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1. Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine umlaufende Maschine mit Dauermagneten, zum Beispiel
einen Elektromotor, und insbesondere auf eine umlaufende Maschine
mit Dauermagneten, die dazu ausgelegt ist, eine Verminderung des
Drehmoments beim Hängenbleiben
während
des Hochlaufens zu erzielen.
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2. Stand der
Technik
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Bei einer umlaufenden Maschine mit
Dauermagneten ist ein Rotor bzw. Läufer im Inneren eines Ständers bzw.
Stators angeordnet. Der Ständer
besitzt einen zylinderförmigen
Eisenkern, der eine Vielzahl von Ständerspulen trägt, die
auf seiner gekrümmten
Innenfläche
so angeordnet sind, dass sie mehrere Magnetpole bilden. Der Läufer besitzt
einen Läuferkern
und eine Welle, die im Inneren des Ständers in der Weise angeordnet
ist, dass der Läufer
um die Mittelachse des Ständers
um laufen kann. Auf der gekrümmten
Außenfläche des
Läuferkerns
sind Dauermagnete vorgesehen, oder sie sind in diese eingelassen.
Die Dauermagnete sind so angeordnet, dass sich ihre Nordpole (N)
und ihre Südpole
(S) entlang der Oberfläche
des Läuferkerns
abwechseln. Die umlaufende Maschine veranlasst elektrische Ströme zum Durchfließen durch
die Ständerspulen,
um so ein umlaufendes Magnetfeld zu erzeugen, damit der Läufer um
seine Welle umläuft.
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Bei einer in dieser Weise aufgebauten
umlaufenden Maschine treten Schwankungen im Drehmoment und in der
Drehgeschwindigkeit auf. Dieses Phänomen ist als „Hängenbleiben
während
des Hochlaufens" bekannt
und verursacht nicht nur Schwingungen und Geräusche, sondern ist auch die Ursache
für eine
Beeinträchtigung
der Steuerungsfähigkeit
der umlaufenden Maschine.
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In dem vorveröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster
Nr. 1986-17876 wird zum Beispiel eine Anordnung zum Verringern de
Drehmoments beim Hängenbleiben
während
des Hochlaufens beschrieben. Gemäß dieser
Vorveröffentlichung
sind auf einer zylinderförmigen
Fläche
eines Läuferkerns entlang
dessen axialer Erstreckung mehrere Reihen von Dauermagneten in der
Weise angeordnet, dass die Dauermagneten in Umfangsrichtung des
Läuferkerns
schräg
versetzt bzw. schräg
so angeordnet sind, dass sich eine Schrägversatzwirkung einstellt. Insbesondere
sind die mehrfach vorgesehenen Dauermagnete in Umfangsrichtung von
einer Reihe zur nächsten
je nach ihrer Stellung entlang der axialen Erstreckung des Läuferkerns
schräg
versetzt, so dass die Dauermagnete auf der Oberfläche des
Läuferkerns
unter einem Schrägversatzwinkel
(der nachstehend als Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen bezeichnet wird) Θm angeordnet sind.
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Herkömmlicherweise wird mit einem
theoretisch ermittelten Winkel (der nachstehend als theoretischer
Winkel bezeichnet wird) als Schrägversatzwinkel
(physikalischer Winkel) Θm
zwischen den Reihen gearbeitet. Der theoretische Winkel, bei dem eine
Verringerung des Drehmoments beim Hängenbleiben während des
Hochlaufens auf ein Mindestmaß erwartet
wird, wird mit 360/(kleines gemeinsames Vielfaches der Anzahl der
Ständerpole
und der Anzahl der Läuferpole)
/ (Anzahl der Reihen von Dauermagneten entlang der axialen Erstreckung)
berechnet, wie dies beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift
beschrieben wird.
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Um ein Beispiel zu geben: wenn die
Anzahl der Ständerpole
bei einer umlaufenden Maschine 12 beträgt, so ist die Anzahl der Läuferpole 8,
während die
Anzahl der Reihen von Dauermagneten entlang der axialen Erstreckung 4 beträgt; damit
ist beabsichtigt, das Drehmoment beim Hängenbleiben während des
Hochlaufens einzeln durch die oberen beiden Reihen und die unteren
beiden Reihen von Dauermagneten dadurch zu verringern, dass der
Schrägversatzwinkel Θm zwischen
den oberen beiden Reihen und den unteren beiden Reihen 7,5 Grad
(= 360/24/2, also nicht 30 Grad beim elektrischen Winkel Θe) beträgt.
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In der japanischen Patentschrift
Nr. 2672178 und in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1996-251847
wird beispielsweise eine weitere Anordnung zur Verringerung des
Hängenbleibens
während
des Hochlaufens beschrieben. Im Einzelnen wird dort die Anzahl der
Reihen von Dauermagneten auf 2n gesetzt, wobei n eine ganze Zahl
von mindestens 2 ist, oder es werden Dauermagneten an ungleichförmigen Positionen
angebracht.
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Sogar wenn der theoretisch bestimmte Schrägversatzwinkel Θm zwischen
den Reihen bei einer realen umlaufenden Maschine angewendet wird,
gilt dies jedoch immer noch als unzureichend, um das Drehmoment
beim Hängenbleiben
während des
Hochlaufens zu verringern. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Einfluss
der magnetischen Sättigung
infolge eines Streuverlusts im Magnetfluss, der durch die vorgenannte
schräg
versetzte Anordnung der Magnetreihen hervorgerufen wird, nicht berücksichtigt
wird. Während
ein Magnetflussverlust an Verbindungsstellen zwischen den Reihen
von Dauermagneten und beispielsweise auf der Innenseite des Läuferkerns
auftreten könnte,
stellt ein Streuverlust im Magnetfluss, der innerhalb des Ständerkerns
auftritt, eine erhebliche Ursache für das Hängenbleiben beim Hochlaufen
dar.
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Wie bereits ausgeführt, ist
die herkömmliche Anordnung
von Magnetreihen mit Schrägversatz,
wie sie bei umlaufenden Maschinen herangezogen wird, mit dem Problem
behaftet, dass das Drehmoment beim Hängenbleiben während des
Hochlaufens sich nicht ausreichend stark vermindern lässt, da
der theoretisch ermittelte Schrägversatzwinkel
als der Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen herangezogen wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Lösung
für das
beim Stand der Technik auftretende und vorstehend geschilderte Problem vorzuschlagen.
Insbesondere besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
eine umlaufende Maschine mit Dauermagneten zu schaffen, bei welcher
sich im Vergleich zu dem Fall, in dem Dauermagnete um einen theoretisch
ermittelten Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen schräg
versetzt angeordnet sind, das Drehmoment beim Hängenbleiben während des
Hochlaufens und ein welliges Verhalten im Drehmoment wirksam verringern
lassen.
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Gemäß der Erfindung weist eine
umlaufende Maschine mit Dauermagneten einen Läufer mit einem Läuferkern
auf, der auf seiner gekrümmten
Außenfläche mehrere
Dauermagneten trägt,
die entlang einer axialen Erstreckung in der Weise in zwei Reihen
angeordnet sind, dass die Dauermagnete in einer Reihe gegen über den
Dauermagneten in der anderen Reihe in Umfangsrichtung um einen Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen schräg
versetzt sind, welcher in einem elektrischen Winkel ausgedrückt wird,
sowie einen Ständer
mit einem zylinderförmigen
Ständerkern,
in welchem der Läufer
angeordnet ist, wobei der Ständerkern
mit Ständerwicklungen
zum Erzeugen eines umlaufenden Magnetfelds versehen ist, welches
den Läufer
zur Umdrehung veranlasst. Bei dieser umlaufenden Maschine mit Dauermagneten
ist ein unterer Grenzwert für
den Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den einzelnen Reihen auf einen Wert gesetzt, der größer ist
als ein theoretischer Winkel Θs,
der als elektrischen Winkel ausgedrückt wird, den man wie folgt:
180 × (Anzahl der
Läuferpole
/ das kleinste gemeinsame Vielfache der Anzahl der Ständerpole
und der Anzahl der Läuferpole)
/ (Anzahl der Reihen von Dauermagneten entlang der axialen Erstreckung)
erhält.
Ein Versatz-Drehmomentverhältnis,
welches das Verhältnis eines
Versatz-Drehmoments, das bei fehlendem schrägen Schrägversatz vorliegt, zu einem
Versatz-Drehmoment, das vorliegt, wenn die Dauermagnete schräg um den
theoretischen Winkel Θs
schräg versetzt
sind, wird anhand der Beziehung zwischen dem Versatz-Drehmoment
und dem Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen sowie den Eigenschaften hinsichtlich der Beziehung zwischen
der Magnetflussdichte und der Magnetisierungsstärke des Ständerkerns berechnet, und ein
oberer Grenzwert für
den Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen wird auf einen Wert eingestellt, der höchstens gleich
einem höchstzulässigen Wert
des Schrägversatzwinkels Θe ist, bei
dem das Versatz-Drehmomentverhältnis nicht
das berechnete Versatz-Drehmomentverhältnis bei
dem theoretischen Winkel Θs überschreitet.
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Diese und weitere Zielsetzungen,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher
aus der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Läufers bei einer umlaufenden
Maschine mit Dauermagneten gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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2A und 2B zeigen Draufsichten auf
den Läufer
aus 1 in Draufsicht;
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3 ist
eine Seitenansicht des Läufers
aus 1;
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4 zeigt
eine Schnittansicht der umlaufenden Maschine mit Dauermagneten gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
in Draufsicht;
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5 ist
ein Diagramm mit der Darstellung der grundlegenden Komponenten des
Versatz-Drehmoments, das man bei einer dreidimensionalen Magnetfeldanalyse
erhält,
die bei dem Läufer
und bei der umlaufenden Maschine mit Dauermagneten gemäß 1 bis 4 vorgenommen wird;
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6 zeigt
ein Diagramm mit der Darstellung der zweiten harmonischen Wellen
des Versatz-Dreimoments, das man bei einer dreidimensionalen Magnetfeldanalyse
erhält,
die bei dem Läufer und
bei der umlaufenden Maschine mit Dauermagneten gemäß 1 bis 4 vorgenommen wird;
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7 zeigt
ein Diagramm mit der Darstellung der magnetischen Eigenschaften
eines Läuferkerns
dar, der bei der dreidimensionalen Magnetfeldanalyse;
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8 stellt
Schrägversatzfaktoren
für die fünfte und
siebte Harmonische in Abhängigkeit
vom Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen in Form eines Diagramms dar;
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9 ist
ein Diagramm mit der Darstellung der Faktoren der Sechsfachkomponente
der Welligkeit des Drehmoments in Abhängigkeit vom Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht eines Läufers einer umlaufenden Maschine
mit Dauermagneten gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung:
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11 ist
eine Schnittansicht des Läufers aus 10 in Draufsicht;
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12 ist
eine perspektivische Teilansicht eines aus vielen Blöcken aufgebauten
Ständers
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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13 ist
eine perspektivische Teilansicht mit der Darstellung eines Aufbaus
des Ständers
aus mehreren Blöcken
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel;
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14 zeigt
eine Teilschnittansicht jedes Blocks des Ständers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
in Draufsicht;
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15 stellt
einen Läufer
bei einer umlaufenden Maschine mit Dauermagneten gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung in perspektivischer Ansicht dar;
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16A, 168, 16C und 16D sind jeweils Schnittansichten
des Läufers
aus 15 in Draufsicht;
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17 zeigt
eine Schnittansicht der umlaufenden Maschine mit Dauermagneten gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
in Draufsicht;
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18 ist
ein Diagramm mit der Darstellung von Messergebnissen bei der umlaufenden
Maschine mit Dauermagneten gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel;
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19 ist
ein Diagramm mit der Darstellung von Messergebnissen bei der umlaufenden
Maschine mit Dauermagneten gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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20 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Läufers bei einer umlaufenden
Maschine mit Dauermagneten gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
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21A, 21B, 21C und 21D sind
jeweils Schnittansichten des Läufers
aus 20 in Draufsicht.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele der
Erfindung
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Nachstehend werden beispielhaft bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1, 2A, 2B, 3 und 4 sind jeweils schematische
Zeichnungen mit der Darstellung des Aufbaus einer umlaufenden Maschine
mit Dauermagneten gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, in welcher 1, 2A, 28 und 3 insbesondere die Anordnung
von Dauermagneten 32a, 32b auf einem Läufer 30 zeigen.
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Gemäß 1, 2A, 2B und 3 weist der Läufer 30 einen Läuferkern 31 und
die vorstehend erwähnten
Dauermagnete 32a, 32b auf, die an einer gekrümmten Außenfläche des
Läuferkerns 31 angebracht
sind. Die Dauermagnete 32a und die Dauermagnete 32b sind
jeweils in einer oberen Reihe und einer unteren Reihe in der Weise
angeordnet, dass die Nordpole und Südpole in jeder Reihe entlang
des Umfangs des Läuferkerns 31 abwechselnd
liegen. Die Dauermagnete 32a in der oberen Reihe und die Dauermagnete 32b in
der unteren Reihe sind in Umfangsrichtung des Läuferkerns 31 um einen
Schrägversatzwinkel
(elektrischen Winkel) Θe
gegen einander versetzt oder schräg angeordnet. Wie aus den Figuren
ersichtlich ist, beträgt
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Anzahl der Magnetpole des Läufers 30 8, wohingegen
die Anzahl der Reihen von Dauermagneten 2 beträgt.
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Gemäß der Darstellung in 4 weist ein Ständer 20 einen
zylinderförmigen
Ständerkern 21 und
eine Vielzahl von Ständerwicklungen 22 auf,
die auf einer gekrümmten
Innenfläche
des Ständerkerns 21 so
angeordnet sind, dass sie mehrere Magnetpole bilden. Der Läuferkern 31 des
Läufers 30 ist
im Inneren des Ständers 20 in
der Weise angeordnet, dass der Läufer 30 sich
um eine Mittelachse des Ständers 20 drehen
kann. Dann wird veranlasst, dass elektrische Ströme in gesteuerter Weise durch
die Ständerwicklungen 22 fließen, um
so ein umlaufendes Magnetfeld aufzubauen, damit sich der Läufer 30 um
seine Drehwelle dreht, die zur Mittelachse des Ständers 20 ausgerichtet
ist.
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Gemäß der Darstellung in 2A, 2B, 3 und 4 sind die Dauermagnete 32b in
der unteren Reihe um einen elektrischen Winkel von 36 Grad in Umfangsrichtung
des Läuferkerns 31,
bezogen auf eine Bezugslinie A der Dauermagnete 32a in
der oberen Reihe, schräg
versetzt. Dieser elektrischen Winkel bzw. Schrägversatzwinkel Θe ist größer als
ein theoretischer Winkel Θs
(30 Grad) gehalten, der wie folgt bestimmt wird: 180 × (Anzahl
der Läuferpole
/ kleinstes gemeinsames Vielfaches der Anzahl der Ständerpole
und der Anzahl der Läuferpole)
/ (Anzahl der Reihen von Permanentmagneten entlang der axialen Erstreckung
= 2).
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Da der Schrägversatzwinkel Θe zwischen den
Reihen wird größer gehalten
als der theoretische Winkel Θs,
allerdings ist dabei nicht größer als
ein maximaler Wert des Schrägversatzwinkels Θe zwischen
den Reihen, der entsprechend den magnetischen Eigenschaften des
Ständerkerns 21 und
des Läuferkerns 31 bestimmt
wird, wie später
noch erläutert
wird, ist es möglich,
das Versatz-Drehmoment und die Welligkeit des Drehmoments im Vergleich
zu einem Fall zu verringern, in dem der theoretische Winkel Θs als Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen eingesetzt wird. In der nachstehenden Erläuterung
wird dargestellt, wie das Versatz-Drehmoment und die Welligkeit
des Drehmoments in Beziehung zum Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen steht und wie das Versatz-Drehmoment und die Welligkeit
des Drehmoments entsprechend diesem Ausführungsbeispiel verringert werden.
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5 und 6 stellen Ergebnisse einer
dreidimensionalen Analyse des Magnetfelds dar, die an dem Läufer 30 und
der umlaufenden Maschine mit Dauermagneten vorgenommen wird (bei
welcher die Anzahl der Läuferpole 8 beträgt, die
Anzahl der Ständerpole 12 ist
und die Anzahl der Reihen von Dauermagneten 2 beträgt), wie
sie in 1 bis 4 dargestellt ist.
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5 ist
ein Diagramm zur Darstellung des Ergebnisses einer Analyse der grundlegenden
Komponenten des Versatz-Drehmoments, und 6 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse
einer Analyse der zweiten harmonischen Wellen des Versatz-Drehmoments
darstellt. 5 und 6 zeigen jeweils einzeln die
Beziehung zwischen einem Versatz-Drehmomentverhältnis, welches das Verhältnis zwischen dem
Versatz-Drehmoment, das sich bei fehlendem Schrägversatz bei dem Versatz-Drehmoment
einstellt, das auftritt, wenn die Permanentmagnete 32a, 32b schräg versetzt
sind, und dem Schrägversatzwinkel
(elektrischen Winkel) Θe
zwischen den Reihen bei drei verschiedenen Fällen darstellt, und zwar bei
dem Fall, in dem der Ständer 20 eine
ideale magnetische Eigenschaft besitzt (magnetische Eigenschaft
A), bei dem Fall, in dem die magnetische Eigenschaft des Ständers 20 sich
während
des Arbeitsablaufs zu seiner Herstellung verschlechtert hat (magnetische
Eigenschaft B), und bei dem Fall, in dem die magnetische Eigenschaft
des Ständers
sich während
des Herstellungsablaufs noch weiter verschlechtert hat (magnetische
Eigenschaft C).
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7 ist
ein Diagramm zur Darstellung der magnetischen Eigenschaften A, B,
C (B-H-Kurven, welche die Beziehung zwischen dem Magnetfluss-Dichteverhältnis und
der Magnetisierungsstärke
H darstellen) des bei der Analyse verwendeten Ständerkerns 21. Das
Flussdichteverhältnis
aus 7 bedeutet das Verhältnis der
Magnetflussdichte zur Sättigungs-Flussdichte eines
Werkstoffs, der die ideale magnetische Eigenschaft A aufweist. Bei
der magnetischen Eigenschaft A handelt es sich um eine Eigenschaft,
welche einem Katalogwert entspricht, auf den sich der Herstellungsprozess
bzw. der Bearbeitungsprozess nicht nachteilig auswirkt, wohingegen
es sich bei der magnetischen Eigenschaft B um eine Eigenschaft handelt,
die man unter normalen Betriebsbedingungen beobachtet, bei denen
das Flussdichte-Verhältnis
des Ständerkerns 1 bei
einer Magnetisierungsstärke
H von etwa 1000 A/m im Vergleich zur magnetischen Eigenschaft A
um etwa 20 % abgenommen hat. Außerdem
entspricht die magnetische Eigenschaft C der Eigenschaft des Ständerkerns 21,
dessen Flussdichteverhältnis
gegenüber der
magnetischen Eigenschaft A bei einer Magnetisierungsstärke H von
etwa 1000 A/m um etwa 40 % abgenommen hat.
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Aus 5 wird
deutlich, dass der Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen, bei dem das Versatz-Drehmomentverhältnis fortschreitend minimiert
wird, umso höher
wird, je stärker
das magnetische Verhalten des Ständerkerns 21,
bezogen auf die Grundwelle des Versatz-Drehmoments, beeinträchtigt wird,
und zwar in der Reihenfolge der magnetischen Eigenschaften A, B
und C. Der Grund hierfür
liegt darin, dass es, wie vorstehend beschrieben, im Inneren des
Ständerkerns 21 entlang
dessen axialer Erstreckung zu einem magnetischen Streustrom kommt,
wenn die schräg
versetzte Anordnung der Magneten in Reihen verwendet wird. Insbesondere wird
der Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen, bei dem das Versatz-Drehmoment den kleinstmöglichen
Wert besitzt, größer als
der theoretische Winkel Θs
von 30 Grad, je schlechter das magnetische Verhalten des Ständerkerns 21 wird.
Wenn der Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen bei der umlaufenden Maschine mit der magnetischen Eigenschaft
B auf den Wert des theoretischen Winkels Θs von 30 Grad eingestellt ist,
dann beträgt
das Versatz-Drehmomentverhältnis
am Punkt (1) in 5 in etwa
0,18 bei der Grundwelle. Wenn, zum Vergleich, der Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen auf einen Wert eingestellt wird, der größer ist
als der theoretische Winkel Θs
von 30 Grad, aber nicht größer ist
als ein Schrägversatzwinkel
von etwa 37 Grad zwischen den Reihen am Punkt (2) – wobei
jenseits dieses Punkts das Versatz-Drehmomentverhältnis den
am Punkt (1) erhaltenen Wert von 0,18 übersteig – dann wird die Grundwelle
des Versatz-Drehmoments gleich einem Wert, der bei dem theoretischen Winkel Θs (30 Grad)
zu beobachten ist, oder liegt unter diesem. In gleicher Weise wird
bei der umlaufenden Maschine mit dem Magnetverhalten C die Grundwelle
des Versatz-Drehmoments gleich einem Wert, der bei dem theoretischen
Winkel Θs
(30 Grad) zu beobachten ist, wenn der Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen auf einen Wert eingestellt wird, der größer als
der theoretische Winkel Θs
(30 Grad) ist, aber nicht größer ist
als ein Schrägversatzwinkel zwischen
den Reihen von etwa 43 Grad am Punkt (4), wobei jenseits dieses
Werts das Versatz-Drehmomentverhältnis
den Wert von etwa 0,23 übersteigt, den
man am Punkt (3) erhält.
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In der vorstehenden Darlegung wurde
ein Fall erläutert,
bei dem gemäß 5 das Verhältnis der
Anzahl der Läuferpole
zur Anzahl der Ständerpole
2:3 beträgt.
Aus der vorstehenden Erläuterung
ergibt sich, dass bei einem bestimmten Verhältnis der Anzahl der Läuferpole
zur Anzahl der Ständerpole bei
der hier besprochenen umlaufenden Maschine die Grundwelle des Versatz-Drehmoments
gleich einem Wert gemacht werden kann – oder niedriger als dieser – wenn der
Schrägversatzwinkel Θe zwischen den
Reihen auf den theoretischen Wert Θs eingestellt wird, indem ein
unterer Grenzwert für
den Θe
zwischen den Reihen auf einen Wert gesetzt wird, der größer als
der theoretische Winkel Θs
ist, und indem ein oberer Grenzwert für den Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen gesetzt wird, der gleich einem maximalen Wert des Schrägversatzwinkels Θe zwischen
den Reihen oder kleiner als dieser ist, bei dem das Versatz-Drehmomentverhältnis nicht
den Wert des Versatz-Drehmomentverhältnisses bei dem theoretischen
Winkel Θs übersteigt,
der anhand der Beziehung zwischen dem Versatz-Drehmomentverhältnis und
dem Schrägversatzwinkel Θe zwischen den Reihen
und der magnetischen Eigenschaft (B-H-Kurven) des Ständerkerns 21 bestimmt
wird.
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Des Weiteren ist aus 6 erkennbar, dass die zweite harmonische
Oberwelle des Versatz-Drehmoments bei einem Schrägversatzwinkel zwischen den
Reihen ein Minimum aufweist, welcher der Hälfte oder dem Eineinhalbfachen
des theoretischen Winkels Θs
(30 Grad) bzw. einem elektrischen Winkel von 15 oder 45 Grad entspricht.
Da die zweite harmonische Oberwelle des Versatz-Drehmoments nicht durch
den magnetischen Streufluss in axialer Richtung (oder durch den
Effekt der magnetischen Sättigung)
beeinflussbar ist, wird davon ausgegangen, dass die zweite harmonische
Oberwelle des Versatz-Drehmoments dadurch gut unterdrückt wird, dass
man den Schrägversatzwinkel Θe zwischen den
Reihen auf einen Wert einstellt, welcher der Hälfte und dem Eineinhalbfachen
des theoretischen Winkels Θs
(30 Grad) entspricht.
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Andererseits wird die Beziehung zwischen dem
Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen und der Welligkeit des Drehmoments normalerweise
dadurch analysiert, dass mit einem als Schrägversatzfaktor bekannten Wicklungsfaktor
gearbeitet wird. Der Schrägversatzfaktor
Ksv wird bei einer v-ten harmonischen Welle des Versatz-Drehmoments
durch die nachstehende Gleichung (2) definiert: Ksv = sin(vY/2)/(vY/2) (2)wobei Y für den Schrägversatzwinkel
steht.
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Drückt man den Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen als Yd, Yd = Y/2 aus, so wird der Schrägversatzfaktor
Kdsv, der durch den Schrägversatzwinkel
Yd zwischen den Reihen zum Ausdruck kommt, durch die folgende Gleichung
(3) definiert:
Kdsv
= sin(vYd)/(vYd) (3)
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Unter den Welligkeiten im Drehmoment,
die sich bei einer umlaufenden Maschine mit Dauermagneten einstellt,
herrscht eine Welligkeitskomponente im Drehmoment am stärksten vor,
die eine Frequenz besitzt, die das Sechsfache der Frequenz des Versorgungsstroms
beträgt.
Ganz allgemein wird diese Welligkeitskomponente des Drehmoments
(nachstehend als Sechsfach-Komponente
bezeichnet) durch die fünfte
und siebte Harmonische des Versatz-Drehmoments verursacht.
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8 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung von Schrägversatzfaktoren für die fünfte und siebte
Harmonische gegenüber
dem Schrägversatzwinkel
Yd zwischen den Reihen, der aus der vorstehenden Gleichung (2) berechnet
wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Ausmaß des Einflusses
der fünften
und siebten Harmonischen auf die Sechsfach-Komponente der Drehmomentswelligkeit in
etwa in Beziehung zum Kehrwert des Quadrats der Ordnung jeder harmonischen
Oberwelle steht. Somit wird angenommen, dass das Ausmaß des Einflusses der
fünften
Harmonischen auf die Sechsfach-Komponente 1/52 =
0,04 beträgt
und das Ausmaß des
Einflusses der siebten Harmonischen mit 1/72 =
0,02 angenommen wird.
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9 ist
ein Diagramm zur Darstellung der Faktoren der Sechsfach-Komponente
der Drehmomentwelligkeit gegenüber
dem Schrägversatzwinkel Yd
zwischen den Reihen, den man dadurch erhält, dass man den Schrägversatzfaktor
und das Ausmaß des
Einflusses der fünften
und siebten Harmonischen auf die Sechsfach-Komponente der Drehmomentwelligkeit
gemäß 8 berücksichtigt. Aus 9 wird deutlich, dass dann,
wenn der Schrägversatzwinkel
Yd zwischen den Reihen 30 Grad übersteigt,
der Faktor der Sechsfach-Komponente der Drehmomentwelligkeit kleiner
wird als der Wert des Schrägversatzwinkels Yd
zwischen den Reihen von 30 Grad. Deshalb wird es für möglich gehalten,
den Faktor der Sechsfach-Komponente der Drehmomentwelligkeit dadurch
zu verringern, dass der Schrägversatzwinkel
Yd zwischen den Reihen auf einen Winkel eingestellt wird, der gleich
dem Wert von 30 Grad oder größer als
dieser ist, der den theoretischen Winkel Θs für die Grundwelle des Versatz-Drehmoments
darstellt.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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10 ist
eine perspektivische Ansicht eines Läuferkerns 31 bei einer
umlaufenden Maschine mit Dauermagneten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, während 11 den Läuferkern 31 aus 10 mit Blickrichtung entlang dessen
axialer Erstreckung in Schnittansicht zeigt, wobei Bauelemente,
die gleich oder ähnlich
denjenigen sind, die in 1 bis 4 dargestellt werden, mit den
gleichen Bezugszeichen angegeben werden.
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Gemäß der Darstellung in 10 sind jeweils in der oberen
und unteren Reihe Dauermagnete 32a und Dauermagnete 32b bei
einem Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen in der gleichen Weise angeordnet, wie dies zuvor unter
Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel
erläutert
wurde.
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Die Dauermagnete 32a, 32b in
der oberen und unteren Reihe sind an dem Läuferkern 31 in der Weise
angebracht, dass ihre Nord- und Südpole so schräg versetzt
sind, wie dies in 11 dargestellt wird.
Insbesondere sind die Dauermagnete 32a, 32b so
angeordnet, dass der elektrischen Winkel zwischen den Nord- und
Südpolen
aufeinander folgender Polpaare in jeder Reihe abwechselnd um ganze 15
Grad (3,75 Grad beim mechanischen Winkel) größer und kleiner als normal
gemacht werden, indem die Dauermagnete 32a, 32b gegenüber Punkten unter
gleichem Winkel um den Umfang des Läuferkerns 31 schräg versetzt
werden. Genauer gesagt, sind zwei Dauermagnete 32a, die
ein Paar aus Nord- und Südpol
bilden, gegenüber
den Punkten unter gleichem Winkel um ganze 15 Grad (3,75 Grad hinsichtlich
des mechanischen Winkels) so schräg versetzt, dass sie näher beieinander
liegen, während
zwei Dauermagnete 32a, welche das angrenzende Paar aus
Nord- und Südpol
bilden, gegenüber
den Punkten unter gleichem Winkel um ganze 15 Grad (3,75 Grad hinsichtlich
des mechanischen Winkels) so schräg versetzt sind, dass sie sich
weiter von einander entfernt befinden. In gleicher Weise sind zwei Dauermagnete 32b,
welche ein Paar aus Nord- und Südpol
bilden, gegenüber
den Punkten unter gleichem Winkel um ganze 15 Grad (3,75 Grad hinsichtlich
des mechanischen Winkels) so schräg versetzt, dass sie näher beieinander
liegen, während
zwei Dauermagnete 32b, welche das angrenzende Paar aus
Nord- und Südpol
bilden, gegenüber
den Punkten unter gleichem Winkel um ganze 15 Grad (3,75 Grad hinsichtlich
des mechanischen Winkels) so schräg versetzt sind, dass sie weiter
von einander entfernt liegen.
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Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist
es möglich,
die Grundwelle des Versatz-Drehmoments um den Schrägversatzwinkel Θe zwischen den
Reihen zwischen den Dauermagneten 32a in der oberen Reihe
und den Dauermagneten 32b in der unteren Reihe zu verringern.
Außerdem
ist es möglich,
die zweite harmonische Oberwelle des Versatz-Drehmoments zu verringern,
da die Dauermagnete 32a, 32b in der oberen Reihe
und in der unteren Reihe an dem Läuferkern 31 in der
Weise angebracht sind, dass die Phasenverschiebung zwischen den Nord-
und Südpolen
aufeinander folgender Polpaarungen in jeder Reihe abwechselnd verringert
und erhöht
wird, indem die Dauermagnete 32a, 32b, welche jeweils
ein Paar aus Nord- und Südpol
bilden, abwechselnd um ganze 15 Grad, bezogen auf die Punkte unter
gleichem Winkel, näher
bei einander liegen und weiter von einander entfernt sind.
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Aus der vorstehenden Erläuterung
ergibt sich, dass der elektrischen Winkel, um den die Dauermagnete 32a, 32b gegenüber den
Punkten unter gleichem Winkel schräg versetzt sein sollten, die Hälfte des
Werts des theoretischen Winkels Θs
beträgt.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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12 stellt
eine perspektivische Teilansicht eines Ständers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar, und 13 ist
eine perspektivische Telansicht, welche einen Aufbau des Ständers aus
mehreren Blöcken
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
darstellt, und 14 jeden Block
des Ständers
nach dem dritten Ausführungsbeispiel
in Schnitt-Teildarstellung in Draufsicht zeigt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kommt der gleiche
Aufbau wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
insofern zum Einsatz, als eine untere Grenze für den Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen auf einen Wert gesetzt ist, der größer als der Wert des theoretischen
Winkels Θs
ist, und eine obere Grenze für
den Schrägversatzwinkel Θe zwischen den
Reihen auf einen Wert gesetzt ist, der gleich einem höchstzulässigen Wert
des Θe
zwischen den Reihen oder kleiner als dieser ist, bei welchem das Versatz-Drehmomentverhältnis den
Wert des Versatz-Drehmomentverhältnisses
bei dem theoretischen Winkel Θs
nicht übersteigt,
der anhand der Beziehung zwischen dem Versatz-Drehmomentverhältnis und dem Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen und der magnetischen Eigenschaft (B-H-Kurven) des Ständerkerns 21 bestimmt
wird.
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Der Aufbau bei diesem dritten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich vom Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels insofern, als
der Ständerkern in
einen oberen Block 21a, einen mittleren Block 21b und
einen unteren Block 21c unterteilt ist und diese Blöcke 21a, 21b, 21c in
einander entgegengesetzte Richtungen in Umfangsrichtung von einer
Reihe zur nächsten
schräg
versetzt sind, um so einen Schrägversatz
zwischen den Reihen zu erreichen, der in 12 und 13 dargestellt
ist. Insbesondere sind die oberen und unteren Blöcke 21a, 21c gegenüber einer Bezugslinie
A in einer Richtung schräg
versetzt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in welcher der mittlere
Block 21b gegenüber
der Bezugslinie A schräg versetzt
ist, wie dies in 14 gezeigt
wird, wobei der Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen gleich einem theoretischen Winkel gemacht wird, welcher
halb so groß ist
wie der theoretische Winkel Θs,
bei dem eine Minimierung der Grundwelle des Versatz-Drehmoments
theoretisch zu erwarten ist.
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14 stellt
einen Fall dar, in welchem das Verhältnis der Anzahl der Läuferpole
zur Anzahl der Ständerpole
2:3 beträgt.
Es ist möglich,
die zweite harmonische Oberwelle des Versatz-Drehmoments dadurch zu verringern, dass
der Schrägversatzwinkel Θe zwischen
den Reihen auf einen Phasenverschiebungswert von 15 Grad (3,75 Grad
hinsichtlich des mechanischen Winkels) eingestellt wird, wie dies
in dieser Figur dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Höhe des oberen
Blocks 21a und des unteren Blocks 21c der Hälfte der
Höhe des
mittleren Blocks 21b.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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15, 16A, 16B, 16C, 16D und 17 sind jeweils schematische Zeichnungen,
welche den Aufbau einer umlaufenden Maschine mit Dauermagneten entsprechend
einem vierten Ausführungsbei spiel der
Erfindung zeigen, bei dem Bauelemente, die identisch mit den bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten
Elementen oder diesen ähnlich
sind, mit den gleichen Bezugszeichen angegeben sind.
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Gemäß der Darstellung in 15 weist ein Läufer 30 einen
Läuferkern 31 und
vier Reihen von Dauermagneten 32a, 32b, 32c, 32d auf,
die an einer gekrümmten
Außenfläche des
Läuferkerns 31 in
einer Weise angebracht sind, dass die Nord- und Südpole abwechselnd
entlang des Umfangs des Läuferkerns 31 in
jeder Reihe angeordnet sind. Diese Dauermagneten 32a, 32b, 32c, 32d sind
unter Berücksichtigung
des Schrägversatzwinkels
zwischen den Reihen mit Dauermagneten 32a und 32b in
den oberen beiden Reihen (erste und zweite Reihe) sowie den Dauermagneten 32c, 32c in
den unteren beiden Reihen (dritte und vierte Reihe) sowie unter
einem Schrägversatzwinkel
zwischen den oberen beiden Reihen von Magneten und den unteren beiden
Reihen mit Magneten angeordnet.
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Gemäß der Darstellung in 16A, 16B und 16C sind
die Dauermagnete 32b in der zweiten Reihe um einen Schrägversatzwinkel
Oe1 zwischen den Reihen (elektrischen Winkel) in Umfangsrichtung
gegenüber
den Dauermagneten 32a in der ersten Reihe schräg versetzt,
und ebenso die Dauermagnete 32d in der vierten Reihe gegenüber den
Dauermagneten 32c in der dritten Reihe. Außerdem sind
die Dauermagnete 32c, 32d in den unteren beiden
Reihen in Umfangsrichtung gegenüber
den Dauermagneten 32a, 32b in den beiden oberen
Reihen um einen Schrägversatzwinkel
(elektrischen Winkel) Θe2 schräg versetzt.
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Der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen wird auf einen Wert im Bereich zwischen einem theoretischen
Winkel Θs
eingestellt, der durch die folgende Gleichung berechnet wird: (180 × Anzahl
der Läuferpole
/ kleinstes gemeinsames Vielfaches der Anzahl der Ständerpole
und der Anzahl der Läuferpole)
/ Anzahl der Reihen mit Dauermagneten entlang der axialen Erstreckung);
er beträgt
etwa das 1,7-Fache des so berechneten theoretischen Winkels Θs, wobei
die Anzahl der Reihen mit Dauermagneten entlang der axialen Erstreckung 2 beträgt, da bei
diesem Ausführungsbeispiel
das Versatz-Drehmoment individuell durch die oberen beiden Magnetreihen
und die unteren beiden Magnetreihen verringert wird. Der Schrägversatzwinkel Θe2 zwischen den
Reihen ist hierbei auf die Hälfte
des Werts des theoretischen Winkels Θs gesetzt.
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Es wird nun auf 17 verwiesen, wonach der Ständer 20 einen
zylinderförmigen
Ständerkern 1 und
eine Vielzahl von Ständerwicklungen 22 aufweist,
die auf einer gekrümmten
Innenfläche
des Ständerkerns 21 so
angeordnet sind, dass sie mehrere Magnetpole bilden. Der Läuferkern 31 des
Läufers 30 ist
im Inneren des Ständers 20 so
angebracht, dass der Läufer 30 sich
um eine Mittelachse des Ständers 20 drehen
kann. Dann veranlasst man, dass elektrische Ströme gesteuert durch die Ständerwicklungen 22 hindurchfließen, um
so ein umlaufendes Magnetfeld aufzubauen, damit sich der Läufer 30 um
seine Drehwelle dreht, die zur Mittelachse des Ständers 20 ausgerichtet
ist bzw. mit dieser fluchtet.
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Bei der vorstehend erläuterten
Anordnung gemäß 15, 16A, 16B, 16C, 16D und 17 beträgt die Anzahl
der Läuferpole 8,
die Anzahl der Ständerpole 12 und
die Anzahl der Reihen mit Dauermagneten 2 (und zwar jeweils
zwei in der oberen und zwei in der unteren Reihe), so dass der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen auf einen Wert im Bereich zwischen 30 Grad (theoretischer
Winkel Θs) und
etwa 52 Grad (etwa das 1,7-Fache des theoretischen Werts Θs) eingestellt
ist. Außerdem
wird der Schrägversatzwert 02 zwischen
den Reihen auf 15 Grad eingestellt (was der Hälfte des theoretischen Winkels Θs entspricht).
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Es ist möglich, die Grundwelle des Versatz-Drehmoments
(Sechsfach-Komponente) sowie die Welligkeit des Drehmoments noch
wirksamer dadurch zu verringern, dass – verglichen mit dem Fall, in
dem der Schrägversatzwinkel Θe 1 zwischen
den Reihen auf den theoretischen Winkel Θs gesetzt ist – der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen größer als
der theoretische Winkel Θs
gemacht wird, jedoch nicht größer als
etwa das 1,7-Fache des theoretischen Werts Θs ist.
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Außerdem kann die zweite harmonische Oberwelle
des Versatz-Drehmoments
dadurch verringert werden, dass der Schrägversatzwinkel Θe2 auf den
halben Wert des theoretischen Winkels Θs eingestellt wird.
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In der nachstehenden Beschreibung
soll die Beziehung des Versatz-Drehmoments und der Welligkeit des
Drehmoments gegenüber
den Schrägversatzwinkeln Θe1, Θe2 erläutert werden,
neben einer Darstellung des Umstands, dass das Versatz-Drehmoment
und die Welligkeit des Drehmoments durch die Anordnung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel verringert
werden können.
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Bei der vorstehenden Erläuterung
des ersten Ausführungsbeispiels
wurden die Ergebnisse der dreidimensionalen Analyse des Magnetfelds
besprochen, die bei einem Aufbau mit zwei Reihen von Magneten vorgenommen
wurde, die äquivalent
zu dem Aufbau der oberen beiden Reihen von Magneten bzw. den unteren
beiden Reihen mit Magneten gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
ist, wobei hier allerdings auf den Läufer 30 und die umlaufende
Maschine mit Dauermagneten Bezug genommen wird (bei welcher die
Anzahl der Läuferpole 8 beträgt, die Anzahl der
Ständerpole 12 ist
und die Anzahl der Reihen mit Dauermagneten ebenfalls 2 beträgt. Der Schrägversatzwinkel Θe2 zwischen
den Reihen wird durch den Effekt der magnetischen Sättigung
nicht nachteilig beeinflusst, so dass er auf das Eineinhalbfache
des theoretischen Winkels Θs
gesetzt werden sollte. Der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen wird dagegen durch die Auswirkungen der magnetischen
Sättigung
nachteilig beeinflusst, und da der Läufer 30 bei diesem
Ausführungsbeispiel
mit einem Aufbau mit vier Reihen von Magneten arbeitet, könnte das
Ausmaß des
Einflusses der magnetischen Sättigung
anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel
sein.
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18 stellt
eine Graphik dar, in der die Messergebnisse für die Grundwelle des Versatz-Drehmoments
eingetragen sind, das man bei einer realen umlaufenden Maschine
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
erhält,
welches aus vier Reihen von Magneten aufgebaut ist, welche die oberen zwei
Reihen von Magneten und die beiden unteren Reihen mit Magneten umfasst,
und zwar für
den Fall, dass der Schrägversatzwinkel Θe1 Θe zwischen
den Reihen sich verändert.
Im Einzelnen stellt die Graphik die Beziehung zwischen dem Versatz-Drehmomentverhältnis – bei welchem
es sich um das Verhältnis
des Versatz-Drehmoments handelt, das bei Fehlen eines Schrägversatze
(Θe1 =
0) auftritt – zu
dem Versatz-Drehmoment dar, das dann auftritt, wenn die Dauermagnete 32a, 32b, 32c, 32d schräg versetzt sind
(Θe1 ≠ 0) und der
Schrägversatzwinkel
zwischen den Reihen Θe1
ist. Bei der zur Messung herangezogenen umlaufenden realen Maschine
betrug die Anzahl der Läuferpole 8 und
die Anzahl der Ständerpole 12.
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Aus 18 ist
ersichtlich, dass das Versatz-Drehmomentverhältnis 0,28 beträgt, wenn
der Schrägversatzwinkel Θe1 zwi schen
den Reihen auf den elektrischen Winkel von 30 Grad eingestellt wird. Um
somit das Versatz-Drehmomentverhältnis
gleich 0,28 oder kleiner zu machen, sollte der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen auf einen Winkel eingestellt sein, der größer als
30 Grad, aber nicht größer als
etwa 52 Grad (ungefähr
das 1,7-Fache des theoretischen Winkels Θs von 30 Grad) ist. Insgesamt
wird davon ausgegangen, dass der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen größer gemacht
werden sollte als der theoretische Winkel Θs, jedoch nicht größer als
etwa das 1,7-Fache des theoretischen Winkels Θs.
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Wenn das Versatz-Drehmomentverhältnis gleich
etwa der Hälfte
von 0,28 gemacht werden soll, so sollte auch der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen auf einen Winkel eingestellt werden, der gleich oder
größer als
36 Grad, jedoch nicht größer als
44 Grad ist, also gleich etwa dem 1,2-Fachen des theoretischen Winkels Θs oder größer als dieser,
aber nicht größer als
etwa das 1,47-Fache des theoretischen Winkels Θs.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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20, 21A, 21B, 21C und 21D stellen jeweils den Aufbau
einer umlaufenden Maschine mit Dauermagneten gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung
dar.
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Bei dem vorstehend erläuterten
vierten Ausführungsbeispiel
sind die Dauermagnete 32a, 32b in den beiden oberen
Reihen und die Dauermagnete 32c, 32d in den beiden
unteren Reihen einzeln um den Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen schräg
versetzt, um so die Grundwelle des Versatz-Drehmoments und die Welligkeit
des Drehmoments zu verringern, während
die Dauermagnete 32c, 32d in den beiden unteren
Reihen gegenüber den
Dauermagneten 32a, 32b in den beiden oberen Reihen
um den Versatzwinkel Θe2
so schräg
versetzt sind, dass die zweite harmonische Oberwelle des Versatz-Drehmoments
zu verringern.
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Während
ein Aufbau mit vier Reihen von Magneten zum Einsatz kommt, ähnlich wie
bei dem vierten Ausführungsbeispiel,
zeichnet sich das fünfte Ausführungsbeispiel
dadurch aus, dass die Dauermagnete in den beiden oberen Reihen und
die Dauermagnete in den beiden unteren Reihen einzeln um den Schrägversatzwinkel Θe2 zwischen
den Reihen schräg
versetzt sind, um so die zweite harmonische Oberwelle des Versatz-Drehmoments zu verringern, während die
Dauermagnete in den beiden unteren Reihen gegenüber den Dauermagneten in den
beiden oberen Reihen um den Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen schräg
versetzt sind, um so die Grundwelle des Versatz-Drehmoments und die
Drehmoment-Welligkeit zu verringern.
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19 stellt
graphisch die Beziehung zwischen dem Versatz-Drehmomentverhältnis bezüglich der Grundwelle des Versatz-Drehmoments und dem Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen anhand von Messergebnissen dar, die man bei einer realen
umlaufenden Maschine gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
erhält,
wenn die Dauermagnete in den beiden oberen Reihen und die Dauermagnete in
den beiden unteren Reihen einzeln um den Schrägversatzwinkel Θe2 zwischen
den Reihen schräg
versetzt sind, und die Dauermagnete in den unteren beiden Reihen
gegenüber
den Dauermagneten in den beiden oberen Reihen um den Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen. Die Anzahl der Läuferpole
betrug bei der für
die Messungen eingesetzten realen umlaufenden Maschine 8 und
die Anzahl der Ständerpole
war 12.
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Aus 19 wird
deutlich, dass das Versatz-Drehmomentverhältnis 0,15 beträgt, wenn
der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen auf den elektrischen Winkel von 30 Grad eingestellt wird. Um
somit dass Versatz-Drehmomentverhältnis gleich 0,15 oder kleiner
zu machen, sollte der Schrägversatzwinkel Θe1 auf einen
Winkelwert von mehr als 30 Grad, aber nicht größer als etwa 35 Grad (ungefähr das 1,2-Fache des theoretischen
Winkels Θs
von 30 Grad) eingestellt werden. Zusammengefasst wird davon ausgegangen,
dass der Schrägversatzwinkel Θe1 zwischen
den Reihen größer gemacht
werden sollte als der theoretische Winkel Θs, jedoch nicht größer als
etwa das 1,2-Fache des theoretischen Winkels Θs.,