische Widerstände zwischen der Richtung der magnetischen Rotorpole und den Rotorfenstern zu erreichen gibt es prinzipiell drei verschiedene Möglichkeiten, die jeweils für bestimmte Anwendungsfälle bzw. Einsatzgebiete vorteilhaft sind. In order to achieve different magnetic resistances between the direction of the magnetic rotor poles and the rotor windows, there are in principle three different possibilities, which are advantageous in each case for certain applications or fields of use.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Rotorfenster jeweils durch eine Aussparung im Reluktanzrotor gebildet (Anspruch 8). Die relative Permeabilität µr der Rotorfenster entspricht dann der relativen Permeabilität der Umgebung, z.B. µr = 1 für Luft/Vakuum. According to an advantageous embodiment, the rotor windows are each formed by a recess in the reluctance rotor (claim 8). The relative permeability μ r of the rotor window then corresponds to the relative permeability of the environment, eg μ r = 1 for air / vacuum.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Rotorfenster im Reluktanzrotor jeweils eine Dicke auf, die maximal ca. 10 % der Dicke der Rotorpole beträgt (Anspruch 9). In a further preferred embodiment, the rotor windows in the reluctance rotor each have a thickness which is at most about 10% of the thickness of the rotor poles (claim 9).

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorfenster jeweils durch ein Material gebildet sind, das eine relative Permeabilität besitzt, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität des Materials der Rotorpole beträgt (Anspruch 10). A likewise advantageous embodiment is characterized in that the rotor windows are each formed by a material having a relative permeability which is at most about 10% of the relative permeability of the material of the rotor poles (claim 10).

Der erfindungsgemäße Reluktanzmotor sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen sind beispielsweise bei einem Röntgenstrahler zum Antrieb einer Drehanode geeignet. The reluctance motor according to the invention and its advantageous embodiments are suitable, for example, in an X-ray source for driving a rotary anode.

Ein derartiger Röntgenstrahler weist ein Strahlergehäuse auf, in dem eine Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse sowie ein Reluktanzmotor angeordnet sind, wobei in dem Vakuumgehäuse eine Drehanode drehbar gelagert ist, die von dem Reluktanzmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 antreibbar ist, und der Reluktanzmotor einen innerhalb der Röntgenröhre angeordneten Reluktanzrotor und einen außerhalb der Röntgenröhre angeordneten Stator umfasst (Anspruch 11). Ein derartiger Röntgenstrahler weist einen konstruktiv einfachen Aufbau auf und benötigt einen deutlich geringeren radialen Bauraum. Such an X-ray source has a radiator housing in which an X-ray tube with a vacuum housing and a reluctance motor are arranged, wherein in the vacuum housing, a rotary anode is rotatably mounted, which is driven by the reluctance motor according to one of claims 1 to 10, and the reluctance motor within a The X-ray tube arranged reluctance and arranged outside the X-ray tube stator comprises (claim 11). Such an X-ray source has a structurally simple construction and requires a significantly smaller radial space.

Bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Reluktanzmotors in einem Röntgenstrahler betragen die Permeabilitätszahlen für die Rotorfenster z.B. etwa µr = 10, wohingegen die Permeabilitätszahlen für die Rotorpole beispielsweise etwa µr = 100 bis µr = 20.000 betragen. When using the reluctance motor according to the invention in an X-ray source, the permeability numbers for the rotor windows are for example approximately μ r = 10, whereas the permeability numbers for the rotor poles are for example approximately μ r = 100 to μ r = 20,000.

Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Reluktanzmotor beispielsweise auch als Antrieb in Textilmaschinen zum synchronen Abspulen von Garn, als Elektroantrieb für Hybrid-Kraftfahrzeuge und als Antriebsmotor in größeren Haushaltsgeräten (Antriebsmotoren für Laugenpumpen in Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen) sehr gut geeignet. Auch bei anderen Anwendungen, die einen großen magnetischen Luftspalt erfordern, ist die erfindungsgemäße Lösung problemlos realisierbar. In addition, the reluctance motor according to the invention, for example, as a drive in textile machines for synchronous unwinding of yarn, as an electric drive for hybrid vehicles and as a drive motor in larger household appliances (drive motors for liquor pumps in washing machines and dishwashers) very well suited. Also in other applications that require a large magnetic air gap, the solution according to the invention is easily implemented.

Der erfindungsgemäße Reluktanzmotor ist somit bei einer Vielzahl von Anwendungen als Antriebsmotor einsetzbar. Darüber hinaus kann der Reluktanzmotor nach Anspruch 1 auch alternativ oder zusätzlich im Generatorbetrieb eingesetzt werden (Reluktanzmaschine). The reluctance motor according to the invention can thus be used as a drive motor in a large number of applications. In addition, the reluctance motor according to claim 1 can also be used alternatively or additionally in the generator mode (reluctance machine).

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung drei schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele von Reluktanzrotoren für einen Reluktanzmotor gemäß der Erfindung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen, jeweils in perspektivischer Ansicht: Hereinafter, three schematically illustrated embodiments of reluctance rotors for a reluctance motor according to the invention are explained in more detail with reference to the drawing, but without being limited thereto. They show, in each case in perspective view:

1 eine erste Ausführungsform eines Reluktanzrotors, 1 a first embodiment of a reluctance rotor,

2 eine zweite Ausführungsform eines Reluktanzrotors und 2 a second embodiment of a reluctance rotor and

3 eine dritte Ausführungsform eines Reluktanzrotors. 3 a third embodiment of a reluctance rotor.

In 1 bis 3 ist jeweils ein Reluktanzrotor 1 bzw. 2 bzw. 3 eines Reluktanzmotors dargestellt, der Teil eines Röntgenstrahlers ist. Der Reluktanzmotor dient beispielsweise zum Antrieb einer Drehanode, die in einem Vakuumgehäuse einer Röntgenröhre drehbar gelagert ist. Der Reluktanzmotor umfasst in diesem Fall neben dem Reluktanzrotor 1 bzw. 2 bzw. 3, der innerhalb der Röntgenröhre angeordnet ist, jeweils noch einen außerhalb der Röntgenröhre angeordneten Stator. In 1 to 3 is in each case a reluctance rotor 1 respectively. 2 respectively. 3 a reluctance motor, which is part of an X-ray source. The reluctance motor serves, for example, to drive a rotary anode, which is rotatably mounted in a vacuum housing of an x-ray tube. The reluctance motor in this case comprises adjacent to the reluctance rotor 1 respectively. 2 respectively. 3 , which is disposed within the X-ray tube, each still one outside the X-ray tube arranged stator.

Der in 1 dargestellte Reluktanzrotor 1 weist an beiden axialen Enden jeweils einen geschlossenen Tragring 11 bzw. 12 auf. The in 1 illustrated reluctance rotor 1 has at both axial ends in each case a closed support ring 11 respectively. 12 on.

Auf den geschlossenen Tragringen 11 und 12 sind zwei kreissegmentförmig ausgebildete Rotorpole 13 und 14 aufgesetzt und mit diesen formschlüssig verbunden. Die Rotorpole 13 und 14 sind hierbei gegenüberliegend und unter Bildung von jeweils einem Rotorfenster 15 bzw. 16 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Bei dem Reluktanzrotor 1 handelt es sich somit um einen zweipoligen Reluktanzrotor. On the closed carrying rings 11 and 12 are two circular segment-shaped rotor poles 13 and 14 fitted and connected with these form-fitting. The rotor poles 13 and 14 are here opposite each other and forming each a rotor window 15 respectively. 16 arranged spaced apart in the circumferential direction. In the reluctance rotor 1 it is thus a two-pole reluctance rotor.

Die Rotorfenster 15 und 16 bilden bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel also jeweils eine Aussparung im Reluktanzrotor 1 und weisen damit eine relative Permeabilität auf, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität der Rotorpole 13 und 14 beträgt. The rotor windows 15 and 16 form at the in 1 illustrated embodiment, in each case a recess in the reluctance rotor 1 and thus have a relative permeability, the maximum of about 10% of the relative permeability of the rotor poles 13 and 14 is.

Die Rotorpole 13 und 14 können aus demselben Material wie die Tragringe 11 und 12 hergestellt sein. Für bestimmte Anwendungsfälle bzw. Einsatzzwecke können jedoch auch unterschiedliche Materialien für die Tragringe 11 und 12 sowie für die Rotorpole 13 und 14 vorteilhaft sein. The rotor poles 13 and 14 can be made of the same material as the support rings 11 and 12 be prepared. For certain applications or purposes, however, also different materials for the support rings 11 and 12 as well as for the rotor poles 13 and 14 be beneficial.

Der in 2 dargestellte Reluktanzrotor 2 weist an beiden axialen Enden wiederum jeweils einen geschlossenen Tragring 21 bzw. 22 auf. The in 2 illustrated reluctance rotor 2 has in each case at both axial ends in each case a closed support ring 21 respectively. 22 on.

Die geschlossenen Tragringe 21 und 22 sind mit zwei kreissegmentförmig ausgebildeten Rotorpolen 23 und 24 formschlüssig verbunden, wobei die Rotorpole 23 und 24 zwischen den Tragringen 21 und 22 gehalten sind. Die Rotorpole 23 und 24 sind wiederum gegenüberliegend und unter Bildung von jeweils einem Rotorfenster 25 bzw. 26 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Bei dem Reluktanzrotor 2 handelt es sich somit ebenfalls um einen zweipoligen Reluktanzrotor. The closed bearing rings 21 and 22 are with two circular segment-shaped rotor poles 23 and 24 positively connected, wherein the rotor poles 23 and 24 between the carrying rings 21 and 22 are held. The rotor poles 23 and 24 are again opposite each other and each forming a rotor window 25 respectively. 26 arranged spaced apart in the circumferential direction. In the reluctance rotor 2 Thus, it is also a two-pole reluctance rotor.

Die Rotorfenster 25 und 26 bilden bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel also jeweils eine Aussparung im Reluktanzrotor 2 und weisen damit eine relative Permeabilität auf, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität der Rotorpole 23 und 24 beträgt. The rotor windows 25 and 26 form at the in 2 illustrated embodiment, in each case a recess in the reluctance rotor 2 and thus have a relative permeability, the maximum of about 10% of the relative permeability of the rotor poles 23 and 24 is.

In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise sind bei dem in 2 dargestellten Reluktanzrotor die Rotorpole 23 und 24 aus demselben Material wie die Tragringe 21 und 22 hergestellt. Für bestimmte Anwendungsfälle bzw. Einsatzzwecke können jedoch – trotz eines größeren Fertigungsaufwands – auch unterschiedliche Materialien für die Tragringe 21 und 22 sowie für die Rotorpole 23 und 24 verwendet werden. In manufacturing technology advantageous manner are in the in 2 shown reluctance rotor the rotor poles 23 and 24 made of the same material as the support rings 21 and 22 produced. However, for certain applications or purposes can - despite a larger manufacturing effort - and different materials for the support rings 21 and 22 as well as for the rotor poles 23 and 24 be used.

Der in 3 dargestellte Reluktanzrotor 2 weist an beiden axialen Enden wiederum jeweils einen geschlossenen Tragring 31 bzw. 32 auf. The in 3 illustrated reluctance rotor 2 has in each case at both axial ends in each case a closed support ring 31 respectively. 32 on.

Die geschlossenen Tragringe 31 und 32 sind mit vier kreissegmentförmig ausgebildeten Rotorpolen 33 und 34 sowie 35 und 36 formschlüssig verbunden, wobei die Rotorpole 33 bis 36 zwischen den Tragringen 31 und 32 gehalten sind. Die Rotorpole 33 bis 36 sind wiederum gegenüberliegend und unter Bildung von jeweils einem Rotorfenster in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Die Rotorfenster sind mit 37 bis 40 bezeichnet. Bei dem Reluktanzrotor 3 handelt es sich somit um einen vierpoligen Reluktanzrotor. The closed bearing rings 31 and 32 are with four circular segment-shaped rotor poles 33 and 34 such as 35 and 36 positively connected, wherein the rotor poles 33 to 36 between the carrying rings 31 and 32 are held. The rotor poles 33 to 36 are in turn opposite each other and arranged to form each of a rotor window in the circumferential direction spaced from each other. The rotor windows are with 37 to 40 designated. In the reluctance rotor 3 it is thus a four-pole reluctance rotor.

Die Rotorfenster 37 bis 40 bilden bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel also jeweils eine Aussparung im Reluktanzrotor 3 und weisen damit eine relative Permeabilität auf, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität der Rotorpole 33 bis 36 beträgt. The rotor windows 37 to 40 form at the in 3 illustrated embodiment, in each case a recess in the reluctance rotor 3 and thus have a relative permeability, the maximum of about 10% of the relative permeability of the rotor poles 33 to 36 is.

In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise sind bei dem in 3 dargestellten Reluktanzrotor die Rotorpole 33 bis 36 aus demselben Material wie die Tragringe 31 und 32 hergestellt, wobei für spezielle Anwendungsfälle auch unterschiedliche Materialien für die Tragringe 31 und 32 sowie für die Rotorpole 33 bis 36 eingesetzt werden können. In manufacturing technology advantageous manner are in the in 3 shown reluctance rotor the rotor poles 33 to 36 made of the same material as the support rings 31 and 32 produced, for different applications also different materials for the support rings 31 and 32 as well as for the rotor poles 33 to 36 can be used.

Gemäß einer in 1 bis 3 nicht dargestellten Alternative zu den Aussparungen können die Rotorfenster 15 und 16 bzw. 25 und 26 bzw. 27 bis 40 auch durch eine Reduzierung der Wanddicke des Reluktanzrotors 1 bzw. 2 bzw. 3 auf maximal 10 % der Dicke der Rotorpole 13 und 14 bzw. 23 und 24 bzw. 33 bis 36 gebildet sein. According to a in 1 to 3 not shown alternative to the recesses, the rotor window 15 and 16 respectively. 25 and 26 respectively. 27 to 40 also by reducing the wall thickness of the reluctance rotor 1 respectively. 2 respectively. 3 to a maximum of 10% of the thickness of the rotor poles 13 and 14 respectively. 23 and 24 respectively. 33 to 36 be formed.

Falls der Reluktanzrotor 1 bzw. 2 bzw. 3 nicht aus einem einzigen Material gefertigt ist, können die Rotorfenster 15 und 16 bzw. 25 und 26 bzw. 37 bis 40 gemäß einer weiteren Alternative jeweils durch ein Material gebildet sein, das eine relative Permeabilität besitzt, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität des Materials der Rotorpole 13 und 14 bzw. 23 und 24 bzw. 33 bis 36 beträgt. If the reluctance rotor 1 respectively. 2 respectively. 3 not made of a single material, the rotor windows can 15 and 16 respectively. 25 and 26 respectively. 37 to 40 may be formed in each case by a material having a relative permeability, the maximum of about 10% of the relative permeability of the material of the rotor poles 13 and 14 respectively. 23 and 24 respectively. 33 to 36 is.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011083495 B3 [0002, 0004, 0013] DE 102011083495 B3 [0002, 0004, 0013]

Claims (11)

Reluktanzmotor mit einem Stator, der ein Statorjoch mit einer Statorwicklung umfasst, und mit einem innerhalb des Stators angeordneten Reluktanzrotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Reluktanzrotor (1; 2; 3) an wenigstens einem axialen Ende wenigstens einen geschlossenen Tragring (11, 12; 21, 22; 31, 32) aufweist, der axial außerhalb des Statorjochs angeordnet ist, wobei wenigstens ein geschlossener Tragring (11, 12; 21, 22; 31, 32) mit einer vorgebbaren Anzahl von kreissegmentförmig ausgebildeten Rotorpolen (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) derart formschlüssig verbunden ist, dass die Rotorpole (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) unter Bildung von jeweils einem Rotorfenster (15, 16; 25, 26; 37, 38, 39, 40) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Reluctance motor having a stator, which comprises a stator yoke with a stator winding, and with a reluctance rotor arranged inside the stator, characterized in that the reluctance rotor ( 1 ; 2 ; 3 ) at least one axial end at least one closed support ring ( 11 . 12 ; 21 . 22 ; 31 . 32 ), which is arranged axially outside of the stator yoke, wherein at least one closed support ring ( 11 . 12 ; 21 . 22 ; 31 . 32 ) with a predeterminable number of circular segment-shaped rotor poles ( 13 . 14 ; 23 . 24 ; 33 . 34 . 35 . 36 ) is positively connected such that the rotor poles ( 13 . 14 ; 23 . 24 ; 33 . 34 . 35 . 36 ) with the formation of one rotor window each ( 15 . 16 ; 25 . 26 ; 37 . 38 . 39 . 40 ) are arranged spaced apart in the circumferential direction. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorpole (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) gegenüberliegend angeordnet sind. Reluctance motor according to Claim 1, characterized in that the rotor poles ( 13 . 14 ; 23 . 24 ; 33 . 34 . 35 . 36 ) are arranged opposite one another. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reluktanzrotor (1; 2, 3) an beiden axialen Enden jeweils wenigstens einen geschlossenen Tragring (11, 12; 21, 22; 31, 32) aufweist. Reluctance motor according to Claim 1, characterized in that the reluctance rotor ( 1 ; 2 . 3 ) at both axial ends in each case at least one closed support ring ( 11 . 12 ; 21 . 22 ; 31 . 32 ) having. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reluktanzrotor (1; 2) zwei Rotorpole (13, 14; 23, 24) und zwei Rotorfenster (15, 16; 25, 26) umfasst. Reluctance motor according to Claim 1, characterized in that the reluctance rotor ( 1 ; 2 ) two rotor poles ( 13 . 14 ; 23 . 24 ) and two rotor windows ( 15 . 16 ; 25 . 26 ). Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reluktanzrotor (3) vier Rotorpole (33, 34, 35, 36) und vier Rotorfenster (37, 38, 39, 40) umfasst. Reluctance motor according to Claim 1, characterized in that the reluctance rotor ( 3 ) four rotor poles ( 33 . 34 . 35 . 36 ) and four rotor windows ( 37 . 38 . 39 . 40 ). Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reluktanzrotor (1, 2, 3) aus einem einzigen Material hergestellt ist. Reluctance motor according to Claim 1, characterized in that the reluctance rotor ( 1 . 2 . 3 ) is made of a single material. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorfenster (15, 16; 25, 26; 37, 38, 39, 40) eine relative Permeabilität aufweisen, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität der Rotorpole (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) beträgt. Reluctance motor according to Claim 1, characterized in that the rotor windows ( 15 . 16 ; 25 . 26 ; 37 . 38 . 39 . 40 ) have a relative permeability, the maximum of about 10% of the relative permeability of the rotor poles ( 13 . 14 ; 23 . 24 ; 33 . 34 . 35 . 36 ) is. Reluktanzmotor nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorfenster (15, 16; 25, 26; 37, 38, 39, 40) jeweils durch eine Aussparung im Reluktanzrotor (1; 2; 3) gebildet sind. Reluctance motor according to Claim 1 or 7, characterized in that the rotor windows ( 15 . 16 ; 25 . 26 ; 37 . 38 . 39 . 40 ) in each case by a recess in the reluctance rotor ( 1 ; 2 ; 3 ) are formed. Reluktanzmotor nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorfenster (15, 16; 25, 26; 37, 38, 39, 40) jeweils eine Dicke aufweisen, die maximal ca. 10 % der Dicke der Rotorpole (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) beträgt. Reluctance motor according to Claim 1 or 7, characterized in that the rotor windows ( 15 . 16 ; 25 . 26 ; 37 . 38 . 39 . 40 ) each have a thickness which is at most about 10% of the thickness of the rotor poles ( 13 . 14 ; 23 . 24 ; 33 . 34 . 35 . 36 ) is. Reluktanzmotor nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorfenster (15, 16; 25, 26; 37, 38, 39, 40) jeweils durch ein Material gebildet sind, das eine relative Permeabilität besitzt, die maximal ca. 10 % der relativen Permeabilität des Materials der Rotorpole (13, 14; 23, 24; 33, 34, 35, 36) beträgt. Reluctance motor according to Claim 1 or 7, characterized in that the rotor windows ( 15 . 16 ; 25 . 26 ; 37 . 38 . 39 . 40 ) are each formed by a material having a relative permeability, the maximum of about 10% of the relative permeability of the material of the rotor poles ( 13 . 14 ; 23 . 24 ; 33 . 34 . 35 . 36 ) is. Röntgenstrahler mit einem Strahlergehäuse, in dem eine Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse sowie ein Reluktanzmotor angeordnet sind, wobei in dem Vakuumgehäuse eine Drehanode drehbar gelagert ist, die von dem Reluktanzmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 antreibbar ist, und der Reluktanzmotor einen innerhalb der Röntgenröhre angeordneten Reluktanzrotor und einen außerhalb der Röntgenröhre angeordneten Stator umfasst. An X-ray source comprising a radiator housing in which an X-ray tube with a vacuum housing and a reluctance motor are mounted, wherein in the vacuum housing a rotary anode is rotatably mounted, which is driven by the reluctance motor according to one of claims 1 to 10, and the reluctance motor arranged within the X-ray tube Reluctance and arranged outside the X-ray tube stator comprises.
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